Ermittlungen zum Nitrataustrag aus Dauergrünland unter Weidenutzung auf Flußmarsch unter besonderer Berücksichtigung von Exkrementstellen:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Witzenhausen
Gesamthochschule Kassel, Fachber. Landwirtschaft, Internat. Agrarentwicklung und Ökologische Umweltsicherung
1997
|
| Schriftenreihe: | Ökologie und Umweltsicherung
13 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Kassel, Gesamthochschule, Diss. |
| Beschreibung: | 229 S. Ill., graph. Darst. |
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
VERZEICHNIS DER ABBILDUNGEN
VERZEICHNIS DER TABELLEN
Seite
1 EINLEITUNG 10
1.1 Untersuchungsziele 10
2 LITERATURÜBERSICHT 11
2.1 Umwettgefährdung durch Nitrataustrag 11
2.2 Methoden zur Quantifizierung des Nitrataustrags 13
2.2.1 Direkte Verfahren 13
2.2.1.1 Bilanzierungsansätze 13
2.2.12 Brunnenuntersuchungen 1*
2.2.1.3 Dränagebeprobungen 15
2.2.1.4 Lysimeteruntersuchungen 16
2.2.2 Indirekte Verfahren 18
2.2.2 1 Konzentrationsmessungen 18
2.2.2.1.1 Bodenbeprobung 18
2 2.2.1.2 Saugkerzenmethode 20
2.2.2.2 Beschreibung des Wasserhaushaltes 22
2.2.2.2.1 GesamtabfluBberechnungen 22
2.2.2.2.2 Klimatische Wasserbilanz 23
2.2.2.2.3 Nomogramme ^
2.2.2.2.4 Bilanzierung des Bodenwasserhaushaltes über Wassergehalts- und Saug-
spannungsmessungen 24
2.222.5 Simulationsmodelle 24
2 J Nitratauswaschung begünstigende Besonderheiten des Stickstoffkreislaufs
in der Weidewirtschaft 2S
2.3.1 Beitrag von Exkrementstellen zum Nitrataustrag 26
2.3 2 Düngungsintensität und Nitratauswaschung 30
2.4 Eiperimentelle Ergebnisse zum Nitrataustrag aus Weideflächen 31
3 MATERIAL UND METHODEN 35
3.1 Konzeption 35
3.2 Standort 35
3.2.1 Geographische Lage
3 22 Klima und Witterung 35
3 23 Geologie und Boden 38
Seite
3.3 Wasserhaushalt 41
3.3.1 Ermittlung meteorologischer Daten 41
3.3.2 Ermittlung bodenphysrkalischer Parameter 41
3.3.3 Ennittlung der Matrixpotentiale, Bodenwassergehalte und Grundwasserflur-
abstände im Zeitverlauf 42
3.3.4 Kalibrierung des Simulationsmodells SWATRER 43
3.3.5 Verifikation des Sünulaticnsmodells SWATRER 46
3.4 Modellversuch 46 ;
3.4.1 Versuchsanlage 46
3.4.2 Versuchsdurchführung 47
3.4.3 Ermittlung der Nitratauswaschung 49
3.4.4 Ermittlung der Ammoniakentgasung 49
3.5 Weideversuch ®
3.5.1 Varianten .
3.5.2 Versuchsanlage und-durchfuhrung 50
3.5.3 Ermittlung produkticnstechnischer Leistungsparameter 51
3.5.4 Ermittlung der Zusammensetzung der Pflanzenbestände 51
3.5.5 Erfassungen zur Erstellung einer Stickstoffbilanz 52
3.5.6 Ermittlung des Nitrataustrags 53
3.6 Statistische Auswertungen
4 ERGEBNISSE 55
4.1 Wasserhaushalt 55
4.1.1 Bodenphysikalische Untersuchungen 55
4.1.1.1 Modellversuch 55
4.1.1.2 Weideversuch 57
4.1.2 Gnmdwasserflurabstande 57
4.1.3 Matnxpotentialverläufe im Modell-und Weideversuch 58
4.1.3.1 Modellversuch 58
4.1.3.2 Weideversuch 62
4.1.4 Kalibrierung von SWATRER M
4.1.5 Validierung von SWATRER 61
4.1.6 Sickerwassermengen ^°
4.2 Modellversuch 72
4.2.1 Applizierte StickstofBnengen 72
4.2.2 Biologische Stickstoffixierung 73
4.2.3 Trockenmasseerträge 74
4.2.4 Nitratkonzentrationen unter Problemzonen 78
4.2.5 Nitrataustrag unter Problemzonen g5
4.2.6 Ammoniak-Verluste nach Exkrementausbringung 87
4.3 Weideversuch ^
4.3.1 Weidefuhrung *9
4.3.2 Bruttoerträge ^
4.3.3 Futterangebote auf der Weidefläche 93
4.3.4 Aufwuchsqualität 94
4.3.5 Stickstoffentzüge
Seite
4.3.6 Bestandeszusammensetzung 100
4.3.7 Biologische Stickstoffixierung 102
4.3.S Tierische Leistungen 104
4.3.9 N-Export mit tierischen Produkten 107
4.3.10 Stickstoff-Flächen-Bilanz 108
4.3.11 Nitratkonzentrationen m der Bodenlösung 10g
4.3.12Nitrataustrag unter Weideflächen 115
4.3.13 Variabilitäten der Nitratkonzentrationen und Problemzonen 117
4.3.14Nmin-Untersuchungen Hg
4.3.1S Methodenvergleich Saugkerzenmethode - Nmin-Methode 119
5 DISKUSSION 120
5.1 Quantifizierung des BodenwasserhaiMhaKes 120
5.1.1 Kalibrierung und Verifikation von SWATRER 120
5.1.2 Standort-und zeitraumspezifische Sickerwassermengen 124
5.2 Nitrataustrag unter Probiemzonen von Weideflichen 126
5.2.1 Hamstellen 126
5.2.2 Kotstellen 129
5.2.3 WeiBkleeflecken 130
5.3 Ammoniak-Veriuste nach Exkrementansbringnng 131
5.4 Produktioiutechnischc Leistungen der Weidesysteme 132
5 £ NitraUustrag ms Weideflachen 134
5.5.1 Bilanzierung des StickstofBiaushaltes der Weidesysteme 134
5.5.2 Absolute Nitratausträge 135
5.6 Methodtm er^chSaugkerzenmetliodeBndNmiii-Metbode 138
6 ZUSAMMENFASSUNG 140
7 UTERATURVERZEICHNIS 143
8 ANHANG 165
i
VERZEICHNIS DER ABBILDUNGEN ?
Säte *
Abb. 1: Klimadiagramm des Standortes aus langjährigen Klimadaten 36 j
Abb. 2: Thermopluviogramm (m Anlehnung an Critchfidd, 1966) aus den |
lanaäbrigenWitterungsdaten des Standortes 36 |
Abb. 3: Tetnperaturveriauf im Untersuchungszeitraum am Standort Osten-Isensee, *
Daten der Wetterstation Dietrichshof 37 ,
Abb. 4: Monatsniederschläge im Untersuchungszeitraum am Standort Osten-Isensee, 1
Daten der Wetterstation Dietrichshof. 37
Abb. 5: Schematische Übersicht über die Versuchsfläche und ihre Bodeneinheiten 39
Abb. 6: Bodenprofile der drei Bodeneinheiten 40
Abb. 7: Übersicht über das Bodenprofil am Standort des Tensiometermeßfeldes 44
Abb. 8: Schematische Übersicht der Vorgehensweise der nichtlinearen Minimierung 45
Abb. 9: Beispielhafte Abbildung einer zweidimensionalen Zielfunktion mit lokalen
und globalen Minima 45
Abb. 10: Übersicht über die Anordnung des Modellversuches 47
Abb. 11: Übersicht über eine Parzelle des Modellversuches; hier Variante „Kotstelle 48
Abb. 12: Porengrößenverteilung des Bodenprofils des Modellversuches - abgeleitet
nach der Methode der Äquivalentdurchmesser- 56
Abb. 13: Grundwasserflurabstände jeweils im Mittel von Modell- und Weideversuch 58
Abb. 14: Meßergebmsse der Matrixpotentiale in 20 - 90 cm Tiefe 59
Abb. 15: Variabilität der Wiederholungsmessungen der Matrixpotentiale im
Tensiometermeßfeld am Beispiel der Tiefe 20 cm - Mediane und Differenz
zwischen Maximal-und Minimalwert der Wiederholungen- — 59
Abb. 16: Matrixpotentialverläufe im Modellversuch in 20 cm Tiefe - Vergleich
Tensiometermeßfeld und Behandlungsstreifen der Variante 1 - 60
Abb. 17: Matrixpotentialverläufe im Modellversuch in 20 cm Tiefe - Vergleich
Tensiometermeßfeld und Behandlungsstreifen der Variante 2 - 61
Abb. 18: Matrixpotentialverläufe im Modellversuch in 20 cm Tiefe - Vergleich
Tensiometermeßfeld und Behandlungsstreifen der Variante 3 - 61
Abb. 19: Matrixpotentiale in 20 cm Tiefe im Weideversuch am Intensivmeßpunkt G2
im Vergleich zu der Spanne der Wiederholungsmessungen im
Tensiometermeßfeld 63
Abb. 20: Matrixpotentiale in 20 cm Tiefe im Weideversuch am Intensivmeßpunkt G6
im Vergleich zu der Spanne der Wiederholungsmessungen im
Tensiometermeßfeld 63
Abb. 21: Matrixpotentiale in 20 cm Tiefe im Weideversuch am Intensivmeßpunkt G9
im Vergleich zu der Spanne der Wiederholungsmessungen im
Tensiometermeßfeld 64
Abb. 22: Meß- und Simulationsergebnisse der Matrixpotentiale in 20 cm Tiefe 65
Abb. 23: Meß- und Simulationsergebnisse der Matrixpotentiale in 40 cm Tiefe 66
Abb. 24: Meß- und Simulationsergebnisse der Matrixpotentiale in 60 cm Tiefe 66
Abb. 25: Korrelation von Meß- und Simulationsergebnissen der Matrixpotentiale
im Tensiometermeßfeld 67
Abb. 26: Meß- und Simulationsergebmsse der Matrixpotentiale in 20 cm Tiefe. . 68
Abb. 27: Meß- und Simulationsergebnisse der Matrixpotentiale in 40 cm Tiefe 68
Abb. 28: Meß- und Simulationsergebnisse der Matrixpotentiale in 60 cm Tiefe 69
Seite
Abb. 29: Korrelation von Meß- und Simulationsergebrussen der Matrixpotentiale
im Tensiometermeßfeld bei der Verifikation 69
Abb. 30: Wöchentliche Sickerwassermengen am Standort 70
Abb. 31: Kumulative Sickerwassermengen am Standort 71
Abb. 32: Weißkleeertragsanteile der Behandlungsstreifen der
Variante 3 „Weißkleefleck ..... 73
Abb. 33: Kumulative Trockenmasseerträge im Modellversuch 1994 - Mittel aus
zwei Wiederholungen - 75
Abb. 34: Trockenmasseeitrage der Einzelschnitte im Modellversuch - Mittel aus
zwei Wiederholungen - 75
Abb. 35: Kumulative Stickstofftntzuge der Behandlungsstreifen sowie der Kontrolle 76
Abb. 36: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser unter den Behandlungsstreifen
in 20 cm Tiefe 79
Abb. 37: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser unter den Behandlungsstreifen
in 40 cm Tiefe 79
Abb. 38: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser unter den Behandlungsstreifen
in 55 cm Tiefe 80
Abb. 39: Nitratkonzentrationen unter der Variante 1 (Harnstelle) in 3 Bodentiefen 81
Abb. 40: Nitratkonzentrationen unter der Variante 2 (Kotstelle) in 3 Bodentiefen 82
Abb. 41: Nitratkonzentrationen unter der Variante 3 (Weißkleefleck) in 3 Bodentiefen 82
Abb. 42: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser unter den Parzellen mit
Harnausbringung in 3 verschiedenen Abständen zur Behandlung (0,10,50 cm)
in 20 cm Tiefe 83
Abb. 43: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser unter den Parzellen mit
Harnausbringung in 3 verschiedenen Abständen zur Behandlung (0,10,50 cm)
in 40 cm Tiefe 83
Abb. 44: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser unter den Parzellen mit
Kotausbringung in 3 verschiedenen Abständen zur Behandlung (0,10,50 cm)
in 20 cm Tiefe 84
Abb. 45: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser unter den Parzellen mit
Weißkleeflecken in 3 verschiedenen Abständen zur Behandhing (0,10,50 cm)
in 20 cm Tiefe 84
Abb. 46: Wöchentliche abwärtsgerichtete Nitrat-Stickstoffverlagerung in 40 cm Tiefe
unterhalb der Problemzonen - Modellversuch - 85
Abb. 47: Kumulative abwärtsgerichtete Nitrat-Stickstoffverlagerung in 40 cm Tiefe
unterhalb der Problemzonen - Modellversuch - 86
Abb. 48: NH3-N-Verluste nach der Ausbringung von Exkrementen von Harn- und
Kotstellen 87
Abb. 49: Relative NH3-N-Verluste nach Ausbringung von Harn- und Kotsteüen 88
Abb. 50: Wuchshöhen der Bestände 1993 im Vergleich zum Sottwert
- Mitterwerte ausje 50 Einzelmessungen je Variante- 89
Abb. 51: Wuchshöhen der Bestände 1994 im Vergleich zum Sollwert
- Mittelwerte ausje 50 Einzelmessungen je Variante - 90
Abb. 52: Brutto-Trockenmasseerträge von Intensiv-Standweiden bei abgestufter
Stickstorr-DungungimZeitveriauf,1993 91
Abb. 53: Brutto-Trockenmasseerträge von Intensiv-Standweiden bei abgestufter
Stickstoff-Düngung im Zeitverlauf, 1994 91
Seite I
Abb. 54: Kumulative Brutto-Trockeamasseerträge von Intensiv-Staiidweiden bei j
abgestufter Stickstoff-Düngung im Zeitverlauf, 1993 und 1994 92 j
Abb. 55: Futterangebot auf Intensiv-Standweiden {Weidereste) bei abgestufter i
Stickstoff-Düngung im Zeitveriauf, 1993 93 }
Abb. 56: Futterangebot auf Intensiv-Standweiden {Weidereste) bei abgestufter |
Stickstoff-Düngung im Zeitverlauf; 1994 94 j
Abb. 57: Rohfasergehalte des Aufwuchses von Intensiv-Standweiden bei abgestufter
Stickstoff-Düngung im Zeitverlauf. 95
Abb. 58: Rohproteingehalte des Aufwuchses von Intensiv-Standweiden bei abgestufter
Stickstoff-Düngung im Zeitverlauf. 96
Abb. 59: Rohfasergehalte des Futterangebotes von Intensiv-Standweiden {Weidereste)
bei abgestufter Stickstoff-Düngung im Zeitverlauf 96
Abb. 60: Rohproteingehalte des Futterangebotes von Intensiv-Standweiden {Weidereste)
bei abgestufter Stickstoff-Düngung im Zeirverlauf 97
Abb. 61: Nitratgehalte des Futterangebotes von Intensiv-Standweiden {Weidereste)
bei abgestufter Stickstoff-Düngung im Zeitverlauf 98
Abb. 62: Energiegehalte des Futterangebotes von Intensiv-Standweiden {Weidereste)
bei abgestufter Stickstoff-Düngung im Zeitverlauf 98
Abb. 63: Stickstoffentzüge von Intensiv-Standweiden bei abgestufter
Stickstoff-Düngung int Zeitverlauf; 1993 99
Abb. 64: Stickstoffentzüge von Intensiv-Standweiden bei abgestufter
Stickstoff-Düngung im Zeitverlauf; 1994 100
Abb. 65: Bestandeszusammensetzung der Variante 1 im Zeitverlauf 101
Abb. 66: Bestandeszusammensetzung der Variante 2 im Zeitverlauf 101
Abb. 67: Bestandeszusammensetzung der Variante 3 im Zeitverlauf 1°2
Abb. 68: Weißideeertragsanteile im Weideversuch 1992 -1995
-Ertragsanteilsschätzung- 103
Abb. 69: Weißkleeertragsanteile nach botanischen Analysen 1994
-Trockengewichtsanalysen- 103
Abb. 70: Durch Weißklee symbiotisch fixierte Stickstoflmengen im Weideversuch,
in Abhängigkeit von der Bewirtschaftungsintensität, geschätzt mit
Regressionsgleichungen nach Neuendorff( 1996) 1^4
Abb. 71: Gewichtsentwicklung der Weidetiere 1993 1°5
Abb. 72: Gewichtsentwicklung der Weidetiere 1994 l06
Abb. 73: Variabilität der Nitratkonzentrationen zwischen den Wiederholungen
innerhalb der Variante 1 in 20 cm Tiefe (n=15) l09
Abb. 74: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser in 20 cm Tiefe H°
Abb. 75: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser in 40 cm Tiefe Hl
Abb. 76: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser in 60 cm Tiefe Hl
Abb. 77: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser der Variante 1 in drei Tiefen 112
Abb. 78: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser der Variante 2 in drei Tiefen 112
Abb. 79: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser der Variante 3 in drei Tiefen 113
Abb. 80: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser der drei Bodeneinheiten
in 20 cm Tiefe 114
Abb. 81: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser der drei Bodeneinheiten
in 40 cm Tiefe H4
Abb. 82: Nitratkonzentrationen im Bodenwasser der drei Bodeneinheiten
in 60 cm Tiefe H5
Seite
Abb. 83: Wöchentlicher Nitrataustrag unter den Varianten des Weideversuches 116
Abb. 84: Nitrataustrag unter den Varianten des Weideversuches 116
Abb. 85: Nitrat- und Ammonium-N-Mengen (Nmin) in 0-70 cm Tiefe 118
Abb. 86: Methodenvergleich der Probenahmever hren zur Bodenlösungsgewinnung
- Nmin-Methode und Saugkerzenmethode - 119
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| spelling | Klempt, Ludger Verfasser aut Ermittlungen zum Nitrataustrag aus Dauergrünland unter Weidenutzung auf Flußmarsch unter besonderer Berücksichtigung von Exkrementstellen Ludger Klempt Witzenhausen Gesamthochschule Kassel, Fachber. Landwirtschaft, Internat. Agrarentwicklung und Ökologische Umweltsicherung 1997 229 S. Ill., graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Ökologie und Umweltsicherung 13 Zugl.: Kassel, Gesamthochschule, Diss. Flussmarsch (DE-588)4260892-2 gnd rswk-swf Nitratbelastung (DE-588)4042379-7 gnd rswk-swf Dauergrünland (DE-588)4381518-2 gnd rswk-swf Beweidung (DE-588)4112745-6 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Flussmarsch (DE-588)4260892-2 s Dauergrünland (DE-588)4381518-2 s Beweidung (DE-588)4112745-6 s Nitratbelastung (DE-588)4042379-7 s DE-604 Ökologie und Umweltsicherung 13 (DE-604)BV006635529 13 HBZ Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=007869596&sequence=000002&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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