zur Multifunktionalität des Grünlandes - Verband Deutscher ...

Verband Deutscher Landwirtschaftlicher
Untersuchungs- und Forschungsanstalten
KONGRESS-
BAND 2010
KIEL
Vorträge zum Generalthema:
Landschaftselement
oder Rohstofflieferant –
zur Multifunktionalität
des Grünlandes
und weitere Beiträge aus den öffentlichen
Sitzungen und Workshops des 122. VDLUFA-
Kongresses vom 21. - 24. September 2010
in Kiel
VDLUFA-Schriftenreihe Band 66/2010
VDLUFA-Verlag, Darmstadt
ISBN 978-3-941273-08-5

Kongressband 2010 VDLUFA Schriftenreihe 66
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Kongressband 2010
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher
Untersuchungs- und Forschungsanstalten
KONGRESS-
BAND 2010
KIEL
Vorträge zum Generalthema:
Landschaftselement
oder Rohstofflieferant –
zur Multifunktionalität
des Grünlandes
und weitere Beiträge aus den öffentlichen Sitzungen
und Workshops des 122. VDLUFA-Kongresses vom
21. - 24. September 2010
VDLUFA-Schriftenreihe Band 66/2010
VDLUFA-Verlag, Darmstadt
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Kongressband 2010 VDLUFA Schriftenreihe 66
© 2010 by VDLUFA-Verlag, Darmstadt
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beim Autor.
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Inhaltsverzeichnis
Inhalt
Grußwort
Grußwort des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und
Verbraucherschutz (BMELV)
W. Reimer ................................................................................................................13
Grußwort des Ministeriums für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume
des Landes Schleswig-Holstein
J. Ceynowa ..............................................................................................................19
Grußwort der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
S. Wolffram ..............................................................................................................23
Plenartagung
Ökosystemfunktionen des Grünlands
J. Isselstein .............................................................................................................27
Grünland als Futtergrundlage - Erzeugung und Konservierung
F. Taube, G. Pahlow ..............................................................................................38
Milch vom Grünland – Leistungspotenziale und Fütterungsstrategien
H. Steingaß ..............................................................................................................56
Bioenergie vom Grünland
M. Wachendorf .......................................................................................................66
Workshop Grünlandbewirtschaftung und
Milcherzeugung
Wie viel Dünger-Stickstoff verträgt das Grünland?
O. Huguenin-Elie .....................................................................................................71
Grünlanddominierte Fütterung als Indikator für die Authentifizierung von Bio-Milch
J. Molkentin .............................................................................................................83
Grundnährstoffversorgung und Qualität von Grünland
H. Trott ....................................................................................................................93
Möglichkeiten der Nutzung und Verwertung von Extensivgrünland
H. Hochberg, D. Zopf ............................................................................................107
Weidebesatzstärken: Auswirkungen auf Grasqualität und Milchleistung
F. Schori ................................................................................................................117
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Inhaltsverzeichnis Kongressband 2010
Proteinabbau und Proteinbewertung in Silagen
S. Hoedtke .............................................................................................................127
Anwendung der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) an Grünlandproben
P. Tillmann ............................................................................................................145
Öffentliche Sitzungen
Pflanzliche Produktion
Leistungsfähiges Grünland und Verzicht auf mineralische Düngung – sind nachhaltig
hohe Erträge und Futterqualitäten möglich?
M. Diepolder, S. Raschbacher ............................................................................151
Ergebnisse aus zwölfjährigen Phosphor- und Kaliumdüngungsversuchen auf Grünland
B. Greiner, R. Schuppenies, F. Hertwig, H. Hochberg, G. Riehl ......................157
Ertragsfähigkeit und Futterqualität ausgewählter Dauergrünlandtypen in Abhängigkeit
von Düngungs- und Nutzungsintensität
H. Hochberg, D. Zopf ............................................................................................169
Veränderung der Rohproteinfraktionen im Zuwachsverlauf von Rotklee unter
Berücksichtigung der spezifischen Polyphenoloxidase-Aktivität
M. Krawutschke, N. Weiher, M. Gierus, F. Taube ..............................................176
Hoch zuckerreiches Gras – Möglichkeiten und Grenzen für die Verbesserung von
Grünlandnarben unter den Bedingungen Mecklenburg-Vorpommerns
H. Jänicke .............................................................................................................184
Optimierung der nachhaltigen Biomassebereitstellung von repräsentativen
Dauergrünlandtypen zur thermischen Verwertung (Projekt GNUT-Verbrennung)
K. Gödeke, H. Hochberg ......................................................................................193
Optimierung der N-Düngung von Raps durch Berücksichtigung der bereits aufgenommenen
N-Menge
K. Sieling, W. Sauermann, H. Kage .....................................................................201
Stickstoffdüngung zu Winterraps im Herbst – Einfluss der N-Form auf
Vorwinterentwicklung, Winterhärte und Ertrag
J. Jasper ................................................................................................................209
Zur N-Düngung von Winterbraugerste
D. Witzel, J. Heyn .................................................................................................217
Vergleichende Gegenüberstellung der Ergebnisse von Versuchsserien mit Steigerung
der mineralischen N-Düngung aus den Jahren 1988 bis 1994 und 1998 bis 2009
J. Heyn ..................................................................................................................226
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Inhaltsverzeichnis
Wirkung differenzierter organisch-mineralischer Düngung auf Ertrag, N-Bilanz und
Humusgehalt im Boden im Dauerdüngungsversuch Bad Salzungen nach 43 Jahren
W. Zorn, H. Schröter .............................................................................................236
Auswirkungen langjähriger differenzierter Bodenbearbeitung und Direktsaat auf die
Nährstoffversorgung und Kationen-Austausch-Kapazität von Böden
J. Bischoff, H.-U. von Wulffen, F. Holz .............................................................245
A new P fertilizer recommendation for silage maize
D.W. Bussink, A.M.D. van Rotterdam, A. Reijneveld, E.J.M. Temminghoff ....253
Validierung des Beratungsansatzes SOLUM PLUS an Feldversuchsergebnissen
R.O. Kuchenbuch, U. Buczko .............................................................................261
Prüfung von einfachen Ansätzen zur Abschätzung der Nitrat-Auswaschung von landwirtschaftlichen
Flächen
U. Buczko, R.O. Kuchenbuch .............................................................................268
Modellrechnungen zur Extrapolation des Einflusses von Maßnahmen zur Verringerung
der Nitratauswaschung in das Grundwasser im Gemüsebau der Vorderpfalz
M. Armbruster, N. Laun, F. Wiesler .....................................................................276
Analyse und Bewertung des Nitratbelastungspotenzials eines landwirtschaftlichen
Betriebes im Wasserschutzgebiet Engerser Feld
L. Andermann, H. Boecker, H. Schmid, K.-J. Hülsbergen ................................287
Anbau von Miscanthus (Miscanthus x giganteus) als nachwachsender Rohstoff auf
Acker- und Grünlandflächen unter dem Aspekt der Nitratverlagerung
K. Stolzenburg .....................................................................................................296
Modellierung von CO2-, N2O- und CH4-Emissionen, Energieaufwand und Kosten verschiedener
Düngungsstrategien
U. Häußermann, H. Döhler ..................................................................................307
Grundlagen und Entwicklung des VDLUFA-Standpunktes “Humusbilanzierung“ und
aktuelle Hinweise für deren Anwendung im integrierten Ackerbau
J. Reinhold, E. Baumann, M. Körschens, G. Leithold, C. Engels, J. Heyn ......317
Ein Ansatz zur modellbasierten Berechnung von Humusbilanzkoeffizienten – Beitrag zur
Generierung und Validierung von Humusbilanzkennziffern
C. Brock, U.Hoyer, G. Leithold, K.-J. Hülsbergen ..............................................353
Auswertung von Bodenuntersuchungsdaten zur Ableitung von Einflussfaktoren auf die
Humusgehalte von Böden
T. Ebertseder, M. Munzert, D. Horn, H. Maier .....................................................361
Nachhaltige Humuswirtschaft in der Landwirtschaft und Forstwirtschaft unter besonderer
Berücksichtigung des Klima- und Umweltschutzes
K. Isermann, R. Isermann ....................................................................................373
Vergleich von Bodenbearbeitungsverfahren mit und ohne Pflug
R. Paul ...................................................................................................................385
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Inhaltsverzeichnis Kongressband 2010
Stevia Rebaudiana - Analytik zur Stabilität von Stevio sid und Rebaudiosid in
Verarbeitungsprodukten
S. Heeren, D. Schultze, P. Meurer, G. Flick ........................................................393
Untersuchungen zum Phosphoraustrag aus Wirtschaftsgrünland nach
Starkregenereignissen
M. Diepolder, S. Raschbacher ............................................................................401
Versuchsergebnisse zur Auswirkung von mechanischer Bodenbelastung bei Grünland
M. Diepolder, R. Brandhuber, T. Kreuter, S. Raschbacher ..............................416
Wirkt der Boden als temporäre C- und N-Senke bei einer Tiefeneinbringung von Gärrest?
F. Herbst, B. Apelt, W. Gans ................................................................................422
Teilschlagspezifische N-Düngung auf trockenen Standorten in Mitteldeutschland
W. Schliephake, E. Albert ....................................................................................428
Restgaspotenziale von Gärresten verschiedener Biogasanlagen
M. Kohlhase, G. Reinhold, K. Gödeke ................................................................437
Langzeitwirkung einer Kalkung zur Immobilisierung von Cadmium in einem belasteten
Grünlandgebiet
V. König ................................................................................................................445
Spezifische Polyphenoloxidase-Aktivität von Rotklee unter Berücksichtigung von
Genotyp und Nutzung - Einfluss auf die Proteinqualität
N. Weiher, M. Krawutschke, M. Gierus, F. Taube ..............................................453
Biogasausbeuten verschiedener Fruchtarten unter besonderer Berücksichtigung des
Anbausystems und des Flächenertrages
F. Hengelhaupt, A. Nehring, Ch. Strauß .............................................................460
Futterwirtschaftliche Nutzung von Bergwiesen in Sachsen
H.-J. Alert, G. Riehl ...............................................................................................468
Auswirkungen des Phytohormonpräparats Kelpak auf Ertragsparameter der Kartoffel
L. Neff, A. Kellermann, H. Schmid, T. Ebertseder ..............................................472
C-, N-, P-, S-(Im-)Mobilisierung vs. „Sequestrierung“ in der Landwirtschaft und
Forstwirtschaft unter besonderer Berücksichtigung des Klima- und Umweltschutzes
R. Isermann , K. Isermann ...................................................................................480
Das Gasbildungspotenzial von pflanzlicher Biomasse bei der Biogasgewinnung
F. Weißbach ..........................................................................................................490
Aminosäuremuster von Mikroben, Autolysat und verschiedenen Bodenextrakten
W. Wenzl, W. Hartl, H. Unterfrauner ...................................................................502
Eignung des Online-Messverfahrens VERIS MSP zur Erfassung der räumlichen
Variabilität von pH-Werten in Ackerböden: Validierung anhand von Labor- und
Felduntersuchungen
A. Borchert, D. Trautz, H.-W. Olfs .......................................................................511
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Inhaltsverzeichnis
Saatgut
Einschätzungen zur Homogenität von produziertem Getreidesaatgut in Sachsen 2007
W. Jackisch, B. Krellig, G. Wustmann ...............................................................519
Probenahme und Probenreduktion bei Gräsersaatgutmischungen
C. Reinhardt, S. Spretnjak, M. Kruse ..................................................................528
Einbeziehung pflanzenbaulicher Aspekte bei der Fest legung zulässiger
Keimfähigkeitsabweichungen von Saatgetreide
W. Jackisch, L. Boese, B. Krellig .......................................................................536
Zusammenhang zwischen dem Sauerstoffverbrauch während der Keimung und der
Keimfähigkeit von Saatgut verschiedener Arten
S. Bopper, M. Kruse .............................................................................................546
Beeinflusst die Tausendkornmasse den Feldaufgang von Hybrid-Raps-Saatgut unter
Trockenstressbedingungen?
M. Tullius, M. Kruse ..............................................................................................552
Einfluss von Keimfähigkeit und Triebkraft auf den Feldaufgang und Ertrag bei Mais
B. Voit, R. Schnellhammer, J. Eder, B. Killermann ...........................................560
Methodischer Ansatz zur Beschaffenheitsuntersuchung von Wiesendruschproben
G. Aßmann, U. Gierke, M. Stolle ..........................................................................566
Einfluss von Ernte- und Reinigungsmaßnahmen auf die Keimfähigkeit von
Wildpflanzensaatgut unter Berücksichtigung des optimalen Samenertrags
V. Geyer, J. Krimmer, B. Voit, B. Killermann ......................................................572
Keimfähigkeit, Triebkraft und Feldaufgang bei Hirse
B. Voit, A. Roller, B.Killermann ...........................................................................580
Mehrjährige Ergebnisse zur Strategie gegen Zwergsteinbrand (Tilletia
controversa) und Steinbrand (Tilletia caries) im Ökologischen Getreidebau
M. Dressler, B. Voit, P. Büttner, B. Killermann .................................................598
Chemische Analytik von Maissaatgut zur Kontrolle der Einhaltung der MaisPflSchMV
T.G. Nagel ..............................................................................................................566
Tierische Produktion und Futtermittel
Untersuchungen zur Verbesserung der aeroben Stabilität von Pressschnitzelsilagen
C. Potthast, S. Brinker, K. Maier, O. Steinhöfel .................................................598
Genauigkeit der Energieschätzgleichungen für Wiederkäuermischfutter
M. Pries, A. Menke ...............................................................................................606
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Inhaltsverzeichnis Kongressband 2010
Trockenschlempe und Rapsextraktionsschrot als alleiniger Proteinergänzer in
Futterrationen für Hochleistungskühe
S. Dunkel, Ch. Potthast, J. Eggers, K. Trauboth, G. Früh .................................613
Erhebungen zum Einfluss von pansengeschütztem Methionin auf Leistungsparameter,
Wirtschaftlichkeit und Effizienz der Stickstoffverwertung in proteinreduzierten Rationen
A. Schröder, I. Eisner, R. Bennett, H. Rulquin ...................................................623
Verbesserung der Aufzuchtqualität von weiblichen Jungrindern der Rasse Deutsche
Holstein - Ergebnisse aus einem Mehrländerprojekt
B. Losand, S. Dunkel, H.-J. Löhnert, B. Fischer, J. Trilk, K. Münch,
I. Steinhöfel ..........................................................................................................627
Einfluss des Wachstumsstadiums von Dauerwiesen futter auf Ertrag, Futterwert,
Futteraufnahme und Leistung bei Milchkühen im Laufe einer ganzen Vegetationsperiode
L. Gruber, A. Schauer, J. Häusler, A. Adelwöhrer, K.-H. Südekum, F. Wielscher,
M. Urdl, S. Kirchhof ..............................................................................................632
Mais- oder grassilagebasierte Rationen in der frühen Trockenstehzeit und ihre
Auswirkungen auf Ca-, P- und Mg-Plasmagehalte trockenstehender und frischlaktierender
Milchkühe
J. Ertl, J. Groß, F. J. Schwarz .............................................................................671
Kälberaufzuchtfutter im Warentest
K.-H. Grünewald, G. Steuer .................................................................................679
Zur Auswertung von Verdauungsversuchen mit Beifutter
K. Rutzmoser, H. Lindermayer, T. Ettle ............................................................686
Einfluss einer Staffelung der Protein-Energie-Konzentration im Futter auf das
Wachstum von Stubenküken
I. Halle, H. Kluth, L. Hüther, S. Dänicke ..............................................................694
Eine einfache und spezifische Methode zur Bestimmung der Phytinsäure und
anderer Inositolphosphate in Lebens- und Futtermitteln
U. Schlemmer ........................................................................................................698
Bestimmung der Pufferkapazität und des Zuckergehaltes in pflanzlichem
Material – Ergebnisse eines Ringversuchs
T.G. Nagel ..............................................................................................................706
Zum Einfluss des Frischegrades des Pansensaftes auf die Gasbildung im
Hohenheimer Futterwerttest (HFT)
I. Hanke, W. Richardt, E. Herzog, J. Bargholz, F. Schöne .................................710
Zum Einsatz von Weizenschlempe mit Lysinergänzung in der Fresseraufzucht
T. Ettle, A. Obermaier, J. Danier, H. Spiekers ....................................................714
Jodgehalt von Gras- und Maissilage unter dem Einfluss verschiedener
Aufschlussmedien
F. Schöne, K. Franke, A. Schlecht, E. Herzog, M. Leiterer ................................721
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Inhaltsverzeichnis
Quantitative Bestimmung ausgewählter Arsenspezies in Futtermitteln mittels HPLC-
ICP-MS
M. Leiterer, D. Pick, J.W. Einax ...........................................................................725
Ruminale Abbaubarkeit verschiedener Eiweißfuttermittel sowie Ermittlung der Gehalte
an UDP und nXP
C. Schröder, F.J. Schwarz ...................................................................................732
Zum Einsatz von druckhydrothermisch behandelten Ackerbohnen in Milchkuhrationen
S. Dunkel, K. Trauboth, W.I. Ochrimenko, D. Zacher .......................................738
Fettsäuremuster des Milchfettes in Abhängigkeit der Energieversorgung frischlaktierender
Milchkühe
G. Schlegel, M. Schuster, F.J. Schwarz ..............................................................745
Vergleichsmessung zur Iodbestimmung in Futtermitteln mit ICP-MS
K. Franke, M. Leiterer, A. Schlecht , F. Schöne ................................................754
Futterwert von Heideaufwüchsen für Schafe in der Landschaftspflege
M. Jurkschat, D. Lüttschwager, C. Ewald ...........................................................758
Futterwert von Heulage und deren Aufnahme bei Warmblutpferden
M.-C. Senckenberg, J. Danier, F. J. Schwarz .....................................................767
Zum Einsatz von Sojakuchen in der Milchviehfütterung
T. Ettle, C. Härle, A. Obermaier, H. Spiekers ......................................................773
Einsatz von einem langsam verfügbaren Harnstoff in der Jungrinderfütterung
W. Wetscherek, M. Friedrichkeit ........................................................................780
Einfluss der Flavonoide Quercetin und Rutin auf ruminale Fermentationsprozesse
M. Holstermann, R. Blank, S. Wolffram ..............................................................786
Analytik
Vergleich der FilterBag-Technik mit den konventionellen Methoden
B. Stadler ...............................................................................................................796
Vergleichende Untersuchungen zur Rohfaseranalytik mittels der amtlichen VDLUFA-
Methode und der FibreBag-Technologie (C. Gerhardt)
U. Fettweis, J. Kühl ...............................................................................................804
Autorenindex ........................................................................................................811
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Kongressband 2010 VDLUFA Schriftenreihe 66
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Grußworte
Grußwort des Bundesministeriums für Ernährung,
Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV)
W. Reimer
Sehr geehrter Herr Professor Wiesler, sehr geehrter Herr Dr. Ceynova, sehr
geehrter Herr Professor Wolffram, sehr geehrter Herr Dr. Wirtner, sehr geehrte
Damen und Herren!
1. Einleitung
zu Ihrer Veranstaltung überbringe ich Ihnen herzliche Grüße aus dem Bundesministerium
für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz.
Frau Bundesministerin Ilse Aigner hat gern die Schirmherrschaft über Ihren 122.
Jahreskongress übernommen. Sie schätzt Ihre Arbeit für die Landwirtschaft in
Deutschland hoch ein und hätte gern auch diesen Termin wahrgenommen.
Die Forschung lebt von der ständigen Diskussion. Auch die Agrarforschung.
Dadurch werden Ideen entwickelt und Ergebnisse transparent gemacht. Dazu
dient Ihr Jahreskongress.
In diesem Jahr steht Ihr Kongress unter dem Thema „Grünland“. Im nördlichsten
Bundesland sind Sie in besonderer Weise von Grünland und Meer umgeben.
Ich bin heute gern zu Ihnen nach Kiel an die Christian-Albrechts-Universität
gekommen. Ich danke Ihnen sehr für die Einladung.
2. Landwirtschaft ist multifunktional, Grünland auch
Meine Damen und Herren, unsere Agrarlandschaft ist vielgestaltig. Ohne Grünland
ist sie nicht denkbar. Abwechslungsreiches Grünland macht die Landschaft
attraktiv. 1
12008 betrug in Deutschland der Anteil des Dauergrünlandes an der landwirtschaftlichen
Nutzfläche 26,3 % (4 789 Mio. ha).
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Grußworte Kongressband 2010
Das Besondere am Grünland ist die ganzjährig geschlossene Vegetationsdecke.
Für die Umwelt und als Lebensraum hat das viele positive Folgen:
- Grünland leistet als Dauerkultur durch Photosynthese einen hohen Beitrag
zur Kohlenstoffbindung und zur Freisetzung von Sauerstoff.
- Die starke Durchwurzelung des Oberbodens bindet den standorttypischen
Humus. Er ist dann äußerst stabil gegenüber niederschlagsbedingter Erosion.
- Mineralisierungsschübe, die im Ackerland zu erhöhten Nährstoffausträgen
führen können, treten nicht auf.
- Nicht zuletzt hält die Bewirtschaftung von Grünland die Landschaft offen.
Für den Landwirt bietet das Grünland bei nachhaltiger Bewirtschaftung einen
hohen Nutzen. Grünland ist Basis für die Tierfütterung und wichtig für die Gewinnung
von Biogas.
3. Grünlandwirtschaft und Cross Compliance
In der EU gibt es eine Reihe von Vorschriften zur Bewirtschaftung von Grünland.
Sie müssen EU-weit gelten, um Wettbewerbsverzerrungen zu vermeiden.
So sind nach den geltenden Cross-Compliance-Regelungen die Landwirte
verpflichtet, nicht mehr genutztes Grünland in einem guten landwirtschaftlichen
und ökologischen Zustand zu erhalten. Zudem sind dem Rückgang der Dauergrünlandflächen
in der jeweiligen Region enge Grenzen gesetzt.
Darüber hinaus sehen die CC-Vorschriften einen verbindlichen Standard zum
flächenspezifischen Schutz von Dauergrünlandflächen vor. 2
Zur Umsetzung dieses letztgenannten Standards soll die nationale Direktzahlungen-Verpflichtungenverordnung
kurzfristig angepasst werden.
2 In Deutschland gilt ein Dauergrünland (DGL)-Erhaltungsgebot. Es wird von den
Bundesländern geregelt. Das jeweilige Land hat dafür zu sorgen, dass auf seinem
Gebiet der DGL-Anteil gemessen an der Referenzfläche 2003 nicht mehr
als 5 % abweicht. Wird dieser Anteil größer, so ist eine entsprechende LandesVO
zu erlassen, die jeden weiteren Umbruch genehmigungspflichtig macht. Einige
Bundesländer haben bereits solche VO’s erlassen.
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Grußworte
Deutschland vertritt die Auffassung, dass dazu keine neuen Bewirtschaftungsauflagen
eingeführt werden müssen, sondern auf bestehende Regelungen im
Fachrecht zurückgegriffen werden kann. Dabei handelt es sich um Umbruchbeschränkungen
z. B. für Gewässerrandstreifen, in Überschwemmungsgebieten,
in gesetzlich geschützten Biotopen und in Naturschutzgebieten.
Die Möglichkeiten, die eine nachhaltige Landwirtschaft bieten kann, sind sicher
noch nicht ausgeschöpft. Die Diskussion hierüber ist noch nicht abgeschlossen.
Ob eine Maßnahme sinnvoll und realisierbar ist, muss im Einzelfall geprüft werden.
Die zweckmäßige Bewirtschaftung von Grünland ist entscheidend von den
Standortbedingungen abhängig.
Ökonomisch betrachtet muss sich der landwirtschaftliche Betrieb rechnen, damit
er auf Dauer nachhaltig geführt werden kann. Es geht also um die Wirtschaftlichkeit,
die landwirtschaftliches Handeln prägt und an der die Bewirtschaftung des
Grünlandes ihren Anteil hat.
Landwirtschaft bedeutet Arbeiten mit der Natur, um auf Dauer pflanzliche und
tierische Nahrungsmittel zu erzeugen. Gegen die Natur sollte dies nicht erfolgen,
wohl aber können durch menschliches Handeln natürliche Funktionen beeinträchtigt
oder blockiert werden.
Diese Funktionen zu schonen, ist deshalb ein Gebot des Schutzes und der Vorsorge.
Wir brauchen deshalb stabile Direktzahlungen, um Risiken wie Marktschwankungen
auszugleichen und die gesellschaftlichen Leistungen der Landwirte
zu honorieren.
Effizient zu wirtschaften und gleichzeitig umweltverträglich zu sein sind Kennzeichen
der Nachhaltigkeit über alle Ebenen des Handelns hin. Ihr Dauer zu verleihen,
ist eine große Aufgabe, an der alle mitwirken müssen. Einfache Patentlösungen,
das zeigt die Praxis, wird es nicht geben.
So stellt sich auch hier die Frage, welche Entwicklung die Grünlandnutzung in
Deutschland nehmen kann und welche Bedingungen dafür berücksichtigt werden
müssen. Es geht um die vielfältigen Funktionen des Grünlandes. Wenn z. B.
die Tierernährung im Vordergrund steht, ist zu fragen, mit welchen Stückkosten
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Grußworte Kongressband 2010
kalkuliert werden muss. Um sie niedrig zu halten, muss das gewonnene Futter
möglichst effizient genutzt werden. Das lenkt den Blick auf die Tierhaltung und
die Leistungsfähigkeit der Rinder.
Aber auch auf die geeignete Zusammensetzung der Futtergrasflora und die
Eigenschaften der Futtergräser selbst. Und hier wird sofort die wichtige Rolle
von Gräserzüchtung deutlich. Die Züchtungsforschung an Gräsern erschließt
genetische Ressourcen, eröffnet Optionen für den eigentlichen Zuchtgang und
beschleunigt die Einführung neuer Sorten.
Verbesserungen für das Grünland setzen auch bei den Gräsern bei der Pflanze
an, sie schließen Bestandspflege und den Umgang mit dem Boden ein. Aus der
Verbindung von Pflanzenzüchtung, Pflanzenbau und Pflanzenschutz entstehen
Wertschöpfungsketten im ländlichen Raum.
Zu praktikablen Lösungen werden wir nur kommen, wenn wir immer wieder
unsere Wissensgrundlagen erweitern. Es geht darum, wissenschaftlich
gestützte Antworten zu finden, die heutigen Bedürfnissen angemessen sind.
Wir brauchen hierzu hochqualifizierte Agrarforschung. Und wir brauchen sie im
Verbund, um leistungs- und konkurrenzfähig zu bleiben und Innovationen voranzubringen.
4. Künftige Pflanzenbauforschung im Verbund
Sehr geehrte Damen und Herren,
wir haben in den vergangenen Jahren die landwirtschaftliche Ressortforschung
des Bundes neu strukturiert. Der Geschäftsbereich des BMELV hat durch vier
Bundesinstitute ein neues Bild.
Neben der Ernährungsforschung im Max Rubner-Institut (MRI) sind drei weitere
Bereiche gebildet worden, die die Aktivitäten des BMELV in neuer Form bündeln.
So entstanden im Pflanzenbereich das Julius Kühn-Institut (JKI) und im Tierbereich
das Friedrich Löffler-Institut (FLI).
Zusammen mit dem von Thünen-Institut in Braunschweig (vTI) werden die Institute
jetzt in Völkenrode ein Pflanzenbauzentrum bilden.
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Grußworte
Es wird künftig eng mit den Aktivitäten der DLG in Bernburg vernetzt sein. Es wird
ein übergreifender Forschungs- und Entwicklungscluster Pflanzenbau entstehen.
Das werden wichtige Schritte sein, um die Rolle der Agrarforschung in
Deutschland im Verbund zu stärken und sie zukunftsfähig zu machen.
Agrarforschung von der Pflanze über Boden und Klima, zu technischen Prozessen
und ökonomischen Zusammenhängen ist unverzichtbar für unseren Alltag
und für Fortschritt geworden. Forschung ist der Schlüssel für Innovation und
Effizienz.
Landwirtschaft ermöglicht eine gesicherte Grundlage von Nahrung und wichtigen
Rohstoffen. Landwirtschaft sorgt für Qualität. Agrarforschung ist eine große
Chance, die Herausforderungen, vor denen die Landwirtschaft steht, zu meistern.
In diesem Zusammenhang stellt sich auch die Frage, ob wir es uns auf die Dauer
leisten können, auf ertragreichen Böden nur eine unzureichend funktionierende
oder auch keine Landwirtschaft zu betreiben.
Um solche Aufgaben zu bewältigen, sind wissenschaftliche Forschung und viele
Untersuchungen, die sich auf Grundlagenforschung stützen, notwendig.
Auch diese Tagung wird - wie die vorangegangenen Kongresse - hierzu zahlreiche
Beispiele liefern.
Sie drücken sorgfältige Arbeit und wissenschaftlichen Fortschritt aus. Sie tragen
dazu bei, das in Ihren Fachgruppen vorhandene Wissen zu vermehren.
5. Zur Rolle des VDLUFA
Sehr geehrte Damen und Herren,
zu Ihrem Verband haben alle einschlägigen Forschungseinrichtungen Zugang.
Ihr Verband leistet Maßgebliches für die landwirtschaftliche Forschung. Sie verfügen
über hochrangiges Expertenwissen. Sie können sich damit zu wichtigen
Fragestellungen aus den Bereichen Boden, Düngung und Saatgut sowie der
Tierernährung, der Produktqualität und Umweltanalytik fundiert äußern.
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Grußworte Kongressband 2010
Ein wesentlicher Teil Ihrer laufenden Arbeit besteht in der Beschreibung, in der
Aktualisierung und in der Standardisierung von Messverfahren. Sie schaffen
damit eine geprüfte, verlässliche Basis für Erkennt nisgewinn.
Für diese Aufgaben ist mehr als nur wissenschaftliche Neugier notwendig. Sie
erfordern mühevolle Kleinarbeit, die Zeit braucht und gründ licher wissenschaftlicher
Diskussion bedarf. Dazu ist Ihr Jahreskongress zweifellos eine hervorragende
Plattform.
6. Abschluss
Meine Damen und Herren, die Aufgabe, Landwirtschaft standortgerecht zu
gestalten, Qualität und Ertrag zu sichern und dies im Wettbewerb zu tun, wird
bestehen, solange Menschen mit Nahrung, Rohstoffen und Energie versorgt
werden müssen.
Als Forscher helfen Sie mit, Wissen zu schaffen und aus Ideen lei stungsfähige
Innovationen werden zu lassen.
Ich bin gespannt auf Ihre Ergebnisse und wünsche Ihnen für die diesjährige Veranstaltung,
in der das Grünland im Mittelpunkt steht, viele nützliche Diskussionen.
Ich hoffe, dass Sie aus Ihren Arbeiten Antworten finden, die Verbrauchern, der
Umwelt und der Landwirtschaft weiterhelfen.
Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit.
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Grußworte
Grußwort des Ministeriums für Landwirtschaft,
Umwelt und ländliche Räume des Landes
Schleswig-Holstein
J. Ceynowa
Sehr geehrter Herr Präsident Wiesler, meine sehr geehrten Damen und Herren,
im Namen der schleswig-holsteinischen Landesregierung begrüße ich Sie zum
122. VDLUFA-Kongress an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und übermittle
Ihnen die herzlichen Grüße von Frau Ministerin Rumpf. Sie bedauert, dass
sie wegen einer anderweitigen Verpflichtung nicht persönlich zu Ihnen sprechen
kann.
Ich freue mich sehr, dass Ihre Tagung bereits zum fünften Mal in Kiel abgehalten
wird. Nach fast 30 Jahren kommen Sie wieder in eine Agrarregion, die aufgrund
der natürlichen Boden- und Klimaverhältnisse sowie einer für die alten Bundesländer
überdurchschnittlichen Betriebsstruktur zu den produktivsten in der Europäischen
Union gehört.
Die Rahmenbedingungen für die Landwirtschaft haben sich global und regional
in den letzten Jahren gravierend verändert. Die Nachfrage nach Agrarprodukten
steigt weltweit. Nicht nur bei uns hat sich dabei die starke Konkurrenz um
den knappen Faktor „Fläche“ weiter verschärft. Die Agrarwirtschaft erlebt derzeit
- und da greife ich ein Stichwort aus Ihrem Schwer punktthema heraus - einen
qualitativen Wandel hin zur Multifunktionalität. Neue Wertschöpfungsketten
entstehen sowohl in der integrierten Lebensmittelproduktion als auch in der auf
nachwachsenden Rohstoffen basierenden Kraftstoff- und Energiegewinnung.
Der Staat kann diese allgemeinen Entwicklungen nur flankieren - allemal in
Schleswig-Holstein mit seiner angespannten Haus haltslage. Unsere Schwerpunkte
sehen wir weiterhin darin, eine sehr gute Ausbildung für den Berufsnachwuchs
zu ermöglichen, die exzellente Forschungslandschaft im Agrarbereich
im Zusammenspiel von Fachhochschule und Universität zu fördern und die
Beratungs- und Weiterbildungsarbeit der hiesigen Land wirtschaftskammer zu
unterstützen. Daher ist es gerade für uns besonders wichtig, dass wir mit unab-
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Grußworte Kongressband 2010
hängigen Institu tionen wie dem VDLUFA kompetente Gesprächspartner für
Politik und Verwaltung haben, die ihr fachliches know how sowohl auf nationaler
als auch auf internationaler Ebene einbringen.
In Ihrer über 100-jährigen Geschichte haben Sie sich traditionell mit den Bereichen
angewandte Forschung, Untersuchung sowie Information und Beratung
einen exzellenten Ruf erwor ben. Mit den Themen Landwirtschaft, Umwelt- und
Verbrau cherschutz befassen Sie sich mit allen wichtigen Politikfeldern unseres
Ministeriums. Daher sind uns Ihre fachlich fundierten Hinweise und Empfehlungen
stets besonders wertvoll und wichtig.
Mit Ihrem Rahmenthema „Multifunktionalität des Grünlandes“ greifen Sie ein
für Schleswig-Holstein zugleich besonders spannendes aber auch spannungsreiches
Thema auf. Rund 70 % der Landesfläche werden in Schleswig-Holstein
landwirt schaftlich genutzt, allein ein Drittel davon als Dauergrünland.
Grünland übernimmt unverzichtbare Funktionen für die Erosionsvermeidung,
den Gewässer- und Klimaschutz sowie die Biodiversität. Folgerichtig hat die EU
ihren Mitgliedsstaaten besondere Verpflichtungen zum Erhalt von Dauergrünland
auferlegt.
Schon vor dem für diese EU-Regelungen geltenden Basisjahr 2003 war in
Schleswig-Holstein ein deutlicher Rückgang des Grünlandes zu verzeichnen.
Noch 1990 wurden bei uns ca. 460 000 ha als Grünland bewirtschaftet, heute
sind es etwa 320 000 ha. Gründe dafür sind die Umwandlung in Ackerland, unter
anderem zur Ausweitung des Energiepflanzenanbaus mit dem Schwerpunkt
Mais, sowie die Ausweitung der Siedlungs- und Verkehrsflächen.
Bei der Umsetzung der gemeinschaftsrechtlichen Vorgaben sind für uns unterschiedliche
Vorgaben zu beachten. Im Rah men der EG-Betriebsprämienregelung
kann der Umbruch von Dauergrünland auf regionaler Ebene reglementiert
werden, wenn sich dessen Anteil um mehr als 5 % verringert. Bei einer Verringerung
von mehr als 10 % greift eine totale Verän derungssperre, gekoppelt mit der
einzelbetrieblichen Verpflich tung zur anteiligen Wiederansaat von Grünland.
Schleswig-Holstein hat im Jahr 2008 als erstes Bundesland die erwähnte
5 %-Grenze überschritten. Demzufolge wurde unver züglich eine Dauergrünlanderhaltungsverordnung
erlassen, so dass der Umbruch von Dauergrünland seit-
-20 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Grußworte
her der behördlichen Genehmigung bedarf. Ich möchte nicht verschweigen, dass
die Umsetzung dieses Erhaltungsgebots sowohl für die Landwirt schaft als auch in
der Agrarverwaltung einen deutlichen büro kratischen Aufwand verursacht.
Eine Genehmigung zum Umbruch von Dauergrünland wird für Empfänger von
Direktzahlungen in Schleswig-Holstein nur erteilt, soweit in gleicher Flächengröße
neues Dauergrünland in demselben Naturraum angelegt wird. Mit diesem
Landschafts bezug tragen wir den besonderen naturräumlichen Aspekten unseres
Landes Rechnung. Bestehende Umbruchverbote nach naturschutz- und
wasserrechtlichen Vorschriften werden dabei in vollem Umfang berücksichtigt.
Der Erhalt des langjährigen Grünlandes dient auch dem Gewässerschutz und
hat für das Erreichen der Ziele der EU-Wasserrahmenrichtlinie eine hohe Priorität.
Für die Entwicklung naturnaher Fließgewässer kommt den in der Regel mit
Dauer grünland bestandenen Flussauen eine besondere Bedeutung zu, um den
angestrebten guten ökologischen Zustand der Gewässer zu erreichen. Besonders
nachteilig für die Gewässer kann sich der Umbruch von Dauergrünland mit
den potenziell hohen Stickstoffauswaschungen ins Grundwasser - vor allem in
den Folgejahren - auswirken.
Erkenntnisse, die wir neben anderen auch den Untersuchungs ergebnissen
Ihres Verbandes verdanken.
Als weiterer wichtiger Aspekt der Grünlandbewirtschaftung ist der Naturschutz
herauszustellen. Dauergrünland ist nicht nur Produktionsfläche für die Milch-
und Fleischerzeugung, sondern es dient als Lebensraum für viele Arten der
Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie und - vor allem an der Westküste Schleswig-
Holsteins - auch als Brutgebiet bzw. Rastplatz für zahlreiche Wiesenvögel und
Gänsearten. Zur Erfüllung gemeinschafts rechtlicher Verpflichtungen zum
Schutz der Biodiversität bietet die Landesregierung den Landwirten Verträge an,
die beispiels weise eine reduzierte Beweidungsintensität im Frühjahr/Som mer,
ganzjährige Beweidungsformen, spätere Mahdtermine sowie den Verzicht auf
Düngung und Pflanzenschutzmittel-Einsatz beinhalten. Mit diesen Einschränkungen
bei der Bewirt schaftung werden wesentliche Beiträge zur Bestandssicherung
von Amphibien und Wiesenvögeln geleistet.
Unsere handlungsorientierten Vertragsnaturschutzangebote, die auf Initiative
und gemeinsam mit Landwirten erarbeitet wurden, zeigen insbesondere auf
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Grußworte Kongressband 2010
der Halbinsel Eiderstedt eine beispielhaft hohe Akzeptanz. Dort sind fast 40 %
des Grünlandes in den Vertragsnaturschutz eingebunden. Trotz der schon
erwähnten Bemühungen um Haushaltskonsolidierung werden hierfür jährlich
über 5 Mio. Euro EU- und Landesmittel zur Verfügung gestellt, ergänzt durch ein
zusätzliches Prämien volumen von jährlich rund 2 Mio. Euro aus EU- und Landesmitteln
für den Erhalt des Dauergrünlandes in den Natura 2000-Gebieten bzw. in
ausgewählten Vogelschutzgebieten.
Neben Ihrem Rahmenthema wenden Sie sich auch anderen Brennpunkten der
agrarpolitischen Diskussionen zu, z. B. der Düngung, der Humusbilanzierung,
der Methodenentwicklung, dem Saatgut inklusive der damit verbundenen Diskussion
zur Gentechnik sowie dem komplexen Zusammenwirken von tierischer
Produktion und Futtermittelbewertung.
Ich wünsche Ihrer Tagung interessante Vorträge, spannende Diskussionen, die
im Sinne der Leitbilder Ihres Verbandes auch gerne über den Tellerrand der Einzeldisziplin
hinaus gehen dürfen, eine eindrucksvolle agrarökologische Exkursion
und einen angenehmen Aufenthalt in Kiel.
Herzlichen Dank für die Aufmerksamkeit!
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Grußworte
Grußwort der Christian-Albrechts-Universität zu
Kiel
S. Wolffram
Meine sehr geehrten Damen und Herren, Liebe Gäste,
Ich begrüße Sie im Namen der Leitung der Christian-Albrechts-Universität zu
Kiel ganz herzlich zum 122. VDLUFA-Kongress und freue mich, dass Sie der Einladung
nach Kiel gefolgt sind und zum Teil sicherlich weite Anreisewege in Kauf
genommen haben.
Ich bin der Bitte, heute im Namen des Präsidiums ein Grußwort zu überbringen,
sehr gerne nachgekommen, denn mit der Thematik des Kongresses oder noch
viel allgemeiner gesprochen, mit der Land wirtschaft und Agrarforschung verbindet
mich wie uns alle nicht nur die Tatsache, dass wir letztendlich von einer
effizienten und ressour censchonenden Landwirtschaft zur Erzeugung unserer
Nahrungs mittel und zum Erhalt unserer Umwelt abhängen, sondern vielmehr
auch die Tatsache, dass ich selbst als Tierarzt und Ernährungs wis senschaftler
Mitglied der Kieler Agrar- und Ernährungs wissenschaft lichen Fakultät bin. So
ist mir selbstverständlich der Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs-
und Forschungs anstalten e. V. (VDLUFA) als ein unabhängiger wissenschaftlicher
Fachverband bekannt, welcher insbesondere auch der Praxis in
Landwirtschaft, Verbraucherschutz und Tiergesundheit verpflichtet ist. Mit dem
jährlich stattfindenden Kongress bietet der Verband eine Plattform für den wissenschaftlichen
Austausch zu übergeordneten Themen aus diesen Bereichen
und bildet damit für Gesprächspartner aus Wissenschaft, Politik und Administration
sowie der landwirtschaft lichen Praxis ein hervorragend geeignetes Forum
zum Austausch zwischen Wissenschaft, Praxis und Politikberatung.
Das Generalthema der diesjährigen Veranstaltung lautet „Landschaftselement
oder Rohstofflieferant - zur Multifunktionalität des Grünlandes“. Lassen Sie
mich an dieser Stelle dazu nur kurz anmerken, dass ich durchaus die Erwartung
und Hoffnung habe, dass diese Tagung und die Agrar- und Umweltforschung im
Allge meinen uns letztendlich doch Lösungsansätze aufzeigen werden, wie das
„oder“ im Leitthema durch ein „und“ im Sinne einer rationalen und ökonomisch
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Grußworte Kongressband 2010
sinnvollen Zusammenführung der scheinbar grund sätzlich gegensätzlichen
Interessen im nationalen und globalen Kontext ersetzt werden kann.
Meine Damen und Herren,
bei der Vorbereitung meines Grußwortes stand ich vor der Frage, ob ich es
wagen sollte, meine eigenen, in vielen Bereichen sicherlich nicht ausreichend
fachlich fundierten Überlegungen zum Generalthema dieser Veranstaltung
kundzutun. Da ich aber dabei ein ungutes Gefühl gehabt hätte und ich ohnehin
der Meinung bin, dass viel zu viele Menschen von Dingen reden, von denen Sie
eigentlich nichts verstehen - Anwesende sind selbstver ständlich davon ausgenommen
- habe ich mich entschlossen, das wissenschaftliche Thema den
Experten, die sich heute hier versam melt haben, zu überlassen.
Meine Damen und Herren,
ein Blick auf die Landkarte lässt unschwer erkennen, dass Kiel eine geografische
Randlage in der Bundes republik einnimmt. Ich werde nun im Folgenden anhand
der Entwick lung der Forschung an der Christian-Albrechts-Universität in den
letz ten Jahren versuchen, Ihnen zu zeigen, dass sich diese Randlage keinesfalls
auf Forschung und Lehre an der Christian-Albrechts-Universität bezieht.
Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, gegründet 1665, zählt mit ihren
acht Fakultäten, ca. 23 000 Studierenden und etwas über 3 000 Beschäftigten
zu den mittelgroßen deutschen Universitäten. Seit ca. 2005 hat die Kieler Universität
eine Entwicklung mit beispielhafter Dynamik aufgenommen. Die Basis
hierbei bildet das im Konsens mit allen Fakultäten und dem akademischen
Senat der Universität entwi ckelte Konzept der verbundenen Wissenschaftskulturen
und die Ein führung eines Schwerpunktkonzeptes in der Forschung. Die
derzei tigen universitären Forschungsschwerpunkte sind die Meeres- und Geowissenschaften,
angewandten Lebenswissenschaften, Gesell schaft, Kultur
und Umwelt im Wandel sowie Nano- und Ober flächenforschung. Damit stellt sich
die Kieler Universität mit ihrer Spitzenforschung den großen Herausforderungen
unserer Zeit, wie Klima wandel, Umweltnutzung, Gesundheit und gesellschaftliche
Trans formationsprozesse.
Die Forschungsschwerpunkte sind durch zahlreiche Kooperationen zwischen
den Fakultäten, den außeruniversitären Forschungs ein rich tungen im Lande
sowie im Sinne des Wissens- und Technologie transfers mit Kompetenznetzwerken,
wie z. B. den agrarisch gepräg ten Kompetenzzentren für Biomasse, für
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Grußworte
Milchproduktion oder auch für marine Aquakultur, verbunden. Daneben besteht
auch in allen Forschungsschwerpunkten eine sichtbare internationale Vernetzung.
Des Weiteren sind alle diese Schwerpunkte durch mehrer große Verbundprojekte
der Drittmittelförderung, wie Sonderforschungs programme der DFG
und Großprojekte im Rahmen von Forschungs programmen der Bundesministerien
unterlegt. Am Rande sei hierzu erwähnt, dass wir derzeit 9 DFG-Sonderforschungsbereiche
behei maten.
Die Universität unterstützt diese Verbundforschung, ebenso wie die individuelle
Forschung außerhalb der großen Verbundprojekte, u. a. durch die Bereitstellung
von zentralen Plattformen wie z. B. dem Zen trum für Molekulare Biowissenschaften,
dem Zentrum für Numerische Simulation, dem Zentrum für Materialanalytik,
dem Kieler Nanolabor oder auch einem Zentrum für Ethik.
Die hochgradig dynamische Entwicklung in allen Bereichen der Uni versität, v. a.
jedoch sichtbar in der Entwicklung der Forschung, fand und findet trotz geringer
Aufwüchse in der Grundfinanzierung der Uni versität durch das Land statt - der
Grundhaushalt 2010 beläuft sich auf einen Etat von ca. 153 Millionen Euro
zuzüglich eines Zuschus ses für Forschung und Lehre für die Medizin in Höhe von
37 Millionen Euro und liegt damit nur insgesamt 10 Millionen über dem Budget im
Jahre 2005.
Durch die erfolgreiche Einwerbung der beiden Forschungs-Cluster „Future
Ocean“ und „Inflammation at Interfaces“ sowie der Graduier tenschule „Human
Development in Landscapes“ im Exzellenz programm der Bundesregierung
angestoßen, hat sich die Drittmittel einwerbung an der CAU von 2005 bis 2010
von 53 Millionen Euro im Jahre 2005 auf 93 Millionen in 2010 nahezu verdoppelt.
Inzwischen kommen zu jedem Euro aus dem Grundhaushalt ca. 50 Cent an Drittmitteln
und die Zahl der aus Drittmitteln finanzierten Beschäftig ten ist im Zeitraum
2005-2010 von 403 auf 750 angestiegen.
Die Christian-Albrechts-Universität hat sich aufgrund der hervor ragenden Leistungen
ihrer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der aktuellen Runde
der Exzellenzinitiative entschieden, nicht nur die Verlängerung der existierenden
Exzellenzcluster sowie der Graduiertenschule zu beantragen, sondern
auch einen weiteren Forschungs-Cluster im Bereich der Nano- und Oberflächenforschung
sowie einen Antrag in der dritten Förderlinie, auch bekannt unter
den Begriffen „Exzellenzuniversität“ oder „Zukunftsuniversität“ zu stellen. Wir
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Grußworte Kongressband 2010
wollen damit unsere Chancen nutzen, mehr Verantwortung als eine der führenden
Universitäten Nordeuropas zu übernehmen.
Meine Damen und Herren,
ich hoffe, dass es mir trotz der Kürze der Zeit gelungen ist, darzustellen, dass sich
die Christian-Albrechts-Uni versität zu Kiel zwar geographisch, zumindest bezogen
auf Deutsch land, in einer Randlage befindet, dass sich aber die Erfolge in
Forschung und Lehre sowie die nationale und internationale Sichtbar keit in den
letzten Jahren enorm gesteigert hat und wir uns auf einem guten Weg - hoffentlich
als eine der exzellenten deutschen Universi täten der Zukunft - befinden.
Wissenschaft hat Verantwortung. Wissenschaft muss kommuniziert werden,
Wissenschaft muss auf Fragen der Gesellschaft hören. In diesem Sinne wünsche
ich allen Teilnehmern des VDLUFA-Kongres ses fachlich interessante und
weiterführende Vorträge und Gesprä che. Den Organisatoren innerhalb des Verbandes
sowie den Kolle gen aus der Kieler Agrar- und Ernährungswissenschaftlichen
Fakul tät, namentlich den Herren Susenbeth und Taube, danke ich für die
Entscheidung und das Engagement, die diesjährige Tagung in Kiel durchzuführen
und so u. a. zur nationalen und internationalen Sicht barkeit der Kieler Universität
beizutragen.
Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit.
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Ökosystemfunktionen des Grünlands
J. Isselstein
Universität Göttingen, Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Göttingen
Einleitung
Grasland zählt weltweit gesehen zu den wichtigen Biomen. Ein Drittel der terrestrischen
Erdoberfläche ist Grasland in weiterem Sinne, u.a. die Savannen, die
ariden und semi-ariden ‚rangelands‘, die Tundren, oder das Grünland im gemäßigten
Klima (White et al., 2000). In Mitteleuropa beträgt der Flächenanteil des
Grünlands etwa 15 %, das sind 30 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche. Das
Grasland kommt in der Regel ohne eine regelmäßige Bodenbearbeitung aus.
Die Vegetation ist überwiegend krautig, im Grünland des gemäßigten Klimas
dominieren ausdauernde Pflanzen, im trockenen oder mediterranen Grünland
kommen annuelle und auch verholzende Pflanzen in einem stärkeren Umfang
hinzu bzw. ersetzen die ausdauernde krautige Vegetation. Im gemäßigten Klima
steht die Pflanzendecke in enger Wechselbeziehung zur Art und Intensität der
Landnutzung und sie bestimmt die Ökosystemfunktionen und -leistungen des
Grünlands.
Das Grünland übt in verschiedenen Bereichen wichtige Ökosystemfunktionen
aus. An erster Stelle ist die landwirtschaftliche Funktion zu nennen, das heißt die
gezielte Produktion von oberirdischer Biomasse vorrangig für die Ernährung von
Nutztieren. Die Gewinnung von Futter ist seit dem Neolithikum die wesentliche
Antriebsfeder des Menschen, Flächen durch Mahd und Beweidung zu bewirtschaften.
Auch unter den heutigen Produktionsbedingungen ist die landwirtschaftliche
Nutzung der wesentliche Garant für die Erhaltung des Grünlands und
die fortgesetzte Bereitstellung der auch über die Produktion von Biomasse hinausgehenden
Ökosystemleistungen. Hierzu zählen die mit dem Grünland verbundende
vielfältige Flora und Fauna, der wirksame Schutz des Bodens vor Erosion,
effiziente Nährstofflüsse und Nährstoffnutzung im System Boden-Pflanze,
oder die Bindung klimawirksamer Gase wie etwa des organischen Kohlenstoffs.
Die im letzten Jahrzehnt geänderte gesellschaftliche Wertschätzung des Grünlands
ist maßgeblich auf die breite Erkenntnis zurückzuführen, dass diese nicht
produktionsorientierten Ökosystemleistungen des Grünlands wichtig sind und
erhalten werden müssen.
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Plenartagung Kongressband 2010
Landwirtschaftliche Produktion
In Mitteleuropa ist die Produktivität des Grünlands im Hinblick auf die Erzeugung
von Biomasse bzw. Futter mehr oder weniger hoch. Das gemähte oder beweidete
Gras stellt traditionell die Grundlage der Haltung grobfutterverzehrender
Nutztiere dar. Vor allem die Verwertung des Futters in der Milcherzeugung verleiht
dem Grünland einen hohen ökonomischen Stellenwert. Konsequent grünlandbasierte
Milcherzeugung erweist sich im internationalen Vergleich als kostengünstig
(Abb. 1).
Abb. 1: Vollkosten der Milcherzeugung im Vergleich verschiedener Länder,
die sich im Anteil von Gras an der Ration der Milchkühe unterscheiden
(Dillon et al., 2008)
Biodiversität
In Deutschland hat das Grünland einen sehr hohen Stellenwert für die Biodiversität.
Ein Drittel der heimischen Gefäßpflanzenflora kann dem Grünland
zugeordnet werden. Ursache hierfür ist die Vielfalt der Standortbedingungen,
unter denen Grünland anzutreffen ist, kombiniert mit einer Vielzahl traditionell
extensiver Nutzungsformen (Isselstein et al., 2005). Die Intensivierung der
Grünlandwirtschaft im letzten Jahrhundert hat zu einer Vereinheitlichung der
Standortbedingungen und auch der Nutzungssysteme geführt mit der Folge des
Artenverlustes und erheblicher Umschichtungen der Vegetationszusammen-
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
setzung. Vor allem viele sogenannte Spezialisten, also Pflanzenarten, die bei
einer stärkeren Begrenzung der Verfügbarkeit von Wachstumsfaktoren oder bei
Wasserüberschuss vorkommen, sind in ihrem Bestand gefährdet. Eine Verbesserung
der Wachstumsbedingungen etwa durch ein erhöhtes Nährstoffangebot
oder durch die Regelung der Wasserverhältnisse begünstigt Pflanzenarten, die
Ressourcen effizient nutzen und in Biomasse umsetzen können (sog. Konkurrenzstrategen,
C-Strategen), während ungünstige Wachstumsbedingungen
(z. B. anhaltender Nährstoffmangel) Pflanzenarten begünstigt, die Stress tolerieren
(Stresstoleranz-Strategen, S-Strategen). Dominieren im Grünland C-Strategen,
dann sind die Bestände eher artenarm, dominieren dagegen S-Strategen,
sind sie eher artenreich (Abb. 2). Entsprechend ist Grünland auf fruchtbaren
Standorten und unter dem Einfluss einer erhöhten Stickstoffdüngung artenärmer
als unter marginalen Bedingungen (Abb. 3).
Jedoch sind es nicht nur Standortfaktoren und Nährstoffverfügbarkeit, die die
Vielfalt im Grünland beeinflussen. Auch die Nutzung spielt eine maßgebliche
Rolle. Viele marginale Grünlandstandorte sind durch Nutzungsaufgabe gekennzeichnet,
weil eine Bewirtschaftung nicht mehr rentabel ist. Produktive Grünlandstandorte
werden dagegen mit einer eher steigenden Intensität bewirtschaftet.
Sowohl die Intensivierung als auch die Nutzungsaufgabe bedingen deutliche
botanische Umschichtungen der Grasnarben und bergen ein hohes Risiko für
weiteren Artenverlust. Wird Grünland nicht mehr regelmäßig genutzt, dann setzt
eine botanische Sukzession ein und hochwüchsige Stauden und Sträucher dringen
in die Bestände ein. In der Umschichtungsphase kann das zunächst zwar die
Artenvielfalt erhöhen, bei weiter zunehmender Verbuschung geht die Artenvielfalt
aber stark zurück (Abb. 4).
Die enge Verbindung von Artenvielfalt und Grünlandnutzung eröffnet Möglichkeiten
der gezielten Förderung der Vielfalt durch landwirtschaftliche Nutzung.
Studien haben gezeigt, dass auf moderat intensiv bewirtschaftetem Grünland
die Artenvielfalt bei Beweidung größer ist als bei einer reinen Schnittnutzung
(Abb. 5). Insbesondere seltenere Arten kommen offensichtlich mit einer größeren
Wahrscheinlichkeit auf Weiden vor. Das gilt sowohl für den Vergleich einzelner
Schläge als auch für die Summe der auf Weiden bzw. Wiesen in einer Region
vorkommenden Arten (Klimek et al., 2008). Die Ursache für diesen Befund liegt
darin, dass Weidetiere durch das selektive Grasen, durch Tritt sowie durch räumlich
konzentrierte Nährstoffrückführung über die Exkremente die Heterogenität
der Wachstumsbedingungen in einer Grasnarbe erhöhen.
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Plenartagung Kongressband 2010
Abb. 2: Zusammenhang zwischen der funktionalen Signatur der Wiesenvegetation
(CSR-Modell nach Grime) und der Pflanzenartenvielfalt
des Grünlands. Daten aus dem Voralpengebiet Italiens.
C=konkurrenzstark, S=stresstolerant. Erläuterungen im Text (Marini
et al., 2007)
Abb. 3: Einfluss von (a) Stickstoffdüngung und (b) Bodenqualität (Ackerzahl)
auf die Pflanzenartenvielfalt von Dauergrünland, Untersuchung an
120 Grünlandschlägen im Landkreis Northeim (Klimek et al., 2007)
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Abb. 4: Einfluss des Verbuschungsgrades von extensivem Grünland auf die
Pflanzenartenvielfalt (Kesting und Isselstein, 2006)
Abb. 5: Einfluss der Skalenebene auf den Pflanzenartenreichtum von Wiesen
und Weiden im Landkreis Northeim; n=60 (30 Wiesen/30 Weiden);
A=alle Arten, B=gewöhnliche Arten, C=seltene Arten (Klimek et al.,
2008)
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Plenartagung Kongressband 2010
Nährstoffflüsse
Die Besonderheiten des Grünlands für die Effizienz von Nährstoffflüssen und
für das Risiko von Nährstoffverlusten treten beim Stickstoff deutlich zu Tage.
In intensiven Grünlandsystemen werden große Mengen an Stickstoff auf der
Fläche umgesetzt, der bilanzmäßige Export an Stickstoff mit den wesentlichen
Produkten der Tierhaltung Fleisch und Milch ist dagegen vergleichsweise
gering. Dieser Umstand läßt zunächst erwarten, dass Stickstoffverluste z.B. in
das Grundwasser oder die Atmosphäre unvermeidlich seien. Tatsächlich ist
das Ausmaß solcher Verluste aber in hohem Maße bewirtschaftungsabhängig.
Generell verfügt Grünland infolge der ganzjährig vorhandenen Vegetationsdecke
und des sofort einsetzenden Wachstums der Grasnarbe sobald die Temperaturen
drei bis fünf °C überschritten haben, über beste Voraussetzung für eine
effiziente Stickstoffnutzung. Für hoch Nitrat austragsgefährdete Standorte empfiehlt
daher die Wasserwirtschaft die Ansaat von Grünland.
Soll der Einfluss der Bewirtschaftung auf die Stickstoffeffizienz beurteilt werden,
so ist zunächst das Grünlandsystem zusammen mit der Tierhaltung zu betrachten.
In einer ‚Farmlet‘-Studie konnten Ledgard et al. (1999) zeigen, dass Bilanzüberschüsse
und Stickstoffverluste in hohem Maße davon beeinflusst waren, ob
es sich um N-Dünger- oder um weißkleebasierte Grünlandwirtschaft handelte
(Tab. 1). Zwar war im weißkleebasierten System die Produktivität um bis zu 20 %
geringer als im gedüngten System, der Verlust an Stickstoff in die Umwelt war
aber auf 20 bis 30 % der gedüngten Systeme reduziert.
Tab. 1: Jährliche Stickstoffumsätze (kg je ha und Jahr) für drei Modell-Betriebe
auf Grünland mit variierender N-Düngung bzw. Weißkleeanteil (nach
Ledgard et al., 1999)
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Innerhalb des Grünlandsystems beeinflusst die Art der Grünlandnutzung, ob
Schnitt oder Beweidung, und die N-Düngung die Stickstoffeffizienz. Ein erhöhtes
Risiko für Nitratauswaschung wird inbesondere durch Weidegang bei gleichzeitiger
Anwendung von organischer Düngung verursacht (Abb. 6). Durch die Kombination
von Schnitt und Weidegang sowie durch die zeitliche Anordnung des
Nutzungswechsel kann die Nitratauswaschung reduziert werden (Abb. 7).
Ein erhebliches Risiko für Nitratauswaschung geht vom Grünlandumbruch
aus. Dabei ist jedoch zu unterscheiden zwischen dem Grünlandumbruch zur
nachfolgenden ackerbaulichen Nutzung und dem Umbruch zur Regeneration
der Grasnarbe. Bei der Umwidmung von Grünland in Ackerland sind mehr oder
wenige hohe Stickstoffverluste nahezu unvermeidlich, da beim Umbruch aus
der Mineralisierung der organischen Substanz des Bodens in der Regel größere
Mengen an Stickstoff freigesetzt werden als von den nachfolgend angebauten
Ackerkulturen genutzt werden kann (Kayser et al., 2009). Das Ausmaß der Nitratauswaschung
bei der Grünlanderneuerung ist dagegen stark vom Zeitpunkt
des Umbruchs sowie der N-Düngung abhängig (Abb. 8).
Abb. 6: Nitratauswaschung von Kleegras-Weiden in Abhängigkeit von Düngung
und Nutzung (Eriksen et al., 2010)
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Plenartagung Kongressband 2010
Abb. 7: NO3-Auswaschung über Winter einer Rinder-Mähweide in Abhängigkeit
von N-Düngung, Mahdanteil und Mahdzeitpunkt bei intensiver
Nutzung, Wei/Wei=Weide/Weide in 1. Hälfte/2.Hälfte der Vegetationsperiode,
Wei/Mah=Weide/Mahd, Mah/Wei=Mahd/Weide; Mittel
aus drei Jahren (Landwehr, 2002)
Abb. 8: Einfluss des Umbruchzeitpunkt von Grünland zur Regeneration (Frühjahr
oder Spätsommer) und nachfolgender N-Düngung auf die NO3-N
Verluste mit dem Sickerwasser im Winterhalbjahr (Seidel et al., 2008)
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Kohlenstoffbindung
Aufgrund der Bodenruhe und der ganzjährige Vegetationsbedeckung des
Bodens speichern Grünlandstandorte relativ große Mengen an organischem
Kohlenstoff im Boden. Aus diesem Grund gilt der Erhalt und die Anlage von Grünland
als eine wichtige Klimaschutzstrategie. In mehreren jüngeren Untersuchungen
und Metastudien konnte gezeigt werden, dass die jährlichen Raten der Kohlenstoffbindung
im Boden im Grünland mindestens doppelt so hoch sind wie im
Ackerland (Goidts und van Wesemae, 2007, Billen et al. 2009). Dabei spielt es
allerdings eine Rolle, wie lange eine bestimmte Art der Nutzung auf einer Fläche
durchgeführt wurde bzw. ob es einen Nutzungswechsel gab (Abb. 10).
Abb. 11: Veränderung im organischen Kohlenstoff im Boden in Abhängigkeit
von der Bodennutzung auf einem Lehmstandort bei Göttingen (nach
Lawane, 1984)
Zusammenfassung
Der Beitrag beleuchtet am Beispiel Deutschlands die ökologischen Funktionen
des Grünlandes und analysiert Divergenzen und Konvergenzen der verschiedenen
Funktionen und Leistungen. Bei genereller Betrachtung hat das
Grünland im Vergleich zur ackerbaulich genutzten Fläche eine dreifach höhere
Vielfalt an Pflanzenarten, speichern die Böden etwa doppelt soviel organischen
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Plenartagung Kongressband 2010
Kohlenstoff, sind vor Erosion und oberflächigem Wasser- und Nährstoffabfluss
weitgehend geschützt und sind die Nitratemissionen in den Unterboden deutlich
niedriger. Der Umfang mit dem das Grünland diese Leistungen im konkreten
Fall erbringt, ist sehr variabel und sowohl vom Standort als insbesondere der
Bewirtschaftung beeinflusst. Daher müssen diese Faktoren in einer Anlayse und
Bewertung vorrangig berücksichtigt werden.
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Seidel, K., Kayser, M., Müller, J. Isselstein, J., 2009: The effect of grassland renovation
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of Plant Nutrition and Soil Science 172, 512-519.
White, R., Murray, S., Rohweder, M., 2000: Pilot analysis of global ecosystems:
Grassland ecosystems. World Resources Institute, Washington D.C.
-37 -

Plenartagung Kongressband 2010
Grünland als Futtergrundlage - Erzeugung und
Konservierung
F. Taube 1 , G. Pahlow 2
1 Christian-Albrechts-Universität, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung,
Abteilung Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Kiel, 2 Julius-
Kühn-Institut (JKI), Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde, Braunschweig
Teil I: Erzeugung (F. Taube)
1. Einleitung
Dauergrünland stellt mit über 30 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche in
Deutschland eine wesentliche Ressource zur Erzeugung landwirtschaftlicher
Produkte in Form von Milch und Fleisch dar. Daneben erfüllt es wesentliche Ökosystemfunktionen
(Bodenschutz, Wasserschutz, Biodiversitätsreservoir), die
durch das Erhaltungsgebot für Dauergrünland seitens der europäischen Agrar-
und Umweltpolitik gewürdigt werden. Gleichwohl hat der Dauergrünlandanteil
insbesondere in einigen norddeutschen Bundesländern zugunsten einer ackerbaulichen
Nutzung deutlich abgenommen. Vor diesem Hintergrund werden im
folgenden Beitrag die Potentiale der Erzeugung von Futter vom Grünland insbesondere
zur Milchproduktion aufgezeichnet.
2. Rahmenbedingungen der Grünlandnutzung in Deutschland
Dauergrünland wird in Deutschland im Wesentlichen als Futtergrundlage zur
Erzeugung von Milch und Fleisch genutzt. Zwar wird in jüngster Zeit die Verwendung
von Grünlandaufwüchsen als Substrat zur Erzeugung nachwachsender
Rohstoffe diskutiert, allerdings ist die ökonomische Vorzüglichkeit sowohl im
Hinblick auf die Biogaserzeugung als auch im Hinblick auf die thermische Verwertung
im Vergleich zu ackerbaulichen Kulturen begrenzt. Vielmehr zeigen
ökonomische Analysen von Osterburg et al. (2010), dass die Wettbewerbsfähigkeit
des Grünlands zur Futterproduktion an die Wettbewerbsfähigkeit der Milchproduktion
gekoppelt ist. Somit rücken für die zukünftige Intensität der Nutzung
des Grünlands die Milchproduktionszentren in Deutschland in den Mittelpunkt
der Betrachtung. Diesbezüglich ist zu konstatieren, dass auf Basis der Handels-
-38 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
daten von Milchlieferrechten (Quoten) in den vergangenen Jahren eine zunehmende
Bedeutung des norddeutschen Tieflandes zu beobachten ist, was durch
Arbeiten von Lassen et al. (2009) am Beispiel des Bundeslandes Niedersachsen
auch auf die Zukunft zu projizieren ist. Im Gegensatz zu den Zentren der Milcherzeugung
in Süddeutschland (Bayern), die durch absolute Grünlandstandorte
geprägt sind (z. B. Allgäu) stellt sich für die norddeutschen Grünlandregionen die
Besonderheit dar, dass dies auch die Hauptanbaugebiete des Silomaisanbaus
in Deutschland sind, woraus eine erhebliche Konkurrenz zwischen der Futterproduktion
vom Acker (Mais) und vom Grünland resultiert. Nicht zuletzt deshalb
hat der Grünlandumbruch in den letzten 5 Jahren zugunsten des Maisanbaus
in den norddeutschen Bundesländern eine wesentlich größere Relevanz als im
Süden. Die Gründe für die relative Vorzüglichkeit der Grobfuttererzeugung auf
Basis Mais im Vergleich zu Gras liegen in höheren Erträgen, höherer Energiedichte
und geringeren Arbeitserledigungskosten. Daraus ist zu schließen, dass
die Grünlandforschung diese Defizite gegenüber dem Mais durch Innovationen
in den Bereichen Pflanzenzüchtung und Management kompensieren muss,
um die Konkurrenzfähigkeit des Grünlands für die Milchproduktion zu gewährleisten.
Dies betrifft insbesondere den Bereich der Futterqualitätsforschung, da
einerseits die Energiedichte des Grünlandfutters mit steigenden Einzeltierleistungen
zum erstlimitierenden Faktor der Futteraufnahme und der Energieversorgung
aus Grobfutter zu nennen ist und da andererseits in der Regel ein relativer
Überschuss an leicht abbaubaren Proteinfraktionen aus Gräsersubstraten
zu konstatieren ist.
3. Strategien zur Ertrags- und Qualitätssteigerung von Futter-
gräsern
In der Literatur werden verschiedenste Ansätze behandelt, um die Futterqualität
insbesondere des wichtigsten perennierenden Futtergrases, des Deutschen
Weidelgrases, zu steigern. In den letzten Jahren wird besonders die Steigerung
der Gehalte an wasserlöslichen Kohlenhydraten in Grünlandgräsern vorangetrieben
(Smith et al., 2002). Diese Strategie ist insbesondere in europäischen
Ländern mit einem hohen Anteil der Weidenutzung von Relevanz (britische
Inseln) und verfolgt das Ziel, einen hohen Anteil schnell verfügbarer Kohlenhydratfraktionen
im Pansen bereit zu stellen, um dadurch die in der Regel im Weidefutter
erhöhten leicht verfügbaren Rohproteinfraktionen im Sinne einer erhöhten
N-Effizienz optimal zu nutzen. Inwieweit diese Ansätze auch unter Silagenut-
-39 -

Plenartagung Kongressband 2010
zungssystemen zum Erfolg führen, ist dagegen in der Literatur nicht eindeutig
dokumentiert.
Ein zweiter Ansatz fokussiert auf die genetische Variabilität des Deutschen Weidelgrases
im Hinblick auf die phänologische Entwicklung gekoppelt mit angepassten
Nutzungsstrategien. In diesem Zusammenhang wird die Nutzung spät
abreifender Sorten in Verbindung mit einer reduzierten Nutzungshäufigkeit
diskutiert, mit dem Ziel, die Kosten der Futtererzeugung vom Grünland durch
die Einsparung eines Schnittes zu reduzieren (Tobi et al., 2010). Dies ist jedoch
eine Strategie, die vornehmlich für Wechselgrünlandnutzungen interessant sein
dürfte, da die mit diesem Ansatz verbundene Dreischnittnutzung bei Dauergrünlandnutzung
mittelfristig die Narbenqualität negativ beeinflussen dürfte.
Verschiedene Züchtungshäuser konzentrieren sich in den letzten 10 Jahren
vermehrt auf den Einsatz tetraploiden Materials in der Annahme, damit einen
schnelleren Zuchtfortschritt im Hinblick auf Ertrag und Futterqualität zu gewährleisten.
Bisher ist diese Erwartung jedoch nicht erfüllt worden, vielmehr kann
Salama (2010) in einem Vergleich verschiedener Familien von Deutschem und
Welschem Weidelgras sowie Wiesenschwingel, jeweils als diploides oder tetraloides
Material vorliegend, zeigen, dass keine signifikanten Effekte der Ploidiestufe
auf Ertrag und Futterqualität zu dokumentieren sind und bestätigt damit
Befunde anderer Autoren (Laidlaw, 2005). Allerdings kann Salama (2010) mittels
der Auswertung von Daten des Bundessortenamtes über einen Zeitraum von 20
Jahren auch zeigen, dass der Ertragszuwachs in diesem Zeitraum insbesondere
für spät abreifende tetraploide Sorten am stärksten ausgeprägt ist.
Schließlich arbeiten verschiedene Gruppen weltweit mit molekularbiologischen
Ansätzen, um die Morphologie der Pflanze dahingehend zu beeinflussen, dass
eine verringerte Stängelbildung und damit auch eine verringerte Lignineinlagerung
in die Pflanze die Nutzungselastizität erhöht und somit in der Konsequenz
den energetischen Futterwert verbessert (Spangenberg et al., 2005). Dies sind
allerdings derzeit noch „blue sky“ Ansätze, deren Umsetzung in die praktische
Züchtungsforschung noch nicht absehbar ist.
Die Kieler Gruppe sieht als eine wesentliche Voraussetzung für den Zuchtfortschritt
die Kombination aus a.) einer exakten Phänotypisierung interessanten
Zuchtmaterials und b.) einer exakten Beschreibung der Futterqualität unter
Berücksichtigung der Abbaukinetik im Pansen, also der weitergehenden Erfas-
-40 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
sung des Komplexes Futterqualität. Zu diesem Zweck wurde gemeinsam mit
zwei Züchtungshäusern viel versprechendes Zuchtmaterial aus der mittelfrühen
Reifegruppe des Deutschen Weidelgrases bezüglich der phänologischen
Entwicklung exakt beschrieben und die Futterqualität dieses Materials mit Hilfe
des CNCPS-Systems (Sniffen, 1992) sowohl im Hinblick auf die Fraktionierung
der Kohlenhydrate (Salama, 2010) als auch der stickstoffhaltigen Verbindungen
(Lösche, 2010) erfasst, um daraus die potentielle Milchleistung aus der zur Verfügung
stehenden Protein- und Energieversorgung abzuleiten. Dies stellt eine prozessorientierte
Bewertung der Futterqualität dar, die von der exakten Beschreibung
des Pflanzenmaterials (Phänotypisierung) bis zur potentiellen Umsetzung
in ein Produkt tierischer Herkunft (Milch) reicht. Mittelfristig wird daraus die Hypothese
abgeleitet, dass es möglich ist, bei entsprechender Differenzierung des
Materials, die Gene zu identifizieren, die für diese Differenzierung verantwortlich
zeichnen. Dieser Ansatz wird im Folgenden beschrieben.
4. Prozessorientierte Bewertung der Futterqualität von Deutschem
Weidelgras
An drei Standorten in Norddeutschland wurden 20 Sorten bzw. Zuchtmaterial
(Genotypen) der mittel-frühen Reifegruppe in einem 4-Schnitt-Nutzungssystem
über 2 Jahre bezüglich der Parameter Ertragsbildung (Erfassung des Zuwachsverlaufs),
phänologischen Entwicklung (Mean stage by count (MSC)) und Futterqualitätsdynamik
(Verdaulichkeit der organischen Masse (DOM), des Rohproteingehaltes
und weitergehend mittels des CNCPS-Systems) erfasst (Salama,
2010; Lösche, 2010). Zunächst zeigten die Daten zur DOM eine Variation der
Werte von mehr als 5 % absolut auf, was auf ein Potential für weitere Selektion
hindeutet, unter Berücksichtigung der phänologischen Entwicklung war jedoch
aufzuzeigen, dass mehr als 80 % dieser Variation auf Unterschiede in der phänologischen
Entwicklung innerhalb einer Reifegruppe zurück zu führen sind
(Abb. 1). Daraus ist zu schließen, dass die Variation der DOM bei gleichem MSC-
Stadium zwischen den geprüften Genotypen weniger als 2 % DOM ausmacht
und somit nahezu im Fehlerbereich der Analytik anzusiedeln ist. Während die
Beziehung zwischen MSC und DOM ein hohes Erklärungsmaß aufzeigte, war
dies für die Beziehung zwischen dem Tag des Ährenschiebens und DOM nicht
entsprechend abzusichern, woraus zu schließen ist, dass eine exakte Erfassung
der Triebpopulation nach dem MSC-Ansatz notwendig ist, um Phänologie
bedingte Effekte auf die Futterqualität zu identifizieren bzw. in der Konsequenz
-41 -

Plenartagung Kongressband 2010
für die Gräserzüchtung die Notwendigkeit besteht, das Pflanzenmaterial jenseits
des Zeitpunkts des Ährenschiebens exakter zu beschreiben, um einen
Zuchtfortschritt unter Ausschluss der Phänologieeffekte zu realisieren.
Mean Stage by Count (MSC)
DOM (g kg -1 )
830
820
810
800
790
780
770
( MSC ) =
-42 -
R 2 = 0.80
760
4.0 4.5 5.0 5.5
MSC
6.0 6.5 7.0
80% der Variation DOM innerhalb Reifegruppe durch Phänologie erklärt
�Genauere Charakterisierung der Phänologie für Zuchtfortschritt notwendig!
� Datum Ährenschieben nicht ausreichend!
17
∑
0
Si
N
C
S i = Stage number (0-17)
N = Number of tillers in S i
C = Total number of tillers
Salama, 2010
Abb. 1: Beziehung zwischen phänologischem Entwicklungsstatus zur Ernte
im 1. Aufwuchs (MSC)und der Verdaulichkeit der organischen Masse
(DOM)
Vor diesem Hintergrund sind auch die Differenzierungen des Pflanzenmaterials,
die sich aus dem CNCPS-System (Abb. 2) ergeben, durch die Unterschiede
in der phänologischen Entwicklung des Materials maskiert. Gleichwohl konnte
gezeigt werden, dass es interessante Unterschiede bezüglich der Kohlenhydrat-
und Proteinfraktionen im geprüften Material gibt, woraus sich Ideotypen
für die Pflanzenzüchtung identifizieren lassen. Ein solcher Ideotyp ist dadurch
charakterisiert, dass vergleichsweise geringe Anteile der schnell abbaubaren
Proteinfraktion A mit hohen Anteilen der Kohlenhydratfraktion A koinzidieren.
Eine solche Konstellation verspricht eine bessere Ausnutzung des Proteins im
Pansen und in der Konsequenz einen höheren Anteil an UDP im Dünndarm. Auf
Basis des CNCPS-Systems kann durch weitere Rechenschritte auf die Milchleistung
aus UDP bzw. Energie bei Alleinfütterung solchen Materials geschlossen
werden, was in unseren Untersuchungen zu Variationen in der Milchleistung
in der Größenordung von mehr als 2 kg ECM/Tag sowohl in Anhängigkeit der Pro-

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
tein- als auch der Energieversorgung führte. Dieser Ansatz zeigt einerseits, dass
die aufgestellte Hypothese prinzipiell bestätigt wurde, dass jedoch eine größere
genetische Variabilität des Zuchtmaterials notwendig ist, um die aufgezeigten
Potentiale auch zu nutzen. Daher wird in einem Folgeprojekt derzeit ein erweitertes
Spektrum von Arten und Sortentypen mittels des vorgestellten Ansatzes
analysiert (Tobi et al., 2010).
Fraktion A
Quantifizierung der Genotyp-bedingten Variation der Protein- und
Kohlenhydratzusammensetzung (Licitra et al. 1996, Van Soest et al. 1991)
Protein
Fraktion B Fraktion C
Fraktion B1 Fraktion B2 Fraktion B3
Kohlenhydrate
Fraktion A Fraktion B Fraktion C
Fraktion B1 Fraktion B2
-43 -
Fraktion A
Nicht-Protein-Stickstoff (NPN)
Fraktion B
Wahres, abbaubares Protein
Fraktion C
Unverfügbares Protein
Fraktion A
Rasch abbaubare Zucker
Fraktion B
Stärke und verfügbare
Zellwand
Fraktion C
Unverfügbare Zellwand
Abb. 2: Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS)
5. Fazit
Die Futterqualitätsforschung zur Verbesserung des Futterwertes von Grünlandaufwüchsen
wird als wesentliche Voraussetzung zur Steigerung der Konkurrenzfähigkeit
des Grünlands gegenüber dem Mais als Grobfuttergrundlage
in der Milcherzeugung angesehen. Die vorgestellten Ansätze machen deutlich,
dass diesbezüglich ein erhebliches Potential besteht, welches in der Prozesskette
Futtererzeugung – Futterkonservierung - Rationsgestaltung in interdisziplinären
Ansätzen ausgeschöpft werden sollte.

Plenartagung Kongressband 2010
6. Literatur
Laidlaw, A.S., 2005: The relationship between tiller appearance in spring and
contribution to dry-matter yield in perennial ryegrass (Lolium perenne L.)
cultivars differing in heading date. Grass and Forage Science, 60, 200-
209.
Lassen, B., 2009: Entwicklungsperspektiven der Milchproduktion in verschiedenen
Regionen Niedersachsens. Arbeitsberichte aus der vTI Agrarökonomie,
8.
Lösche, M., 2010: Nutritive value of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) with
special reference to genotype- and ploidy-related effects. Schriftenreihe
des Instituts für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung Christian-Albrechts-
Universität zu Kiel, 70.
Osterburg B., Isermayer, F., Lassen B., Röder N., 2010: Impact of economic and
political drivers on grassland use in the EU. EGF 2010. Grassland in a
changing world, 15, 14-28.
Salama, H.S.A. 2010: Process-oriented evaluation of yield performance and
nutritive value of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) genotypes.
Schriftenreihe des Instituts für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung Christian-Albrechts-Universität
zu Kiel, 67.
Smith, K.F., Culvenor, R.A., Humphreys, M.O., Simpson, R.J., 2002: Growth
and carbon partitioning in perennial ryegrass (Lolium perenne) cultivars
selected for high water-soluble carbohydrate concentrations. Journal of
Agricultural Science, Cambridge, 138, 357-385.
Sniffen, C.J., O’Connor, J.D., Van Soest, P.J., Fox, D.G., Russell, J.B., 1992: A
net carbohydrate and protein system for evaluation cattle diets. II. Carbohydrate
and protein availability. Journal of Animal Science, 70, 3562-3577.
Spangenberg, G., 2005: Transgenesis and genomics in molecular breeding of
pasture grasses and legumes for forage quality and other traits. 357-372.
In: Applications of gene-based technologies for improving animal production
and health in developing countries (Eds.: Harinder, P.S., Makkar and
Gerrit J. Viljoen). Springer Netherland, Netherlands.
Tobi, D., Herrmann, A., Gierus, M., Taube, F., 2010: Einfluss von Reifegruppe
und Schnitthäufigkeit auf die Futterqualität von Deutschem Weidelgras
(Lolium perenne L.). Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften,
22, 271-272.
-44 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Teil II: Konservierung (G. Pahlow)
1. Einleitung
Grünlanderträge zur direkten Nutzung durch den Wiederkäuer stehen in unserer
Klimaregion nur saisonal zur Verfügung. Durchschnittlich etwa 200 Winterfuttertage
müssen folglich mit konserviertem, also lagerfähigem Futter überbrückt
werden. Dazu dient entweder Heu oder - in weit größerem Umfang - Silage. Dieser
Beitrag konzentriert sich deshalb auf die Gärfutterbereitung. Mit diesem Verfahren
wird das Ziel verfolgt, so viel wie möglich vom produzierten Futter bis hin
zum Futtertisch bzw. Trog zu erhalten. Frisch geerntetes in lagerfähiges Futter
umzuwandeln kostet in der Praxis jedoch zwischen 10 und 20 % des ursprünglich
erzeugten Energiewertes. Alle dafür maßgeblichen Verlustquellen wurden von
Professor Dr. Dr. h.c. Ernst Zimmer, dem Leiter des früheren Grünlandinstitutes
der FAL und seinen Mitarbeitern bereits vor 40 Jahren systematisch ermittelt und
hinsichtlich ihrer Vermeidbarkeit bewertet. Ziel war es, im Rahmen unserer Möglichkeiten,
die Verluste weitestgehend zu minimieren. Diese Aufgabe beschäftigt
uns bis heute und sicherlich auch noch in Zukunft.
Tab. 1: Verluste an Nettoenergie bei der Silierung (nach Zimmer, 1969)
Verlustursache Bewertung Nettoenergieverluste (%)
Restatmung unvermeidbar 1-2
Vergärung unvermeidbar 4-10 (?)
Silagesickersaft verfahrensabhängig 0-8
Feldverluste verfahrensabhängig 1-5
Fehlgärungen vermeidbar 0-10
Aerober Verderb
(im Silo)
vermeidbar 0-10
Nacherwärmung
(bei Entnahme)
vermeidbar 0-10
Die meisten der in Tabelle 1 angegebenen Werte für die einzelnen Ursachen von
Nettoenergieverlusten sind in ihrer Größenordnung unverändert gültig. Allenfalls
das Maximum von 10 % der damals noch als unvermeidbar eingestuften
Verlustspanne bei der Vergärung ließe sich nach heutiger Kenntnis um etwa ein
-45 -

Plenartagung Kongressband 2010
Drittel reduzieren. Das ist den inzwischen allgemein verfügbaren, gärungsfördernden
Siliermitteln zu verdanken.
Die Aufsummierung der als unvermeidbar oder verfahrensabhängig klassifizierten
unteren Grenzwerte (1+4) zeigt, dass 5 bis 6 % Verluste als absolutes Minimum
in Kauf zu nehmen sind.
Andererseits gilt jedoch, dass ausgerechnet jene drei Ursachen, die potenziell
zu den höchsten Einbußen von jeweils 10 % führen können, sich allesamt durch
geeignete technische Maßnahmen bis auf Null absenken lassen, also gänzlich
vermeidbar sind. Dies ist von erheblicher ökonomischer Bedeutung, weil auf den
Einsatz von Kraftfutter zur Kompensation dieser Energieverluste verzichtet werden
kann. Bei durchschnittlichen Herstellungsvollkosten von 8 bis 12 € pro dt TM
ist leicht zu kalkulieren, wie viel die Vermeidung von 10 % Verlusten erspart.
Das folgende Schema „System Silierung“ aus dem Jahre 1969 stammt gleichfalls
von Zimmer. Es wurde seitdem mehrfach ergänzt und abgewandelt.
System Silierung (ergänzt, nach Zimmer, 1969)
Epiphytische Mikroflora
Siliereignung
Abb. 1: System Silierung (ergänzt, nach Zimmer 1969)
-46 -
Lagerungsbedingungen
Zu Grunde liegen ihm die drei Teilsysteme Futterpflanze, Siliertechnik und
Mikrobiologie. Diesen steht das Zielsystem Tier mit seinen Reaktionen, Fut-

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
teraufnahme und Verwertung, gegenüber. Sie entscheiden letztlich über Erfolg
oder Misserfolg der Futterkonservierung. Dabei gewinnen neben den Verlusten
bzw. dem Nährwert als Bewertungsmaßstab die hygienische Qualität und die
Freiheit von Toxinen an Bedeutung.
Die Futterpflanze steht naturgemäß an erster Stelle. Auf die zahlenmäßig relativ
überschaubaren agronomischen Möglichkeiten, ihre Qualität gezielt zu beeinflussen,
wurde im ersten Teil des gemeinsamen Beitrags eingegangen. Ich wiederhole
nur kurz die Stichworte Sortenwahl, Anbautechnik, Düngung und Nutzungstermin.
Qualitätsverbesserungen durch den Silierprozess sind prinzipiell
nicht möglich.
Die Siliertechnik bietet vergleichsweise mehr direkte Eingriffsmöglichkeiten in
den biologischen Prozess der Silierung und zwar über das Anwelken, die Zerkleinerung
und Verdichtung bis zum alles entscheidenden Luftabschluss.
Wahrscheinlich gerade wegen dieser vielen Optionen stecken wir hier aber auch
in einem ständigen Entscheidungszwiespalt zwischen unseren Optimalvorstellungen
von Qualität und Arbeitsproduktivität und dem, was ökonomisch durch
Eigenleistung oder durch externe Unterstützung machbar erscheint. Mit dem
stetig verbesserten Wissensstand der Berater und Praktiker ist jedoch die Einsicht
gewachsen, dass die von einem Maschinenring oder Lohnunternehmer
perfekt organisierte, schlagkräftige Silierkette der strapaziösen Grundfutterernte
ein Großteil ihres Risikos nehmen kann.
2. Mikrobieller Keimbesatz
Das dritte maßgebliche Teilsystem besteht aus der oben schon erwähnten epiphytischen
Mikroflora des Siliergutes. Auf dem frisch geernteten bzw. angewelkten
Material besteht sie anfangs fast immer aus einer vieltausendfachen
Übermacht konkurrierender Bakterien und Pilze sowie einer vergleichsweise
geringen Anzahl von Milchsäurebakterien (MSB). Trotzdem soll diese Minderheit
möglichst immer ganz spontan und rasch zur einzig dominierenden, stoffwechselaktiven
Keimgruppe im Gärfutter werden. Die Anzahl und Aktivität der
Kleinstorganismen auf dem jeweiligen Pflanzenbestand sind i. d. R. eine Unbekannte.
Wir verfügen immer noch nicht über geeignete Verfahren, diese Informationen
so rasch zu gewinnen, um daraus rechtzeitig steuernde Maßnahmen wie
z. B. den Siliermitteleinsatz abzuleiten. Daran haben auch neueste molekularbiologische
Nachweisverfahren nichts Grundsätzliches geändert.
-47 -

Plenartagung Kongressband 2010
Über Jahrzehnte wurden auch durch die Arbeitsgruppe Futterkonservierung in
Braunschweig-Völkenrode mit traditionellen Zählverfahren die wesentlichen
bakteriellen und pilzlichen Keimgruppen der epiphytischen Mikroflora ermittelt.
Die folgende Liste gibt einen Überblick über typische Populationsdichten auf
Futterpflanzen zum Silierzeitpunkt. Die Angaben erfolgten als koloniebildende
Einheiten (KbE) pro g Futter.
Aerobe Bakterien über 10 000 000
Enterobakterien 1 000 bis 1 000 000
Milchsäurebakterien 10 bis 1.000 000
Hefepilze 1 000 bis 100 000
Schimmelpilze 1 000 bis 10 000
Clostridien (Endosporen) 100 bis 1 000
Bacillus (Endosporen) 100 bis 1 000
Sonstige 100 bis 1 000
Im Hinblick auf die Forderung nach möglichst rascher Dominanz der einzig
erwünschten MSB in Silagen ist die extreme Spanne der Keimdichten hervorzuheben,
welche praktisch nur bei dieser Keimgruppe auftritt. Der Minimalwert
nahe der Nachweisgrenze kommt bei Gräsern praktisch nur im frühen ersten
Schnitt vor, während der Höchstwert im Millionenbereich regelmäßig nur bei
Mais in der Silierreife zu finden ist.
3. Siliermittel
Um Silierprozesse mit ihrer Vielzahl möglicher, sehr unterschiedlicher Störfaktoren
im Sinne eines “fine-tunings“ perfekt zu beherrschen, sind Siliermittel heute
praktisch unverzichtbar geworden. Grobe siliertechnische Fehler können sie
jedoch nicht kompensieren. Im Handel verfügbar ist ein weites Spektrum ebenfalls
sehr unterschiedlicher biologischer und chemischer Präparate, in der Regel
Mischungen verschiedener Komponenten (Tab. 2).
Deren jeweilige Wirkungsmechanismen muss der Anwender kennen und
berücksichtigen, um ihre Potenziale auszuschöpfen und einen maximalen ökonomischen
Vorteil aus dem Einsatz zu ziehen.
-48 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Tab. 2: Wirkungsrichtung und aktive Bestandteile von Siliermitteln
Angestrebte Wirkung Komponenten
− Ausgleich von Zuckermangel bzw.
Förderung des Silierprozesses
− Sofortige pH-Absenkung bzw. direkte
Hemmung von Gärschädlingen
-49 -
Gärsubstrat, homofermentative
MSB
Säuren und Siliersalze
− Stabilisierung unter Lufteinfluss Antimycotica, heterofermentative
MSB
In die erste Gruppe fallen z. B. Melasse und melassierte Zuckerrübenschnitzel.
Sie werden stets in großen Mengen benötigt und stellen daher entsprechend
hohe Anforderungen an Logistik und Ausbringungstechnik. Ihr Einsatzbereich
ist häufig Futter mit einem TM-Gehalt unterhalb von 30 %.
Säuren wirken am raschesten. Siliersalze in fester Form wirken erst in Lösung
und nach Ansäuerung des Siliergutes. Dasselbe gilt für die pilzhemmenden
organischen Säuren bzw. ihre Salze mit Natrium oder Kalium.
4. Siliereignung
Für einen erfolgreichen Gärverlauf müssen die Grasaufwüchse, ob vom Wechselgrünland
oder Dauergrünland, eine entsprechende Siliereignung besitzen.
Sie ergibt sich aus ihrer Beschaffenheit zum Zeitpunkt des Einsilierens. Dieses
Merkmal errechnet sich aus dem aktuellen Trockenmassegehalt (TM) des Futters,
seinem Zuckergehalt (Z) und der Pufferkapazität (PK). Sie wird am knappsten
zusammengefasst durch den Vergärbarkeitskoeffizienten (VK) nach der
Formel:
VK = TM (in %) + 8 x Z/PK
Dominiert wird diese Kenngröße ganz offensichtlich durch den jeweiligen TM-
Gehalt.
Für konventionell mit Stickstoff gedüngte Gräser mit Nitratgehalten über
4,4 g NO3/kg TM kennzeichnen VK-Werte >45 gute Vergärbarkeit.

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Unterhalb dieses Wertes besteht grundsätzlich ein Fehlgärungsrisiko durch
Buttersäureclostridien. Diese sporenbildenden Silageschädlinge werden
sowohl durch den beim Anwelken erzielten Feuchtemangel als auch durch die
Abbauprodukte des Nitrats (z.B. Nitrit) an der Vermehrung gehindert. Chemische
Siliermittel auf Basis derartiger Wirkstoffkomponenten nutzen diesen
Zusammenhang bei der Silierung schwer vergärbaren Futters.
Für zuckerreiches Futter, wie z. B. bestimmte Weidelgräser, bieten sich zur Förderung
des Gärverlaufs biologische Siliermittel aus Milchsäurebakterien an. Für den
Einsatz in Anwelksilagen ist dabei auf möglichst osmotolerante, d. h. an trockneres
Futter angepasste MSB-Stämme, zu achten. Mit dem DLG-Gütezeichen versehene
Präparate tragen für diese Eigenschaft den Hinweis auf ihre erfolgreiche
Prüfung im Anwendungsbereich 1c für Futter mit TM-Gehalten von 35 bis 50 %.
Ein derartiges osmotolerantes Produkt wurde bei dem in Abb. 2 dargestellten
Experiment mit Grassilagen zwischen 12 und 60 % TM-Gehalt verwendet. Alle
wurden sowohl ohne als mit MSB siliert. Im Nassbereich säuerte die Silage auch
ohne Zusatz bis pH 4. Bis in den TM-Bereich von 50 % verbesserte der MSB-
Stamm markant die pH-Absenkung. Die beste Wirkung zeigte er allerdings zwischen
35-45 % TM-Gehalt der Silagen. Oberhalb von 50 % erreicht auch dieser
Stamm die physiologischen Grenzen seiner Trockentoleranz und das Gras die
technologischen Grenzen guter Verdichtbarkeit.
pH-Wert
6,50
6,00
5,50
5,00
4,50
4,00
3,50
3,00
*
*Anfangs-pH-Wert von Gras ca. 6,4
15% 25% 35% 45% 55%
% TM-Gehalt
-50 -
Kontrolle
Impfzusatz
Abb. 2: pH-Wert-Absenkung nach 3 Tagen durch einen Impfzusatz in Abhängigkeit
vom TM-Gehalt von Grassilagen

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Grundsätzlich ist die Bereitung von Anwelksilage zu bevorzugen. Das ist jedoch
witterungsbedingt zeitweise nicht möglich. Solange ein TM-Gehalt von mindestens
28 % erreicht wird, dem Grenzwert für die Vermeidung von Gärsaft, ist neben
den erwähnten chemischen Zusätzen auch stärkere mechanische Aufbereitung
ein probates Mittel zur Verbesserung der Gärqualität.
Die Abbildung 3 belegt dies am Beispiel deutlich gesteigerter Milchsäurebildung,
reduzierter Buttersäurebildung und geringerer TM-Verluste bei der jeweils intensivsten
Zerkleinerung.
Abb.3: Einfluss der Häcksellänge auf Gärparameter von Grassilagen (Honig,
1995)
Unmittelbar nutzen lässt sich dieser Zusammenhang heutzutage durch die Verfügbarkeit
von Erntegeräten mit online-Feuchtebestimmung in Echtzeit mittels
NIRS und laufende Schnittlängenanpassung (Savoie und Shinners, 2009).
5. Aerobe Instabilität
Neben den Fehlgärungen und Hygienerisiken in schwer silierbarem Futter tritt
in der Praxis vor allem in energiereichen, hygienisch einwandfreien Grassilagen
mit höherem TM-Gehalt häufig während der Entnahme und Verfütterung das
Problem der Nacherwärmung oder aeroben Instabilität auf. Dieser auch vom
Laien leicht erkennbare Silagemangel kann in den betroffenen Partien mit täglich
-51 -

Plenartagung Kongressband 2010
3 % kurzfristig zu ebenso hohen TM-Verlusten führen wie monatelange Lagerung
im geschlossenen Silo (Tabelle 3).
Tab. 3: Temperaturerhöhung und Verluste von aerob instabilen Silagen mit
unterschiedlichen Trockenmassegehalten (Honig, 1974)
TM- Gehalte der
Silagen
Erhöhung über Umgebungstemperatur
5°C 10°C 15°C 20°C 25°C
Tägliche TM-Verluste (%)
20 % 1.6 3.2 - - -
30 % 1.2 2.3 3.5 - -
50 % 0.7 1.5 2.2 2.9 3.7
Auslöser sind vor allem Hefen und Schimmelpilze. Gegen diese wirken in erster
Linie pilzhemmende organische Säuren und ihre Salze wie Propionat, Sorbat
oder Benzoat in gelöster Form. Sie werden erst im sauren Milieu aktiviert. Zu
Silierbeginn, wenn die Silage nur den pH-Wert 6,5 von Grassaft aufweist, sind
weniger als 3 % der als Salz zugesetzten Mittel hemmwirksam. Erst der Säuerungsbeitrag
der natürlich vorhandenen MSB steigert den Anteil auf über 90 %
(siehe Tabelle 4).
Tab. 4: Zunahme des undissoziierten, biologisch hemmwirksamen Anteils
organischer Säuren bei abnehmendem pH-Wert in Silagen (verändert,
nach Lück und Jager, 1995)
undissoziierter Säureanteil in % bei pH
Konservierungsstoff
7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0
Essigsäure 0,6 1,8 5,4 15 36 64 85 95 98
Propionsäure 0,8 2,3 7,0 19 43 71 88 96 99
Sorbinsäure 0,6 1,8 5,5 15 37 65 85 95 98
Neben den rein chemischen Siliermitteln zur Verbesserung der aeroben Stabilität
werden für diesen Anwendungsbereich auch Kombinationen aus stark
säuernden MSB und organischen Salzen angeboten. Um eine Schädigung der
-52 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Bakterien bei Kontakt mit der konzentrierten Salzlösung sicher auszuschließen,
müssen beide Komponenten getrennt appliziert werden.
Neuere, aufschlussreiche Ergebnisse zur Hemmwirkung von Natriumbenzoat
und Kaliumsorbat und auf Stämme von Lactobacillus plantarum wurden von Pieper
und Korn (2009) vorgelegt.
Alle bisher erwähnten MSB in Siliermitteln gehörten zum homofermentativen
Gärungstyp (hoMSB), der ganz überwiegend Milchsäure produziert. Das letzte
hier noch zu erwähnende biologische Mittel mit stetig zunehmender, weltweiter
Verbreitung in der Praxis enthält dagegen heterofermentative MSB (heMSB),
die in nennenswertem Umfang auch Essigsäure bilden. Damit hemmen sie nach
dem oben dargestellten Wirkmechanismus Schadhefen und halten bei tiefem
pH-Wert Silagen auch unter Lufteinfluss stabil.
Sämtliche bisher dargestellten Einzelmaßnahmen innerhalb des Systems Silierung
werden fragwürdig oder sogar hinfällig, wenn es trotz aller bis zu diesem
Zeitpunkt insgesamt geleisteten Investitionen für Erzeugung, Ernte, Aufbereitung
und Zusatzmittel nicht gelingt, im geschlossenen Silo zuverlässig einen
anhaltenden, hermetischen Sauerstoffausschluss zu gewährleisten. Doch auch
darüber hinaus muss die Silage je nach Entnahmevorschub und Umgebungstemperaturen
noch so lange stabil bleiben, bis sie verlustfrei den Endabnehmer
Tier erreicht und verfüttert wird.
Das gelingt nur, wenn hierzu sämtliche Voraussetzungen bereits während der
Grasernte, bei der Silobefüllung und durch optimale Verdichtung des Siliergutes
geschaffen werden. Ein Anwelken bis max. 45 % TM-Gehalt, exaktes Häckseln
und Einlagerung in Schichtstärken von maximal 15-20 cm im verdichteten
Zustand sowie perfekte Walzarbeit und Abdeckung mit Folien und Silonetzen
vervollkommnen die Siliermaßnahme. Werden dabei die erforderlichen Trockenmassedichten,
z. B. von 250 kg TM/m 3 bei Anwelkgut von 45 % TM-Gehalt,
erreicht, so reduziert sich der Gasaustausch infolge von CO2-Abfluss an der
Anschnittfläche auf das technisch mögliche Minimum von 20 l pro m 2 und Stunde
(Honig, 1987). Die Eindringtiefe von Sauerstoff beträgt dann weniger als 1 m.
Schichten von dieser Stärke werden i. d. R. bei der Entnahme mit dem Blockschneider
jeweils innerhalb von 2 bis 3 Tagen, bevor das Futter beginnt, sich zu
erwärmen, entfernt.
-53 -

Plenartagung Kongressband 2010
Tab. 5: Sollwerte für Verdichtungen (kg TM/m 3 ) für einen Gasaustausch

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Silage Conference Proceedings, Edinburgh, Scotland.
Lück, E., Jager, M., 1995: Chemische Lebensmittelkonservierung: Stoffe, Wirkungen,
Methoden 3. Auflage, Springer Verlag,Heidelberg.
Pieper, B., Korn, U., 2009: Effect of molasses, urea, sodium benzoate and potassium
sorbate on survival rate and fermentation activity of Lactobacillus
plantarum DSMZ 8862 and 8866. 15 th International Silage Conference
Proceedings, 295-296. Madison, Wisconsin.
Savoie, P., Shinners, K., 2009: Advances in silage harvesting. 15 th International
Silage Conference Proceedings, 169-180. Madison, Wisconsin.
Schemel, H., Fürll, C. Hoffmann, T., 2009: Investigations about the influence of
compressing pressure and vibration on the compression of wilted grass.
15th International Silage Conference Proceedings, 91-92. Madison, Wisconsin.
Zimmer, E., 1969: Biochemische Grundlagen der Einsäuerung. Proceedings 3rd General Meeting of the European Grassland Federation, Braunschweig,
113-125.
-55 -

Plenartagung Kongressband 2010
Milch vom Grünland – Leistungspotenziale und
Fütterungsstrategien
H. Steingaß
Institut für Tierernährung, Universität Hohenheim, Stuttgart-Hohenheim
1. Einleitung
Grünfutter und Konserven vom Grünland sind in vielen Regionen die Basis der
Milchkuhfütterung. Energie- und Nährstoffgehalte dieser Futtermittel sind ausschlaggebend
für die erzielbare tierische Lei stung. Der Beitrag befasst sich mit
einigen besonderen Eigenschaften des Futters vom Grünland. Insbesondere
die Proteinwerte, die Effekte des Grünfutters und der Silagen auf die Futteraufnahme,
sowie die Einflüsse des Grünlandfutters auf die Milchzusammensetzung
werden näher besprochen.
2. Einordnung der Qualität des Futters vom Grünland
Die Zusammensetzung und Qualität des Grünfutters ist starken und raschen
Veränderungen unterworfen und hängt, neben Bestandszusammensetzung,
Standort und Umweltfaktoren, vor allem vom Nutzungszeitpunkt ab. Betrachtet
man einen relevanten Bereich der Nutzung sind in guten Beständen Energiegehalte
(NEL) von ca. 6,5 bis 7 MJ/kg Trockenmasse (TM) realistisch. In diesem
Bereich ist dann entsprechend mit ca. 160-200 g Rohprotein (XP) pro kg TM bzw.
140-150 g nutzbarem Rohprotein (nXP) pro kg TM und Gehalten an NDFOM von
350-400 g/kg TM zu rechnen. Ein solches Futter kann nach NEL und nXP theoretisch
den Bedarf einer Milchkuh mit 25 bis 35 kg Milch decken.
Im Zuge der Konservierung entstehen bei Silagen Verluste an Nährstoffen und
Energie. Dies betrifft in erster Linie die löslichen Kohlenhydrate und die Eigenschaft
des Rohproteins. Ergebnisse aus Praxisproben ergeben als Mittel aus verschiedenen
Regionen und Erntejahren 5,9 bis 6,3 MJ NEL und 125 bis 135 g nXP
pro kg TM für Grassilagen des ersten Schnittes. Die Werte der Folgeschnitte sind
in diesen Praxiserhebungen von annähernd vergleichbarer Qualität. Silagen
in diesem Qualitätsbereich haben einen Milcherzeugungswert nach NEL und
-56 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
nXP von ca. 18 bis 25 kg Milch. Die Streubreite der Einzelergebnisse ist jedoch
erheblich. Sie reicht im Falle der NEL von unter 5 bis über 7 MJ/kg TM, was darauf
hinweist, dass es bei der Futterqualität der Grassilagen durchaus noch Verbesserungspotenziale
gibt, die es auszuschöpfen gilt.
3. Proteinwert
N-Düngung, Leguminosen im Bestand und vor allem ein früher Nutzungszeitpunkt
haben, gemessen am Bedarf, überhöhte XP-Gehalte bei Grünfutter und
Silagen zur Folge. Mit 150 bis über 200 g/kg TM liegen die XP-Gehalte weit
über den Gehalten an nXP. Dadurch ergeben sich z. T. stark positive ruminale
N-Bilanzen (RNB), die es nach Möglichkeit bei einer sachgerechten Rationsplanung
auszugleichen gilt. Das relative Defizit an nXP ergibt sich zum einen aus
einem niedrigen Gehalt an unabgebautem Rohprotein (UDP), da der XP-Abbau
bei jungem Grünlandfutter bei früher Nutzung generell sehr hoch ist (Hoffman et
al., 1993; Givens und Rulquin, 2004) (Tab. 1).
Tab 1: Ruminaler Rohproteinabbau bei Grünlandfutter
XP a b c ED5 UDP
g/kg TM % % %/h % g/kg TM
Grünfutter vegetativ
Gräser 225 54 39 16 82 40
Leguminosen 256 56 36 25 86 37
Grünfutter Ährenschieben/Knospe
Gräser 161 49 36 14 74 42
Leguminosen
Silage
204 44 44 31 81 39
Gräser 156 70 25 10 86 23
Klee-Gras 163 76 19 10 88 20
a = löslich, b = potenziell abbaubar, c = Abbaurate, ED5 = effektiver Abbau (Passagerate
5 %/h)
Zum anderen ist die Effizienz der mikrobiellen Proteinsynthese bei Futter vom
Grünland relativ niedrig, vor allem bei Silagen. Die Ursache ist ein unausgewogenes
Verhältnis zwischen verschiedenen Kohlenhydrat- und Rohproteinfraktionen
(Blank et al., 1998) (Tab. 2). Diese Asynchronität ergibt sich bei Grünfutter
durch einen Überschuss des Gehaltes an langsam fermentierbarem XP im Ver-
-57 -

Plenartagung Kongressband 2010
hältnis zum Gehalt an langsam fermentierbaren Kohlenhydraten, während das
Verhältnis der schnell abbaubaren Fraktionen an löslichem N zu löslichen Kohlenhydraten
besser ausgewogen ist. Bei der Silagegärung kommt es zu einem
weitgehenden Abbau der löslichen Kohlenhydrate und zu einer Erhöhung der
löslichen N-Verbindungen. Die Folge ist ein sehr hoher Überschuss in der schnell
abbaubaren N-Fraktion, während das Verhältnis der langsam fermentierbaren
N- und Kohlenhydratquellen eher ausgewogen ist.
Tab. 2: Freisetzung von Kohlenhydraten und N-Verbindungen bei der Fermentation
im Pansen
Verhältnis Grünfutter Silagen
löslicher N : lösl. Kohlenhydrate
(schnell fermentierbar)
unlösl. abbaubarer N : unlösl. abbaub.
Kohlenhydrate
(langsam fermentierbar)
-58 -
± ausgewogen sehr hoher
Überschuss
hoher Überschuss
± ausgewogen
Bei Silagen kann das extrem asynchrone Verhältnis der N- und Kohlenhydratfraktionen
durch hohe Anwelkgrade verbessert werden, da in diesem
Fall durch das geringere Ausmaß der Fermentation der Abbau des
Rohproteins und der löslichen Kohlenhydrate zurückgeht. Der Effekt
des Anwelkens auf den Proteinwert bei Silage ist in Tabelle 3 dargestellt
(Verbič et al., 1999).
Tab. 3: Effekte des Anwelkens von Grassilagen auf den Protein-Wert
(nach Verbič et al., 1999)
Welkzeit h 2 6 23
TM g/kg 213 432 521
XP g/kg TM 135 111 124
NH3-N % von N 18 5 4
XP-Abbau % 86 80 75
Effizienz MPS g/kg VOM 136 140 175
UDP g/kg TM 20 23 31
Mikrobenprotein g/kg TM 69 68 79
nXP g/kg TM 89 91 110
RNB g/kg TM 7 3 2

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Es ist ersichtlich, dass durch das Vorwelken sowohl die Gehalte an Ammoniak-
N als auch der ruminale Proteinabbau zurückgehen und zugleich die Effizienz
der mikrobiellen Proteinsynthese ansteigt. Dies hat eine Erhöhung des UDP und
des Mikrobenproteins, also des nXP, zur Folge. Dadurch kommt es auch zu einer
ausgeglichenen ruminalen N-Bilanz. Im Sinne einer Effizienzsteigerung der Proteinnutzung
sind hohe Anwelkgrade also eindeutig von Vorteil.
4. Futteraufnahme
4.1 Grünfutter
Vergleicht man die TM-Aufnahme einer Totalmischration und eines jungen
Grünfutters mit vergleichbaren Gehalten an Energie, nXP und NDF stellt man
fest, dass Kühe vom Grünfutter deutlich weniger TM aufnehmen können als
von einer TMR. Dies reduziert entsprechend auch das Milchleistungspotenzial
aus Grünfutter gegenüber gemischten Rationen. Eine wesentliche Ursache der
geringeren TM-Aufnahme aus Grünfutter wird in einem erhöhten Aufwand für die
Kauarbeit gesehen. Die mechanische Zerkleinerung des im Vergleich zu Trokkenfutter
oder vorzerkleinertem Futter wesentlich elastischeren Grünfutters
erfordert beim Fressen mehr Kauschläge pro kg TM und einen höheren Kraftaufwand
pro Kauschlag (Susenbeth et al., 2004). Dies bedingt eine im Vergleich
zu gemischten Rationen langsamere Verzehrsgeschwindigkeit. Da die Obergrenze
der Fressdauer bei Kühen mit ca. 500 Minuten pro Tag angenommen
werden kann und die Fressrate bei Grünfutter mit ca. 38 g TM/Minute bestimmt
worden ist (Susenbeth et al., 2004), können folglich ca. 19 kg TM pro Tag aufgenommen
werden. Im Vergleich dazu werden gemischte Rationen mit deutlich
höherer Geschwindigkeit verzehrt, so dass bei diesen die Zeit des Fressens nicht
die Höhe der TM-Aufnahme begrenzt.
Der Energieaufwand für die Kauarbeit ist bei Grünfutter etwa doppelt so groß wie
bei gemischten Rationen. Bei Verzehr von 19 kg TM Grünfutter werden ca. 10 MJ
Wärme produziert im Vergleich zu ca. 5 MJ bei gemischtem Futter. Diese Extrawärme
erhöht den energetischen Erhaltungsbedarf um etwa 13 %. Diese Zahl
wird bestätigt durch Arbeiten von Bruinenberg et al. (2002), wonach der Erhaltungsbedarf
von Kühen bei Grünfütterung um 10 % höher ist als derzeit angenommen,
ohne dass die Verwertung für die Milchproduktion davon tangiert wird.
Die begrenzte Futteraufnahme sowie der geringere Gesamtwirkungsgrad der
Energie führen dazu, dass auch bei einer optimalen Grünfutterqualität von ca.
7 MJ NEL/kg TM maximal 28 bis 30 kg Milch aus der Energie des aufgenomme-
-59 -

Plenartagung Kongressband 2010
nen Grünfutters erzeugt werden können. Fütterungsstrategien, wie z. B. Vollweidesysteme
müssen sich an dieser Begrenzung orientieren.
4.2 Grassilagen
Es ist in vielen Untersuchungen nachgewiesen, dass die TM-Aufnahme von Silagen
niedriger ist als von Grünfutter oder Trockenfutter mit vergleichbarer Futterqualität
(Huhtanen et al., 2002). Eisner (2007) hat mit Hilfe einer Meta-Analyse
herausgearbeitet, dass unter den verschiedenen Gärparametern bei Grassilagen
sich vor allem der Gehalt an Essigsäure negativ auf die TM-Aufnahme auswirkt
(Abb. 1). Aber auch der Gesamtsäuregehalt im Futter (Silagen und TMR)
steht in negativer Beziehung zur Futteraufnahme.
Abb. 1: Einfluss des Essigsäuregehaltes auf die TM-Aufnahme bei Grassilage
(Eisner, 2007)
Physiologisch erklärbar ist dies durch eine zusätzliche Protonenbelastung des
Pansens. Wenn zusätzlich zu den aus der Pansenfermentation gebildeten kurzkettigen
Fettsäuren (ca. 400 g pro kg Futter-TM) noch weitere 60 bis 120 g Säuren
je kg TM Silage aufgenommen werden, kommt es zu einer zusätzlichen Absenkung
des pH-Wertes im Pansen. Die Folge ist eine Verlangsamung der Abbauvorgänge
und damit Rückgang der Futteraufnahme. Aufgrund dieser Zusammenhänge
ist eine möglichst geringe Säureaufnahme aus Silagen anzustreben.
Da die Säurekonzentration mit zunehmendem TM-Gehalt linear abnimmt, ist
daher in Bezug auf die Optimierung der Futteraufnahme ein möglichst hoher TM-
bzw. Anwelkgrad bei der Silagebereitung zu fordern.
-60 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
4.3 Leguminosen
Bei vergleichbarem Vegetationsstadium haben Futterleguminosen im Vergleich
zu Gräsern einen geringeren Zellwandanteil in der TM (Van Soest, 1994).
Dies führt dazu, dass die ruminale Abbaurate der TM wesentlich höher ist als bei
Gräsern. Obwohl der potenzielle ruminale Abbau wegen der stärker verholzten
Zellwand bei Leguminosen unter dem von Gräsern liegt, führen diese Abbaucharakteristika
zu höherer Futteraufnahme bei hohem Futteraufnahme- bzw. Passageniveau.
Die Effekte von Leguminosen bzw. Leguminosengemenge im Vergleich
zu Gras auf Futteraufnahme und Leistung sind beispielhaft anhand einer
Untersuchung von Dewhurst et al. (2003) dargestellt (Tab. 4).
Tab. 4: Futteraufnahme und Milchleistung bei Fütterung von Gras- und Leguminosensilagen
(Dewhurst et al., 2003)
WG 50 WG
+
50 RK
-61 -
RK WK 50 WG
+
50 WK
TM-Aufnahme (kg)
Silage*** 11,4 12,9 13,4 13,2 12,9 13,6
gesamt*** 18,2 19,8 20,3 20,1 19,8 20,4
FECM (kg)* 26,5 31,0 30,5 30,7 33,6 29,3
VQ TM (%)*** 72 69 65 72 69 64
WG = Weidelgras; RK = Rotklee; WK = Weißklee; LU = Luzerne; Signifikanz Weidelgrasvs.
Leguminosenrationen *p

Plenartagung Kongressband 2010
(C18:3 c9,12,15), je zu ca. 15 % aus Linolsäure (C18:2 c9,12) und Palmitinsäure
(C16:0) und zu geringen Anteilen aus Stearinsäure (C18:0) und Ölsäure
(C18:1 c9). Diese Zusammensetzung ist relativ unabhängig von der Bestandszusammensetzung
(Gräser, Leguminosen, Kräuter) und der Konservierung
(Grünfutter, Silage, Dürrfutter) (Morel et al., 2007). In den Vormägen unterliegen
die ungesättigten Fettsäuren nach Hydrolyse der Fettsäureester einer intensiven
Biohydrogenierung. Da dieser Prozess aufgrund der Pansenpassage des
Fettes unvollständig bleibt, entgeht ein Teil der ungesättigten Fettsäuren der
Hydrogenierung und es resultieren aus den ungesättigten C18-Säuren neben
Stearin- und Ölsäure eine Vielzahl verschiedener Zwischenprodukte in trans-
und cis-trans Form (Bauman u. Griinari, 2003). Nach Absorption stehen diese
Fettsäuren für die Milchfettsynthese zur Verfügung und sind demzufolge auch
ein Charakteristikum der Kuhmilch. Von besonderer ernährungsphysiologischer
Relevanz sind hierbei die α-Linolensäure als n-3 Fettsäure und das konjugierte
Linolsäureisomer C18:2 c9t11 (Rumenic acid). Bisig et al. (2007) konnten daher
zeigen, dass die Gehalte an n-3 Fettsäuren und konjugierten Linolsäuren (CLA)
im Milchfett abhängig sind vom Anteil an Grünlandfutter in der Ration (Abb. 2).
Abb. 2: Einfluss des Anteils Grünlandfutter in der Ration auf dieGehalte an n-3-
Fettsäuren und CLA im Milchfett (Bisig et al., 2007)
Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass unter den Bedingungen der Schweiz der
Grobfutteranteil in der Ration im Mittel sehr hoch ist, woraus sich auch entsprechend
hohe Gehalte dieser ernährungsphysiologisch erwünschten Fettsäuren
ergeben.
-62 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Unter den Fütterungsbedingungen Süddeutschlands mit höheren Kraftfutteranteilen
und geringeren Anteilen an Grünlandfutter in der Ration ist nach eigenen
Untersuchungen (Hoffmann et al., 2010) mit Gehalten an n3-Fettsäuren und
CLA in der Größenordnung von 0,5 bis 1 % im Milchfett zu rechnen. Aber auch
hier zeigt sich der positive Zusammenhang zwischen dem Anteil an Grünlandfutter
in der Ration und dem Gehalt dieser Fettsäuren in der Milch. Vor allem der
erhöhte Gehalt an n-3-Fettsäuren in „Grünlandmilch“ ist ein in der Praxis bereits
viel genutztes Marketingargument und es existieren eine Reihe von Produkten,
die speziell damit beworben werden, während das zweite Argument, der höhere
Gehalt an CLA, noch weitgehend ungenutzt zu sein scheint.
6. Zusammenfassung
Obwohl die Nährstoffzusammensetzung eines jungen Grünfutters den Anforderungen
an ein Alleinfutter für Hochleistungskühe nahe kommt, ist die erzielbare
Aufnahme an Trockenmasse (TM) geringer als z. B. bei einer vergleichbaren
Totalmischration. Wesentliche Ursache ist der mit dem Fressen verbundene
hohe Aufwand für die Kauarbeit. Kauzeit und Energieaufwand begrenzen die
Aufnahme auf

Plenartagung Kongressband 2010
konjugierten Linolsäuren nachzuweisen, ein Alleinstellungsmerkmal von „Grünlandmilch“,
das bei der Vermarkung zunehmend auch ausgelobt wird.
7. Literatur
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Dewhurst, R.J., Fisher, W.J., Tweed, J.K.S., Wilkins, R.J., 2003: Comparison
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Eisner, I., 2007: Statistische Analyse der Beziehungen zwischen Fermentationscharakteristika
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und Milchzusammensetzung bei Kühen. Dissertation, Christian-
Albrechts-Universität Kiel.
Givens, D.I., Rulquin, H., 2004: Utilization by ruminants of nitrogen compounds in
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Hoffmann, A., Steingaß, H., Trieglaff, D., Bürkert, M., Rodehutscord, M., 2010:
Einfluss der Fütterung auf den Gehalt an funktionellen Fettsäuren im
-64 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Milchfett. Proceedings, 19th International Scientific Symposium on Nutrition
of Domestic Animals, Radenci, Slovenia, Nov. 11 – 12, 2010, (angenommen).
Huhtanen, P., Khalili, H., Nouisiainen, J.I., Rinne, M., Jaakola, S., Heikkilä, T.,
Nouisiainen, J., 2002: Prediction of relative intake potential of grass silage
by dairy cows. Livest. Prod. Sci. 73, 111-130.
Kuoppala, K., Ahvenjärvi, S., Rinne, M., Vanhatalo, A., 2009: Effects of feeding
grass or red clover silage cut at two maturity stages in dairy cows. 2. Dry
matter intake and cell wall digestion kinetics. J. Dairy Sci. 92, 5634-5644.
Morel, I., Wyss, U., Collomb, M., 2007: Influence de l´herbe et des ses conserves
sur la composition en acides gras du lait. In: Der besondere Wert graslandbasierter
Milch. Tagungsband, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld
Posieux ALP, 8. Nov. 2007, 44-56.
Susenbeth, A., Dickel, T., Südekum K.-H., Drochner, W., Steingaß, H., 2004:
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Van Soest, P.J., 1994: Nutritional ecology of the ruminant. 2nd Edition, Cornell
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Verbič, J., Ørskov, E.R., Žgajnar, J., Chen, X.B., Žnidarsič-Pongrac, V., 1999:
The effect of method of forage preservation on the protein degradability
and microbial protein synthesis in the rumen. Anim. Feed Sci. Technol. 82,
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-65 -

Plenartagung Kongressband 2010
Bioenergie vom Grünland
M. Wachendorf
Universität Kassel, Witzenhausen
Grünlandvegetationen dehnen sich weltweit über 3.4 * 10 9 ha aus, was 69 % der
landwirtschaftlichen bzw. 26 % der gesamten Landfläche ausmacht. Sie stellen
daher eine bedeutende Rohstoffquelle nicht nur für die traditionelle Verwertung
über das Tier, sondern auch für die Erzeugung nutzbarer Energie dar. Grünlandbiomasse
ist in vielerlei Hinsicht für eine energetische Konversion geeignet.
Infolge des Energieeinspeisegesetzes steht in Deutschland die anaerobe
Vergärung zur Erzeugung von Strom und Wärme im Vordergrund, aber auch die
direkte thermische Wandlung wird intensiv diskutiert. Bedingt durch die Mehrschnittigkeit
des Grünlands resultieren für die energetische Nutzung erhöhte
Ernte- und Transportkosten, was die Ökonomie und Energieeffizienz der Verfahren
maßgeblich beeinflusst.
Die Vergärung von Grünlandbiomasse erfolgt in Form von Silage meist als
Kosubstrat mit Maissilage und Gülle oder Mist. Wenngleich von gelegentlichen
technischen Problemen berichtet wird, so belegen Untersuchungen für dieses
Substrat ähnlich hohe Methanausbeuten wie für Maissilagen. Maßnahmen zur
Steigerung der Ausbeute, wie z. B. ein physikalischer oder biologisch/enzymatischer
Voraufschluss, zeigen geringe bis deutliche Effekte und müssen vor dem
Hintergrund der Ökonomie und Gesamteffizienz des Systems kritisch betrachtet
werden. Die direkte thermische Wandlung von Heu ist mit der verlustbehafteten
Feldtrockung verbunden und resultiert in einem korrosions- und emissionsfördernden
Brennstoff, für dessen langfristigen Einsatz in Verfeuerungsanlagen
kaum systematische Forschungsergebnisse vorliegen.
Der Einsatz physikalischer Separationstechniken (z. B. Schneckenpressen)
zur Trennung der Fest- und Flüssigphase von Grünlandsilagen ermöglicht die
Erzeugung eines von Mineralstoffen z. T. weitgehend befreiten Brennstoffes
(Presskuchen) sowie eine Erhöhung der Methanausbeute aus dem Presssaft
im Fermenter. Diese Technik erlaubt insbesondere beim Einsatz von Biomasse
extensivierten Grünlands oder von Grünlandbrachen deutlich erhöhte Wandlungeffizienzen
im Vergleich zur herkömmlichen Biogastechnik, erreicht allerdings
die Werte der Heuverbrennung nicht.
-66 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Zukünftige Forschung muss zeigen, inwieweit solche Brennstoffe in technischer
und ökonomischer Sicht in die thermo-chemischen Wandlungsverfahren eingepasst
werden können, bzw. unter welchen Bedingungen dieses Konzept Realisierungschancen
hat.
Einsatzhäufigkeit [%]
Fachgebiet
Grünlandwissenschaft
und Nachwachsende Rohstoffe
Bioenergie aus Grünland
Grünland in der Biogasration
Deutschland
Michael Wachendorf
VDLUFA-Jahrestagung, Kiel, 21.9.2010
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Einsatzhäufigkeit [%]
Österreich
(Weiland, 2006)
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Gärrestwirkung
TM-Ertrag Methanertrag
[t ha-1 ] [m3 N ha-1 ]
Mineraldünger
Gärrest
Rindergülle
(Hopfner-Sixt, 2008)
(Wienforth et al., 2010)
-67 -
Übersicht
� Biogas
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
� Heuverbrennung
� Integrierte Festbrennstoff- und Biogasproduktion aus Biomass (IFBB)
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Methanausbeute
• Einfluss des Genotyps
L N CH4 kg oTM -1
Deutsches
Weidelgras
Knaulgras
Wiesenschwingel
Wiesenlieschgras
Methode
Mähnert (2002) 650 503 584 401 Batch, 35°C, 28 d
Kaiser & Gronauer (2007) 198-360 315 280-335 345-375 Batch, 38°C, 38 d
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Methanausbeute
• Einfluss der Silierung
– 75% W.-Lieschgras+25% W.-Schwingel, Schnitt Beginn Blüte,
6 Monate Silierung bei 20°C
Methanausbeute
(LN kg oTM-1) Unbehandelt 180
Rel. Änderung gegenüber
unbehandelt
Ameisensäure 310 72
2 Xylanasen + 2 Zellulasen 260 44
Homoferm. MSB+
Propionsäure-Bakt.
240 33
(Lehtomäki, 2006)

Plenartagung Kongressband 2010
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Umwelteffekte - NH 3-Verluste
NH 3-Verluste gemessen [kg ha -1 ]
Schweinegülle Biogas Co-ferm.
Rindergülle
Biogas Mono-ferm.
NH 3-Verluste simuliert [kg ha -1 ]
Berechnet
Gemessen
Schweine-
Biogas Biogas Biogas Biogas
gülle
Co-ferm. Co-ferm. Co-ferm. Mono-ferm.
Düngertyp
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Energiegehalt der Biomasse
(n. Pacholski et al., 2010)
• Diversitätseffekte
(Auenboden, 82 Bestände, 2 Schnitte pro Jahr, Mittelwerte von 2 Jahren)
Brennwert (MJ kg -1 TM)
19.5 Weide (Kurzumtrieb)
19.0
18.5
18.0
17.5
0.0
Weizenstroh
1 2 4 8 16 60
Artenzahl (log)
Energieertrag (GJ ha -1 a -1 )
150
120
90
60
30
Ertrag
Effekt Brennwert Biomasse Energie
Artenzahl (log) NS *** ***
Leguminosen (0/1) *** *** ***
p < 0.001 = ***, p < 0.01 = **, p < 0.05 = *, 0.05 > p
0
1 2 4 8 16 60
Artenzahl (log)
Leguminosen
mit
ohne
Mittelwerte
mit
ohne
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Ascheschmelzpunkt
Gehalte in % der TM K Ca Mg Si Referenz
Landschaftspflegeheu
Weidenholz
(Kurzumtrieb)
Weizenstroh
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Gärrestwirkung
TM-Ertrag Methanertrag
[t ha -1 ] [m 3 N ha -1 ]
Mineraldünger
Gärrest
Rindergülle
� Kalium, Calcium, Magnesium und Silizium (Jenkins et al., 1998)
(n. Harndorf et al., 2010)
� Ascheerweichung (°C) = 1127–53,9*K+252,7*Ca–788,4*Mg (Hartmann, 2009)
� Ca(Mg)/K Verhältnis als Indikator: Je niedriger, desto besser
(Steenari et al., 2009)
� Kontroverse Aussagen hinsichtlich Mg und Messungen/Berechnungen
� Sekundärmaßnahmen, z.B. Wasserkühlung des Feuerraums
1,49
(0,54 – 2.34)
0,26
(0,23 – 0,38)
1,01
(0,31 – 1,61)
0,50
(0,37 – 0,72)
0,68
(0,62 – 0,79)
0,31
(0,23 – 0,42)
0,16
(0,12 – 0,22)
0,05
(0,05 – 0,06)
0,10
(0,06 – 0,12)
1,5
0,05
1.0
(Wienforth et al., 2010)
Hartmann (2000);
Obernberger et al. (2006)
Hartmann (2000);
Obernberger et al. (2006)
Hartmann (2000);
Obernberger et al. (2006)
-68 -
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
CO 2-Vermeidung und -Vermeidungskosten
500
Windkraft: 70 €/tCO2äq 400
Ethanol
(Weizen)
BGMais (Strom) Photovoltaik: 1300 €/tCO2äq BGMais (Einspeisung)
BG 300
Grass (Strom)
BGMais (Strom&Wärme)
200 Biodiesel
BG (Kraftstoff)
BGGrass (Strom&Wärme)
Getreide-H.
100
HVGrass Hack-HKW
Stroh-Co.-Verb.
0
Hack-H.
Hack-Co-
Verb.
CO2äq - Vermeidungskosten (€/tCO 2äq)
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Umwelteffekte - N-Auswaschung
2007 / 2008 2008 / 2009
Mineraldünger
Gärrest
Schweinegülle
42 Wochen Messperiode
Mineraldünger
Gärrest
Schweinegülle
38 Wochen Messperiode
25 Wochen Messperiode
28 Wochen Messperiode
-100
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
CO2äq - Vermeidung (t CO 2äq/ha)
Isermeyer (2008)
Rösch et al. (2009)
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Korrosion
� Kalium, Chlor und Schwefel (Obernberger at al., 2006)
� Korrosion im Verbrennungsraum und an Wärmetauschern
Gehalte in % der TM K Cl S Referenz
Landschaftspflegeheu
Weidenholz
(Kurzumtrieb)
Weizenstroh
1,49
(0,54 – 2.34)
0,26
(0,23 – 0,38)
1,01
(0,31 – 1,61)
0,31
(0,11 – 1,05)
0,006
(0,003 – 0,03)
0,19
(0,02 – 0,42)
0,16
(0,11 – 0,36)
0,05
(0,04 – 0,09)
0,08
(0,04 – 0,17)
Grenzwert 0,15 0,1
(Svoboda et al., 2010)
� Cl/K Verhältnis als Indikator: Je niedriger, desto besser (Knudsen et al., 2004)
� Sekundärmaßnahmen im Verbrennungsraum
Hartmann (2000)
Hartmann (2000)
Hartmann (2000)
Launhardt und Thoma (2000);
Obernberger et al. (2006)
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Emissionen
� Stickstoff, Schwefel, Chlor und Feinpartikel (Jenkins et al., 1998)
� N -> NO X (karzinogen, Depositionen)
� S -> SO X
� Cl -> HCl, Dibenzodioxine (PCDD), Dibenzofurane (PCDF)
� Partikelemissionen abhängig vom Aschegehalt
� Sekundärmaßnahmen (z.B. Filterung)
Gehalte in % der TM Stickstoff Schwefel Chlor Referenz
Landschaftspflegeheu
Weidenholz
(Kurzumtrieb)
Weizenstroh
1,14
(0,87 – 1,61)
0,54
(0,41 – 0,72)
0,48
(0,30 – 0,64)
0,16
(0,11 – 0,36
0,05
(0,04 – 0,09)
0,08
(0,04 – 0,17)
0,3
(0,11 – 1,05)
0,006
(0,003 – 0,03)
0,19
(0,02 – 0,42)
Grenzwert 0,6 0,2 0,15
Hartmann (2000);
Hartmann (2000);
Hartmann (2000);
Obernberger et al. (2006);
Launhardt und Thoma (2000)

VDLUFA Schriftenreihe 66 Plenartagung
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Mineralstoffgehalt
• Einfluss des Bestandestyps und Nutzungszeitpunkt
(6 Bestände (B), 5 Nutzungszeitpunkte (N) eines ungestörten Primäraufwuchses)
mg g-1
Kalium
Juni Juli Aug Sept Okt
Stickstoff Chlor
mg g-1 mg g-1
BxN F

Plenartagung Kongressband 2010
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Modellierung der Prozessparameter
� Silagen einer langjährig extensiv bewirtschafteten Glatthaferwiese
� Einfluss des Schnittzeitpunktes und der Maischtemperatur
- 8 Schnitttermine (Anf. April – Ende Juni)
- 5 Maischtemperaturen (10, 30, 50, 70, 90°C)
� Umfassende Analytik
- Rohnährstoffe (Bassler, 1976) + NIRS
- Gärtests Batch (VDI 4630, 2004)
- HW (Friedl et al. (2005)
� Multiple Regressionsmodelle:
y = f (NDF-Gehalt, TM-Gehalt, Temperatur)
Konversionseffizienz
(% d. Bruttoenergie)
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Modellierung der Prozessparameter
Konversionseffizienz = f (TM-Gehalt, NDF-Gehalt, Temperatur); R² = 0,90***
0,45
0,40
0,35
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Schlussfolgerungen
0,45
0,40
0,35
210 g TM kg -1 FM
0,30
0,00
0 20 40 60 80 100
Temperature (°C)
NDF in the silage (g kg -1 0,30
280 g TM kg
0,00
0 450 500 550 600
DM)
-1 FM
350 g TM kg -1 FM
(Richter et al., 2010)
� Die anaerobe Fermentation ist an gut vergärbare Substrate gebunden
=> Überwiegend ackerfähige Standorte
=> Starke Konkurrenzen
=> Artenarmut
=> Wissensdefizite hinsichtlich Energieeffizienz, Umweltwirkung, Ethik
� Die thermische Verwertung der Biomasse extensiven Grünlands
erzielt generell höhere Wirkungsgrade der Konversion
� Die im Vergleich zur Heuverbrennung erhöhte IFBB-Brennstoffqualität
ist verbunden mit
=> geringeren Korrosions-, Emissions- und anderen negativen
Wirkungen
=> reduzierten Wandlungseffizienz
=> dem Verzicht der Feldtrocknung
-70 -
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
Modellierung der Prozessparameter
K-Gehalt des Presskuchens (g kg -1 TM)
8
7
6
5
4
3
K-Gehalt des PK = f (TM-Gehalt, NDF-Gehalt, Temperatur); R² = 0,93***
0
0 200 250 300 350
TM-Gehalt der Silage (g kg -1 FM)
8 10°C
30°C
7
50°C
6
70°C
90°C
5
4
3
0
0 450 500 550 600
NDF-Gehalt der Silage (g kg-1 DM)
Übersicht · Biogas · Verbrennung · IFBB · Schlussfolgerungen
IFBB - Prototyp
� Mobile IFBB-Anlage (Biomassekonditionierung, mechanische
Entwässerung, Vergärung, Brennstofftrocknung)
� Techn. Daten: 400 kg Silage pro Tag; 7 KW Biogasleistung
� www.prograss.eu
(Richter et al., 2010)

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Wie viel Dünger-Stickstoff verträgt das Grünland?
O. Huguenin-Elie
Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon (ART), Zürich
1. Einleitung
Etwa 70 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche in der Schweiz werden als Wiesen
und Weiden genutzt, weshalb eine angemessene Düngung des Grünlandes
für die Umwelt und für eine effiziente Tierproduktion überaus relevant ist. Wiesen
und Weiden sind aber unter sehr verschiedenen klimatischen, edaphischen und
topographischen Bedingungen anzutreffen, und ihre Bewirtschaftung ist sehr
unterschiedlich. Die unterschiedlichen Kombinationen von Standortfaktoren
und Bewirtschaftungstypen führen zu verschiedenen Pflanzenbeständen mit
unterschiedlichen Erträgen von unterschiedlicher Futterqualität. Ohne die Alpweiden
zu betrachten, liegt in der Schweiz nur rund ein Drittel der Wiesen und
Weiden in den günstig gelegenen Acker- und Übergangszone, während ein
Drittel in der Hügelzone und der Bergzone I und ein Drittel in den Bergzone II bis
IV mit für die Bewirtschaftung schwierigen Bedingungen liegen (Bundesamt für
Statistik, 2000). Unterschiedliche Nutzungsziele und dementsprechend
Bewirtschaftungsintensitäten schaffen dazu auch kleinräumig ausgeprägte
Unterschiede im Düngerbedarf der Bestände. Wie viel Dünger-Stickstoff für das
Grünland angemessen ist, variiert deshalb sehr stark in Abhängigkeit vom Produktionspotenzial
des Standorts, vom Pflanzenbestand sowie vom Nutzungsziel.
2. Nährstoffeffizienz als Ziel für Produktion und Umwelt
Die Fütterung von Wiederkäuern in der Schweiz basiert zum großen Teil auf Raufutter,
welches von Wiesen und Weiden stammt, weshalb die produktive Funktion
des Grünlands eine wichtige Stellung einnimmt. Aus wirtschaftlichen Gründen
und ökologischen Überlegungen zu Nährstoffkreisläufen wird angestrebt,
dass die Tiere einen hohen Anteil ihrer Leistung aus dem Grundfutter erbringen.
Dies stellt allerdings hohe Anforderungen an die Grundfutterqualität. Weil der
Energie- und Eiweißgehalt im Wiesenfutter stark vom phänologischen Stadium
der Pflanzen zum Nutzungszeitpunkt abhängt, wird ein Teil des Grünlands intensiv
bewirtschaftet und dementsprechend gedüngt. Neben der Produktion von
-71 -

Workshop Kongressband 2010
Futter wird vom Grasland eine Reihe von anderen Dienstleistungen erwartet
(MEA, 2005), wie zum Beispiel die in Deutschland getroffenen Maßnahmen zur
Erhaltung des Anteils an Dauergrünland in der landwirtschaftlichen Nutzfläche
zeigen. Auf die Fläche bezogen, werden erwartete Dienstleistungen wie positive
Effekte auf die Qualität des Grundwassers oder auf die Erhaltung der Biodiversität
desto eher erreicht, je extensiver das Grasland gedüngt und genutzt wird
(Nemecek et al., 2005). Es besteht also ein klarer Zielkonflikt zwischen Produktions-
und Umweltzielen. Dennoch treffen sich diese zwei Zielrichtungen bei
einem Punkt wieder: die Erhöhung der Stickstoffeffizienz eines landwirtschaftlichen
Betriebs kann sowohl die Wirtschaftlichkeit wie auch die Umweltverträglichkeit
der Produktion verbessern.
3. Effekt des Stickstoffs auf die Produktivität
Grasreinbestände können unter günstigen Wachstumsbedingungen hohe
Stickstoff-Gaben verwerten. Für solche Bestände berichtet Whitehead (2000)
über einen linearen Anstieg des Ertrags bis Gaben von zwischen 250 und 400 kg
Stickstoff (N) ha -1 Jahr -1 und von einem Ertragsgewinn von zwischen 20 und 30 kg
Trockensubstanz pro kg gedüngtem N. In den Pflanzengesellschaften des Dauergrünlandes
löst aber die N-Düngung eine ganze Reihe von komplexen, zusammenhängenden
Prozessen aus. Deswegen bringt eine höhere N-Düngung im
Futterbau nicht immer eine höhere Produktivität. Die N-Düngung fördert das
Wachstum der verschiedenen Arten der Wiesengesellschaften unterschiedlich
und verändert deshalb die Konkurrenzverhältnisse zwischen den Pflanzenarten.
Die schnellwüchsigen, hochwachsenden Pflanzenarten werden bevorzugt.
In den Lagen mit für produktive Futtergräser günstigen Klima- und Wasserverhältnissen
hilft deshalb eine angemessene Düngung, einen dichten, produktiven
Bestand an Futtergräsern zu erhalten. Dies war zum Beispiel der Fall in einem
Düngungsversuch von ART auf einer intensiv bewirtschafteten Mähwiese mit
viel Welschem Weidelgras (Lolium multiflorum Lam, Abb. 1).
Wenn die Standortbedingungen aber für die intensiv nutzbaren Futtergräser
weniger günstig sind (kühl, feucht, schattig) profitieren von einer hohen N-Düngung
vor allem die grobstengligen Kräuter (Jeangros, 1993; Pauthenet et al.,
1994; Dietl und Lehmann, 2004). Neben dem Ampfer (Rumex obtusifolius L.)
trifft das für viele Arten zu, die in großer Zahl im Bestand unerwünscht sind, wie
zum Beispiel Bären klau (Heracleum sphondylium L.), Wiesen- und Bergkerbel
-72 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Anteil im Bestand (%)
100
80
60
40
20
0
0 83 167 250 333
N gedüngt (kg ha -1 ; mineralisch)
-73 -
Gräser
Klee
Kräuter
Abb. 1. Einfluss der mineralischen N-Düngung auf die botanische Zusammensetzung
einer intensiv bewirtschafteten Welsch-Weidelgras-
Mähwiese im 8. Versuchsjahr (jeweils 5mal genutzt, 1 Sommeraufwuchs
nach 6 Wochen gemäht und Bodenheu bereitet, Gunstlage auf
610 m.ü.M)
(Anthriscus sylvestris (L.) Hoffm. und Chaerophyllum hirsutum L.), kriechender
Hahnenfuß (Ranunculus repens L.) und Wald-Storchschnabel (Geranium sylvaticum
L.). Gewinnen die grobstengligen Kräuter im Bestand die Oberhand,
nimmt der Futterertrag wegen stark erhöhter Ernteverluste ab. Solche Bestände
sind an für Raigras ungünstigen Standorten des Hügel- und Berggebietes häufig
anzutreffen und sind wie Versuche der Arbeitsgemeinschaft zur Förderung des
Futterbaus (AGFF) zeigen, auf ein zu hohes Düngungsniveau zurückzuführen
(Jeangros, 1993; Zimmermann et al., 1997).
Mit der Verunkrautung des Bestandes ist auch mit Einbußen in der Futterqualität
zu rechnen. Das Milchproduktionspotenzial der Wiesen nimmt dann schnell einmal
um 2 000 kg Milch pro Hektar oder mehr ab. In solchen Situationen heißt es,
weniger zu düngen, um einen besseren Futterertrag zu erhalten. An den für Raigras
ungünstigen Standorten des Hügel- und Berggebietes wird eine aus landwirtschaftlicher
Sicht bessere botanische Zusammensetzung mit einer mittleren
bis hohen Schnitthäufigkeit und einer bescheidenen N-Düngung erreicht.

Workshop Kongressband 2010
4. N-Düngung und Nitrat-Verluste
Verschiedene Studien zeigen, dass grasdominierte Grünlandflächen relativ
hohe N-Düngergaben verwerten können (je nach Standort zwischen 300 und
400 kg N ha -1 Jahr -1 ) ohne großes Risiko für eine Nitrat-Konzentration im Sickerwasser
von mehr als 50 mg l -1 (ten Berg et al., 2002; Wachendorf et al., 2004; Vertès
et al., 2010; Eriksen et al., 2010). Studien zeigen aber, dass auch diesbezüglich
grosse standortbedingte Unterschiede erwartet werden müssen (Schröder
et al., 2010). Bei höheren N-Gaben steigt die Nitrat-Auswaschung dramatisch.
Für das Nitrat-Auswaschungsrisiko spielt die Form der N-Düngung eine entscheidende
Rolle. Mit in Lysimetern angebauten Grasbestände zeigten Troxler
et al. (2010) den Unterschied im Nitrat-Auswaschungsrisiko zwischen dem
in Rinderkot oder in Rinderharn auf Grünland anfallenden N: Jedes kg N, das in
den Ausscheidungen enthalten war, von den Pflanzen nicht aufgenommen und
durch das Erntegut nicht abgeführt wurde, hatte bei Harngaben eine Zunahme
der Nitrat-Verluste von 0.53 kg N zur Folge, während die Zunahme bei Kotgaben
nur 0.12 kg betrug. Mit einer Gülle-Düngung wird der N viel homogener verteilt
als mit den Harnstellen des oben erwähnten Versuches und die Nitrat-Verluste
können dementsprechend als deutlich geringer angenommen werden. Es ist
jedoch zu erwarten, dass für eine ähnliche Ertragswirkung eine Gülle-Düngung
ein höheres Nitrat-Verlustrisiko mit sich bringt als eine Mineral-Düngung. Denn
die kurzfristige Ertragswirkung des in der Gülle enthaltenen N entspricht der
Menge an Ammonium-N in der Gülle (Jeangros und Thöni, 1994; Walther, 1998;
Houssin, 2002) oder ungefähr 55 % des gesamt N in Rindervollgülle (Flisch et al.,
2009), und der gesamt N-Input ist trotz N-Verluste während der Gülle-Ausbringung
(e. g. Hoekstra et al., 2010) größer als mit Mineraldünger. Studien zeigen,
dass die Wirkung des Gülle-N durch jährliche Gaben langfristig steigt (Sörensen,
2004; Schröder et al., 2005). In einem Versuch von ART in einer intensiv bewirtschafteten
Welsch-Weidelgras-Mähwiese (L. multiflorum) entsprach jedoch die
Ertragswirkung des Gülle-N im Vergleich mit mineralisch gedüngten Parzellen
nach 8 Jahren Gülle-Düngung immer noch 50-60 % des gesamten N (Abb. 2).
Weitere Studien über den Verlauf der Verfügbarkeit des mit Gülle ausge brachten
langsam verfügbaren N sind deshalb nötig, um das Nitrat-Verlustrisiko nach
langzeitiger Gülle-Applikation besser abschätzen zu können (siehe auch Schröder
et al., 2010).
-74 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Jahresertrag (dt TS ha -1 )
160
150
140
130
120
110
100
90
80
0
Mineralisch
Gülle (Nges)
Gülle (Nverf)
1/
2
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
N gedüngt (kg ha -1 Jahr -1 ; N gesamt bzw. N verfügbar)
Abb. 2.: Einfluß einer mineralischen oder einer organischen N-Düngung auf
den Ertrag einer intensiv bewirtschafteten Welsch-Weidelgras-Mähwiese
im 8. Versuchsjahr (jeweils 5mal genutzt, Gunstlage auf 610
m. ü. M), die geschlossenen Dreiecke stellen den Ertrag in Abhängigkeit
des gemessenen Gesamtstickstoffs (Nges) in der Gülle dar, die offenen
Dreiecke stellen den Ertrag in Abhängigkeit des als Nverf = 0,5 x Nges
gerechneten verfügbaren Stickstoffs (Nverf) in der Gülle dar (Fehlerindikatoren
= Standardfehler, n = 4)
5. Nutzung der symbiotischen N-Fixierung
Die in Symbiose zwischen Leguminosen und Knöllchenbakterien ablaufende
N2-Fixierung aus der Atmosphäre stellt für den Futterbau eine Alternative dar
zum Einsatz hoher N-Düngermengen. Allen Schweizer Futterbausystemen ist
gemeinsam, dass sie versuchen, diese symbiotische N2-Fixierung auszunutzen.
Deshalb spielt in der Schweiz die Erhaltung der Kleepopulation eines Bestandes
eine wichtige Rolle in der Festlegung des Stickstoffbedarfs einer Wiese, und
Futterleguminosen sind in allen Standardmischungen für Ansaatwiesen enthalten
(Suter et al., 2008). Um eine kosteneffektive, ressourcenschonende Fut-
-75 -

Workshop Kongressband 2010
terproduktion mit Klee-Gras-Mischungen und eine effiziente Nutzung der symbiotischen
N2-Fixierung zu vereinen, müssen die Wechselwirkungen zwischen
Kleeanteil, Futterproduktion, N2-Fixerung und N-Düngung noch besser bekannt
sein. Diese wurden in einem Versuch mit 50 unterschiedlichen Reinkulturen
und Mischungen aus Deutschem Weidelgras (Lolium perenne L.), Knaulgras
(Dactylis glomerata L.), Rotklee (Trifolium pratense L.) und Weissklee (Trifolium
repens L.) mit einem unterschiedlichen Kleeanteil (gemäß einem Simplex
Design; Cornell, 2002) untersucht (Nyfeler et al., 2009). Der Kleeanteil in den
Saatmischungen deckte den Bereich von 0 bis 100 % Klee ab. Die Parzellen wurden
mit entweder 50, 150 oder 450 kg N ha -1 Jahr -1 als Ammoniumnitrat gedüngt
(als N50, N150 bzw. N450 bezeichnet). Die symbiotische N2-Fixierung wurde mit
Hilfe der 15 N-Isotopenanreicherungsmethode gemessen und das Bodenwasser
60 cm unter der Bodenoberfläche mit Saugkerzen gesammelt und auf seinen
Nitrat-Gehalt analysiert.
Der Ertrag der Mischungen war bei allen N-Verfahren deutlich höher als der
Durchschnittsertrag der vier Reinkulturen sowie auch als der Ertrag der besten
Reinkultur. Über die drei Jahre erzielte die ausgeglichene Vier-Arten-Mischung
einen Mehrertrag von 62 % (N50) respektive 55 % (N150) über dem Durchschnitt
der vier Reinkulturen. Die Mischungen mit dem Höchstertrag erzielten sogar
einen Mehrertrag von bis zu 35 % über demjenigen der besten Reinkultur bei gleicher
N-Düngung. Der Ertrag der ertragreichsten Mischungen bei einer N-Düngung
von 50 kg ha -1 Jahr -1 war sogar höher als der Ertrag der mit 450 kg N ha -1 Jahr -1
gedüngten Deutsches Weidelgras-Reinkultur (Tab. 1, Nyfeler et al., 2009). Die
Regressionsanalyse zeigte, dass Mischungen mit einem Kleeanteil von 60-70 %
(N50) respektive 50-60 % (N150) in der Saatmischung den Höchstertrag über
die drei Jahre erzielten. Die Ertragsvorteile der Mischungen waren über einen
weiten Bereich des Kleeanteils statistisch signifikant (Kleeanteil von 35-80 %
bei N50 und von 25-85 % bei N150 im 2. Hauptnutzungsjahr). Es zeigte sich also,
dass die Ansaat einer Mischung im Vergleich zur besten Reinkultur fast immer
ein Vorteil war, selbst wenn die optimale Mischungszusammensetzung nicht
erreicht wurde. Die Analyse der Ergebnisse bestätigte die zentrale Rolle der symbiotischen
N2-Fixierung für den Ertragsvorteil der Mischungen, hat aber auch
gezeigt, dass andere Mechanismen für die positiven Mischungseffekte ebenfalls
von Bedeutung waren (Nyfeler et al., 2009). Die Erschliessung unterschiedlicher
Wurzelhorizonte, sich ergänzende Wachstumsrhythmen innerhalb der Vegetationsperiode
und die Ablösung der Arten über die Jahre scheinen Faktoren zu
sein, die eine effizientere Nutzung der Ressourcen ermöglichten.
-76 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Tab. 1 a) TS-Ertrag der Deutsch-Weidelgras-Reinbestände, Kleeanteil und
Verhältnis N-Düngung zu Ertrag der mit 50 oder 150 kg N ha -1 gedüngten
Gras-Klee-Mischungen, die den gleichen Ertrag wie der hochgedüngte
(450 kg N ha -1 ) Weidelgras-Reinbestand erreicht haben, sowie
Ertrag und Kleeanteil der Mischungen mit dem höchsten TS-Ertrag für
die drei N-Düngungsstufen; b) Stickstoff-Ertrag und Ertrag an symbiotisch
fixiertem N für die Gras-Klee-Mischungen mit dem höchsten
Ertrag an Total-N und an fixiertem N mit den erforderlichen Kleeanteilen,
um diese Werte zu erreichen; alle Daten stammen aus dem 2.
Hauptnutzungsjahr der Ansaatswiesen
a)
L. perenne
Reinbestand
Ertrag
dt TS ha-1 Mischungen mit 143 dt ha-1
Ertrag = Lp bei N450
Kleeanteil
%
-77 -
Ngedüngt/Ertrag
kg N dt -1 TS
Mischungen mit
höchstem TS-Ertrag
Ertrag
dt TS ha-1 Kleeanteil
%
N50 46 30 0,35 180 56
N150 97 18 1,05 185 51
N450 143 1) 1) 197 36
b)
Mischungen mit höchstem
Total-N-Ertrag
Total-N-Ertrag
kg N ha -1
Kleeanteil
%
Mischungen mit höchster
N-Fixierung
Ertrag an fixiertem N
kg N ha -1
Kleeanteil
%
N50 499 78 323 74
N150 495 57 284 61
N450 532 43 135 56
1) Alle Mischungen erreichten einen höheren Ertrag als 143 dt ha -1 .
Der N-Gehalt in den Gräsern ist, mit einem Anstieg des Kleeanteils im Bestand,
linear angestiegen. Dies zeigt, dass mit steigendem Kleeanteil die N-Limitierung
der Gräser reduziert wurde. In beiden Kleearten war der Anteil an N aus der symbiotischen
N2-Fixierung (%Nsym) bis zu einem Kleeanteil von 50-60 % sehr hoch:
Er betrug 80-90 %. Diese Fixierungsleistung entspricht auch den Werten, die im
langjährigen Systemvergleich zwischen organischem und konventionellem
Landbau in allen Bewirtschaftungsverfahren (biologisch-dynamisch, organisch-

Workshop Kongressband 2010
biologisch, konventionell, mineralisch gedüngt) gemessen wurden (Oberson
et al., 2009). Stieg der Kleeanteil in den Mischungen jedoch über 60 %, sank die
Fixierungsleistung der beiden Kleearten. Die Gräser schienen in diesen kleedominierten
Beständen nicht mehr in der Lage gewesen zu sein, den verfügbaren
N im Boden vollständig auszuräumen, was dazu führte, dass die Kleearten ihre
N2-Fixierungsaktivität reduzierten und mehr N aus dem Boden aufnahmen (Hartwig,
1998). Aufgrund dieser Reduktion der N2-Fixierungsaktivität stieg die absolute
Menge an geerntetem N aus der Luft nur bis zu einem Kleeanteil im Bestand
von 55-75 % an (Tab. 1; ab 40-70 % Klee war der Anstieg nicht mehr signifikant).
Die geerntete Menge N aus dem Boden war bei den ausgeglichenen Mischungen
gleich gross oder leicht grösser als bei den Gras- und Klee-Reinkulturen.
Von grossem Interesse ist die Beobachtung, dass trotz dieser grossen Menge an
fixiertem N und aus dem Boden aufgenommenem N der Trockenmasse-Ertrag
der stark durch Klee dominierten Bestände deutlich kleiner war als von ausgewogenen
Klee-Gras-Beständen (Nyfeler et al., 2009). Diese einseitig kleedominierten
Bestände scheinen das grosse Angebot an N nicht effizient in Ertrag
umsetzen zu können. Die Analysen der Nitrat-Gehalte im Bodenwasser haben
diese Beobachtung bestätigt: der Nitrat-Gehalt im Bodenwasser unter ausgeglichenen
Mischungen blieb bei einer Düngung von bis zu 150 kg N ha -1 Jahr -1 trotz
hohen Mengen an fixierten N deutlich unter 50 mg l -1 . Erst Klee-Gras-Bestände,
die extrem kleedominiert waren (nahezu Klee-Reinbestände), zeichneten sich
durch erhöhte Nitrat-Werte aus. In den ausgeglichenen Mischungen ergänzten
sich die Gräser- und Kleearten also in idealer Weise: Während die Kleearten
grosse Mengen an N2 fixierten förderten die Gräser die Aufnahme an verfügbarem
N im Boden und die %Nsym der Kleearten wie auch die effiziente Umsetzung
des aufgenommenen N in Trockenmasse-Ertrag.
6. Effizient dank moderate N-Düngung
Schon Mischungen mit relativ wenigen, jedoch gut aufeinander abgestimmten
Arten können grosse Ertragsvorteile gegenüber Reinkulturen erzielen (Tab. 1).
Klee-Gras-Mischungen mit einem ausgeglichenen Klee zu Gras Verhältnis im
Bestand zeigen eine optimale Ertragswirkung der symbiotischen N2-Fixierung.
Ausgeglichen zusammengesetzte Gras-Leguminosen-Mischungen haben
also ein grosses Potential zur Reduktion des Einsatzes von N-Dünger ohne die
Produktion zu senken (Tab. 1). Die N-Düngung beeinträchtigt bekanntlich die
-78 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Konkurrenzkraft der Kleearten (Abb. 1). Damit verursacht eine Erhöhung der
N-Düngung in den meisten Fällen eine Abnahme des Kleeanteils. Neben der
Abnahme des Kleeanteils bewirkt eine Erhöhung der Menge an verfügbarem N
im Boden auch eine Abnahme der Menge an Luftstickstoff, die durch die Knöllchenbakterien
in den Kleewurzeln fixiert wird. Dass der Klee weniger N aus der
Luft fixiert, wenn er N aus dem Boden aufnehmen kann, ist einerseits für die
Umwelt positiv, weil so keine unnötige N-Mengen ins System gelangen. Andererseits
zeigt es auch, dass je mehr N gedüngt wird, desto weniger der Landwirt
von der Fixierungsleistung der Kleearten profitieren kann. Für Ansaatwiesen
kann man als Faustregel mit einer Abnahme von 0,5 kg fixiertem Luftstickstoff pro
Kilogramm gedüngtem N rechnen (Boller et al., 2003). Ein Kilogramm gedüngter
N bringt deshalb nur ein halbes Kilogramm zusätzliches N ins System. In unserem
Versuch war die Menge an fixiertem Luftstickstoff im geernteten Futter in
den Mischungen mit einem Kleeanteil im Ausgangsbestand von 50 % Klee im
Durchschnitt über die drei Hauptnutzungsjahre 210 kg ha -1 Jahr -1 bei einer Düngung
von 50 kg N ha -1 und 140 kg ha -1 Jahr -1 bei einer Düngung von 150 kg N ha -1 .
Die Menge an fixiertem Luftstickstoff wurde mit der Düngung reduziert, weil dies
die Fixierungsaktivität des Klees reduzierte und die Abnahme des Kleeanteils im
Bestand beschleunigte. Dementsprechend war auch der Unterschied im Ertrag
gering: mit 150 kg N ha -1 gedüngte Mischungen lieferten nur 108 % des Ertrages
der mit 50 kg N ha -1 gedüngten Mischungen (+ 1 200 kg TS). Die zusätzlichen
100 kg Dünger-N brachten also einen Ertragsanstieg von nur 12 kg TS kg -1 N.
7. Schlussfolgerungen
Unter günstigen Wachstumsbedingungen „erträgt“ das Grünland zwar viel Dünger-N.
Hohe N-Gaben reduzieren aber den Kleeanteil, die Fixierungsleistung
des Klees und damit die Nutzungseffizienz der Ressource „Dünger-Stickstoff“.
Die Betrachtung des Düngereinflusses auf die botanische Zusammensetzung
der Wiesen - besonders den Kleeanteil - ist deshalb neben den Aspekten der Biomasseproduktion
und der Nitrat-Auswaschung ganz wesentlich. Unter ungünstigen
Wachstumsbedingungen fördert Dünger-N die grobstengligen Kräuter und
kann deshalb schon bei recht tiefen Gaben zu einer Verunkrautung der Wiesen
führen. Die Berücksichtigung der Wachstumsbedingungen und der Wirkung des
Dünger-N auf die langfristige Entwicklung der botanischen Zusammensetzung
der Wiesen sind deshalb zentrale Punkte zur Beantwortung der für Produktion
und Umwelt zentralen Frage: wie viel Dünger-Stickstoff „benötigt“ das Grünland
-79 -

Workshop Kongressband 2010
für eine ressourceneffiziente Produktion von Qualitätsprodukten?
8. Literatur
Boller, B., Lüscher, A., Zanetti, S., 2003: Schätzung der biologischen Stickstoff-
Fixierung in Klee-Gras-Beständen. Schriftenreihe der FAL 45, 47-54, FAL
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der Reihe “Statistik der Schweiz”: 7 Land- und Forstwirtschaft. Bundesamt
für Statistik, Neuchâtel.
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-80 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
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von Anbausystemen im Schweizerischen Acker- und Futterbau. Schriftenreihe
der FAL 58, FAL Reckenholz, Zürich.
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Symbiotische Stickstofffixierung in biologisch und konventionell bewirtschafteten
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ten Berg, H.F.M., van der Meer, H.G., Carlier, L., Baan Hofman, T., Neeteson,
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von Rinderausscheidungen auf die auswaschungsbedingten Verluste
unter einem Gräserrasen. Agrarforschung Schweiz 1, im Druck.
Vertès, F., Benoit, M., Dorioz, J.M., 2010: Couverts herbacés pérennes et enjeux
environnementaux (en particulier eutrophisation) : atouts et limites. Fourrages
202, 83-94.
Wachendorf, M., Büchter, M., Trott, H., Taube, F., 2004: Performance and environmental
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-81 -

Workshop Kongressband 2010
liation system and nitrogen input on nitrate leaching losses. Grass and
Forage Science 59, 56-68.
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im Berggebiet mit Gülle oder Mist düngen? Agrarforschung 4, 241-244.
-82 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Grünlanddominierte Fütterung als Indikator für die
Authentifizierung von Bio-Milch
J. Molkentin
Max Rubner-Institut (MRI), Institut für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch,
Kiel
1. Einleitung
Der Absatz von Bio-Trinkmilch ist in den letzten Jahren erheblich gestiegen. Aufgrund
der deutlichen Handelspreisdifferenz sowie des begrenzten Rohstoffangebots
erhöht der boomende Markt allerdings die Gefahr der Falschdeklaration
konventionell erzeugter Milch als Bio-Milch. Deshalb wurde im Institut für Sicherheit
und Qualität bei Milch und Fisch am MRI-Standort Kiel an Verfahren zum
Nachweis der Echtheit von Bio-Milch gearbeitet. Ein Nachweis verfahren, das im
Zweifels fall eine Unterscheidung ökologisch und konventionell erzeugter Milch
auf Ebene des Einzelhandels erlaubt, stellt eine sinnvolle Ergänzung der betrieblichen
Kontrollen dar und dient gleichermaßen dem Schutz der Verbraucher wie
auch der gewissenhaften Er zeu ger.
Aus den Richtlinien zur ökologischen Milcherzeugung ergeben sich neben dem
Verbot der Verwendung von Kunstdünger und Pestiziden sowie der Maßgabe
der ökologischen Futterproduktion einige grundsätzliche Unterschiede gegenüber
der konventionellen Erzeugung. So ist in der Bio-Milcherzeugung die Verwendung
von Kraftfutter auf maximal 40-50 % begrenzt und ein durchgehend
hoher Anteil von Raufutter vorgeschrieben. Im Sommer muss das Grundfutter
überwiegend aus Gras bestehen, das vorzugsweise durch Weidegang aufgenommen
werden sollte. Daraus ergeben sich insgesamt ein ganzjährig erhöhter
Anteil an Weidefutter (inkl. Heu, Grassilage) und weniger Kraftfutter in der Ration
als bei üblicher konventioneller Haltung. Das Grünland spielt in der Bio-Milcherzeugung
folglich eine verstärkte Rolle.
Die Zusammensetzung von Milch wird erheblich durch das auf genommene Futter
bestimmt. Aufgrund des wechselnden Futterangebots spielen dabei auch
jahres zeitliche Schwankungen eine wichtige Rolle. Ziel der vorliegenden Forschungsarbeiten
war deshalb, charakteristi sche Merkmale von Bio-Milch aus-
-83 -

Workshop Kongressband 2010
findig zu machen, die sich aus der besonderen Fütterung von Bio-Kühen ergeben
und auch über einen längeren Zeitraum möglichst saisonal unabhängig eine
Abgrenzung von konventionell erzeugter Milch gewährleisten. Dazu wurden die
gaschromatographische Analyse der Fettsäurenzusam men setzung sowie die
massenspektrometrische Bestimmung der Stabilisotopen-Verhält nisse von
Kohlen stoff (δ 13 C) und Stickstoff (δ 15 N) eingesetzt.
2. Methodik
Die vorgestellten Arbeiten konzentrierten sich auf Vollmilchproben aus dem
deutschen Einzelhandel. Zur Erfassung der variablen Auswirkung der Fütterung,
einschließlich des saisonalen Einflusses auf die Milchzusammensetzung,
wurden drei konventionell und drei ökologisch erzeugte deutsche Handelsmarken
während eines Zeitraums von 18 Monaten alle vierzehn Tage beprobt (n =
246).
Das Milchfett wurde nach der Methode von Röse-Gottlieb extrahiert. Die Analyse
der Fettsäurenzusammensetzung (g/100 g Fettsäuren) erfolgte durch Gaschromatographie
von FAME unter Verwendung einer 50 m Sil88-Säule. Das
Fettsäuremuster der Milch hängt sowohl von der Zusammensetzung der Futterlipide,
als auch von der Energiebilanz (Mobilisierung von Depotfett) der Kuh ab.
Die Stabilisotopen-Verhältnisse von Kohlenstoff (δ 13 C) und Stickstoff (δ 15 N)
wurden durch Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie von CO2 bzw. N2 nach
Verbrennung von Milchfett, Milchprotein (durch Denaturierung mittels Aceton
gewonnen) bzw. Milchpulver (lyophylisierte Vollmilch) bestimmt. Die δ 13 C und
δ 15 N Werte sind in ‰ angegeben und gegen PDB bzw. AIR kalibriert. Die Analyse
stabiler Isotope basiert darauf, dass jedes der in Biomasse haupt sächlich vorkom
menden chemischen Elemente jeweils aus unterschiedlich schweren Atomen
– den Isoto pen – besteht, die sich nur durch die Anzahl der im Kern enthaltenen
Neutronen unterscheiden. Da stabile Isotope nicht radioaktiv zerfallen, wird
ihre relative Häufigkeit in der Natur im wesent lichen durch phy sikalische oder
biochemische Prozesse beeinflusst. So können Futterkompo nenten in Form der
Stabilisotopen-Verhältnisse unterschiedliche Fingerabdrücke ihrer Herkunft
enthalten, die sich dann anteilig in der Milch wider spiegeln.
-84 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
3. Ergebnisse und Diskussion
Der Gehalt der Omega-3-Fettsäure α-Linolen säure (C18:3ω3) im Milchfett
zeigte mit erhöhten Werten während der Vegeta tionsperiode erwartungsgemäß
jahreszeitliche Schwankungen, die in konventio nell erzeugter Milch allerdings
meist geringer ausfielen als in ökologisch er zeugter Milch (Abb. 1).
C18:3w3 [%]
1,10
0,90
0,70
0,50
0,30
0,10
ökologisch
konventionell
Okt. 05 Feb. 06 Mai. 06 Aug. 06 Nov. 06 Mrz. 07 Jun. 07
Probenahme-Zeitpunkt
Abb. 1: Jahreszeit liche Variation des a-Linolensäure-Gehaltes in Milchfett
Darüber hinaus lag das Niveau der C18:3ω3-Gehalte in Bio-Milch aber insgesamt
deutlich höher. Aufgrund des annähernd parallelen Jahresverlaufs ließ
sich danach Bio-Milch zu festen Zeitpunkten gut von konventioneller Milch unterscheiden.
Die physiologische Ursache für den charakteristisch erhöhten Gehalt
an a - Linolensäure im Fett von Bio-Milch liegt in der extensiveren Milchvieh-Haltung
mit einem hohen Anteil an Weidefutter einschließlich Heu und Gras silage
und geringerem Einsatz von Kraftfutter, wie sie für den ökolo gischen Landbau
typisch ist.
Noch deutlichere jahreszeitliche Schwankungen zeigte der Gehalt an konjugierter
Linolsäure c9,t11-C18:2 (CLA). Allerdings war im Jahresverlauf sowohl die
Schwankungsbreite als auch das Niveau des CLA-Gehaltes in ökologisch und
konventionell erzeugter Milch sehr ähnlich (Abb. 2), so dass über diesen Para-
-85 -

Workshop Kongressband 2010
meter keine Differenzierung möglich war. Die häufig anzutreffende Aussage,
dass Bio-Milch grundsätzlich mehr CLA als konventionelle Milch enthalte, ist
demnach nicht haltbar. Allerdings ist der Gehalt steigernde Effekt frischen Weidefutters
während der Vegetationsperiode deutlich zu erkennen.
c9,t11-C18:2 [%]
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
ökologisch
konventionell
Okt. 05 Feb. 06 Mai. 06 Aug. 06 Nov. 06 Mrz. 07 Jun. 07
Probenahme-Zeitpunkt
Abb. 2: Jahreszeit liche Variation des CLA-Gehaltes in Milchfett
Das im Milchfett analysierte Stabilisotopen-Verhältnis von Kohlenstoff (δ 13 C)
hängt in erster Linie vom Maisanteil im Viehfutter ab. Ein hoher Maisanteil, wie
er vor allem in der leistungs orientierten konventionellen Milcherzeugung vorkommt,
spiegelt sich in einem höheren δ 13 C-Wert des Milchfettes wider, da Mais
als sogenannte C4-Pflanze mehr schweren Kohlenstoff enthält als C3-Pflanzen
wie etwa Gras oder Klee. Im Jahresverlauf waren wäh rend der Vegetationsperiode
aufgrund des geringeren Einsatzes von Maissilage jeweils nied rigere Werte
zu beobachten (Abb. 3). Insgesamt zeigte die konventionelle Milch aber ganzjährig
deutlich höhere δ 13 C-Werte als Bio-Milch, so dass hier auch ohne Kenntnis
des Pro duktionszeitpunktes eine sehr gute Differenzierung möglich war.
-86 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
d
13
C [‰]
-20,0
-22,5
-25,0
-27,5
-30,0
ökologisch
konventionell
-32,5
Okt. 05 Feb. 06 Mai. 06 Aug. 06 Nov. 06 Mrz. 07 Jun. 07
Probenahme-Zeitpunkt
Abb. 3: Jahreszeit liche Variation des d 13 C-Wertes in Milchfett
Ursächlich für die zwischen Bio-Milch und konventioneller Milch auftretenden
Unterschiede im C18:3ω3-Gehalt und δ 13 C-Wert ist die auf den Öko-Richtlinien
- bzw. daraus hin sichtlich eines wirtschaftlichen Futterbaus resultierenden
Zwängen - basierende unterschiedliche Futter zusammensetzung, vor allem der
jeweilige Anteil von grünlandbasiertem Futter, Mais und Kraftfutter. Darüber hinaus
treten bei beiden Parametern auf grund der während der Vegetationsperiode
er höhten Verfügbarkeit von Grünfutter saisonale Schwankungen auf.
Die Untersuchungen zeigten, dass ein niedriger δ 13 C-Wert stets mit einem hohen
C18:3w3-Gehalt einhergeht - und umgekehrt. Die daraus resultierende hohe
ne gative Korrelation von r = -0,93 für die Gesamtdaten zeigt sich in Abbildung 4.
Auf grund der jahreszeitlichen Schwankung ergab sich für den C18:3w3-Gehalt
eine gewisse Überlappung zwischen der jeweiligen Gesamtvariation in ökologisch
und konventionell erzeugter Milch (Abb. 1), während beim δ 13 C-Wert nur
eine konventionelle Probe im Bio-Bereich lag (Abb. 3).
-87 -

Workshop Kongressband 2010
d
13
C [‰]
-22,0
-24,0
-26,0
-28,0
-30,0
-32,0
-26,50
0,50
0,25 0,40 0,55 0,70 0,85 1,00
-88 -
C18:3w3 [%]
Abb. 4: d 13 C-Werte und a-Linolensäure-Gehalte in Milchfett
konventionell
ökologisch
BIO
Dennoch ließen sich aus den Ergebnissen ganzjährig gültige Schwellenwerte
für die Identifi zierung von Bio-Milch ableiten (Abb. 4), wobei der δ 13 C-Wert in dieser
Studie eine fast 100prozentige Differenzierung erlaubte. Danach sollte Bio-
Milchfett nicht weniger als 0,50 % α-Linolensäure enthalten und einen δ 13 C-Wert
von maximal -26,5 ‰ aufweisen. Aufgrund der engen Korrelation beider Parameter
erhöht die kombinierte Betrachtung die Robustheit der Authentifizierung.
Bei konventioneller Milch treten C18:3w3-Gehalte oberhalb des Schwellenwertes
insbesondere bei extensiverer Grünland-Wirtschaft auf, die in Deutschland
mengenmäßig aber eine untergeordnete Rolle spielt. Beispiele finden sich im
Ausland, z. B. auch in Irland oder alpinen Hochlagen Österreichs.
Von den 246 untersuchten Vollmilchproben wurden in kontinuierlicher Verteilung
120 ausgewählt, um weitere Stabilisotopen-Analysen durchzuführen. Die
Analyse des δ 13 C-Wertes im Milchprotein (Abb. 5) ergab eine vergleichbare
Unterscheidung zwischen ökologisch und konventionell erzeugter Milch wie die
Untersuchung des Milchfettes (Abb. 3), mit allgemein leicht abfallenden Werten
während der Vegetationsperiode. Während das Niveau der δ 13 C-Werte im
Milchprotein grundsätzlich höher lag als im Milchfett, war auch hier eine vollstän-

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
dige Unterscheidung der Produktionsweise möglich. So ließ sich für Milchprotein
aus Bio-Milch ein maximaler Schwellenwert von -23,5 ‰ ableiten.
d
13
C [‰]
-19,0
-21,0
-23,0
-25,0
-27,0
ökologisch
konventionell
-29,0
Okt. 05 Feb. 06 Mai 06 Aug. 06 Nov. 06 Mrz. 07 Jun. 07
Probenahme-Zeitpunkt
Abb. 5: Jahreszeit liche Variation des d 13 C-Wertes in Milchprotein
Die Differenz zwischen δ 13 CProtein und δ 13 CFett war bei allen Proben (n = 120) relativ
konstant mit durchschnittlich 2,38 ± 0,26 ‰ bei konventioneller und 2,87 ± 0,30 ‰
bei Bio-Milch (Median ± Standard abweichung). Daraus resultiert zwischen beiden
Parametern eine hohe Korrelation mit r = 0,99 (Abb. 6).
Während die Kombination von δ 13 CFett und C18:3w3-Gehalt (Abb. 4) nur auf der
Untersuchung des Milchfettes beruht, ergibt sich aus Abb. 6 auch die Möglichkeit,
durch Rekombination einzelner Milchbestandteile verfälschte Produkte zu
erkennen. So weisen Wertepaare von δ 13 CProtein und δ 13 CFett, die in den Quadranten
links oben oder rechts unten liegen (Abb. 6), auf eine Verfälschung hin. Dies
ist vor allem bei verarbeiteten Milchprodukten von Bedeutung. So fiele ein aus
konventioneller Magermilch unter Zusatz von Bio-Rahm hergestellter Frischkäse
nicht bei der Analyse des Milchfetts, sondern erst nach Untersuchung des
Proteins auf.
-89 -

Workshop Kongressband 2010
d
13
CProtein [‰]
-20,0
-22,0
-24,0
-26,0
ökologisch
konventionell
-23,5 ‰
d
-28,0
-32,0 -29,5 -27,0
13
CFett [‰]
-24,5 -22,0
-90 -
-26,5 ‰
Abb. 6: Korrelation (r = 0,99) zwischen δ 13 CFett und δ 13 CProtein in Milch
Der im Vergleich zu synthetischem Dünger höhere δ 15 N-Wert in organischen
Düngemitteln könnte sich über ordnungsgemäß erzeugtes ökologisches Futter
auch steigernd auf den δ 15 N-Wert in Bio-Milch auswirken. Die Untersuchung des
δ 15 N-Wertes in Milchpulver (n = 120) zeigte, dass entgegen dieser Erwartung tatsächlich
aber konventionelle Milch tenden ziell ein höheres δ 15 N-Niveau als Bio-
Milch aufweist (Abb. 7). So lag die Bio-Milch immer unter einem Schwellenwert
von 5,50 ‰, während ca. 2/3 der konventionellen Proben höhere δ 15 N-Werte
aufwiesen. Als alleiniges Unterschei dungskriterium ist δ 15 N allerdings nicht hinreichend
geeignet ist. Die vermut liche Ursache liegt zum einen im weit verbreiteten
Einsatz von Gülle im kon ventionellen Futterbau. Zum anderen wird mit dem
höheren Einsatz von Weide futter in der ökologischen Milcherzeugung auch verstärkt
Klee verfüttert, der als Leguminose den Luftstickstoff bindet. Luftstickstoff
bildet auch die Basis für die Herstellung synthetischer Düngemittel und hat einen
vergleichweise niedrigen δ 15 N-Wert. Zusätzlich zu C18:3w3-Gehalt und δ 13 C-
Wert können der δ 15 N-Wert sowie das Produktionsdatum die Zuordnung von
Milch aber in Grenzfällen ab sichern.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
15
d N [‰]
7,3
6,5
5,7
4,9
4,1
ökologisch
konventionell
3,3
Okt. 05 Feb. 06 Mai. 06 Aug. 06 Nov. 06 Mrz. 07 Jun. 07
Probenahme-Zeitpunkt
Abb. 7: Jahreszeit liche Variation des d 15 N-Wertes in Milchpulver
4. Schlussfolgerungen
Insgesamt bietet die Analytik von Fettsäuren und stabilen Isotopen verschiedene
Möglichkeiten zur Authentifizierung von Bio-Milch, die insbesondere durch Kombination
mehrerer Parameter auch robuste und detaillierte Aussagen erlauben.
Die im MRI an Handelsproben ermittelten Kriterien und Schwellenwerte gelten
für in Deutschland erzeugte Sammelmilch. Sie ergeben sich zum einen
aus den ökologischen Erzeugerrichtlinien, sind aber teilweise auch empirischer
Natur. So zeichnet sich die Fütterung in der ökologischen Milcherzeugung im
Vergleich zur konventionellen Produktion typischerweise durch einen höheren
Anteil an grünlandbasiertem Futter und einen niedrigeren Anteil an Kraftfutter
sowie Mais aus.
Für Milch aus anderen Ländern müssen die Schwellenwerte überprüft
und möglicherweise angepasst werden. Die δ 13 C-Werte eignen sich grundsätzlich
nicht zur Erkennung konventioneller Milch aus Erzeugungsgebieten,
in denen Mais nicht als Futterpflanze eingesetzt wird. Dennoch kann mit Hilfe
der identifizierten analytischen Parameter ein Großteil konventionell erzeugter
-91 -

Workshop Kongressband 2010
deutscher Milch als nicht ökologisch erzeugt zugeordnet werden. Somit kann
deren Einsatz in den Labors der Lebensmittelüberwachung zur Sicherstellung
einer hohen Qualität von Bio-Milch(-produkten) beitragen und das Verbrauchervertrauen
stärken.
5. Literatur
Molkentin, J., 2009: Authentication of organic milk using d 13 C and the a-linolenic
acid content of milk fat. J. Agr. Food Chem. 57, 785-790.
Molkentin, J., Giesemann, A., 2010: Follow up of stable isotope ana ly sis in
organic versus conventional milk. Anal. Bioanal. Chem. 398, 1493-1500.
-92 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Grundnährstoffversorgung und Qualität von
Grünland
H. Trott
Industrieverband Agrar, Frankfurt/M.
1. Einleitung
Bundesweit betrachtet ist Grünland die wichtigste Komponente des Grundfutters
in der Wiederkäuerfütterung. Mit 4,8 Mio. ha nimmt es rund 2/3 der Hauptfutterfläche
ein. Durch eine hohe tierische Leistung aus dem Grünlandfutter kann Kraftfutter
eingespart und damit die Rentabilität viehhaltender Betriebe verbessert
werden. Eine optimale Futterqualität und Ertrags leistung von Grünlandbeständen
erfordert unter anderem eine bedarfsgerechte Nährstoffversorgung. Neben
Stickstoff hat das Grünland einen hohen Bedarf an den Grundnährstoffen Phosphor
und Kalium. Intensiv genutzte Bestände entziehen dem Boden etwa 31 bis
48 kg P/ha (70 bis 110 kg P2O5) und 183 bis 274 kg K/ha (220 bis 330 kg K2O). Das
Ziel der Düngung ist es, die Bodengehalte in Gehaltsklasse C zu bringen und zu
halten. Innerhalb dieser Gehaltsklasse wird die Düngung in Höhe der Nährstoffabfuhr
empfohlen.
In dem nachfolgenden Beitrag werden die Ergebnisse einer aktuellen Auswertung
der P- und K-Versorgung der Grünland böden in Deutschland dargestellt
und erörtert. Vor diesem Hinter grund werden Überlegungen angestellt, wie sich
die P- und K-Düngung auf die Futterqualität des Grünlandes auswirken kann.
2. Versorgung landwirtschaftlicher Böden mit Phosphor und
Kalium
2.1 Aktuelle Situation
Eine Auswertung der Grundnährstoffversorgung von landwirt schaftlichen
Böden in Deutschland zeigt, dass etwa 51 % der Grünlandböden mit Phosphor
und 45 % mit Kalium unterversorgt (Gehaltsklasse A und B) sind (Tab. 1). Obwohl
Tierhaltung und damit Wirtschaftsdünger unmittelbar an Grünland gekoppelt
sind, ist die suboptimale Versorgung mit beiden Grundnährstoffen deutlich ausgeprägter
als bei Acker böden. Dort liegt der Anteil unterversorgter Flächen für
-93 -

Workshop Kongressband 2010
Phosphor bei 28 % und für Kalium bei 17 %. Umgekehrt verhält es sich mit den
Flächenanteilen, deren P- und K-Gehalte in den Gehaltsklassen D und E liegen.
Bei Ackerböden sind es rund 36 % bei Phosphor und 46 % bei Kalium. Auf Grünland
liegen in Gehaltsklasse D und E bei Phosphor 19 % und bei Kalium 26 % der
Flächen. Insgesamt bestehen bei der Grundnähr stoffversorgung von Grünland
und Ackerland beachtliche Unter schiede, die zwischen einzelnen Bundesländern
und Regionen z. T. stark variieren.
Tab. 1: Aktueller Stand der Versorgung landwirtschaftlicher Böden in
Deutschland (ohne Niedersachsen) (eigene Auswertung, Datenbasis:
2004-2009, verschiedene Quellen)
Gehalts- Phosphor Kalium
klasse Grünland Ackerland Grünland Ackerland
4,8 Mio. ha 11,9 Mio. ha 4,8 Mio. ha 11,9 Mio. ha
[%] [%] [%] [%]
A 19 5 15 2
B 32 23 31 15
C 30 36 29 37
D 12 23 15 32
E 7 13 11 14
2.2 Nährstoffzufuhr aus tierischen Ausscheidungen
Grünland ist per se mit der Haltung von Raufutterfressern verbunden. Diese
scheiden den Großteil des mit dem Futter aufgenommenen Phosphors und
Kaliums wieder aus. Vergleicht man die Viehdichte an Raufutterfressern mit der
Verteilung des Grünlandes in Deutschland fällt auf, dass die höchsten Viehdichten
bei Raufutterfressern (>2 GV/ha Haupt futterfläche) nicht in den Regionen
mit dem höchsten Grün landanteil vorkommen, sondern dort, wo auch ein nicht
unbe deutender Anteil an Ackerflächen zur Verfügung steht (Abb. 1).
In 2009 beliefen sich die Ausscheidungen von Raufutter fressern in Deutschland
auf rund 20 kg P/ha Futterfläche und 136 kg K/ha Futterfläche (Tab. 2).
Den Ausscheidungen stan den Entzüge von 24-25 kg P/ha und 143-147 kg K/ha
Futter fläche gegenüber (Hauptfutterfläche = Dauergrünland + Acker futter + Futterhackfrüchte).
Daraus folgt, dass eine am Entzug orientierte Verteilung der
-94 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Wirtschaftsdünger auf der Futterfläche über 80 % der P- und K-Versorgung
dieser Flächen abdecken könnte. Vor diesem Hintergrund wird an der unterschiedlichen
Versorgungssituation von Ackerland und Grünland deutlich, dass
Wirtschaftsdünger bevorzugt auf den Acker gelangen. Der Zusammenhang zwischen
dem Nährstoffanfall von Raufutter fressern/ha Futterfläche und dem Anteil
unterversorgter Grün landböden auf dem Aggregationsniveau der Bundesländer
geht aus Abbildung 2 und 3 hervor.
Abb. 1: Links: Raufutterfressende Großvieheinheiten (GV) je Hektar Hauptfutterfläche,
2003; rechts: Grünlandfläche in % der Landwirtschaftlichen
Nutzfläche (LF), 2003
(Darstellung auf Basis von Daten der statistischen Landesämter und
von DESTATIS. Karte wurde erstellt durch vTI-Braunschweig, Bereich
Agraröko nomie)
-95 -

Workshop Kongressband 2010
Tab. 2: P- und K-Ausscheidungen von Raufutterfressern und Entzug durch
Grünland, Ackerfutter und Futterhackfrüchte in Deutschland (eigene
Berechnungen; Datengrundlage: Statistisches Bundesamt)
Phosphor Kalium
1000 t P kg P/ha
Futterfläche
-96 -
1000 t K kg K/ha
Futterfläche
Entzug Futterfläche
(ohne Weiden/Streuw.)
155,9 25 912,9 145
Entzug Futterfläche
(Weiden/Streuw.
geschätzt)
169,3 24 993,5 141
Wirtschaftsdünger
(Rauhfutterfresser)
143,7 20 964,3 136
Differenz 4-5 5-9
Abb. 2: Zusammenhang zwischen der K-Ausscheidung durch Raufutterfresser/ha
Futterfläche (2009) und dem Anteil unterversorgter Grünlandböden
(Gehaltsklasse A und B) auf dem Aggregationsniveau der Bundesländer
(ohne Niedersachsen)

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Abb. 3: Zusammenhang zwischen der P-Ausscheidung durch Raufutterfresser/ha
Futterfläche (2009) und dem Anteil unterversorgter Grünlandböden
(Gehaltsklasse A und B) auf dem Aggregations niveau der Bundesländer
(ohne Niedersachsen)
2.3 Mineraldüngung
Tierische Ausscheidungen haben den größten Anteil an der P- und K-Zufuhr auf
der landwirtschaftlichen Nutzfläche (LF). Im Mittel der Jahre 2007-2009 betrug
das Verhältnis Mineral dünger zu Exkrementen bei Phosphor 1 zu 2,2 und bei
Kalium 1 zu 3,6. Im Gegensatz zum Ackerland spielt die Mineral düngung für
die P- und K-Versorgung des Grünlandes keine nennenswerte Rolle. Während
im Mittel der Düngejahre 2005/2006, 2006/2007 und 2007/2008 auf Ackerland
23-26 kg P2O5 und 36-40 kg K2O/ha gedüngt wurden, fielen auf Grünland lediglich
2-3 kg P2O5 und 3-5 kg K2O/ha (Fertilizers Europe 2010). Wie bei der Verteilung
organischer Dünger finden sich auch bei der mineralischen P- und K-Düngung
von Grünland große Unterschiede zwischen Regionen und Grünland standorten
sowie innerhalb von Betrieben.
-97 -

Workshop Kongressband 2010
3. Bedeutung der Phosphor- und Kaliumdüngung für die Futter-
qualität bei Grünland
Optimale P- und K-Gehalte im Boden sind Voraussetzung für leistungsfähige
Grünlandbestände und fördern die Konkurrenz kraft wertvoller Leguminosen.
Folglich beeinflusst das Angebot an Phosphor und Kalium nicht nur die Futterqualität
durch Qualitätsveränderungen einzelner Pflanzen, sondern auch durch
Veränderungen der botanischen Zusammensetzung des Bestandes.
3.1 Einfluss der Phosphor- und Kaliumdüngung auf die Bestandeszusammensetzung
Aus einer Vielzahl von Untersuchungen geht hervor, dass wertvolle Futtergräser
von einer ausreichenden P- und K-Versorgung profitieren (Schmidt und
Bauer, 1979; Orlemanns, 2006). Beide Nährstoffe haben aber nicht nur Einfluss
auf einzelne Arten, sondern auch auf die Anteile der Artengruppen. Diesbezüglich
stehen vor allem die Kleeanteile aufgrund ihrer günstigen Verfütterungseigenschaften
im Fokus. Diepolder et al. (2005) zeigen für Wiesennutzung, dass
erhöhte Kleeanteile nur bei niedriger bzw. ausbleibender N-Düngung und gleichzeitig
ausreichender P- und K-Versorgung zu erwarten sind. Schon bei Verzicht
auf einen der Grundnährstoffe gehen die Kleeanteile deutlich zurück. Stattdessen
können die sonstigen Kräuter unerwünscht hohe Ertragsanteile erlangen
(Tab. 3).
Trott (2003) bestätigt nicht nur für Schnittnutzung, sondern auch für Mähweiden
und Weiden, dass selbst bei ausreich ender P- und K-Düngung höhere
Kleeanteile nur bei ausblei bender oder geringer N-Düngung realisierbar sind.
Im Vergleich zur Schnittnutzung waren bei höherer Beweidungsintensität die
Kleeanteile selbst in den nicht mit Stickstoff gedüngten Varianten stark reduziert.
Ursache sind vor allem die N-Ausscheidungen der Weidetiere, die den Kleeanteil
begrenzen.
-98 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Tab. 3: Ertrag, Bodenversorgung und Bestandeszusammensetzung bei Dreischnittnutzung
und langjährig differenzierter Düngung (Diepolder et
al., 2005)
Art und Menge der
Düngung
N
P2O5
K2O
Ertrag 1
TM
-99 -
Standardbodenuntersuchung
2
pH
[kg/ha] [dt/ha] [CaCl2]
P2O5
(CAL)
K2O
(CAL)
[mg/100 g
Boden]
Anteil im ersten
Aufwuchs 3
Gräser
Kräuter
Leguminosen
[% in der Frischmasse]
NPK 120 100 210 108 5,8 22 10 80 12 8
NPK 120 50 210 105 5,3 10 10 81 13 6
PK - 50 105 80 5,0 11 11 55 16 29
PK - 100 210 93 5,4 24 13 56 14 30
NP 120 100 - 68 6,2 25 5 79 19 2
NK 120 - 210 79 4,6 3 22 62 35 3
N 120 - - 66 4,9 3 7 78 20 2
1 1985-2001
2 Mittel aus 14 Jahren
3 Mittel aus 5 Jahren
Die Bedeutung der P- und K-Versorgung zur Förderung des Klees wiegt umso
mehr, da dessen Ertragsleistung stark von Umwelteinflüssen gesteuert wird
(Wachendorf et al., 2000a,b). Aus der unsicheren Ertragsleistung des Weißklees
resultieren für kleebasierte Bestände häufig eine geringe Stabilität im Hinblick
auf die Produktivität und die Futterqualität (Abb. 4).

Workshop Kongressband 2010
Abb. 4: Kleeanteile im Jahresdurchschnitt bei Weidenutzung (Trott, 2003);
Hauptbestandsbildner: Lolium perenne; Düngung: 0 kg N/ha,
80 kg P2O5/ha, 100 kg K2O/ha; Weißkleenachsaaten 1998 und 2000
3.2 Mineralstoffgehalte
Analysen von Grünlandaufwüchsen und Grassilagen zeigen, dass häufig die
K- und vor allem die P-Gehalte in einem durch aus nennenswerten Umfang die
Zielwerte nicht erreichen, die aus Sicht der Tierernährung anzustreben sind
(Galler, 2010). Die Wirkungen der P- und K-Düngung auf die Gehalte wichtiger
Mineralstoffe im Aufwuchs werden in vielen Studien weitgehend übereinstimmend
beschrieben. Im Allgemeinen erhöht eine regelmäßige P-Düngung die
P-Gehalte, eine K-Düngung die K-Gehalte (Tab. 4). P-Düngung hat normalerweise
keinen nennenswerten Einfluss auf die K-, Na-, Ca- und Mg-Konzentrationen
in Grünlandaufwüchsen. Kalium hingegen kann aufgrund seiner
antagonistischen Wirkung die Aufnahme der Kationen Na+, Mg2+ und Ca2+
beeinträchtigen. Anderseits fördert die K-Düngung - in Verbindung mit einem
ausrei chenden P-Angebot bei gleichzeitig niedriger N-Zufuhr - den Leguminosenanteil
(siehe Kapitel 3.1). Dieser wiederum wirkt sich günstig auf die Ca- und
Mg-Gehalte des Futters aus. Effekte der P- bzw. K-Düngung auf die P- bzw.
K-Gehalte im Aufwuchs treten weitgehend unabhängig von Standort und Pflan-
-100 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
zenbestand auf. Ursache ist, dass die P- und K-Konzen tration in allen Pflanzengruppen
- Gräsern, Kräutern und Leguminosen - durch die Düngung erhöht
werden (Schmitt und Bauer, 1979). Die Ausprägung der Düngungseffekte kann
jedoch in Abhängigkeit von Standort und Bestandeszusam-mensetzung variieren.
Tab. 4: TM-Erträge [dt/ha] und Mineralstoffgehalte [%] bei abgestufter P- und
K-Düngung im Grünland (Elsässer, 2006)
Phosphor 0
0,5
1
1,5
Kalium 0
0,5
1
1,5
Düngung* TM-
Ertrag
-101 -
P-Gehalt K-Gehalt Mg-
Gehalt
[dt/ha] [%] [%] [%]
127,1
134,7
134,9
138,2
123,0
130,9
135,6
138,4
*Düngung: 1 = Entzugsdüngung
3.3 Energiedichte
0,292
0,324
0,353
0,366
0,388
0,376
0,373
0,363
3,208
3,053
3,136
3,062
2,000
2,364
2,824
3,085
0,210
0,203
0,209
0,200
0,262
0,237
0,214
0,197
Die Energiedichte des Grünlandaufwuchses hängt in erster Linie ab von der
botanischen Zusammensetzung, dem Entwicklungsstadium der Pflanzen sowie
jahreszeitlichen und standortabhängigen Effekten. Zahlreiche Studien belegen,
dass eine ausgewogene P- und K-Versorgung wertvolle Futtergräser und Leguminosen
fördert, was prinzipiell positiv für die Energiedichte des Aufwuchses
und den Energieertrag ist. In einer Reihe von Untersuchungen werden jedoch
negative Effekte auf den Energiegehalt durch P- und K-Düngung beobachtet,
insbesondere wenn eine ausgewogene Düngung mit beiden Nährstoffen erfolgt
(Schmitt und Brauer, 1979; Diepolder, 2005; Orlemanns, 2006). Der Rückgang
der Ener gie dichte geht in der Regel einher mit PK-bedingten Ertragssteigerungen,
die Verdünnungseffekte hervorrufen. Die höheren Trockenmasseerträge
führen normalerweise auch bei vermin derter Energiedichte zu höheren
Energieerträgen pro Hektar. Einschränkend ist zu berücksichtigen, dass bei den
genannten Studien keine Differenzierung des Nutzungstermins zwischen den

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Düngungsvarianten erfolgte und folglich der unterschied lichen Entwicklung der
Bestände nicht Rechnung getragen wurde. Es ist davon auszugehen, dass bei
angepasster Nutzungsfrequenz Verdünnungseffekte der P- und K-Düngung auf
den Energiegehalt eingeschränkt werden können.
Tab. 5: Wiesendüngungsversuche „Weiherwiese“, 3 Schnitt (Diepolder et al.,
2005).
N P2O5 K2O
[kg/ha]
Leguminosen
1
[% in FM]
-102 -
Ertrag 2
[dt TM/ ha]
Energie
3
[MJ NEL/
kg TM]
Rohprotein
3
[% d. TM]
Rohfaser
3
N 120 - - 2 66 6,1 13,5 24,8
NP 120 100 - 2 68 5,9 12,9 25,6
NK 120 - 210 3 79 5,9 12,3 25,4
NPK 120 100 210 8 108 5,7 10,4 29,1
K 210 12 41 5,9 12,0 23,4
PK 100 210 30 93 5,7 11,8 27,5
1 1985-2001
2 Mittel aus 5 Jahren
3 Gewogenes Mittel über die 3 Schnitte, Gehalte im Mittel aus 9 Jahren
Im Gegensatz zur reinen Schnittnutzung ist bei beweideten Beständen infolge
der Ausscheidungen durch Weidetiere eine gewisse Grundversorgung mit Phosphor
und Kalium stets vorhanden. Orlemanns (2006) beobachtete in Mähweideversuchen
mit variierter N-, P- und K-Düngung, dass auf den 4 betrachteten
Standorten in Mitteldeutschland die Effekte der P- und K-Düngung auf die Energiedichte
im Primäraufwuchs stark standortabhängig und oftmals nur in Einzeljahren
auftraten. K-Effekte zeigten sich in allen 3 Versuchsjahren lediglich auf
einem K-ärmeren Standort. Diese waren meist negativ, d. h. die K-Düngung reduzierte
die Energiedichte. Gleichzeitig hatte die K-Zufuhr Ertragssteigerungen
zur Folge, sodass auch hier Verdünnungseffekte als Erklärung heran gezogen
werden können. Signifikante P-Effekte in mehr als einem Versuchsjahr traten
nur auf einem P-ärmeren Standort auf - z. T. in Wechselwirkung mit der N- bzw.
[% d. TM]

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
K-Düngung. Die hier vorherrschenden negativen P-Effekte gingen ebenfalls mit
P-bedingten Ertragssteigerungen einher. Wie bereits erwähnt, ist bei der Wertung
der Unterschiede ist zu beachten, dass die Düngungsvarianten zum jeweils
gleichen Termin geerntet wurden.
Klee hat einen günstigen Effekt auf die Nutzungselastizität von Grünland. Diese
Wirkung lässt sich auch aus Tabelle 5 ableiten. Obwohl in der PK-gedüngten
Variante im Vergleich zur ausschließlichen K-Düngung der Ertrag verdoppelt
wurde, unterscheiden sich die Energie- und Proteingehalte - trotz einheitlichem
Nutzungstermin - kaum voneinander. Der zu erwartende Verdünnungseffekt
wurde offenbar durch die mehr als doppelt so hohen Kleeanteile in der PK-Variante
kompensiert. Schmitt und Brauer (1979) weisen darauf hin, dass der positive
Effekt erhöhter Kleeanteile auf die Nutzungs elastizität z. T. kompensiert werden
kann, wenn in kräuter reichen Wiesen die Kräuter infolge der PK-Düngung
stärker zurückgedrängt werden.
3.4 Rohproteingehalte
Rohproteingehalte in Gräsern und Leguminosen können zwi schen 6 und 31 %
variieren. Für energiereiches Futter werden Rohproteinkonzentrationen von
12 bis 14 empfohlen. Die wichtigsten Bestimmungsfaktoren für den Rohproteingehalt
sind die N-Versorgung, der Leguminosenanteil und die Nutzungsfrequenz.
Auch die P- und K-Düngung kann den Rohprotein gehalt beeinflussen.
Die Literaturergebnisse sind hier allerdings nicht einheitlich. Während Whitehead
(2008) der P- und K-Dün gung keine bzw. unbedeutende Wirkung auf die
N-Aufnahme von Grünlandaufwüchsen zuschreibt, finden einige Autoren positiven
Effekte (Schmitt und Brauer, 1979; Kirkham und Wilkins, 1994), andere
auch negative Effekte auf den Rohproteingehalt (Diepolder et al., 2006; Hejcman
et al., 2010). Bestand, Nutzungsregime und Versuchseinstellung spielen offensichtlich
eine entscheidende Rolle. Negative Effekte der PK-Düngung auf den
Rohproteingehalt von Grünland aufwüchsen werden häufig dann beobachtet,
wenn P- und K-bedingt hohe Ertragssteigerungen erzielt werden, was v. a. bei
nicht angepasstem Nutzungstermin zu Verdünnungseffekten führt (Tab. 5). Es
ist davon auszugehen, dass durch Anpassung der Nutzungsfrequenz diesem
Effekt wirksam entgegengewirkt werden kann.
Trotz deutlicher Ertragssteigerungen (Verdünnungseffekt) und einheitlichem
Schnittzeitpunkt fanden Schmitt und Bauer (1979) bei der Auswertung zahlrei-
-103 -

Workshop Kongressband 2010
cher Wiesendüngungsversuche (2 bis 3 Schnitte, keine N-Düngung), dass der
Proteingehalt durch PK-Düngung zwar nicht innerhalb der Artengruppen (Gras,
Kraut, Klee), wohl aber im Gesamtbestand (geringfügig) erhöht wurde. Als Ursache
nennen die Autoren die höheren Kleeanteile infolge einer verbesserten P-
und K-Versorgung. Die Wirkung des Klees hängt zum einen mit seinem höheren
Rohproteingehalt zusammen; zum anderen erhöht die symbiontische N-Fixierung
das N-Angebot und damit die N-Aufnahme des Gesamtbestandes. Eine
Erhöhung der Rohproteingehalte durch PK-Düngung ist also vor allem dann zu
erwarten, wenn durch sie der Kleeanteil verbessert werden kann. Gute Voraussetzung
dafür haben Bestände mit niedrigem N-Input. N-Düngung und erhöhte
Beweidungsintensität (N-Ausscheidungen) beeinträchtigen hingegen den Klee
(Baars und van Dongen 1993; Trott, 2003). Bei all den günstigen Verfütterungseigenschaften
des Klees ist zu beachten, dass hohe Kleeanteile zu stark erhöhten
Rohproteingehalten in Spätsommer- und Herbstaufwüchsen führen können,
die aus ernährungsphysiologischer Sicht als ungünstig zu bewerten sind (Taube
et al., 1995).
4. Zusammenfassung
Die Versorgung von Grünlandböden mit Phosphor und Kalium ist im Bundesdurchschnitt
auf niedrigem Niveau. Nach einer aktuellen Auswertung liegen bei
Phosphor 51 % und bei Kalium 45 % der Böden in Gehaltsklasse A und B. In den
Gehalts klassen D und E sind es bei Phosphor lediglich 19 % und bei Kalium 26 %.
Die in den Betrieben anfallenden Wirtschafts dünger werden offensichtlich
bevorzugt den Ackerflächen zugeführt. Dies wird dadurch begünstigt, dass die
Regionen mit den höchsten Viehdichten an Raufutterfressern neben Grünland
auch nennenswerte Ackerflächenanteile aufweisen. Die P- und K-Zufuhr durch
Mineraldünger liegt auf Grünland bei 2-3 kg P2O5/ha und 3-5 kg K2O/ha. Sie leistet
derzeit keinen nennenswerten Beitrag, um die Versorgungslücken zu schließen.
Optimale P- und K-Gehalte im Boden sind Voraussetzung für leistungsfähige
Grünlandbestände und fördern die Konkurrenz kraft wertvoller Leguminosen.
Die P- und K-Düngung wirkt sich unmittelbar auf die Mineralstoffgehalte des
Grünlandfutters aus. Darüber hinaus können Phosphor und Kalium andere
Qualitäts parameter, wie Rohproteingehalt und Energiekonzentration, beeinflussen.
Die Ausprägung dieser Effekte hängt jedoch in höherem Maße von
anderen Bewirtschaftungsfaktoren ab, insbesondere der Stickstoffzufuhr, der
Nutzungsart und der Nutzungsfrequenz.
-104 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
5. Literatur
Baars, T., van Dongen, M.J.H., 1993: Effects of urine patches and rest period
on clover development in organic grass/clover sward. In: Frame J. (ed.):
White Clover in Europe: State of the Art REUR. Technical Series 29, 110-
112.
Diepolder, M., Schneider, B., Jakob, B., 2005: Ergebnisse von der „Weyerwiese“,
dem ältesten Grünlandversuch Bayerns. In: Schule und Beratung, Heft
2/05.
Elsässer, M., 2006: Versuchsbericht Bildungs- und Wissenszentrum, Aulendorf.
Fertilizers Europe, 2010: Mündliche Mitteilung.
Galler, J., 2010: Auswirkung vernachlässigter Grunddüngung auf das Dauergrünland.
In: Bundesarbeitskreis Düngung (Hrsg.): Phosphor- und Kaliumdüngung
- brauchen wir neue Düngungs konzepte? Tagungsband.
Hejcman, M., Szarkova, J., Schellberg, J., Tlustos, P., 2010: The Rengen Grassland
Experiment: relationship between soil and biomass chemical properties,
the amount of applied elements and their uptake. Plant and Soil, 333,
(I), 163-179.
Kirkham, F.W., Wilkins, R.J., 1994: The productivity and response to inorganic
fertilizers of species-rich wetland hay meadows on the Somerset Moors:
the effect of nitrogen, phosphorus and potassium on herbage production.
Grass Forage Sci 49, 163-175.
Orlemanns, J., 2006: Langfristige Effekte abgestufter N-, P-, K-Gaben bei Mähweiden
verschiedener Standorte auf die Zusammen setzung der Pflanzenbestände
unter den Aspekten floristischer Diversität und Agronomie.
Dissertation, Gießen.
Schmitt, L., Brauer. A., 1979: 75 Jahre Darmstädter Wiesen düngungsversuche.
J. D. Sauerländer´s Verlag, Frankfurt.
Taube F., Wachendorf, M., Kornher, A., 1995: Leistungsfähigkeit weißkleebasierter
Produktionssysteme auf dem Dauergrünland Norddeutschlands.
Das wirtschaftseigene Futter 41, 28-42.
Trott, H.T., 2003: Mittelfristige Auswirkungen einer variierten Bewirtschaftungsform
und N-Intensität auf Leistungsparameter und die Stickstoffbilanz
von Dauergrünland. Dissertation, Kiel.
Wachendorf, M., Collins, R.P., Connolly, J., Elgersma, A., Fothergill, M.,
Frankow-Lindberg, E., Ghesquiere, A., Guckert, A., Guinchard, M.P., Hel-
-105 -

Workshop Kongressband 2010
gadottir, A., Lüscher, A., Nolan, T., Nykänen-Nurki, P., Nösberger, J., Parente,
G., Puzio, S., Rhodes, I., Robin, C., Ryan, A., Stäheli, B., Stoeffel, S.,
Taube, F., 2002a: Overwintering of Trifolium repens L. and Succeeding
Growth: Results from a Common Protocol carried out at Twelve European
Sites. Annals of Botany 88, 669-682.
Wachendorf, M., Collins, R.P., Connolly, J., Elgersma, A., Fothergill, M.,
Frankow-Lindberg, E., Ghesquiere, A., Guckert, A., Guinchard, M.P.,
Helgadottir, A., Lüscher, A., Nolan, T., Nykänen-Nurki, P., Nösberger, J.,
Parente, G., Puzio, S., Rhodes, I., Robin, C., Ryan, A., Stäheli, B., Stoeffel,
S., Taube, F., 2002b: Overwintering and Growing Season Dynamics of
Trifolium repens L. in Mixture with Lolium perenne L.: A Model Approach to
Plant-environment Interactions. Annals of Botany 88, 683-702.
Whitehead D. C. (2008): Nutrient Elements in Grassland. Soil-Plant-Animal
Relationships. CAB International, Wallingford, UK.
-106 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Möglichkeiten der Nutzung und Verwertung von
Extensivgrünland
H. Hochberg, D. Zopf
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena
1. Einleitung
Auf dem Grünland Thüringens hat seit 1993 eine flächenmäßig ungewöhnlich
starke Extensivierung durch Inanspruchnahme von Agrar-Umwelt-Maßnahmen
(KULAP) stattgefunden (Tab. 1).
Tab. 1: Grünlandextensivierung in Thüringen
1993 2003 2006 2008
% GL
ohne KULAP 19 14 21 41
KULAP extensiv 61 64 59 32
KULAP naturschutz 20 22 20 27
Auf den extensivierten Flächen, d.h. auf ca. der Hälfte dieser Flächen wurden
Stickstoffmengen von 64 kg N/ha/a verabreicht. Fast ¾ des Grünlandes ist ohne
Grunddüngung bewirtschaftet worden. Eine Kalkung auf kalkbedürftigen, produktiven
Standorten hat seit Beginn der 1990er Jahre nicht mehr stattgefunden.
Flächen die eine Grunddüngung erfuhren erhielten Mengen von 20 kg P/
ha/a und 100 kg K/ha/a. Deshalb prägt heute eine massive Unterversorgung mit
Nährstoffen im Boden das Bild des Thüringer Grünlandes (Gehaltsklasse A+B
in Prozent KULAP-Grünland 2006: pH-Wert 24 %, P: 65 %, K: 39 %). Mit dieser
starken Extensivierung haben sich auch positive Effekte ergeben. So hat sich der
Flächenanteil mit standortangepassten Grünlandgesellschaften von 1987: 49 %
bis 2001 (73 %) kontinuierlich gesteigert. Seit dieser Zeit ist aber wieder ein
Rückgang zu verzeichnen. Ebenfalls deutlich angestiegen ist die Zahl der Grünlandgesellschaften.
So konnte ein entscheidender Beitrag zur Agrobiodiversität
erreicht werden.
-107 -

Workshop Kongressband 2010
2. Standorte und Methoden
Um die Auswirkungen der Extensivierung aufzeigen zu können wurden 3 Nutzungs
systeme untersucht; von optimaler Intensität (4-5 Schnitte/a) über
Spätschnitt (3-2 Schnitte/a) bis hin zu naturschutzorientierter Nutzung (1-2
Schnitte/a). Das erfolgte sowohl für Dauergrünland als auch für Ansaatgrünland.
Diese Versuche sind 4-fach wiederholt, hatten eine Laufzeit von 6 bis 18
Jahren und umfassten verschiedene Standorte und Höhenlagen (Tab. 2).
Die verwendeten Untersuchungsmethoden sind in Tabelle 3 dargestellt.
Tab. 2: Beschreibung der Versuchsstandorte
Naturraum Boden Niederschlag
(mm/a)
Fluß-Aue
(oberes Werratal)
Muschelkalk-
Bergland
Thüringer
Schiefergebirge
Thüringer
Wald
Auenton-
Amphigley
Bergton-
Rendzina
Berglehm-
Braunerde
Schieferschutt-
Braunerde
Berglehm-
Sauerbraunerde
Schuttlehm-
Braunerde
Podsol-
Braunerde
Rhön Berglehm-
Braunerde
-108 -
Grünlandtyp
773 Alopecuretum
pratensis
541 Arrhenatheretum
elatioris
861
861
861
1 129
1 288
Geranio-Trisetetum
Mähweide
(Festuca/Phleum prat.)
Geranio sylvatici –
Trisetetum flavescentis
Meo-Festucetum rubrae
Nardetum strictae
808 Festuco rupiculae –
Brachy-podietum pinnati

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Tab. 3: Untersuchungsmethoden
Parameter Verfahren Norm
TM Ertragsermittlung
(mind. 10 m 2 , n=4)
TS Trockenschrank VDLUFA MB BD. III, 3.1
Rohfaser mit Fibertec -„- 6.1
Rohprotein mit Kjeldahldestillation -„- 4.1.1
ELOS mit Cellulasemethode -„- 6.6.1
ERG 1999
NEL GFE-Schätzgleichung
Mengen- und Spurenelemente
mit Röntgenfluoreszenzanalyse
-109 -
Hausmethode SOP V1-260-01
3. Ergebnisse der Grünlandextensivierung
3.1 Ertragswirkungen sowie Energiedichte und Verdaulichkeit
Der Jahresertrag geht mit Zunahme des Nutzungstermins im ersten Aufwuchs
bei allen untersuchten Grünlandtypen, mit Ausnahme der Glatthaferwiese
(Arrhenatheretum elatioris), deutlich zurück (Tab. 4). Der Ertragsrückgang bei
Mahd des 1. Aufwuchses in der ersten Juni- dekade ist auf allen Standorten signifikant
gegenüber optimalem Erntetermin. Auf der Glatthaferwiese hat die späte
erste Nutzung gegenüber optimalem Schnitttermin des Frühjahrsaufwuchses
einen signifikanten Mehrertrag zur Folge, während Mahd Anfang Juli einen
vergleichsweise geringen Ertragsabfall als bei den anderen Grünlandtypen im
Vergleich zur Referenz bewirkt. Die Magerrasen auf basenreichen Standorten
(Festuco–Brachypodietum) erreichen ein Ertragsniveau von ca. 25 dt TM/ha und
bodensauere Standorten (Nardetum) von ca. 20 dt TM/ha.

Workshop Kongressband 2010
Tab. 4: Auswirkungen der Grünlandextensivierung auf den Trockenmasse-
Jahresertrag sowie Energiedichte und Verdaulichkeit des 1. Aufwuchses
Ernte- Anzahl Düngung TM- NEL ELOS
termin Schnitte N P K Ertrag 1. Aufwuchs
1. Aufw. kg/ha dt/ha/a MJ/kg/TM %
Alopecuretum pratensis
07. Mai
08. Juni
03. Juli
12. Mai
06. Juni
03. Juli
22. Mai
21. Juni
04. Juli
28. Mai
18. Juni
02. Juli
07. Juni
22. Juni
07. Juli
5
3
2
4
3
2
3
2
1
300
60
0
30
25
0
-110 -
250
200
0
87,7
73,5
63,8
GDTuckey 22,0
Arrhenatheretum elatioris
220
60
0
200
60
0
30
25
0
220
160
0
67,8
78,1
58,6
GDTuckey 9,9
Geranio-Trisetetum
25
20
15
220
160
100
75,4
70,5
64,8
GDTuckey 4,9
Geranio sylvatici – Trisetetum flavescentis
3
2
1
3
2
1
130
55
0
30
25
20
149
125
97
62,7
58,1
42,5
GDTuckey 4,8
Meo-Festucetum rubrae
150
60
0
25
20
0
220
160
0
52,0
45,5
20,6
6,65
4,57
4,43
6,18
4,74
4,49
6,42
4,79
4,99
5,58
5,06
5,41
5,79
5,27
5,26
76,5
57,1
51,2
72,5
54,8
54,0
71,7
54,9
55,5
60,8
54,9
57,0
66,2
58,7
57,9
GDTuckey 9,2
Festuco rupiculae – Brachypodietum pinnati
15. Juli 1 0 0 0 26,8 5,47 54,3
Nardetum strictae
24. Juni 1 0 0 0 21,1 6,02 62,2
Mähweide – Festuca pratensis /Phleum pratense-Typ
19. Mai
26. Juni
26. Juni
4
2
2
240
60
0
25
25
25
165
165
165
88,7
77,3
51,5
GDTuckey 13,1
6,63
4,57
4,57
76,6
47,6
53,7

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Spätschnitt bewirkt bei der Energiedichte und Verdaulichkeit eine extreme Verschlechterung
unabhängig vom Grünlandtyp. Julimahd (ohne N) zeigt dagegen
nur noch eine geringe weitere Verschlechterung. Auf der artenreichen Waldstorchschnabel-Goldhaferwiese
(Geranio-Trisetetum) bewirkt bei Julimahd der
Durchwuchs eine geringfügige Verbesserung der Qualitätsparameter gegenüber
Spätschnitt. Die untergrasreichen Magerrasen weisen in der 2. Julihälfte
noch relativ hohe Energiedichte- und Verdaulichkeitswerte auf.
3.2 Rohfaser- und Rohproteingehalte
Auf den produktiven Standorten (Abb. 1) wird von allen untersuchten Grünlandtypen
der aus ernährungsphysiologischer Sicht anzustrebende Optimalbereich
für Fleischrinder bzw. Schafe von 24 bis 28 % XF i. d. TS bei Spätschnitt deutlich
überschritten und ein Gehalt von etwa 32 % XF i.d. TS unabhängig vom Grünlandtyp
erreicht. Diese Situation tritt in der Mittelgebirgslage etwa 14 Tage später
im Vergleich zum Auen- bzw. Vorgebirgsstandort ein. Julimahd bewirkt nur noch
marginale Veränderungen.
TM
dt/ha/a
35
30
opt. XF
25
20
15
Richtwert
XP
10
Alopecuretum Arrhenatheretum Trisetetum
5
07.05. 08.06. 03.07.
XF XF
12.05. 06.06. 03.07.
-111 -
22.05. 21.06. 04.07.
Mähweide
Festuca/Phleum-Typ
19.05. 26.06. 26.06.
Abb. 1: Einfluss der Grünlandextensivierung auf Rohfaser- und Rohproteingehalt
im 1. Aufwuchs auf produktiven Standorten in Thüringen

Workshop Kongressband 2010
TM
dt/ha/a
35
30
opt. XF
Richtwert
XP
25
20
15
10
5
0
Geranio-
Trisetetum
28.05. 18.06. 02.07.
XF XF
Meo-
Festucetum
07.06. 22.06. 07.07.
-112 -
Festuco-
Brachypodietum
15.07.
Nardetum
24.06.
Abb. 2: Einfluss der Grünlandextensivierung auf Rohfaser- und Rohproteingehalt
im 1. Aufwuchs auf ertragsschwachen Standorten in Thüringen
Die Rohproteingehalte fallen bei Spätschnitt deutlich unter 10 % XP i. d. TS und
nehmen bei Julimahd nur noch geringfügig weiter ab. Auf den ertragsschwachen
Standorten bewegt sich der Rohfasergehalt unabhängig vom Schnittzeitpunkt
etwa im Bereich des ernährungsphysiologischen Optimums für Fleischrinder
bzw. Schafe (Abb. 2).
Der angestrebte Rohproteingehalt von 12 % XP i. d. TS kann nur bei früher Nutzung
erreicht bzw. überschritten werden. Sowohl bei Spätschnitt als auch Julimahd
wird dieser Wert deutlich unterschritten.
3.3. Mengen- und Spurenelemente
Die Gehalte an Mengen- und Spurenelementen sind bestandesabhängig, zeigen
aber in Abhängigkeit vom Nutzungstermin elementspezifische Entwicklungen
(Tab. 5). So nehmen die Gehalte an Phosphor und Kalium kontinuierlich
ab. Der P-Bedarfswert für Mutterkühe wird mit Ausnahme des Arrhenatheretum
bereits bei Spätschnitt deutlich unterschritten. Kalium zeigt trotzt kontinuierlicher
und deutlicher Rückgänge erst ab Julimahd ein Unterschreiten des Richtwertes.
Der Magnesiumgehalt unterliegt nur geringen Schwankungen. Bei Kalzium sind
nennenswerten Veränderungen erst ab Julimahd zu verzeichnen, der Gehalt ist
aber immer bedarfsdeckend, ausgenommen Meo-Festucetum.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Tab. 5. Auswirkungen der Grünlandextensivierung auf Mengen und Spurenelemente
im 1. Aufwuchs
ET P K Mg Ca Mn Fe Cu Zn
1. Aufw. % i.d. TS mg/kg TM
Richtwert 0,29 2) 2,00 1) 0,16 2) 0,47 2) 45 3) 50 3) 10 3) 45 3)
Alopecuretum pratensis
07. Mai
08. Juni
03. Juli
12. Mai
06. Juni
03. Juli
22. Mai
21. Juni
04. Juli
28. Mai
18. Juni
02. Juli
07. Juni
22. Juni
07. Juli
0,39
0,24
0,19
0,45
0,31
0,26
0,38
0,23
0,24
0,33
0,26
0,25
0,31
0,27
0,23
3,26
2,48
1,46
3,41
2,46
1,63
3,38
2,13
1,52
0,21
0,18
0,22
0,57
0,56
0,72
-113 -
65
52
55
Arrhenatheretum elatioris
0,16
0,14
0,16
0,80
0,72
1,01
92
73
49
Geranio-Trisetetum
0,34
0,29
0,40
0,61
0,58
0,89
60
72
62
397
105
107
239
175
84
315
183
146
Geranio sylvatici – Trisetetum flavescentis
2,52
2,02
1,86
2,80
2,21
0,86
0,23
0,23
0,33
0,55
0,60
1,00
115
110
141
Meo-Festucetum rubrae
0,12
0,10
0,11
0,26
0,29
0,34
460
526
796
166
150
186
90
77
96
10,2
6,6
5,5
7,4
5,1
4,6
8,3
4,2
5,2
6,5
4,9
5,0
6,9
5,7
5,3
34,2
22,1
20,1
32,0
25,8
24,6
36,2
29,9
34,3
31,4
27,1
28,2
45,3
43,9
51,5
Festuco rupiculae – Brachy-podietum pinnati
15. Juli 0,15 1,72 0,17 0,97 352 180 6,0 29,1
Nardetum strictae
24. Juni 0,27 1,51 0,25 0,70 431 123 6,1 66,0
Mähweide – Festuca pratensis /Phleum pratense-Typ
19. Mai
26. Juni
26. Juni 4)
0,47
0,27
0,26
3,08
2,13
2,17
0,20
0,15
0,15
1) Bedarf optimales Wachstum;
2) Mutterkuh, 650 kg LM, 15 kg Milch/Tag;
3) GfE-Richtwerte Aufzuchtrinder
4) ohne N-Düngung
0,65
0,62
0,51

Workshop Kongressband 2010
Mangan und Eisen unterschreiten zu keinem Zeitpunkt den Mindestgehalt, Julimahd
bewirkt auf artenreichen Bergwiesen einen Wideranstieg der Gehaltswerte.
Kennzeichnend für beide Spurenelemente sind deutliche Unterschiede
zwischen den Grünlandtypen. Auch der Zinkgehalt zeigt einen deutlichen Rückgang
bei Spätschnitt und reagiert auf Bergstandorten bei Julimahd mit einem
Wideranstieg ohne jemals den Richtwert zu erreichen. Als einziger Grünlandtypen
erreichen bzw. überschreiten die Bärwurz-Rotschwingelwiese (Meo-Festucetum)
und der Borstgrasrasen (Nardetum) in der Kammlage des Thüringer
Waldes den GfE-Richtwert für Aufzuchtrinder. Kann bei Kupfer bei frühen Nutzungsterminen
der Richtwert annähernd erreicht werden, so weist Spätschnitt
generell niedrige Gehalte auf, besonders auf Verwitterungsböden (Muschelkalk,
Schiefer) und Magerwiesen. Julimahd zeigt stets Werte unter 6 mg Cu/kg TM.
3.4 Leistung extensiver Weidesysteme
Mähstandweide mit Mutterkühen
Extensive Weidesysteme mit Fleischrindern gehen mit geringem Flächenertrag
einher, jedoch unterscheiden sich die Einzeltierleistungen nicht von herkömmlichen
Weidesystemen (Tab 6.). So zeigte sich bei extensiver Mähstandweide mit
Mutterkühen, dass die Kälber zwar eine hohe Lebendmassezunahme erreichten,
der Fleischzuwachs je ha aber nur 55 % eines Systems mit höherer Besatzdichte
beträgt. Der Aufwuchs reicht nur zur Ernährung von 1,4 RGV/ha aus.
Tab. 6: Einfluss der Grünlandextensivierung auf die Flächenproduktivität und
Tierleistung einer Mähstandweide mit Mutterkühen
Kriterium ME 6-jähriges Mittel
Lebendmassezunahme
Kühe
Kälber, männlich
Kälber, weiblich
g/Tier/Tag
248
1 226
1 034
Weide-Ertrag dt/ha 62,2
Mähertragsanteil % 57
Besatzstärke GV/ha 1,4
Weideleistung GJ NEL/ha 28,2
Lebendgewichtszuwachs kg/ha 274
15 Mutterkuh-Kalb-Paare; ohne Zufutter; Mutterkühe: SBT x FLF; Kälber XFM x LIM; 60 kg N/
ha/a; PK jährlich
-114 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Hüteschafhaltung
Extensivweiden sind für Weidelammaufzucht ungeeignet (Tab. 7). Können mit
optimalem Weidfutter tägliche Zunahmen von 116 g/Tier erreicht werden, ist dies
mit extensivem zumeist überständigem Futter nicht mehr möglich. Hier sind nur
Zunahmen von 75 g möglich (Tab. 8).
Beim Vergleich der Haltungssysteme wird deutlich, dass extensive Verfahren
wie Hütehaltung bzw. Halten in Netzten gegenüber der Stallmast (Stationäre
Prüfung) nur Zunahmen von 28 bzw. 60 % erlauben.
Tab. 7: Einfluss der Grünlandextensivierung auf die Lebendtagszunahme
von Lämmern in Abhängigkeit der Weidefutter qualität (Hochberg u.a.,
1998)
Weidefutter Prüfanfang Prüfende
Alter Gewicht kg/ Gewicht Zuwachs PTZ
d
Tier
kg/Tier
kg/Tier g/Tier
weidereif 107 35,3 43,3 8,0 116
überständig 104 35,0 39,4 4,4 75
Lämmer, Rasse Merinolangwollschaf
Tab. 8: Einfluss der Grünlandextensivierung auf die Lebendtagszunahme
von Lämmern in Abhängigkeit vom Haltungssystem (Hochberg et al.,
1998)
Haltungsystem Lebendtagzunahme
g/Tier % Stationsprüfung
Hütehaltung 112 28
Halten in Netzen
Lämmer, Rasse Merinolangwollschaf
240 60
4. Schlussfolgerungen
Grünlandextensivierung sowie naturschutzfachlich orientierte Bewirtschaftung
ist mit Ertragsdepressionen von bis zu 40 % und dramatischer Verschlechterung
der Futterqualität verbunden.
-115 -

Workshop Kongressband 2010
Artenreiche Grünlandtypen sind nutzungselastischer, weisen jedoch eine relativ
geringe Qualität auf.
Die ernährungsphysiologischen Anforderungen für Milchvieh sind nicht zu erfüllen;
die Verwertbarkeit für Mutterkühe und Schafe ist stark eingeschränkt.
Das Problem der Unterversorgung mit Cu wird durch Extensivierung verschärft.
Zn kann nur einen marginalen Beitrag zur Versorgung der Rinder leisten. Stark
überhöhte Mn- und Fe-Gehalte sind typisch für Grünland. Dadurch werden die
Mengenverhältnisse ungünstiger.
Extensive Mähstandweide mit Mutterkühen geht mit reduzierter Flächenleistung
bei Aufrechterhaltung hoher Einzeltierleistung einher.
Schafhaltung auf Extensivgrünland bewirkt verminderte Ablammergebnisse.
Die Lämmermast ist auf der Weide nur eingeschränkt möglich.
5. Literatur
Hochberg, H., Zopf, D., Warzecha, H., Früh, R., Bachmann, D., Mohring, S.,
1998: Grünlandextensivierung in Thüringen – Ergebnisse der Begleituntersuchung
zum KULAP. Eigenverlag TLL Jena,114 S.
-116 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Weidebesatzstärken: Auswirkungen auf
Grasqualität und Milchleistung
F. Schori
Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux, Posieux
1. Einleitung
Weidebetonte Milchproduktionssysteme (wMPS) stellen eine optimale Möglichkeit
dar, klimatische Vorteile der Voralpenregionen und somit ein reichliches,
regelmäßiges Graswachstum, auszunutzen sowie die topografischen Nachteile
zu minimieren. Die Milchkuh mit ihrem spezialisierten Verdauungstrakt ist
eigentlich prädestiniert, Raufutter bzw. Zellwände zu verwerten. Ferner werden
auch von Konsumenten traditionelle, wMPS bevorzugt, weil diese ihnen vertrauter
sind, ein Gefühl von Sicherheit vermitteln und für tiergerechte Haltung sowie
hohe Produktqualität stehen. Gemäß Basset-Mens et al. (2005) fallen die Emissionen
von Treibhausgasen, in CO2-Äquivalente pro kg Milch, bei wMPS tiefer
aus. Auch benötigen wMPS weniger Energie (Le Gall et al., 2009). Weidebetonte
Milchproduktionssysteme sind wirtschaftlich konkurrenzfähig, wie es Dillon et al.
(2008) zeigen. Die Wirtschaftlichkeit von wMPS verbessert sich bei zunehmenden
Preisen für Hilfsstoffe wie Kraftfutter, Dünger, Pestiziden usw.. Der Schlüssel
der Wirtschaftlichkeit von wMPS liegt in der effizienten Nutzung des vorhandenen
Weidegrases.
In der nachfolgend beschriebenen Studie wurde untersucht, wie sich die Besatzstärke
mit Milchkühen bzw. die Grashöhe beim Verlassen der Parzelle im
Umtriebsweidesystem unter Biolandbau-Bedingungen auf die Grasqualität und
die Milchleistung auswirken.
2. Tiere, Material und Methoden
2.1 Versuchsaufbau
Der Versuch fand 2004 bis 2006 auf dem Betrieb „l’Abbaye“ (46°39 N, 7°3 E) in
Sorens (Schweiz) statt. Mit 989 bis 1 337 mm fielen recht unterschiedliche Niederschlagsmengen
pro Jahr. Die Umstellung auf Biolandbau begann 2003 und
-117 -

Workshop Kongressband 2010
war offiziell 2005 abgeschlossen. Während der Vegetationsperiode, von April
bis Ende Oktober, wurden die Kühe in Laktation in zwei vergleichbare Gruppen
aufgeteilt. Die Parzellen der Umtriebsweide lagen auf 800 bis 900 m ü. M und
wurden wie folgt unterteilt: Die Gruppe „Besatzstärke niedrig“ (BSN) erhielt 15 %
mehr Weidefläche zur Verfügung im Vergleich zur Gruppe „Besatzstärke hoch“
(BSH). Die Grashöhe der Parzelle von BSH bestimmte den gleichzeitigen Parzellenwechsel
beider Gruppen. Die Messung der Grashöhe erfolgte mit einem
Herbometer (Filip’s folding plate pasture meter, Jenquip, Feilding, Neuseeland).
2.2 Graswachstum und -qualität
Im Frühjahr erhielten die Weideflächen eine einmalige Güllengabe von zirka
25 m 3 pro ha. Je nach Jahr wurde auf drei bis vier vereinfachten Anlagen das
Graswachstum der Weideflächen gemäss Mosimann (2001) geschätzt. Alle
zwei Wochen 2004 bzw. jede Woche 2005 und 2006 wurden in der im Weideumtrieb
nächstfolgenden Parzelle zwei Grastreifen pro Verfahren geschnitten und
beprobt. Der Gehalt an Trockenmasse (TM), Rohasche (RA), Rohprotein (RP),
Rohfaser (RF), Zellwände (NDF), Lignozellulose (ADF), Zucker (ZU), Kalzium
(Ca), Phosphor (P), Magnesium (Mg) und Kalium (K) wurde bestimmt. Zur Schätzung
der Nettoenergie Milch (NEL) und des Absorbierbaren Proteins im Darm,
das auf Grund der fermentierbaren Energie (APDE) oder des abgebauten Rohproteins
(APDN) aufgebaut werden kann, wurden die Gleichungen für Grünfütter
(RAP 1999) verwendet. In die Auswertung wurden keine Grasproben, die nach
einem Säuberungsschnitt erhoben wurden, berücksichtigt.
2.3 Tiere und Fütterung
Zur Überprüfung der Milchleistung und -zusammensetzung wurden jedes Jahr
14 Holsteinkuhpaare, sechs davon in erster Laktation, gebildet. Das Abkalbedatum,
die Milchleistung, die Milchzusammensetzung, die Laktationsnummer und
das Gewicht dienten zur Paarbildung. Zu Versuchsbeginn bzw. beim Weideaustrieb
betrug das mittlere Laktationsstadium der Versuchskühe 178 ± 104 (2004),
116 ± 75 (2005) und 97 ± 86 Tage (2006). Die Kraftfutterergänzung zur Weide
begann bei den Kühen in zweiter und folgender Laktation ab 22 kg (2004, 2005)
resp. 24 kg Milch (2006). Bei erstlaktierenden Kühen setzte die Kraftfutterergänzung
bei 2 kg tieferen Milchleistungen ein. Ein kg Getreidemischung
(7,0 MJ NEL, 115 g RP pro kg Frischsubstanz) wurde für 2,2 kg (2004, 2005)
resp. 2,5 kg zusätzliche Milchleistung (2006) verabreicht. Während der Monate
-118 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Juni, Juli und August erhielten die Kühe grundsätzlich keine Dürrfutterergänzung
im Stall. Ausnahmen wurden bei zu niedrigem Weidegrasangebot gewährt.
2.4 Statistische Auswertung
Für die statistische Auswertung der Grashöhen, des Grasangebots und der
Grasqualität wurde der Vorzeichentest für verbundene Stichproben verwendet.
Bei der Milchleistung und -zusammensetzung wurde eine Varianzanalyse mit
wiederholten Messungen durchgeführt. Mit dem t-Test für gepaarte Stichproben
wurde die Flächenmilchleistung verglichen.
3. Resultate und Diskussion
3.1 Graswachstum und -qualität
Abb. 1: Graswachstum Biobetrieb „l’Abbaye“
Die Graswachstumsverläufe der drei Jahre (Abb. 1) sind vergleichbar, mit einer
Wachstumsspitze von Mitte bis Ende Mai, einem mehr oder weniger bescheidenen
Wachstum von Juni bis Mitte August und einem erneuten Wachstumsanstieg
ab Mitte August. Der geschätzte Grasertrag der Weiden betrugt 8 439 kg
(2004), 7 195 kg (2005) und 6 276 kg TM pro ha und Jahr (2006). Auf dem Betrieb
-119 -

Workshop Kongressband 2010
„l’Abbaye“ wurde nie das Graswachstum, wie durch Thomet und Blättler (1998)
typisch für das Schweizer Mittelland beschrieben ist, erreicht. Dies lässt sich
durch die Höhenlagen der Weiden, die Düngungsintensität, die Einschränkungen
im biologischen Landbau und die botanische Zusammensetzung erklären.
Die botanische Zusammensetzung der Bestände unterschied sich je nach Parzelle
sehr stark. Die Gräser-, Leguminosen- und Kräuteranteile variierten zwischen
59-93 %, 3-41 % und 0-13 % (Tab. 1). Die dominierenden Arten waren
Lolium perenne, Poa trivialis, Phleum pratense, Agrostis tenuis, Dactylis glomerata,
Festuca pratensis, Alopecurus pratensis, Trifolium repens, Trifolium
pratense.
Tab. 1: Grashöhe (GH), Grasangebot, botanische und chemische Zusammensetzung
sowie Nährwerte der Weidegrasproben
BSH BSN
Einheiten N Median Min. Max. Median Min. Max. p
GH vor Schnitt HE 1 47 17.0 9.9 29.2 17.0 9.6 32.5 -
GH nach Schnitt HE 1 47 8.9 6.6 10.3 8.8 6.3 10.4 -
Grasangebot kg TM/ha 47 1235 317 2774 1165 382 3234 -
Botanische Zusammensetzung
Gräseranteil % 43 71 42 95 72 41 96 -
Leguminosenanteil % 43 12 2 55 15 1 55 -
Kräuteranteil % 43 5 1 45 6 0 50 -
Chemische Zusammensetzung
RA g/kg TM 47 106 81 197 101 84 167 **
RF g/kg TM 47 237 146 288 245 155 330 **
ADF g/kg TM 47 273 206 329 278 214 360 -
NDF g/kg TM 47 459 352 534 475 325 592 *
RP g/kg TM 47 174 132 229 161 113 224 *
ZU g/kg TM 46 68 42 146 66 41 134 -
Ca g/kg TM 20 5.3 4.4 10.3 6.6 3.6 9.6 -
P g/kg TM 20 4.4 3.7 5.6 4.4 3.4 5.5 -
Mg g/kg TM 20 2.0 1.5 2.6 1.9 1.5 2.6 -
K g/kg TM 20 34.4 27.6 41.8 32.8 21.8 38.3 *
Nährwerte
APDE g/kg TM 47 103 91 120 100 86 116 *
APDN g/kg TM 47 115 87 152 107 74 149 *
NEL MJ/kg TM 47 6.0 5.4 7.1 6.0 5.0 6.8 -
1 Herbometer-Einheit (1 Einheit entspricht 0.5 cm)
2 Signifikanz: - p>0.05, * p

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
bzw. Umtriebsweide übergegangen. Die gesamte Weideperiode dauerte zwischen
209 und 217 Tagen. Für die Jahre 2004 bis 2006 betrugen die mittleren
Besatzstärken für BSH resp. BSN 2,0, 2,3, 2,3 resp. 1,7, 2,0, 1,9 Kühe pro ha.
Allgemein ist zu vermerken, dass der Vergleich von Grashöhen zwischen Studien
nicht einfach vorzunehmen ist. Es bestehen die unterschiedlichsten Messinstrumente
resp. Modelle wie raising plate meter, sward stick, Doppelmeter
usw.. Diese komprimieren den Grasbestand unterschiedlich stark und ergeben
somit voneinander abweichende Resultate (Mosimann et al., 1999). Das eingesetzte
Herbometer komprimiert den Grasbestand mit 6,8 kg pro m2. Eine Herbometer-Einheit
(HE) entspricht 0,5 cm.
Grashöhe (HE)
13.0 13.0
12.0
11.0
10.0
9.0 9.0
8.0 8.0
7.0
BSH BSN
Abb. 2: Mittlere GHVP 2006 je nach Verfahren
Die durchschnittliche Grashöhe beim Verlassen der Parzellen(GHVP) für BSH
betrugen 10,7 (2004), 9,7 (2005) und 9,0 HE (2006), was auf eine zunehmende
Weideintensität hindeutet. Für beide Verfahren wurde 2006 die GHVP (Abb. 2)
erhoben. Erwartungsgemäss liess die Gruppe BSN im Durchschnitt einen höheren
Grasbestand beim Verlassen der Parzelle übrig. Die damaligen Empfehlungen
für die GHVP (Thomet et al., 2004) wurden zu Weidebeginn nicht eingehal-
-121 -

Workshop Kongressband 2010
ten. Stark abfallende Milchleistung und wässriger Kot mit Lufteinschlüssen der
Milchkühe waren die Gründe. In Abbildung 3 ist ein Auszug aktueller Empfehlungen
für GHVP zusammengestellt. Neuere Arbeiten (Eastes und Van Bysterveldt,
2009) schlagen, gestützt auf neuseeländische Untersuchungen, einen Parzellenwechsel
bei 7 HE vor. Nach Auffassung von McGilloway et al. (1999) können
GHVP um 8 bis 9,5 HE je nach Vegetationsperiode nicht ohne Verzehrseinbußen
bei Hochleistungskühen erreicht werden. Delagarde et al. (2001a) zeigten den
Zielkonflikt in wMPS auf zwischen der Maximierung des individuellen Tagesverzehrs
einer Milchkuh und dem Nutzungsgrad der vorhanden Biomasse auf der
Weide. Weiter ist nach Delagarde et al. (2001b) die GHVP kein verlässlicher Indikator
für den Verzehr. Ein besserer Indikator wäre das Verhältnis der Differenz
zwischen Grashöhe beim Bestossen (GHBP) und GHVP zur GHBP. Zu hohe
GHBP könnten der Grund gewesen sein, dass die Milchkühe im Versuch 2004
auf relativ tiefe GHVP heftig reagiert haben.
Abb. 3: Verschiedene Empfehlungen GHVP
Die Tabelle 1 gibt die Grashöhen, Grasangebote, botanische und chemische
Zusammensetzung sowie die berechneten Nährwerte der Grasproben wieder.
Die Grashöhen, Grasangebote und die botanische Zusammensetzung wiesen
in Abhängigkeit der Besatzstärke keine Unterschiede auf. Das Weidegras aus
dem Verfahren BSN enthielt signifikant tiefere Gehalte an RA, RP, APDE, APDN
-122 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
und K im Vergleich zu BSH. Im Gegensatz dazu waren die Gehalte an RF resp.
NDF bei BSN signifikant höher. Die ADF-, ZU-, Ca-, P-, Mg-, und NEL-Werte blieben
durch die Verfahren unbeeinflusst.
3.2 Milchleistung und –gehalte
Die effektive sowie die energiekorrigierte Milchleistung (ECM) unterschieden
sich nicht signifikant zwischen den Verfahren (Tab. 2). Die numerische Differenz
liegt im Bereich, wie durch Peyraud und Delaby (2005) beschrieben: Die Erhöhung
der Besatzstärke um eine Kuh pro ha führt zu Milchleistungseinbussen
um 1 kg pro Kuh und Tag. Macdonald et al. (2008) stellten markantere Milchleistungseinbußen
pro Kuh fest.
Tab. 2: Milchleistung und -zusammensetzung
2004 2005 2006
ØBSH ØBSN se f ØBSH ØBSN se f ØBSH ØBSN se f
Milch a 19.7 20.2 0.6 23.0 23.5 0.4 23.5 23.8 0.5
ECM a 18.8 19.2 0.5 22.2 22.2 0.4 21.0 22.0 0.5
ECMha b 37.5 32.7 1.4 ** 51.0 44.3 1.9 *** 47.6 42.4 2.3 **
Fett c 3.74 3.64 0.12 3.76 3.68 0.06 3.59 3.76 0.10
Protein c 3.29 3.26 0.05 3.21 3.19 0.02 3.13 3.17 0.03
Laktose c 4.80 4.88 0.04 4.88 4.80 0.02 * 4.73 4.79 0.06
Harnstoff d 24 24 0.6 22 22 0.5 21 25 0.9 *
Zellzahl e 4.9 4.8 0.07 5.0 4.8 0.05 5.0 4.9 0.08
Signifikanz: * P

Workshop Kongressband 2010
3.3 Körperkondition, Fruchtbarkeit und Gesundheit
In allen drei Jahren wurden keine signifikanten Unterschiede bezüglich Gewicht
und Körperkondition festgestellt. Auch Houssin et al. (2005) fanden je nach
Besatzstärke keine Unterschiede. Im Gegensatz dazu ermittelten Macdonald
et al. (2008) eine negative, lineare Beziehung zwischen der Besatzstärke und
dem Körpergewicht resp. der Körperkondition. Eine mögliche Erklärung für diesen
Widerspruch ist, dass bei Macdonald et al. (2008) eine sehr breite Spanne an
Besatzstärken (2,2 bis 4,3 Kühe pro ha) untersucht wurde.
In Abhängigkeit der Verfahren traten keine Auffälligkeiten bezüglich der Fruchtbarkeit
oder Tiergesundheit auf. Es können keine gesicherten Aussagen,
bedingt durch die niedrige Versuchstierzahl, abgeleitet werden. Macdonald et al.
(2008) halten fest, dass die Fruchtbarkeit im saisonalen Vollweidesystem durch
die Besatzstärke nicht beeinflusst wird.
4. Schlussfolgerungen
Aus den Literaturangaben, für konventionelle Bedingungen, und aus den eigenen
Untersuchungen, für Biolandbaubedingungen, können diese Schlussfolgerungen
gezogen werden:
Weidebetonte Milchproduktionssysteme sind ökonomisch konkurrenzfähig,
vorausgesetzt die vorhandene Grasmasse pro Fläche wird effizient genutzt.
Zwischen der Maximierung des individuellen Verzehrs auf der Weide und der
effizienten Nutzung der vorhanden Biomasse besteht ein Zielkonflikt.
Höhere Besatzstärken führen unter konventionellen sowie Biolandbau-Bedingungen
zu:
• einer besseren Grasqualität der nachfolgenden Aufwüchse, wenn
keine Säuberungsschnitte gemacht werden,
• einer abnehmenden Milchleistung pro Tier,
• einer höheren Flächenmilchleistung, was für die Wirtschaftlichkeit des
wMPS von Bedeutung ist,
• abnehmenden Milchproteingehalten.
-124 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
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Workshop Kongressband 2010
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-126 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Proteinabbau und Proteinbewertung in Silagen
S. Hoedtke
Universität Rostock, Institut für Nutztierwissenschaften und Technologie,
Rostock
1. Einleitung
Proteine nehmen in allen lebenden Organismen eine zentrale Stellung ein. Stoffwechsel,
Struktur und Funktion jeder Zelle werden maßgeblich durch Proteine
bzw. Enzyme bestimmt. Auch bei der Silierung findet eine Vielzahl enzymatisch
gesteuerter Prozesse statt. Neben der erwünschten und für die Konservierung
essentiellen Bildung von Milchsäure sind jedoch vor allem Umsetzungen der
Stickstoffverbindungen kritisch zu beurteilen, da sie den Gehalt an für den Wiederkäuer
nutzbarem Rohprotein reduzieren und zudem den Abbau von Aminosäuren
zu Ammoniak und weiteren negativ zu bewertenden Produkten begünstigen.
Ein gewisser Abbau von Pflanzenprotein während des Silierprozesses ist
unvermeidbar. Es gilt jedoch, ihn auf ein notwendiges Maß zu beschränken.
2. Proteinabbau in Silagen
2.1 Grundlagen des Proteinabbaus
Der Proteinabbau während der Silierung, der zu einer Veränderung der Zusammensetzung
der Rohproteinfraktion führt, wird in zwei Prozesse unterteilt.
Zunächst erfolgt in der Proteolyse eine hydrolytische Spaltung der Peptidbindungen.
Endopeptidasen (saure und neutrale Proteinasen) spalten dabei vom
Inneren der Peptidkette her Proteine in kleinere Bruchstücke, während Exopeptidasen
(Carboxy- und Aminopeptidasen) an den Außenseiten der Ketten angreifen
und einzelne Aminosäuren abspalten. Einen Spezialfall bilden die Dipeptidasen,
die nur Dipeptide in ihre zwei Aminosäuren trennen (Müntz, 1984).
In der sich an die Proteolyse anschließenden Desmolyse kommt es zum Abbau
von Aminosäuren vornehmlich durch Mikroorganismen. Dabei können drei
mögliche Abbauvorgänge mit jeweils charakteristischen Hauptprodukten unterschieden
werden (McDonald et al., 1991; Rooke und Hatfield, 2003):
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Workshop Kongressband 2010
• Oxidation/Reduktion (Stickland-Mechanismus) à organische Säuren, NH3
und CO2,
• Desaminierung à organische Säuren, Alkohole, Aldehyde und NH3,
• Decorboxylierung à biogene Amine und CO2.
Die Hauptspaltprodukte während der Proteolyse sind folglich freie Aminosäuren,
die weiter zu Aminen, Ammoniak und organischen Säuren umgesetzt werden.
Die konventionelle Analyse des Rohproteins auf Basis des Gesamt-N gibt nur
wenig Hinweis auf das Ausmaß des Proteinabbaus, weshalb weitere Parameter
zur Beurteilung der proteolytischen und desmolytischen Prozesse erforderlich
sind. Eine labortaugliche Methode zur Bestimmung freier Aminosäuren mittels
Ninhydrinfärbung etablierten Winters et al. (2002). Diese Methode wurde von
Kofahl (2009) dahingehend weiterentwickelt, dass eine Bestimmung der proteolytischen
Aktivität des Pflanzen- bzw. Silagematerials erfolgen kann. Über die
Freisetzung von a-Amino-N aus einem definierten Testprotein (Erbsenprotein)
konnte nachgewiesen werden, dass Rotklee über eine signifikant geringere proteolytische
Aktivität verfügt als Luzerne.
Als Folge der proteolytischen und desmolytischen Prozesse kommt es während
der Silierung zu einem Anstieg des NPN-Anteils und einer Reduzierung des
Reinprotein-N. Während im Grünfutter 75 bis 90 % des Gesamt-N als Reinprotein-N
vorliegen (Ohshima und McDonald, 1978), sinkt dieser Anteil in Silagen
auf 20 bis 50 % (Voss, 1967). Somit werden zwischen 25 und 70 % des Reinproteins
vom Schnitt bis zum Ende des Silierprozesses abgebaut.
In der Literatur wird überwiegend der Anstieg der NPN-Fraktion als Maß für
den Proteinabbau herangezogen. Bereits während des Anwelkens kommt es
zu deutlichen Erhöhungen dieser Fraktion. Kemble und MacPherson (1954)
berichteten, dass während eines dreitägigen Anwelkens 20 % des Gesamt-N
zu NPN abgebaut wurden. Muck (1987) stellte bei Luzerne eine Erhöhung des
NPN-Anteils am Gesamt-N von 20 auf 28 % fest. Allerdings weisen einige Pflanzen
Mechanismen bzw. Inhaltsstoffe auf, die einem gesteigerten Proteinabbau
entgegenwirken, wie z. B. Rotklee, der über Polyphenoloxidase verfügt (Owens
et al., 1999a), oder der tanninhaltige Hornklee (Papadopoulos und McKersie,
1983). Die unterschiedlichen Ausmaße des Proteinabbaus verschiedener Pflanzen
zeigen sich im Weiteren auch während des Silierprozesses, wobei Luzerne
(Owens et al., 1999a) während des Anwelkens einen höheren NPN-Anstieg aufweist
als Rotklee (Owens et al., 1999b).
-128 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Folglich können bezüglich des Proteinabbaus während der Silierung zwei Phasen
unterschieden werden. In der Anwelkphase werden als Hauptprodukte
des Proteinabbaus Peptide, Aminosäuren und Amide freigesetzt. In der sich
anschließenden Silierphase entstehen neben freien Aminosäuren auch Ammoniak
und biogene Amine. Diese Abbauvorgänge werden sowohl durch pflanzliche
als auch mikrobielle Enzyme eingeleitet, wobei eine Trennung der beiden
Gruppen nicht immer einfach ist und ihre Wirkungen ineinander übergehen.
Während des Anwelkens und in gut fermentierten Silagen, die von Milchsäurebakterien
dominiert werden, wird die Proteolyse überwiegend durch pflanzliche
Enzyme verursacht, was bereits in Untersuchungen der 50er und 60er Jahre des
vergangenen Jahrhunderts mit mikrobenfreien Silagen nachgewiesen wurde.
Eine weitestgehende Eliminierung von Mikroorganismen erfolgte dabei z. B.
durch aseptische Aufwuchsbedingungen der Pflanzen (Kemble, 1956) oder
Antibiotikabehandlung (Brady, 1960). Heron et al. (1986) silierten sowohl unbehandeltes
als auch g-bestrahltes Weidelgras. In den Silagen aus nicht bestrahltem
Pflanzenmaterial stellten die Autoren einen Abbau des ursprünglich vorhandenen
Proteins um 66 % fest, bei bestrahltem Material war der Abbau mit 58 %
nur unwesentlich geringer. Ein pH-Wert von 5,2 und ein Gehalt an Milchsäure von
lediglich 1,1 % der Trockenmasse zeigten, dass zwar Proteolyse, jedoch keine
Fermentation statt fand. Eine selektive Einflussnahme auf den pflanzlichen oder
mikrobiellen enzymatischen Proteinabbau ist schwierig, da beide Prozesse eng
miteinander verknüpft sind. Grundsätzlich führt jedoch eine Einschränkung der
Proteolyse zu einer Reduzierung der Desmolyse, da das Substratangebot für
Mikroorganismen in Form freier Aminosäuren verringert ist.
2.2 Bedeutung des Proteinabbaus für die Tierernährung
Der Proteinabbau während der Silierung ist nicht nur im Hinblick auf die Erzeugung
qualitativ hochwertiger Futtermittel kritisch zu betrachten. Vielmehr ist es
von Bedeutung, dass die Fütterung von Silagen mit hoher proteolytischer und
desmolytischer Aktivität eine Beeinträchtigung des tierischen Organismus nach
sich ziehen kann.
Während der Proteolyse kommt es zu einem Abbau an Reinprotein und damit
zu einem Verlust an ruminal unabgebautem Futterprotein, was den Anteil an am
Dünndarm nutzbarem Rohprotein reduziert. Des Weiteren resultiert aus einer
hohen ruminalen Abbaubarkeit des Proteins ein hoher Anteil an im Pansen anfal-
-129 -

Workshop Kongressband 2010
lenden NPN-Verbindungen, vornehmlich Ammoniak. Steht den Pansenmikroben
zur Nutzung des Ammoniaks nicht genügend Energie zur Verfügung, kann
eine übermäßige NH3-Produktion und -Absorption zu Leistungsdepression und
einer Überbeanspruchung der Leber der Nutztiere sowie zu einer Belastung der
Umwelt durch erhöhte N-Ausscheidungen führen (Russel et al., 1992; Kingston-
Smith und Theodorou, 2000; Walker et al., 2005).
Als Folge der desmolytischen Prozesse kommt es zu einem Abbau von Aminosäuren
und damit primär zu einem Verlust an essentiellen Aminosäuren. Dies hat
besondere Relevanz für monogastrische Nutztiere, die in bestimmten Lebensabschnitten
ebenfalls mit Silage gefüttert werden können (z. B. güste und niedertragende
Sauen) sowie für Milchkühe, bei denen vor allem im höheren Leistungsbereich
die Berücksichtigung des spezifischen Aminosäurebedarfs an
Bedeutung gewinnt. Vor allem kritisch zu sehen ist der in der Desmolyse stattfindende
Abbau von Aminosäuren zu biogenen Aminen.
Biogene Amine entstehen durch Decarboxylierung aus der jeweils korrespondierenden
Aminosäure, wobei Clostridien als Hauptbildner gelten (Rooke und
Hatfield, 2003). Allerdings konnten biogene Amine in beträchtlichem Ausmaß
auch in clostridienfreien Silagen mit guter Fermentationsqualität nachgewiesen
werden, so dass als mögliche Bildner ebenso Entero- und Milchsäurebakterien
in Frage kommen (van Os et al., 1996). Putrescin, Histamin, Cadaverin und Tyramin
bilden in den meisten Silagen 90 % des Gesamtamingehaltes (Cherney und
Cherney, 2003). Es existieren jedoch ebenfalls Angaben über beachtliche Mengen
von a- und g-Aminobuttersäure sowie d-Aminovaleriansäure in Luzernesilagen
(Ohshima et al., 1979).
In der Literatur werden stark schwankende Gehalte einzelner biogener Amine
in Silagen angegeben. Aus verschiedenen Untersuchungen geht jedoch hervor,
dass sich ein Anwelken generell positiv auf die Reduzierung des Amingehaltes
auswirkt. Van Os et al. (1996) konnten in Weidelgrassilagen durch eine
Erhöhung der Trockenmasse (TM) von 15 auf 25 % die Gehalte von Cadaverin,
Putrescin, Histamin und Tyramin von 5,0, 5,0, 0,9 bzw. 3,8 g/kg TM auf 0,7, 0,2,
0,1 bzw. 1,9 g/kg TM verringern. Der Einfluss von Silierzusätzen wurde in Untersuchungen
von Nishino et al. (2007) gezeigt. Die Applikation von Lactobacillus
casei bzw. Lactobacillus buchneri bei Wiesenschweidelsilagen reduzierte
die Bildung von biogenen Aminen um bis zu 90 %. Als kritisch wird von Weiss et
al. (2003) ein Gesamt amingehalt von mehr als 2 g/kg TM angegeben, wonach
-130 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Silagen als schlecht fermentiert gelten. Dieser Wert wird jedoch in den meisten
Silagen bereits bei Summierung der vier hauptsächlich vertretenen Amine überschritten,
wobei z. B. die Aminobuttersäurederivate und die Aminovaleriansäure
noch nicht in Betracht gezogen wurden.
Bestimmte biogene Amine entstehen im tierischen Organismus selbst. Sie sind
unter anderem als Überträgersubstanzen oder als Bausteine von Coenzymen
sowie anderen wichtigen Substanzen wirksam oder üben eine Funktion als Neurotransmitter
aus (Beutling, 1996) und können damit nicht grundsätzlich negativ
bewertet werden. Aufgrund der vielfältigen Wirkungen biogener Amine im Säugetierorganismus
sind Strategien zu ihrer Regulierung vorhanden. Im Darmepithel
aktive Enzyme sowie im Gastrointestinaltrakt vorhandene Mi kroorganismen
können absorbierte Amine metabolisieren (Dickinson und Huber, 1972; Ahrens
et al., 2006), der hauptsächliche Abbau erfolgt jedoch in der Leber (Dickinson
und Huber, 1972). Es wird davon ausgegangen, dass intaktes Rumenepithel
bei einem physiologischen pH-Wert für biogene Amine kaum durchlässig ist
(Aschenbach et al., 2000). In Folge der Fütterung leicht fermentierbarer Kohlenhydrate
sinkt jedoch der pH-Wert im Pansen, wobei Aschenbach und Gäbel
(2000) bei einem pH-Wert von 5,1 eine Erhöhung der Permeabilität des Pansenepithels
feststellten. Unter azidotischen Bedingungen ändert sich in diesem
Zuge auch die ruminale Bakterienpopulation hin zu den Mikroorganismen, die
Histidin und Tyrosin zu den entsprechenden Aminen decarboxylieren können
(Irwin et al., 1979), was eine Belastung durch biogene Amine weiter erhöht.
Hinweise gibt es darauf, dass nach einer ausreichenden Adaptationsphase ein
Abbau der biogenen Amine im Pansen der Wiederkäuer möglich ist. Dies zeigten
Versuche von van Os et al. (1995), in denen Schafe über einen längeren Zeitraum
mit Silagen gefüttert wurden, die verschieden hohe Gehalte (7,4, 2,4 und
0 g/kg TM) an biogenen Aminen aufwiesen. Je höher für die Pansenmikroben
die Intensität einer vorherigen Exposition gegenüber den biogenen Aminen war,
desto höhere Abbauraten konnten bestimmt werden, wobei diese in der Reihenfolge
Histamin, Tyramin, Putrescin und Cadaverin abnahmen. Die längste Adaption
war dabei für Tyramin notwendig.
Im Allgemeinen muss die Fütterung aminhaltiger Futtermittel im Hin blick auf
Beeinträchtigungen des tierischen Organismus eher kritisch betrachtet werden.
Wenn die Aminkonzentrationen im postruminalen Bereich die Kapazität der
Amin-oxidierenden Enzyme der Darmwand überschreiten, kann die Absorption
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Workshop Kongressband 2010
von Aminen zu erhöhten Ausscheidungen von Katecholaminen und Kortikoiden
führen, die metabolischen Stress signalisieren können (van Os et al., 1997). In
verschiedenen Fütterungsversuchen wurden verringerte Leistungsparameter
wie eine verminderte Futteraufnahme und Milchleistung (Lingaas und Tveit,
1992) sowie vermindertes Wachstum (Fusi et al., 2004) festgestellt. Bei der
Aufnahme vor allem phenolischer Aminverbindungen (z. B. Phenylethylamin,
Tryptamin, Tyramin) traten unter anderem Bewegungsanomalien (Clement et
al., 1998), Herz-Kreislaufstörungen (Reed, 1999) und eine Beeinträchtigung
der reproduktiven Funktion durch Unterdrückung des luteinisierenden Hormons
(Forbes et al., 1994) auf.
3. Proteinbewertung von Silagen
Vor dem Hintergrund des Proteinabbaus kommt der Qualitätsbewertung des
Rohproteins (XP) von Silagen eine zentrale Aufgabe in der Tierernährung zu.
Dabei muss vor allem bei der Wiederkäuerfütterung den Fragen der ruminalen
Abbaubarkeit des Proteins und damit den Anteilen des nutzbaren Rohproteins
(nXP) bzw. der ruminal unabgebauten Proteinfraktion (UDP) nachgegangen
werden. Hierfür stehen mehrere Methoden zur Verfügung, die sich in ihrer Aussagefähigkeit
und Praktikabilität unterscheiden.
Die in vivo-Methode mit dünndarmfistulierten Milchkühen sowie die in situ-
Methode oder sogenannte Nylonbeutel-Technik mit pansenfistulierten Tieren
liefern als Referenzmethoden gesicherte Ergebnisse. Allerdings stellen sie
aufgrund des benötigten Tiermaterials und des großen experimentellen Aufwands
nur erschwert durchzuführende Techniken dar. Nicht zuletzt auch aufgrund
mangelnder Akzeptanz in der Öffentlichkeit wurden, um sich weiter von
Tierversuchen zu entfernen, in vitro- und chemische Verfahren etabliert, die
eine routinemäßige Anwendung im Labor ermöglichen sollen. In einer in vitro-
Methode von Zhao und Lebzien (2000) werden Futtermittel in Anlehnung an die
Verdaulichkeitsschätzung von Tilley und Terry (1963) in einem Pansensaft-Puffer-Gemisch
inkubiert. Aus dem Nicht-Ammoniak-N des Inkubationsansatzes
kann in Anbindung an die in vivo-Referenzmethode der Anteil des nXP direkt
geschätzt werden. Ein weiteres enzymatisches in vitro-Verfahren wird mit einer
isolierten Protease aus Streptomyces griseus durchgeführt. Hier kann nach
einer Inkubation und Filtration anhand der verbliebenen XP-Menge der UDP-
Anteil ermittelt werden (Licitra et al., 1998 und 1999).
-132 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Die auf nationaler Ebene am weitesten standardisierten und für die tägliche
Laborpraxis wohl geeignetsten Methoden stellen derzeit der modifizierte
Hohenheimer Futterwerttest (HFT) sowie die chemische Proteinfraktionierung
nach dem ‚Cornell Net Carbohydrate and Protein System‘ (CNCPS) dar. Für
den modifizierten HFT zur Proteinbewertung (Steingass et al., 2001) wird ähnlich
der Bestimmung der Gasbildung eine definierte Futtermittelprobe in einem
gepufferten Pansensaft inkubiert. Durch die Ermittlung des NH3-Gehaltes in
einer Blindprobe und der inkubierten Futterprobe kann unter Einbeziehung des
XP-Gehaltes der Futterprobe der nXP-Gehalt berechnet werden. Wird die Effizienz
der mikrobiellen XP-Synthese zusätzlich mit Hilfe einer Kohlenhydratsupplementierung
ermittelt, ist ebenfalls eine Differenzierung des nXP in UDP und
Mikrobenprotein möglich.
Das CNCPS (Sniffen et al., 1992) teilt die Rohproteinfraktionen der Futtermittel
sowohl nach deren Löslichkeitseigenschaften als auch nach ihrer ruminalen
Abbaubarkeit ein. Nach Licitra et al. (1996) können fünf Fraktionen unterschieden
werden. Fraktion A ist löslich in einer Natrium-Wolframat-Lösung, beinhaltet
die Bestandteile des NPN und ist sofort und vollständig für das Tier verfügbar. Die
Fraktion B1 ist in einem Borat-Phosphat Puffer löslich und wird im Pansen schnell
abgebaut. Fraktion B2 ist pufferunlöslich, jedoch löslich in neutraler Detergentienlösung
und weist eine mittlere ruminale Abbaurate auf. Hingegen ist B3 nicht
in neutraler, allerdings in saurer Detergentienlösung löslich. Diese Fraktion hat
eine mittlere bis langsame Abbaubarkeit, so dass ein beträchtlicher Teil den
Pansen unabgebaut verlässt. Die Fraktion C entspricht dem in saurer Detergentienlösung
nicht löslichen Rohprotein. Sie gilt als unverdaulich und beinhaltet vor
allem lignin-assoziiertes Protein sowie die Produkte der Maillardreaktion.
In Untersuchungen von Gruber et al. (2004) mit Dauergrünland konnte festgestellt
werden, dass die Art der Konservierung einen signifikanten Einfluss auf die
CNCPS-Fraktionen hat. Durch die Silierung stieg der Anteil der Fraktion A am Rohprotein
von ca. 20 % im Grünfutter auf 40 % in der Silage, während er im Heu nahezu
unverändert blieb (22 %). Die weiteren deutlichsten Unterschiede betreffen die
Fraktionen B1 und B3, die gegenüber dem frischen Wiesengras (7 bzw. 34 %) und
dem Heu (4 bzw. 26 %) in der Silage (3 bzw. 19 %) deutlich verringert waren.
Proteinbindende Substanzen wie kondensierte Tannine haben ebenfalls einen
bedeutenden Einfluss auf die Höhe der einzelnen Proteinfraktionen und erhöhen
den ruminal unabgebauten Anteil des Rohproteins. So stellten Grabber und
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Workshop Kongressband 2010
Coblentz (2009) in Silagen aus Hornklee mit steigendem Tanningehalt (0,5, 0,9
und 1,5 % der TM) sinkende Gehalte an den Fraktionen A und B1, jedoch steigende
Konzentrationen der B2- und B3-Fraktion fest.
Auch können in Abhängigkeit der Silierbedingungen bzw. externer Faktoren die
Proteinfraktionen erheblich variieren. Dies zeigten Arbeiten von Shannak et al.
(2000), in denen eine Vielzahl an Misch- und Einzelfuttermitteln untersucht wurden.
Darunter befanden sich auch drei Grassilagen, die sich mehr aufgrund ihrer
Trockenmasse (36, 55 bzw. 64 % TM) als ihres Rohproteingehaltes (17, 16 bzw.
18 % der TM) unterschieden. Innerhalb der Proteinfraktionen nach dem CNCPS
traten die deutlichsten Differenzen zwischen den Silagen in den Fraktionen A und
B3 auf. Bemerkenswert war, dass die Grassilage mit dem geringsten TM-Gehalt
den geringsten Gehalt an Fraktion A (28 % im Vergleich zu 58 und 52 % in den
anderen beiden Silagen) und den höchsten Gehalt an B3 (31 % im Vergleich zu 5
und 12 % in den anderen beiden Silagen) aufwies. Den Autoren war es ebenfalls
möglich, den Anteil des nicht abgebauten Futterproteins anhand der Proteinfraktionen
zu schätzen. Mittels angepasster Regressionsgleichungen konnten
so UDP-Gehalte bei Passageraten von 2, 5 und 8 % je h ermittelt werden. Konsequenterweise
wurden für die Silage mit dem geringsten Anteil der A-Fraktion und
der höchsten Konzentration der B3-Fraktion die größten UDP-Anteile berechnet.
Die über die chemische Proteinfraktionierung ermittelten UDP-Gehalte wurden
für jedes Futtermittel mit den Gehalten aus der in situ-Methode verglichen,
wobei sich für die meisten Futtermittel Abweichungen von weniger als 5 % von
der Referenzmethode ergaben, was die Eignung dieser Methode nochmals
unterstreicht.
4. Möglichkeiten der Reduzierung des Proteinabbaus
Die Konsequenzen und damit die Bedeutung des Proteinabbaus für die Tierernährung
machen deutlich, dass versucht werden muss, die während der Silierung
ablaufenden proteolytischen und desmolytischen Prozesse weitestgehend
einzuschränken. Dabei können prinzipiell zwei Einflussgrößen auf den
Proteinabbau hemmend wirken. Zum einen ist auch die Silierung wie alle enzymatisch
gesteuerten Abläufe in hohem Maße von externen Faktoren wie pH-
Wert, Osmolalität (bzw. Wasseraktivität oder TM) sowie Temperatur abhängig.
Daneben wird der Proteinabbau in Pflanzen durch das Wirken interner Faktoren
beeinflusst. Zu diesen zählen neben der genetischen Varianz per se sekun-
-134 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
däre Pflanzeninhaltsstoffe wie kondensierte Tannine oder die in verschiedenen
Pflanzen vorkommende Polyphenoloxidase.
4.1 Externe Faktoren
Anhand der auf den Proteinabbau Einfluss nehmenden externen Faktoren pH-
Wert, Osmolalität und Temperatur kann abgeleitet werden, dass bei Einhaltung
der sogenannten ‚guten fachlichen Praxis‘ wie z. B. einem ausreichenden Anwelken
und gutem Verdichten, aber auch durch den Einsatz eines geeigneten Silierzusatzes,
die Fermentationsbedingungen so gestaltet werden, dass der Proteinabbau
bereits wesentlich verringert wird. Die positive Wirkung einer schnellen
und tiefen Ansäuerung des Siliergutes beruht hierbei zum einen auf einer Einschränkung
der Aktivität pflanzlicher Proteasen (Slottner und Bertilsson, 2006)
sowie der Unterdrückung unerwünschter proteolytischer Mikroorganismen
(McDonald et al., 1991).
Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass der höchste Proteinabbau in
einem Bereich von pH 5 bis 7 stattfindet (Seyfarth et al., 1989), wonach der Forderung
einer schnellen pH-Wert-Absenkung zu Beginn der Silierung zunächst
uneingeschränkt zugestimmt werden kann. Allerdings gibt es Hinweise darauf,
dass Proteasen auch bei einem pH-Wert von 3 noch aktiv sein können (Jones et
al., 1995a; McKersie, 1981). Der durch das Anwelken bedingte Wasserentzug
führt zu einer Erhöhung der Osmolalität (Verringerung der Wasseraktivität) und
hat damit eine selektive Hemmung der Mikroorganismen zur Folge (Greenhill,
1964), da desmolytisch wirkende Gärschädlinge über eine geringere Osmotoleranz
verfügen, als die bei der Silierung erwünschten Milchsäurebakterien (Wieringa,
1958). Das Temperaturoptimum mit der höchsten Aktivität pflanzlicher
Proteasen wird im Bereich zwischen 40 und 50 °C angegeben (Brady, 1960; Finley
et al., 1980; McKersie, 1981). Versuche, die ausschließlich einer Enzymaktivitätsbestimmung
dienen, sind jedoch von klassischen Silierversuchen zu unterscheiden,
bei denen eine Temperaturerhöhung ebenfalls einen Einfluss auf die
Silagemikroflora ausübt. Muck und Dickerson (1988) silierten Luzerne bei 15, 25
und 35 °C, wobei der Effekt des Temperaturanstiegs auf den Proteinabbau weniger
stark ausgeprägt war. Die Autoren schlussfolgerten, dass durch die erhöhte
Temperatur die milchsäureproduzierenden Bakterien aktiviert wurden und ein
beschleunigtes Ansäuern zu einer Hemmung der proteolytischen Prozesse
führte.
-135 -

Workshop Kongressband 2010
Die Wirkungen der externen Faktoren überlagern sich teilweise und können nicht
immer klar voneinander getrennt werden. Kofahl (2009) untersuchte den Einfluss
von pH-Wert, Temperatur und Osmolalität auf die Proteolyse von Luzerne
unter in vitro-Bedingungen. Das Kriterium für die Beurteilung des Ausmaßes
der Proteolyse war der freigesetzte a-Amino-N nach 46 h Inkubation. Mit Hilfe
eines modifizierten Rostocker Fermentationstests (Pieper et al., 1989; Zierenberg,
2000) prüfte sie die Kombinationen von jeweils zwei Inkubationstemperaturen
(30 und 50 °C), pH-Werten zu Beginn der Inkubation (pH 4,0 und 4,4) sowie
Osmolalitäten der Ansätze (0,5 und 2,0 osmol/kg). Es zeigte sich, dass bei einer
geringeren Temperatur, einem tieferen Ausgangs-pH-Wert und einer höheren
Osmolalität des Ansatzes die Freisetzung von a-Amino-N signifikant niedriger
war, wobei der Einfluss der Parameter auf die Proteolyse in der Reihenfolge
Osmolalität

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
wobei zwischen 4 und 6 % Tannin in der TM kein signifikanter Unterschied festzustellen
war. Bei der Silierung von Deutschem Weidelgras wurde der Proteinabbau
ebenfalls durch Tanninzugabe (aus Mimose, Myrabolam und Quebracho)
reduziert (Salawu et al., 1999). Die in diesem Experiment erzeugten Silagen
wurden anschließend in einem in situ Versuch an Milchkühe gefüttert. Die Autoren
schlussfolgerten, dass das Futterprotein durch Tannine ebenfalls vor einem
ruminalen Abbau geschützt wurde.
Die Polyphenoloxidase (PPO) ist ein im Pflanzenreich weit verbreitetes Enzym,
das in den Thylakoiden der Chloroplasten enthalten ist. Innerhalb der für die
Tierernährung relevanten Grünfutterpflanzen ist es speziell der Rotklee (Jones
et al., 1995b), der über verhältnismäßig hohe Gehalte an PPO verfügt, welche
für die sogenannte ‚enzymatische Bräunungsreaktion‘ verantwortlich ist. Bei
Anwesenheit von Sauerstoff katalysiert PPO eine zweifache Oxidation, wobei
aus o-Diphenolen die hochreaktiven o-Quinone gebildet werden. Diese binden
an die nucleophilen Stellen anderer Moleküle, darunter auch Proteine. Obwohl
der Mechanismus der proteolytischen Inhibierung noch nicht vollständig erklärt
werden kann, wird davon ausgegangen, dass die o-Quinone direkt an Proteasen
oder Substratprotein gebunden werden und dadurch zu einem reduzierten Proteinabbau
führen (Marita et al., 2010).
Die PPO-Aktivität variiert in Abhängigkeit von Vegetationsstadium, Pflanzenorgan
und Genotyp. Winters et al. (2008) untersuchten die PPO-Aktivität von
Rotklee sowohl in Wildtypen als auch Mutanten mit latenter Aktivität und damit
reduzierten Gehalten an PPO. Sie stellten fest, dass die PPO vorherrschend in
der inaktiven Form exprimiert wird. Allerdings weist Rotklee einen Aktivierungsmechanismus
auf, bei dem vor allem die o-Diphenole als Substrate für die PPO
eine Rolle spielen und eine schnelle Überführung der latenten in die aktive Form
sichern. Als Substrate können verschiedene Substanzen dienen. Von Nachteil
ist, dass nicht in jeder Futterpflanze sowohl Sub strate (o-Diphenole) als auch
PPO natürlicherweise gemeinsam vorkommen. In Untersuchungen von Hatfield
und Marita (2009) zeigte sich, dass auch verschiedene Gräser PPO-Aktivitäten
aufweisen, jedoch Substrate zur Bildung der o-Quinone nicht in ausreichendem
Maß in diesen Pflanzen enthalten sind. Bei entsprechendem Substratangebot
in Form von Kaffee- oder Chlorogensäure konnten beachtliche PPO-Aktivitäten
nachgewiesen werden, wobei Knaulgras über eine 10-fach höhere Aktivität als
Deutsches Weidelgras verfügte. Um das Potential von Pflanzen, die entweder
nur über ein hohes Substratangebot oder nur eine hohe PPO-Aktivität verfügen
-137 -

Workshop Kongressband 2010
dennoch zu nutzen, wäre eine gemeinsame Silierung dieser Futterpflanzen
denkbar (Marita et al., 2010).
Die Auswertung der auf den Proteinabbau reduzierend wirkenden internen
Faktoren der Pflanzen lässt die Frage aufkommen, in wie weit es möglich ist,
Genotypen zu selektieren, die sich durch einen geringeren Proteinabbau per se
auszeichnen. Angaben in der Literatur sind dazu widersprüchlich. In Untersuchungen
an 27 Luzernesorten (Tremblay et al., 2001), 3 Erbsensorten (Mustafa
et al., 2002) und 15 Gräsern sowie 50 Leguminosen (Pichard et al., 2006) postulierten
die Autoren, dass eine Selektion entsprechender Genotypen mit reduzierter
proteolytischer Aktivität denkbar ist. Als Kriterien für die Beurteilung des Proteinabbaus
wurden die Fraktionen NPN, NH3-N, Gesamt-N, freie Aminosäuren
sowie die ruminale Abbaubarkeit und ein proteolytischer Aktivitätsindex herangezogen.
Dem gegenüber stehen jedoch Untersuchungen, die nicht zu den gleichen
Schlussfolgerungen führten. Sowohl die Bestimmung des Proteingehaltes
im Zeitverlauf (Inkubationspuffer) von 10 Sorten des Deutschen Weidelgrases
(Lösche et al., 2007) als auch die Ermittlung der PPO-Aktivität und die chemische
Proteinfraktionierung in 6 Rotkleesorten (Gierus et al., 2007) führten zu dem
Ergebnis, dass eine Selektion von Genotypen mit geringer Proteinabbaurate
höchst unwahrscheinlich ist.
5. Fazit
Die Reduzierung des Proteinabbaus in Silagen bleibt weiterhin ein grundlegendes
Problem, das es im Hinblick auf die Erzeugung ernährungsphysiologisch
wertvoller Futtermittel zu lösen bzw. zu minimieren gilt. Um sichere Aussagen
zum Proteinlieferungsvermögen von Silagen, aber auch von anderen Futtermitteln
zu erhalten, müssen die Schätzmethoden für die Proteinqualität weiter standardisiert
werden.
Die Kenntnisse zu den im Detail zum Proteinabbau in Silagen führenden Prozessen
bzw. beteiligten Proteasen sind noch unzureichend und müssen weiter vertieft
werden. Da Aussagen zu einem möglichen genetisch bedingten Vorteil von
Pflanzen mit z. B. reduzierter Proteaseaktivität oder erhöhter PPO-Aktivität bislang
widersprüchlich sind, sollte ein weiterer Fokus der Forschung auf der Selektion
von Genotypen mit geringer Proteinabbaurate liegen.
-138 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Anwendung der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)
an Grünlandproben
P. Tillmann
VDLUFA Qualitätssicherung NIRS GmbH, Kassel
1. Einleitung
Die Nahinfrarotspektroskopie wird in weiten Bereichen der Unter suchung landwirtschaftlicher
Produkte eingesetzt. Insbesondere an Futterpflanzen, weil
bei der Bewertung der Aufwüchse und deren konservierten Erzeugnisse viele
Futterwertparameter zum Einsatz kommen, die sich hinreichend mittels NIRS
bestimmen lassen.
2. NIRS-Untersuchungen im Labor
Die Untersuchung von silierten und unsilierten Grünlandaufwüchsen im Labor
an den getrockneten und vermahlenen Proben ist de facto Standard für die
Untersuchung größerer Probenserien. Dabei werden sowohl der Rohprotein,
Rohfett- und -fasergehalt als auch Zucker und insbesondere die Faserfraktionen
nach van Soest bestimmt. Weiter hin werden Merkmal wie Gasbildung, in
vivo-Verdaulichkeit nach Tilly und Terry sowie Cellulase (Elos, Eulos) bestimmt.
Alle diese Daten fließen für gewöhnlich in die energetische Bewertung der Proben
ein. Beispielhaft ist in Tabelle 1 die NIRS-Kalibrierung für Frischgras proben
beschrieben. Die meisten in die Kalibrierfunktion eingeflos senen Proben stammen
aus Feldversuchen oder Zuchtgärten. Die Fructane-Proben stammen aus
nur einem Erntejahr.
Aufgrund der aktuellen Versuchs- und Forschungsfragen im Bereich der Grünlandwirtschaft
ist die Anwendung dieser Kalibrierfunktion auf Extensiv-Aufwüchse
von Interesse. Die Anwendbarkeit ist aufgrund der Herkunft der Kalibrierproben
aber nicht a priori gegeben.
-145 -

Workshop Kongressband 2010
Tab. 1: Kenndaten der NIRS-Kalibrierung für getrocknete und gemahlene
Frischgrasproben
Merkmal Einheit N SECV Bereich
Trockenmasse % 1 062 1,00 83,8 - 98,9
Rohprotein % TM 2 624 0,69 3,4 - 37,3
Rohfaser % TM 2 535 1,07 11,0 - 48,2
Rohfett % TM 903 0,28 0,6 - 6,0
Zucker % TM 664 1,02 0,0 - 31,0
aNDFom % TM 507 1,75 28,9 - 69,2
ADFom % TM 635 1,19 14,1 - 53,1
Gasbildung ml 1 1 067 2,30 28,2 - 63,9
Eulos % TM 154 2,51 6,5 - 56,3
Fructane % TM 104 0,43 0,70 - 13,6
1 ml je 200 mg TM
Das Ergebnis der Validerung der Kalibrierfunktion aus Tabelle 1 mit Proben der
TLL Jena ist in Tabelle 2 dargestellt. Die 41 Proben stammen von Extensivierungsflächen.
Sie stammen aus den folgen den nicht abschließend aufgezählten
Akzessionen: Fuchsschwanz wiese, Goldhaferwiese, Wiesenrispenwiese,
Halbtrockenrasen, Borst gras rasen, Rotschwingel-Rotstrausgras-Wiese,
Bergrispe-Wiesen knöterich, Weiches Honiggras dominat, Glatthaferwiese.
Tab. 2: Validierung mit Proben der Ernte 2009, Extensiv-Aufwüchse aus Thüringen
Merkmal Einheit SEP Bias SEP(C) Steigung R²
Rohprotein % TM 1,0 0,8 * 0,5 0,96 99 %
Rohfaser % TM 1,4 -0,6 1,2 0,85 97 %
Rohfett % TM 0,6 0,5 * 0,3 1,10 85 %
ADFom % TM 1,5 -0,7 1,3 0,96 95 %
Gasbildung ml 1 1,9 0,3 1,9 1,06 92 %
Eulos M 4,9 -3,4 * 3,6 * 0,95 91 %
N = 41 Proben
1 ml je 200 mg TM
* signifikant ungleich Null (bias) bzw. größer als der SECV (SEP(C))
-146 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Die Ergebnisse zeigen durchweg sehr hohe Bestimmtheitsmaße, was vor allem
auf der sehr weiten Spreizung der Gehalte in den Validierproben beruht. Wenn
man deshalb die Fehler der Vorhersage (SEP) bzw. ihre systematische (bias) und
zufällige Komponente (SEP(C)) betrachtet, dann fällt auf, dass es sich vornehmlich
um erhöhte systematische Fehler handelt. Diese können unterschiedliche
Ursa chen haben, verhindern in Versuchsfragen aber nicht die Diffe enzierung
der Prüflinge. Einzig bei dem Merkmal Eulos ist der zufäl lige Fehler erhöht, dies
konnte einer Gruppe von Proben aus Glatt haferbeständen zugeordnet werden.
Eine Erklärung dafür fällt schwer.
Die Fructane-Kalibrierung wurde mit Proben der gleichen Herkunft, wie die Kalibrierproben
validiert. Dazu wurde vor Beginn der Kalibrationserstellung ¼ aller
Proben für die Validierung beiseite gelegt.
Tab. 3: Validierung der Fructane-Kalibrierung
Merkmal Einheit SEP Bias SEP(C) Steigung R²
TM % TM 0,6 0,0 0,60 0,97 95%
N = 27 Proben
Im Bereich der silierten Proben findet derzeit aufgrund der Umstellung der Energieschätzformeln
(GfE 2008) eine Erweiterung der NIRS-Kalibrierungen statt.
Die jetzt in die Energieschätzung zusätzlich einfließenden Merkmale aNDFom,
ADFom, Fett und Cellulase werden derzeit gezielt getestet.
3. NIRS online
Ein anderes Einsatzfeld der NIRS ist die Probenmessung ausserhalb des
Labors. Hier sind drei Entwicklungen im Gange:
− Messung an Futterpflanzen auf landwirtschaftlichen Erntemaschinen (Feldhäcksler)
− Messung in Versuchsparzellen der Pflanzenzüchtung und anderer Grünlandversuche
(Grasvollerntern)
− Messung am Silagestock in landwirtschaftlichen Betrieben
-147 -

Workshop Kongressband 2010
Vor circa 10 Jahren begannen die Untersuchungen, inwiefern die NIRS-Technik
im Rahmen des Ernteprozesses eingesetzt werden kann. Dabei stand speziell in
Deutschland der Einsatz bei der Grünfutterente im Fokus der Forschung. Typischerweise
wird derzeit bei der Grünfutterernte der Trockenmasse-Gehalt mittels
NIRS bestimmt (Abb. 1).
Im Bereich landwirtschaftlicher Maschinen vertreibt die Firma JohnDeere einen
NIRS-Sensor für ihre Feldhäcksler, der derzeit zur Bestimmung der Probenfeuchte
u. a. bei der Grasernte eingesetzt wird.
Im Bereich der Gräser- und Kleezüchtung hat sich eine Gruppe von Zuchtfirmen
im Rahmen von NOFUG (NIRS Online Forage User Group) zusammengefunden.
Bei diesen Arbeiten stehen technolo gische Fragen oft im Vordergrund. Im
Rahmen von NOFUG ergaben sich folgende Ergebnisse der Validierung einer
einheitlichen Kalibrierung an verschiedenen Orten (Tab. 4).
Abb. 1: Validierung einer Trockenmasse-Kalibrierung für die online-Messung
an frischen Grasproben bei der Ernte (Paul, et al., 2005)
-148 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Workshop
Tab. 4: Validierung einer einheitlichen NIRS-Kalibrierung für Trockenmasse
an verschiedenen Orten
Standort 2007 1 2008 1 2009 1 Einwaage
Züchter 1 - 2,3 2,0 300 g
Züchter 2 1,9 1,7 1,6 300 g
Züchter 3 1,4 1,2 1,7 300 g
Züchter 4 2,0 1,6 2,1 300 g
Station 5 - 1,1 0,9 1 000 g
1 SEP (%), diverse Gras- und Rotkleearten, n = 200-2 000 je Jahr und Ort
Deutlich zu sehen sind die Unterschiede im Niveau der Fehler der Vorhersage
(SEP) zwischen den Standorten. Die Validierung an dem in 2008 neu hinzugekommenen
Standort „Station 5“ weist markant und konstant niedrigere Fehler
auf als die Validierungen an allen anderen Standorten. Dies konnte auf die deutlich
größere Einwaage in Trockenschrank zurückgeführt werden. Der „Fehler der
NIRS-Methode in der Validierung“ ist demnach wesentlich vom Vorgehen der
Trockenmassebestimmung im Trockenschrank abhängig.
Weitere technologische Besonderheiten der NIRS online-Ernte bei Gräsern und
Klee sind die sehr geringen TM-Gehalte bei Klee insbe sondere im ersten Aufwuchs,
die teilweise zu Saftaustritt aus dem Erntegut in der Erntemaschine durch
Druck auf die Probe entsteht. Dies verfälscht die Proben und alle anschließenden
Messungen. Weiterhin sind insbesondere bei den nordeuropäischen Standorten,
aber auch auf einigen Standorten im kontinentalen Klima, Frühfröste ein
Problem bei der Grasernte. Die aktuelle NIRS-Kalibrierung kann keine Proben
unterhalb von ca. 5 °C korrekt schätzen. Dies liegt offen sichtlich am Phasenübergang
am Gefrierpunkt, der eine Verschiebung der OH-Absorptionsbanden bei
1 450 nm um ca. 40 nm zur Folge hat (Workman und Weyer, 2008).
Die Silagemessung auf landwirtschaftlichen Betrieben wird durch die Entwicklung
handgetragener Geräte angeregt (Abb. 2). Hier erwarten Fachleute alleine
durch die häufigere Bestimmung der Trocken substanzgehalte im Silagestock
einen Effizienzgewinn für die prak tische Fütterung. Mit mobiler Technik kann der
Probenahmefehler bei Grundfutter reduziert werden.
-149 -

Workshop Kongressband 2010
Abb. 2: Handgetragene NIRS-Messtechnik (SAI ,2010)
4. Literatur
Gesellschaft für Ernährungsphysiologie, 2008: New Equations for Predicting
Metabolisable Energy of Grass and Maize Products for Ruminants. Proc.
Soc. Nutr. Physiol. 17, 191.
Paul, C., Pfitzner, C., Kaiser, S., 2005: persönliche Mitteilung.
Shenk Analytical International, 2010: http://www.shenkanalytical.com
/forage.html
Workman, J., Weyer, L., 2008: Practical Guide to Interpretive Near-Infrared
Spectroscopy. CRC Press.
-150 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Leistungsfähiges Grünland und Verzicht auf
mineralische Düngung – sind nachhaltig hohe
Erträge und Futterqualitäten möglich?
M. Diepolder, S. Raschbacher
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising
1. Einführung
Leistungsfähiges, weidelgrasreiches Grünland mit intensiver Schnittnutzung
hat einen hohen Nährstoffbedarf. Vor allem für Stickstoff zeigt sich hier schnell
eine mehr oder weniger große Lücke zwischen der Abfuhr durch das Erntegut
und der Nährstoffrückführung durch Wirtschaftsdünger. Während konventionelle
Betriebe einen ausgewiesenen Nährstoffbedarf im Sinne einer ausgeglichenen
Bilanz durch den Einsatz mineralischer Dünger schließen können, ist
dies im Ökologischen Landbau nicht möglich. Gleiches gilt für Betriebe, die im
Rahmen von staatlichen Förderprogrammen keine Mineraldünger im Grünland
einsetzen dürfen. Zweifelsohne stellt daher gerade in Gunstlagen der Verzicht
auf mineralischen Stickstoff eine wesentliche pflanzenbauliche Einschränkung
der Bewirtschaftungsintensität dar. Damit rückt ein optimaler Gülleeinsatz klar in
den Vordergrund.
2. Versuchskonzept
Anhand eines ausschließlich mit dünner Gülle (4,2 % TS) gedüngten Grünlandversuchs
auf einem weidelgrasreichen Standort (Spitalhof/Kempten,
730 m üNN, Ø Jahresniederschlag 1 290 mm, Ø Jahrestemperatur 7,0 °C,
Bodenart Parabraunerde, Grünlandzahl 58) im Allgäuer Alpenvorland konnten
Hinweise erarbeitet werden, welches Mass an Extensivierung bei Grünland in
Gunstlagen produktionstechnisch sinnvoll ist. Durch Modifikation von Schnittfrequenz
und Häufigkeit der Güllegaben pro Jahr ergaben sich unterschiedliche
Stufen (siehe Abbildung 1), die jedoch alle unter der ortsüblichen Bewirtschaftungsintensität
lagen.
-151 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Variante Schnitte Güllegaben
Güllegabe 20 m 3
1 2 x 20 m³ 5.6. 5.8. 30.9.
3
2 3 x 20 m³ 5.6. 5.8. 30.9.
3 2 x 20 m³ 12.5. 20.6. 5.8. 30.9.
4 4 3 x 20 m³ 12.5. 20.6. 5.8. 30.9.
5 4 x 20 m³ 12.5. 20.6. 5.8. 30.9.
6 3 x 20 m³ 2.5. 3.6. 8.7. 14.8. 30.9.
5
1. Schnitt 2. Schnitt 3. Schnitt 4. Schnitt
7 4 x 20 m³ 2.5. 3.6. 8.7. 14.8. 30.9.
Durchschnittswerte der eingesetzten verdünnten Gülle: 4,2 % TS; 3,0 % organische Substanz, pH 7,4; Nährstoffgehalte (kg/m 3 ): 2,22 N; 1,04 P 2O5; 2,62 K2O
-152 -
Schnitt- und Düngungstermine
März Mai Juni Juli August September
Abb. 1: Versuchsvarianten mit Düngungs- und Schnittterminen
3. Ergebnisse
In Tabelle 1 sind die wesentlichen Versuchsergebnisse (10-jährige Auswertung)
dargestellt. Die für die Praxis wichtigsten Erkenntnisse werden im Folgenden
zusammengefasst.
3.1 Erträge
Die zehnjährigen Mittelwerte der Trockenmasseerträge bewegten sich bei den
Varianten in einem Bereich von 97,2 dt/ha bis 116,5 dt/ha. Die Daten belegen,
dass auch langjährig durchaus hohe Erträge bei Verzicht auf mineralische Düngung
zu erzielen sind. Allerdings wurde durch die insgesamt mehr oder weniger
stark unterbilanzierte Düngung, insbesondere durch den Verzicht auf mineralischen
Stickstoffdünger, das natürliche Ertragspotenzial des Standorts nicht
ausgeschöpft. Dieses liegt am Versuchsstandort durchschnittlich bei rund
130-140 kg TM/ha. Die mittleren Energieerträge lagen in einem Bereich von
61 620 MJ NEL/ha bis 72 860 MJ NEL/ha.
5. Schnitt

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Jahresmittelwerte (Auswertungszeitraum 1999-2008)
Pflanzenbestandszusammensetzung
Futterqualitätsparameter
(Artenanteile in % der FM
Erträge
(gewichtete Jahresmittel)
des 1. Aufwuchses)
N-Saldo
(kg/
Roh-
Roh-
ha)
Güllegaben
Schnitte
Variante
Ø Futterwertzahl
∑ Leguminosen
Löwenzahn
Wiesenbärenklau
∑ Kräuter
Gemeine
Rispe
Deutsches
Weidelgras
Energie
(MJ NEL
/kg TM) ∑ Gräser
Rohprotein
Energie
TM
protein
faser
(kg/ha)
(MJ NEL/ha)
(dt/ha)
(g/kg TM)
(g/kg TM)
1 2 104,7 bc 64 225 cd 1 292 e -112 245 a 124 c 6,13 c 61 40 13 34 10 16 5 6,3
3
2 3 114,9 a 69 818 abc 1 422 d -86 249 a 124 c 6,07 c 71 47 15 25 6 7 4 6,6
-153 -
2 97,2 c 61 623 d 1 489 d -141 216 cd 153 b 6,35 b 80 53 12 15 6 7 5 7,0
3
4 4 3 105,8 bc 66 708 bcd 1 617 c -119 221 bc 153 b 6,31 b 81 62 11 13 2 5 6 7,2
5 4 116,5 a 72 860 a 1 792 b -103 226 b 154 b 6,26 b 83 62 11 10 1 4 7 7,2
6 3 99,9 c 64 955 cd 1 789 b -150 200 e 179 a 6,50 a 81 65 10 12

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Eine Erhöhung der Nutzungsintensität ohne Anpassung der Düngung führte zu
Mindererträgen. So zeigt Tabelle 1 beim Vergleich der jeweils gleich gedüngten
Varianten, also 1 mit 3, 2 mit 4 und 6 sowie 5 mit 7, dass der Ertrag tendenziell um
ca. 4-9 dt TM/ha bzw. abfiel, sofern unter Beibehaltung der Nährstoffzufuhr die
Nutzungsintensität gesteigert wurde.
Als ein wesentliches Ergebnis dieses Versuchs lässt sich festhalten, dass die
Nährstoffe der dünnen Gülle (4,2 % TS) sehr gut ausgenutzt wurden. Ihre Stickstoffwirkung
entsprach annähernd der von Mineraldünger am gleichen Standort.
Die Steigerung des Gülleeinsatzes pro Gabe (20 m 3 /ha) bewirkte einen Mehrertrag
von durchschnittlich 10,6 dt TM/ha bzw. stieg der Energieertrag um 5 840 MJ
NEL/ha an.
Anders als beim Trockenmasse- und Energieertrag stieg der Rohproteinertrag
kontinuierlich von der „extensivsten“ Variante (1) zur „intensivsten“ (7) hin an. Bei
letzterer lag der TM- und Energieertrag gegenüber der Variante 1 nur um knapp 8
bzw. 11 % höher, der Rohproteinertrag jedoch um 51 %.
3.2 Futterqualitäten
Schnittzeitpunkt bzw. Nutzungshäufigkeit erwiesen sich für die Futterqualität
wesentlich entscheidender als die Höhe der Düngung. Erkennbar ist aber auch
innerhalb einer gegebenen Schnittfrequenz die Tendenz, dass mehr (N-)Dünger
den Bestand etwas schneller „antrieb“ also altern ließ, woraus eine leichte Erhöhung
der Rohfasergehalte resultierte.
Dass mit zunehmender (N-)Düngung kein Anstieg der Rohproteingehalte zu
erkennen ist, kann dahingehend interpretiert werden, dass für den Bestand der
Stickstoff knapper Faktor war und vordringlich in Ertrag umgesetzt wurde.
Für die Sicherung einer optimalen Qualität des geernteten Futters war ein früher
erster Schnitt in der ersten Maidekade und damit verbunden eine vier- bis fünfmalige
Nutzungshäufigkeit notwendig. Die ausgesprochen hohen Energiegehalte
von über 6,6 bzw. 7,0 MJ NEL/kg TM im Futter des ersten Aufwuchses bei
den Vier- bzw. Fünfschnittvarianten, welche bei den Folgeschnitten nicht mehr
erreicht wurden, führten zu den im gewichteten Jahresmittel (Tabelle 1) vergleichsweise
höheren Energiekonzentrationen dieser Varianten. Daher gilt: Der
erste Schnitt ist „Weichensteller“ für das gesamte Futterjahr! Bei den Varianten 1
-154 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
und 2 mit drei Schnitten pro Jahr und spätem ersten Schnitt lag die mittlere Qualität
in Hinblick auf eine leistungsbetonte Milchviehfütterung schon im suboptimalen
Bereich. Hier war beim ersten Schnitt zwar „viel Masse“ aber „wenig Klasse“
im Ladewagen, worauf ein sehr niedriger Rohproteingehalt von ca. 10 % in der
TM und ein nur „bescheidener“ Energiegehalt von ca. 6,2 MJ NEL/kg TM (vor
Konservierungsverlusten!) hindeuteten.
3.3 Pflanzenbestandszusammensetzung
Wenn von nachhaltiger Qualitätssicherung im Grünland gesprochen wird, muss
neben den Ertrags- und Qualitätsparametern auch die botanische Zusammensetzung
des Pflanzenbestands betrachtet werden. Dabei ist das, was an Pflanzenarten
auf Wiesen und Weiden vorgefunden wird, ein Spiegel von Standort
und Bewirtschaftung! Diese alte Lehrbuchweisheit spiegeln auch die Pflanzenbestände
der sieben Varianten anschaulich wieder.
Tabelle 1 zeigt, dass bei den Varianten 4-7, also den Parzellen mit mindestens
drei Güllegaben und vier bzw. fünf Schnitten pro Jahr, langfristig und ohne Nachsaatmaßnahmen
hochwertige Pflanzenbestände mit einem Grasanteil von über
80 % und über 60 % Deutschem Weidelgras erreicht wurden. Bei der stark unterbilanziert
gedüngten Vierschnitt-Variante 3 war der Weidelgrasanteil schon
geringer. Mit einer dreimaligen Schnittnutzung (Varianten 1 und 2) konnten stabile
und (aus produktionstechnischer Sicht) sehr hochwertige Pflanzenbestände
mit hohen Weidelgrasanteilen nicht realisiert werden. Hier lag ein erhöhter Anteil
an Kräutern vor, insbesondere Löwenzahn und Wiesenbärenklau. Dabei wies
die „extensivste“ Variante (1) den schlechtesten Pflanzenbestand auf, was
sich in der mittleren Futterwertzahl niederschlägt (siehe Tabelle 1 rechts). Eine
Zunahme der Gemeinen Rispe infolge ansteigender Bewirtschaftungsintensität
war im Versuch nicht zu beobachten.
4. Fazit
Starke Eingriffe (Extensivierung) in das Düngungs-/Schnittsystem führen bei
naturgegeben leistungsfähigen Grünlandbestanden zu futterwirtschaftlich
negativen Effekten. Die Versuchsergebnisse zeigen aber, dass bei Grünlandstandorten
in Gunstlagen auch ohne Mineraldüngereinsatz und bei unterbilanzierter
Düngung durchaus langfristig stabile Grünlandbestände mit hohem
-155 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Ertragsniveau und guter Futterqualität realisierbar sind. Entscheidend sind ein
frühzeitiger erster Schnitt in der ersten Maidekade, rechtzeitige Folgenutzungen
sowie ein optimales Management des wertvollen Mehrnährstoffdüngers Gülle.
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Ergebnisse aus zwölfjährigen Phosphor- und
Kaliumdüngungsversuchen auf Grünland
B. Greiner 1 , R. Schuppenies 2 , F. Hertwig 3 , H. Hochberg 4 , G.
Riehl 5
1 Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt,
Iden, 2 Paulinenauer Arbeitskreis Grünland und Futterwirtschaft e.V., 3 Landesamt
für Ländliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung Brandenburg,
Paulinenaue, 4 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Wandersleben,
5 Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Sachsen, Christgrün
1. Einleitung
Mittels in Brandenburg, Sachsen-Anhalt, Thüringen und Sachsen angelegten
Phosphor- und Kaliumdüngungsversuchen wird der Frage nachgegangen, in
welchen Grenzen die Phosphor- und Kaliumdüngung bei Ausschöpfung des
standorttypischen Ertragspotenzials variiert werden kann und welche Auswirkungen
durch eine unterlassene Phosphor- und Kaliumdüngung auf die Erträge,
die Pflanzenbestandszusammensetzung und die Mineralstoffgehalte in der
Pflanze und im Boden zu erwarten sind, da Grünlandböden in Regionen mit niedrigem
Viehbesatz häufig mit Phosphor und Kalium unterversorgt sind.
2. Material und Methoden
1997 bzw. 1998 wurden auf den in der Tabelle 1 beschriebenen Standorten Phosphor-
und Kaliumdüngungsversuche mit je vier Düngungsvarianten und vier
Wiederholungen als einfaktorielle Blockanlage angelegt. Neben Prüfgliedern
ohne Phosphor- bzw. Kaliumdüngung und der Düngung nach einem Standardentzug
von 3 g/kg TM Phosphor und 20 g/kg TM Kalium betrugen die variierten
Grunddüngergaben im Phosphorversuch 50 % und 150 % und im Kaliumversuch
70 % und 130 % des Entzuges (E). Die Düngergaben der Versuchsvarianten sind
in der Tabelle 2 zusammengestellt. Die Kalium- und Phosphordüngung erfolgte
zum 1. Aufwuchs. Die Stickstoffgaben lagen auf den mineralischen Standorten
zwischen 180 und 263 kg N/ha. Auf dem Niedermoorstandort Paulinenaue
wurde auch die Stickstoffdüngung variiert.
-157 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Im K-Versuch wurde bei der N-Düngung auf das Prüfglied „Ohne K“ verzichtet, weil
diese Variante keinen zusätzlichen Erkenntnisgewinn versprach. Die verwendeten
Düngerarten waren KAS, 60er Kali und Triplesuperphosphat. Untersucht
wurden die Ertragsleistungen und die Mineralstoffgehalte (P, K, N, Ca, Mg, Na) in
der Pflanze und im Boden (P, K, Mg, pH-Wert) sowie die Pflanzenbestandszusammensetzung
des 1. Aufwuchses (Ertragsanteilsschätzung nach KLAPP).
Tab. 1: Beschreibung der Versuchsorte
Ort
Versuchsbeginn
Höhe über NN
Geologische
Herkunft
Bodenart
-158 -
Niederschläge
mm
Jahresmittel
oC pH-Wert
mg K/100g
Boden
mg P/100g
Boden
zum Versuchsbeginn
Paulinenaue 1997 29 MoIIa 514 9,0 5,6 8-14 6,9-9,7
Iden 1997 18 Al 1 sL 518 8,6 6,6 13 8,2
Heßberg 1997 380 Al3 L-T 760 7,1 5,9 5 1,4
Oberweißb. 1997 660 V9a1 uL 842 5,9 6,1 6 4,4
Christgrün 1997 430 V 5 sL 722 7,4 5,3 9-13 3,2-3,5
Hayn 1998 441 V 5 sL 618 6,5 6,4 10 3,2
Forchheim 1997 565 V 8 sL 879 6,5 5,2 8-14 3,3-4,0
Wechmar 1997 360 V 2 L-T 550 7,9 7,0 18 14,9
Tab. 2: Jährliche Kalium- und Phosphordüngung der Versuchsvarianten in kg/
ha in den K- und P-Düngungsversuchen
K-Düngungsversuche P-Düngungsversuche
Ort
1*E 0,7*E 1,3*E 1*E 0,5*E 1,5*E
N P K K K N K P P P
Paul.aue 1 0 32 130 91 169 0 210 20 10 30
Paul.aue 2 144 32 210 147 273 144 210 32 16 48
Iden 208 24 168 115 220 208 162 24 12 36
Heßberg 263 33 251 175 326 263 236 32 16 47
Oberweißb. 193 26 144 101 188 193 157 27 13 40
Christgrün 180 27 176 121 233 180 173 26 13 38
Hayn 200 30 186 131 239 201 214 34 17 49
Forchheim 180 27 181 127 238 180 180 27 14 41
Wechmar 180 29 198 138 256 180 207 31 16 47

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3. Ergebnisse und Diskussion
Die in der Tabelle 3 zusammengestellten Erträge zeigen das Standortpotenzial
der Versuchsorte, wenn die entzogenen Nährstoffe durch eine Düngung wieder
ergänzt werden. Es liegt zwischen 71 bzw. 73 dt TM/ha und 111 bzw. 118 dt TM/
ha.
Tab. 3: Trockenmasseerträge bei Phosphor- und Kaliumdüngung
nach Entzug (1*E)
Ort
Versuch
1997
1998
1999
2000
Trockenmasseerträge in dt/ha
2001
Paulinen- P 63 68 54 66 82 90 59 65 61 71 84 119 73
aue 1 K 63 68 45 64 74 71 72 82 59 95 90 110 75
Paulinen- P 99 98 90 98 115 135 100 110 99 114 114 160 111
aue 2 K 113 126 100 119 112 122 112 118 91 123 101 177 118
Iden P 90 58 77 62 72 90 41 74 83 88 153 111 83
K 88 61 81 71 78 90 45 77 82 82 143 112 84
Heßberg P 95 112 120 114 109 98 73 141 109 105 116 85 106
K 91 116 118 116 112 100 77 142 115 107 125 77 108
Ober- P 86 58 86 60 75 88 53 75 70 68 84 54 71
weißbach K 80 61 86 62 73 91 57 79 75 72 83 55 73
Christ- P 104 63 91 66 82 84 64 84 75 67 81 62 77
grün K 108 65 86 74 91 97 65 86 76 65 77 61 79
Hayn P - 152 120 67 96 116 79 100 83 85 143 114 105
K - 119 84 70 86 98 70 105 77 73 117 97 90
Forch- P 105 77 87 69 88 96 52 91 99 85 101 62 84
heim K 107 77 88 66 90 94 52 86 98 86 101 67 84
Wech- P 83 71 83 89 92 94 58 102 74 76 82 71 81
mar K 80 68 80 81 85 98 64 97 78 75 89 65 80
Auf allen Standorten schwanken die Erträge zwischen den Versuchsjahren mehr
oder weniger stark. Eine angepasste Phosphor- und Kaliumdüngung ist deshalb
nur über das Standortpotenzial in Abhängigkeit von der N-Düngung praktikabel.
3.1 Kaliumdüngungsversuche
In den Kaliumdüngungsversuchen waren zwischen den Düngungsvarianten
-159 -
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Mittel

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
keine signifikanten Ertragsunterschiede festzustellen. Auf eine unterlassene
Kaliumdüngung reagierten die Standorte abhängig vom ihrem Kaliumnachlieferungsvermögen
sofort oder erst nach acht Versuchsjahren mit signifikanten
Mindererträgen. Einzige Ausnahme war Wechmar (V-Standort, Muschelkalk),
auf dem bisher keine statistisch gesicherten Ertragsunterschiede zwischen den
Versuchsvarianten vorlagen (Tab. 4).
Tab. 4: Trockenmasseerträge ohne Kaliumdüngung relativ zur nach Standardentzug
gedüngten Variante
Ort
1997
Trockenmasseerträge relativ zur Variante 1,0*E
1998
1999
2000
2001
Paul.aue 1 101 101 94 88 61 57 50 56 57 38 50 63
GDt5%p.rel. n.s. n.s. n.s. n.s. 22 21 24 18 23 15 14 18
Iden 99 94 97 86 86 93 102 93 86 76 89 84
GDt5%p.rel. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. 12 5 10 n.s.
Heßberg 87 82 96 87 90 76 58 84 72 70 77 73
GDt5%p.rel. n.s. 15 n.s. 10 n.s. 11 18 10 11 15 17 15
Oberweißb. 82 61 61 43 34 27 20 27 29 29 35 48
GDt5%p.rel. 11 22 17 11 10 8 19 13 18 9 10 11
Christgrün 96 85 81 86 79 65 66 77 60 57 61 58
GDt5%p.rel. n.s. n.s. 11 10 9 7 10 15 8 8 7 13
Hayn - 111 79 89 92 84 83 82 85 87 85 79
GDt5%p.rel. - n.s. 12 n.s. n.s. 10 15 11 11 13 13 10
Forchheim 95 100 97 99 95 101 91 85 80 83 87 90
GDt5%p.rel. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. 4 11 8 6 4
Wechmar 93 87 94 87 97 88 89 87 89 96 91 96
GDt5%p.rel. n.s. n.s. 4 n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s.
Die Mineralstoffgehalte hängen neben der Höhe der Kaliumdüngung von der
Bestandszusammensetzung und vom Entwicklungsstadium zum Schnitt ab. In
den Versuchen wurden in grasbetonten Beständen in den meisten Jahren drei
bis vier Schnitte zum Stadium der Siloreife (Beginn Ähren- bzw. Rispenschieben)
geerntet.
Die entzugsgerecht gedüngten Pflanzenbestände wiesen standortabhängig
Kaliumgehalte zum 1. Aufwuchs von 17 bis 38 g/kg TM und in den Folgeaufwüchsen
Kaliumgehalte von 12 bis 33 g/kg TM auf (Tab. 5). Kaliumgehalte oberhalb
von 31 bis 38 g/kg TM im 1. Aufwuchs und oberhalb 23 bis 36 g/kg TM in den Fol-
-160 -
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
geaufwüchsen zeigten eine Kaliumüberversorgung an, wogegen bei Kaliumgehalten
unterhalb 9 bis 21 g/kg TM zum 1. Aufwuchs und unterhalb 7 bis 14 g/kg TM
in den Folgeaufwüchsen starker Kaliummangel vorlag. Die Kaliumgehalte der
Folgeaufwüchse waren in den Varianten mit Kaliumdüngung deutlich niedriger
als im 1. Aufwuchs.
Tab. 5: Pflanzenbaulich optimale Kaliumgehalte in der Pflanze,
Kaliummangel und Luxuskonsum im Mittel der Jahre
Kaliumgehalt im Aufwuchs in g/kg TM
Ort
Mangel
1. Folge-
optimal versorgt
1.
Folge-
Luxuskonsum
1.
Folge-
Schnitt schnitte Schnitt schnitte Schnitt schnitte
Paulin.aue < 14 < 12 17…31 12…24 > 34 > 24
Iden < 18 < 16 24…38 20…33 > 38 > 36
Heßberg < 11 < 9 22…34 18…31 > 35 > 32
Oberweißb. < 12 < 9 18…29 11…19 > 32 > 23
Christgrün < 18 < 16 24…29 15…26 > 31 > 28
Hayn < 12 < 9 23…36 12…33 > 38 > 33
Forchheim < 23 < 11 23…33 21…31 > 34 > 32
Wechmar < 19 < 19 23…31 19…29 > 32 > 30
Tab. 6: Mineralstoffgehalte in der Pflanze im Mittel der Jahre
1. Aufwuchs Folgeaufwüchse
Ort
ungedüngt gedüngt ungedüngt gedüngt
Na Ca Mg Na Ca Mg Na Ca Mg Na Ca Mg
Paulinenaue 3,2 7,5 2,4 1,1 5,8 1,4 3,5 9,4 3,4 2,4 9,6 2,5
Iden 1,8 5,0 2,1 1,1 4,5 1,8 2,3 7,1 3,2 1,5 6,6 2,7
Heßberg 0,3 6,6 3,0 0,2 5,9 2,2 0,6 8,6 4,7 0,4 8,6 3,6
Oberweißb. 0,9 9,7 4,5 0,4 6,5 2,9 1,0 11,2 5,6 0,7 10,2 4,6
Christgrün 3,0 6,8 2,6 1,5 5,3 2,1 3,3 10,3 3,7 2,7 8,2 3,0
Hayn 1,3 - 2,6 0,6 - 2,2 2,2 - 3,3 1,3 - 3,0
Forchheim 0,5 6,8 2,6 0,5 6,1 2,4 0,6 9,4 3,5 0,6 8,1 2,9
Wechmar 0,1 9,0 1,8 0,1 8,4 1,5 0,1 15,6 2,7 0,1 14,2 2,1
-161 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 7: Kaliumbodengehalte auf Niedermoor und auf Auenböden (DL-Methode)
Kaliumgehalt in mg/100g Boden
Regress.koeffizient
B Jahre/
K-Boden1) K-Bilanz kg/
ha*a
K-Düngung
in kg/ha
Ort
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
Paulinen- 0 -44 13 11 10 10 8 7 9 8 7 6 7 7 0,78 -0,53
aue 1 91 -28 8 8 13 16 8 9 9 9 7 7 7 8 0,20 -0,33
130 -17 12 16 20 17 12 15 16 14 9 8 8 11 0,42 -0,68
169 -12 14 9 15 26 12 18 30 24 23 8 15 26 0,09 0,61
Iden 0 -165 13 9 10 8 7 6 6 5 6 5 5 5 0,78 -0,61
115 -112 13 10 11 9 9 6 7 11 6 7 5 5 0,65 -0,58
168 -80 13 11 12 10 11 10 9 13 9 10 7 5 0,55 -0,48
220 -55 13 14 15 14 15 13 15 17 17 12 9 7 0,21 -0,38
Heßberg 0 -108 5 3 4 3 5 5 8 6 5 4 5 5 0,10 0,12
175 -70 5 4 5 4 5 6 7 7 6 5 9 7 0,52 0,29
251 -28 5 4 4 4 5 6 7 8 7 6 10 8 0,70 0,44
326 8 5 3 4 3 6 7 7 9 7 8 13 13 0,79 0,82
1) Bestimmtheitsmaß der Regressionsfunktion Jahre/Bodengehalte
-162 -
Auf den zum Versuchsbeginn gut mit Kalium versorgten Niedermoor- und Auenstandorten hatte eine unterlassene bzw. suboptimale
Kaliumdüngung ein Absinken der Kaliumbodengehalte in die Gehaltsklasse B zur Folge. Das Aufdüngen eines Standortes
mit niedrigem Kaliumbodengehalt durch Düngezuschläge in die Gehaltsklasse C gelang im Versuchszeitraum auf dem Al-
Standort Heßberg (s. Tabelle 7). In Wechmar stieg der Kaliumbodengehalt durch Düngezuschläge von der Gehaltsklasse D in
die Gehaltsklasse E (s.Tabelle 8).

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 8: Kaliumbodengehalte auf Verwitterungsböden (DL-Methode)
Kaliumgehalt in mg/100g Boden
Regr.-koeff.
B Jahre
K-Boden1) K-Bilanz
kg/ha*a
Ort
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
K-Düng.
in kg/ha
Ober- 0 -22 6 3 5 4 4 4 4 4 3 3 2 3 0,53 -0,21
weiß- 101 -12 6 5 8 5 5 4 5 5 5 4 4 5 0,30 -0,16
bach 144 4 6 3 8 5 5 4 6 6 5 6 4 6 0,00 0,00
188 8 6 5 11 7 6 5 5 7 7 7 6 7 0,00 -0,02
Christ- 0 -78 9 7 8 7 6 3 5 6 7 7 4 6 0,24 -0,22
grün 121 -40 11 8 7 7 6 5 6 6 8 8 6 8 0,13 -0,15
176 -8 13 9 7 8 9 4 8 7 9 11 8 9 0,04 -0,12
233 14 13 10 8 9 10 7 11 9 11 11 8 12 0,01 -0,05
Hayn 0 -111 - 10 5 6 7 6 7 6 5 6 4 4 0,47 -0,34
131 -88 - 10 7 9 9 9 7 11 6 8 7 6 0,24 -0,24
186 -58 - 10 6 10 9 9 8 11 8 7 7 7 0,14 -0,18
239 -29 - 10 8 8 10 12 16 12 14 9 9 8 0,00 0,05
Forch- 0 -127 8 4 3 4 2 3 2 3 4 5 4 5 0,02 -0,06
heim 127 -83 13 4 6 7 4 4 6 6 6 7 5 7 0,07 -0,17
181 -48 12 6 4 9 4 5 7 7 7 7 5 8 0,02 -0,09
238 -14 14 5 4 15 9 11 10 13 12 10 7 15 0,05 0,21
Wech- 0 -138 18 10 10 7 11 14 10 10 6 8 9 10 0,24 -4,30
mar 138 -54 18 11 10 8 13 12 12 13 10 12 12 13 0,01 -0,08
198 -11 18 13 12 11 17 17 17 19 13 19 21 21 0,39 0,59
256 36 18 14 14 14 22 18 23 26 20 29 29 27 0,72 1,35
1) Bestimmtheitsmaß der Regressionsfunktion Jahre/Bodengehalte
-163 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Die in der Tabelle 6 zusammengestellten Mineralstoffgehalte zeigen, dass
durch die Kaliumdüngung die Kalzium-, Magnesium- und Natriumgehalte in der
Pflanze beeinflusst werden. Hohe Natriumgehalte von 3,0 bis 3,2 g/kg TM im 1.
Aufwuchs und von 2,2 bis 3,5 g/kg TM in den Folgeaufwüchsen, Kalziumgehalte
von 6,5 bis 9,7 g/kg TM zum 1. Aufwuchs und hohe Magnesiumgehalte von 3,0
bis 4,5 g/kg TM zum 1. Aufwuchs und Magnesiumgehalte von 4,7 bis 5,6 g/kg TM
in den Folgeaufwüchsen weisen standortabhängig auf eine nicht ausbalancierte
Kaliumdüngung hin. Eine unterlassene Kaliumdüngung führte auf den Standorten,
die zum Versuchsbeginn bereits niedrige Bodenkaliumgehalte aufwiesen,
zur Verdrängung der bestandsbestimmenden Futtergräser durch Arten mit
geringem Futterwert. Wiesenfuchsschwanz wurde in Heßberg durch Rasenschmiele
verdrängt. In Oberweißbach breitete sich Rotschwingel zu Lasten vom
Goldhafer aus. In Hayn tolerierte Gemeine Rispe Kaliummangel besser als Wiesenfuchsschwanz
und Weißklee.
3.2 Phosphordüngungsversuche
Eine vom Entzug abweichende Phosphordüngung war bisher nicht ertragswirksam.
Eine unterlassene Phosphordüngung führte auf allen Standorten, die zum
Versuchsbeginn den Gehaltsklassen A und B zuzuordnen waren, zu signifikanten
Mindererträgen. Ausnahmen waren der Niedermoorstandort Paulinenaue 1,
der Auenstandort Iden und der Muschelkalkstandort Wechmar, die mit ihren zum
Versuchsbeginn hohen Phosphorbodengehalten den Gehaltsklassen D und E
zuzuordnen waren (Tab. 11).
Phosphorgehalte in der Pflanze, die unterhalb des Standardentzuges von 3,0 g/
kg TM liegen, weisen auf Phosphormangel hin, wogegen Pflanzen mit Phosphorgehalten
oberhalb 3,0 g/kg TM ausreichend mit Phosphor versorgt sind
(Tab. 12). Pflanzenbestände mit Phosphorgehalten oberhalb 3,7 bis 4,8 g/kg TM
waren überversorgt.
Auf den beiden Versuchsorten mit niedrigen Phosphorbodengehalten zum Versuchsbeginn
Heßberg (Gehaltsklasse A) und Hayn (Gehaltsklasse B) hatte eine
unterlassene Phosphordüngung eine deutliche Pflanzenbestandsverschiebung
zur Folge. In Heßberg breitete sich ohne Phosphordüngung Rasenschmiele zu
Lasten der zum Versuchsbeginn bestandsbestimmenden Arten Wiesenfuchsschwanz
und Wiesenrispe stark aus. In Hayn wurde Wiesenfuchsschwanz durch
Ruchgras verdrängt.
-164 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 9: Trockenmasseerträge ohne Phosphordüngung relativ zur nach Standardentzug
gedüngten Variante
Ort
1997
Trockenmasseerträge relativ zur Variante 1,0*E
1998
1999
2000
2001
Paul.aue 1 107 106 107 110 91 94 104 101 92 112 99 106
GDt5%p.rel. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s.
Paul.aue 2 111 128 103 96 84 86 92 79 70 92 75 102
GDt5%p.rel. n.s. - n.s. n.s. 12 17 21 13 16 9 9 9
Iden 98 101 107 106 107 100 111 104 100 94 95 99
GDt5%p.rel. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s.
Heßberg 95 92 96 91 97 90 98 89 82 83 79 89
GDt5%p.rel. n.s. n.s. n.s. 11 n.s. n.s. n.s. n.s. 9 15 15 17
Oberweißb. 92 95 95 87 96 92 82 85 78 84 96 80
GDt5%p.rel. n.s. n.s. n.s. 11 n.s. n.s n.s. 20 18 20 n.s. n.s.
Christgrün 106 97 105 101 96 104 95 97 92 94 92 93
GDt5%p.rel. 8 n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. 5 n.s.
Hayn - 73 84 92 98 82 81 88 92 78 79 85
GDt5%p.rel. - - n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. 15 n.s. 7 6 8
Forchheim 96 98 97 100 98 95 91 94 96 93 89 82
GDt5%p.rel. 8 7 n.s. n.s. n.s. n.s. 6 4 n.s. n.s. n.s. n.s.
Wechmar 90 202 96 86 94 91 107 89 93 89 84 93
GDt5%p.rel. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s.
Tab. 10: Pflanzenbaulich optimale Phosphorgehalte in der Pflanze,
Phosphormangel und Luxuskonsum im Mittel der Jahre
Phosphorgehalt im Aufwuchs in g/kg TM
Ort
Mangel optimal versorgt Luxuskonsum
1.Sch. FS 1.Sch. FS 1.Sch. FS
Paulin.aue < 2,3 < 2,3 2,6…3,7 2,6…3,5 > 3,9 > 3,7
Iden < 2,9 < 2,6 3,1…4,4 2,6…4,3 > 4,6 > 4,8
Heßberg < 2,6 < 2,3 2,6…3,8 2,7…3,5 > 4,2 > 3,8
Oberweißb. < 2,8 < 2,6 3,1…4,3 2,7…4,0 > 4,3 > 4,1
Christgrün < 3,0 < 2,7 3,1…3,9 2,8…3,9 > 4,0 > 4,0
Hayn < 2,3 < 2,0 2,4…4,0 2,8…4,0 > 4,2 > 4,1
Forchheim < 3,0 < 2,5 3,2…3,9 2,7…4,0 > 4,0 > 4,1
Wechmar < 2,9 < 3,1 3,4…4,3 3,1…4,5 > 4,3 > 4,6
-165 -
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 13: Phosphorbodengehalte auf Niedermoor und auf Auenböden (DL-Methode)
Phosphorgehalt in mg/100g Boden
Regressionskoeffizient
B Jahre/Bodengehalte1)
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
P-Bilanz kg/
ha*a
P-Düngung
in kg/ha
Ort
Pau- 0 -21 9,4 8,2 7,6 8,7 10,0 6,2 7,4 6,3 7,8 5,6 7,5 6,1 0,43 -0,25
linen- 10 -13 8,3 7,7 7,8 11,1 9,2 9,6 9,6 12,1 7,7 7,1 8,2 8,2 0,01 -0,03
aue 1 20 -4 7,6 10,4 10,8 12,4 14,5 12,3 12,5 13,1 14,4 10,9 13,0 14,0 0,41 0,35
30 5 9,7 7,7 11,0 14,3 16,9 14,1 17,0 18,5 18,0 17,5 17,0 14,0 0,52 0,07
Pau- 0 -23 7,3 6,1 6,2 6,2 4,7 6,0 5,1 7,0 5,0 4,6 5,6 4,8 0,37 -0,15
linen- 16 -15 7,3 7,1 8,0 11,5 10,9 7,9 6,7 8,1 7,7 6,9 8,6 7,8 0,02 -0,06
aue 2 32 -4 6,9 9,0 8,8 10,1 10,6 7,9 12,6 13,7 14,2 8,6 13,6 13,0 0,49 0,05
48 6 8,6 8,3 11,2 14,6 13,6 18,2 14,9 20,2 18,6 13,8 19,4 19,0 0,67 0,94
Iden 0 -28 8,2 7,7 9,8 7,4 6,2 5,5 4,1 3,8 4,2 3,2 2,6 2,7 0,88 -0,62
12 -17 8,2 7,9 9,5 7,7 7,2 6,1 8,3 4,7 4,5 4,8 3,8 3,1 0,79 -0,52
24 -8 8,2 9,4 9,5 9,2 9,7 7,9 6,5 6,3 6,8 5,9 5,9 4,8 0,77 -0,41
36 3 8,2 9,4 10,5 10,5 10,0 8,6 7,5 6,9 7,2 8,9 7,5 6,0 0,46 -0,28
Heß- 0 -23 1,4 2,0 1,9 1,8 1,1 1,3 2,0 1,8 0,7 1,2 1,1 0,9 0,35 -0,07
berg 16 -13 1,4 2,1 1,4 1,9 1,0 1,2 1,8 2,2 0,9 1,8 1,5 1,3 0,02 -0,02
32 -2 1,4 2,3 2,7 2,4 1,3 1,6 1,6 4,0 1,5 2,0 2,7 3,1 0,11 0,07
47 10 1,4 2,4 2,1 2,2 1,3 1,4 1,7 4,4 1,6 3,0 4,3 3,5 0,36 0,19
-166 -
1) Bestimmtheitsmaß der Regressionsfunktion Jahre/Bodengehalte

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 14: Phosphorbodengehalte auf Verwitterungsböden (DL-Methode)
Phosphorgehalt in mg/100g Boden
Regr.koeff.
B Jahre/
P Boden1) 2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
P - B i l a n z
kg/ha*a
Düngung
in kg/ha
Ort
Ober- 0 -20 4,4 5,1 4,7 3,3 2,6 2,3 2,1 1,5 1,5 1,5 1,3 1,6 0,83 -3,49
weiß- 14 -12 4,4 5,8 5,5 4,3 3,2 3,0 3,2 2,1 2,5 2,6 2,2 2,6 0,72 -0,30
bach 27 1 4,4 6,3 6,1 5,0 4,5 3,4 4,1 3,3 3,6 4,2 3,6 4,4 0,38 -0,17
40 12 4,4 5,2 6,8 5,9 5,0 4,8 5,8 4,1 4,7 5,7 5,2 6,4 0,01 0,02
Christ- 0 -23 4,9 4,1 4,0 2,7 3,0 2,9 3,5 2,9 3,2 2,5 2,4 2,4 0,67 -0,18
grün 13 -12 5,0 3,8 3,7 2,2 3,4 3,5 2,9 3,6 4,1 3,0 2,6 2,7 0,27 -0,11
26 -1 4,2 3,9 3,8 2,8 4,1 3,7 3,9 4,8 4,7 4,1 3,8 4,3 0,12 0,05
38 9 5,9 4,8 4,1 5,0 5,6 5,9 5,0 5,0 6,3 5,4 5,7 6,6 0,27 0,10
Hayn 0 -22 - 3,2 2,8 1,7 1,5 3,1 3,4 1,0 1,2 0,9 0,9 0,9 0,50 -0,22
17 -157 - 3,2 2,1 1,8 2,1 2,1 2,1 1,7 1,4 2,0 1,2 1,7 0,52 -0,11
34 -2 - 3,2 2,4 2,2 2,4 2,9 1,9 6,7 1,8 2,3 1,7 3,2 0,00 0,00
49 8 - 3,2 2,9 2,7 2,9 4,1 2,1 3,8 3,4 3,0 2,4 5,8 0,14 0,12
Forch- 0 -24 3,3 2,0 1,5 1,3 1,4 1,3 1,2 0,8 1,3 1,2 2,0 1,5 0,22 -0,08
heim 14 -14 3,5 2,2 1,4 2,1 1,9 2,2 1,5 1,6 2,2 2,0 2,3 2,1 0,07 -0,04
27 -3 3,3 2,3 2,0 2,4 2,0 3,1 3,0 2,1 3,2 3,6 2,7 3,1 0,15 0,06
41 8 4,0 2,5 1,9 3,5 2,6 4,6 3,9 4,1 5,7 4,9 5,0 5,5 0,60 0,26
Wech- 0 -28 14,9 13,7 12,3 9,4 9,1 7,7 7,7 5,7 4,3 4,3 4,1 3,3 0,95 -1,07
mar 16 -14 14,9 12,3 10,5 8,5 9,1 8,6 7,1 7,1 5,8 6,1 6,2 4,8 0,87 -0,76
31 -1 14,9 11,4 11,0 8,7 8,5 9,5 8,6 8,4 7,0 8,3 9,0 6,4 0,65 -0,50
47 16 14,9 11,1 11,1 9,2 10,0 10,8 9,9 11,9 10,3 11,2 11,9 10,3 0,08 -0,12
-167 -
1) Bestimmtheitsmaß der Regressionsfunktion Jahre/Bodengehalte

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Ein enger Zusammenhang zwischen den Phosphordüngebilanzen und den
Phosphorbodengehalten war nicht immer gegeben. Die Bodengehaltswerte
unterlagen starken jährlichen Schwankungen. In Iden, Oberweißbach, Christgrün
und Wechmar nahmen die Phosphorbodengehalte ab, wenn negative
Phosphordüngebilanzen vorlagen. Die Aufdüngung eines suboptimal versorgten
Bodens durch Phosphordüngezuschläge war bisher in Forchheim erfolgreich.
4. Schlussfolgerungen und Zusammenfassung
Mit einer jährlichen Düngung nach einem Standardentzug von 20 g K/kg TM
und 3 g P/kg TM wurde das standorttypische Ertragspotenzial ausgeschöpft.
Eine vom Entzug abweichende Phosphor- und Kaliumdüngung war bisher nicht
ertragswirksam. Eine Unterlassung der Kaliumdüngung führte mit Ausnahme
des Muschelkalkstandortes in Abhängigkeit vom Kaliumnachlieferungsvermögen
der Böden mehr oder weniger rasch zu signifikanten Mindererträgen.
Durch eine unterlassene Phosphordüngung kam es auf allen Standorten, die
zum Versuchsbeginn den Gehaltsklassen A und B zuzuordnen waren, zu signifikanten
Mindererträgen. Entzugsgerecht gedüngte grasbetonte Grünlandbestände
weisen bei Drei- bis Vierschnittnutzung auf mineralischen Standorten im
1. Aufwuchs K-Gehalte zwischen 18 und 38 g/kg TM und P-Gehalte zwischen 2,6
und 4,4 g/kg TM und in den Folgeaufwüchsen K-Gehalte zwischen 12 und 33 g/
kg TM und P-Gehalte zwischen 2,6 und 4,5 g/kg TM auf. Auf Niedermoor liegen
die K-Gehalte von optimal versorgten Beständen im 1. Aufwuchs zwischen 17
und 31 g/kg und in den Folgeaufwüchsen zwischen 12 und 24 g/kg TM und die
P-Gehalte in allen Aufwüchsen zwischen 2,6 und 3,7 g/kg TM. Kaliummangel
zeigen K-Gehalte zwischen 4 und 18 g/kg TM im 1. Aufwuchs und zwischen 4
und 15 g/kg TM in den Folgeaufwüchsen an. Na- und Mg-Gehalte oberhalb 3,0 g/
kg TM und Ca-Gehalte von 6,6 bis 9,0 g/kg TM im 1. Aufwuchs weisen auf eine
nicht ausbalancierte Kaliumdüngung hin. Auf den meisten Standorten unterlagen
die Bodenanalysewerte starken jährlichen Schwankungen. Auf den mineralischen
Standorten, die zum Versuchsbeginn den Gehaltsklassen A oder B
zuzuordnen waren, konnten durch Kalium- oder Phosphordüngezuschläge auf
jeweils einem Standort die K- oder P-Bodengehalte angehoben werden. Ohne
Kalium- oder Phosphordüngung wurden auf diesen Standorten die zum Versuchsbeginn
bestandsbestimmenden Futtergräser durch geringwertige oder
wertlose Arten verdrängt.
-168 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Ertragsfähigkeit und Futterqualität ausgewählter
Dauergrünlandtypen in Abhängigkeit von
Düngungs- und Nutzungsintensität
H. Hochberg, D. Zopf
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena
1. Einleitung
Die Grünlandwirtschaft befindet sich heute im Spannungsfeld eines kontinuierlichen
Tierbestandsabbaus an Rindern und Schafen, des Grünlanderhaltungsgebots
Cross Compliance, Agrar-Umwelt-Maß nahmen sowie neuen Verwertungsalternativen.
Diese Herausforderung zwingt dazu, standortdifferenziert
und strukturabhängig die verschiedenen Gebrauchswerte (Weide, Silage, Heu,
Substrat/Bio masse) zu erzeugen. Die Nutzung des Dauergrünlandes von der
Produktion von Qualitätsgrundfutter/-subtrat bis hin zur schutzzielgerechten
Bewirtschaftung ist die Voraussetzung für den Erhalt dieses multifunktionalen
Offenland-Vegetationstyps. Diese Herausforderung steht im Kontext einer verschärften
Nutzungskonkurrenz um die knappe Ressource Landwirtschaftliche
Fläche. Daraus resultiert einerseits eine neue Vorzüglichkeit des Dauergrünlandes
als Futter- und Rohstofflieferant und anderseits die Notwendigkeit der Wiedererlangung
nachhaltig optimaler Intensität. Das gilt insbesondere für Regionen,
in denen während der letzten zwei Jahrzehnte auf ungewöhnlich hohem
Flächenanteil eine überaus starke Extensivierung auch auf produktiven Standorten
stattgefunden hat. Das gilt in besonderem Maß für Thüringen (Hochberg
et. al., 2008). Für die Abschätzung des Beitrages zur Futter- bzw. Substratbereitstellung
vom produktiven Dauergrünland bedarf es standort-/bestandesspezifischer
Orientierungswerte für die Produktivität und Qualität in Abhängigkeit von
der Intensitätsstufe.
2. Standorte und Methoden
Als Datenbasis dieser Orientierungswerte für Thüringen dienen Parzellenversuche
in 3 Anbaugebieten auf produktiven Standorten (Tab. 1). Diese Versuche
sind 4-fach wiederholt und hatten eine Laufzeit von 6 Jahren. Es werden 3 Nutzungssysteme
betrachtet, von nachhaltig optimal (Weidefutter, Qualitätssilage;
-169 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
4-5 Schnitte/a) über regionaltypisch (z. B. Thüringen; 3-4 Schnitte/a) bis hin zu
Heuwiesennutzung (3-2 Schnitte/a). Einbezogen war sowohl Dauergrünland
als auch Ansaatgrünland, letzteres wurde nur unter Mittelgebirgsbedingungen
untersucht.
Die verwendeten Untersuchungsmethoden sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Tab 1: Beschreibung der Versuchsstandorte
Naturraum Boden
Fluß-Aue Auenton-
Amphigley
Muschelkalk-
Bergland
Thüringer
Schiefergebirge
Bergton-Rendzina
Berglehm-
Braunerde
Schieferschutt-
Braunerde
Tab. 2: Untersuchungsmethoden
Nieder schlag
(mm/a)
-170 -
Grünlandtyp
773 Alopecuretum
pratensis
541 Arrhenatheretum
elatioris
861
861
Parameter Verfahren Norm
TM Ertragsermittlung
(mind. 10 m2 , n = 4)
Geranio-
Trisetetum
Mähweide-Typ
Dactylis glomerata
Festuca prat./Phleum prat.
Lolium perenne
TS Trockenschrank VDLUFA MB BD. III, 3.1
Rohfaser mit Fibertec -„- 6.1
Rohprotein mit Kjeldahldestillation -„- 4.1.1
ELOS mit Cellulasemethode -„- 6.6.1
ERG 1999
NEL GFE-Schätzgleichung
Mengen- und
Spurenelemente
mit Röntgenfluoreszenzanalyse
Hausmethode SOP V1-260-01

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3. Ergebnisse
3.1 Trockenmasse-Erträge, Energiedichte und Verdaulichkeit
Die höchste Standortproduktivität erreicht von den untersuchten Dauergrünlandtypen
die Fuchsschwanzwiese (Alopecuretum pratensis) im oberen Werratal (Tab. 3).
Zwischen Glatthaferwiese (Arrhenatheretum elatioris) im Muschelkalk-Bergland
und der Goldhaferwiese (Geranio-Trisetetum) im Schiefergebirge besteht ein deutlicher
Ertragsunterschied zugunsten Ersterer. Die Ausschöpfung des Ertragspotentials
ist nur mit einem verzögerten Nutzungstermin im ersten Aufwuchs zu erreichen.
Der Mehrertrag gegenüber dem standorttypischen frühen Nutzungstermin ist
jedoch nur im Muschelkalk-Bergland signifikant. Die Goldhaferweise unterscheidet
sich im Ertragsverhalten des Frühjahrsaufwuchses von den beiden anderen Dauergrünlandtypen
dadurch, dass der Erntetermin im ersten Aufwuchs keine signifikante
Ertragswirkung zeigt. Die Ausschöpfung der Standortpotentiale ist in den Auen und
Vorgebirgslagen mit einem erheblichen Qualitätsverlust, d. h. Rückgang der Energiedichte
und der Verdaulichkeit der organischen Substanz, verbunden. Nur in der
Mittelgebirgslage bietet sich die Möglichkeit, die Ausschöpfung des Standortpotentials
mit einer hohen Futterqualität in Verbindung zu bringen. Die Heuwiesennutzung
ist mit deutlichen Ertragsverlusten gegenüber früherer Mahd, in der Aue sogar
mit signifikantem Rückgang, verbunden. Die Futterqualitätsparameter erreichen
extrem niedrige Werte, die die Verwertbarkeit der Biomasse stark einschränken.
Das Ertragsniveau der in der Mittelgebirgslage untersuchten Mähweidetypen
(älteres Ansaatgrünland) liegt deutlich über dem der Dauergrünlandtypen
(Tab. 4). Den höchsten Trockenmasse-Ertrag erreichen der Knaulgras- und Weidelgrastyp.
Am Beispiel des Wiesenschwingel/Lieschgrastyps zeigt sich, dass
der Heuschnitt mit gesichertem Ertragsverlust gegenüber verzögertem Siloschnitt
verbunden ist. Diese produktiven Grünlandtypen reagieren auf Schnittzeitverzögerung
wesentlich stärker als das artenreiche Dauergrünland. Das gilt
für den Ertragsverlust und noch wesentlich ausgeprägter für die Verschlechterung
der Futterqualität. Beim Weidelgrastyp wird deutlich, dass zwischen den
drei Reifegruppen keine nennenswerten Unterschiede, sowohl im Ertrag als
auch hinsichtlich Energiedichte und Verdaulichkeit der organischen Substanz,
zu verzeichnen sind.
-171 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 3: Ertragspotential (dt TM/ha/a) sowie Energiedichte und Verdaulichkeit
des 1. Aufwuchses verschiedener Dauergrünlandtypen
Ernte- Anzahl Düngung TM- NEL ELOS
termin Schnitte N P K Ertrag 1. Aufwuchs
1. Aufw. kg/ha dt/ha/a MJ/kg/TM %
07. Mai
22. Mai
08. Juni
12. Mai
21. Mai
06. Juni
14. Mai
22. Mai
21. Juni
5
4
3
4
3
3
4
3
2
Alopecuretum pratensis
300
260
60
30
30
25
-172 -
250
250
200
87,7
89,0
73,5
GDTuckey 9,5
Arrhenatheretum elatioris
220
180
60
240
200
60
30
30
25
220
220
160
67,8
82,1
78,1
GDTuckey 11,0
Geranio-Trisetetum
25
25
20
220
220
160
70,1
75,4
70,5
GDTuckey 7,9
6,65
5,44
4,57
6,18
5,23
4,74
7,11
6,42
4,79
76,5
65,7
57,1
72,5
63,5
54,8
79,7
71,7
54,9
Tab. 4: Ertragspotential (dt TM/ha/a) sowie Energiedichte und Verdaulichkeit
des 1. Aufwuchses verschiedener Mähweide-Typen
Ernte- Anzahl Düngung TM- NEL ELOS
termin Schnitte N P K Ertrag 1. Aufwuchs
1. Aufw. kg/ha dt/ha/a MJ/kg/TM %
Dactylis glomerata-Typ
16. Mai 4 200 35 150 97,4
Festuca pratensis/Phleum pratense-Typ
17. Mai
07. Juni
26. Juni
15. Mai 1
22. Mai 2
25. Mai 3
4
3
2
5
4
4
240
200
60
307
240
240
25
25
25
165
165
165
88,7
93,7
77,3
GDTuckey 13,7
Lolium perenne-Typ
35
35
35
200
200
200
95,2
96,3
98,5
GDTuckey 6,2
1 Reifegruppe früh, 2 Reifegruppe mittelfrüh, 3 Reifegruppe spät
6,63
4,97
4,57
6,52
6,51
6,36
76,6
61,7
47,6
74,9
75,1
73,1

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3.2 Rohfaser- und Rohproteingehalte
Mit der Verzögerung des Erntetermins im ersten Aufwuchs geht ein charakteristischer,
standortspezifischer Anstieg des Rohfasergehaltes bei gleichzeitigem
Abfall des Rohproteingehaltes einher (Abb. 1). Bei den Dauergrünladtypen treten
in der Entwicklung des Rohfasergehaltes deutliche Differenzierungen in Abhängigkeit
von der Höhenlage auf. In der Aue bzw. Vorgebirge wird der aus ernährungsphysiologischer
Sicht angesehene Optimalbereich (21-24 % XF i.d TS)
10 Tage früher als im Mittelgebirge erreicht und der Rohproteingehalt liegt bei
verzögertem Schnitt bereits deutlich unter 16 % i.d TS. Bei regionaltypischem
Nutzungstermin wird dieser Bereich von den Dauergrünlandtypen der Aue bzw.
Vorgebirgslage deutlich überschritten. Der Wiesenschwingel-/Lieschgrastyp
weist in der Mittelgebirgslage zwar zeitlich versetzt, eine der Fuchsschwanzwiese
vergleichbare Entwicklung auf. Bei Heuschnitt wird unabhängig vom Typ
ca. 32 % XF i.d TS erreicht und Rohprotein liegt deutlich unter 10 % XP i.d TS.
opt.
opt.
%
i.d.TS
35
30
25
20
15
10
5
Alopecuretum Arrhenatheretum Arrhenatheretum Trisetetum
07.05. 22.05. 08.06.
XF XP
12.05. 21.05. 06.06.
-173 -
14.05. 22.05. 21.06.
Mähweide
Festuca/Phleum-Typ
19.05. 07.06. 26.06.
Abb. 1: Rohfaser- und Rohproteingehalt im 1. Aufwuchs typischer Grünlandgesellschaften
in Thüringen in Abhängigkeit vom Nutzungstermin
3.3 Mengen- und Spurenelemente
Die Gehalte an Mengen- und Spurenelementen sind bestandesabhängig, zeigen
aber in Abhängigkeit vom Nutzungstermin elementspezifische Entwicklungen
(Tab. 5). So nehmen die Gehalte an Phosphor, Kalium und Magnesium mit

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
der Verzögerung des Nutzungstermins kontinuierlich ab, bei Kalzium sind keine
nennenswerten Veränderungen zu verzeichnen. Der P-Gehalt im Futter erreicht
trotzt Düngung nur bei früher Nutzung den für die Milchkuhfütterung empfohlenen
Richtwert und weist bei Spätschnitt nur noch geringe Gehalte auf. Hingegen
wird der Richtwert weder bei Kalium, trotzt deutlicher Rückgänge, noch bei
Magnesium oder Kalzium unterschritten.
Tab. 5 Mengen und Spurenelemente im 1. Aufwuch
ET 1. Aufw. P K Mg Ca Mn Fe Cu Zn
% i.d. TS
Richtwert
mg/kg TM
0,362 2,001 0,162 0,582 503 503 103 503 Alopecuretum pratensis
07. Mai
22. Mai
08. Juni
12. Mai
21. Mai
06. Juni
14. Mai
22. Mai
21. Juni
17. Mai
07. Juni
26. Juni
15. Mai 4
22. Mai 5
26. Mai 6
0,39
0,31
0,24
0,45
0,40
0,31
0,44
0,38
0,23
3,26
3,02
2,48
0,21
0,19
0,18
-174 -
0,57
0,56
0,56
65
59
52
Arrhenatheretum elatioris
3,41
3,19
2,46
3,46
3,38
2,13
0,16
0,15
0,14
0,80
0,82
0,72
Geranio-Trisetetum
0,36
0,34
0,29
0,63
0,61
0,58
92
64
73
67
60
72
397
155
105
239
128
175
295
315
183
Festuca pratensis/Phleum pratense-Typ
0,47
0,34
0,26
0,40
0,37
0,37
3,08
2,56
2,17
2,81
2,68
2,80
0,20
0,18
0,15
0,65
0,57
0,51
Lolium perenne-Typ
0,23
0,21
0,20
0,49
0,60
0,62
82
93
90
1 Bedarf optimales Wachstum;
2 erforderliche Konzentration in Gesamtration Milchkuh (30 kg Milch/Tag);
3 GfE-Richtwerte für Milchkühe (mg/kg Futterration TM)
4 Reifegruppe früh
5 Reifegruppe mittelfrüh
6 Reifegruppe spät
86
84
94
10,2
8,7
6,6
7,4
6,5
5,1
9,7
8,3
4,2
6,8
6,4
6,2
34,2
32,2
22,1
32,0
32,4
25,8
40,0
36,2
29,9
41,1
29,0
29,1

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Auch die Gehalte an Mangan und Eisen unterschreiten zu keinem Zeitpunkt den
Richtwert für Milchkühe. Bei Kupfer und Zink ist ein kontinuierlicher Rückgang
in Abhängigkeit vom Nutzungstermin zu verzeichnen (Tab. 5). Kann bei Kupfer
bei frühen Nutzungsterminen der Richtwert annähernd erreicht werden, ist dies
bei Zink nie möglich. Spätschnitt weist generell sehr niedrige Gehalte auf, wobei
diese bei Kupfer auf Verwitterungsböden (Muschelkalk, Schiefer) besonders
deutlich ausfallen. Bei Zink treten die niedrigsten Werte beim Auen- bzw. Vorgebirgsstandort
auf.
4. Schlussfolgerungen
Der Nutzungszeitpunkt des 1. Aufwuchses übt den entscheidenden Einfluss auf
Ertrag und Qualität des Dauergrünlandes aus; Standort und Pflanzenbestand
wirken dabei stark differenzierend.
Qualitätsgrundfutter erfordert eine sehr frühe 1. Nutzung bei der sich die bestandesprägenden
Arten noch in der vegetativen Phase befinden.
Das Ertragspotential ist stark bestandesabhängig; bei den Qualitätskriterien ist
der Standorteinfluss stärker.
Bei den Mengenelementen ist bei späterem Erntetermin Mangel nur bei Phosphor
zu verzeichnen.
Spurenelementmangel ist bei Kupfer und Zink im Grünlandfutter ausgeprägt;
insbesondere bei Spätschnitt und auf Verwitterungsböden.
Ernteterminverzögerung in Verbindung mit reduzierter N-Düngung schließt
anspruchsgerechte Versorgung der Milchkuh aus, es bleibt nur die Strukturwirksamkeit
als positiver Aspekt hinsichtlich Verwertbarkeit über den Wiederkäuer.
5. Literatur
Hochberg, H., Zopf, D., Maier, U., Schwabe, M., Hochberg, E., 2008: Ex-post-
Evaluierung des Entwicklungsplanes für den ländlichen Raum Thüringen
2000-2006. Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena, 467 Seiten.
-175 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Veränderung der Rohproteinfraktionen im
Zuwachsverlauf von Rotklee unter Berücksichtigung
der spezifischen Polyphenoloxidase-Aktivität
M. Krawutschke, N. Weiher, M. Gierus, F. Taube
Christian-Albrechts-Universität, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung
- Grünland und Fut ter bau/Ökologischer Landbau, Kiel
1. Einleitung und Zielsetzung
Futterleguminosen gewinnen aufgrund ihres hohen N2-Fixierungs potentials
und der betriebseigenen Erzeugung von proteinreichem Grundfutter eine
zunehmende Bedeutung in nachhaltigen Produktionssystemen. Somit kann der
Zukauf von mineralischen N-Dünge mitteln und Konzentratfutter reduziert werden,
was zur Senkung der Produktionskosten sowie der Entlastung des N-Saldos
im landwirtschaftlichen Betrieb beitragen kann.
Das Protein von Futterleguminosen ist gekennzeichnet durch eine hohe Abbaubarkeit
im Pansen, die bei einer unzureichenden Energiezufuhr zu einer geringen
N-Nutzungseffizienz und infolge von erhöhten N-Ausscheidungen zu
unerwünschten Umweltwirkungen führen kann. Aus diesem Grund besteht ein
verstärktes Interesse an Futterleguminosen, die sowohl einen reduzierten Proteinabbau
im Pansen als auch während des Silierprozesses aufweisen. In diesem
Zusammenhang sind vor allem Futterleguminosen von großer Bedeutung,
die sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe aufweisen, wie z. B. Horn- und Rotklee.
Rotklee ist im Vergleich zu anderen Futterleguminosen gekenn zeichnet durch
einen niedrigeren Gehalt an Nicht-Protein-Stickstoff (NPN)-Verbindungen (z. B.
Jones et al., 1995). So findet bei der Gärfutterbereitung von Rotklee eine deutlich
geringere Proteolyse statt als bei Luzerne (Jones et al., 1995; Sullivan und
Hatfield, 2006). Diese Effekte werden häufig auf die Polyphenoloxidase (PPO)-
Aktivität im Rotklee zurückgeführt, die für die enzymatische Bräunungsreaktion
verantwortlich ist. Allerdings wurde in den meisten Studien eine Wirkung der
PPO unterstellt, obwohl eine Bestimmung der Enzymaktivität nicht erfolgte.
Eine Variation der PPO-Aktivität in Abhängigkeit von Jahreszeit und Sorte ist in
der Literatur dokumentiert (Fothergill und Rees, 2005). Lee et al. (2009) fanden
-176 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
jedoch bei der Verfütterung von frischem Rotklee mit einer unterschiedlichen
PPO-Aktivität keine Auswirkungen auf die N-Nutzungseffizienz von Hochleistungskühen.
Systematische Untersuchungen zu dieser Thematik liegen bislang nicht vor. Ziel
der vorliegenden Arbeit war es daher, die Veränderungen der spezifischen PPO-
Aktivität sowie der Rohproteinfraktionen nach dem Cornell Net Carbohydrate
and Protein System (CNCPS) während des Zuwachsverlaufes von Rotklee zu
quantifizieren. Darüber hinaus soll der Einfluss verschiedener Faktoren auf die
Veränderung der Proteinfraktionen im Zuwachsverlauf analysiert werden.
2. Material und Methoden
Der dieser Untersuchung zugrunde liegende Feldversuch wurde im Juni 2007
auf den Versuchsflächen der Norddeutschen Pflanzen zucht in Hohenlieth angelegt.
Die Prüffaktoren waren Sorte (Greif, Pirat), Aufwuchs (Frühjahr, Sommer)
und Hauptnutzungsjahr (2008 = 1. HNJ, 2009 = 2. HNJ). Im ersten Versuchsjahr
2008 betrug die Jahresniederschlagssumme 804 mm und im Folgejahr 785 mm.
Die Jahresmitteltemperatur lag bei 9,9 °C bzw. 9,4 °C. Der Bodentyp war Braunerde
und die Bodenart sandiger Lehm.
Während der Vegetationsperiode beider Versuchsjahre wurde der Frühjahrs-
und Sommeraufwuchs in etwa zweiwöchentlichem Abstand bis zum Erreichen
bzw. Überschreiten des Ertragsmaxi mums beprobt. In beiden Jahren wurde
am 15. April mit der Beprobung der Rotkleereinbestände begonnen. Nach dem
letzten Beprobungstermin im Frühjahrs aufwuchs erfolgte jeweils ein einheitlicher
Schnitt, um für den Folgeaufwuchs gleiche Anfangs bedingungen zu schaffen.
Zu jedem Erntetermin wurde das phäno logische Entwicklungsstadiums als
Mean stage by count (MSC), das Blatt/Gewichtsverhältnis (BGV), Kenngrößen
der Futterqualität sowie die spezifische PPO-Aktivität erfasst. Die Qualitätsproben
wurden bei 58 °C getrocknet, auf 1 mm vermahlen und mittels Nah-Infrarot-
Reflex-Spektroskopie die Futterqualitäts parameter geschätzt. Als Referenzmethode
zur Analyse der Rohproteinfraktionen des CNCPS dienten die Vorgaben
von Licitra et al. (1996). Das CNCPS unterteilt das Rohprotein in drei Fraktionen.
Fraktion A stellt das NPN dar, Fraktion B mit den Unterfraktionen B1, B2 sowie
B3 ist das Reinprotein und Fraktion C wird als im Pansen nichtverfügbares Protein
betrachtet, das an Lignin, Tannin oder in Maillardprodukten gebunden ist.
-177 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Die Messung des N-Gehaltes erfolgte mit dem C/N-Analyser vario MAX CN
nach Dumas. Für die Bestimmung der spezifischen PPO-Aktivität in den Blättern
von Rot klee wurden die aus den jeweiligen Parzellen entnommenen Rotkleepflanzen
in Blatt sowie Stängel getrennt. Das frische Blattmaterial wurde für die
spätere Analyse bei -27 °C tiefgefroren. Die photo metrische Messung der spezifischen
PPO-Aktivität erfolgte in Anlehnung an Escribano et al. (1997) und wurde
in International Units (IU/µg Protein/g TS) angegeben, was einer Enzymkonzentration
entspricht, die eine Absorptionsänderung von 0,001/min verursacht.
Die varianzanalytische Auswertung der Versuchsdaten erfolgte mit dem Statistikprogramm
SAS 9.1 getrennt nach Frühjahrs- und Sommeraufwuchs. Der
Einfluss verschiedener Faktoren wie PPO-Aktivität, Entwicklungsstadium
sowie Witterung auf den Gehalt an Fraktion A wurde mittels Regressionsanalyse
überprüft. Für die Auswahl der jeweiligen Funktionen waren die adjustierten
Bestimmt heitsmaße entscheidend.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Rohproteinfraktionen
Die varianzanalytische Auswertung der Rohproteinfraktionen des Frühjahrsaufwuchses
ergab mit Ausnahme von Fraktion B3 eine signifikante Wechselwirkung
Jahr x Termin. Für Fraktion B3 waren die Hauptwirkungen Jahr und
Termin signifikant, was ebenfalls auf Fraktion A im Sommeraufwuchs zutraf. Bei
Fraktion B1 des Sommer aufwuchses war die Hauptwirkung Termin signifikant.
Ein signifi kanter Sorteneinfluss wurde nicht festgestellt. Lediglich im Sommeraufwuchs
konnte für die Fraktionen B3 und C eine signifikante Wechselwirkung
Jahr x Sorte x Termin festgestellt werden.
In Abbildung 1 ist die Veränderung der verschiedenen Proteinfraktionen im
Zuwachsverlauf beider Versuchsjahre dargestellt. Fraktion A nahm im Zuwachsverlauf
aller Aufwüchse signifikant zu, was frühere Untersuchungen bestätigen
(Gierus et al., 2005). Allerdings verringerte sich Fraktion A im Sommeraufwuchs
ab dem dritten Termin wieder signifikant. Im zweiten Hauptnutzungsjahr fielen
die Gehalte an Fraktion A generell höher aus, unabhängig vom Aufwuchs. Aufgrund
der positiven Beziehung zwischen Leguminosen TM-Ertrag und N2-Fixierungsleistung
(Carlsson und Huss-Danell, 2003) ist der Verlauf von Fraktion A
wahrscheinlich auf den N-Stoffwechsel der Leguminosen zurückzuführen. Bei
-178 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Nicht leguminosen bedingt die starke Sinkwirkung der Körner nach der Blüte
häufig eine Abnahme des Gehaltes an Fraktion A (Gierus et al., 2005). Vermutlich
erklärt dieser Sachverhalt auch den beobachteten Rückgang von Fraktion A
am Ende des Sommeraufwuchses. Den größten Anteil am XP wies zu allen Terminen
Fraktion B auf (651-789 g/kg XP), wobei von den B-Frak tionen die Fraktion
B1 jeweils den geringsten Anteil hatte. Zum Ende des Zuwachsverlaufes nahm
Fraktion B2 tendenziell ab, während Fraktion B3 anstieg. Die Gehalte an Fraktion
C lagen im Sommerauf wuchs mit Werten zwischen 125 und 189 g/kg XP höher
als im Frühjahrsaufwuchs, wo nur Gehalte von 76-152 g/kg XP erreicht wurden.
Abb. 1: Veränderung der Rohproteinfraktionen im Zuwachsverlauf von Rotklee
(A = 2008; B = 2009; Mittelwerte über beide Sorten)
3.2 Spezifische PPO-Aktivität
Die Veränderung der spezifischen PPO-Aktivität in den Blättern von Rotklee
während des Zuwachsverlaufes beider Versuchsjahre ist Abbildung 2 zu entnehmen.
Es wurde sowohl für den Frühjahrs- als auch den Sommeraufwuchs
eine signifikante Wechselwirkung Jahr x Termin festgestellt. Die beiden Sorten
hatten nur im Sommeraufwuchs einen Einfluss auf die spezifische PPO-Aktivität.
Im ersten Hauptnutzungsjahr 2008 verringerte sich die PPO-Aktivität in beiden
Aufwüchsen mit fortschreitender Entwicklung der Rotkleepflanzen signifikant.
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Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Demgegenüber wurden im Folgejahr keine Unterschiede zwischen den Terminen
beobachtet.
Abb. 2: Veränderung der spezifischen PPO-Aktivität im Zuwachs verlauf von
Rotklee (A = 2008; B = 2009; Fehlerbalken = Standard abweichung)
3.3 Zusammenhang zwischen Fraktion A und spezifischer PPO-
Aktivität, Entwicklungsstadium sowie Witterung
Die Beziehungen zwischen Fraktion A und spezifischer PPO-Aktivität, Entwicklungsstadium
sowie Witterung lassen sich in Form von quadratischen
Funktionen beschreiben. Fraktion A nahm mit ansteigender spezifischer PPO-
Aktivität bezogen auf das BGV signifikant ab, außer im Sommeraufwuchs 2008
(Tab. 1). Obwohl im Frühjahrsaufwuchs 2008 eine zunehmende PPO-Aktivität
bis zu einem Wert von etwa 2,0 IU/µg Protein/g TS eine Abnahme von Fraktion
A bewirkte, führten höhere Enzymaktivitäten zu keiner weiteren Reduzierung.
Im Vergleich dazu ergaben Untersuchungen von Eickler (2008) eine lineare
Abnahme von Fraktion A bei ansteigender PPO-Aktivität.
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Zusammenhang zwischen spezifischer PPO-Aktivität bezogen auf
das BGV und Fraktion A (y = ax 2 + bx + c)
Aufwuchs ax 2 bx c adj. R 2 P-Wert
Frühjahr 2008 6,89 -69,72 243,27 0,75 < 0,0001
Sommer 2008 3,50 -23,22 170,64 0,07 0,1850
Frühjahr 2009 -19,40 -37,63 245,39 0,35 0,0003
Sommer 2009 -9,06 -16,39 193,57 0,20 0,0416
Der Zusammenhang zwischen Fraktion A und phänologischem Entwicklungsstadium
war unabhängig von Aufwuchs und Jahr signifikant, wobei im Sommeraufwuchs
2008 das Bestimmtheitsmaß mit 0,18 relativ niedrig ausfiel (Tab. 2).
Für das BGV ergab sich eine umgekehrte Beziehung (hoher Blattanteil = niedriger
Gehalt an Fraktion A). Bezüglich der Zunahme des Anteils von Fraktion A am
Rohprotein mit fortschreitendem Pflanzenalter ist jedoch zu berücksichtigen,
dass sich der Rohproteingehalt im Zuwachsverlauf verringerte. So erreichte
Fraktion A im Frühjahrsaufwuchs 2008 bei einem Rohproteingehalt von 234 g/
kg TM einen Anteil von 191 g/kg XP, während bei einem Rohproteingehalt von
120 g/kg TM der Anteil von Fraktion A 220 g/kg XP betrug.
Tab. 2: Zusammenhang zwischen dem phänologischem Entwicklungsstadium
und Fraktion A (y = ax 2 + bx + c)
Aufwuchs ax 2 bx c adj. R 2 P-Wert
Frühjahr 2008 -3,11 67,18 -132,50 0,75 < 0,0001
Sommer 2008 -2,32 47,14 -68,67 0,18 0,0453
Frühjahr 2009 -5,55 97,74 -158,49 0,66 < 0,0001
Sommer 2009 -0,80 24,24 13,56 0,55 0,0001
Die Zunahme der Temperatursumme im Vegetationsverlauf bewirkte einen
signifikanten Anstieg von Fraktion A. Im Frühjahrsaufwuchs beider Jahre war der
Zusammenhang zwischen Temperatursumme und Fraktion A jeweils am stärksten
(Tab. 3).
-181 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 3: Zusammenhang zwischen Temperatursumme und Frak tion A
(y = ax 2 + bx + c)
Aufwuchs ax 2 bx c adj. R 2 P-Wert
Frühjahr 2008 -0,0002 0,32 69,92 0,80 < 0,0001
Sommer 2008 -0,0003 0,37 34,99 0,29 0,0110
Frühjahr 2009 -0,0003 0,43 84,37 0,80 < 0,0001
Sommer 2009 -0,0003 0,43 30,49 0,66 < 0,0001
4. Schlussfolgerungen
Die vorliegenden zweijährigen Versuchsergebnisse haben gezeigt, dass sich
der Anteil der verschiedenen Proteinfraktionen am Roh protein von Rotklee im
Zuwachsverlauf verändert. Pflanzenalter und Witterung üben einen maßgeblichen
Einfluss auf den Gehalt an Fraktion A aus. Obwohl Fraktion A mit ansteigender
PPO-Aktivität abnahm, scheint die spezifische PPO-Aktivität hierbei
von untergeord neter Bedeutung zu sein. Im Hinblick auf die Bewertung der Futterqualität
von Rotklee zu einem bestimmten Nutzungstermin kann die Einbeziehung
der Rohproteinfraktionen neben klassischen Kenngrößen zusätzliche
Informationen liefern.
5. Literatur
Carlsson, G., Huss-Danell, K., 2003: Nitrogen fixation in perennial forage legumes
in the field. Plant and Soil 253, 353-372.
Eickler, B., 2008: Variierende Polyphenoloxidase-Aktivität in Rotklee als potentieller
Faktor für eine gesteigerte Proteinverwertung beim Wiederkäuer.
Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzen bau wissenschaften 20, 325-
328.
Escribano, J., Cabanes, J., Chazarra, S., García-Carmona, F., 1997: Characterization
of monophenolase activity of table beet polyphenol oxidase. Determination
of kinetic parameters on the tyramine/dopamine pair. J. Agric.
Food Chem. 45, 4209-4214.
Fothergill, M., Rees, E., 2005: Seasonal differences in polyphenol oxidase activity
in red clover. In: Sward dynamics, N-flows and forage utilisation in
-182 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
legume-based systems, 141-144, Proceedings of the 2nd COST 852
workshop in Grado, Italy.
Gierus, M., Herrmann, A., Kruse, S., Kleen, J., Taube, F., 2005: Veränderung der
Rohproteinfraktion A (NPN) verschiedener Futterpflanzen im Vegetationsverlauf.
Mitteilungen der Arbeits gemeinschaft Grünland und Futterbau
7, 111-114.
Jones, B.A., Muck, R.E., Hatfield, R.D., 1995: Red clover extracts inhibit legume
proteolysis. J. Sci. Food Agric. 67, 329-333.
Lee, M.R.F., Theobald, V.J., Tweed, J.K.S., Winters, A.L., Scollan, N.D., 2009:
Effect of feeding fresh or conditioned red clover on milk fatty acids and
nitrogen utilization in lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 92, 1136-1147.
Licitra, G., Hernandez, T.M., Van Soest, P.J., 1996: Standardization of procedures
for nitrogen fractionation of ruminant feeds. Anim. Feed Sci. Technol.
57, 347-358.
Sullivan, M.L., Hatfield, R.D., 2006: Polyphenol oxidase and o-diphenols inhibit
postharvest proteolysis in red clover and alfalfa. Crop Sci. 46, 662-670.
Danksagung
Die Autoren danken der H. Wilhelm Schaumann Stiftung für die Finanzierung
dieses Projektes sowie der Norddeutschen Pflanzen zucht für die Unterstützung
bei der Versuchsdurchführung.
-183 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Hoch zuckerreiches Gras – Möglichkeiten und
Grenzen für die Verbesserung von Grünlandnarben
unter den Bedingungen Mecklenburg-
Vorpommerns
H. Jänicke
Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern,
Institut für Tierproduktion, Dummerstorf
1. Problemstellung
Das Grünland in Mecklenburg-Vorpommern befindet sich zu mehr als ¾ auf Niedermoorstandorten.
Lolium perenne gilt auf derartigen Moorböden von Natur
aus als auswinterungsgefährdet. Durch die züchterische Bearbeitung stehen
inzwischen eine Reihe von Sorten mit verbesserter Mooreignung zur Verfügung.
Da sich die vorhandenen Sorten in diesem Kriterium Mooreignung stark unterscheiden,
bedarf es regionaler Sortenversuche, um für Standort und Nutzung
geeignete Sorten empfehlen zu können. Zu ermitteln ist also zunächst die grundsätzliche
Anbaueignung derartiger Sorten für die Region Nordostdeutschland.
Neben einer guten Ertragsleistung und der möglichst langen Ausdauer ist für die
landwirtschaftliche Nutzung die Futterqualität von entscheidender Bedeutung.
Als ein wichtiges Kriterium für den Futterwert der Grasaufwüchse gilt der Zuckergehalt.
Hohe Gehalte an wasserlöslichen Kohlenhydraten (= WKH, als Parameter
für den Zuckergehalt) sind sowohl bei Beweidung als auch bei Schnittnutzung
erwünscht. Um hochwertige Silagen herstellen zu können, wird ein Siliergut
benötigt, in dem möglichst viel natürliches Gärsubstrat vorhanden ist. Die
Zusammensetzung der Pflanzenbestände bestimmt die Güte dieses Ausgangsmaterials.
Dies führt zu der Forderung nach weidelgrasreichen Grasnarben, da
die Weidelgräser im Vergleich der Arten als zuckerreicher gelten.
Seit einigen Jahren sind Neuzüchtungen bei Lolium perenne in der Diskussion,
die unter der Bezeichnung Hoch-Zuckerreiches Gras (= HZG) vorgestellt wurden.
Diese sollen sich gegenüber den bisher bekannten Sorten vor allem durch
deutlich höhere Zuckergehalte, sowie höhere Verdaulichkeit und günstigere
Proteinausnutzung auszeichnen. In der Literatur werden Ergebnisse mitge-
-184 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
teilt, die Vorteile der HZG gegenüber Vergleichssorten darstellen. Im Jahr 2005
wurde vom Bundessortenamt für Deutschland die späte Sorte ABERAVON als
erste HZG-Sorte zugelassen und befindet sich nun in verschiedenen Regionen
Deutschlands in Sortenversuchen.
Vorteile der HZG gegenüber Vergleichssorten stellen Miller et al. (2001), Wilkins
et al. (2003), Gilliland et al. (2003), Eickmeyer (2004), Moorby et al. (2006) heraus.
Vom Standort Braunschweig werden Beobachtungen mitgeteilt, die es fraglich
erscheinen lassen, ob die HZG ausreichend widerstandsfähig gegenüber harten
Wintern und Frühjahrstrockenheit sind (Martens und Greef, 2003). Soufan (2008)
zeigte für die HZG-Sorten in einem komplexen Sortenvergleich überwiegend keine
Nachteile im TM-Ertrag, sowie höhere Gehalte an wasserlöslichen Kohlenhydraten
und ELOS und niedrigere Gehalte an Rohfaser und Rohprotein. Es war dabei
der Gehalt an wasserlöslichen Kohlenhydraten positiv korreliert mit dem Gehalt an
ELOS und negativ korreliert mit TM-Ertrag, Rohprotein und Rohfaser.
Hinweise aus der Literatur und die Nachfrage aus der landwirtschaftlichen Praxis
führten zu der Aufgabenstellung, den beschriebenen Sorteneigenschaften der
HZG unter den Standort- und Nutzungsbedingungen in Mecklenburg-Vorpommern
nachzugehen und die Futterqualität ausgewählter Sorten zu untersuchen.
Inwieweit diese Hoch-Zuckerreichen Gräser auf nordostdeutschem Niedermoorgrünland
und unter Praxisbedingungen Unterschiede zu anderen Sorten
zeigen und ob Differenzen zwischen den Sorten praxisrelevant sind, dazu fehlte
es an aussagefähigen Daten.
Die späte Sorte ABERAVON wurde in einem über fünfjährigen Sortenversuch
gezielt untersucht und mit Referenzsorten verglichen. Aus dieser Arbeit wurde
verschiedentlich berichtet (Jänicke 2005, 2008a, b). In Sortenversuchen mit bisher
kürzerer Laufzeit werden weitere Daten zu ABERAVON und zu einem weiteren
Vertreter der HZG erhoben, da unbedingt mehrere Orte und verschiedene
Versuchsjahre in die Bewertung einzubeziehen sind.
2. Material und Methoden
Für die Untersuchungen wurden Sortenversuche auf dem Niedermoorgrünland
der Raminer Agrar GmbH (Uecker-Randow-Kreis) genutzt. Der Standort ist
gekennzeichnet durch Jahresniederschläge von 520 mm/Jahr im langjährigen
-185 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Mittel sowie einer mittleren Jahresmitteltemperatur von 9,2 °C. Der Niedermoorboden
wird dem Standorttyp Mo IIa zugeordnet und weist einen Humusgehalt
von 55,4 % und einen pH-Wert von 7,0 auf. Die erste Ansaat erfolgte im Jahr 2002
in Form einfaktorieller Blockanlagen mit vier Wiederholungen. Die Größe der
einzelnen Parzelle beträgt etwa 12 m 2 . Die Versuchsfläche wurde betriebsüblich
bewirtschaftet. Die Nutzung erfolgte in Form von jährlich vier Schnitten.
Beprobt wurden alle Sorten (in vierfacher Wiederholung) jeweils am gleichen
Tag und zur gleichen Tageszeit. Erfasst wurden Vertreter der diploiden wie tetraploiden
Ploidiestufe. Die ausgewählten Sorten sollten nicht nur als typische Stellvertreter
dienen, sondern auch Vergleiche zu Versuchsergebnissen auf anderen
Standorten ermöglichen.
Tab. 1: Zur Ermittlung der Futterqualität ausgewählte Sorten, Deutsches Weidelgras,
späte Reifegruppe, Ansaat 2002
Sorte Ploidie Ährenschieben*
HZG-Sorte (ABERAVON) diploid 61
Vergleichssorte (=VGL) diploid 63
Vergleichssorte tetraploid 62
Vergleichssorte tetraploid 66
* nach Einstufung Bundessortenamt (Liste 2005) – Ährenschieben in Tagen
nach dem 1. April
Die Bonituren wurden nach den „Richtlinien für die Durchführung landwirtschaftlicher
Sortenversuche und Wertprüfungen“ des Bundessortenamtes vorgenommen.
Die Analysen zu den Futterwertparametern wurden nach VDLUFA-
Methoden im Labor der Landesforschungsanstalt Mecklenburg-Vorpommern
durchgeführt. Die Untersuchung auf den Gehalt an wasserlöslichen Kohlenhydraten
(= wKH) erfolgte mittels Anthron-Methode.
Die Untersuchung auf den Gehalt an Enzymlöslicher organischer Substanz
(ELOS) erfolgte nach De Boever. Die Enzymunlösliche organische Substanz
(EULOS in g/kg TS) wurde berechnet (EULOS = 1000 – Rohasche - ELOS).
Die Berechnung der Verdaulichkeit der organischen Masse erfolgte nach Weißbach
et al. (1999) wie folgt:
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
DOM (%) = 100 x (940 - XA - 0,62 x EULOS - 0,000221 x EULOS 2 )/(1000 - XA)
Weitere Ansaaten von Sortenversuchen wurden 2004 (Ramin) und 2006 (Malchow/Poel)
getätigt. Hier erfolgte ebenso eine Auswahl von Sorten (HZG-Typ
und Vergleichssorten) für die Untersuchungen. Es folgten 2007 an den Standorten
Dummerstorf und Ramin die Anlage von Versuchen zur Futterwertcharakterisierung
mit den Schwerpunkten wasserlösliche Kohlenhydrate und Verdaulichkeit.
Mit der Weiterentwicklung bzw. Neuauflage der Beschreibenden
Sortenliste des BSA hat sich für die Sorten eine Änderung der Einstufung bezüglich
des Ährenschiebens von ein bis zwei Tagen ergeben. Für die Auswertung
und Beschreibung wurde jeweils die aktuelle Einstufung übernommen. Zur Verrechnung
wurden die in der LFA zur Verfügung stehenden Softwareprogramme
genutzt (PIAF einschließlich SAS).
3. Ergebnisse und Diskussion
Zur Anbaueignung
Zur Bewertung der HZG-Sorte hinsichtlich ihrer Eignung für nordostdeutsches
Grünland werden die Boniturergebnisse aus den zur Verfügung stehenden
Sortenversuchen genutzt. Aus den bisher vorliegenden Boniturdaten ist keine
Einschränkung hinsichtlich der Anbaueignung auf nordostdeutschem Grünland
abzuleiten.
Zum Gehalt an wasserlöslichen Kohlenhydraten
Im Mittel der Aufwüsche über die fünf Jahre sowie im Mittel über die vier Aufwüchse
eines Jahres waren für die diploide HZG-Sorte höhere Gehalte an Wasserlöslichen
Kohlenhydraten auszuweisen. Erforderlich ist jedoch die Betrachtung
der einzelnen Aufwüchse, da diese konkret als Siliergut anfallen und
entsprechend zu charakterisieren sind. Es wurden 19 Aufwüchsen aus 5 Jahren
analysiert (Tab. 3). Davon trat in 11 Aufwüchse ein signifikant höherer Gehalt an
wasserlöslichen Kohlenhydraten bei der HZG-Sorte gegenüber den Vergleichssorten
auf.
Im fünfjährigen Mittel waren die Folgeaufwüchse der HZG-Sorte denen der Vergleichssorten
signifikant überlegen (2. bis 4. Schnitt), während im ersten Aufwuchs
keine gesicherten Unterschiede zu ermitteln waren (Tabelle 3).
-187 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 3: Wasserlösliche Kohlenhydrate in g/kg TM je Sorte und Aufwuchs für
die Jahre 2003 bis 2007 und im Mittel der fünf Jahre, Deutsches Weidelgras,
späte Reifegruppe, Mittelwerte (n = 4), Ansaat 2002, Niedermoor,
VGL = Vergleichssorte
Sorte
(Einstufung des BSA zur Reife in Tagen)
-188 -
Aufwuchs Mittelwert
1. 2. 3. 4.
2003
HZG-Sorte - diploid (61) 137 - 69 139 115
VGL - diploid (63) 175 - 42 107 108
VGL - tetraploid (62) 127 - 33 101 87
VGL - tetraploid (66) 106 - 31
2004
94 77
HZG-Sorte - diploid (61) 87 224 264 139 179
VGL - diploid (63) 61 168 201 128 140
VGL - tetraploid (62) 40 162 233 103 135
VGL - tetraploid (66) 67 168 242
2005
103 145
HZG-Sorte - diploid (61) 215 201 176 138 183
VGL - diploid (63) 190 172 108 109 145
VGL - tetraploid (62) 186 163 122 112 146
VGL - tetraploid (66) 166 174 144
2006
121 151
HZG-Sorte - diploid (61) 177 84 64 154* 120
VGL - diploid (63) 153 40 47 119* 90
VGL - tetraploid (62) 185 50 44 154* 108
VGL - tetraploid (66) 164 49 37
2007
139* 97
HZG-Sorte - diploid (61) 199 86 141 193 155
VGL - diploid (63) 168 57 105 154 121
VGL - tetraploid (62) 174 49 113 206 136
VGL - tetraploid (66) 156 67 114 197 134
HZG-Sorte - diploid (61) 163 a
Mittelwert (2003-2007)
149 b 143 b 153 b 150
VGL - diploid (63) 149 a 109 a 101 a 123 a 121
VGL - tetraploid (62) 142 a 106 a 109 a 135 ab 122
VGL - tetraploid (66) 132 a 115 a 114 a 114 ab 121
*n = 1; verschiedene Buchstaben bedeuten signifikante Differenzen

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Die absoluten Differenzen zwischen HZG-Sorte und übrigen Sorten lagen im
fünfjährigen Mittel im Bereich von 14 bis 43 g/kg TM WKH, für die elf Aufwüchse
(signifikant) zwischen 11 und 68 g/kg TM WKH.
Die Unterschiede zwischen den Aufwüchsen und Jahren waren mehrfach größer
als zwischen den verglichenen Sorten (Tab. 3). Diese Ergebnisse wurden in
jüngeren Untersuchungen aus den Jahren 2008 und 2009 bestätigt.
Zur Verdaulichkeit
Sorteneffekte im Hinblick auf die Verdaulichkeit verdienen stärkere Beachtung
bei der Bewertung der Sorten. Die zum Teil gering erscheinenden Differenzen
zwischen den Sorten (ELOS, DOM) bedürfen einer Beurteilung aus Sicht der
Tierernährung z. B. hinsichtlich der Relevanz für die praktische Fütterung.
In elf der 18 untersuchten Aufwüchse waren signifikant höhere ELOS-Gehalte
der HZG-Sorte gegenüber den Vergleichssorten zu verzeichnen. Im fünfjährigen
Mittel zeigten sich für den ersten Aufwuchs keine Sortenunterschiede, in den Folgeaufwüchsen
(2. bis 4. Schnitt) wurden für die HZG-Sorte höhere ELOS-Werte
ermittelt. Schwankungen zwischen den Aufwüchsen und Jahren in den Gehalten
an ELOS sind erkennbar, wie insgesamt Parallelen zu den Gehalten an wasserlöslichen
Kohlenhydraten zu ziehen sind.
Der Nutzungszeitpunkt hat entscheidenden Einfluss auf die Inhaltsstoffe und
kann potenzielle Sortenunterschiede völlig überdecken.
Tab. 4: Enzymlösliche organische Substanz (ELOS in % der TM) je Sorte und
Aufwuchs im Mittel der Jahre 2003 bis 2007, Deutsches Weidelgras,
späte Reifegruppe, Niedermoor
Sorte ELOS in % der TM
1. Aufwuchs
-189 -
2. Aufwuchs
3. Aufwuchs
4. Aufwuchs
HZG diploid 61 79,6a 73,8b 73,1c 76,2b
VGL diploid 63 79,2a 71,2a 69,0a 73,2a
VGL tetraploid 62 78,8a 70,9a 70,7b 74,5ab
VGL tetraploid 66 79,0a 70,9a 70,3ab 73,5a

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 5: Verdaulichkeit der organischen Masse (DOM in %) je Sorte und Aufwuchs
im Mittel der Jahre 2003 bis 2007, Deutsches Weidelgras, späte
Reifegruppe, Niedermoor
DOM in %
Sorte
1. Aufwuchs
2. Aufwuchs
-190 -
3. Aufwuchs
4. Aufwuchs
HZG diploid 61 85,7a 81,1a 80,5c 83,0a
VGL diploid 63 85,6a 79,2a 77,6a 81,4a
VGL tetraploid 62 85,8a 79,4a 79,2bc 82,4a
VGL tetraploid 66 85,7a 79,3a 78,8ab 81,6a
Zu den TM-Erträgen
Im ersten Nutzungsjahr (= 2008) waren an beiden Orten keine signifikanten
Unterschiede zu verzeichnen im Jahresertrag (Tab. 6 und 7). Unter Einbeziehung
weiterer Messwerte aus anderen Ansaatjahren kann nach den bisher vorliegenden
Ertragsdaten von einer Ertragsgleichheit ausgegangen werden.
Tab. 6: TM-Erträge, Deutsche Weidelgräser, späte Reifegruppe, fünf Sorten
im ersten Nutzungsjahr (= 2008) auf Niedermoor, Ramin, Mittelwerte
(n = 4)
Sorte 1. Schnitt 2. Schnitt 3. Schnitt 4. Schnitt
Jahr
gesamt
HZG diploid 59 27,8 37,7 27,8 26,6 120,0
VGL diploid 62 25,1 37,7 25,1 24,2 112,1
VGL tetraploid 65 28,9 37,8 28,9 28,0 123,5
VGL tetraploid 60 27,2 37,7 27,2 27,8 119,9
HZG tetraploid 28,3 33,5 28,3 23,1 113,3
Tab. 7: TM-Erträge, Deutsche Weidelgräser, späte Reifegruppe, vier Sorten
im ersten Nutzungsjahr (= 2008) auf Niedermoor, Dummerstorf, Mittelwerte
(n = 4)
Sorte
1.
Schnitt
2.
Schnitt
3.
Schnitt
4.
Schnitt
Jahr
gesamt
HZG diploid 59 28,14 29,74 25,51 14,44 97,8
VGL diploid 62 24,06 29,68 25,15 13,88 92,8
VGL tetraploid 65 23,91 30,80 26,01 14,55 95,3
VGL tetraploid 60 24,89 33,30 27,58 16,24 102,0

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
4. Folgerungen und Zusammenfassung
Als Narbenbildner verfügt die diploide HZG-Sorte über gute Eigenschaften. Aus
den bisher vorliegenden Bonitur- und Ertragsdatendaten ist keine Einschränkung
hinsichtlich der Anbaueignung der HZG-Sorte auf nordostdeutschem
Grünland abzuleiten.
Höhere Gehalte an Wasserlöslichen Kohlenhydraten und an ELOS wurden für
die diploide HZG-Sorte gegenüber den Vergleichssorten ermittelt, absolut überwiegend
in den Folgeaufwüchsen zwei bis vier. Es waren die Unterschiede zwischen
den Jahren und Aufwüchsen mehrfach höher als die zwischen den Sorten.
Die hohe Schwankungsbreite im Niveau der Gehalte an WKH der einzelnen
Aufwüchse ist mit Blick auf die praktische Nutzung noch unbefriedigend. Eine
höhere Zuverlässigkeit bezüglich gesichert höherer Gehalte an WKH ist wünschenswert.
Die Züchtungsarbeit zur Verbesserung der Futterqualität ist jedoch
unbedingt zu begrüßen.
Die Ursachen für die festgestellten Unterschiede in den Gehalten an WKH können
derzeit nicht mit ausreichender Sicherheit zugeordnet bzw. beschrieben
werden. Um die Futterqualität und speziell die Siliereignung des Ausgangsmaterials
gezielt beeinflussen zu können, sind hier gesicherte Aussagen gefragt. Hier
besteht Forschungsbedarf.
Da einzelne Sorten bei Ansaaten in der Regel als Mischungspartner fungieren,
können ihre Eigenschaften einem Verdünnungseffekt unterliegen. Das gilt insbesondere
für die Konzentration der Inhaltsstoffe im Futter. Weitere Sorten dieses
HZG-Typs wären also hilfreich für eine markante Verbesserung der Futterqualität.
5. Literatur
Eickmeyer, F. (2004): Hoch-Zucker-Gräser – Hintergründe, Entstehung und
erste Ergebnisse deutscher Versuchsansteller. Vortrag Jahrestagung
DLG-Ausschuss Gräser – Klee und Zwischenfrüchte in Fulda.
Gilliland, t.J., P.D. Barrett, r.E. Agnew, a.M. Fearon, F.E.A. Wilson (2003): Variation
in herbage quality and grazing value traits in perennial ryegrass
(Lolium perenne L.) varieties. Vortr. Pflanzenzüchtg. 59, 11-19.
Jänicke, H. (2005): Hoch-Zuckerreiches-Gras auf einem nordostdeutschen Niedermoorstandort
- erste Ergebnisse. Mitt. d. AG Grünland u. Futterbau Bd.
-191 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
7, S. 127-130.
Jänicke, H. (2008a): Hoch-Zuckerreiches-Gras auf einem nordostdeutschen
Niedermoorstandort - fünfjährige Ergebnisse. Poster der 52. Jahrestagung
der AGGF vom 28. Bis 30. August 2008 in Zollikofen, in: Mitt. d. AG
Grünland u. Futterbau Bd. 9, S. 211-214.
Jänicke, H. (2008b): Zur Verdaulichkeit von Hoch-Zuckerreichem-Gras – Ergebnisse
aus nordostdeutschen Sortenversuchen. Poster der 52. Jahrestagung
der AGGF vom 28. Bis 30. August 2008 in Zollikofen, in: Mitt. d. AG
Grünland u. Futterbau Bd. 9, S. 195-198.
Martens, S.D. Und J.M. Greef (2003): Sweetgrass – Der Anbau von zuckerreichen
Deutschen Weidelgräsern (Q12). Mitt. d. AG Grünland u. Futterbau,
Bd. 5, S. 229-230.
Miller, L.A., J.M., Moorby, D.R. Davies, M.O. Humphreys, N.D. Scollan, J.C.
Macrae And M.K. Theodorou (2001): Increased concentration of watersoluble
carbohydrate in perennial ryegrass (Lolium perenne L.): milk production
from late-lactation cows. Grass and Forage Science, 56, 383-394.
Moorby, J.M., R.T. Evans, N.D. Scollan, J.C. Macrae And M.K. Theodorou
(2006): Increased concentration of water-soluble carbohydrate in perennial
ryegrass (Lolium perenne L.). Evaluation in dairy cows in early lactation.
Grass and Forage Science, 61, 52-59.
Soufan, W. (2008): Untersuchungen auf wasserlösliche Kohlenhydrate, Ertragsleistung
und Inhaltsstoffe bei Futtergräsern zur Verbesserung der Verdaulichkeit.
Dissertation, 124 S., Göttingen.
Weißbach, F., S. Kuhla, L. Schmidt, A. Henkels (1999): Schätzung der Verdaulichkeit
und der Umsetzbaren Energie von Gras und Grasprodukten. Proc.
Soc. Nutr. Physiol. 8, 72.
Wilkins, P.W., J.A. Lovatt, M.L. Jones (2003): Improving annual yield of sugars
and crude protein by recurrent selection within diploid ryegrass breeding
populations, followed by chromosome doubling and hybridisation. Proc.
25th EUCARPIA Fodder Crops and Amenity Grasses Section Meeting;
Czech. J. Genet. Plant Breed., 39 (Special Issue), 95-99.
-192 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Optimierung der nachhaltigen Biomassebereitstellung
von repräsentativen Dauergrünlandtypen
zur thermischen Verwertung (Projekt GNUT-
Verbrennung)
K. Gödeke, H. Hochberg
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena
1. Einleitung
Das Dauergrünland hat einen nennenswerten Anteil an den landwirtschaftlichen
Biomassepotenzialen. Forschungsarbeiten konzentrieren sich gegenwärtig
jedoch auf den Energiepflanzenanbau, während zum Dauergrünland im Vergleich
dazu bisher wenige und weitgehend isolierte Forschungsarbeiten stattfinden.
Das Vorhaben „GNUT-Verbrennung“ soll dringend notwendige Kennt nisse
bereitstellen, um energetische Potenziale des Grünlandes zu erschließen. Es
sollen Strategien erarbeitet werden, wie und in welchen Mengen der Aufwuchs
von extensiven Grünlandflächen mit oder ohne Bewirtschaftungsauflagen
(Naturschutzgrünland) in geeigneter Form energetisch genutzt werden kann.
Grünlandflächen gewinnen aufgrund der immer stärker werdenden Flächenkonkurrenz
des Nahrungsmittel-, Futter- und Energiepflanzenanbaus zunehmend
an Bedeutung. Die Bewirtschaftungs- und Verwertungsstrategien müssen ökologischen
und ökonomischen Anforderungen gerecht werden und sind anhand
entsprechender Kriterien zu bewerten.
2. Methoden
Die vegetationskundliche Aufnahme hat zu Beginn des Projektes (2008) eine
erste Definition der Flächen anhand der tatsächlich vorkommenden Arten ergeben.
Demnach handelt es sich wie angestrebt bei den Versuchsflächen um ein
Seggenried (SR; artenarm), eine Rohrglanzgraswiese (RG; Dominanzbestand),
eine Kohldistelwiese (KD, mit Mädesüß überprägt), eine Goldhaferwiese (GH;
typische Ausprägung) und eine Streuwiese (SW; sehr artenreich). Die nachfolgenden
Darstellungen beziehen sich immer auf die Vegetationstypen, so dass in
-193 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
den Grafiken und Tabellen die o. g. Kürzel verwendet werden. Die Bewirtschaftungs-
bzw. Nutzungsvarianten der verschiedenen Vegetationstypen im Versuch
sind in Tabelle 1 dargestellt.
Um eine bessere Einschätzung der Standorte vornehmen zu können, sind in der
nachfolgenden Tabelle 2, die Standorte bzw. die Vegeta tionstypen anhand der
jeweiligen Temperatur- und Niederschlagswerte charakterisiert.
Tab. 1: Nutzungsvarianten der verschiedenen Vegetationstypen (* Varianten
mit Düngung)
Vegetationstyp Var. 1 Var. 2 Var. 3 Var. 4
SR
2 Schnitte
(Juli + Sept.)
1 Schnitt
(Juli/Aug.)
1 Schnitt
(Sept.)
S. alle 2 J.
(Sept.)
RG
2 Schnitte
(Juni + Sept.)
2 Schn. (K)*
(Juni + Sept.)
1 Schnitt
(Sept.)
S. alle 2 J.
(Sept.)
KD
2 Schnitte
(Juni + Sept.)
2 Schnitte
(Juli/Okt.)
1 Schnitt
(Aug.)
S. alle 2 J.
(Aug.)
GH
2 S. (NPK)*
(Juni + Sept.)
2 S. (PK)*
(Juni + MSept.)
2 Schnitte
(Juni + Sept.)
S. alle 2 J.
(Sept.)
SW
1 Schnitt
(Aug.)
1 Schnitt
(MSept.)
2 Schnitte
(Juli + Sept.)
S. Alle 2 J.
(Sept.)
Tab. 2: Standortcharakterisierung Nutzungsvarianten der verschiedenen
Vegetationstypen
Vegetationstypen
Langjähriges Temperatur-Jahresmittel
(°C)
-194 -
Langjährige, durchschnittliche
Niederschlagssumme im
Jahr (mm)
SR 9.0 733.4
RG 9.2 501.9
KD 7.5 581.1
GH 5.9 842.0
SW 6.9 1 273.4
Alle Aufwüchse wurden ertraglich erfasst und chemisch, nach VDLUFA Methoden,
hinsichtlich ihres Futterwertes und ihrer Verbrennungseigenschaften, analysiert.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3. Ergebnisse
3.1 Biomasseerträge
Als Durchschnitt über die bisher zwei betrachteten Jahre ergibt sich das in Abbildung
1 dargestellte Verhältnis der Trockenmasseerträge der Varianten und
Grünlandtypen zueinander. Das Rohrglanzgras weist mit Abstand das höchste
Biomassepotenzial auf, gefolgt von dem Seggenried und dem Goldhafer sowie
der Kohldistelwiese, und als ertragsschwächsten Standort, die Streuwiese.
Das Seggenried und die Spätschnittvariante des Rohrglanzgrases erreichen die
höchsten Trockensubstanzgehalte im Erntegut, alle anderen Typen und Varianten
sind mit einem TS-Gehalt von etwa 30 % in der FM als noch silierfähig einzustufen.
Ertrag (in dt TM/ha)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
a
b
c
RG 2S
RG (K) 2S
RG spät
SW früh
SW spät
SW 2S
SR 2S
SR früh (Aug.)
d
d
d
TM-Ertrag TS-Gehalt
c
eg e
SR spät (Sept.)
-195 -
KD früh 2S
e
KD spät 2S
eg
eg
f
e
g
KD
GH (NPK) 2S
GH (PK) 2S
GH 2S
Abb. 1: Jahreserträge (in dt/ha) und durchschnittliche Trockensubstanzgehalte
(in % der FM) der verschiedenen Grünlandtypen und Varianten
an den Versuchsstandorten gemittelt über die Jahre 2008 und 2009,
unterschiedliche Buchstaben kennzeichnen signifikante Ertragsunterschiede
mit p ≤ 0,05
Hinsichtlich des Biomassepotenziales ist den zweischnittigen bzw. gedüngten
Varianten der Vorzug zu geben. Bei der Streuwiese und der Kohldistelwiese
lohnt eine Zweischnittvariante gegenüber einer einschnittigen Spätschnittvariante
allerdings nicht. Bei beiden Varianten wird hier in etwa der gleiche Trockenmasseertrag
erreicht.
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
TS-Gehalt (in % der FM)

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3.2 Biomasseeigenschaften
Da die Inhaltsstoffe prüfgliedweise untersucht wurden, werden hier die Rohmittelwerte
dargestellt und verglichen. Eine statistische Verrechnung war nicht möglich.
3.2.1 Beurteilung nach Futterwert
Die relativ großen Schwankungen in den Gehalten der Weender Roh nährstoffe
zwischen den Standorten liegen immer im Bereich der Standardabweichung
vom jeweiligen Mittelwert. Für die Verbrennung erwünscht sind ein möglichst
hoher Rohfaser- und damit auch Lignin anteil und ein geringer Rohproteingehalt
im Verbrennungsmaterial. Zur Futternutzung strebt man genau das Gegenteil
an, hohe Rohproteingehalte und niedrige Faseranteile, zusätzlich eine hohe
Verdaulichkeit und damit hohe Energiegehalte. Der Mittelwert über die Standorte
beträgt in der Verdaulichkeit 45,8 % in der TM mit einer Standardabweichung
von 11,1 % in der TM. Der Energiegehalt beträgt im Mittel 4,85 MJNEL/kg TM mit
einer Standardabweichung von 0,73 MJNEL/kg TM.
Zur Futternutzung wäre das Material also nur bedingt geeignet. Lediglich die Proben
der Goldhaferwiese weisen in beiden Merkmalen Werte außerhalb der ausgewiesenen
Standardabweichung vom Mittelwert auf.
3.2.2 Beurteilung nach Nähr- und Mineralstoffgehalten
Nähr- und Mineralstoffe sind für die Tierernährung wichtig, für die Verbrennung
des Pflanzenmaterials nachteilig, da sich diese ungünstig auf die Verbrennungseigenschaften
auswirken, aus denen auch technische Störungen im Verbrennungsablauf
entstehen können (z. B. Korrosion oder Schlackebildung). Eine
Bewertung der Grünlandaufwüchse als Brennstoff hinsichtlich der Mineral- und
Nährstoffgehalte lässt sich nur durchführen, wenn diese mit den Werten von
anderen, üblicheren Brennstoffen wie z. B. Stroh und Holz verglichen werden.
Die Werte wurden in der folgenden Abbildung 2 zur besseren Übersicht zusätzlich
ergänzt. Hierbei wird deutlich, dass die Parameterwerte für Stroh und Holz
wesentlich unter denen des Spätschnittgutes im Versuch liegen. Unter der Prämisse
der Anforderungen für Brennstoffe, dass unter 3 % Stickstoff in der TM enthalten
sein sollte, halten jedoch alle Proben der verschiedenen Vegetationstypen
diese Vorgabe ein. Schwieriger wird es mit dem Schwefel- bzw. Chlorgehalt,
der jeweils 0,2 % in der TM nicht überschreiten sollte.
-196 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Gehalte der Inhaltsstoffe (in % TM)
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
Rohrglanzgras Streuwiese Groß-Seggenried
Kohldistelwiese Goldhafer Stroh
Holz
P K Mg S Ca Si Cl N
Abb. 2: Gehalte der Nähr- und Mineralstoffe (in % der TM) im Pflanzenmaterial
der verschiedenen Vegetationstypen im Versuch (Werte aus 2008),
Stroh und Holz (Literaturwerte)
3.2.3 Beurteilung nach Spurenelement- und Schwermetallgehalt
Zu den Spurenelementen zählen wir hier Eisen (Fe), Natrium (Na), Mangan (Mn),
Aluminium (Al), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Brom (Br) und Strontium (Sr). Auch hier
gilt der Grundsatz, dass Brennstoffe so wenig wie möglich Spurenelemente und
vor allem keine Schwermetalle enthalten sollten, da die meisten Bestandteile
entweder in der Asche verbleiben oder über den Rauch bei der Verbrennung wieder
in die Umwelt gelangen.
Vergleicht man die Gehalte der verschiedenen Grünlandaufwüchse erneut
mit denen von Stroh und Holz, stellt man fest, dass die Rohrglanzgraswiese die
geringsten Werte aufweist und sich damit durchaus mit den Werten von Holz
und Stroh vergleichen kann. Die Kohldistelwiese zeigt auch hier die höchsten
Gehalte und liegt in ihren Parameter-Werten, außer beim Kupfer und Natrium,
um ein Vielfaches über den Werten von Stroh und Holz.
Zu den Schwermetallen zählen wir Chrom (Cr), Quecksilber (Hg), Arsen (As),
Cadmium (Ca), Blei (Pb) und Thallium (Tl). In gleicher Weise wie die Spurenelemente
präsentieren sich die Ergebnisse der Schwermetalluntersuchungen.
-197 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Der geringste Gehalt an Schwermetallen findet sich in den Aufwüchsen der
Rohrglanzgraswiese, gefolgt mit etwas höheren Werten von der Streuwiese und
den ersten Aufwüchsen des Goldhafers. Das Seggenried zeigt deutlich höhere
Werte, welche jedoch auch hier wieder von den zweiten Aufwüchsen des Goldhafers
übertroffen werden. Die höchsten Gehalte finden sich wiederum in den
Proben der Kohldistelwiese.
Auch wenn einzelne Werte sehr hoch liegen, so befinden sich die Schwermetallgehalte
aller Vegetationstypen auf gleichem Niveau bzw. unter dem von Stroh
und Holz, ausgenommen die Cadmium- und Blei-Werte der Kohldistelwiese.
3.2.4 Beurteilung nach energetischem Wert
Ausschlaggebend für die Anforderungen an einen guten Brennstoff ist die
energetische Verwertbarkeit. Diese wird am unteren Heizwert gemessen. Der
durchschnittliche Heizwert von Holz liegt bei etwa 18,7 MJ/kg TM und damit etwa
1,5 MJ/kg TM über dem von Stroh und etwa 2 MJ/kg TM über dem Durchschnitt
des Spätschnittgutes der Grünlandflächen. Einzelne Vegetationstypen erreichen
jedoch das Niveau des Strohs, so z. B. das Seggenried. Auch die Aufwüchse
der Streuwiese liegen mit dem Heizwert über dem Durchschnitt der gesamten
Grünlandaufwüchse und nähern sich dem Durchschnittswert des Strohs eher
an als die der anderen Typen. Die späteren Schnitte wie auch z. T. die zweiten
Schnitte weisen einen jeweils höheren Heizwert auf (Abb. 3).
Heizwert (MJ/kg TM)
19,0
18,5
18,0
17,5
17,0
16,5
16,0
15,5
15,0
14,5
1. AW
1. AW (K)
1 AW spät
2. AW
2. AW (K)
1 AW früh
1 AW spät
1. AW
2.AW
1. AW
1 AW früh
1 AW spät
Rohrglanzgras Streuwiese Seggenried Kohldistel Goldhafer
Abb. 3: Gemessener unterer Heizwert des Pflanzenmaterials nach Vegetationstypen
(Werte aus 2008) sowie von Holz und Stroh (Literaturwerte)
-198 -
2. AW
1. AW früh
1. AW spät
1 AW
2. AW früh
2. AW spät
1. AW (NPK)
1. AW (PK)
1. AW
2. AW (NPK)
2. AW (PK)
2. AW

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
4. Schlussfolgerungen
Die Vorzüglichkeit hinsichtlich der Eignung bestimmter Vegetationstypen zur
thermischen Verwertung lässt sich noch nicht eindeutig zuordnen. Die Grünlandtypen
mit den höchsten Biomasseerträgen weisen auch die höchsten Gehalte an
„Störstoffen“, sprich Stickstoff, Chlor und Schwefel auf. In den Aufwüchsen der
ertragsschwachen Streuwiese dagegen finden sich nur geringe Gehalte an allen
anorganischen Parametern und aber auch der zweithöchste Heizwert im Versuch,
alles etwa auf dem Niveau von Stroh.
Nach einer ersten Einschätzung kann von einer Zweischnittnutzung sowohl bei
der Streu- und Kohldistelwiese, hier aus mangelndem Biomassepotenzial, als
auch bei der Goldhaferwiese, aufgrund zu hoher Spurenelement- und Schwermetallgehalte
in den zweiten Aufwüchsen, abgeraten werden. Rohrglanzgras
und Seggenried scheinen die vielversprechendsten Alternativen zu sein, vor
allem die zwei schnittigen und Düngungsvarianten. Jedoch bleiben noch weitere
Ergebnisse abzuwarten, vor allem die ökonomische Bewertung und die Potenzialabschätzungen
der Grünlandverfügbarkeit in den Modellregionen.
5. Zusammenfassung
Im Verbundvorhaben „Optimierung der nachhaltigen Biomassebereitstellung
von repräsentativen Dauergrünlandtypen für die thermische Verwertung“
(GNUT-Verbrennung), soll die Eignung bzgl. Biomassepotenzial und -eigenschaften
von Dauergrünlandaufwüchsen verschiedener Vegetationstypen für
die thermische Verwertung untersucht werden. Die Versuchsflächen ließen
sich nach einer vegetationskundlichen Aufnahme 2008 als Seggenried (artenarm),
Rohrglanzgraswiese (Dominanzbestand), Kohldistelwiese (mit Mädesüß
überprägt), Goldhaferwiese (typische Ausprägung) und Streuwiese (sehr artenreich)
einordnen. Das Rohrglanzgras weist im Mittel der Jahre und Varianten mit
Abstand das höchste Biomassepotenzial auf (123 dt TM/ha), gefolgt von dem
Seggenried (62 dt TM/ha) und dem Goldhafer (54 dt TM/ha) sowie der Kohldistelwiese
(46 dt TM/ha) und als ertragsschwächsten Standort die Streuwiese
(21 dt TM/ha). Das Seggenried und die Spätschnittvariante des Rohrglanzgrases
erreichen die höchsten Trockensubstanzgehalte im Erntegut (etwa 40 %),
alle anderen Typen und Varianten sind mit einem TS-Gehalt von etwa 30 % in der
FM als noch silierfähig einzustufen. Bei den Mineral- und Nährstoff- sowie Spu-
-199 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
renelement- und Schwermetallgehalten zeichnet sich im Vergleich der Vegetationstypen
ein immer ähnliches Bild. Die geringsten Gehalte aller Gruppen finden
sich im Rohrglanzgras, die höchsten in der Kohldistelwiese. Mineral- und Nährstoffgehalte
liegen in dem Spätschnittgut der Grünlandflächen deutlich über
denen von Stroh und Holz, bei Spurenelementen und Schwermetallen verhält
es sich tendenziell anders herum. Der durchschnittliche Heizwert von Holz liegt
etwa 1,5 kJ/kg TM über dem von Stroh und etwa 2 kJ/kg TM über dem Durchschnitt
des Spätschnittgutes der Grünlandflächen, wobei einzelne Varianten und
Typen den Heizwert des Strohs durchaus erreichen. Grünlandaufwüchse sind
somit ein sehr vielfältiger und problematischer Einsatzstoff für die Verbrennung.
Rohrglanzgras und Seggenried scheinen noch am geeignetsten für die thermische
Verwertung zu sein. Gedüngte und Zweischnitt-Varianten sind zu bevorzugen.
Weitere Ergebnisse (Ökonomie, Ökologie) werden zurzeit erarbeitet.
Danksagung
Das Projekt GNUT-Verbrennung (FKZ 22005808) wird mit Mitteln des Bundesministeriums
für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV)
über die Fachagentur nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert.
-200 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Optimierung der N-Düngung von Raps durch
Berücksichtigung der bereits aufgenommenen
N-Menge
K. Sieling 1 , W. Sauermann 2 , H. Kage 1
1 Christian-Albrechts-Universität, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung,
Kiel, 2 Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein, Osterrönfeld
1. Einleitung
Der Rapsanbau hat in den vergangenen Jahrzehnten deutschlandweit deutlich
zugenommen. Zurzeit werden ca. 1,5 Mio. ha Raps in Deutschland angebaut,
von denen ca. 1 Mio. ha als nachwachsender Rohstoff zu Biodiesel verarbeitet
wird. Parallel dazu steigen die Anforderungen an eine wirtschaftlich erfolgreiche
und gleichzeitig umweltgerechte N-Düngungsstrategie zu Winterraps. Einerseits
soll nach der DüngeVO die N-Bilanz im dreijährigen gleitenden Mittel den
Grenzwert von 60 kg N/ha nicht überschreiten. Raps weist auf Grund seines
vergleichbar geringen N-Entzuges mit dem Samen (ca. 130 kg N/ha bei einem
Ertrag von 40 dt/ha) einen hohen Bilanzüberschuss auf und der Transfer dieses
N-Überschusses in die übliche Folgefrucht Winterweizen gelingt häufig nur
unvollständig.
Auf der anderen Seite fordert die Biokraftstoffnachhaltigkeitsverordnung (BiokraftstoffNachVO)
beim Einsatz von Biomasse zur Treibstofferzeugung (Bio-
Diesel) eine Reduktion der Treibhausgasemission von mindestens 35 % (bereits
gültiger Grenzwert) bzw. 50 % (ab 2017). Die zur Zeit gültigen Standardwerte der
Treibhausgasemissionen weisen für Biodiesel aus Raps eine Minderung von
38 % aus, ein Wert, der also nur knapp über dem jetzigen und deutlich unter dem
ab 2017 gültigen Grenzwert liegt. Da die im landwirtschaftlichen Produktionsprozess
entstehenden Treibhausgasemissionen zum großen Teil direkt (Energieaufwand
für Düngemittel und Ausbringung) oder indirekt (klimawirksame
Lachgasemissionen) auf die Stickstoffdüngung zurückgeführt werden, sind
Maßnahmen zur Verbesserung der N-Effizienz im Rapsanbau dringend geboten
(Majer und Oehmichen, 2010).
Als Ansatzpunkt zur Optimierung der N-Düngung zum Raps kann die grundsätzliche
Überlegung dienen, dass der N-Düngebedarf eines Pflanzenbestandes
-201 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
sich aus der Pflanzenaufnahme und dem Nmin-Wert nach der Ernte ergibt. Das
N-Angebot selbst setzt sich zusammen aus dem Nmin-Wert zu Vegetationsbeginn,
der N-Mineralisation während der Vegetationsperiode und der N-Düngung.
Die Düngungsempfehlungen der Offizialberatung in Deutschland beruhen weitgehend
auf dem Nmin-System, bei dem ausgehend von empirisch ermittelten Sollwerten
unter Berücksichtigung von Nmin-Messwerten oder Schätzwerten, eine
schlagspezifische Düngungsempfehlung erfolgt. Neben Nmin werden hierbei
oft weitere Korrekturfaktoren berücksichtigt, so auch der Zustand des Bestandes
(üppig, schwach), jedoch meist nur auf der Grundlage pauschaler Zu- oder
Abschläge.
Da Raps bereits vor der 1. N-Gabe beträchtliche N-Mengen aufnehmen kann,
erscheint es jedoch sinnvoll, die Bemessung der N-Düngung primär von der
N-Aufnahme der Bestände vor dem 1. Düngungstermin abhängig zu machen.
Ergebnisse verschiedener Autoren zeigen, dass gemessene Nmin-Werte im
Frühjahr unter Raps aufgrund der hohen N-Aufnahme der Kultur häufig im
Bereich sehr niedriger Werte liegen (20-30 kg N/ha). Im Gegensatz hierzu können
nach milder Herbstwitterung und normalen Saatzeiten aber häufig 80 kg N/ha und
mehr vor Winter im Rapsaufwuchs ermittelt werden. Dieser Ansatz liegt auch
einem in Frankreich erfolgreich etablierten System der N-Düngebedarfsermittlung
zugrunde.
2. Material und Methoden
In einer von der Union zur Förderung des Öl- und Proteinpflanzen (UFOP) finanziell
geförderten Versuchsserie wurde den oben skizzierten Fragestellungen
systematisch nachgegangen. In 4 Versuchs jahren (2005/06-2008/09) wurden
an bundesweit repräsentativen Standorten (12 in 2009) durch Variation der Saatzeit
(normal vs. spät) und durch Stickstoffdüngung im Herbst (0 vs. 40 kg N/ha) vier
verschiedene Ausgangsbedingungen in Bezug auf die Bestandes entwicklung
vor Winter geschaffen. Aufgrund der sehr verhaltenen Entwicklung im Herbst
2007 und 2008 wurde in beiden Jahren die Herbstgabe von 40 auf 80 kg N/ha
erhöht. Damit sollte sichergestellt werden, dass eine ausreichende Differenzierung
der N-Aufnahme im Herbst im Sinne der Versuchsanstellung erfolgt und
vorhanden ist. Jede dieser vier Herbstvarianten wurde mit einem N-Steigerungsversuch
(N-Düngung im Frühjahr: 0/0, 40/40, 80/80, 120/120, 140/140 kg N/ha)
in vierfacher Wiederholung kombiniert. Die optimale N-Düngermenge im Früh-
-202 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
jahr (Annahmen: 30 Euro/dt Raps, 0,75 Euro/kg N) wurde mit Hilfe einer durch
Regressionsanalyse geschätzten quadratischen Ertragsfunktion N-Düngung
vs. Ertrag ermittelt (Henke et al., 2007). Diese berechneten optimalen Düngermengen
wurden abschließend mit den vom Raps vor bzw. nach Winter aufgenommenen
N-Mengen sowie den Nmin-Werten im Frühjahr mittels einer Kovarianzanalyse
in Beziehung gesetzt.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Effekte einer Herbst-N-Düngung
Das Versuchskonzept erlaubt eine Auswertung hinsichtlich der Ertragswirkung
einer zusätzlichen N-Düngung im Herbst. Während in den ersten beiden Versuchsjahren
wie auch in einer anderen Versuchsserie (Sieling und Kage, 2010) keine
signifikanten Ertragseffekte zu beobachten waren, konnte die Herbstapplikation in
2008 und 2009 den Ertrag signifikant um 3,5 bzw. 4,8 dt/ha steigern (Abb. 1).
55,7 a
58
0 kg N/ha im Herbst
40 bzw. 80 kg N/ha im Herbst
56
Ertrag (dt/ha)
54
52
50
48
51,0
51,1
51,5
51,2
-203 -
52,2 b
49,7 b
54,5 a
2006 2007 2008 2009
Versuchsjahr
Abb. 1: Einfluss einer Herbst-N-Düngung auf den Samenertrag von Raps (Mittel
über alle Orte und beide Saatzeiten, >150 kg N/ha im Frühjahr)
Der positive Einfluss einer Herbstapplikation war in der im Frühjahr ungedüngten
Variante am größten und nahm mit steigender N-Düngung im Frühjahr ab
(Tab. 1). Weitergehende, modellgestützte Analysen deuten darauf hin, dass
der im Herbst applizierte Stickstoff über Winter nicht vollständig ausgewaschen

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
wurde, sondern wahrscheinlich im nächsten Frühjahr von den Rapspflanzen
zumindest teilweise noch genutzt werden konnte (Böttcher, mdl. Mitteilung).
Wird die Wirkung einer Herbst-N-Gabe mit der Herbst-N-Aufnahme von ungedüngten
Beständen korreliert, so zeigt sich, dass die zusätzliche Herbst-N-Düngung
nur in schwachen Beständen mit 50 kg N/ha.
Tab. 1: Interaktion zwischen Herbst- und Frühjahrs-N-Düngung auf den
Samenertrag (dt/ha) von Winterraps (2006-2009, Mittel aller Orte und
Saatzeiten)
N-Dgg. Frühj. Herbst-N-Düngung Differenz
(kg N/ha) 0 kg N/ha 40/80 kg N/ha (dt/ha)
0/0 28,7 33,9 +5,2
40/40 41,9 46,6 +4,7
80/80 48,6 51,4 +2,8
120/120 51,5 53,8 +2,3
140/140 52,9 54,4 +1,5
Mittel 44,7 48,0 +3,3
3.2 Beziehung zwischen Herbst-N-Aufnahme und der Höhe der
optimalen Düngung
Die Korrelation zwischen der N-Menge im Bestand zu Vegetationsende
und der Höhe der optimalen N-Düngung im nächsten Frühjahr
(Nopt) ergab eine lineare negative Beziehung mit einer Steigung von
-0.7. (Abb. 2). Es gab keine signifikanten Interaktionen zwischen der N-Menge
im Bestand im Herbst und dem Jahr bzw. dem Ort, so dass die Reaktion von Nopt
auf die aufgenommenen N-Mengen an allen Orten und in allen Jahren ähnlich
war, zu erkennen am parallelen Verlauf der Geraden für die verschiedenen Orte.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Höhe der optimalen N-Düngung signifikant
zwischen den Standorten variiert (Henke et al., 2009).
Für die Umsetzung dieser Ergebnisse in die landwirtschaftliche Praxis muss
zunächst die aufgenommene N-Menge (kg N/ha) bestimmt werden. Dazu wird
die oberirdische Biomasse des Rapsbestandes gewogen (ohne Wurzeln) und
die Frischmasse (in kg/m 2 ) mit dem Faktor 45 multipliziert. Dieser Umrechnungsfaktor
basiert auf der Annahme eines Trockensubstanzgehaltes von 10 % und
-204 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
einer N-Konzentration von 4,5 % (Henke 2008) und gilt nur für frühe Entwicklungsstadien.
Eine detaillierte Beschreibung der Probenahme sowie ein Excel-
Programm zur Berechnung ist unter der www.lwk-sh.de zu finden.
Zudem wird unterstellt, dass ein ‚normaler‘ Bestand vor Winter 50 kg N/ha aufgenommen
hat und dass ein solcher ‚Normalbestand‘ im nächsten Frühjahr ortsoptimal
gedüngt wird. Die Höhe der ortsoptimalen N-Menge wird auf der Basis der Offizialberatung
bestimmt. Eine ‚Absolutschätzung‘ der ortsoptimalen N-Düngung
ist nach unseren Ergebnissen zurzeit nicht möglich. Deutliche Abweichungen
von dieser mittleren N-Aufnahme sollten zu einer Korrektur der N-Dün gung (sinnvollerweise
bei der 2. N-Gabe) führen. Da die Steigung der Regression optimale
N-Düngermenge vs. N-Menge im Bestand im Herbst -0,7 ist, können die übliche
N-Aufnahme (50 kg N/ha) überschreitende N-Mengen dann auch nur zu 70 %
angerechnet werden. Ein Beispiel: Ein Winterrapsbestand hat im Herbst 90 kg N/
ha aufgenommen und die ortsübliche Düngermenge beträgt 200 kg N/ha. Die
durchschnittliche N-Menge im Bestand wird in diesem Beispiel um 40 kg N/ha
überschritten. Von diesen 40 kg N/ha sind 70 %, also 28 kg N/ha auf die ortsübliche
Düngermenge anrechenbar, so dass sich eine Düngermenge von 172 kg N/ha
(200 minus 28) ergibt. In Beständen, die im Herbst weniger als 50 kg N/ha aufgenommen
haben, kann die N-Düngung entsprechend erhöht werden.
Nopt (kg N/ha)
320
300
280
260
240
220
200
180
160
140
n = 109
r
120
100
0 20 40 60 80 100 120 140 160
N-Aufnahme im Herbst (kg N/ha)
2 = 0.68 ***
b = -0.70 ***
RMSE = 23.3
-205 -
Berge Borwede
Christgrün Dornburg
FuKa GGerau
Guelzow HS
Moosburg Nomborn
Ohrensen Roda
Thyrow
Abb. 2: Beziehung zwischen der optimalen N-Düngermenge im Frühjahr (Nopt)
und der vom Bestand vor Winter aufgenommenen N-Menge

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Eine ebenfalls geprüfte Beziehung zwischen der N-Aufnahme im Frühjahr und
der optimalen Frühjahrs-N-Düngung war insbesondere in Jahren mit frostbedingt
größeren Blattverlusten weniger präzise, daher ist eine Bestimmung der
N-Aufnahme im Herbst sinnvoller. Zudem sprechen auch arbeitswirtschaftliche
Gründe für eine Herbstbe probung. Frieren Blätter über Winter ab, so können
offenbar die darin enthaltenen Nährstoffe im nachfolgenden Frühjahr vom
Bestand zumindest teilweise noch genutzt werden. Bei einer Beprobung im
Frühjahr wird das abgefrorene Pflanzenmaterial aber nicht erfasst, so dass dieser
Anteil bei einer Probenahme im Frühjahr nicht berücksichtigt wird.
Zwischen den Nmin-Werten (0-60 cm) im Frühjahr und Nopt konnte keine gesicherte
Beziehung ermittelt werden, da die Nmin-Werte aufgrund der meist ähnlichen Vorfrucht
(Wintergerste) auf einem niedrigen Niveau nur sehr wenig variierten.
Ein Vergleich des Ansatzes mit den Empfehlungen der Offizialberatung konnte
nur im Jahr 2008/09 durchgeführt werden. Dabei zeigte sich, dass bei Beständen
mit >50 kg N/ha die N-Düngung im Frühjahr um 14 kg N/ha ohne Ertragseinbußen
reduziert werden konnte. In schwächer entwickelten Beständen führte eine
Erhöhung der N-Dün gung um 16 kg N/ha zu einem signifikanten Mehrertrag von
1,6 dt/ha, der für den Einzelbetrieb ökonomisch sinnvoll ist. Allerdings bleibt die
um ca. 11 kg N/ha erhöhte N-Bilanz vor dem Hintergrund der Düngeverordnung
und den möglichen ökologischen Auswirkungen wie N-Auswaschung und Lachgasemission
kritisch zu diskutieren.
4. Zusammenfassung
Zunehmende gesetzliche Auflagen (BiokraftstoffNachVO, DüngeVO) erfordern
eine Optimierung der N-Düngung zu Winterraps. Dazu wurden 2005/06-2008/09
an mehreren Standorten in Deutschland (12 in 2009) durch Variation der Saatzeit
(normal vs. spät) und durch Stickstoffdüngung im Herbst (0 vs. 40 bzw. 80 kg N/
ha) vier verschiedene Ausgangsbedingungen in Bezug auf die Bestandesentwicklung
vor Winter geschaffen, die mit einem N-Steigerungs-versuch (N-Düngung
im Frühjahr: 0-280 kg N/ha) kombiniert wurden. Die aus den Ertragsfunktionen
abgeleiteten optimalen N-Düngermengen im Frühjahr wurden mit den vom
Raps vor bzw. nach Winter aufgenommenen N-Mengen sowie den Nmin-Werten
im Frühjahr mittels einer Kovarianzanalyse in Beziehung gesetzt. In 2 von 4 Jahren
konnte die Herbst-N-Gabe den Ertrag von schwach entwickelten Beständen
-206 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
steigern. Dabei trat eine signifikante negative Interaktion mit der Frühjahrs-N-
Düngung auf. Die optimale N-Düngermenge im Frühjahr korrelierte negativ mit
den vor Winter vom Rapsbestand aufgenommenen N-Mengen. Bei einer großen
Varianz war die Reaktion aber an allen Orten ähnlich. Dieser Ansatz erlaubt
eine Verringerung der Frühjahrs-N-Düngung bei im Herbst üppig entwickelten
Beständen ohne Ertragseinbußen.
5. Schlussfolgerung
Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass eine Herbst-N-Düngung hauptsächlich
in schwach entwickelten Beständen mit

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
(27.09.2010).
Sieling, K., Kage, H., 2010: Efficient N management using winter oilseed rape: A
review. Agronomy for Sustainable Development 30, 271-279.
-208 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Stickstoffdüngung zu Winterraps im Herbst –
Einfluss der N-Form auf Vorwinterentwicklung,
Winterhärte und Ertrag
J. Jasper
Institut für Pflanzenernährung und Umweltforschung Hanninghof, YARA GmbH
& Co. KG, Dülmen
1. Einleitung
Die Ausweitung des Winterrapsanbaus und die Zunahme des Anbauumfanges
von Winterweizen haben dazu geführt, dass Winterraps in der Fruchtfolge immer
häufiger nach Weizen steht. Aufgrund der oft späteren Saatzeiten für Raps nach
Weizen wird vermehrt eine Herbst-N-Düngung erwogen, um die Umsetzung des
Weizenstrohs zu beschleunigen und die Vorwinterentwicklung des Rapses zu
fördern. Neben der Ertragswirkung einer solchen Herbst-N-Gabe wird in der Praxis
vereinzelt auch die Frage der Eignung unterschiedlicher N-Formen diskutiert,
wobei Auswirkungen nitrat- bzw. ammoniumbasierter N-Düngung auf die Winterhärte
des Rapses im Mittelpunkt stehen (Schönberger, 2008). Während der
Effekt einer Stickstoffdüngung im Herbst auf den Rapsertrag in zahlreichen Versuchen
geprüft wurde (u.a. Sieling et al., 2010), liegen zur Frage der N-Formen
bisher offenbar keine publizierten Versuchsergebnisse vor.
2. Material und Methoden
Zur Untersuchung von Wirkunterschieden zwischen den N-Formen bei der
Anwendung zu Winterraps im Herbst wurde daher in den Jahren 2006 bis 2009
eine dreijährige Versuchsserie auf insgesamt 19 Standorten in Nord-, West-
und Ostdeutschland durchgeführt (Tab. 1). Geprüft wurden die Effekte einer
Herbstdüngung (40 kg N/ha zum 4- bis 6-Blatt-Stadium des Rapses) mit nitrathaltigen
Düngern (Kalkammonsalpeter (KAS) in 2006/07 bzw. Kalksalpeter (KS)
in 2007/08 und 2008/09) im Vergleich zu einer ammoniumbetonten Düngung
(Alzon 46).
-209 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 1 : Versuchsvarianten der Feldversuche 2006-2009
Herbstdüngung Frühjahrsdüngung
Versuche (40 kg N/ha, BBCH 14-16)
Jahr Anzahl ohne NO3-N NH4-N 1. Gabe 2. Gabe
2006/07 2 - KAS Alzon 46 - -
2007/08 8 X KS Alzon 46 120N + 40S 80N
2008/09 9 X KS Alzon 46 120N + 40S 80N
In der Vegetationsperiode 2006/07 wurden auf zwei Standorten im Münsterland
(Bodenart lS) bestehende Versuche zur Prüfung von Herbstdüngungsvarianten
bei zwei Saatzeiten („Saatzeitenversuch“, Spaltanlage mit 6 Wiederholungen)
um den N-Formenversuch erweitert. Dieser wurde als Blockanlage mit drei Wiederholungen
im früher gesäten Bestand (Aussaat am 01.09.) angelegt. Nach
einer Bonitur der Überwinterung im Frühjahr, die keine Unterschiede zwischen
den Versuchsvarianten ergab, wurde der Versuch beendet. In den beiden Folgejahren
wurden die Varianten des N-Formen-Vergleichs in einen Versuch zur
Rapsherbstdüngung integriert, der als Blockanlage mit 6 Wiederholungen auf 8
(2007) bzw. 9 (2008) Standorten unterschiedlicher Bodengüte angelegt wurde.
Die Bestände dieser Versuche wurden mit einheitlicher Düngung im Frühjahr
(Tab. 1) bis zur Ernte geführt.
30
25
a
/h 20
-N
4 15
H
N
g
10
k
5
0
30
25
a
/h 20
-N
4 15
H
N
g
10
k
5
0
0-30 cm / Standort 1 0-30 cm / Standort 1
1 Woche 2 Wochen
Beprobungstermin
KAS
3 Wochen
1 Woche 2 Wochen
Beprobungstermin
3 Wochen
KAS Alzon 46
25
20
a
/h
-N 15
3
O
N10
g
k
5
0
25
20
a
/h
15
-N
3
O
N10
g
k
5
0
-210 -
1 Woche 2 Wochen
Beprobungstermin
KAS
3 Wochen
0-30 cm / Standort 2 0-30 cm / Standort 2
1 Woche 2 Wochen
Beprobungstermin
3 Wochen
KAS Alzon 46
Abb. 1: Entwicklung der Ammoniumgehalte (links) und der Nitratgehalte
(rechts) im Oberboden 1-3 Wochen nach Düngung mit KAS und
Alzon 46 im Herbst 2006

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Der Effekt der Düngung mit unterschiedlichen N-Formen auf das Nitrat- und
Ammoniumangebot wurde im Herbst 2006 exemplarisch anhand von Nmin-
Beprobungen der Krume (0-30 cm Bodentiefe) in jeweils wöchentlichen Intervallen
überprüft (Abb. 1).
Die Untersuchungen der Pflanzenbestände erstreckten sich auf die Vorwinterentwicklung
(Biomassebildung und Einzelpflanzenentwicklung) und auf die
Winterhärte bestimmende Pflanzeneigenschaften (Pflanzeninhaltsstoffe und
Osmolarität des Pflanzensaftes) zu Beginn der Vegetationsruhe (Ende November/Anfang
Dezember) sowie den Kornertrag (nur 2008 und 2009). Die varianzanalytische
Verrechnung der Versuchsergebnisse (p = 0,05) erfolgte mit dem
Statistikprogramm Statgraphics (StatPoint Inc.). Mittelwertvergleiche wurden
mit Fisher’s LSD-Test (α = 0,05) durchgeführt.
3. Ergebnisse und Diskussion
Die Ergebnisse des Saatzeitenversuchs (Abb. 2) zeigen deutlich, dass die Vorwinterentwicklung
eines Rapsbestandes maßgeblich durch den Saattermin
bestimmt wird. Während Biomassebildung und Einzelpflanzenentwicklung bei
moderater Saatzeitverzögerung (01.09.) durch N-Düngung gefördert werden
konnten, war dies bei sehr später Aussaat (23.09.) nicht möglich. Hier wirkte die
kurze noch verbleibende Vegetationszeit begrenzend.
Frischmasse (t/ha)
24
20
16
12
8
4
0
ohne N mit N ohne N mit N
Aussaat 01.09. Aussaat 23.09.
-211 -
Anzahl Blätter je Pflanze
Wurzelhalsdurchmesser (mm)
6.6
6.3
6
5.7
5.4
5.1
4.8
10.9
9.9
8.9
7.9
6.9
5.9
4.9
ohne N mit N ohne N mit N
Aussaat 01.09. Aussaat 23.09.
ohne N mit N ohne N mit N
Aussaat 01.09. Aussaat 23.09.
Abb. 2: Effekte der Herbst-N-Düngung auf die Vorwinterentwicklung in Abhängigkeit
vom Saattermin (Saatzeitenversuch 2006)

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Die im Mittel der drei Versuchsjahre in den N-Formenversuchen erzielten Ergebnisse
sind in Tabelle 2 zusammenfassend dargestellt.
Tab. 2: Bestandesparameter zu Beginn der Vegetationsruhe und
Kornertrag in Abhängigkeit von der N-Düngung im Herbst
(ungleiche Buchstaben kennzeichnen signifikante Mittelwertunterschiede
im Versuchsjahr, α = 0,05)
Versuche Stickstoffdüngung im Herbst
Jahr
Anzahl
ohne NO3-N NH4-N ohne NO3-N NH4-N
Blätter je Pflanze Wurzelhalsdurchmesser
(Anzahl) (mm)
2006/07 2 7,15a 6,80a 8,97a 8,32a 2007/08 8 4,95a 5,44b 5,32b 7,10a 7,40ab 7,52b 2008/09 9 5,40a 5,80b 5,74b 7,59a 7,91a 7,77a oberirdische Biomasse oberirdische Biomasse
(t FM/ha) (% TM)
2006/07 2 23,97 a 20,82 a 11,29 a 11,70 a
2007/08 8 9,94 a 11,69 b 11,26 ab 14,86 a 14,00 b 14,35 b
2008/09 9 12,75 a 16,13 b 15,73 b 16,16 a 16,39 ab 15,87 b
N-Gehalt N-Aufnahme
(% N i.d.TM) (kg N/ha)
2006/07 2 3,43 a 3,31 a 93,0 a 80,3 a
2007/08 8 3,84 a 4,26 b 4,34 b 56,7 a 69,7 b 70,1 b
2008/09 9 3,54 a 3,94 b 3,99 b 73,0 a 104,1 b 99,7 b
K-Gehalt B-Gehalt
(% K i.d.TM) (mg/kg TM)
2006/07 2 3,94 a 3,78 a
2007/08 8 3,09 a 3,34 b 3,17 a 25,02 a 24,07 b 24,78 ab
2008/09 9 3,41 a 3,72 b 3,65 b 29,87 a 30,23 ab 30,79 b
Osmolarität Pfl.-saft Kornertrag
(osmol/l) (t TM/ha)
2006/07 2 0,56 0,56
2007/08 8 0,54 0,54 4,55 a 4,65 a 4,57 a
2008/09 9 4,69 a 4,81 ab 4,87 b
-212 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3.1 Bestandesentwicklung vor Winter
Stickstoffdüngung im Herbst förderte sowohl die Biomassebildung des Bestandes
als auch die Entwicklung der Einzelpflanzen (Anzahl der Blätter je Pflanze
und Wurzelhalsdurchmesser) vor Winter. Diese Maßnahme erscheint somit
geeignet, die Entwicklung eines kräftigen und widerstandsfähigen Pflanzenbestandes
vor Beginn der Vegetationsruhe zu unterstützen und Entwicklungsrückstände
aufgrund moderat verzögerter Saattermine zumindest teilweise zu
kompensieren. Schnell wirksamer Nitrat-Stickstoff förderte die Bestandesentwicklung
vor Winter im Vergleich zu ammoniumbetonter Düngung tendenziell
etwas stärker.
3.2 Pflanzeninhaltsstoffe und Osmolarität des Pflanzensaftes
Wurde das Pflanzenwachstum durch eine Herbst-N-Düngung angeschoben, so
wurden die Trockenmassegehalte im oberirdischen Aufwuchs reduziert und die
N-Gehalte erhöht. Zwischen den N-Formen gab es hierbei keine Unterschiede.
Wohl aber im Hinblick auf die insgesamt in der Biomasse gebundene N-Menge
(N-Aufnahme), die nach Nitrat-Düngung zum Teil deutlich (wenn auch nicht statistisch
gesichert) höher war, was in erster Linie die stärkere Biomassebildung
widerspiegelt.
Ähnliche Unterschiede zwischen den N-Formen gab es auch in Bezug auf die
Mineralstoffgehalte in der oberirdischen Biomasse. Während die P-Gehalte
kaum reagierten (hier nicht dargestellt), waren die K-Gehalte in der Pflanzentrockenmasse
bei Verwendung nitrathaltiger Dünger durchgängig erhöht. Wie in
der Literatur vielfach beschrieben (u.a. Scherer et al., 1984, van Beusichem et al.,
1988), stehen NH4 + und K + in gewisser Konkurrenz um die Aufnahme durch die
Pflanze (sog. Kationenantagonismus), während zwischen NO3 - und K + eine synergistische
Beziehung in Bezug auf die Pflanzenaufnahme besteht (Kirkby und
Knight, 1977). Die Bor-Gehalte zeigten eine gegenläufige Tendenz und waren
bei Düngung mit Nitrat im Vergleich zur Ammonium-Düngung leicht reduziert.
Die Untersuchungen des aus der oberirdischen Biomasse gewonnen Pflanzenpresssaftes
auf Osmolarität ergaben nur geringe Unterschiede zwischen
den N-Formen. Eine auf einem Standort im Herbst 2006 durchgeführte Fraktionierung
in große und kleine Pflanzen und verschiedene Pflanzenteile (Abb. 3)
zeigte jedoch eine deutliche Tendenz zu durch Nitrat-Düngung erhöhten Osmo-
-213 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
laritätswerten der inneren Blattspreiten. Ob die gemessenen Unterschiede mit
Blick auf die Frosttoleranz der Pflanzen Relevanz besitzen, lässt sich anhand
der vorliegenden Ergebnisse nicht beurteilen. Aufgrund der Nähe dieser Blätter
zum Vegetationskegel und ihrer schützenden Funktion für die Knospenanlage
erscheint dies möglich.
Abb. 3: Einfluss der N-Form auf die Konzentration osmotisch wirksamer
Inhaltsstoffe im Presssaft verschiedener Pflanzenteile, Standort 2,
2006
3.3 Kornertrag
In der Vegetationsperiode 2007/08 war die Stickstoffdüngung im Herbst nicht
ertragswirksam. Die auf einzelnen Standorten recht großen Mittelwertunterschiede
zwischen den Prüfgliedern mit und ohne Herbst-N-Düngung (Abb. 4)
waren aufgrund der starken Streuung der Einzelwerte nicht statistisch abzusichern.
Im Mittel der Versuche 2008/09 führte die N-Düngung im Herbst hingegen
zu einer signifikanten Erhöhung des Kornertrags um 0,15 t TM/ha (Tab. 2). Bezogen
auf den Einzelstandort war der Ertragseffekt in 2 von 9 Versuchen statistisch
gesichert (Standorte 9 und 10, Abb. 4). Signifikante Effekte der N-Form auf den
Kornertrag bestanden auch auf diesen Standorten nicht (Abb. 5).
-214 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Ertragseffekt der Herbst-N-Düngung
(relativ zu ungedüngt, %)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
Ernte 2008 Ernte 2009
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Standorte
Abb. 4: Effekt der Herbst-N-Düngung (Mittel der N-Formen) auf den Kornertrag
(TM), relativ zum ohne N-Düngung im Herbst erzielten Ertrag
Kornertrag (t TM/ha)
4
3.9
3.8
3.7
3.6
3.5
3.4
Standort 1 - Ernte 2009
ohne NO3-N NH4-N
Herbst-N-Düngung
Kornertrag (t TM/ha)
-215 -
4.7
4.5
4.3
4.1
3.9
Standort 3 - Ernte 2009
ohne NO3-N NH4-N
Herbst-N-Düngung
Abb. 5: Kornerträge der Standorte 9 (links) und 10 (rechts), Ernte 2009
4. Schlussfolgerungen
Soll die Bestandes- und Einzelpflanzenentwicklung bei verspäteter Aussaat und
dadurch verkürzter Vegetationszeit im Herbst gefördert werden, so ist dies am
ehesten durch den Einsatz schnell wirksamer Dünger zu erreichen. Die N-Form
hatte keinen signifikanten Einfluss auf den Trockenmassegehalt im Aufwuchs

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
der mit Stickstoff gedüngten Versuchsvarianten und die Osmolarität des aus der
gesamten oberirdischen Biomasse gewonnenen Pflanzensaftes. Der Pflanzensaft
aus jüngeren, näher am Vegetationskegel initiierten Blättern wies bei Nitrat-
Düngung eine Tendenz zu leicht erhöhten Osmolaritätswerten im Vergleich
zu den Varianten mit Ammonium-Ernährung auf. Dies, sowie die in den Nitrat-
Varianten durchgängig höheren Kalium-Gehalte in der oberirdischen Biomasse
und die meist kräftiger entwickelte Einzelpflanzen deuten auf eine im Vergleich
zu den Ammonium-Varianten verbesserte Winterfestigkeit hin. Lediglich die
Bor-Gehalte waren nach Nitrat-Düngung gegenüber den Ammonium-Varianten
leicht reduziert. Hier muss beim Erreichen kritischer Werte ggf. durch gezielte
Bor-Gaben gegengesteuert werden. Ob eine Herbst-N-Düngung letztendlich
ertragswirksam wird, hängt von vielen Faktoren ab und lässt sich nur schwer
voraussagen. Unterschiede zwischen den N-Formen waren mit Blick auf den
Kornertrag nicht feststellbar.
5. Literatur
Kirkby, E.A., Knight, A.H., 1977: Influence of the level of nitrate nutrition on ion
uptake and assimilation, organic acid accumulation, and cation-anion
balance in whole tomato plants. Plant Physiol. 60, 349-353.
Scherer, H.W., MacKown, C.T., Leggett, E., 1984: Potassium-ammonium
uptake interactions in tobacco seedlings. Journal of Experimental
Botany 35(7), 1060-1070.
Schönberger, H., 2008: Machen Sie Ihren Raps jetzt fit für den Winter. Top agrar
10/2008, 58-61.
Sieling, K., Sauermann, W., Kage, H., Schulz, R.-R., 2010: Optimierung der
Stickstoffdüngung zu Winterraps durch schlagspezifische Berücksichtigung
von Bestandesparametern und Ertragspotenzial. In: Beiträge zur
Winterrapsproduktion. Mitteilungen der Landesforschungsanstalt für
Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern, Heft 44, 21-29.
van Beusichem, M.L., Kirkby, E.A., Baas, R., 1988: Influence of nitrate and
ammonium nutrition on the uptake, assimilation, and distribution of
nutrients in Ricinus communis. Plant Physiol. 86, 914-921.
-216 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Zur N-Düngung von Winterbraugerste
D. Witzel, J. Heyn
Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen, Kassel
1. Einleitung
Bedingt durch starke jährliche Ertrags- und Qualitätsschwankungen in Verbindung
mit hohen Qualitätsanforderungen der Abnehmer sowie eine von Jahr zu
Jahr mit großen Unsicherheiten behafteten Vermarktungssituation ist der Anbau
von Sommerbraugerste seit Jahren rückläufig. Aufgrund dieser Situation haben
die Gerstenzüchter seit Ende des letzten Jahrhunderts die Züchtung von Wintergersten
mit hoher Brauqualität intensiviert. Als Ergebnis der Züchtungsarbeit
sind seit Mitte dieses Jahrzehnts Winterbraugerstensorten am Markt, die gleich
gute Qualitätseigenschaften aufweisen wie Sommerbrauger-sten. Für Beratung
Praxis stellte sich die Frage, ob die Stickstoffdüngung der Winterbraugersten
ähnlich oder abweichend wie die der Sommerbraugersten erfolgen muß.
2. Versuche und Auswertung
Um die unterschiedlichen Boden-Klimaräume Hessens abzudecken wurden
die jeweils einjährigen Einzelversuche von 2007 bis 2010 in Praxisschlägen in
Nord-, Mittel- und Südhessen nach folgendem Versuchsplan durchgeführt.
Faktor 1: Sorte
1 Vanessa Breun/BayWa
2 Malwinta W. von Borries-Eckendorf/Saaten-Union
3 Wintmalt KWS-Lochow
Faktor 2: N-Düngung (kg N/ha)
1 0
2 40 (20 + 20)
3 80 (40 + 40)
4 120 (60 + 60)
5 80
6 120
-217 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Die N-Gaben in den Düngungsstufen 2 bis 4 wurden zu Vegetationsbeginn und
im Stadium EC 32 - 37 verabreicht, die in den Düngungsstufen 5 und 6 zu Vegetationsbeginn.
Bei der Düngungshöhe blieb der Nmin-Gehalt unberücksichtigt.
Prüfkriterien in dieser Versuchsserie waren Kornertrag, N-Abfuhr im Haupternteprodukt,
N-Saldo, Düngungsrentabilität sowie die Qualitätsparameter Vollgerstenanteil,
Hektolitergewicht, Tausendkornmasse, Rohproteingehalt. Ergänzend
hierzu wurden die N-Stufen 3 und 4 von der Firma Durst-Malz auf spezielle
Mälzungs- und Braueigenschaften untersucht.
Für den Kornertrag erfolgte eine varianzanalytische Auswertung, dabei bedeuten
gleiche Buchstaben gleiche Erträge. Zum Vergleich der Düngungsrentabilität
sind die N-kostenfreien Geldroherträge (KGR) angegeben, wie sie sich aus
den speziellen Kosten- und Erlössituationen der einzelnen Versuchsjahre ohne
Berücksichtigung der erreichten Produktqualität tatsächlich ergeben hatten.
3. Ergebnisse
In den Ergebnissen werden Kornertrag, Rohproteingehalt, N-Abfuhr und -Saldo
sowie der korrigierte Geldrohertrag (KGR) dargestellt.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Kornertrag dt/ha b. 86 % TS
a
N-Null
20+20
40+40
Vanessa Malwinta
Wintmalt
c d
e
f
g
e
f
f
g
a
b
c e
f
f
g
f
g
h
i
b d
h
h
i
j
60+60
80
120
N-Null
20+20
40+40
Abb. 1: Kornertrag in Abhängigkeit von der N-Düngung im Mittel der Sorten
60+60
-218 -
80
120
N-Null
20+20
g
h
i
40+40
j
60+60
i
j
80
h
i
j
120

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3.1 Kornertrag
Die Abb.1 zeigt, daß im Kornertrag zwischen den geprüften Sorten keine gravierenden
Ertragsunterschiede bestehen. In der Tendenz ist zu erkennen, daß Vanessa
ertraglich etwas schwächer ist als die beiden anderen Sorten und daß Wintmalt die
ertragsstärkste Sorte im Prüfzeitraum ist. Bei allen Sorten des Prüfsortimentes steigt
der Kornertrag bis zum höchsten Aufwand von 120 kg N/ha, wobei sich zwischen
einer einmaligen Gabe zu Vegetationsbeginn und in einer in zwei Teilgaben gesplitteten
Ausbringung keine statistisch abzusichernden Ertragsunterschiede ergaben.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Kornertrag dt/ha b. 86 % TS
N-Null
Mardorf, 3 Griesheim, 4
Friedberg, 3
d g h i g
h
h a b c f f f d i j
20+20
40+40
60+60
80
120
N-Null
20+20
40+40
Abb. 2: Kornertrag in Abhängigkeit von der N-Düngung im Mittel der Standorte
Abb. 2 läßt erkennen, daß zwischen den Standorten (Zahl hinter der dem Standort
= Anzahl Versuchsergebnisse am Standort) deutliche Ertragsunterschiede
bestehen. Im Mittel der Jahre erweist sich der mit guter Wasserführung und guter
Bodenqualität ausgestatte Standort Friedberg als ertragsstärkster Standort,
während der Standort Griesheim aufgrund der Klima- und Bodenverhältnisse
(geringe Jahresniederschläge, hohe Temperaturen in der Vegetationsperiode,
leichter Standort) hinter den Erträgen der beiden anderen Prüforte zurückbleibt.
An allen drei Prüforten gilt, daß der Kornertrag bis zum höchsten Aufwand
von 120 kg N/ha steigt, wobei zwischen einer einmaligen Gabe zu Vegetationsbeginn
und in einer in zwei Teilgaben gesplitteten Ausbringung keine statistisch
abzusichernden Ertragsunterschiede ergaben.
-219 -
60+60
80
120
N-Null
20+20
40+40
60+60
80
120

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
In Abb. 3 ist zu erkennen, daß in den Jahren unterschiedlich hohe Ertragsleistungen
erzielt wurden, dabei sind die Jahre 2007 und 2010 etwas ertragsstärker
als die beiden anderen Prüfjahre. In allen Prüfjahren nimmt der Kornertrag bis
zum höchsten Aufwand von 120 kg N/ha zu. In den Prüfjahren 2007 bis 2009 ist
zwischen einer einmaligen Gabe zu Vegetationsbeginn und in einer in zwei Teilgaben
ge split teten Ausbringung kein statistisch abzusichernder Ertragsunterschied
zu erkennen. Ausnahme ist das Jahr 2010. Hier ist die gesplittete Höchstmenge
der einmaligen Gabe zu Vegetationsbeginn überlegen.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Kornertrag dt/ha b. 86 % TS
d e
f
2007, 3 2008, 2 2009, 3 2010, 2
f
g
h
k
l
60+60
40+40
20+20
N-Null
k
l
k
l
120
80
f
h f g i
h
j
g
a c f i g h b j
i
k b
h
g j h i
k
j
l
l
i k
20+20
N-Null
60+60
40+40
120
80
-220 -
20+20
N-Null
60+60
40+40
120
80
20+20
N-Null
60+60
40+40
Abb. 3: Kornertrag in Abhängigkeit von der N-Düngung im Mittel der Jahre
3.2 Rohproteingehalt
d
e
k
l
m
j
k
l
l
120
80
Wie Abb. 4 zeigt, sind die Unterschiede im Rohproteingehalt zwischen den
Sorten eher gering. Vanessa als älteste der drei Prüfsorten weist leicht höhere
Rohproteingehalte auf als die anderen Sorten, während Wintmalt im Rohproteingehalt
leicht niedriger ist als die anderen Sorten. Wie nicht anders zu erwarten,
steigen bei allen drei Sorten die Rohproteingehalte mit steigender N-Düngung.
Bei allen Sorten sind bei gleicher N-Menge die Rohproteingehalte bei einer einmaligen
N-Gabe zu Vegetationsbeginn leicht niedriger als bei der gesplitteten
Ausbringung.
Wie schon beim Kornertrag dargestellt, ergeben sich auch im Rohproteingehalt
relativ deutliche Jahres- und Standortunterschiede. In den Einzeljahren und an
den Standorten führen steigende Stickstoffgaben zu höheren Rohproteingehal-

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
ten im Korn. In den Einzeljahren und an den Standorten sind die Rohproteingehalte
bei gleicher N-Menge bei gesplitteten N-Gaben höher als bei einer einmaligen
Ausbringung zu Vegetationsbeginn.
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
RP %
N-Null
20+20
Vanessa Malwinta
Wintmalt
40+40
60+60
80
120
N-Null
20+20
40+40
Abb. 4: Rohproteingehalt in Abhängigkeit von der N-Düngung im Mittel der
Sorten
3.3 Korrigierter Geldrohertrag
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
KGR in €/ha
N-Null
20+20
40+40
-221 -
60+60
Annahme: 1 kg N = 1 Euro, 1 dt Korn 2007 = 21,5, 2008 = 12, 2009 = 9 Euro
Vanessa Malwinta Wintmalt
60+60
80
120
N-Null
20+20
Abb. 5: Korrigierter Geldrohertrag in Abhängigkeit von der N-Düngung im Mittel
der Sorten
40+40
60+60
80
80
120
120
N-Null
N-Null
20+20
20+20
40+40
40+40
60+60
60+60
80
80
120
120

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Zwischen den Sorten bestehen im KGR leichte Unterschiede, bei Wintmalt wird
in allen N-Stufen der höchste KGR erzielt, bei Vanessa der geringste. Mit einer
einmaligen Ausbringung von 80 kg N/ha zu Vegetationsbeginn wird bei den
Prüfsorten der höchste KGR erreicht.
Bedingt durch die unterschiedliche Ertragsleistung der Standorte ergeben sich
zwischen den Standorten deutliche Unterschiede im KGR, wobei die beim Kornertrag
beschriebene Reihenfolge auch für den KGR gilt. Der höchste KGR
wird an den Standorten Griesheim und Friedberg mit einer einmaligen N-Gabe
von 80 kg N/ha zu Vegetationsbeginn erzielt, in Mardorf mit einer gesplitteten
von 120 kg N/ha.
Aufgrund der sehr unterschiedlichen Produktpreise (Preisspanne von
9,00 bis 21,50 €/dt) ergeben sich zwischen den Jahren die größten Unterschiede
im KGR. In den Prüfjahren 2007 – 2009 wird der höchste KGR mit einer
einmaligen N-Gabe von 80 kg N/ha erreicht, im Jahr 2010 mit einer gesplitteten
von 120 kg N/ha.
3.4 N-Abfuhr im Korn und N-Saldo
150
135
120
105
90
75
60
45
30
15
0
N im Korn, kg/ha
N-Null
Vanessa Malwinta
Wintmalt
20+20
40+40
60+60
80
120
N-Null
20+20
40+40
Abb. 6: N-Abfuhr im Korn und N-Saldo in Abhängigkeit von der N-Düngung im
Mittel der Sorten
Die Düngungshöhe ist in Abb. 6 durch die eingezogenen Querstriche markiert.
Bei allen Sorten liegt die N-Abfuhr im Korn in allen N-Stufen über der gedüngten
-222 -
60+60
80
120
N-Null
20+20
40+40
60+60
80
120

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
N-Menge. Es ergeben sich also in allen Varianten negative Salden, wobei zwischen
den Sorten nur marginale Unterschiede in der N-Abfuhr im Korn und den
N-Salden bestehen.
Die beim Kornertrag dargestellten Standortunterschiede spiegeln sich auch bei
der N-Abfuhr im Korn wider. In Friedberg und Griesheim wird in allen N-Stufen die
höchste N-Menge im Korn abgefahren, in Griesheim die geringste. Mardorf und
Friedberg weisen in allen N-Stufen negative N-Salden auf, während Griesheim
sowohl bei der einmaligen als auch bei der gesplitteten N-Gabe von 120 kg N/ha
leicht positive N-Salden zeigt.
Auch die beim Kornertrag beschriebenen Jahresunterschiede finden sich bei der
N-Abfuhr im Korn. In allen N-Stufen ist die N-Abfuhr im Korn in den ertragsstarken
Jahren 2007 und 2010 am höchsten, die beiden anderen Prüfjahre ordnen sich
dazwischen ein. In den Jahren 2007 und 2010 sind die N-Salden in allen N-Stufen
negativ, in den Jahren 2008 und 2009 ergeben sich sowohl bei der einmaligen als
auch bei der gesplitteten N-Gabe von 120 kg N/ha leicht positive N-Salden.
4. Diskussion
Der Rückgang der Sommerbraugerstenfläche, die Einführung von Winterbraugerstensorten,
die sowohl in der Qualität der Rohware als auch in den malz- und
brautechnischen Qualitäten das Niveau von Sommerbraugersten erreicht haben,
führte in Hessen in der jüngeren Vergangenheit dazu, daß statt Winterfuttergerste
in immer größerem Umfang Winterbraugerste angebaut wird. Dabei bestand
in der landwirtschaftlichen Praxis größere Unsicherheit über die N-Menge und
die Aufteilung der N-Düngung, die zu hohen und sicheren Erträgen in der von den
Abnehmern geforderten Qualität führten. Um Preisabschläge zu vermeiden, darf
ein Rohproteingehalt von 11,5 % in der Rohware nicht überschritten und ein Vollgerstenanteil
von 90 % nicht unterschritten werden. Grundsätzlich war in diesem
Zusammenhang zu klären, ob die von der Sommerbraugerste bekannte N-Menge
60 bis 80 kg N/ha ausreicht, das Ertragsvermögen der Winterbraugerstensorten
auszuschöpfen und die geforderten Qualitäten zu erzielen und so einen für den
Landwirt wirtschaftlichen Winterbraugerstenanbau zu ermöglichen.
Um das Ertragsvermögen der geprüften Sorten auszuschöpfen sind N-Gaben
im Bereich von 120 kg N/ha notwendig. Sollen bei Rohproteingehalt und Voll-
-223 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
gerstenanteil jedoch die vom Markt geforderten Qualitätskriterien eingehalten
werden, ist auf allen Standorten und in allen Jahren eine N-Menge von 80 kg/ha
ausreichend. Dabei spielt es keine Rolle, ob die N-Menge in einer Gabe zu Vegetationsbeginn
verabreicht oder gesplittet wird. Mit einer einmaligen N-Gabe von
80 kg/ha wurde in der Versuchsserie der höchste KGR erzielt. Dabei blieben
Preisabschläge durch überhöhte Rohproteingehalte in den höher gedüngten
Varianten unberücksichtigt. Auch der geforderte Vollgerstenanteil von mindestens
90 % wird mit der genannten N-Menge sicher erreicht.
Mit ihrem im Vergleich zur Winterfuttergerste geringen N-Düngungsbedarf und
daraus resultierenden negativen bis geringfügig positiven N-Salden ist Winterbraugerste
aus Sicht der gesetzlichen Vorgaben sehr günstig zu bewerten.
Ebenso wie bei Sommerbraugerste werden bei Winterbraugerste mit 80 kg N/ha
hohe Erträge in der vom Markt geforderten Qualität erreicht. Dies zeigt, daß die
Winterbraugerste mit der von der Sommerbraugerste bekannten Düngungsstrategie
produziert werden kann.
5. Zusammenfassung
Die Steigerung der N-Düngung führt bei allen Sorten, auf allen Standorten und
in allen Jahren zu einer Erhöhung des Kornertrags und des Rohproteingehaltes,
unabhängig von einmaliger oder gesplitteter Gabe.
Im Ertrag, Rohproteingehalt, KGR und N-Abfuhr im Korn bestehen deutliche
Standort- und Jahresunterschiede.
In der Versuchsserie wurde ohne Berücksichtigung von qualitätsbedingten
Preisabschlägen der höchste KGR mit der einmaligen N-Gabe von 80 kg/ha
erzielt.
Im Hinblick auf die Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben für den N-Bilanzüberschuß
ist die Winterbraugerste positiv zu bewerten.
Winterbraugerste liefert mit der von der Sommerbraugerste bekannten N-Düngungsstrategie
die vom Markt geforderten Qualitäten in ausreichender Menge.
-224 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
6. Literatur
Farack, M., Schreiber, E., 2008: Mit Winterbraugerste die Versorgungslücken
auf dem Braugerstenmarkt schließen? Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft,
Themenblatt 41.11.420
Herz, M., Sichelstiel, W., 2007: Winterbraugerste: Neue Sorten gekonnt
anbauen. top agrar, Heft 9, Seite 58-61
Herz, M., Fink, k., 2007: Neue Möglichkeiten – Winterbraugerste: Qualität
auf hohem Ertragsniveau erzeugen. Bayrisches Landwirtschaftliches
Wochenblatt, Heft 36, Seite 22-23
Makowski, N., Klaas H., 1999: Winterbraugerste erfordert eine spezifische Produktionstechnik.
Neue Landwirtschaft, Heft 8, Seite 40
Sacher, B., 2005: Zur Rolle der Qualität und Analytik von hellem Braumalz unter
dem Aspekt moderner Maischtechnologien. Brauindustrie, Heft 6, Seite
42-43
-225 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Vergleichende Gegenüberstellung der Ergebnisse
von Versuchsserien mit Steigerung der mineralischen
N-Düngung aus den Jahren 1988 bis 1994
und 1998 bis 2009
J. Heyn
Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen, Kassel
1. Einleitung
Die hessische Agrarverwaltung führt zur Unterstützung der Düngeberatung
Feldversuche zu den wichtigsten Ackerfrüchten durch. Bei der Stickstoffdüngung
steht die Feststellung der optimalen N-Düngermenge im Vordergrund. In
der vorliegenden Untersuchung werden die wichtigsten Ergebnisse der aktuellen
Versuchsserien aus den Jahren 1998 bis 2009 mit denen älterer Serien aus
1988 bis 1994 verglichen.
2. Versuche und Auswertung
Die jeweils einjährigen Einzelversuche wurden in Praxisschlägen durchgeführt,
mit Schwerpunkt in Nordhessen. Bezüglich Boden eigenschaften, Sortenwahl,
Fruchtfolge und Bewirtschaftung wurden keine speziellen, über die Eignungskriterien
einer Versuchsfläche hinausgehenden Anforderungen gestellt. Sie
sollten in der Gesamt heit die Breite der Anbauverhältnisse in der Praxis widerspiegeln.
Als N-Dünger wurde KAS eingesetzt, zu Raps auch ASS. Die angegebenen
Mengen stellen die Summe aus allen Teilgaben dar, ohne Anrechnung
der Nmin-Bodenvorräte. Die Erntereste der Vorfrüchte blieben auf dem Feld und in
der Regel erfolgte keine weitere organische Düngung.
Zur Auswertung wurden nach Möglichkeit für jeden Einzelversuch düngungsabhängige
Kurven nach dem Verfahren von von Boguslawski und Schneider
(1963-64) und dem PC-Programm von Horst und Heyn (1988) in der Version von
Kowert (2001, Lit. in: Heyn, 2005) berechnet. Die Einzelversuchskurven wurden
zu Mittelwertskurven für die Ver suchsserien zusammengefügt.
-226 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Neben den Kurven für den Kornertrag bzw. den Bereinigten Zucker ertrag wurden
anhand der analytisch ermittelten N-Gehalte im Korn bzw. im Rübenbrei Kurven
für die N-Abfuhr in den Haupternte pro dukten errechnet und zur Ableitung der
jeweiligen N-Zufuhr-Ab fuhr-Bilanzsalden verwendet.
Zum Vergleich der Düngungsrentabilität wurden sowohl die älteren als auch die
jüngeren Serien mit aktuellen Preisen, ohne Berück sichtigung der Produktqualität,
neu verrechnet. Zusätzlich sind die N-kostenfreien Geldroherträge (KGR)
angegeben, wie sie sich aus den speziellen Kosten- und Erlössituationen der
einzelnen Versuchsjahre und unter weit gehender Berücksichtigung der erreichten
Produkt qualität tatsächlich ergeben hatten; hier bezeichnet als „dokumentarisch“
oder „historisch“.
3. Ergebnisse
Abb. 1: Kornertrag in Abhängigkeit von der N-Düngung bei Wi-Weizen in einer
älteren und jüngeren Versuchsserie
Die Abb.1 zeigt den Kornertrag von Wi-Weizen in Abhängigkeit von der steigenden
mineralischen N-Düngung. Mit einem Höchstertrag von ca. 91 dt/ha werden
in der jüngeren Versuchsserie ca. 8 dt/ha mehr erzielt als in der älteren Serie.
Die dazu nötige N-Menge steigt nur um 4 kg/ha. Der Überschuss der Zufuhr-
Abfuhr-Bilanz reduziert sich dadurch von +24 auf +13 kg N/ha (Abb. 2). Unter der
Annahme eines für beide Versuchsserien einheitlichen Düngerpreises und Produkterlöses
reduziert sich die zum N-Kosten freien Ertrag erforder liche Düngung
-227 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
auf 165 in der jüngeren und 155 kg N/ha in der älteren Serie. Aus Abb. 1 ist ferner
ersichtlich, dass die ältere Versuchserie mit 183 Einzelversuchen wesentlich
umfangreicher war als die aktu elle Serie mit 54 Versuchen und dass sich die Nmin-
Gehalte bei Vegetationsbeginn im Mittel etwas verringerten.
Abb. 2: N-Abfuhr im Korn in Abhängigkeit von der N-Düngung und N-Saldo bei
Höchstertragsdüngung bei Wi-Weizen in einer älteren und jüngeren
Versuchsserie
Bei den übrigen geprüften Fruchtarten Wintergerste, Winterroggen, Winter-Körnerraps
und Zuckerrübe wird hier auf die Darstellung in Abbildungen verzichtet
und stattdessen sind die wesentlichen Unter scheidungsmerkmale in Tabelle 1
zusammengefasst.
Bei Wi-Gerste verringerte sich der Serienumfang in der aktuellen Serie gegenüber
der früheren von 57 auf 47 Einzelversuche. Der höchste Kornertrag stieg
von 74 auf 82 dt/ha, wozu allerdings eine beträchtlich höhere N-Düngung erforderlich
war. Das wirkte sich auch in einer deutlichen Erhöhung des Bilanzüberschusses
auf jetzt +38 kg N/ha aus. Sowohl bei der Verrechnung über aktuelle,
einheitliche als auch über „historische“ Erlöse und Kosten zeigt sich, dass in der
jün geren Serie mit dem Ertrag auch der erreichbare Geldrohertrag zu nimmt,
trotz der höheren erforderlichen Düngung.
-228 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Wichtige Unterscheidungsmerkmale in älteren und jüngeren Versuchsserien
Wi-Weizen Wi-Gerste Wi-Roggen Kö-Raps Zu-Rübe
Serie
jung
Serie
alt
Serie
jung
Serie
alt
Serie
jung
Serie
alt
Serie
jung
Serie
alt
Serie
jung
Serie
alt
Einheit
Versuche 183 54 57 47 36 38 29 48 78 41
N-Menge zum Höchstertrag kg/ha 185 189 138 180 138 142 184 238 70 91
Höchstertrag dt/ha 83,3 90,9 74,3 82,4 86,4 88,1 36,2 43,3 85 109
N-Saldo bei Höchstertrag kg/ha +24 +13 +2 +38 +19 +19 +65 +103 n. u. -4
-229 -
kg/ha 155 165 120 170 130 130 160 220 40 90
N-Menge zum höchsten KGR,
aktuell
Höchster KGR, aktuell €/ha 1192 1322 861 935 1013 1036 943 1111 2922 3756
kg/ha 152 162 120 142 120 112 160 165 40 72
N-Menge zum höchsten KGR,
dokumentarisch
€/ha 793 982 692 728 856 826 525 717 3790 4078
Höchster KGR, dokumentarisch
Ertrag bei N-0 dt/ha 60,0 63,0 49,5 49,1 60,9 62,5 24,7 27,4 81,6 100,0
N-Abfuhr b. N-0 kg/ha 96,0 92,7 71 63,2 75,0 75,7 72,0 72,6 n. u.
Mittl. Nmin-Wert kg/ha 63 55 40 36 50 37 40 28 99 84
Bei Zu-Rübe: Versuchsserie jung aus 1996 bis 2009. n. u. = nicht untersucht

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Wi-Roggen zeigt in allen aufgeführten Kenndaten nur unwesentliche Unterschiede
zwischen beiden Versuchsserien. Bei einem in beiden Serien sehr
hohen Ertragsniveau und relativ niedriger erforderlicher N-Menge errechnet sich
ein einheitlich günstiger N-Saldo von +19 kg N/ha. Nach heutigen Kosten/Erlösen
würde die aktuelle Serie zu ei nem minimal höheren KGR führen, nach „historischen“
Werten wäre es umgekehrt.
Mit 48 Einzelversuchen ist die aktuelle Serie mit Kö-Raps etwas umfangreicher
als die ältere. Dabei wird mit 43 dt/ha ein deutlich höherer maximaler Kornertrag
erreicht als vorher. Allerdings war dazu auch eine um 54 kg/ha höhere N-Düngung
erforderlich, was den Bilanzsaldo von bereits +65 auf über +100 kg N/ha weiter
erhöhte. Charakteristisch für Raps ist die über einen weiten Optimalbereich breit
und flach verlaufende Ertragskurve. Dies führt dazu, dass sich Änderungen bei
Kosten und Erlösen in deutlichen Verschiebungen der im Hinblick auf den KGR
optimalen N-Menge bemerkbar machen. Bei Zugrundelegung eines aktuell günstigen
Rapspreises von 30 €/dt reduziert sich die für den KGR optimale N-Menge
nur um jeweils ca. 20 kg N/ha. Bei den in den vergangenen Jahren häufig deutlich
ungünstigeren Rapsreisen errechneten sich im „dokumentarischen“ (= „historischen“)
KGR deutlich niedrigere und in beiden Serien fast einheitliche optimale
N-Mengen von ca. 160 kg N/ha.
Wi-Roggen zeigt in allen aufgeführten Kenndaten nur unwesentliche Unterschiede
zwischen beiden Versuchsserien. Bei einem in beiden Serien sehr
hohen Ertragsniveau und relativ niedriger erforderlicher N-Menge errechnet sich
ein einheitlich günstiger N-Saldo von +19 kg N/ha. Nach heutigen Kosten/Erlösen
würde die aktuelle Serie zu ei nem minimal höheren KGR führen, nach „historischen“
Werten wäre es umgekehrt.
Mit 48 Einzelversuchen ist die aktuelle Serie mit Kö-Raps etwas umfangreicher
als die ältere. Dabei wird mit 43 dt/ha ein deutlich höherer maximaler Kornertrag
erreicht als vorher. Allerdings war dazu auch eine um 54 kg/ha höhere N-Düngung
erforderlich, was den Bilanzsaldo von bereits +65 auf über +100 kg N/ha weiter
erhöhte. Charakteristisch für Raps ist die über einen weiten Optimalbereich breit
und flach verlaufende Ertragskurve. Dies führt dazu, dass sich Änderungen bei
Kosten und Erlösen in deutlichen Verschiebungen der im Hinblick auf den KGR
optimalen N-Menge bemerkbar machen. Bei Zugrundelegung eines aktuell günstigen
Rapspreises von 30 €/dt reduziert sich die für den KGR optimale N-Menge
nur um jeweils ca. 20 kg N/ha. Bei den in den vergangenen Jahren häufig deutlich
-230 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
ungünstigeren Rapsreisen errechneten sich im „dokumentarischen“ (= „historischen“)
KGR deutlich niedrigere und in beiden Serien fast einheitliche optimale
N-Mengen von ca. 160 kg N/ha.
Versuche mit Zu-Rüben konnten in den letzten Jahren nicht mehr im gleichen
Umfang durchgeführt werden wie früher. Die aktuelle Serie umfasst 41 Versuche
aus 14 Jahren (1996 bis 2009), die frühere 78 Versuche aus 7 Jahren (1988
bis 1994). Unter Einbeziehung des Qualitätsaspektes ist nicht der Rübenertrag
sondern der Bereinigte Zuckerertrag (BZE) das entscheidende Ertragskriterium.
Hier stieg der erreichte Höchstertrag von 85 auf 109 dt/ha, die dazu nötige
N-Düngung von 70 auf 91 kg N/ha. Untersuchungen auf Gesamt-N-Ge halt im
Rübenbrei wurde in früheren Jahren nicht durchgeführt, von daher konnte für die
ältere Serie kein N-Saldo ermittelt werden. In der aktuellen Serie liegt er bei Düngung
auf den höchsten BZE nahezu ausgeglichen bei +4 kg N/ha. Erwartungsgemäß
wird bei Zu-Rüben der höchste KGR aller geprüften Fruchtarten erreicht. In
der älteren Serie waren dazu nur 40 kg N/ha nötig, in der aktuellen Serie bleibt die
erforderliche N-Menge unverändert, wenn keine weiteren Quali tätsmerkmale in
die Berechnung einbezogen werden („Qualitäts prämie“). Wird das gemacht, wie
bei der Berechnung mit „histori schen“ Daten, so reduziert sich die erforderliche
Düngung auf ca. 70 kg N/ha in der aktuellen Serie.
Im unteren Teil der Tab. 1 ist der Ertrag und die N-Abfuhr im Haupt ernteprodukt
bei N-Null-Düngung aufgeführt. Diese Angaben zeigen für Getreide und Raps
nur unwesentliche Änderungen zwischen den Versuchsserien in der „bodenbürtigen“
N-Anlieferung. Bei Rüben kam es zu einer deutlichen Anhebung im
bereinigten Zuckerertrag, was allerdings eher auf einen Fortschritt in Züchtung,
Pflanzenschutz und Bodenbearbeitung zurückzuführen sein dürfte als auf eine
höhere N-Anlieferung aus dem Boden.
Die letzte Zeile der Tab. 1 zeigt die mittleren Nmin-Gehalte bei Vegetationsbeginn.
Zu allen Kulturen liegt in den aktuellen Serien dieser mittlere Nmin-Gehalt
niedriger als in den älteren Serien.
4. Diskussion
Zunächst stellt sich die Frage, inwieweit die Ergebnisse der Ver suchsserien als
praxisrelevant angesehen werden können. Gemes sen an den mittleren Erträgen
-231 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
aus der hessischen Landesstatistik liegen die in den Versuchsserien ermittelten
Höchsterträge selbstver ständlich höher, bei Weizen und Gerste um ca. 15-20 %
und bei Raps und Rüben um ca. 10-15 %. Lediglich bei Roggen ergibt sich eine
größere Abweichung: in der Praxis lag das Ertragsniveau bei 50-60 dt/ha, in den
Versuchen in der Spitze bei >80 dt/ha. Die Ursache dürfte darin liegen, dass Roggen
in der Praxis immer noch als Fruchtart für die armen Standorte gilt und auch
überproportional häu fig dort angebaut wird. Bei allen Fruchtarten ergibt sich aber
eine gute Übereinstimmung zwischen Versuchen und Praxis bei der Zunahme
der Erträge in den Vergleichszeiträumen.
Abb. 3 fasst noch einmal die wesentlichen Aussagen zu Höchstertrag und dazu
nötiger N-Düngung zusammen. Anhand dieser Darstellung der relativen Entwicklung
wird ersichtlich, dass bei Roggen so gut wie keine Veränderung eintrat.
Bei Weizen und Rüben stiegen Höchster trag und Höchstertragsdüngung nahezu
parallel, während bei Raps und vor allem bei Gerste der erforderliche N-Aufwand
stärker stieg als der Ertragszuwachs. Ein ähnliches Bild ergibt sich immer noch,
wenn man nicht von der absoluten Ertragshöhe ausgeht sondern von dem durch
die N-Düngung erreichten Mehrertrag. Selbst bei Einbe ziehung der von den älteren
zu den jüngeren Serien verringerten Nmin-Gehalte bleibt die Unterschiedlichkeit
der Entwicklung bei den untersuchten Fruchtarten klar erhalten.
Abb. 3: Relative Veränderung von jüngeren zu älteren Versuchs serien
Der Ertragsfortschritt kann allgemein vor allem mit Züchtungsfort schritt und
verbessertem Pflanzenschutz begründet werden. Dies dürfte hier besonders für
Raps und Rüben zutreffen. Bei Gerste kann der noch über dem bei Weizen liegende
Ertragszuwachs auch damit begründet werden, dass sich mittlerweie eine
Wachstums-regulatorbehandlung als Standardmaßnahme etabliert hat. Durch
-232 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
den überproportionalen Anstieg des N-Düngebedarfs kam es bei Gerste und bei
Raps zu einem höheren N-Bilanzüberschuss, der besonders bei Raps aus Sicht
der gesetzlichen Vorgaben kritisch zu bewerten ist.
Abschließend wird in Abb. 4 die spezifische Produktivität und Rentabi lität der
N-Düngung bei den einzelnen Fruchtarten betrachtet. Aus gehend von den jeweiligen
Mehr-Leistungen gegenüber N-Null ergibt sich für Gerste, Roggen und
Raps eine nahezu gleich bleibende Pro duktivität je eingesetztem Kilogramm
N. Bei Weizen und bei Rüben konnte die Produktivität von der alten zur aktuellen
Versuchsserie gesteigert werden.
Ähnliches gilt für die Rentabilität der N-Düngung. Hier nahm der spezifische
Produkterlös insbesondere bei Zu-Rüben beeindruckend deutlich zu.
Abb. 4: Vergleich der Produktivität und Rentabilität der N-Düngung in älteren
und jüngeren Versuchsserien
Auch unter Berücksichtigung des prinzipiellen Zusammenhanges, dass niedrigere
Nmin-Gehalte die Wirkung der ergänzenden N-Mine raldüngung tendenziell
verbessern, bleibt doch darüber hinaus bei Weizen und Zu-Rübe eine
verbesserte Effizienz der N-Düngung er kennbar. Aus ökonomischen und ökologischen
Gründen ist eine Effi zienzsteigerung der N-Düngung zu allen Früchten
dringend geboten.
-233 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
5. Zusammenfassung
Bei Wi-Weizen, Wi-Gerste, Wi-Roggen, Kö-Raps und Zu-Rübe wur den aktuelle
und ältere Versuchsserien mit steigender N-Mineraldün gung miteinander verglichen.
Insbesondere bei Gerste und Raps erforderten deutlich gestiegene Ertragsoptima
auch eine wesentlich höhere N-Düngung, wodurch auch der Bilanzüberschuss
stark anstieg. Bei Weizen und Rüben ergab sich eine Effizienzsteigerung
der N-Düngung im Hinblick auf die spe zifische Produktivität und Rentabilität.
6. Literatur
Hessisches Statistisches Landesamt: Erträge ausgewählter Feldfrüchte in Hessen
2005 bis 2010. www.statistik-hessen.de/themenauswahl/landwirtschaft/index.html.,
2010 .
Heyn, J. u. Witzel, D.: Ergebnisse einer fünfjährigen Feldversuchsserie in Hessen
zur Frage der Stickstoff-Düngung des Winterweizens. VDLUFA-
Schriftenreihe,20, Kongreßband 1986, 389-413, 1987
Heyn, J.: Die Optimierung der Stickstoffdüngung zu Zuckerrüben. Tag.-Ber.,
Akad. Landwirtsch.-Wiss.,Berlin 295, 223-232, 1990
Heyn, J. u. Witzel, D.: Ein Beitrag zur Frage der kurzfristigen Ertragsbeeinflussung
bei Reduktion der N-Düngung. VDLUFA-Schriftenreihe 35, S. 635-
640, Kongreßband Göttingen, 1992
Heyn, J.: Hessische Versuchsergebnisse zur Wirkung unterschiedlich hoher
mineralischer Stickstoffdüngung auf pflanzenbauliche und betriebswirtschaftliche
Parameter bei Winter-Getreide, Körner-Raps und Zucker-
Rüben. HLVA Schriftenreihe, H.2, 1995
Heyn, J. u. Pohlmann, W.: Muß die N-Düngung bei Weizensorten mit „höherer
N-Effizienz“ anders aussehen als bei herkömmlichen Sorten? VDLUFA-
Schriftenreihe 49/1998, Kongreßband Gießen, ISBN 3-922712-73-8,
ISSN 0173-8712, S.131-134, 1998
Heyn, J.: Deutlicher Anstieg des Stickstoffdüngebedarfs von Körner-Raps in den
letzten Jahren. VDLUFA-Schriftenreihe 55, Teil 4, 97-103, Kongressband
2000
Heyn, J.: Wirkung steigender N-Düngung auf Ertrag, Rentabilität und N-Saldo
bei den wichtigsten Ackerfrüchten. Kongressband 2001 Berlin, VDLUFA-
Schriftenreihe 57, Teil 2, ISBN 3-922712-85-1, S. 684-691, 2002
-234 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Heyn, J.: Die Anwendung der Ertragskurvenberechnung nach von Boguslawski
und Schneider bei der Auswertung aktueller N-Steigerungsversuchsserien.
Archives of Agronomy and Soil Science. October 2005, 51 (5), 487-
499, 2005
Heyn, J.: Feldversuche zur Frage der optimalen N-Düngermenge zu den wichtigsten
Akcerfrüchten. - Ergebnisse hessischer Feldversuche. www.
llh-hessen.de/landwirtschaft/pflanzenproduktion/veroeffentlichungen.
html, 2010
-235 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Wirkung differenzierter organisch-mineralischer
Düngung auf Ertrag, N-Bilanz und Humusgehalt im
Boden im Dauerdüngungsversuch Bad Salzungen
nach 43 Jahren
W. Zorn, H. Schröter
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena
1. Zielstellung
Die Bewertung der Wirkung der organischen und mineralischen Düngung auf
Boden und Pflanze erfordert langfristige Experimente, da sich entsprechende
Gleichgewichte im Boden erst nach Jahrzehnten einstellen. Allein Langzeitexperimente
liefern die von Agrarpolitik und Wissenschaft geforderten Aussagen
zum Beispiel zur Humusproblematik, zur N-Wirkung organischer Dünger, zu
den standörtlich unvermeidbaren N-Verlusten sowie zur Einordnung der Wirtschaftsdünger
in Konzepte zur N-Düngebedarfsermittlung.
Zur Untersuchung der genannten Fragestellungen wurden im Jahr 1966 von
Ansorge (ehemals Institut für Düngungsforschung Leipzig) auf 2 Standorten in
Sachsen und einem Standort in Thüringen (Bad Salzungen) zweifaktorielle Dauerfeldversuche
(L 28) zur Untersuchung der Wechselwirkung von organischer
und mineralischer Düngung auf Boden und Pflanze initiiert.
Ergebnisse aus dem Versuch in Bad Salzungen wurden bisher von Ansorge et al.
(1973), Ansorge und Pößneck (1992) sowie Kerschberger (1994) publiziert.
Der Dauerdüngungsversuch in Bad Salzungen wird seit 1993 durch das Thüringer
Feldversuchswesen betreut und die Ergebnisse durch die Thüringer Landesanstalt
für Landwirtschaft ausgewertet. Nachfolgend werden Ergebnisse der
Jahre 1994 bis 2008 dargestellt.
-236 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
2. Versuchsstandort und -durchführung
Bei dem Versuchsstandort handelt es sich um eine Braunerde aus skelettführendem
schwach lehmigen Sand (geologische Herkunft: unterer Buntsandstein).
Im Zeitraum 1994 bis 2008 betrug die mittlere Jahrestemperatur 8,6 °C sowie der
mittlere Jahresniederschlag 636 mm.
Der zweifaktorielle Feldversuch umfasst die Faktoren organische Düngung
(OD) sowie mineralische N-Düngung. Eine Übersicht über die Versuchsvarianten
geben die Tabellen 1 und 2. Im Zeitraum 1966 bis 1992 wurden neben der
Variante ohne organische Düngung 200 dt/ha Stallmist bzw. 50 dt/ha Stroh/ha
jeweils jedes 2. Jahr gedüngt. Die organische Düngung erfolgt ab dem Erntejahr
1993 jedes dritte Jahr. Entsprechend der zunehmenden Bedeutung der Gülleaufstallung
wurde die Strohgabe durch Gülle ergänzt (Tab. 1).
Tab. 1: Organische Düngung im Dauerdüngungsversuch L 28 in Bad Salzungen
Stufe
1966 bis 1992
Versuchszeitraum
1993 bis 2005
1 ohne ohne
2 200 dt/ha Stallmist
300 dt/ha Stallmist
jedes 2. Jahr
jedes 3. Jahr (= 54 kg N/ha * a)
3 50 dt/ha Stroh
jedes 2. Jahr
75 dt/ha Stroh + 35 m3 /ha Gülle jedes
3. Jahr (= 44 kg N/ha * a)
Als organische Dünger werden Rindermist und Rindergülle verwendet und
zu Silomais, Kartoffel und Winterraps ausgebracht. Der Faktor mineralische
N-Düngung beinhaltet im gesamten Versuchszeitraum 6 kulturartenspezifische
N-Stufen (Tab. 2). Die Nebenernteprodukte wurden immer abgefahren.
-237 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 2: Mineralische N-Düngung (kg N/ha) im Dauerdüngungsversuch L 28 in
Bad Salzungen
N-Stufe Getreide Kartoffel/Silomais Winterraps
1 0 0 0
2 40 50 70
3 80 100 140
4 120 150 210
5 160 200 280
6 200 250 350
Im Zeitraum 1993 bis 2008 gelangten 11 * Getreide, 2 * Kartoffel, 2 * Silomais
und 1 * Winterraps zum Anbau (Tab. 3). Die Nebenernteprodukte
wurden immer abgefahren.
Tab. 3: Anbau im Dauerdüngungsversuch L 28 in Bad Salzungen 1993 bis
2008
Jahr Kulturart Jahr Kulturart
1993 Sommerweizen 2001 Sommergerste
1994 Silomais (OD) 2002 Wintertriticale
1995 Winterweizen 2003 Kartoffel(OD)
1996 Sommergerste 2004 Winterweizen
1997 Kartoffel(OD) 2005 Wintergerste
1998 Winterweizen 2006 Winterraps (OD)
1999 Silomais(OD) * 2007 Winterweizen
2000 Winterweizen 2008 Winterroggen
*) Änderung der Fruchtfolge infolge Auswinterung des gedrillten Winterroggens
3. Ergebnisse im Zeitraum 1994 bis 2008
3.1 Erträge
Nach Umstellung des Versuches zur Ernte 1993 beginnt mit der Ausbringung der
organischen Düngung zu Silomais im Jahr 1994 eine neue dreijährige Fruchtfolgerotation
und damit eine neue Versuchsphase. Die Ernte 1993 (Sommerweizen)
wird deshalb in die nachfolgende Auswertung nicht einbezogen.
-238 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
In allen mineralischen N-Stufen wurden die höchsten GE-Erträge jeweils bei
Stallmistdüngung erzielt, gefolgt von Gülle + Stroh und der Variante ohne
organische Düngung. Die Mehrerträge durch Stallmistdüngung im Vergleich
zu Gülle + Stroh sind demnach nicht ausschließlich auf die etwas höhere
N-Fracht (Stallmist: 58 kg N/ha * a, Gülle + Stroh: 47 kg N/ha * a) zurückzuführen.
Der Faktor organische Düngung hat nur einen geringen Einfluss auf die Höhe
der mineralischen N-Gabe, die zum Höchstertrag führt. Das Ertragsmaximum
wird im Mittel der angebauten Kulturen bei annähernd vergleichbarer mineralischer
N-Düngung von ca. 190 kg N/ha erreicht (Abb. 1).
Abb. 1: Mittlerer GE-Ertrag in Abhängigkeit von der organischen und mineralischen
N-Düngung (1994 bis 2008)
Bei praxisüblicher mineralischer N-Düngung (Mittel der N-Stufen 4 und 5) führten
die Stallmistdüngung zu 11 % und die Gülle + Stroh-Düngung zu 7 % Mehrertrag
im Vergleich zur Variante ohne organische Düngung (Tab. 4).
Dieses Ergebnis verdeutlicht die positive Langzeitwirkung der organischen Düngung
auf den Ertrag, die unter anderem auf eine kombinierte Humus- und Nährstoffwirkung
zurückgeführt werden kann. Die Erhöhung der N-Düngung kann
die Ertragswirkung der organischen Düngung nicht ersetzen. Zum Erhalt einer
hohen Bodenfruchtbarkeit und der Wirkung auf das Pflanzenwachstum ist deshalb
eine angemessene organische Düngung erforderlich.
-239 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 4: Mittlerer GE-Ertrag (dt/ha) ausgewählter Stufen der mineralischen
N-Düngung (N-Stufen 4 und 5) im Zeitraum 1994 bis 2008
organische
Düngung
mineralische N-Düngung
N-Stufe 4
120/150 kg N/ha
-240 -
N-Stufe 5
160/200 kg N/
ha
Mittel
(relativ)
ohne 82,6 88,2 85,4 (100)
Stallmist 92,3 97,0 94,6 (111)
Gülle + Stroh 88,6 93,8 91,2 (107)
3.2 Wirkung auf den N-Saldo
Der N-Flächensaldo wird als Maß für die Ausnutzung der applizierten N-Mengen
angesehen und dient zunehmend als ein Indikator für die Einhaltung der guten
fachlichen Praxis beim Düngen (Düngeverordnung) bzw. für die Umweltverträglichkeit
der landwirtschaftlichen Produktion. Steigende mineralische N-Gaben
erhöhen erwartungsgemäß in jeder Stufe des Faktors organische Düngung
den N-Saldo (Abb. 2).
N-Saldo
kg N/ha
90
70
50
30
10
-10
-30
-50
Stallmist
Gülle + Stroh
0 50 100 150 200 250
mineralische N-Düngung kg N/ha
ohne
org. Düngung
Abb. 2: Mittlerer N-Saldo in Abhängigkeit von der organischen und mineralischen
N-Düngung (1994 bis 2008)

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Die zum Erreichen des Höchstertrages zu düngenden mineralischen N-Mengen
von ca. 190 kg N/ha führen bei unterlassener organischer Düngung zu negativen
N-Salden sowie bei Düngung von Stallmist wie auch von Gülle + Stroh zu einem
N-Saldo von ca. +40 kg N/ha.
Im Mittel aller Stufen der mineralischen N-Düngung betragen die N-Salden bei
ohne organische Düngung -13 kg N/ha, bei Stallmistdüngung +20 kg N/ha
sowie bei Gülle + Stroh +17 kg N/ha. Die organische Düngung erhöht im Mittel
den N-Saldo um ca. 30 bis 35 kg N/ha. Dieses Ergebnis ist eine Folge der unvollständigen
Ausnutzung des Stickstoffs der organischen Düngung bzw. des Einbaus
von N in die organische Substanz des Bodens.
100
90
80
70
dt GE/ha
60
50
40
30
-60 -40 -20 0 20 40 60 80
N-Saldo kg N/ha
-241 -
Stallm is t
Stro h+G ülle
o hne o rg. D üngung
Abb. 3: Mittlerer GE-Ertrag in Abhängigkeit vom N-Saldo (1994 bis 2008)
3.3 Wirkung auf den Humusgehalt im Boden
Nach 43 Jahren differenzierter organischer und mineralischer N-Düngung ist ein
deutlicher Einfluss auf den Humusgehalt im Boden erkennbar (Tab. 5). Im Mittel
aller N-Stufen der mineralischen N-Düngung weist die Stallmistvariante den
höchsten Corg-Gehalt (0,88 %) auf, gefolgt von Gülle + Stroh (0,85 %) und ohne
organische Düngung (0,65 %).

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 5: Corg- und Nt-Gehalte im Boden (Mittel aller N-Stufen 2003 bis 2008 in
0-20 cm) sowie Humussaldo nach VDLUFA (2004) für den Zeitraum
1993 bis 2008
Parameter
-242 -
organische Düngung
ohne Stallmist Gülle + Stroh
Corg. (%) 0,65 0,88 0,85
Nt (%) 0,06 0,09 0,08
C/N 11 10 10
kg Humus-C/ha (untere Werte) -381 -6 -100
kg Humus-C/ha (obere Werte) -533 -158 -252
Die Humusbilanz nach der Methode des VDLUFA (untere Werte) weist im Zeitraum
1994 bis 2008 für die Varianten ohne organische Düngung einen stark
negativen Humussaldo von -381 kg Humus-C/ha aus. Im Vergleich dazu ist der
Humussaldo bei Düngung von Stallmist annähernd ausgeglichen sowie bei
Gülle + Stroh leicht negativ. Die Humussalden der Stufen des Faktors organische
Düngung korrelieren damit mit den mittleren Corg-Gehalten im Boden.
Die Corg-Gehalte der Böden nehmen in jeder Stufe der organischen Düngung mit
steigender mineralischer N-Düngung zu (Tab. 6). Die bedarfsgerechte mineralische
N-Düngung fördert damit den Humusaufbau bzw. -erhalt, vermutlich als
Folge höherer Mengen an Ernte- und Wurzelrückständen.
Tab. 6: Corg-Gehalt im Boden in Abhängigkeit von der organischen und mineralischen
N-Düngung (Mittel der Jahre 2004 bis 2008)
N-Stufe
ohne OD
Gülle + Stroh
alle 3 Jahre
Corg (%)
Stallmist
alle 3 Jahre
1 0,49 0,64 0,67
2 0,53 0,79 0,73
3 0,62 0,84 0,86
4 0,70 0,93 0,98
5 0,76 0,94 1,03
6 0,81 0,98 1,03

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Bei der Auswertung von Dauerdüngungsversuchen wird häufig der Corg-Gehalt
der Nullparzelle näherungsweise als Maß für den inerten Kohlenstoff (Dauerhumus)
sowie die Differenz zu den Corg-Gehalten der anderen Varianten als
umsetztbarer Kohlenstoff (Nährhumus) benutzt. Voraussetzung dafür ist das
Vorliegen des Fließgleichgewichtes im C-Haushalt des Bodens. Im 1993 umgestellten
Dauerversuch ist das Fließgleichgewicht noch nicht erreicht (Ergebnisse
nicht dargestellt).
Eine in anderen Dauerversuchen beobachtete Verminderung der organischen
Bodensubstanz infolge Klimaerwärmung ist in Bad Salzungen gegenwärtig nicht
feststellbar.
4. Fazit und Schlussfolgerungen
Dauerdüngungsversuche sind zur Aufklärung der Wirkung von organischer und
mineralischer Düngung auf Boden und Pflanze unerlässlich und können bei ausreichender
Laufzeit die aktuellen Fragen, zum Beispiel hinsichtlich Humusdynamik
im Boden oder erreichbare N-Salden bei hoher Flächenproduktivität, beantworten.
Das Ergebnis des Dauerdüngungsversuches Bad Salzungen belegt die Notwendigkeit
einer angemessenen Humusversorgung des Bodens. Eine stark negative
Humusbilanz führt zu einer Abnahme des Corg-Gehaltes im Boden und letztlich
des Ertragspotentials des Stand ortes. Nach 43 Jahren Versuchsdauer ergibt
sich eine deutliche Differenzierung der Corg-Gehalte im Boden. Sie nehmen in der
Reihenfolge Stallmist > Gülle + Stroh > ohne organische Düngung ab.
Im Vergleich zur Variante ohne organische Düngung beträgt der Mehrertrag
durch Gülle + Stroh 7 % sowie 11 % durch Stallmist. Die organische Düngung
senkt die Ausnutzung des gedüngten Stickstoffs und erhöht den N-Flächensaldo.
Eine angemessene mineralische N-Düngung, die das N-Mineraldüngeräquivalent
der organischen Dünger berücksichtigt, gestattete unter den Versuchsbedingungen
sowohl eine hohe Ertragsleistung als auch die Einhaltung
des von der aktuellen Düngeverordnung geforderten N-Saldos.
-243 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
5 Literatur
Ansorge, H., Jauert, R., Hagemann, O., Görlitz, H., 1973: Untersuchungen über
die Effektivität gesteigerter Mineraldüngergaben bei unterschiedlicher
organischer Düngung. Arch. Acker- u. Pflanzenbau u. Bodenk. 17, 17-28.
Ansorge, H., Pößneck, J., 1992: Untersuchungen über den Einfluß einer langjährig
differenzierten organischen N-Düngung und den Boden auf drei
Standorten. Tagungsbericht zum Symposium Dauerfeldversuche und
Nährstoffdynamik Bad Lauchstädt 1992, 53 -59.
Kerschberger, M., 1994: Optimale N-Düngung sichert hohe Erträge, ausgeglichene
N-Bilanzen und niedrige Nmin-Gehalte des Bodens. Mitt. Dtsch.
Bodenkundl. Gesellsch. 73, 63-66.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(2004): Standpunkt Humusbilanzierung - Methode zur Beurteilung
und Bemessung der Humusversorgung von Ackerland. Herausgeber:
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA),Speyer.
-244 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Auswirkungen langjähriger differenzierter
Bodenbearbeitung und Direktsaat auf die
Nährstoffversorgung und Kationen-Austausch-
Kapazität von Böden
J. Bischoff, H.-U. von Wulffen, F. Holz
Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt,
Bernburg
1. Einleitung
Die Bodenbearbeitung beeinflusst je nach Wende-, Lockerungs- und Mischeffekt
wesentlich die Gehalte und die vertikale Verteilung der Nährstoffe sowie
der organischen Substanz im Boden. Reduzierter mechanischer Bodeneingriff
bis hin zum Extrem der Direktsaat reichert Phosphor, Kalium und organische
Bodensubstanz in der Oberkrume an und führt zu abnehmenden Konzentrationen
in der Unterkrume („Kopflastigkeit der Krume“). In Praxisversuchen der Landesanstalt
für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau werden die Auswirkungen
langjähriger differenzierter Bodenbearbeitung und Direktsaat auf die Nährstoffversorgung
und Kationen-Austausch-Kapazität untersucht.
2. Material und Methoden
Experimentelle Grundlage sind Praxisversuche in Bernburg-Strenzfeld [Normtschernosem,
stark toniger Schluff (Ut4), langjähriges Jahresniederschlagsmittel
469 mm, langj. Jahresdurch schnittstemperatur 9,1 °C, Anlagejahr 1996] und
Lückstedt [Pseudogley-Braunerde, schwach lehmiger Sand (Sl2), langj. Jahresniederschlagsmittel
541 mm, langj. Jahresdurch schnitts temperatur 8,5 °C,
Anlagejahr 2004].
Die Bearbeitungsvarianten sind: (P25) jährlich wendende Pflugarbeit ≥ 25 cm
Arbeitstiefe, (M10-15) Mulchsaat 10-15 cm Arbeitstiefe, (M8 - 10) Mulchsaat
8-10 cm Arbeitstiefe auf schwach lehmigem Sand (Sl2) bzw. auf stark tonigem
Schluff (Ut4) Direktsaat (DS), seit 1996 ohne jede Bearbeitung.
-245 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Ziel der Untersuchungen ist es, die durch Ionenaustausch mit Bariumchlorid
(BaCl2) als Austauschlösung freisetzbaren Mengen an Kalium (K + ), Natrium
(Na + ), Kalzium (Ca 2+ ), Magnesium (Mg 2+ ) und Aluminium (Al 3+ ) sowie die Kationen-Austausch-Kapazität
(KAK) zu bestimmen. Angegeben wird die KAK in der
Einheit cmolc/kg. Neben der Kationen-Austausch-Kapazität (KAK) wurden der
S-Wert und die Basensättigung (BS) ermittelt:
KAK: ist die Summe an basischen und sauren Kationen, die eine bekannte
Bodenmenge unter bestimmten Bedin gungen austauschbar binden
kann.
S- Wert: ist die Menge an austauschbar gebundenen basischen Kationen (sorbierte
Basen) Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + , angege ben in cmolc/kg absol. trockener
Boden.
BS: ist der prozentuale Anteil der austauschbaren basischen Kationen an
der Gesamtmenge der austauschbaren Katio nen und ein quantitatives
Maß für den Sättigungs grad eines Bodens an basischen Kationen
gegenüber der Gesamtmenge an Kationen [(Ca + Mg + K + Na)/
KAK * 100 %)].
Die Beprobung erfolgte in den Bodentiefen 0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm,
30-40 cm sowie 0-30 cm, 30-60 cm und 60-90 cm.
3. Ergebnisse und Diskussion
Durch flache pfluglose Bearbeitung und Direktsaat reichern sich organische
Bodensubstanz (Corg), Phosphor (P), Kalium (K) und Magnesium (Mg) in den
oberen 10 cm des Bodens an (Tab. 1). Die organische Substanz und die Nährstoffgehalte
vermindern sich bis zum krumennahen Unterboden. Langjährige
pfluglose Bodenbear beitung und Direktsaat führen zu einer Verminderung der
P-Gehalte im Ap-Horizont des Bodens (0-30 cm): 7,3 mg/100 g in der Pflugvariante,
5,9 mg/100 g bei Mulchsaat und 4,8 mg/100 g bei Direktsaat. Hinsichtlich
des pH-Wertes, der Corg- und K-Gehalte zeigen sich keine gerichteten Veränderungen
bei der Umstellung vom Pflug auf Direktsaat, wenn man den Ap-Horizont
30 Zentimeter tief beprobt. Die Mg-Gehalte (0-30 cm) nehmen vom Pflug über
Mulch- hin zur Direktsaat in der Tendenz zu. Nach Abbildung 1 bestehen enge
lineare Beziehungen zwischen der Kationen-Austausch-Kapazität (KAK) im
Ap-Horizont des Bodens (0–30 cm) und dem pH-Wert, der organischen Boden-
-246 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
substanz (Corg) sowie dem Tonanteil. Da die KAK mit zunehmendem pH-Wert
ansteigt, unterscheidet man: effektive KAK (KAKeff) beim entsprechenden aktuellen
pH-Wert des Bodens, potentielle KAK (KAKpot) bei einem Bezugs-pH von
7. Für neutrale Böden ist also KAKeff = KAKpot, in sauren Böden ist KAKpot > KAKeff.
(Scheffer und Schachtschabel, 2002).
Tab. 1: pH-Wert, Corg-, P-, K- und Mg-Gehalt eines stark tonigen Schluffes
(2010/14. Versuchsjahr)
Ut4
P25
M10-15
DS
[cm]
Corg pH P-CAL K-CAL Mg
[M.-%] [mg/100 g Boden]
0-30 1,62 7,3 7,3 17 8,1
0-10 1,68 7,3 7,2 16 8,2
10-20 1,65 7,3 7,5 18 8,3
20-30 1,53 7,3 7,1 17 7,9
30-40 1,26 7,4 4,8 11 7,5
0-30 1,52 7,2 5,9 16 9,8
0-10 1,66 7,2 6,3 21 10,7
10-20 1,48 7,2 5,7 15 9,6
20-30 1,43 7,2 5,7 12 9,1
30-40 1,12 7,4 4,1 6 6,9
0-30 1,63 7,2 4,8 17 10,5
0-10 1,83 7,1 5,3 22 11,8
10-20 1,51 7,2 4,5 13 9,5
20-30 1,54 7,2 4,7 15 10,1
30-40 1,20 7,4 3,6 7 7,6
-247 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
KAK [cmolc/kg]
KAK [cmolc/kg]
KAK [cmolc/kg]
30
15
(0-30 cm) (30-60 cm) (60-90 cm)
y = - 44 + 8,9x
30
y = - 37 + 7,4x
30
y = - 21 + 4,7x
B = 0,92
B = 0,93
B = 0,58
KAK [cmolc/kg]
0
[pH]
4,0 6,0 8,0
30
15
y = - 18 + 30x
B = 0,96
0
Corg [M.-%]
0,0 1,0 2,0
30
15
y = - 4,2 + 1,3x
B = 0,87
0
Ton [M.-%]
0 15 30
KAK [cmolc/kg]
KAK [cmolc/kg]
15
0
[pH]
4,0 6,0 8,0
30
15
-248 -
y = - 4,5 + 33x
B = 0,92
KAK [cmolc/kg]
KAK [cmolc/kg]
0
Corg [M.-%]
0,0 1,0 2,0
30
15
y = - 0,2 + 0,78x
B = 0,66
15
0
[pH]
4,0 6,0 8,0
30
15
y = 6,6 + 24x
B = 0,45
0
Corg [M.-%]
0,0 1,0 2,0
y = - 3,8 + 0,93x
B = 0,83
0
Ton [M.-%]
0
Ton [M.-%]
0 15 30 0 15 30
Abb. 1: Beziehung zwischen Kationen-Austausch-Kapazität, pH-Wert, Corg-
Gehalt und Tonanteil in 0–30, 30–60 und 60–90 cm Bodentiefe
In Tabelle 2 werden die Kationen-Austausch-Kapazität und die Mengenverhältnisse
der austauschfähigen Kationen eines stark tonigen Schluffes (Ut4) und
eines schwach lehmigen Sandes (Sl2) mitgeteilt. Die durchschnittliche Kationen-
Austausch-Kapazität des Ut4 in 0–30 cm beträgt 21,6 cmolc/kg. Der Sorptionskomplex
ist mit durchschnittlich 18,0 cmolc/kg Ca, 1,1 cmolc/kg Mg, 0,6 cmolc/
kg K und 0,2 cmolc/kg Na abgesättigt. Das Kationenverhältnis Ca : Mg : K : Na
beträgt 83 : 5 : 3 : ≤ 1. Der Sorptionskomplex des Ut4 ist mit basisch wirkenden
Kationen gesättigt, saure Kationen sind nicht wirksam. Hierbei ist anzumerken,
dass die Basensättigung der KAK über 100 % auf methodenbedingte Messunsicherheiten
im Labor zurückzuführen ist. Bei einer Kationen-Austausch-
Kapazität von 3,1 cmolc/kg und 1,3 cmolc/kg Ca, 0,3 cmolc/kg Mg, 0,2 cmolc/kg
K und 0,2 cmolc/kg Na betragen die Kationenanteile am Sorptionskomplex des
schwach lehmigen Sandes (Sl2) in 0–30 cm 42 % Ca, 10 % Mg und 6 % K. Der
S-Wert beträgt 2,0 cmolc/kg.
KAK [cmolc/kg]
30
15

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 2: Kationen-Austausch-Kapazität eines stark tonigen Schluffes (Ut4)
und eines schwach lehmigen Sandes (Sl2) nach langjähriger differenzierter
Bodenbearbeitung und Direktsaat (2010)
Ut4
P25
M10-15
DS
Sl2
P25
M10-15
M8-10
[cm]
KAK Ca2+ Mg2+ K + Na + S-Wert BS
[cmolc/kg] [%]
0-30 22,7 17,9 1,11 0,73 0,20 19,9 88
30-60 20,5 17,1 1,02 0,37 0,22 18,7 91
60-90 18,6 16,5 1,14 0,23 0,28 18,1 98
0-30 21,1 18,0 1,09 0,46 0,28 19,8 94
30-60 17,5 16,1 0,82 0,25 0,30 17,5 ≥ 100
60-90 14,4 14,4 1,04 0,19 0,34 16,0 ≥ 100
0-30 21,0 18,0 1,14 0,53 0,25 19,9 95
30-60 20,9 18,5 0,99 0,30 0,33 20,1 96
60-90 15,4 15,0 1,06 0,21 0,33 16,6 ≥ 100
0-30 3,2 1,4 0,24 0,14 0,20 2,0 63
30-60 2,9 1,6 0,26 0,14 0,19 2,2 75
60-90 3,6 2,7 0,35 0,13 0,23 3,4 95
0-30 3,3 1,6 0,29 0,24 0,19 2,3 69
30-60 2,3 1,2 0,20 0,14 0,21 1,8 78
60-90 2,5 1,8 0,27 0,11 0,21 2,3 93
0-30 2,9 1,0 0,25 0,23 0,21 1,6 57
30-60 4,1 2,8 0,54 0,30 0,25 3,9 93
60-90 2,3 0,8 0,20 0,23 0,22 1,4 62
-249 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Kationen-Austausch-Kapazität und
die Mengenverhältnisse der austauschfähigen Kationen bei der Umstellung
vom Pflug auf Direktsaat in überschaubaren Zeiträumen nahe zu unveränderbar
sind. Die Bestimmung der Sorptionsverhältnisse vermittelt Hinweise auf den
Vorrat eines Bodens an pflanzenaufnehmbaren Nährstoffen und damit auf den
Grad seiner Fruchtbarkeit. Nach Abbildung 2 und 3 besteht zwischen K + [cmolc/
kg] und K-CAL [mg/100 g] eine schwach positive und zwischen Mg 2+ [cmolc/kg]
und Mg-CaCl2 [mg/100 g] eine stark positive Korrelation, so dass die Kenntnis der
Sorptionsverhältnisse im Boden für die praktische Düngung mit K und Mg nicht
erforderlich ist.
K (+) [cmol c/kg]
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
r = + 0,41
Schwach positive Korrelation.
0 4 8 12 16
K CAL [mg/100g]
2,0
r = + 0,82
Abb. 2: Beziehung Stark zwischen positive K Korrelation.
+ [cmolc/kg] und K-CAL [mg/100 g]
Zur Einstellung von Nährstoffrelationen im Boden, die von den standortspezifischen
Kationenverhältnissen
1,5
abweichen, sind in der Regel hohe (unwirtschaftliche)
Düngergaben erforderlich, um die Anteile am Sorptionskomplex wirksam zu
verändern. Aus der relativen Atommasse, der daraus berechenbaren Molekülmasse
1,0 und anhand der daraus abgeleiteten molaren Masse lassen sich die Massenverhältnisse
der an der Kationen-Austausch-Kapazität beteiligten Nährelemente
berechnen: Mg
0,5
2+ rel. Atommasse = 24,31 Wertigkeit = 2 Äquivalentmasse
Mg (++) [cmol c/kg]
0,0
-250 -
0 4 8 12 16

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
= 24,31 / 2. Bei der Schwarzerde müssten 550 kg Mg/ha (entspricht z. B. 3 650 kg/
ha Kieserit) gedüngt werden, um den Wert in der Krume (0–30 cm) von 1,1 cmolc/
kg Magnesium auf 2,1 cmolc/kg zu erhöhen.
Mg (++) [cmol c/kg]
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
r = + 0,82
Stark positive Korrelation.
0 4 8 12 16
Mg CaCl2 [mg/100g]
Abb. 3: Beziehung zwischen Mg 2+ [cmolc/kg] und Mg-CaCl2 [mg/100 g]
4. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Neue Bearbeitungsstrategien wie der konsequente Pflugverzicht und die
Direktsaat erfordern das Überprüfen bestehender Kenntnisse und der Vorgehensweise
bei der Bodenbeprobung. In Praxisversuchen der Landesanstalt für
Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau werden die Auswirkungen langjähriger
differenzierter Bodenbearbeitung und Direktsaat auf die Nährstoffversorgung
und Kationen-Austausch-Kapazität eines stark tonigen Schluffes (Ut4) und
eines schwach lehmigen Sandes (Sl2) untersucht.
Durch flache pfluglose Bearbeitung und Direktsaat reichern sich organische
Bodensubstanz, Phosphor, Kalium und Magnesium in den oberen 10 cm des
Bodens an. Die organische Substanz und die Nährstoffgehalte vermindern sich
bis zum krumennahen Unterboden. Eine wichtige Aufgabe der Bodenbearbei-
-251 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
tung ist es, organische und mineralische Dünger in die Ackerkrume einzuarbeiten.
Die P-Versorgung im Ackerbau ohne Pflug könnte abgesichert werden,
wenn die P-Zufuhr (organisch und/oder mineralisch) über Vorratsdüngung
beziehungsweise bei anspruchsvollen Kulturen über Unterfußdüngung erfolgt.
Bei der Grundnährstoffuntersuchung des Bodens bewirken Beprobungstiefen
von den üblichen 20 cm, dass die tatsächlichen Nährstoffgehalte insbesondere
bei Direktsaat gravierend überschätzt werden. Daraus ergibt sich für die Praxis,
die Grundnährstoffuntersuchung des Bodens in zwei Schichttiefen – 0 bis 15 cm
und 15 bis 30 cm – vorzunehmen, wenn über Jahre pfluglos gearbeitet wurde.
Ist eine Unterteilung nicht möglich, sollte von bisher gewöhnlich 20 cm Beprobungstiefe
auf 30 cm übergegangen werden.
5. Literatur
Scheffer, F. und Schachtschabel, P., 2002: Lehrbuch der Bodenkunde, Enke
Verlag, Stuttgart.
-252 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
A new P fertilizer recommendation for silage maize
D.W. Bussink 1 , A.M.D. van Rotterdam 1 , A. Reijneveld 2 , E.J.M.
Temminghoff 3
1 Nutrient Management Institute, NMI, Wageningen, 2 Blgg AgroXpertus, Ooster-
beek, 3 Sub-department Soil Quality, Wageningen University
1. Introduction
Proper P fertilizer application requires exact knowledge of the P dynamics in
soil. To achieve this, a new methodology is derived where the choice of soil tests
and interpretation of the corresponding results is based on the dynamic processes
that determine this supply. To be widely applicable in practice, the P supply
potential is based on a combination of standard soil tests: PAL and P-CaCl2. This
new approach was tested in field experiments with silage maize in order to develop
a new P fertilizer recommendation system. Especially on maize fields there is
an enormous pressure to lower P application rates. Farmers doubt that they can
still maintain maximum yield. By using the new approach a better identification of
the P status of the soil is expected, which may result in a better match between P
requirement of the crop and P application. In this paper, first the background of the
new methodology is explained followed by the field experiments in maize and the
resulting new recommendation system.
2. Predicting the P supply potential of soils
2.1 Intensity, quantity and buffer power
In routine soil laboratories the P supply potential is generally assessed using a single
soil test, which must meet the criteria of being cheap, fast, applicable to a wide
range of soil types, and have low labor intensity. However, a single soil test result
is a rather poor approximation of the dynamic processes involved in the translocation
of P from soil particles through the soil solution to plant roots. Although also
a simplification, the soil P supply potential can be described much more accurate
using the terms intensity, quantity, and buffer power. Intensity is defined as (a
measure for) the P concentration in the soil solution (Cp). The soil solution is the
compartment from which roots absorb nutrients and as a result P availability at a
certain moment in time is determined by Cp. However, the amount of P in the soil
solution is generally very low compared to a crops P demand. As a result Cp is
-253 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
replenished from P adsorbed to soil particles. The capacity of the soil to resist a
change in Cp is defined as the soil’s buffer power (BP). The soil P that is associated
with the buffering of Cp is defined as the P quantity (QP). QP is not some well defined
P form or fraction (Frossard et al., 2000; Koopmans et al., 2004; McDowell
and Sharpley, 2003). We will assume QP to resemble P that is reversibly bound to
the surface of soil particles, mainly Fe- and Al(hydr-)oxides. P intensity, P quantity,
and buffer power are integrated in a soil specific sorption isotherm. The buffer
power combines the soil P intensity and P quantity as it is directly related to the
slope of this isotherm (Barrow, 1967). The methodology that is derived to increase
the accuracy with which the soil P supply potential can be predicted is based
on the soil specific sorption isotherm. This is approached by modeling the soil P
desorption and the decrease in Cp during continuous removal of P by an artificial
sink (Fe oxide-impregnated (Pi) paper which is replaced 10 times over a 20 days
period). The release of P from the soil is modeled using a sorption isotherm (Langmuir).
The two soil specific parameters of this isotherm are related to data derived
from standard soil tests.
2.2 Standard soil tests: PAL and P-CaCl2
The results show that the soil P supply potential can be predicted with various
degrees of accuracy (Van Rotterdam-Los, 2010). To be able to make a prediction
of the soil P supply potential a minimum of two parameters is needed; a measure
for the reversibly adsorbed P (QP) and a measure for the P concentration in
solution (CP). For the Dutch situation PAL (ammonium acetate lactate, Egnér et
al., 1960) and 0.01M P-CaCl2 (Houba et al., 2000), were used to approximate QP
and Cp, respectively. The measure for CP is an indication of the rate with which P
can be removed from the soil. The ratio QP over CP is an indication of the capacity
of the soil to maintain CP, and thus the capacity to maintain the flux from the soil to
the sink. This is illustrated in Figure 1. The accuracy of this prediction increases
for soils with increasing buffer power, i. e. with decreasing P saturation of the
reactive surface area associated with the readily desorbable P, as in this case
the isotherm is indeed linear. To increase the accuracy of this prediction for soils
that don’t have a high buffer power and the isotherm is thus non-linear, a measure
for the reactive surface area (e. g. Feox and Alox) of the soil must also be taken into
account.
-254 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
relative decrease Cp (%)
0 100 200 300 400 500 600
Qp/Cp
Fig. 1: Relationship between ratio QP over CP (dimensionless) and the measured
relative decrease in CP after 2 days of continuous removal of P by
an artificial sink (Pi paper) for 106 Dutch soils (R 2 =0.77)
2.3 Pot experiments with grass
The methodology derived using an artificial P sink is also applied in pot experiments
with grass. Based on these experiments it is verified whether the processes,
that determine the soil P supply potential to an artificial sink and the combination
of soil tests needed to describe this supply, can also be used to predict
the supply of P from a soil to a growing crop. Plants have a maximum P uptake
which is related to environmental conditions, crop characteristics and fertilization.
P uptake relative to this maximum is determined by the soil P supply potential.
This relative P uptake is comparable to P uptake by the sink. The change in
(measure for) CP is also found to be comparable between pot and artificial sink
experiments. Consequently, the change in reversibly adsorbed P (QP) and the
change in a measure for CP (P-CaCl2), integrated in the soil specific P desorption
isotherm as a result of P uptake by the growing grass is found to approximate (part
of) the desorption isotherm derived from the desorption experiment using the artificial
P sink. During P removal the soil subsequently moves down its desorption
-255 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
isotherm. The extent to which this occurs depends on P requirement of the crop.
To be able to predict if the supply is sufficient to meet crop demand, the minimal
requirement is the combination of a measure for CP and a measure for QP. Except
at a CP above a certain level, at which it is safe to assume a sufficiently high soil P
supply during the growing season.
This concept is tested in field trails with silage maize field to develop a new P fertilizer
advice.
3. Silage maize trials
3.3 Experimental set up
In 2007 and 2008 small field trails were executed on farms all over the country on
different soil types (mainly sand but also marine clay and river clay, peat and loess)
with different P status (PAL varied between 10 and 60 mg 100g). In general the
setup consisted of a basic application of cattle slurry (on average 60 kg P2O5 ha -1 ;
varying between 0-173 kg P2O5 ha -1 ) and 3 levels of P fertilization via P application
in the row (0 against two P levels varying between 8 and 60 kg P2O5 ha -1 ). Per farm
generally 2 different fields were used. In a few cases two N fertilizers levels were
included. In 2007 and 2008 there were in a total of respectively 48 en 60 fields
resulting in total to 353 experimental units. Approximately half of the fields of 2007
(but different sections) were also used in 2008.
Before the start of the trials, detailed soil analyses was performed, including all
macro- and micronutrients, pH, KAK, lime and clay content. The applied slurry
was analyzed for N, P and K content. The applied amounts of mineral and organic
nutrients on each field was registered. Approximately 3 weeks before harvest
3 strips of 2.5 m length were harvested by hand per P treatment to determine dry
matter (DM) yield and mineral composition of the silage maize.
4. Results
Table 1 shows the gross results of 2007 and 2008. P application in the row gave
a mean yield increase of 990 and 390 kg DM ha -1 compared to 0 P application in
the row. N application in the row was similar for the situation with or without P so
that there is no effect on the measured yield due different amounts of N applied.
The N fertilizer rate was on average 162 kg ha -1 . Together with N mineralisation
-256 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
of the green manure (in NL all maize fields have to be green in winter) this amount
should be sufficient for optimal crop growth.
Tab. 1 The main results of the silage maize trial of 2007 and 2008
Year Prow Nrow DM yield Puptake PAL P-CaCl2
kg ha-1 kg ha-1 tons ha-1 kg ha-1 mg P2O5 100g-1 mg kg-1 2007 0 38.6 13.67 28.7 41.6 1.84
24.5 35.7 14.66 30.8
2008 0 36.5 14.11 28.4 34.4 1.32
24.3 36.0 14.54 29.0
The DM yield data were statistically analysed with the REML (restricted maximum
likelihood procedure) procedure of the software package GENSTAT using
soil and fertilization data. Because yield differed between sites between less than
10 to more than 20 tons DM ha-1, a correction was made for site effects. This was
done by making a random correction which takes into account the year effect and
the field effect within site effect. The model developed was a double exponential
model. First the potential yield of a field is estimated. The level of soil and fertilization
data than determine to which extent this potential yield level can be obtained.
In code:
EXPR [VALUE = (Yf = 1 - EXP (-1*EXP(a) * (Cp) - EXP(b) * Qp/Cp
- EXP(c) * ln(Prow+1) - EXP(d) * ln(Pcs)
- EXP(e) * Nrate))]Soilferteffect
MODEL DMyield
RCYCLE a, b, c, d, e
FIT [CALC = Soilferteffect](Year + Location.Fieldnumber) Yf
with:
Pcs = the amount of P applied with cattle slurry in kg P2O5 ha-1
Prow = the amount of fertilizer P applied in the row in kg P2O5 ha -1
Nrate = the total amount of effective N in kg N ha -1
DMyield = DMyield in kg ha -1
Yf = fraction of maximum yield, when all soil parameters and
fertilizer amounts are high this factor approaches 1 and
the modelled yield is close to potential yield
-257 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Only 5 parameters were significant: Prow, Pcs, Nrate, Cp(P-CaCl2) and Qp/Cp
(PAL/P-CaCl2). It was tested if the combination of Cp and Qp/Cp performed better
than P-CaCl2 or PAL alone or P-CaCl2+PAL. The model using Cp + Qp/Cp was
significantly better (based on the Akaike criterion) than P-CaCl2 or PAL alone or
P-CaCl2 + PAL (Tab. 2). The field experiments confirmed the lab findings that
taking into account both P intensity and P capacity is an important improvement.
This was also found in experiments on grassland (data not shown).
Tab. 2: The effect of different soil P parameters on model prediction
R2 Improvement compared to
random model [%]
Cp + Qp/Cp 0.706 12.9
P-CaCl2 0.695 11.1
PAL 0.687 8.8
P-CaCl2+PAL 0.675 6.6
The random model 0.659
Another finding was that broadcast applied slurry is much less effective than P
applied in the row. In the Netherlands, a factor 2 is used to P applied in the row
compared to broadcast application. In this research it was a much higher factor of
around 10 (Tab. 3). The reason for this difference may be that the factor for silage
maize thus far is based in principle on results of potato trials, the distance between
maize rows (75 cm) and the fact that in former days much slurry was applied in
winter. Nowadays, cattle slurry is mostly applied a few weeks before sowing the
maize. The result is that in this way, applied P remains in the top layer. The maize
roots cannot reach this P. Application of P in the row either as mineral fertilizer
or as cattle slurry is important to increase P effectivity. P applied in the row has
a direct yield effect whereas the broadcast applied P has much more the role of
maintaining the soil status. As will be shown, only limited amounts of P in the row
are necessary to obtain maximum yield.
5. Towards a new P fertilizer advice
The model results were rewritten in such a way that the amount of P to be applied
in the row became a function of Cp, Qp/Cp, Nrate, Pcs and DM yield. It was estima-
-258 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
ted that the average potential yield in the Netherlands is 16.4 tons ha-1. To determine
the optimum P amount to be applied in the row it should be know how much
extra DM yield the last kg of P applied should give to be economically feasible.
We assumed that this should be 10 kg of DM. The advice thus far (developed in
1991) was based on 4 kg of DM extra. An example of the new advice is presented
in Table 3. Without cattle slurry, much less P is needed at low P soil status, but the
recommended amount drops of much more slowly than in the old advice. Even at
high soil status it is interesting to apply some P. The limited effect of cattle slurry
on the yield increase can be seen for the situation of 40 m 3 ha -1 , showing only a
minor drop in P applied in the row. When using the amounts of P applied in the row
(Tab. 3) to obtain optimal yield, P soil status will drop. Therefore extra P is needed
to match at least P uptake of the crop. Depending on the yield level this amounts
to 50-90 kg P2O5 ha -1 . With up to 40 m 3 cattle slurry ha -1 this condition can be met.
The advice was tested on a set of soil analysis data. In general it resulted in a
marked decrease in the recommended amount of P. A topic of discussion is if the
advice should become yield dependent.
Tab. 3: Comparing the new advice with the old one
P-CaCl2 PAL Pw row P2O5 kg ha-1 total P2O5
kg ha-1 mg kg-1 mg P2O5 100g-1 mg P2O5 l-1 new old new old
0 m3 of cattle slurry ha-1 1 20 23 34 75
2 40 40 21 45
4 40 49 13 30
5 60 62 9 0
40 m3 of cattle slurry ha-1 (65 P2O5 ha-1 )
1 20 23 27 38 92 103
2 40 40 16 10 81 75
4 40 49 10 0 75 65
5 60 62 6 0 71 65
-259 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
6. Conclusions
The new concept of determining P status of soils taking into account P intensity
and P capacity, described by two parameters, P-CaCl2 and PAL is an improvement.
This was confirmed in experimental testing in silage maize. Furthermore
the testing showed that P application in the row was much more effective than
broadcast slurry application (about 10 times). Based on this testing a new P
advice for silage maize was developed.
7. Literature
Barrow, N.J., 1967: Relationship between uptake of phosphorus by plants and
the phosphorus potential and buffering capacity of the soil - an attempt to
test Schofield’s hypothesis. Soil Science 104, 99-106.
Egnér, H., Riehm, H., Domingo, W.R., 1960: Untersuchungen über die chemische
Bodenanalyse als Grundlage für die Beurteilung des Nährstoffzustandes
der Böden. II Chemische Extraktionsmethoden zur Phosphorund
Kaliumbestimmung. K. Landbrukshögsk. Ann. 26, 199-215.
Frossard, E., Condron, L.M., Oberson, A., Sinaj, S., Fardeau, J.C., 2000: Processes
governing phosphorus availability in temperate soils. Journal of Environmental
Quality 29, 15-23.
Houba, V.J.G., Temminghoff, E.J.M., Gaikhorst, G.A., van Vark, W., 2000: Soil
analysis procedures using 0.01 M calcium chloride as extraction reagent.
Comm. in Soil Science and Plant Analysis 31, 1299-1396.
Koopmans, G.F., Chardon, W.J., de Willigen, P., Riemsdijk, W.H., 2004: Phosphorus
desorption dynamics in soil and the link to a dynamic concept of
bioavailability. Journal of Environmental Quality 33, 1393-1402.
McDowell, R.W., Sharpley., A.N., 2003: Phosphorus solubility and release kinetics
as a function of soil test P concentration. Geoderma 112, 143-154.
Van Rotterdam-Los, A.M.D., 2010: The potential of soils to supply phosphorus
and potassium, processes and predictions. In Department of Soil Quality.
p. 144. Wageningen University, Wageningen.
-260 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Validierung des Beratungsansatzes SOLUM PLUS
an Feldversuchsergebnissen
R.O. Kuchenbuch 1,2 , U. Buczko 1 ,
1 Universität Rostock, Professur für Angewandte Pflanzenernährung, 2 Landwirtschaftliche
Untersuchungs- und Forschungsanstalt (LUFA) der LMS, Rostock
1. Einleitung
Für die richtige Prognose der Dünge-Bedürftigkeit muss zwischen der aus dem
Boden extrahierten Nährstoffmenge (Ergebnis der Bodenuntersuchung) und der
von der Pflanze aus dem Boden pflanzenverfügbaren bzw. pflanzenerschließbaren
eine statistische Beziehung bestehen (Korrelation zwischen Nährstoffgehalt
des Bodens und Pflanzenverfügbarkeit der Nährstoffe). Diese Beziehungen sind
für die „alten“ Dünge-Methoden vielfach in Gefäß- und Freilandversuchen bestätigt
worden. Aufgrund dieser „Eichung an Düngungsversuchen mit Pflanzen“ wird
davon ausgegangen, dass bei geringen Gehalten des Bodens an extrahierbarem
P bzw. K Pflanzen einen geringeren Ertrag realisieren als bei hohen Gehalten.
Dem entsprechend führt im ersten Fall eine Düngung zu Mehrerträgen, bei hohen
Gehalten bleibt der Dünge-Effekt auf den Ertrag aus. Die Abbildung 1 zeigt, dass
dies prinzipiell und im Mittel vieler Versuche so ist; die Abbildung zeigt aber auch,
dass die Streubreite der Mehrerträge bei niedrigen Bodengehalten sehr groß
und damit die Treffsicherheit der Prognose einer Düngewirkung eher gering wird.
Daher erschien es früher sinnvoll, den Boden bis (deutlich) oberhalb einer Bodengehaltsgrenze
anzureichern, weil dort die größte Ertragssicherheit erreicht wird.
Heute werden vielfach Forderungen nach einer Anpassung des gängigen
Konzepts zur Düngebedarfsermittlung erhoben, weil sich die wirtschaftlichen
Rahmenbedingungen für die Düngung so stark verändert haben, dass ein
Umdenken notwendig erscheint. Zunehmende, in Ausmaß und Zeitdauer kaum
abschätzbare Schwankungen des Verhältnisses von Düngerkosten zu Erlösen
der Produkte, Investitionen in Technik und Landkauf verschieben die wirtschaftlichen
Prioritäten der Landwirtschaftsbetriebe. Es erscheint heute kaum noch
finanzierbar, Böden durch Düngungsmaßnahmen soweit anzureichern, wie es
früher empfohlen wurde, und die Budgetierung der Aufwendung für Düngemittel
in vielen Betrieben tut das Übrige.
-261 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
LUFA Rostock der LMS – Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt
yield increase (%)
120
100
80
60
40
20
0
-262 -
y = -17.817Ln(x) + 60.478
R 2 = 0.0556
y = -18.116Ln(x) + 56.814
R 2 -20
= 0.0623
0 5 10 15 20 25 30 35 40
STK(DL) (mg K / 100 g soil)
116.2 kg K / ha
Logarithmisch ( 116.2 kg K / ha)
Abb 1: Beziehung zwischen dem Bodengehalt und dem Mehrertrag durch
Düngung. Die senkrechte Linie zeigt die Grenze zwischen VDLUFA-
Gehaltsklassen B und C
2. SOLUM PLUS
Mit SOLUM PLUS wurde in jüngster Vergangenheit von Kuchenbuch und Buczko
(2009) ein Beratungsansatz zur Erhöhung der Sicherheit bei der Bemessung der
Grunddüngung mit P und K vorgestellt. Zur Entwicklung wurden einfaktorielle, ein-
und mehrjährige Düngungsversuche aus den vergangenen Jahrzehnten herangezogen,
die in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht sind und über
detaillierte Angaben zu den Böden, Pflanzen und Erträgen verfügten. Die Daten
wurden einer statistischen Analyse unterzogen (Data Mining, Minining-Tree,
CART), in der durch binäre Aufspaltung der Datensatz in Segmente abnehmender
Bedeutung für die Zielgröße (= Mehrertrag) zerlegt wird. Das Vorgehen zeigt schematisch
Abbildung 2: Der Datensatz der K-Versuche wird zerlegt und im Ergebnis
„entstehen“ Gruppen, deren Kombination von Eigenschaften eine Wahrscheinlichkeit
für das Eintreten von Mehrerträgen besitzt, wenn gedüngt wird.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
LUFA Rostock der LMS – Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt
KUE > 0.7, p: 0.3
1
yield increase
> 6.35 %
1
KUE ≤ 0.7, p: 0.63
2
2
STK > 9.1, p:
0.38
STK ≤ 9.1, p:
0.23
STK > 9.1, p:
0.47
STK ≤ 9.1, p:
0.768
3
3
-263 -
S4: Clay > 12%, p: 0.298
S5: Clay ≤ 12%, p: 0.469
S6: FertApp > 116.2, p: 0.291
S7: FertApp ≤ 116.2, p: 0.188
FertApp ≤ 116.2, p: 0.409
FertApp > 116.2, p: 0.518
pH > 6.2, p: 0.833
pH ≤ 6.2, p: 0.736
4
4
FertApp ≤ 116.2, p: 0.694
S21: FertApp > 116.2, p: 0.794
S12: Corg > 1.2, p: 0.435
S13: Corg ≤ 1.2, p: 0.381
S14: Corg ≤ 1.2, p: 0.381
S15: Corg > 1.2, p: 0.603
S18: FertApp > 116.2, p: 0.806
S19: FertApp ≤ 116.2, p: 0.861
S22: Corg > 1.2, p: 0.529
S23: Corg ≤ 1.2, p: 0.788
Abb. 2: Darstellung der Segmentation des Datensatzes mit Feldversuchsergebnissen
mittels der Mining-Tree Prozedur. „p“ in den Endstufen der
Aufteilung gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der Mehrerträge erzielt
werden können
Aus der in Abbildung 2 gezeigten Aufspaltung ergeben sich Faktorenkombinationen,
für die bei den untersuchten Experimenten Mehrerträge gemessen wurden.
Umgekehrt kann beim Vorliegen dieser Kombinationen auf landwirtschaftlichen
Flächen davon ausgegangen werden, dass mit entsprechenden Wahrscheinlichkeiten
Mehrerträge in Folge auftreten bzw. ausbleiben. Abbildung 3 fasst
diese Faktorenkombinationen und Wahrscheinlichkeiten beispielhaft für Kalium
zusammen.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
LUFA Rostock der LMS – Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt
Wahrscheinlichkeit von
Mehrerträgen, %
Tongehalt > 12 %
pH > 6.2
Corg > 1.2 %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Düngungshöhe > 116
kg K/ha a
Boden-K-Gehalt > 9.1 mg
CAL-K / 100 g Boden
Kalium-Effizienz, rel
Segment Nummer
+ + - - -
-264 -
- +
- + + + - -
- + + - + - - - + + -
- - - - + - + + + + + - -
- - - - - - + - - - + + +
Abb. 3: Zusammenfassung der Ergebnisse der Mining-Tree-Prozedur. Vertikal
wird aufgezeigt, welche Wahrscheinlichkeit für Mehrerträge mit
welcher Faktorenkombination verbunden ist. + bedeutet größer, - kleiner
als der Schwellenwert. Leere Felder bedeuten, dass der Faktor für
dieses Segment keine Rolle spielt
Wenn sich diese Schlussfolgerungen in unabhängigen Versuchen bestätigen
lassen, dann bringt uns SOLUM PLUS der Antwort auf die Frage ein Stück näher:
„Bringt eine Düngung in dieser Höhe auf diesem Schlag zu dieser Kultur Mehrerträge?“
3. Prüfung der Prognose von Mehrerträgen durch SOLUM PLUS
an unabhängigen Datensätzen
Für P und K wurde an unabhängigen Daten geprüft, inwieweit eine richtige Prognose
des Dünge-Effekts gegeben wird. Dazu verwendeten wir Feldversuchsergebnisse,
die nicht in die Entwicklung von SOLUM PLUS eingeflossen sind und
deren Ergebnisse damit unabhängig von der Modellentwicklung sind. Verwen-

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
det wurden 626 Versuchsernten für P und 291 Versuchsernten für K, die sich aus
Versuchen von Heyn (für K und P, Hessen, pers. Mittlg.) Gransee und Merbach
(2000), Stumpe (1989), Amberger und Gutser (1976) und Zerulla (2009, BASF
SE, pers. Mittlg.) ergeben haben.
LUFA Rostock der LMS – Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt
K - Validierung mit unabhängigen Daten
P-Wert
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
„falsch positiv" "richtig positiv"
0.1
0
"richtig negativ" „falsch negativ"
-15 -5 5
ME (%)
15 25
Abb. 4: Ergebnis der Validierung prognostizierter an gemessenen Mehrerträgen
für Kalium-Düngungsversuche
Für jede dieser Versuchsernten wurde eine Prognose abgegeben, ob oder ob
nicht ein Mehrertrag durch Düngung eingetreten ist. Dabei gibt es 4 mögliche
Ergebnisse, die in Form von Quadranten in den Abbildungen 4 und 5 dargestellt
sind: (i) falsch positiv bedeutet, dass ein Mehrertrag prognostiziert wurde, jedoch
keiner eintrat, (ii) richtig positiv bedeutet, dass ein Mehrertrag prognostiziert
wurde und dieser auch eintrat, (iii) richtig negativ bedeutet, dass kein Mehrertrag
prognostiziert wurde und auch kein Mehrertrag eintrat, und (iv) falsch negativ
bedeutet, dass kein Mehrertrag prognostiziert wurde, jedoch einer eintrat. Die
Prognose von SOLUM PLUS ist somit umso besser, je mehr Versuchsergebnisse
im unteren linken oder oberen rechten Quadranten dargestellt werden können.
-265 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
LUFA Rostock der LMS – Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt
P - Validierung mit unabhängigen Daten
P-Wert
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
„falsch
positiv"
0.1
0
„falsch negativ"
-20.0 0.0 20.0 40.0
ME (%)
60.0 80.0 100.0
-266 -
"richtig positiv"
Abb. 5: Ergebnis der Validierung prognostizierter an gemessenen Mehrerträgen
für Phosphor-Düngungsversuche
Den Abbildungen 4 und 5 ist zu entnehmen, dass mit mehr als 70 % Treffsicherheit
das Eintreten bzw. Ausbleiben von Mehrerträgen infolge P- und K-Düngung
vorhergesagt werden kann. Für Kalium liegen leider sehr viel weniger Versuchsergebnisse
mit positiven Ertragsreaktionen auf die Düngung vor, sodass der
obere rechte Quadrant nur wenige Datenpunkte beinhaltet – dies ist allerdings
nicht SOLUM PLUS, sondern der dünnen Datendecke anzulasten.
4. Literatur
Amberger, A., Gutser, R., 1976: Aussagekraft von Bodenuntersuchungsmethoden
in langjährigen Feldversuchen mit verschiedenen P-Formen. Landw.
Forschung SH 33, 18-38.
Kuchenbuch, R.O., Buczko, U., 2009: Improving soil test interpretation for P and
K fertilizer recommendations for arable soils. Fertilizers and Fertilization
(Nawozy i nawozenie) 37, 160-181.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Gransee, A., Merbach, W., 2000: Phosphorus dynamics in a longterm P fertilization
trial on Luvic Phaeozem at Halle. J. Plant Nutr. Soil Sci. 163, 353-357.
Stumpe, H., Garz, J., Johannemann, R., Buchte, M., 1989: Der Einfluss der
K-Düngung auf den Ertrag und einige Bodeneigenschaften in einem Dauerversuch
auf einer Sandlöß-Braunschwarzerde in Halle. Arch. Acker-
Pflanzenbau Bodenkd. 33(5), 301-310.
-267 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Prüfung von einfachen Ansätzen zur Abschätzung
der Nitrat-Auswaschung von landwirtschaftlichen
Flächen
U. Buczko 1 , R.O. Kuchenbuch 1,2
1 Universität Rostock, Professur für Angewandte Pflanzenernährung, 2 Landwirtschaftliche
Untersuchungs- und Forschungsanstalt (LUFA) der LMS, Rostock
1. Einleitung
Der Mensch hat, insbesondere seit etwa 50 Jahren, verstärkt in den N-Kreislauf
eingegriffen, vor allem durch die Produktion von N-Dünger und Verbrennung
fossiler Energieträger. Ist der inerte Luftstickstoff einmal in eine reaktive N-Form
(z.B. Nitrat oder Ammoniak) umgewandelt, so kann er an unterschiedlichen
Punkten der Hydro-, Pedo- oder Atmosphäre schädliche Wirkungen entfalten.
In Deutschland sind N-Verluste von landwirtschaftlichen Flächen vor allem als
N-Auswaschung aus dem Boden in das Grundwasser oder in Dränagen von
Bedeutung. Es ist erstrebenswert, diese Auswaschungsverluste von landwirtschaftlichen
Feldern möglichst gering zu halten, bzw. zu verringern. Dafür ist die
Kenntnis der tatsächlichen, unter verschiedenen Bedingungen zu erwartenden
N-Verluste erforderlich. Dies kann prinzipiell mit drei methodischen Ansätzen
erfolgen:
1 Direkte Messungen (z.B. Saugkerzen, Monolith-Lysimeter, Dränabfluß,
Grundwasser, Nmin im Bodenprofil). Vorteil dabei ist, dass man „echte“
Daten für konkrete Standorte hat. Nachteile sind allerdings, dass Messungen
oft aufwendig sind, die Ergebnisse erst im Nachhinein (d. h., nicht
antizipatorisch) vorliegen, dass i. d. R. keine Erklärung von Einzeleffekten
möglich ist, dass die Ergebnisse (meist) nicht generalisierbar und
darüberhinaus methodenabhängig sind. Die Messwerte können fehlerbehaftet
sein, verstärkt noch unter räumlich heterogenen Bedingungen.
2 Mit Modellen lässt sich der Einfluss zahlreicher Faktoren mit Szenariensimulationen
untersuchen und es sind keine aufwendigen Felduntersuchungen
nötig. Jedoch können Modelle realitätsfern sein, die erforderlichen Daten
sind oft zu umfangreich, die Modelle sind oft (zu) komplex und/oder überpa-
-268 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
rametrisiert, dabei kann die Komplexität eine Exaktheit der Ergebnisse vortäuschen,
eine routinemäßige Anwendung von Modellen ist meist nicht möglich,
Validierung/Kalibrierung durch Feldmessungen ist oft unzureichend.
3 Mittels N-Indices, N-Indikatoren, N-Loss Indices (NLIs): dabei handelt es sich
um eine einfache Kennzahl oder Modell um das Risiko von diffusen N-Austrägen
abzuschätzen, auf Basis von einfachen Eingabedaten (Buczko und
Kuchenbuch, 2010). Vorteil dieser Art von Ansatz ist vor allem die Einfachheit.
Die erforderlichen Daten sind meist vorhanden, die Berechnung ist (meist)
auch für Laien verständlich. Nachteile sind, dass unterschiedliche Aussagen
gewonnen werden, je nachdem welcher NLI verwendet wird, die Ergebnisse
werden oft nicht ernst genommen, mit einem NLI kann nur der Einfluss derjenigen
Faktoren untersucht werden, die in die Berechnung einfließen, und
es gibt zahlreiche NLIs, die sich zum Teil sehr unterscheiden (Buczko und
Kuchenbuch, 2010).
NLIs unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Komplexität, der berücksichtigte Faktoren,
erforderlichen Inputdaten, Art der Ergebnisse (z. B. Risikoklassen, N-Austrag
in kg/ha, Konzentrationen).
Vor der Auswahl eines NLIs sind folgende Fragestellungen zu berücksichtigen:
• Welche Prozesse/Faktoren werden berücksichtigt?
• Welche Daten werden benötigt?
• Was wird berechnet (N-Austräge? N-Konzentrationen? qualitative Bewertungspunkte?)?
• Was ist der Bezugspunkt (d. h. für welchen Teil des N-Kreislaufs gilt das
Ergebnis)?
• Welche Bereiche des Systems Pflanze-Boden-ungesättigte Zone-Grundwasser
werden berücksichtigt?
• Wie komplex ist die Berechnung?
• Wie gut/korrekt sind die Ergebnisse überhaupt?
• Gibt es Vergleichsuntersuchungen mit Feldexperimenten?
Zur Qualität der Ergebnisse muss man feststellen, dass es kaum Vergleichsuntersuchungen
gibt, die Indices miteinander und gegen gemessene Ergebnisse
aus Freiland-Untersuchungen vergleichen. Um diese Wissenslücke zu schließen
wurde eine Vergleichs- und Validierungsstudie einfacher NLIs angeregt
(Buczko et al., 2010). Dabei wurde nur die Auswaschung aus dem Bodenprofil
-269 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
berücksichtigt, da dies der dominante Faktor für diffuse N-Austräge unter Standardbedingungen
in Mitteleuropa ist. Andererseits haben gasförmige N-Verluste
als Stickoxide eine Wirkung als klimarelevante Spurengase.
2. Material und Methoden
2.1 geprüfte N-Loss Indices
Es wurden vier relativ einfache NLIs getestet (Tab. 1):
1. N-Bilanz (Nbal)
2. Austauschhäufigkeit der Bodenlösung (EF)
3. Potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser (PNCL)
4. Produkt aus EF und NBal (BEP)
Zu 1. N-Bilanz: hier wurde eine N-Bilanz auf der Feldskala (d. h. mit der Bodenoberfläche
als Bezugspunkt) verwendet. Der Bilanzüberschuss entspricht N-Verlusten
durch N-Auswaschung, Denitrifikation (NH3-Verflüchtigung wird bereits
von Düngergaben subtrahiert), und evtl. Oberflächenabfluss oder Erosion. Eine
Annahme dabei ist, dass keine Netto-Mineralisierung oder N-Immobilisierung im
Boden stattfindet.
Zu 2. Austauschhäufigkeit der Bodenlösung („exchange frequency - EF“) wurde
sowohl mit der gesamten Feldkapazität der Wurzelzone (EF(t)), als auch nur mit
der nutzbaren Feldkapazität der Wurzelzone (EF(a)) berechnet; die FK wurde
abgeschätzt aus Textur, LD, Corg. Die Sickerrate kann abgeschätzt werden aus
Wetterdaten, Bodenart, und Ackerfruchtart. Je größer EF, desto höher ist die
Gefährdung für das Grundwasser.
Zu 3. Potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser (PNCL). Nitratkonzentrationen
im Sickerwasser sind nur sehr eingeschränkt ein geeignetes Maß für diffuse
N-Austräge, da bei geringer Sickerrate sehr hohe PNCL Werte berechnet
werden können, denen oft nur geringe N-Austräge entsprechen.
Zu 4. Produkt aus EF und NBal (“BEP” für “balance exchange frequency product”);
BEP(a): mit EF auf Basis von nutzbarer FK)
BEP(t): mit EF auf Basis von gesamter FK)
Dieser NLI beinhaltet sowohl einen Transport- als auch einen Quellterm; im
-270 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Unterschied zu PNCL wird jedoch berücksichtigt, dass N-Austräge in der Regel
mit der Sickerrate ansteigen.
Tab. 1: Übersicht der verwendeten NLIs
NLI Erforderliche
Daten
N-Bilanz (NBal)
(nur N-Quellen/
Senken)
Austauschhäufigkeit
der Bodenlösung
(EF) (nur
Transport)
Potentielle Nitratkonzentration
im Sickerwasser
(PNCL) (Quellen/Senken
und
Transport)
Produkt aus EF
und NBal (BEP)
2.2 Datengrundlage
Düngergabe,
(atmosph.
N-Deposition),
N-Entzug durch
Erntegut
Wetterdaten
(Niederschlag,
Temperatur, Luftfeuchte),Bodenart,Lagerungsdichte,
Corg
N-Bilanz, Wetterdaten(Niederschlag,Temperatur,
Luftfeuchte)
N-Bilanz, Wetterdaten(Niederschlag,Temperatur,
Luftfeuchte),
Bodenart, Lagerungsdichte,
Corg
-271 -
Berechnung Output
N-Applikation +
atmosph. Dep. –
N-Entzug durch
Erntegut
Sickerrate(mm/
Jahr)/Feldkapazität
der Wurzelzone
(mm) × 100
Nbal/Sickerrate
× 100
N-Austrag in
kg N ha -1 /a -1
%/Jahr
= Anteil der Poren
der pro Jahr durch
Sickerwasser
ausgetauscht
wird
EF × Nbal / 100 Nitrat-Konzentration
des Sickerwassers
Es wurden publizierte Daten von Feldversuchen aus Deutschland, Großbritannien
und den USA verwendet (Details siehe Buczko et al., 2010).

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Die Feldexperimente umfassen verschiedene Meßmethoden für N-Verluste
(Analyse von Dränwasser, Monolith-Lysimeter, Saugkerzen), unterschiedliche
Zeiträume, verschiedene Ackerfrüchte, N-Düngergaben, Bodeneigenschaften,
und Sickerraten. Die gemessenen N-Austragsraten liegen insgesamt zwischen
0 und 150 kg N/Jahr (in einem Fall sogar 280 kg N/Jahr), mit einem Mittelwert von
29,5 kg N/Jahr.
Die Vorhersagen der NLIs wurden mit den gemessenen N-Austragsraten und
N-Konzentrationen im Sickerwasser verglichen, mit Hilfe von Korrelationskoeffizienten,
der Wurzel aus dem mittleren quadrierten Fehler (RMSE), und dem
mittleren Fehler (ME).
3. Ergebnisse
Korrelationskoeffizienten, RMSE und ME für den Vergleich der NLI-Vorhersagen
mit gemessenen N-Austrägen und N-Konzentrationen sind in Tabelle 2 pauschal
für alle Daten aller Standorte zusammengefasst, sowohl für Einzeljahre
(oberer Teil der Tabelle), als auch für mehrjährig gemittelte Daten (unterer Teil
der Tabelle).
Die Korrelationskoeffizienten für den Vergleich der NLIs mit N-Austrägen sind
generell höher als diejenigen für den Vergleich mit N-Konzentrationen. Für Einzeljahresdaten
ergeben sich signifikante Korrelationen für Nbal, EF, und BEP,
nicht aber für PNCL. Für Einzeljahre ergeben sich die höchsten Korrelationskoeffizienten
der untersuchten NLIs für EF vs. N-Austräge. Bei mehrjährig gemittelten
Daten sind die Korrelationen für BEP und Nbal am höchsten. Bei diesen
beiden NLIs ergeben mehrjährige Daten höhere Korrelationen (und niedrigere
RMSE Werte) als Einzeljahre, während dies für EF nicht der Fall ist. PNCL ergibt
in fast allen Fällen keine signifikante Korrelation und hohe RMSE Werte.
Korrelationskoeffizienten, RMSE, und ME unterscheiden sich zum Teil sehr
stark, wenn die einzelnen Untersuchungsstandorte separat betrachtet werden
(hier nicht im Detail dargestellt, siehe Buczko et al., 2010).
Beispielhaft sind hier die Resultate für Dummerstorf südöstlich von Rostock
dargestellt (Tab. 3). Für diesen Standort ergab sich eine sehr deutliche Beziehung
zwischen N-Austrag und EF (und damit auch dem gemessenen Abfluss),
jedoch offenbar eine negative Beziehung zwischen N-Austrägen und N-Bilanz.
Die gemessenen mittleren Nitratkonzentrationen stehen weder mit der N-Bilanz
-272 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
noch mit den gemessenen N-Austrägen in direkter Beziehung. Die Vorhersagen
des BEP NLI zeigen zwar eine Korrelation mit den gemessenen N-Austrägen, die
jedoch nicht so gut ist wie diejenige mit den EF Werten.
Tab. 2: Anzahl der Datensätze (n), Korrelationskoeffizienten, Wurzel des mittleren
quadrierten Fehlers (RMSE) und mittlerer Fehler (ME) für Vergleiche
von NLI Ansätzen (Nbal, EF(a), EF(t), PNCL, BEP(a), BEP(t))
mit experimentellen Daten von N-Austrägen (N-Austrag: gemessener
jährlicher N-Austrag in kg N/ha; Nitratkonz.: gemessene mittlere
Nitrat-N-Konzentration in mg N/Liter); für die Berechnung von RMSE
und ME wurden für Nbal, EF und BEP die N-Austräge, und für PNCL die
Nitratkonzentrationen verwendet
NLI n N-Austrag Nitratkonz. RMSE ME
Korrelationskoeffizient
Einzeljahre
Nbal 269 0,25 * 0,04 70,4 -6,7
EF(a) 305 0,48 * -0,20 * 24,6 -5,0
EF(t) 305 0,47 * -0,16 * 25,0 -4,3
PNCL+ 1 175 -0,14 0,12 51,5 23,0
PNCL(all) 2 269 0,08 -0,006 325,0 -36,5
BEP(a) 269 0,34 * 0,050 70,8 2,6
BEP(t) 269 0,32 * 0,05 47,3 -10,1
mehrjährige Mittelwerte
Nbal 69 0,44 * 0,08 46,3 -8,6
EF(a) 79 0,37 * -0,36 * 18,6 -7,4
EF(t) 79 0,30 * -0,38 * 20,0 -6,2
PNCL+ 1 53 -0,05 0,07 23,8 4,6
PNCL(all) 2 69 0,35 * -0,03 41,3 -11,5
BEP(a) 69 0,50 * 0,06 47,5 -0,5
BEP(t) 69 0,47 * 0,09 34,5 -14,2
*Korrelation signifikant (p = 0,01)
1 ohne negative PNCL-Werte
2 mit negativen PNCL-Werten
-273 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 3: Ergebnisse exemplarisch für einen Einzelstandort (Dummerstorf);
Abkürzungen siehe Tabelle 2
Jahr
Ackerfrucht
2003/
2004
-274 -
2004/
2005
2005/
2006
2006/
2007
Winterweizen Winterraps Silomais Erbsen
N-Austrag 16,1 17,1 20,9 51,5
Nitratkonz. 17,3 13,4 10,5 17,0
Nbal 79,0 38,5 77,6 37,0
EF(a) 62,8 85,9 134,1 203,7
EF(t) 39,6 54,3 84,7 128,7
PNCL 84,8 30,2 39,0 12,2
BEP(a) 49,6 33,1 104,1 75,4
BEP(t) 31,3 20,9 65,8 47,6
Abfluss(mm) 93,1 127,5 199,0 302,3
4. Diskussion und Schlussfolgerungen
Es wurden hier vier einfache NLIs mit experimentellen Daten für N-Austräge bzw.
gemessenen N-Konzentrationen verglichen. Es existieren zwar zahlreiche komplexere
NLIs, diese erfordern jedoch eine z. T. sehr viel breitere Datenbasis, die
in vielen Fällen nicht vorhanden ist. Dabei garantieren komplexe NLIs nicht, dass
die Vorhersagequalität besser ist als bei einfacheren NLIs. Die Verwendung von
sehr einfachen NLIs hat gegenüber komplexeren NLIs Vorteile: die Datengrundlage
ist meist besser verfügbar, diese NLIs sind meist weiter verbreitet und nicht
spezialisiert für konkrete oder lokale Bedingungen. Nachteil dieser einfachen
NLIs ist u. a., dass der Effekt von Bewirtschaftungsfaktoren, speziellen Umweltbedingungen
etc. nicht direkt quantifizierbar ist.
Für alle hier untersuchten NLIs sind die Unterschiede zwischen Vorhersagen und
Messwerten beträchtlich. Für Einzeljahre ist die Austauschhäufigkeit ein relativ
guter Indikator für den N-Austrag durch die Bodenzone. Für mehrjährige Daten

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
ist die N-Bilanz ein relativ guter Indikator. Der BEP NLI ergibt relativ gute Vorhersagen,
insbesondere für mehrjährige Mittelwerte; der Vorteil dieses NLI gegenüber
Nbal und EF ist, dass er sowohl Quell- als auch Transportterme enthält und
damit das Gesamtsystem und nicht nur einzelne Komponenten berücksichtigt.
PNCL ist als Indikator für N-Austräge nicht geeignet, selbst die Vorhersagen für
die Nitratkonzentration sind stark fehlerbehaftet.
Für alle NLIs gilt, dass für eine umfassende Einschätzung stets standortspezifische
Faktoren berücksichtigt werden müssen, d. h. die Ergebnisse müssen unter
Betrachtung des konkreten Standorts bewertet werde. Für die hier betrachteten
einfachen NLIs gilt, dass die erforderlichen Eingabedaten relativ gut verfügbar
sind und unter normalen Bedingungen vorhanden sein dürften.
5. Literatur
Buczko, U., Kuchenbuch, R.O., 2010: Environmental Indicators to Assess the
Risk of Diffuse Nitrogen Losses from Agriculture. Environ. Manage. 45,
1201–1222.
Buczko, U., Kuchenbuch, R.O., Lennartz, B., 2010: Assessment of the predictive
quality of simple indicator approaches for nitrate leaching from agricultural
fields. J. Environ. Manage. 91, 1305-1315.
-275 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Modellrechnungen zur Extrapolation des
Einflusses von Maßnahmen zur Verringerung
der Nitratauswaschung in das Grundwasser im
Gemüsebau der Vorderpfalz
M. Armbruster 1 , N. Laun 2 , F. Wiesler 1
1 Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt (LUFA) Speyer,
2 Dienstleistungszentrum ländlicher Raum Rheinpfalz, Neustadt
1. Einleitung
Unter den Bedingungen einer intensiven Gemüseproduktion tragen enge Gemüsefruchtfolgen,
hohe N-Mengen in den Ernterückständen und eine teilweise
nicht bedarfsgerechte N-Düngung zur Gefährdung des Grundwassers durch diffuse
Stickstoffeinträge bei. In Feldversuchen werden dazu von der LUFA Speyer
seit 2004 verschiedene Fruchtfolgen (ausschließlicher Gemüseanbau, Gemüseanbau
mit Zwischenfrüchten, Gemüse-/Getreidefruchtfolgen), ein unterschiedliches
Management der Ernterückstände (Verbleib oder Abfuhr vom Feld)
und verschiedene Arten der Düngebedarfsermittlung (Faustzahlen, N-Expert,
Chlorphyllmetermessungen) im Hinblick auf deren ökologische und ökonomische
Auswirkungen untersucht (Armbruster et al., 2008). In diesen Versuchen
konnte gezeigt werden, dass durch eine treffsichere Ermittlung des Düngerbedarfs
im Vergleich zur Düngung nach Faustzahlen, ohne Ertrags- und Qualitätseinbußen
der Ernteprodukte, erhebliche Mengen an N-Dünger eingespart und
damit N-Bilanzüberschüsse und die Nitratauswaschung erheblich vermindert
werden können. Durch den Anbau von Zwischenfrüchten bzw. Gemüse-/Getreidefruchtfolgen
konnten die N-Bilanzüber schüsse und die Nitratauswaschung
weiter verringert werden. Bei Kulturen mit hohen N-Mengen in den Ernterückständen
wurde das erhöhte Risiko der Nitratauswaschung durch die Abfuhr der
Ernterückstände vermindert. In Fruchtfolgen mit Zwischenfrüchten konnte dies
auch durch die Abfuhr der Zwischenfruchtbiomasse erreicht werden.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen der auf Versuchsstandorten
erprobten Maßnahmen zur Verminderung der Nitrat auswaschung mit Hilfe von
Modellrechnungen auf die gesamte Gemüsebauregion Vorderpfalz unter Berücksichtigung
der Anbausitua tion sowie der Boden- und Klimaverhältnisse zu übertragen.
-276 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
2. Material und Methoden
Für die Modelrechnungen wurde auf die Daten der allgemeinen Gemüsebauerhebungen
der Jahre 1992 bis 2008 zurückgegriffen (Tab. 1). Etwa 85 % der
Gemüseanbaufläche von Rheinland-Pfalz befindet sich im Gebiet der Vorderpfalz
in den 5 Kreisen Frankenthal, Ludwigshafen (kfr. St.), Speyer (kfr. St.), Germersheim
sowie dem Rhein-Pfalz-Kreis.
Tab. 1: Gemüseanbauflächen in Rheinland-Pfalz von 1992-2008. Vergleich
der Gesamtanbaufläche mit der Anbaufläche der 5 Kreise Frankenthal,
Ludwigshafen (kfr.St.), Speyer (kfr. St.), Germersheim sowie
Rhein-Pfalz-Kreis. Datenquelle: Statistisches Landesamt Rheinland-
Pfalz, Bad Ems, 1992-2008 (Allgemeine Gemüseanbauerhebung;
einschließlich Erdbeeren/Anzucht von Jungpflanzen
Jahr
Gemüseanbaufläche
Reinland-Pfalz [ha]
Gemüseanbaufläche
5 Kreise a [ha]
-277 -
Anteil 5 Kreise
[%]
1992 8 718 7 317 83,9
1996 11 212 9 338 83,3
2000 13 922 11 995 86,2
2004 15 331 13 103 85,5
2008 17 659 15 155 85,8
a Kreise: Frankenthal, Ludwigshafen (kfr.St.), Speyer (kfr. St.), Germersheim,
Rhein-Pfalz-Kreis
Auf Grundlage der auf Kreisebene vorliegenden Gemüseanbauflächen wurde
der N-Bilanz-Saldo (Düngung minus Entzug) der Gemüseflächen unter der
Annahme verschiedener Dünge-Szenarien berechnet. Bei einer Düngung nach
„Faustzahlen“ wurde dabei unter stellt, dass die Stickstoff-Düngermenge dem
N-Sollwert der jeweiligen Gemüsekultur nach Feller et al. (2007) entspricht. Als
Düngermenge nach „N-Expert“ wurden dagegen Daten über die durchschnittliche
Düngermenge im Gemüsebau der Pfalz mit Nmin-Untersuchungen aus der
Offizialberatung verwendet (Laun und Ziegler, 2009). Der Stickstoff-Entzug der
Kulturen zur Berechnung der Salden wurde aus Angaben von Feller et al. (2007)
abgeleitet, wobei eine Korrektur der Werte um die in der Pfalz typischen Aberntequoten
(Postweiler, 2010) durchgeführt wurde. Die errechneten Stickstoffbilanzüberschüsse
wurden auf die Grundflächen des Gemüseanbaus der Kreise
bezogen und kann damit auf Kreisebene darge stellt werden.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Zur Berechnung des Stickstoffbilanzüberschusses der gesamten landwirtschaftlichen
Nutzfläche wurde für alle weiteren landwirtschaftlichen Kulturen
(ohne Gemüse) der Ansatz von Bach und Frede (2003) verwendet. Die Höhe
der mineralischen Düngung wird dabei auf Grundlage des Stickstoffbedarfs der
Kulturen, der aus dem erzielten Ertrag berechnet wird, geschätzt. Im Ansatz wird
auch organische Stickstoffdüngung berücksichtigt, die aus dem Viehbesatz
abgeleitet wird. Die erforderlichen Daten (Integrierte Erhebung über Bodennutzung
und Viehbestände, Ernteberichterstattung über Feldfrüchte und Grünland)
wurden ebenfalls vom Statistischen Landesamt Rheinland-Pfalz zur Verfügung
gestellt. Der so bestimmte N-Saldo der landwirtschaftlichen Kulturen wurde mit
den N-Salden der Gemüseflächen verknüpft und der N-Bilanzüberschuss auf
Kreisebene für die gesamte landwirtschaftliche Nutzfläche berechnet.
Tab. 2: Gemüsearten mit hohen Stickstoffmengen in den Ernterückständen
(Daten aus Feller et al., 2007)
Gemüseart
Stickstoffmenge in Ernterückständen
[kg N ha-1 ]
Blumenkohl 153
Brokkoli 193
Chinakohl 90
Grünkohl 88
Knollenfenchel 90
Knollensellerie 75
Kürbis 100
Rettich 84
Weißkohl 120
Wirsing 140
Zucchini 165
Zuckermais 120
Neben den verschiedenen Düngebedarfsermittlungen wurden drei weitere
Szenarien für die Gemüseflächen berechnet. Szenario A beschreibt dabei den
Einfluss der Abfuhr von Ernterückständen bei Gemüse. Dabei wurde unterstellt,
dass auf 20 % der Kulturen mit hohen Stickstoffmengen in den Ernterückständen
(vgl. Tab. 2) die Ernterückstände abgefahren werden und der N-Bilanzüberschuss
um diese abgefahrenen Stickstoffmengen vermindert wird. Im Szenario
B1 wurde unterstellt, dass auf 20 % der Gemüseflächen eine Zwischenfrucht
angebaut wird. Aufgrund der Ergebnisse der vorausgegangen Feldversuche
-278 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
(Armbruster et al. 2008) wurde dabei unter stellt, dass der Stickstoffbilanzüberschuss
durch diese Maßnahme auf den Flächen um 20 kg N ha -1 a -1 vermindert
wird. Szenario B2 beinhaltet zusätzlich zum Szenario B1 die Abfuhr der Zwischenfrucht
von den Flächen. Aufgrund der Versuchsergebnisse wurde dabei
eine Verminderung des N-Bilanzüberschusses um 50 kg N ha -1 a -1 angenommen.
Aus den Bilanzüberschüssen der untersuchten Szenarien wurden potentielle
Nitratkonzentrationen im Sickerwasser für die Gemüseflächen berechnet (ohne
Berücksichtigung von Denitrifikationsverlusten). Die dafür erforderliche Berechnung
der Sickerwassermenge in Abhängigkeit von Klimadaten, Beregnungsmenge
und Bodeneigenschaften erfolgte in Anlehnung an das TUB-BGR-Verfahren
(BLA-GEO, 2004), wobei Oberflächenabfluss sowie kapillarer Aufstieg
nicht berücksichtigt wurden. Die zur Berechnung erforderlichen Bodendaten
(u. a. nutzbare Feldkapazität) wurden vom Landesamt für Geologie und Bergbau
Rheinland-Pfalz (LGB) zur Verfügung gestellt. Als Klimadaten wurden Daten des
Deutschen Wetterdienstes und des agrarmeteorologischen Messnetzes Rheinland-Pfalz
aus der Region verwendet. Die Bewässerungsmenge im Gemüsebau
wurde aus der Differenz zwischen der Verdunstung von Gemüse und dem Sommerniederschlag
abgeleitet. Die Berechnung der Gemüse-Verdunstung erfolgte
dabei aus der mittleren täglichen Sommerverdunstung und den kulturspezifischen
Pflanzenkoeffizienten (Kc-Werte) der Geisenheimer Bewässerungssteuerung
(Paschold, 2010). Die Dauer der unterschiedlichen Entwicklungsstadien
von Gemüse mit jeweils spezifischen Kc-Werten wurde anhand von Erfahrungswerten
gutachtlich festgelegt. Als Mindestberegnungsmenge für die Gemüseflächen
der Vorderpfalz wurden 50 mm pro Jahr festgelegt.
Die potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser berechnet sich aus dem
N-Saldo und der Sickerwasserrate:
3. Ergebnisse
3.1 N-Salden bei differenzierter Düngung
3.1.1 N-Salden der Gemüseflächen
In Tabelle 3 sind die N-Bilanzsalden der Gemüseflächen bei unterschiedlicher
Stickstoffdüngung dargestellt. Bei Düngung nach „Faustzahlen“, was einer
-279 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
pauschalen Stickstoffdüngung in Höhe des Sollwertes entspricht, wurden für
die betrachteten Kreise mittlere Flächensalden von ca. 150 kg N ha -1 a -1 berechnet.
Die Spannweite der N-Salden auf Ebene der Kreise reichte dabei von 102
bis 273 kg N ha -1 a -1 . Ein eindeutiger zeitlicher Trend der Bilanzüberschüsse
ist für die Gemüseanbauflächen nicht zu erkennen. Dieser wäre aufgrund der
Berechnungsmethode auch nur dann möglich, wenn sich die Kulturartenverteilung
im gesamten Gebiet in Richtung solcher Gemüsearten mit hohen Anteilen
von Stickstoff in den Ernteresten verschoben hätte. Diese Entwicklung fand
zwar nicht im Gesamtgebiet, jedoch in einzelnen Kreisen durchaus statt (nicht
dargestellt). Die Verdopplung der Gemüseanbaufläche im Gebiet im betrachteten
Zeitraum (vgl. Tab. 1) führte allerdings zu einer Verdoppelung der eingesetzten
Stickstoff-Düngermengen bei Gemüse und auch der in Tonnen pro Jahr
errechneten N-Salden. Wurde im Weiteren eine Düngung aller Gemüseflächen
nach „N-Expert“ angenommen, so verminderten sich die eingesetzten Düngermengen
um etwa 30 %, die Salden dagegen um fast 50 %. Die Flächensalden für
Gemüse lagen dann im Bereich von 70 bis 75 kg N ha -1 a -1 (Spannweite auf Kreisebene
von 44 bis 154 kg N ha -1 a -1 ). Der Einfluss der zunehmenden Gemüseanbaufläche
auf die eingesetzten gesamten Düngermengen und die gesamten
Stickstoffüberschüsse im Gebiet ist dabei ebenfalls zu erkennen.
Tab. 3: Berechnete Düngermengen und N-Salden im Zeitraum 1992 bis 2008
von Gemüsebauflächen für die 5 untersuchten Kreise der Vorderpfalz
(vgl. Tab. 1) unter a) der Annahme einer Düngung nach „Faustzahlen“
sowie b) einer Düngung nach „N-Expert
Jahr
1992
a) Düngung nach „Faustzahlen“
1996 2000 2004 2008
(Sollwert ohne Berücksichtigung Nmin im Boden)
Düngermenge [t N a-1 ] 1 254 1 581 1 944 2 121 2 444
[kg N ha-1 a-1 ] 260 269 245 243 271
N-Saldo [t N a-1 ] 703 903 1 116 1 227 1 428
[kg N ha-1 a-1 ]
b) Düngung nach „N-Expert“
146 154 140 141 158
Düngermenge [t N a-1 ] 878 1 104 1 369 1 498 1 704
[kg N ha-1 a-1 ] 182 188 172 172 189
N-Saldo [t N a-1 ] 327 426 541 604 689
[kg N ha -1 a -1 ] 68 72 68 69 76
-280 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3.1.2 N-Salden der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche
In Abbildung 1 ist die in den Modellrechnungen prognostizierte Entwicklung der
N-Salden für die gesamte landwirtschaftliche Nutzfläche dargestellt. Da Ackerkulturen
in der Regel niedrigere Bilanzüberschüsse als Gemüse aufweisen,
lag der N-Saldo für die gesamte landwirtschaftliche Nutzfläche erwartungsgemäß
unterhalb der Werte der Gemüseflächen. Für beide Düngeszenarien zeigt
sich allerdings im zeitlichen Anstieg der N-Salden deutlich der Einfluss der im
betrachteten Zeitraum zunehmenden Gemüseanbaufläche. Bei einer Düngung
der Gemüseflächen nach „Faustzahlen“ stieg der mittlere N-Saldo im Gebiet
von 46 kg N ha -1 a -1 im Jahr 1992 auf 61 kg N ha -1 a -1 im Jahr 2008 an (Abb. 1). Für
einzelne Kreise ergaben sich bei hohen Anteilen der Gemüseanbaufläche allerdings
auch Spitzenwerte von 120 kg N ha -1 a -1 . Bei einer Düngung der Gemüseflächen
nach „N-Expert“ ist im Zeitraum ein Anstieg von 36 auf 41 kg N ha -1 a -1 zu
erkennen (Spitzenwerten von 79 kg N ha -1 a -1 in einzelnen Kreisen).
Der N-Saldo der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche ist eng mit der Gemüseanbaufläche
im Gebiet korreliert (Abb. 2). So wird eine weitere Zunahme der
Gemüseanbaufläche auch bei bedarfsgerechter Stickstoffdüngung eine Erhöhung
der N-Salden der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche zur Folge
haben.
N-Saldo [kg N ha -1 ]
75
50
25
N-Saldo "Faustzahlen"
N-Saldo "N-Expert"
0
1990 1995 2000
Jahr
2005 2010
Abb. 1: Zeitliche Entwicklung der N-Salden der gesamten landwirtschaftlichen
Nutzfläche der Vorderpfalz im Zeitraum 1992 bis 2008
-281 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
N-Saldo [kg N ha -1 ]
75
50
25
0
y = 0,0018x + 34,57
R 2 = 0,9153
N-Saldo "Faustzahlen"
N-Saldo "N-Expert"
-282 -
y = 0,0007x + 32,318
R 2 = 0,5644
0 5000 10000 15000 20000
Gemüseanbaufläche [ha]
Abb. 2: Einfluss der Größe der Gemüseanbaufläche auf den N-Saldo der
gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche
3.2 Einfluss der Abfuhr von Ernteresten und des Anbaus von Zwischenfrüchten
auf den N-Saldo von Gemüseflächen
Die Auswirkungen einer Abfuhr von Ernteresten und des Anbaus von Zwischenfrüchten
auf die N-Salden von Gemüseflächen wurden auf Grundlage der Düngerbedarfsermittlung
nach „N-Expert“ ermittelt. Der durchschnittliche N-Saldo
von Gemüseflächen bei Annahme einer Düngung nach „N-Expert“ betrug für den
betrachteten Zeitraum 71 kg N ha -1 a -1 (Abb. 3; vgl. Tab. 3). Bei einer Abfuhr der
Erntereste auf 20 % der Fläche bei den Kulturen nach Tab. 2 (Szenario A) wurde
der N-Saldo im Gebietsmittel auf 62 kg N ha -1 a -1 vermindert. Der Anbau einer Zwischenfrucht
auf 20 % der Fläche (Szenario B1) resultierte in einem N-Saldo der
Gemüseflächen von 65 kg N ha -1 a -1 . Wurde die Zwischenfrucht zusätzlich abgefahren
(Szenario B2), so ergab sich ein mittlerer N-Saldo von 55 kg N ha -1 a -1 , der
in einzelnen Kreisen allerdings auch bis zu 134 kg N ha -1 a -1 betragen konnte (nicht
dargestellt). Im zeitlichen Verlauf der N-Salden (Abb. 4) zeigt sich ein nahezu
paralleler Verlauf der Werte der unterschiedlichen Salden. Tendenziell ist dabei
in allen Szenarien ein Anstieg der N-Salden im zeitlichen Verlauf zu erkennen.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
N-Saldo [hg ha -1 a -1 ]
80
70
60
50
40
30
20
10
0
"Gemüse" Abfuhr ER (Gemüse) "Zwischenfrucht" Zwischenfrucht
Abfuhr
Abb. 3: Durchschnittlicher N-Saldo von Gemüseflächen in der Vorderpfalz bei
unterschiedlichen Szenarien
N-Saldo [kg N ha -1 ]
75
50
25
"Gemüse"
Abfuhr ER (Gemüse)
"Zwischenfrucht"
Zwischenfrucht Abfuhr
1990 1995 2000 2005 2010
Jahr
Abb. 4: Einfluss unterschiedlicher Szenarien auf den N-Bilanzüber schuss
(N-Saldo) von Gemüseflächen in der Vorderpfalz im Zeitraum 1992 bis
2008
-283 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3.3 Potentielle Nitratkonzentrationen im Sickerwasser von
Gemüseflächen
Auf Grundlage der vorausgehend betrachteten Szenarien für Gemüseflächen
wurden exemplarisch für das Jahr 2000 die potentiellen Nitratkonzentrationen
im Sickerwasser der Gemüseflächen berechnet (Tab. 4). Bei einer Düngung der
Gemüseflächen nach „Faustzahlen“ ergab sich so eine mittlere Konzentration
unter Gemüse von 336 mg l -1 Nitrat. Bei einer Düngung nach „N-Expert“ wurde
dieser Wert auf 160 mg l -1 halbiert. Diese Ergebnisse decken sich weitgehend mit
Feldversuchsergebnissen, wo bei Düngung nach „N-Expert“ eine Halbierung
der Nitratkonzentrationen gegenüber der Düngung nach „Faustzahlen“ gemessen
wurde (vgl. Armbruster, et al. 2008). Allerdings lag das Niveau der Konzentrationswerte
im Feldversuch aufgrund düngungsintensiver bzw. flachwurzelnder
Kulturen um den Faktor 2 höher als die hier berechneten Werte. Die Abfuhr
der Ernterückstände nach Szenario A und der Anbau einer Zwischenfrucht nach
Szenario B1 führten zu nahezu identischen Nitratkonzentrationen. Gegenüber
der Düngung nach „N-Expert“ ohne Abfuhr der Ernterückstände und ohne Zwischenfrucht
lagen diese um etwa 20 mg l -1 niedriger. Die geringsten Nitratkonzentrationen
wurden entsprechend der ermittelten N-Salden erwartungsgemäß
bei Szenario B2 mit 123 mg l -1 berechnet. Ähnliche Tendenzen wurden ebenfalls
in den Varianten des Feldversuches ermittelt.
Tab. 4: Durchschnittliche potentielle Nitratkonzentrationen im Sickerwasser
von Gemüseflächen unter Zugrundelegung verschiedener Szenarien
für das Jahr 2000
Szenario
-284 -
Potentielle Nitratkonzentration
im Sickerwasser [mg l -1 ]
Düngung nach Faustzahlen 336
Düngung nach N-Expert 160
A: Düngung nach N-Expert
Abfuhr Ernterückstände (20 %)
B1: Düngung nach N-Expert
Anbau Zwischenfrucht (20 %)
B2: Düngung nach N-Expert
Anbau Zwischenfrucht (20 %)
und Abfuhr
142
145
123

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
4. Schlussfolgerungen
Mit Hilfe von Modellrechnungen wurde der Einfluss unterschiedlicher Maßnahmen
zur Verminderung der N-Salden und der potentiellen Nitratkonzentration
im Sickerwasser von Regionen mit hohem Gemüseanteil untersucht. Für das
Gemüseanbaugebiet der Vorderpfalz ließ sich zeigen, dass durch eine treffsichere
Ermittlung des Düngerbedarfs gegenüber einer Düngung nach „Faustzahlen“
eine erhebliche Verminderung der eingesetzten Düngermengen und der
Stickstoff-Bilanzüberschüsse erreicht werden kann. Allerdings wurden auch bei
bedarfsgerechter Düngung in Kreisen mit einem hohen Anteil „kritischer“ Gemüsekulturen
(z. B. hohe N-Mengen in den Ernterückständen) noch N-Salden von
über 150 kg N ha -1 geschätzt. Auf einzelnen Gemüseflächen dürften diese noch
weitaus höher liegen. Eine weitere Verminderung dieser Überschüsse lässt sich
unter anderem durch Zwischenfruchtanbau sowie die Abfuhr von Ernteresten
bzw. Zwischenfrüchten erreichen. Insgesamt ist das vorgestellte Modell geeignet,
die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Verbesserung der N-Effizienz im
Landschaftsmaßstab zu prognostizieren.
5. Literatur
Armbruster, M., Laun, N., Wiesler, F., 2008: Stickstoffbilanzen und Nitratauswaschung
bei unterschiedlichem N-Management im Gemüsebau. VDLUFA-
Schriftenreihe Bd. 63, 103-114.
Bach, M. Frede H.G., 2003: Berechnung von Stickstoff-Flächen bilanzen für
Gemeinden - Beispiel Hessen. Wasser & Boden 55, 120-126.
BLA-GEO, 2004: Bund-Länder-Ausschuss Bodenforschung (BLA-GEO), UAG
Sickerwasserprognose der Ad-hoc-AG Hydrogeologie und der Ad-hoc-
AG Boden, Empfehlungen für die Charakterisierung und Parametrisierung
des Transportpfades Boden-Grundwasser als Grundlage für die Sickerwasserprognose,
Version 1.0, Mai 2004.
Feller, C., Fink, M., Laber, H., Maync, A., Paschold, P.J., Scharpf, H.-C., Schlaghecken,
J., Strohmeyer, K., Weier, U., Ziegler, J., 2007: Düngung im Freilandgemüsebau.
Gartenbauliche Berichte des IGZ Großbeeren/Erfurt
e. V., Heft 4, 2. Auflage 2007.
Laun, N., Ziegler, J., 2009: Jährliche durchschnittliche N-Düngergabe (Pfalz)
über alle Anbausätze mit Nmin-Messungen. pers. Mitteilung.
-285 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Paschold, P.J., 2010: Geisenheimer Bewässerungssteuerung. Forschungsanstalt
Geisenheim, Fachgebiet Gemüsebau. http://www.fa-gm.de/
fachgebiet-gemuesebau/geisenheimer-steuerung/index.html.
Postweiler, K., 2010: Aberntequoten für den Gemüseanbau in der Pfalz, pers.
Mitteilung.
-286 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Analyse und Bewertung des Nitratbelastungs-
potenzials eines landwirtschaftlichen Betriebes im
Wasserschutzgebiet Engerser Feld
L. Andermann 1 , H. Boecker 1 , H. Schmid 2 , K.-J. Hülsbergen 2
1 Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum, Rheinhessen-Nahe-Hunsrück, Bad
Kreuznach, 2 TU München, Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme,
Freising
1. Einleitung
Grundwasservorkommen unter landwirtschaftlich genutzten Flächen sind durch
intensive Bodennutzung häufig hohen Belastungen ausgesetzt. Hauptproblem
aus Sicht des Grundwasserschutzes sind die Nitrateinträge aus stickstoffhaltigen
Düngemitteln.
Im Rahmen einer Untersuchung wurde das Nitratbelastungspotenzial eines
Landwirtschaftsbetriebes untersucht. Die Auswertung erfolgte mit Hilfe des
Betriebs- und Umweltmanagementsystems REPRO (Hülsbergen, 2003).
2. Material und Methoden
2.1 Wasserschutzgebiet Engerser Feld
Der Untersuchungsbetrieb liegt im Wasserschutzgebiet Engerser Feld, im
Naturraum des Mittelrheinischen Beckens (Rheinland-Pfalz). Durch den
Abbau von Bims und Kies und eine intensive landwirtschaftliche Nutzung ist das
Engerser Feld ein besonders bean spruchtes Gebiet, in dem es zu einer qualitativen
Beeinträchtigung des Grundwassers kommt. Die Schutzfunktion der grundwasserüberdeckenden
Schichten ist im Bereich der Aufschüttungen, infolge des
industriellen Rohstoffabbaus, sehr gering (Agsten et al., 2000)
2.2 Untersuchungsbetrieb
Etwa 23 % (25 ha) der landwirtschaftlichen Fläche wird gemäß den Richtlinien
des ökologischen Landbaus nach EG-Verordnung bewirtschaftet; 77 % (84 ha)
-287 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
werden konventionell bewirtschaftet. Einige Betriebsdaten sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tab. 1: Betriebsdaten
Betriebsgröße (LN) 109 ha
konventionell ökologisch
84 ha 25 ha
Viehhaltung (Mastschweine) 0,26 GV/ha (Gesamtbetrieb)
Klima
- 2006
- 2007
- 2008
- langjähriges Mittel
Standortparameter
- Bodentyp
- Bodenart
- Ackerzahl
Niederschlag
625,5 mm
753,2 mm
585,6 mm
672,9 mm
Regosol, Kolluvisol
ls bis sL
35 bis 75
-288 -
Temperatur
11,0 °C
11,3 °C
10,7 °C
10,7 °C
Hauptkulturen konventionell ökologisch
Wintergerste Dinkel
Körnermais Winterroggen
Winterraps Sommerroggen
Winterweizen Kartoffeln
Kleegras
2.3 Betriebs- und Umweltmanagementsystem REPRO
Das Umweltmanagementsystem REPRO stellt Stoff- und Energieflüsse in landwirtschaftlichen
Betrieben dar und erlaubt es,
• die Bewirtschaftung zu analysieren und zu bewerten,
• Schwachstellen im Betrieb zu ermitteln und Lösungen aufzuzeigen,
• Planvarianten abzuleiten und ökologisch-ökonomisch zu beurteilen,
• Umweltwirkungen mit Hilfe von Indikatoren zu bewerten.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Flächenbezogener N-Saldo
Der flächenbezogene N-Saldo beschreibt das Gesamtverlustpotenzial an reaktiven
N-Verbindungen (gasförmig oder sickerwassergebunden) aus dem Boden
(Abb. 1).
Abb. 1: N-Flüsse zur Berechnung des flächenbezogenen N-Saldos
Nitratkonzentration im Sickerwasser
Die mittlere potenzielle NO3-Konzentration im Sickerwasser lässt sich nach
Feldwisch et al. (1998) mit Hilfe der folgenden Gleichung ermitteln.
pot. NO3 = [(NBIL – NH3 – Denitrif.) * AF / SW] * 4,43 * 100
pot. NO3 = pot. NO3-Konzentration im Sickerwasser (mg NO3 l -1 )
NBIL = N-Saldo Flächenbilanz (aus REPRO) (kg N ha -1 )
NH3 = NH3-Verluste (kg N ha -1 )
Denitrif. = Denitrifikation (kg N ha -1 )
AF = Austauschfaktor (Relativzahl)
SW = Sickerwasser (l m -2 )
Tolerable Stickstoffsalden
Der tolerable Stickstoffsaldo ist der berechnete maximal zulässige N-Saldo, bei
dem die Einhaltung eines bestimmten NO3-Grenzwertes gewährleistet ist. Der
NO3-Grenzwert wurde 40 mg NO3 l -1 im Sickerwasser festgelegt. Die Ausweisung
dieser schlagbezogenen tolerablen N-Salden erlaubt es:
• sensible Gebiete zu identifizieren,
• Bewirtschaftungsmaßnahmen auf ihr Nitratbelastungspotenzial hin zu beurteilen,
• Problemfruchtarten auszuweisen,
• den Grundwasserschutz auf eine fundierte, nachvollziehbare Basis zu stellen.
-289 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Stickstoffbilanz
Im konventionellen Betriebsteil ist die Mineraldüngung die größte Zufuhrgröße.
Im ökologischen Betriebsteil ist die Gründüngung der höchste N-Eintrag; zudem
kommt der organischen Düngung mit Gülle eine größere Bedeutung zu.
Im Stickstoffentzug spiegeln sich die Anbaustruktur, die Witterungsverhältnisse
und die Ertragshöhe wider. Die Stickstoffabfuhr ist im ökologischen Landbau,
aufgrund der niedrigeren Erträge, geringer als im konventionellen Betriebsteil.
Die sich unter Berücksichtigung der Humusbilanz ergebenden N-Salden zeigen
das unterschiedliche N-Verlustpotenzial der zwei Betriebsteile (Tab. 2 und 3).
Tab. 2: Flächenbezogene N-Bilanz des konventionellen Betriebsteils
Konv. Betriebsteil ME 2006 2007 2008 Mittel
N-Entzug (Gesamt) kg N ha-1 125 135 143 134
N-Entzug (N-Abfuhr) kg N ha-1 86 90 96 90
N-Zufuhr kg N ha-1 177 184 185 182
Immission kg N ha-1 20 20 20 20
Saatgut kg N ha-1 2 2 2 2
Symb. N-Fixierung kg N ha-1 0 0 0 0
Mineraldünger kg N ha-1 100 107 107 105
Org. Dünger kg N ha-1 55 55 56 55
Strohdüngung kg N ha-1 19 25 28 24
Gründüngung kg N ha-1 20 20 20 20
Gülle kg N ha-1 16 10 8 11
∆ N Bodenvorrat kg N ha-1 -6 -3 -3 -4
N-Saldo (+ ∆ Bd.vorrat) kg N ha-1 59 53 44 52
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Tab. 3: Flächenbezogene N-Bilanz des ökologischen Betriebsteils
Öko. Betriebsteil ME 2006 2007 2008 Mittel
N-Entzug (Gesamt) kg N ha -1 129 80 110 107
N-Entzug (N-Abfuhr) kg N ha -1 32 23 40 32
N-Zufuhr kg N ha -1 160 115 124 133
Immission kg N ha -1 20 20 20 20
Saatgut kg N ha -1 2 3 2 2
Symb. N-Fixierung kg N ha -1 23 13 3 13
Mineraldünger kg N ha -1 0 0 0 0
Org. Dünger kg N ha -1 115 79 99 98
Strohdüngung kg N ha -1 10 6 8 8
Gründüngung kg N ha -1 87 52 63 67
Gülle kg N ha -1 18 21 28 23
∆ N Bodenvorrat kg N ha -1 32 17 10 20
N-Saldo (+ ∆ Bd.vorrat) kg N ha -1 -1 17 4 7
3.2 N-Austrag und NO3-Konzentration im Sickerwasser
Der Stickstoffaustrag ist die aus der Wurzelzone einer Fläche ausgewaschene
Stickstoffmenge. Einflussfaktoren sind die Menge an potenziell verlagerbarem
Stickstoff unter Berücksichtigung der N-Nachlieferung und dem Austauschfaktor.
Die Nitratkonzentration ergibt sich aus dem N-Austrag, bezogen auf die
Sickerwasserrate des entsprechenden Schlages.
In Tabelle 4 und 5 sind der Stickstoffaustrag und die Nitratkonzentration des
Gesamtbetriebes sowie der beiden Betriebsteile aufgelistet.
Tab. 4: Stickstoffaustrag
ME 2006 2007 2008 Mittel
Gesamtbetrieb kg N ha-1 20,1 28,0 12,8 20,3
konv. Betriebsteil kg N ha-1 25,6 34,3 16,4 25,4
ökolog. Betriebsteil kg N ha-1 0,6 6,3 1,1 2,7
-291 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 5: Nitratkonzentration im Sickerwasser
ME 2006 2007 2008 Mittel
Sickerwassermenge mm 77 174 61 130
Gesamtbetrieb mg NO3 l -1 56 49 40 48
konv. Betriebsteil mg NO3 l -1 72 60 52 61
ökolog. Betriebsteil mg NO3 l -1 2 11 4 5
3.3 Systemvergleichende Betrachtung
Durch die Visualisierung der verschiedenen Indikatoren mit Hilfe des Netzdiagramms
lassen sich die Besonderheiten der beiden Bewirtschaftungssysteme
gut hervorheben (Abb. 2). Referenzwert sind die Indikatoren der konventionellen
Bewirtschaftung (100 %).
Abb. 2: Indikatoren-Vergleich der beiden Betriebsteile (ökologisch-konventionell)
Der Zwischenfruchtanteil im ökologischen Betriebsteil liegt deutlich über dem des
konventionellen Teils. Zusammen mit dem hohen Anteil an Kleegras und Stilllegungsflächen
sind die Zwischenfrüchte für den hohen Humusmehreranteil verantwortlich.
Daraus ergibt sich der höhere Humusversorgungsgrad der ökologischen
Flächen. Der hohe Anteil an Strohdüngung im ökologischen Betrieb, trägt zum
hohen Humussaldo bei, also zur N-Immobilisierung löslicher N-Verbin dungen im
Boden und zum niedrigen N-Saldo.
-292 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Das Ertragsniveau und der N-Entzug sind im konventionellen Betriebsteil um ca.
60 % höher als im ökologischen Teil.
Im N-Saldo spiegelt sich das niedrige Belastungspotenzial des ökologischen
Landbaus wider und bestätigt damit die besondere Eignung dieser Bewirtschaftungsweise
für Wassereinzugsgebiete.
Die Sickerwasserrate und damit die Grundwasserneubildung ist von den Boden-
und Witterungsverhältnissen geprägt und somit unabhängig vom Bewirtschaftungssystem.
Der niedrige Nitrataustrag unter ökologisch bewirtschafteten Flächen ist vor
allem auf die grundwasserentlastenden Eigenschaften der Bewirtschaftungsweise
zurückzuführen.
Im Vergleich der Bewirtschaftungssysteme bietet der ökologische Landbau
einen besseren Grundwasserschutz als der konventionelle. Dies zeigen auch
verschiedene Studien über unterschiedliche Landnutzungsformen (Haas et al.,
1998).
3.4 Szenariorechnungen
Aus den Bewirtschaftungsdaten und der N-Bilanz sollen die Ursachen für die
Höhe des N-Saldos abgeleitet werden und über Szenariorechnungen alternative
Konzepte geprüft werden (Tab. 6).
Tab. 6: Szenariorechnung für einen konventionellen Schlag
Konv. - Winterraps
Ist-Zustand ohne
ZWF
-293 -
Szenario
mit ZWF
∆ N-Bodenvorrat (kg N ha -1 ) -11 25
N-Saldo (kg N ha -1 ) 85 49
N-Austrag (kg N ha -1 ) 55 0
Der Winterraps hinterlässt sehr hohe Stickstoffmengen im Mineralischen-N-Pool
des Bodens, die im hohen Maße verlagerungsgefährdet
sind. Dies spiegelt sich in einem N-Austrag von 55 kg N ha -1 wider. Der

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Anbau einer Zwischenfrucht, welche die hinterlassenen N-Mengen aufnimmt,
reduziert die Grundwasserbelastung deutlich. Die Szenariorechnung
ergibt eine Reduktion des N-Saldos auf 49 kg N ha -1 und des N-Austrages
auf 0 kg N ha -1 .
3.5 Tolerable N-Salden
Je höher der tolerable N-Saldo eines Schlages ist, desto größer ist die Freiheit,
die dem Landwirt in seinen Wirtschaftsentscheidungen zugesprochen werden
kann, ohne dass es zu einer Gefährdung des Grundwassers kommt. Schläge
mit niedrigem tolerablem N-Saldo müssen als sensible Flächen angesehen und
unter dem Aspekt des höheren Schutzanspruches betrachtet werden (Tab. 7).
Tab. 7: N-Salden und tolerable N-Saldo zweier Beispielschläge
tol. N-Saldo N-Saldo Mittel
Kleegras Dinkel W.Roggen
öko. 47 19 5 7 10
W.Weizen W.Raps W.Gerste
konv. 47 41 85 40 55
Der ökologische Schlag weist einen tolerablen N-Saldo von 47 kg N ha -1 auf, der
im gesamten Untersuchungszeitraum nicht überschritten wird. Auf dem konventionellen
Schlag wird der tolerable N-Saldo (ebenfalls 47 kg N ha -1 ) nur vom
Winterraps überschritten. Dies steht repräsentativ für alle ausgewerteten Winterrapsschläge.
Der N-Saldo von Winterraps liegt immer über dem tolerablen
N-Saldo. Damit stellt sich der Winterraps als Problemfruchtart heraus, die im
Wasserschutzgebiet Engerser Feld einer besonderen Aufmerksamkeit bedarf.
4. Literatur
Agsten, K., Bodem, M., Dreher, T., Franke, W., Gad, J., Göbel, R., Herkströter,
T., Ikinger, A., Poppe, R., Schäfer, P., Scheer, H.-D., Sieben, E., Weidenfeller,
M., Wourtsakis, A., 2000: Hydrologische Kartierung Neuwieder
Becken; Geologisches Landesamt Rheinland-Pfalz [Hrsg.], Mainz.
Feldwisch, N., Frede, H.-G., Hecker, F., 1998: Auswaschungsgefahr von Nitrat.
In: Frede, H.-G., Dabbert, S., [Hrsg.]: Handbuch zum Gewässerschutz in
-294 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
der Landwirtschaft, 40-57.
Haas, G., Berg, M., Köpke, U., 1998: Grundwasserschonende Landnutzung:
Vergleich der Ackernutzungsformen konventioneller, integrierter und
organischer Landbau, Vergleich der Landnutzungsformen Ackerbau,
Grünland (Wiese) und Forst (Aufforstung). In: Schriftenreihe des Institutes
für Organischen Landbau der Universität Bonn, 10. Verlag Dr. Köster,
Berlin.
Hülsbergen, K.-J., 2003: Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells
zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme.
Habilitation. Shaker Verlag Aachen.
-295 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Anbau von Miscanthus (Miscanthus x giganteus)
als nachwachsender Rohstoff auf Acker-
und Grünlandflächen unter dem Aspekt der
Nitratverlagerung
K. Stolzenburg
Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg, Außenstelle Rheinstetten-Forchheim
1. Einleitung
Miscanthus x giganteus ist als Zierpflanze in Europa seit langem bekannt. Als
nachwachsender Rohstoff mit hoher Biomasseproduktion wird Chinaschilf seit
nunmehr zwanzig Jahren als potenzieller Biomasselieferant und als Faserpflanze
untersucht und steht sowohl der energetischen als auch der stofflichen
Nutzung zur Verfügung.
Aufgrund seiner günstigen pflanzenbaulichen Eigenschaften vermuteten die
Projektpartner, in Miscanthus zugleich eine ideale Pflanze für Wasserschutz- und
Sanierungsgebiete zu finden. Neben der qualitätsorientierten Rohstoffproduktion
lag das Augenmerk deshalb vor allem auf den Auswirkungen des Anbaus auf
Struktur und Eigenschaften des Bodens, auf der Nitratverlagerung und sonstigen
Einflüssen bezüglich des Bodenwassergehaltes und seiner Beschaffenheit.
Um dies zu prüfen, führte das LTZ Augustenberg, Außenstelle Rheinstetten-Forchheim
(ehemals LAP Forchheim), in Zusammenarbeit mit dem Zweckverband „Wasserversorgungsgruppe
Mühlbach“ und dem Technologiezentrum Wasser (TZW)
der Universität Karls ruhe, in den Jahren 1995 bis 1999 einen Versuch zur „Ökologischen
Landnutzung durch Anbau von Schilfgras im Wasserschutzgebiet“ durch.
2. Material und Methoden
Im Frühjahr 1994 wurde Miscanthus am vorgesehenen Standort in Neckarmühlbach
in Großparzellen gepflanzt, um einen praxisnahen Charakter der Untersuchungen
und Ergebnisse zu gewährleisten.
-296 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Der Aufwuchs im Pflanzjahr war unbedeutend; der Bestand wurde deshalb im
Februar 1995 gemulcht und das Stroh auf dem Feld belassen. Ab 1995/96 wurde
jährlich geerntet. Die Gesamtpflanzenerträge und die Mineralstoffabfuhr mit
dem Erntegut sind in den Abbildungen 8 und 9 nachzulesen.
Die Abbildungen 1 bis 3 beschreiben die Miscanthus-Versuchs- bzw. die ackerbaulich
genutzten Vergleichsflächen am Standort Neckarmühlbach.
Abbildung 1 zeigt zudem auch die Standorte der Saugkerzen an, die für die
Bodenwasserentnahme genutzt wurden. Hierfür wurde 2 bis 3 Tage vor jeder
geplanten Sickerwasserentnahme mittels Vakuumpumpe an Saugkerzen und
Probenflaschen ein Unterdruck von 0,6 bis 0,7 bar angelegt und diese anschließend
zur Entnahme über ein Schlauchstück miteinander verbunden. Zum Einsatz
kamen Saugkerzen des Typs „Soil Water Sampler BF 167-06“.
Abb. 1: Beschreibung der Vergleichsflächen (Miscanthus-Versuchs fläche)
-297 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abb. 2: Beschreibung der Vergleichsflächen (ackerbaulich genutzte Flächen)
Im Zeitraum 1996 bis 1998 konzentrierten sich die Bodenuntersuchun gen
zunehmend auf die Rammkernsondierungen, die in der Regel bis 6 m unter
Geländeoberkante erfolgten.
Das Einschlagen der Rammkernsonden erfolgte mit einem durch einen Zweitaktmotor
angetriebenen Bohrhammer “Cobra“ der Firma “Atlas Copco“, der Ziehvorgang
mit Hilfe eines mechanischen Stangenhebers und einer Kugelklemme.
Insgesamt wurden 31 Rammkernsondierungen durchgeführt. 19 Boh rungen
erfolgten auf den fünf Miscanthus-Versuchsflächen und 12 Boh rungen auf den
Vergleichsflächen (Abb. 4).
-298 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Flächenbezeichnung
Projektjahr
1994 1995 1996 1997 1998
M 6 BR → ZR → WW → BR → WG → SM → BR → KM → WW → ZFS
M 7 BR → SG → ZFS → ZR → WW → ZFS → SG → BR → ZR
M 8 BR → ZR → WW → BR → WG → FR → BR → KM → WW → ZFS
M 9 BR → M → BR → ZR → WW → ZFS → SG → SM → BR → SM
M 10 BR → SM → WW → ZF → SM → WW → BR → WG → SM
M 11 Rhabarber → Rhabarber
M 12 BR → ZR → BR → M(V) → WW → ZFS → KM → WW → ZFS
M 13 BR → MK → ZF → MK → ZF
M 14 ZFS → KM → BR → ZR → WW → ZFS
M 15 BR → ZR → WW → BR → M(V)
WW = Winterweizen ZR = Zuckerrüben M = Mais
WG = Wintergerste MK = Mischkultur SM = Silomais
SG = Sommergerste ZF = Zwischenfrucht, allgemein KM = Körnermais
FR = Futterraps ZFS = Zwischenfrucht Senf M(V) = Mais, Vermehrung
BR = Brache
Abb. 3: Fruchtfolgen der ackerbaulich genutzten Vergleichsflächen
Untersuchungen
Rammkern-
untersuchungen 2)
untersuchungen 2)
auf 5
Projektversuchsflächen
(bis max. 6 m)
Rammkern-
untersuchungen 2)
untersuchungen 2)
auf 8
Projektvergleichsflächen
(bis max. 6 m)
2) incl. Wassergehaltsbestimmungen
1994
Anzahl der Untersuchungen im
Projektjahr
1996 1997 1998
1995
6
Rammkernsondierungen
mit
110 NO 3 -N-
Analysen
und
92 NH 4 -N-
Analysen
-299 -
7
Rammkernsondierungen
mit
125 NO 3 -N-
Analysen
und
125 NH 4 -N-
Analysen
6
Rammkernsondierungen
mit
96 NO 3 -N-
Analysen
und
96 NH 4 -N-
Analysen
6
Rammkernsondierungen
mit
100 NO 3 -N-
Analysen
und
100 NH 4 -N-
Analysen
6
Rammkernsondierungen
mit
76 NO 3 -N-
Analysen
und
76 NH 4 -N-
Analysen
Abb. 4: Bodenwassergewinnung mit Rammkernsonden (Übersicht über die
Probentermine und den Probenumfang)

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3. Ergebnisse
3.1 Pflanzenbau
Beschreibung
1994/95
1995/96 1995/96
M. beregnet, nach Ackerland
M. M. beregnet, beregnet, nach Grünland
M. unberegnet, nach Grünland Grünland
1996/97 1996/97
M. beregnet, nach Ackerland
M. M. beregnet, nach Grünland
M. unberegnet, nach Grünland
1997/98
M. beregnet, nach Ackerland
M. M. beregnet, nach Grünland Grünland
M. unberegnet, nach Grünland
1998/99
M. beregnet, nach Ackerland
M. beregnet, nach Grünland
M. unberegnet, nach Grünland
Parzellengröße m²
Biomasseaufwuchs Biomasseaufwuchs im Pflanzjahr war unbedeutend, Bestand wurde im Februar 1995
gemulcht, das Stroh Stroh als als Mulchdecke Mulchdecke auf dem Feld belassen. belassen.
263
90
270
90
90
180
135
135 135
112
75
75
149
-300 -
TS-Gehalt %
57,3
63,4 63,4
60,7
55,3
44,9
54,1
58,8
59,7 59,7
57,8
63,3
54,5
60,9
FM/ha t
18,4
29,7 29,7
27,8
33,4
35,7 35,7
38,4
36,7
36,9 36,9
30,2
35,4
33,9
24,5
TM/ha t
Abb. 5: Miscanthus x gigantheus (Gesamtpflanzenertrag und TS-Gehalt im
Erntegut)
Miscanthus lässt erst ab dem zweiten bzw. dritten Anbaujahr optimale Biomasseerträge
erwarten. Der Aufwuchs des Pflanzjahres wird deshalb üblicherweise
gemulcht und als organisches Material auf dem Boden belassen.
Die durchschnittlich erzielten Erträge im Versuchszeitraum können als repräsentativ
angesehen werden (Abb. 5).
Wesentlich ist im Kontext der Nitratverlagerung ein Blick auf die Abfuhr von Stickstoff
mit dem Erntematerial. Miscanthus verfügt als C4-Pflanze über eine hohe
photosynthetische Leistung und eine effektive Nutzung pflanzenverfügbarer
Nährstoffe. Der N-Bedarf ist gering, allerdings wird Stickstoff vermehrt aufgenommen,
wenn er angeboten wird. Im Versuch wurde das insbesondere auf den
Flächen nach Grünlandumbruch deutlich (Abb. 6).
10,6
18,5 18,5
16,9
18,5 18,5
16,0
20,8
21,6 21,6
22,0 22,0
17,4
22,4
18,5
14,9

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Termin/
Bezeichnung der Probe
25.01.1996
M., beregnet, nach Ackerland
M., beregnet, nach Grünland
M. unberegnet, nach Grünland
06.02.1997
M., beregnet, nach Ackerland
M., M., beregnet, nach Grünland
M. unberegnet, nach Grünland
25.02.1998
M., beregnet, nach Ackerland
M., M., beregnet, nach Grünland
M. unberegnet, nach Grünland
15.02.1999
M., M., beregnet, nach Ackerland
M., beregnet, nach Grünland
M. unberegnet, nach nach Grünland
TM-Ertrag
t/ha
10,6 10,6
18,5 18,5
16,9 16,9
18,5 18,5
16,0
20,8
21,6
22,0 22,0
17,4
22,4
18,5 18,5
14,9
Rohasche
kg/ha
408,1
703,0
613,5
662,3
634,2
734,2
719,3
686,4
539,4
554,4
580,9
442,5
-301 -
Ges.-N
kg/ha
38,2
96,2
82,8
37,0
52,8
47,8
58,3
57,2 57,2
33,1
48,5
51,8
34,3
P2O5
kg/ha kg/ha
22,3
37,0
38,9
35,2
24,0
33,3
92,9
66,0 66,0
59,2
30,1
35,2
25,3
Abb. 6: Miscanthus x gigantheus (Mineralstoffentzug)
3.2 Saugkerzen
K2O
kg/ha
39,2
64,8
62,5
118,4
116,8
131,0
172,8 172,8
105,6
125,3
108,8 108,8
120,3
91,9
CaO
kg/ha
24,4
61,1 61,1
57,5
53,7
60,8
108,2
49,7
46,2 46,2
31,3
31,1
35,2
35,8
MgO
kg/ha
In den Saugkerzenwässern der Miscanthus-Flächen nach Grünlandumbruch
wurden zu Projektbeginn im Zeitraum November 1994 bis März 1995 infolge
der starken Mineralisierung hohe Nitratkonzentrationen bis 392 mg/l gemessen
(Abb. 7). Auf der unberegneten Fläche (MV 1) schwankten die Messwerte zwischen
272 und 392 mg/l, auf der beregneten Fläche (MV IV) zwischen 306 und
326 mg/l. Die umgebrochene Ackerfläche wies dagegen geringere Nitratkonzentrationen
zwischen 195 und 212 mg/l auf.
Am Ende des Projektzeitraums konnte in allen Versuchsvarianten ein deutlicher
Rückgang verzeichnet werden. Mit Ausnahme der Variante „Grünland, umgebrochen“
(MV 3), in der ein Maximalwert von 20 mg/l nachweisbar war, lagen alle
Werte unter 10 mg/l.
8,5
37,0 37,0
28,7
20,4
27,2
29,1
15,1
19,8 19,8
8,7
6,4
9,3
3,0

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Projekt
-jahr
1994
1995
1996
1997
1998
Extremwerte der Nitratkonzentrationen in mg/l
Miscanthus nach
Grünlandumbruch
Min
272
(22.11.)
7
(30.11.)
1
(23.10.)
1
(29.04.)
1
(27.10.)
MV 1
Max
392
(14.12.)
149
(01.03.)
5
(23.01.)
14
(14.07.)
7
(01.04.)
Grünland
belassen
Min
- 1) - 1)
1
(30.11.)
1
(23.05.)
1
(05.02.)
1
(27.10.)
MV 2
Max
- 1) - 1)
4
(01.03.) (01.03.)
2
(29.04.)
1
(29.04.)
2
(11.03.)
Grünland
umgebrochen
Min
- 1) - 1)
36
(30.11.) (30.11.)
3
(23.10.)
4
(29.08.)
3
(27.10.)
MV 3
-302 -
Max
- 1) - 1)
268
(01.03.)
56
(29.04.)
14
(17.03.)
20
(03.02.)
Miscanthus nach
Grünlandumbruch
Min
306
(22.11.)
4
(30.11.)
1
(23.10.)
1
(27.08.)
1
(05.05.)
MV 4
Max
326
(14.12.)
333
(01.03.)
12
(29.02.)
3
(01.04.)
3
(11.03.)
Miscanthus nach
Ackerbau
Min
195
(22.11.)
1
(30.11.)
1
(23.10.)
1
(01.04.)
1
(09.06.)
MV 55
Max
212
(14.12.)
127
(01.03.)
7
(29.02.)
3
(29.04.)
2
(01.04.) (01.04.)
Abb. 7: Extremwerte der Nitratkonzentrationen in den Saugkerzenwässern
der untersuchten Miscanthus-Flächen
Korrespondierend mit der Entwicklung der Nitratstickstoffgehalte des Bodens
nahmen mit den Versuchsjahren die Nitratkonzentrationen in den Saugkerzenwässern
der Miscanthus-Flächen in ca. 90 cm Tiefe ab. In diesem Zeitraum konnten
zwischen den Nitratkonzentrationen der beprobten Miscanthus-Flächen und
denen der Grünlandflächen keine signifikanten Unterschiede mehr festgestellt
werden (Abb. 8 und 9).
Für die Böden unter den Miscanthus-Versuchsflächen ergaben sich im letzten
Projektjahr über den gesamten Sickerwasserbereich ähnlich niedrige Nitratstickstoffgehalte
wie für extensiv genutztes Grünland.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Abb. 8: Mittlere Nitratkonzentration des Bodenwassers im Unterbodenbereich
(30-90 cm) bei verschiedenen Versuchsvarianten
Abb. 9: Mittlere Nitratkonzentration des Bodenwassers im Unterbodenbereich
(60-90 cm) bei verschiedenen Versuchsvarianten
-303 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3.3 Rammkernsondierung
Flächenbezeichnung
MV 1
Miscanthus nach Grünlandumbruch
MV 2
Grünland belassen
MV 3
Grünland umgebrochen
MV 4
Miscanthus nach Grünlandumbruch
MV 5
Miscanthus nach Ackerbau
Datum der
Probenahme
29.07.96
14.08.96
01.04.97
05.05.98
14.08.96
02.04.97
08.07.98
29.07.96
02.04.97
08.07.98
23.05.96
01.04.97
29.04.97
05.05.98
09.06.98
23.05.96
02.04.97
29.04.97
09.06.98
-304 -
Max.
Entnahmetiefe
m
6,0
6,0
6,0
5,7
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
Σ Nitrat-
N
kg N/ha
131
70
43
43
33
44
38
184
90
46
232
50
65
34
42
146
66
76
36
Abb. 10: Bodenwassergewinnung mit Rammkernsonden (Entwicklung der Nitratstickstoffgehalte
der Miscanthus-Versuchsflächen)
Entsprechend den Ergebnissen der Saugkerzenuntersuchungen, wiesen auch
die Rammkernsondierungen im Versuchszeitraum einen deutlichen Rückgang
der Nitratstickstoffgehalte auf (Abb. 10). Als anzustrebender Richt- bzw.
Vergleichswert kann die Variante „Grünland, belassen“ (MV 2) herangezogen
werden; die N-Nitrat-Gehalte bewegten sich hier in den Jahren 1996 bis 1998 in
einem Rahmen von 33 bis 38 kg N/ha.
Zum Ende des Untersuchungszeitraums pegelten sich die Nitratstickstoffgehalte
aller Varianten in einem Bereich zwischen 35 und 45 kg N/ha ein.
Im Vergleich dazu blieben die Werte der untersuchten Praxisflächen mit ackerbaulicher
Nutzung stabil auf hohem Niveau (Abb. 11).

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Flächenbezeichnung
M 6
M 7
M 8
M 12
Datum der
Probenahme
14.07.97
14.07.97
06.10.97
06.10.97
23.10.97
23.10.97
05.10.98
05.10.98
20.08.98
20.08.98
-305 -
Max.
Entnahmetiefe
m
6,0
6,0
6,0
6,0
5,7
4,7
6,0
5,4
6,0
6,0
Σ Nitrat-
N
kg N/ha
277
267
253
213
265
312
320
190
316
382
Abb. 11: Bodenwassergewinnung mit Rammkernsonden (Entwicklung der
Nitratstickstoffgehalte der Vergleichsflächen mit ackerbaulicher Nutzung)
4. Zusammenfassung
Extensives Grünland, aber auch standortgerecht genutztes und streng pflanzenbedarfsgerecht
gedüngtes Grünland stellt eine der grundwasserschonendsten
Flächennutzungen dar. Die Nitratkonzentrationen im Sickerwasser liegen hier
nach publizierten Untersuchungen in der Regel unter 10 mg/l.
Die Ergebnisse der Rammkernsondierungen zeigen, dass bis zum fünften und
letzten Versuchsjahr über den gesamten Sickerwasserbereich (0 bis 6 m) ähnlich
niedrige Nitratstickstoffbelastungen wie für extensiv genutztes Grünland
nachweisbar waren.
Auch zwischen den Nitratkonzentrationen der Saugkerzenwässer der Miscanthus-Flächen
im Vergleich zur Grünlandfläche traten in den letzten Versuchsjahren
keine signifikanten Unterschiede mehr auf.
In einer Bodentiefe von 0 bis 90 cm wurden ebenso niedrige Nitrat stickstoffgehalte
wie unter extensiv genutztem Grünland gemessen.
Die im Rahmen des Forschungsvorhabens durchgeführten Untersuchungen
konnten zeigen, dass der Anbau von Miscanthus neben der Realisierung hoher
Biomasseerträge zugleich eine äußerst grundwasserschonende Landbewirt-

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
schaftung darstellen kann, die einen verstärkten Anbau, insbesondere in Wassereinzugsgebieten
mit ni trat belasteten Grundwasservorkommen grundsätzlich
interessant und wünschenswert macht.
5. Literatur
TZW, 1999: Ökologische Landnutzung durch Anbau von Schilfgras. Forschungsprojekt
im Auftrag des MLR Baden-Württemberg. Projektnehmer:
ZV WVG Mühlbachgruppe, Bad Rappenau. Abschlussbericht für
den Projektzeitraum 1994-1998.
LAP Forchheim, 1999: Ökologische Landnutzung durch Anbau von Schilfgras.
Forschungsprojekt im Auftrag des MLR Baden-Württemberg. Projektnehmer:
ZV WVG Mühlbachgruppe, Bad Rappenau. Abschlussbericht
für den Projektzeitraum 1994-1998.
-306 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Modellierung von CO2-, N2O- und CH4-Emissionen,
Energieaufwand und Kosten verschiedener
Düngungsstrategien
U. Häußermann, H. Döhler
Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V., Darmstadt
1. Einleitung
Die Nährstoffzufuhr über Wirtschafts- und Sekundärrohstoffdünger in der Landwirtschaft
ermöglicht die Einsparung von Mineraldüngern und somit der endlichen
Ressourcen für die Nährstoffe P und K und von fossilen Energieträgern.
Wirtschafts- und Sekundärrohstoffdünger fallen darüber hinaus regional an,
daher sind die Transportwege weit kürzer als die von mineralischen Düngemitteln.
Nachteilig wirken sich die geringen Nährstoffkonzentrationen der Wirtschafts-
und Sekundärrohstoffdünger aus.
Aufbauend auf KTBL-Methoden und –Analysen (Döhler, 2008) wird im Folgenden
analysiert, ob der Ersatz von Mineraldüngern durch Wirtschafts- und Sekundärrohstoffdünger
zu geringeren Methan (CH4)-, Distickstoffoxid (N2O)- und
Kohlenstoffdioxid(CO2-)emissionen, einem geringeren Energieverbrauch und
niedrigeren Kosten in der Marktfrucht- und Futtermittelerzeugung führt, bzw. ob
höhere Aufwendungen den erzielten Nutzen aufwiegen. Für einen Modellbetrieb
werden, ausgehend von einer definierten Fruchtfolge und definierter Maschinenausstattung,
Düngungsstrategien mit mineralischen und organischen Düngemitteln
gegenübergestellt und deren Energieeinsatz und -effizienz, damit
verbundene CH4-, N2O- und CO2-Emissionen sowie deren Kosten miteinander
verglichen.
2. Annahmen für die Erstellung der Energie- Klimagas- und Kostenanalysen
2.1 Systemgrenzen und Allokation
Der Bilanzraum umfasst den Lebenswegausschnitt der betrachteten Düngemittel
Rindergülle, Kompost und Klärschlamm von ihrer Lagerung bis zur Ausbrin-
-307 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
gung bzw. von der Herstellung bis zur Ausbringung bei Mineraldünger (Tab. 1)
und die mit der Ausbringung verbundenen N2O- und aus Humusvorratsänderungen
resultierende CO2-Emissionen aus dem Boden. Die Güllelagerung erfolgt
auf dem landwirtschaftlichen Betrieb selbst, die Lagerung von Klärschlamm und
Kompost auf dem Gelände des Klärwerks bzw. der Kompostierungsanlage. Ort
der Mineraldüngerlagerung ist der Landhandel. An die Lagerung der Düngemittel
schließt sich deren Transport zum Feld mit vorheriger Beladung der Transportgeräte
an. Die Entfernung von der jeweiligen Lagerstätte zur landwirtschaftlichen
Nutzfläche beträgt vier Kilometer. Als Schlaggröße werden zehn Hektar
angenommen. Da die Düngemittelausbringung im absetzigen Verfahren (zwei
Arbeitsgänge: Transport und Ausbringung) erfolgt, müssen die Düngemittel
am Feldrand auf die Ausbringungsgeräte umgeladen werden. Die eingesetzten
Maschinen und Geräte sind Döhler (2008) zu entnehmen.
In die CH4-, N2O- und CO2-, Energie- und Kostenanalyse bei der Verwendung
von Mineraldünger wird deren Herstellung mit einbezogen, da diese – anders als
bei den betrachteten organischen Düngemitteln – zusätzlich erfolgen muss. Die
Mineraldüngerherstellung umfasst die Erzeugung des Düngemittels und den
Transport vom Düngemittelwerk zum Landhandel.
Die Herstellung der organischen Dünger wird hingegen nicht in den Bilanzen
berücksichtigt. Grund hierfür ist, dass organische Düngemittel nicht für die Verwertung
als Düngemittel hergestellt werden, sondern Nebenprodukte aus anderen
Prozessen wie Abfallbeseitigung oder Milchproduktion sind.
Auf Herstellungsebene wird zudem die Produktion der Maschinen und Geräte
berücksichtigt, die für den Transport der organischen und mineralischen Düngemittel
zum Feld und für die Ausbringung benötigt werden.
2.2 Düngebedarfsermittlung und Düngeplanung
Für den Einsatz von Düngemitteln, die Düngeplanung und den Erträgen der einzelnen
Fruchtfolgeglieder werden die von Döhler (2008) veröffentlichten Annahmen
zugrunde gelegt.
2.3 Energieaufwand und Klimagasemissionen
Die Energieaufwendungen und Klimagasemissionen setzen sich aus den Energieinhalten
der Endenergieträger (etwa Kraftstoffe) und der für die Bereitstellung
-308 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
der Endenergieträger aufzubringenden Energie auf Primärenergiebasis und
den damit verbundenen Klimagasemissionen sowie dem Energieaufwand auf
Primärenergiebasis für die Herstellung und Bereitstellung von Vorleistungen
(Maschinen, Baustoffe, Mineraldünger etc.) und den damit verbundenen Klimagasemissionen
zusammen.
Der Primärenergiebedarf von Dieselkraftstoff von 45,6 MJ/l Diesel setzt sich aus
dem Heizwert sowie den Energieaufwand für die Bereitstellung zusammen. Der
Primärenergiebedarf für die Herstellung eines 83-kW-Schleppers mit einem
Leergewicht von 5 000 kg liegt bei 879 500 MJ (175,9 MJ/kg Schlepper) und ist
verbunden mit Klimagasemissionen in Höhe von 104 900 kg CO2, 180 kg CH4
und 3,3 kg N2O was insgesamt 110 400 kg CO2 äq. entspricht. Dieser Wert wird
auf den Nutzungsumfang bezogen und dem jeweiligen Arbeitsverfahren zugeordnet
(Gaillard et al., 1997). Der Energieaufwand für die Herstellung von Mineraldünger
sowie die damit verbundenen Klimagasemissionen enthält den Abbau
der Rohstoffe (z. B. Rohphosphat), die Erzeugung der Zwischen- (z. B. Salpetersäure)
und Endprodukte und jegliche Transportprozesse zum landwirtschaftlichen
Betrieb. Dieser Modellrechnung werden die von Kongshaug (1998), Patyk
und Reinhardt (1997) sowie Kalk et al. (1997) veröffentlichten Werte zugrunde
gelegt.
Die Systemgrenze der hier zu analysierenden Strategien liegt bei der Lagerung
der organischen und mineralischen Düngemittel. Für die Güllelagerung wird ein
600 m³ fassender Behälter mit einem schlepperbetriebenen Rührwerk angenommen.
Der Energiebedarf für die Lagerung von Gülle beträgt 11,6 MJ/m³ und
12 MJ/t für Klärschlamm sowie Kompost. Die Mineraldüngerlagerung findet im
betrachteten Beispiel ausschließlich beim Landhandel statt: Der Mineraldünger
wird nicht auf dem Betrieb zwischengelagert, sondern der Landwirt transportiert
ihn direkt zum Feld. Der Energieaufwand für die Mineraldüngerlagerung beträgt
35,6 MJ/t Mineraldünger bei einem Lager von 80 m³ Volumen und einem jährlichen
Durchsatz von 120 t Dünger.
Die Einträge reaktiver Stickstoffspezies in die Umwelt in Form organischer und
mineralischer Stickstoffdünger sowie Ammoniak aus Lager- und Ausbringverlusten
stickstoffhaltiger Düngemittel führt über die Umwandlungsschritte Nitrifikation
und Denitrifikation zur Bildung von Nitrat, Stickstoff und Lachgas. Die
Bildungsrate von Lachgas aus Ammoniakeinträgen in die Umwelt wird mit 1,0 %
des NH3-N angesetzt. Die Bildungsrate von Lachgas aus den übrigen Stickstoffeinträgen
wird mit 1,25 % des mineralischen Stickstoffs angesetzt.
-309 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Die Sequestrierung oder Freisetzung von Kohlenstoff im Boden bzw. aus dem
Boden wurden auf Basis von VDLUFA (2004) gerechnet und vollständig als Entzug
oder Freisetzung von CO2 aus bzw. in die Atmosphäre (gegen) bilanziert.
2.4 Kosten
Die Kosten beziehen sich in den vorliegenden Modellrechnungen auf die Ausbringung
und den Transport der Düngemittel zum Feld. Hierzu werden die
Kosten für Betriebsstoffe, Reparatur, Abschreibung für Abnutzung, Zinsen und
Personalaufwand der einzelnen Arbeitsgänge (Ausbringung, Transport) addiert
(KTBL-Datenbank „Feldarbeitsrechner“). Die Kosten für den Erwerb der eingesetzten
Mineraldüngemittel und den baulichen Einrichtungen für die Düngerlagerung
werden ebenfalls berücksichtigt.
3. Ergebnisse
3.1 Energieaufwand am Beispiel der Düngungsstrategie Rindergülle
Der Energieverbrauch für die Düngung der Fruchtfolgeglieder wird exemplarisch
anhand der Düngung mit Rindergülle dargestellt, aufgeschlüsselt nach
dem Energieeinsatz für die einzelnen Prozessschritte (Ausbringung, Transport
der Düngemittel zum Feld, Mineraldüngerherstellung und -lagerung sowie
Güllelagerung; Abb. 1). Hierbei wird deutlich, dass im Wesentlichen die Höhe
des Stickstoffbedarfs der Kultur und somit die zusätzlich zur Gülle erforderliche
Mineraldüngermenge zu unterschiedlichen Gesamtenergieaufwendungen
für die Kulturen führt. Winterraps beansprucht mit 7 100 MJ/ha den höchsten
Gesamtenergieaufwand, gefolgt von Silomais mit 5 400 MJ/ha, Winterweizen
mit 4 200 MJ/ha und Wintergerste mit 3 300 MJ/ha.
-310 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Energieaufwand [MJ/ha]
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Winterraps Winterweizen Silomais Wintergerste
Ausbringung Transport Mineraldüngerherstellung u. -lagerung Güllelagerung
Abb. 1: Energieaufwand für die Düngung der Fruchtfolgeglieder am Beispiel
der Düngungsstrategie mit Rindergülle (Döhler 2008)
3.2 Energieaufwand der Düngungsstrategien
Beim Vergleich von organischen und mineralischen Düngemitteln bezüglich der
Energieaufwendungen für die gesamte Fruchtfolge ist festzustellen, dass die
Düngung mit Mineraldüngung mit 36 176 MJ/ha den höchsten Energieeinsatz
erfordert (Abb. 2). Der bei weitem größte Anteil ist hierbei der Mineraldüngerherstellung
zuzuschreiben (34 984 MJ/ha). Die Klärschlamm- und Kompoststrategie
weisen mit 30 660 MJ/ha, bzw. 31 648 MJ/ha einen um etwa 6 000 MJ/ha bzw.
5 000 MJ/ha verminderten Energieaufwand auf. Der niedrigste Energieaufwand
(19 920 MJ/ha) entsteht beim Einsatz von Gülle. Aus Abb. 2 wird ersichtlich,
dass die Klärschlamm- und Kompoststrategie ähnliche Energieaufwendungen
verursachen. In dieser Betrachtung wird davon ausgegangen, dass der Energieaufwand
für Kompostierung der Bioabfallbeseitigung zuzurechnen ist. Unter
der Annahme, dass die Kompostierung von Bioabfall erfolgt, um ein Düngemittel
herzustellen, müsste der Energieaufwand hierfür in Höhe von 58 788 MJ/ha
ebenfalls der Düngung zugerechnet werden.
-311 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Energieaufwand [MJ/ha]
40000
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
Rindergülle Klärschlamm Kompost Mineraldünger
Ausbringung Transport Mineraldüngerherstellung Düngerlagerung
Abb. 2: Vergleich des Energieaufwands für die Düngungsstrategien mit Rindergülle,
Klärschlamm, Kompost und Mineraldünger (ohne Kompostierung);
(Döhler 2008)
3.3 Klimagasemissionen der Düngungsstrategien
Beim Vergleich der Düngungsstrategien hinsichtlich der Klimagasemissionen
weist ebenfalls die reine Mineraldüngerstrategie mit 7 553 kg CO2 äq./ha den höchsten
Wert auf. Die aus einer Kompoststrategie bzw. Klärschlammstrategie resultierenden
Klimagasemissionen liegen bei 6 965 bzw. 7 152 kg CO2 äq./ha. Die aus
einer Rindergüllestrategie resultierenden Emissionen liegen mit 5 460 kg CO2 äq./
ha deutlich unter den Werten der anderen Düngungsstrategien. Allen Düngungsstrategien
gemeinsam sind Klimagasemissionen in Höhe von 2 366 bis 2 499 kg
CO2 äq./ha in Form von N2O aus chemischen Umwandlungsprozessen im Boden
der mit der Düngung ausgebrachten Stickstoffverbindungen. Die geringeren
Werte der Klimagasemissionen bei Düngungsstrategien mit organischen Düngemitteln
resultieren im Wesentlichen aus einem geringeren Bedarf an Mineraldüngern.
In allen betrachteten Düngungsstrategien entstammen 70 bis 75 % der
Klimagasäquivalente den N2O-Emissionen, 23 bis 29 % den CO2-Emissionen
und lediglich 1 bis 2 % aus CH4-Emissionen.
-312 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
CO2 äq.-Emissionen [kg/ha]
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Rindergülle
Klärschlamm
Kompost
-313 -
Mineraldünger
N20
CH4
CO2
Düngerlagerung
Mineraldüngerherstellung
Transport
Ausbringung
Dir.CO2 äq.-Emissionen
aus Böden
Abb. 3: Vergleich der Klimagasemissionen nach Verfahrensgruppen und Klimagasen
für die Düngungsstrategien mit Rindergülle, Klärschlamm,
Kompost (ohne Kompostierung) und Mineraldünger
Der Anteil der N2O-Emissionen bei der Rindergüllestrategie an den Gesamtemissionen
liegt mit 75 % höher als bei den anderen Düngungsstrategien mit 70
bis 71 %. Das ist auf Ammoniakemissionen bei der Ausbringung von Rindergülle
zurückzuführen, die den Eintrag reaktiver Stickstoffverbindungen in die Umwelt
erhöhen ohne düngewirksam zu sein und als zusätzliche Quelle für die Entstehung
von N2O-Emissionen zur Verfügung stehen (Abb. 3).
Kurz- bis mittelfristig kann der Eintrag organischer Substanz dazu genutzt werden
Kohlenstoff in Böden anzureichern und somit der Atmosphäre zu entziehen,
längerfristig stellt sich ein standortspezifisches neues Gleichgewicht zwischen
Kohlenstoffeintrag und -austrag (v. a. in Form von CO2-Emissionen) ein. Bezieht
man die aus der Düngung resultierende Kohlenstoffvorratsänderung im Boden
mit ein, ergibt sich ein deutlich differenzierteres Bild hinsichtlich der Klimagasemissionen
der verschiedenen Düngungsstrategien. Kurz- bis mittelfristig wird
die höchste Anreicherung von Kohlenstoff im Boden mit der Kompoststrategie
erreicht (+645 kg C/(ha•a). Diese hohe Kohlenstoffanreicherung führt dazu, dass
mit -2 504 kg CO2 äq./ha mehr Klimagas-Äquvalente festgelegt werden, als aus

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
anderen Quellen dieses Systems freigesetzt werden. Insgesamt führen Düngungsstrategien
mit organischen Düngemitteln unter Einbeziehung der Kohlenstoffvorratsänderungen
im Boden zu deutlich niedrigeren Klimagasemissionen
(Rindergüllestrategie 1 819 kg CO2 äq./ha und Klärschlamm 4 759 kg CO2 äq./ha)
als eine reine Mineraldüngerstrategie (8 029 kg CO2 äq./ha) (Abb. 4)
CO2 äq.-Emissionen [kg/ha]
9000
7000
5000
3000
1000
-1000
-3000
-5000
-7000
-9000
-11000
5460
1819
Rindergülle
-3641
+248 kg C/
(ha•a)
7152 6965
4759
Klärschlamm
-2393
+163 kg C/
(ha•a)
Kompost
-2504
-9469
+645 kg C/
(ha•a)!
-314 -
7553
8029
Mineraldünger
477
CO2 äq.-Emissionen
ohne
Humusvorratsänderung
CO2 äq.-Emissionen aus
Humusvorratsänderung
CO2 äq.-Emissionen (mit
Humusvorratsänderung)
Abb. 4: Klimagasemissionen der unterschiedlichen Düngungsstrategien
unter Einbeziehung der Humusvorratsänderungen sowie die festgelegten
Kohlenstoffmengen (VDLUFA, 2004)
3.4 Kosten und Wirtschaftlichkeit
-33 kg C/
(ha•a)
Bei fast allen betrachteten Düngungsstrategien macht Mineraldüngung einen
Großteil der Gesamtkosten aus (616 €/ha bis 1 058 €/ha bei Klärschlamm bzw.
ausschließlicher Mineraldüngung; Abb. 5). Lediglich bei der Düngungsstrategie
mit Rindergülle, bei der nur etwa ein Drittel der Nährstoffversorgung über
Mineraldünger erfolgt, übersteigen die Transport- und Ausbringungskosten mit
486 €/ha die Ausgaben für Mineraldünger mit 337 €/ha.
Bei ausschließlicher Betrachtung der Transport- und Ausbringungskosten weist
das Mineraldüngerverfahren mit 86 €/ha den niedrigsten finanziellen Aufwand

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
auf, während das Klärschlammverfahren 135 €/ha und das Kompostverfahren
231 €/ha erfordern.
Die Düngungsstrategie mit Rindergülle stellt sich mit Düngungskosten von insgesamt
918 €/ha als kostengünstigste Variante heraus, gefolgt von Klärschlamm
mit 924 €/ha und Kompost mit 963 €/ha. Die ausschließliche Anwendung von
Mineraldünger schlägt mit 1.139 €/ha zu Buche und stellt somit das kostenaufwändigste
Verfahren dar.
Kosten [€/ha]
1200
1000
800
600
400
200
0
Rindergülle Klärschlamm Kompost Mineraldünger
-315 -
Org. Dünger Lagern
Min. Dünger Lagern
Min. Dünger Herstellung
Zins
Afa
Reparaturkosten
Arbeitskosten
Schmierölverbrauch
Abb. 5: Kosten für die Düngungsstrategien (Herstellung der organischen Düngemittel
nicht berücksichtigt)
4. Fazit
Durch eine möglichst weitgehende Integration organischer Düngemittel in die
Düngungsstrategie lassen sich sowohl Energieeinsatz, Klimagasemissionen
und unter derzeitigen Mineraldüngerpreisen Kosten minimieren Der Grund hierfür
sind die hohen Energieaufwendungen und Kosten für die Produktion mineralischer
Düngemittel und damit verbunden hohe Klimagasemissionen, die den
Diesel

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Energieaufwand und damit verbundene Klimagasemissionen für Transport und
Ausbringung organischer Düngemittel deutlich übersteigen. Da beim Einsatz
von Gülle die größten Mineraldüngereinsparungen möglich sind, ist dieses Verfahren
hinsichtlich Energieaufwand, Klimagasemissionen und bei den derzeitigen
Mineraldüngerpreisen ebenso bei den Kosten am günstigsten.
5. Literatur
Döhler, H., 2008: Energiebilanzen und Energieeffizienz von organischer und
mineralischer Düngung im Ackerbau. In Energieeffiziente Landwirtschaft.
KTBL-Vortragstagung vom 8. bis 9. April 2008 in Fulda, Darmstadt, S. 72 -
86.
Gaillard, G.; Hausheer, J. und Crettaz, P.,1997: Umweltinventar der landwirtschaftlichen
Inputs im Pflanzenbau. FAT-Schriftenreihe 46. Ettenhausen,
Schweiz.
Kongshaug, G.,1998. Energy consumption and greenhouse gas emissions in
fertilizer production. IFA Technical Conference, Marrakech, Morocco, 28
September-1 October, 1998, 18pp.
Kalk, W.-D.; Hülsbergen, K.-J.; Pagel, R.,1997: Verfahren der Energiebilanzierung
– methodische Grundlagen und Anwendung in verschiedenen
Bewirtschaftungs systemen. VDLUFA-Kongress, Leipzig, 1997.
Kaltschmitt, M. und Reinhardt, G. A. (Hrsg.), 1997: Nachwachsende Energieträger
- Grundlagen, Verfahren, ökologische Bilanzierung; Vieweg,
Braunschweig/Wiesbaden
KTBL-Datenbank Kalkulationsdaten: Maschinenkosten (MAKOST): Online:
http://www.ktbl.de, 2010.
KTBL-Datenbank Kalkulationsdaten: Feldarbeitsrechner. Online: http://www.
ktbl.de, 2010.
KTBL, 2005: Datensammlung Energiepflanzen. Daten für die Planung des Energiepflanzenanbaus,
Darmstadt.
Patyk, A. und Reinhardt, G.,1997: Düngemittel. Energie- und Stoffstrombilanzen.
Vieweg, Braunschweig/Wiesbaden, 1997.
VDLUFA, 2004: Methode zur Beurteilung und Bemessung der Humusversorgung
von Ackerland. VDLUFA Standpunkt „Humusbilanzierung“, Bonn.
-316 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Grundlagen und Entwicklung des VDLUFA-
Standpunktes “Humusbilanzierung“ und aktuelle
Hinweise für deren Anwendung im integrierten
Ackerbau
Arbeiten aus dem VDLUFA-Arbeitskreis „Humus“ zum VDLUFA-F&E-Vorhaben
„Humusbilanzierung landwirtschaftlicher Böden – Einflussfaktoren und
deren Auswirkungen“
J. Reinhold 1 , E. Baumann 2 , M. Körschens 3 , G. Leithold 4 , C.
Engels 5 , J. Heyn 6
1 Dr. Reinhold & Kollegen, Stahnsdorf, 2 Großbeeren, 3 Bad Lauchstädt, 4 Professur
für Organischen Landbau, Justus-Liebig-Universität, Gießen, 5 Fachgebiet
Pflanzenernährung, Humboldt-Universität Berlin, 6 Landesbetrieb Landwirtschaft
Hessen, Kassel
1. Grundsätze der Humusbilanzierung nach VDLUFA-Standpunkt
Die organische Bodensubstanz ist für verschiedene acker- und pflanzenbaulich
relevante Bodenfunktionen von Bedeutung. Die wichtigsten dieser Funktionen
sind in der Abbildung 1 zusammen gestellt, um den großen Einfluss einer anforderungsgerechten
Humusversorgung für eine nachhaltige Bodenbewirtschaftung
zu verdeutlichen. Die organische Bodensubstanz nimmt daher auch bei
Betrachtungen zur Bodenfruchtbarkeit stets eine zentrale Stellung ein. Wegen
der allgemein im Sprachgebrauch üblichen Begrifflichkeit „Humus“ wird die organische
Bodensubstanz (OBS) im nach folgenden Text teilweise so bezeichnet,
auch wenn das wissen schaftlich nicht völlig korrekt ist.
Die organische Bodensubstanz ist ein wesentliches Ergebnis der Bodenbildung
und wird sehr differenziert in die Böden integriert. Dazu ist in der Abbildung 2 eine
Untersetzung der für die Humusbildung bedeutsamen Fraktionen organischer
Substanzen aufgezeigt, die auf nachfolgend genannter Definition von Müller
(1980) aufbaut:
„Unter organischer Bodensubstanz wird allgemein die im Boden integrierte
lebende und abgestorbene organische Substanz verstan den, wobei erstere die
bodenbürtigen (autochthonen) Kleinlebe wesen, das Edaphon, und letztere den
Humus darstellt.“
-317 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Höhers
Wasserspeicherungsvermögen
=> Abschwächung extremer
Witterungseinflüsse
Schnellere
Bodenerwärmung
=> Wachstumsförderung im
Frühjahr
Stabilere
Bodenstruktur
=> höhere Infiltration
=> bessere Befahrbarkeit
Leichtere
Bodenbearbeitung
=> Energieeinsparung
Wirkungen von
Humus auf die
Bodenfunktionen
Höheres Stoffbindungsvermögen
=> größeres Nährstoffnachlieferungspotenzial
=> größeres
Schadstofffixierungspotenzial
-318 -
Verminderte
Erosionanfälligkeit
=> geringerer Bodenabtrag
Förderung des
Bodenlebens
=> erhöhte Bodengare
=> intensiverer Abbau
organischer Schadstoffe
Phytosanitäre
Wirkung
=> Zurückdrängen von
bodenbürtigen
Krankheitserregern
Abb. 1: Die acker- und pflanzenbaulichen Funktionen von Humus im Boden
(erweitert nach Rogasik und Reinhold, 2006)
Im Unterschied zu der im Boden integrierten organischen Substanz werden
dabei unter organischen Primärsubstanzen solche Mate rialien verstanden, die
dem Boden über abgestorbene ober- und unterirdische Pflanzenrückstände
sowie über organische Dünger zufließen und hier anteilig in organische Bodensubstanz
umge wandelt werden.
Die organische Bodensubstanz wird in diesem Konzept in drei Fraktionen unterteilt,
wobei stets gleitende Übergänge und Fließ gleichgewichte zwischen diesen
Fraktionen auftreten. Grundsätzlich wird unterschieden in aktive, teilstabile und
passive Humus bestandteile. Die passive organische Bodensubstanz entspricht
prak tisch dem Humusgehalt im Boden, der sich unter den Bedingungen des langfristigen
Verzichts auf jegliche Düngungsmaßnahmen (z. B. in den ungedüngten
Parzellen von Dauerfeldversuchen) stabil im Boden einstellt. Das heißt jedoch
nicht, dass dieser Anteil aus jegli chen biologischen Umsetzungsprozessen des
Bodens ausgeschlos sen ist.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
passive
OBS
organische Bodensubstanz
(OBS)
teilstabile
OBS
organische Substanz
(mit unterschiedlichen C:N-Verhältnissen)
aktive
OBS
-319 -
organische Primärsubstanz
(OPS)
humusreproduktionswirksame
OPS
aktive OPS
Abb. 2: Pools der organischen Substanz im Boden und in organi schen Primärsubstanzen
(erweitert nach v. Lützow et al., 2008)
Die teilstabilen und aktiven organischen Bodensubstanzen unter liegen - im
Gegensatz zur passiven organischen Bodensubstanz - durch die Bodenbewirtschaftung,
insbesondere durch Art und Höhe der Zufuhr organischer Primärsubstanzen,
einer deutlichen Dynamik. Sie kann auch als umsetzbare organische
Bodensubstanz zusam mengefasst werden.
Die umsetzbare organische Bodensubstanz dient den heterotrophen Bodenorganismen,
die selbst den aktiven Humuspool immer wieder auffüllen, als eine
wichtige Nahrungs- und Energiequelle. Die schwe rer mineralisierbaren, also die
schon teilstabilen Anteile der organi schen Bodensubstanz sind das wesentliche
Ergebnis der Humus reproduktion im Boden, wenn sich bei gleichbleibendem
Regime der Bodenbewirtschaftung (einschließlich Düngung) ein fließgleichgewichtiger
Humusspiegel im Boden eingestellt hat. Das geschieht frühestens 20
bis 30 Jahre nach einer Umstellung der Boden bewirtschaftung.
Die Anteile an passiver und umsetzbarer organischer Bodensubstanz von ackerbaulich
genutzten Böden sind standort- und nutzungs spezifisch unterschiedlich
ausgeprägt. Das ist anhand von Dauer düngungsfeldversuchen (integrierter
Ackerbau) mit einer Laufzeit von mehr als 20 Jahren deutlich erkennbar (siehe
Abbildung 3). Auf den untersuchten Standorten variierte die Konzentration an
umsetzbarer organischer Substanz in der Ackerkrume zwischen 0,1 und 0,5 %
der Bodentrockenmasse. Durch eine anforderungsgerechte Humus wirtschaft
müssen somit standorttypisch differenzierte Mengen an umsetzbarer organischer
Substanz erhalten werden. Hier kommt dem standortspezifischen Stabilisierungsvermögen
der Böden für organi sche Substanz die entscheidende

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Bedeutung zu, da die für den inte grierten Ackerbau experimentell ermittelte „optimale“
Höhe der organischen Düngung für die einzelnen Versuchsstandorte (bei
ähnlichen Fruchtartenanteilen) annähernd gleich hoch ist.
Abb. 3: Gehalt an organischem Kohlenstoff (Corg in % der Bodentrockenmasse
in 0-0,3 m Bodentiefe [Ackerkrume]) in Abhängigkeit
von der Düngung in 10 Dauerdüngungs versuchen in Deutschland
(nach Körschens, 2010)
Die Bedeutung der Humusversorgung für die Bodenbewirtschaftung hat in den
zurückliegenden Jahren hohe offizielle Anerkennung gefunden. So fordert das
BBodSchG in § 17 für die „Gute fachliche Praxis in der Landwirtschaft“ seit 1998,
dass im Zusammenhang mit dem Ziel des Schutzes und Erhaltes der Bodenfunktionen
auch der standorttypische Humusgehalt erhalten wird. Hinweise auf die
Größenordnungen von standorttypischen Humusgehalten sind hier jedoch nicht
enthalten.
Die „Direktzahlungen-Verpflichtungenverordnung“ (DirektZahlVerpflV, 2004,
Stand 2010) nennt im Zusammenhang mit den Anforderungen an die Erhaltung
landwirtschaftlicher Flächen in einem guten landwirtschaftlichen und ökologischen
Zustand erstmals Bewertungs grundlagen für Mindestanforderungen
zum Erhalt der organischen Bodensubstanz. Das betrifft sowohl Mindesthumusgehalte
als auch frucht- und düngerartenspezifische Vorgaben für eine Humusbilanzierung.
Die zuständigen Landesbehörden werden ermächtigt, diese Vorgaben
regional zu untersetzen.
-320 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Die Humusbilanzierung ist damit seit 2004 als eine einschlägige Methode zur
Bewertung der Humusversorgung von Böden und zur Ableitung von Anforderungen
an die organische Düngung bundesweit bekannt geworden. Vor allem die
Vertreter der für die Umsetzung der Direktzahlungen-Verpflichtungenverordnung
zuständigen Landesbe hörden und regional wirkende Düngungsberater
haben sich seitdem mit den Fragen der Humusbilanzierung stärker befasst.
Die Aufgaben der Humusbilanzierung bestehen in der Erfassung und Bewertung
von Bedarf und Bedarfsdeckung an Humusre produktionsleistung (bzw. zur
Humusversorgung) auf Acker standorten mit dem Ziel der Ableitung von Empfehlungen
zur organi schen Düngung bzw. zur Fruchtfolgegestaltung, die für eine
Gewähr leistung hoher und stabiler Erträge bei Aufrechterhaltung bzw. Einstellung
standort- und bewirtschaftungstypischer Humusgehalte im Boden erforderlich
sind. Anzustrebende Verminderungen von Umweltbeeinträchtigungen
(z. B. durch hohe Stickstoffausträge) und Erhöhungen der Effizienz eingesetzter
Materialien (z. B. organischer und mineralischer Dünger) sind dabei zu berücksichtigen.
Aus dieser Aufgabenstellung für die Humusbilanzierung ergeben sich folgende
methodische Möglichkeiten zu deren Ableitung:
a) Flächenspezifisch exakte Ableitung standorttypischer Humus gehalte und
deren nutzungstypischer Beeinflussung verbun den mit einem analytischen
Nachweis des aktuellen Humus gehaltes
b) Empirische Ableitung der „optimalen“ organischen Düngung aus Dauerdüngungsfeldversuchen
mit variierter organisch-mineralischer Düngung
für verschiedene Fruchtfolgege staltungen (derzeitige Grundlage für Direkt-
ZahlVerpflV)
c) Algorithmische Ableitung der Humusmineralisation im Boden anhand der
Stickstoffaufnahme der Pflanzen und des Umsatzes von organischer Primärsubstanzen
im Boden
2. Messung von Bodenhumusgehalten und deren Aussagekraft
für eine Humusbilanzierung
Mit der Ableitung standorttypischer Humusgehalte haben sich vor allem Körschens
(1980) sowie Wessolek et al. (2004) befasst. Sie kamen zu orientierenden
Aussagen für Soll- bzw. Schätzwerten der organischen Bodensubstanz.
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Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Einflüsse der Standort- und Nutzungsbedingungen auf Humusgehalte wurden
aktuell von Kolbe (2009) sowie von Ebertseder et al. (2010) dargestellt. Auch hier
sind erhebliche statistische Fehler aufgetreten, die keine hinreichend exakten
Grenzwertabschätzungen erlauben.
Der Einfluss landwirtschaftlicher Maßnahmen auf die Humusver sorgung der
Böden kann im Gegensatz zur Nährstoffversorgung nicht direkt aus Bodenuntersuchungen
abgeleitet werden. Die Messfehler, die bei der Bestimmung von
Boden-Corg-Gehalten auftreten, liegen in der Regel bei mindestens 0,1 TS-%
(Hülsbergen, 2007; Körschens, 1982 und 2010; Zimmer, 2007). Dazu tragen
sowohl die Hetero genität der zu untersuchenden Flächen und die aus Dauerfeldversuchen
bekannte zeitliche Variabilität der Messwerte als auch Abweichungen
in der Probenaufbereitung und -untersuchung verschiedener Laboreinrichtungen
bei. Eine Veränderung der Corg-Bodengehalten von 0,1 TS-% kann jedoch
schon wirtschaftlich und ökologisch relevante Auswirkungen haben (Rogasik
und Körschens, 2005). Schon kleine Veränderungen, die aufgrund des Messfehlers
nicht sicher detektiert werden können, können damit von Bedeutung sein.
Noch schwieriger wird es bei der Bewertungen von einer und bei der Empfehlungsableitung
für eine organischen Düngung. Mit einer mittleren Stallmistgabe
von 30 Mg Frischmasse je ha alle 3 Jahre werden dem Boden etwa 3,5 Mg Corg
je ha zugeführt. Davon werden im Durchschnitt etwa 2,3 Mg Corg kurzfristig (im
Anwendungsjahr) mineralisiert, die restlichen etwa 1,2 Mg Corg humifiziert und
damit zeitweilig in den Bodenhumusvorrat integriert. Bei über mehrere Jahre
stabil eingestelltem Humusspiegel erfolgt innerhalb der Düngungsperiode von 3
Jahren dann eine Netto-Humusminera lisation in Höhe der aus dem Stallmist im
Boden humifizierten Corg-Menge. Wird von einer Bodentrockenmasse in 0-0,3 m
Bodentiefe in Höhe von 4 000 Mg je ha ausgegangen ergibt sich für die oben
genannten stallmistbürtigen Corg-Mengen je ha die in Abbildung 4 gezeigte Entwicklung
der Gehalte (Berechnungsgrundlage nach Körschens et al., 2004).
Eine Gehaltsmessung von Corg direkt nach einer organischen Düngung führt
wegen inhomogener Verteilung der OPS zu keinen reproduzierbaren Ergebnissen.
Die Messung von Humusgehalten nach anteiliger Humifizierung der OPS
lässt dagegen (bei standort- und nutzungstypischen Fließgleichgewicht der
organischen Boden substanz) wegen des methodischen Untersuchungsfehlers
keine Aussage über die Auswirkungen einer mittleren Stallmistgabe erwarten,
zumal die Geschwindigkeiten von Humifizierung der OPS und Mineralisierung
-322 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Corg in Mg*ha -1
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
70,0
davor
73,5 71,2 70,4 70,0
nicht messfähig
danach
Ende
Anwendungsjahr
Abb. 4: Prinzipdarstellung der Wirkung einer Stallmistgabe von 30 Mg*ha -1 *a -1
auf die Corg-Menge in einem mittlerem Boden (einschließlich Angabe
des Mindestmessfehlers)
Abb. 5: Corg-Gehalte in TS-Prozent in der Krume von 100 Aus schnittsparzellen
mit je 0,25 m² - Statischer Versuch Bad Lauchstädt, ungedüngte Variante
(nach Körschens, 2010)
-323 -
Ende 1. Folgejahr
Ende 2. Folgejahr

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
von OBS stark witterungsgeprägt also zeitva riabel sind (Körschens et al., 1987).
Hinzu kommen Inhomogenitäten bei der kleinflächigen Verteilung der organischen
Bodensubstanz und Spannbreiten der Messergebnisse verschiedener
Laboreinrichtungen (Abb. 5 und 6).
Schlussfolgernd bleibt festzustellen, dass Bodenhumusmessungen nicht geeignet
sind, die Auswirkungen der Zufuhr von organischen Primärsubstanzen auf
die Menge der organischen Bodensubstanz innerhalb einer organischen Düngungsperiode
zu erfassen.
Abb. 6: Ergebnisse der Ringuntersuchung 1999 - Corg TS-% - (nach Körschens,
2010)
Aus den oben beschriebenen Zusammenhängen leitet sich ab, dass andere
Methoden erforderlich sind, um die Auswirkungen der Zufuhr von organischen
Primärsubstanzen innerhalb einer organischen Dün gungsperiode nachvollziehbar
bewerten zu können. Über diesen Nachweis der direkten Auswirkungen
auf den Boden hinaus ist es für eine ressourceneffiziente und umweltgerechte
Anwendung von orga nischen Primärsubstanzen erforderlich, deren nutzungstypisches
Optimum zu kennen.
-324 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3. Entwicklung der Humusbilanzierungsmethodik nach Bedarf und
Bedarfsdeckung an Humusreproduktions leistung
Die Ableitung des nutzungstypischen Bedarfs an organischen Primärsubstanzen
ist eng an die Art der Ackerflächennutzung gebun den. Hier ist vor allem
festzuhalten, welchem Zweck die Humus versorgung dienen soll. Allgemein
kommt allen Anbausystemen zugute, dass die organische Bodensubstanz indirekten
Einfluss auf das Pflanzenwachstum nimmt. Asmus und Herrmann (1977)
bezeich nen das als „Sonderwirkung“ der organischen Bodensubstanz. Die
direkt pflanzenernährend wirksamen Faktoren (Wasser, Nährstoffe usw.) werden
durch die organische Bodensubstanz in ihrer Wirksam keit erhöht, insbesondere
wenn sie im suboptimalen Versorgungs bereich liegen. Auf hohem Ertragsniveau
kann damit eine ange messene Humusversorgung Ertragssteigerungen
von 5 bis 10 % über das durch alleinige Mineraldüngung erreichbare Niveau hinaus
bewirken (Körschens, 2010). Diese Wirkungen werden vor allem durch stärker
humifizierte, abbaustabilere organische Substanzen hervorgerufen, die sich
durch höhere Kohlenstoffanteile in der organischen Masse auszeichnen.
Für den integrierten Landbau sind die indirekt auf das Pflanzen wachstum wirkenden
abbaustabileren Humusanteile besonders wichtig. Eine Corg-basierte
Humusbilanzierung kann hier deren Repro duktion durch organische Primärsubstanzen
besonders gut nachvoll ziehen.
Organische Primärsubstanzen werden über ihre Nährstoffgehalte aber auch
direkt pflanzenernährungswirksam. Die Bedeutung dieser Wirkung wird sehr
unterschiedlich gewertet. Im integrierten Landbau dominiert die nach Gabenhöhe
und Ausbringungszeitpunkt optimierte Mineraldüngung die Pflanzenernährung.
Die Nährstoffe aus den orga nischen Primärsubstanzen ergänzen die
Mineraldüngung und werden bei Düngungsempfehlungen und Nährstoffvergleichen
entsprechend berücksichtigt.
Anders liegt der Fall bei humusdominierter Pflanzenernährung, wie sie vor allem
im ökologischen Landbau betrieben wird. Dabei müssen die organischen Primärsubstanzen
(einschließlich Leguminosen anbau) - unter Einbeziehung der
umsetzbaren organischen Boden substanz - vor allem den Stickstoffbedarf der
angebauten Kulturpflan zen weitgehend alleine decken. Damit wird die Ertragsfähigkeit
des Anbausystems entscheidend beeinflusst.
-325 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Dieser deutlich höhere Bedarf des Ökolandbaus an bodenbürtigem bzw. organisch
gedüngtem Stickstoff erfordert damit im Vergleich zum integrierten Landbau
eine deutlich erhöhte Humusversorgung. Eine Humusbilanzierung auf Corg-
Basis ist dafür weniger vorteilhaft.
Diese Besonderheiten bei der Humusversorgung sind in angepassten Humusbilanzierungsmethoden
zu berücksichtigen, wenn sie den jeweiligen anbausystembedingten
Rahmenbedingungen gerecht wer den sollen. Humusbilanzierungen
sollten daher für den integrierten und den ökologischen Landbau nach
unterschiedlichen Gesichts punkten erfolgen.
Die Entwicklung und Anwendung von Humusbilanzierungsmethoden ist vor
allem in Deutschland betrieben worden. Zu diesem Thema gibt es nur wenige
ausländische Quellen (zitiert bei Baumann und Schmidt, 1979: Henin, 1957;
Kortleven, 1968; Lykov, 1977; Sebilotte, 1973).
Die wichtigsten der in Deutschland entwickelten Humusbilanzierungs methoden
sollen nachfolgend in zeitlicher Reihenfolge genannt werden:
Der oben beschriebene Gesamtzusammenhang von Zufuhr und Mineralisierung
organischer Substanz bei fließgleichgewichtig stabi len Humusmengen im
Boden wurde erstmals von Welte (1955) wie folgt formuliert:
A = km (Ho + A)
A – erforderliche jährliche Zufuhr an organischer Substanz
Ho – Humusmenge im Boden
km – Mineralisierungskoeffizient
Welte hat einen fließgleichgewichtigen Humusabbauersatz darge stellt, der als
allgemeingültig anzusehen ist. Der Mineralisie rungskoeffizient ist dabei abhängig
von der Qualität des Bodenhumus bzw. der zugeführten organischen Substanz,
vom Standort und von der Art der Bodennutzung. Eine Beschreibung und
Bewertung dieser Vorgänge leisten derzeit nur Prozesssimulationsmodelle für
die C- und N-Dynamik im Boden, die für die jeweiligen Standortbedingungen
kalibriert sein müssen und keine direkten Empfehlungen für die Höhe der organische
Düngung auf Praxisschlägen ableiten lassen (Franko, 2009). Somit ist die
Humusbilanzierungsmethode nach Welte (1955) in der Praxis kaum anwendbar.
Rauhe und Schönmeier (1966) ist es als Ersten gelungen, ein für die organische
Düngung im Ackerbau nutzbares Regelwerk zu ent wickeln. Damit wurde
-326 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
von der Universität Leipzig aus die Ära der fachlich begründeten Humusversorgung
eröffnet.
Rauhe und Schönmeier (1966) sind von einer weitgehend humus dominierten
Pflanzenernährung ausgegangen. Dafür haben sie eine Humusbilanzierungsmethode
auf Nges-Basis entwickelt, die deutlich durch die Ansichten von Tjurin (1956)
zu Bodenbildungsprozessen und -fruchtbarkeit beeinflusst worden war. Als Maßeinheit
für den Humusverbrauch sind Humuseinheiten (1 HE = 50 kg N aus der
orga nischen Bodensubstanz zur 50 %-igen N-Bedarfsdeckung von Nutzpflanzen)
genannt. Den humuszehrenden Fruchtarten sind ertragsabhängige Bedarfsangaben
an HE zugeordnet. Die Bedarfs deckung wird über Humuseinheiten humusmehrender
Fruchtarten bzw. organische Primärsubstanzen in Höhe der Humus-
N-Freiset zung im Boden berechnet. Die Humusbilanzierungsmethode wurde von
Rauhe, Lehne und Baumann (1968) für die Anwendung im ostdeutschen Feldgemüsebau
erweitert.
Die Humusbilanzierungsmethode nach Rauhe und Schönmeier geht von einem
direkten Zusammenhang zwischen Humusdynamik (N-Freisetzung) im Boden
und Ertrag aus. Die fixe Annahme des humusbürtigen Anteils in Höhe von etwa
50 % der Stickstoffabfuhr von den Ackerflächen vernachlässigt die flexiblen
Wechselwirkungen von organischer und mineralischer Düngung, insbesondere
im Hin blick auf deren Stickstoffversorgungsanteile bei den Nutzpflanzen. Unterschiede
der C:N-Verhältnisse von Böden und organischen Primärsubstanzen
bleiben weitgehend unberücksichtigt, spielen aber in der Pflanzenernährung
eine große Rolle. Der von den Autoren angenommene direkte Zusammenhang
von Humusbilanzierungs ergebnissen und Humusdynamik im Boden kann somit
(vor allem im integrierten Landbau) stark gestört sein.
Anfang der 70-er Jahre wurde in Ostdeutschland eine stark mineral düngerdominierte
Pflanzenernährung propagiert (siehe Kundler et al., 1970), was
zu erheblichen Differenzen mit der weitgehend humus dominierten Stickstoffernährungsstrategie
von Rauhe und Schön meier führte und die breite
Einführung ihrer Humusbilanzierungs methode in die landwirtschaftliche
Praxis unterbunden hat. Erst Mitte der 70-er Jahre reifte auf der Grundlage
von Dauerfeldversuchs auswertungen die Erkenntnis, dass auch bei einer
mineraldünger dominierten Pflanzenernährung die organische Bodensubstanz
zu nachweislichen Vorteilen für die Pflanzenerträge (Ertragshöhe und
-stabilität) und die Bodenfruchtbarkeit führt (Rauhe und Lehne, 1961; Schnieder,
1970).
-327 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Dem Erkenntniszuwachs in der ersten Hälfte der 70-er Jahre folgend, entwickelten
Asmus & Herrmann (1977) eine Humusbilanzierungs methode auf Corg-Basis,
die auf eine ertragsoptimale und ressour ceneffiziente Kombination von mineralischer
und organischer Dün gung bei stabilen Bodenhumusgehalten abzielte.
Dabei wird ein völlig neuer, praxisbezogener Ansatz verfolgt, der durch Auswertung
von Ergebnissen aus 30 Dauerfeldversuchen möglich wurde. Aus diesen
Versuchen wurden alle Varianten mit hohen Erträgen bei stabilen Humusgehalten
ausgewählt. Die hier eingesetzten Mengen an organischen Düngern sichern
also die einfache Reproduktion der organischen Bodensubstanz, bezogen auf
das Anbauverhältnis (Fruchtfolge) und die Bodenart des Versuchs. Als Bezugsgröße
für die Bilanzierung wurde Stallmist-TS (Rottemist) gewählt, da dieser
organische Dünger am häufigsten in den Dauerfeldversuchen eingesetzt wurde.
Aus den anbauverhältnisbezogenen Stallmist-TS-Bedarfswerten zur einfachen
Reproduktion der organischen Bodensubstanz wurden in einem nächsten
Schritt durch Interpolation die Bedarfsfaktoren für einzelne Fruchtarten abgeleitet,
wobei die Zufuhr organischer Sub stanz über Ernte- und Wurzelrückstände
mit eingeschlossen wurde. Die einzelnen Interpolationsschritte sind von Asmus
und Herrmann (1977) nicht detailliert dargestellt worden. Mit Hilfe der fruchtarten-
und bodenartspezifischen Werte wurde dann der Bedarf an reproduktionswirksamer
organischer Substanz (ROS) beliebiger Fruchtfolgen und Bodenarten
berechnet.
Werden heute andere Ziele für die Ertragshöhe bzw. die Entwicklung der
Bodenhumusgehalte gesetzt, oder neue Ziele hinzugefügt (z. B. Stickstoffüberschussbegrenzung),
so würden nach der von Asmus und Herrmann gewählten
Herangehensweise aus Dauerfeldver suchen möglicherweise andere Varianten
mit anderen Mengen an organischen Düngern als „optimal“ ausgewiesen.
Damit änderten sich dann auch die Bedarfswerte für die reproduktionswirksame
organi scher Substanz. Das verdeutlicht die Flexibilität dieser Humusbilanzierungsmethode,
die sich in Abhängigkeit von den Ergebnissen der verfügbaren
Dauerfeldversuche aktuell anpassen lässt (siehe dazu auch MLUV,
2009).
Da sich die oben geschilderte Ableitung des fruchtarten- und bodengruppenspezifischen
Bedarfs an Zuführung organischer Primärsub stanzen auf
Stalldung-TS (Rottemist) bezogen hat, wurde von Asmus und Herrmann (1977)
die Deckung dieses Bedarfs auch auf dieselbe Maßeinheit bezogen. Die bei
-328 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
hohen Erträgen und gleichbleibender Menge an organischer Bodensubstanz
gedüngte Stalldungtrocken masse wurde als reproduktionswirksame organische
Substanz bezeichnet. Sowohl der Bedarf als auch die Bedarfsdeckung
bezie hen sich bei dieser Humusbilanzierungsmethode direkt auf die angegebenen
Stalldungtrockenmassemengen. Die Welte-Formel ist für diese Voraussetzungen
als erfüllt anzusehen.
Lediglich bei längerfristig deutlich negativen bzw. positiven verän derten Humussalden
wird sich bis zur Einstellung eines neuen Fließ gleichgewichts der Gehalte
an organischer Bodensubstanz eine allmähliche Zu- bzw. Abnahme der organischen
Bodensubstanz ergeben, die bei bindigen Böden stärker ausfällt als bei
sandigen Standorten (siehe auch Abb. 3).
Als organische Primärsubstanzen werden neben Stalldung sehr unterschiedliche
Materialien genutzt, die sich sowohl hinsichtlich ihrer mikrobiologischen
Abbaustabilität als auch hinsichtlich ihrer C:N-Verhältnisse von Stalldung deutlich
unterscheiden. Die Unterschiede im C:N-Verhältnis der OPS können durch
eine zeitweilig über den Stickstoffbedarf der Nutzpflanzen hinausgehende
N-Versorgung ausgeglichen werden, was im integrierten Landbau unproblematisch
ist und daher in der Humusbilanzierung nach Asmus und Herrmann (1977)
keine Berücksichtigung findet. Im ökologischen Landbau ergeben sich hier
wegen der gewünschten N-Versorgung der Nutz pflanzen allein aus organischer
Bodensubstanz andere Bewertungen.
Die unterschiedlichen Abbaustabilitäten der verschiedenen organi schen Primärsubstanzen
wurden berücksichtigt, indem sie an der Abbaustabilität von
Stalldung normiert worden sind. Dazu wurden sowohl Dauerfeld-, kurzzeitige
Feld- als auch Laborversuche genutzt. Ziel der von Asmus und Herrmann entwickelten
Abbaustabilitätsnor mierungen ist es, für beliebige organische Primärsubstanzen
den Corg-Anteil auszuweisen, der zu der gleichen temporären
Humifi zierung im Boden führt, wie das bei bedarfsgerechten Stalldunggaben der
Fall ist. Da bis heute diese stalldungnormierte Abbaustabilität sermittlung nach
unterschiedlichen Methoden vorgenommen wird, besteht hier dringender Handlungsbedarf
einer Standardisierung.
Um die sehr komplexe Humusbilanzierungsmethode nach Asmus und Herrmann
(1977) besser nachvollziehen zu können, sollen die wesentlichen Ableitungsschritte
grafisch dargestellt werden (Abb. 7)
-329 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Auswertung von 30 Dauerfeldversuchen
�
Auswahl der Varianten mit hohem Ertrag bei stabilem OBS-Gehalt
�
Rottemistgabe für Fruchtfolge (bei 1/3 Hackfrucht = 10 ± 3 Mg•ha -1 •a -1 )
�
Ableitung des ROS-Bedarfs für Fruchtarten nach Bodengruppen
�
Bilanzierung reproduktionswirksamer organischer Substanz (ROS)
�
Stalldungäquivalente (ROS) für OPS-Arten
�
Stalldungnormierte Stabilitätsfaktoren für OPS-Arten
�
Abbaustabilitätsprüfungen von OPS-Arten in Feld- und Laborversuchen
Vorteil: direkte Ableitung aus Dauerfeldversuchsergebnissen
Nachteil: kein quantifizierbarer Bezug zur OBS-Dynamik
Abb. 7: Schema der Ableitung der Humusbilanzierungsmethode nach Asmus
und Herrmann (1977)
Die Humusbilanzierungsmethode nach Asmus und Herrmann wurde durch
Kundler et al. (1977) der ostdeutschen landwirtschaftlichen Praxis zur Anwendung
empfohlen und flächendeckend eingeführt. Der Feldgemüsebau wurde
dabei pauschal den Hackfrüchten zuge ordnet. Die Angaben zur Humusreproduktionsleistung
organischer Primärsubstanzen wurden um die industriell hergestellten
organi schen Düngestoffe geringfügig erweitert.
Körschens (1980) hat die Abhängigkeit der organischen Boden substanz von
Standortfaktoren sowie von der acker- und pflanzen baulicher Bodenbewirtschaftung
durch die Auswertung von 62 in- und ausländischen Dauerfeldversuchen
und von 11 500 Bodenproben aus Praxisschlägen untersucht. Daraus hat
er, unter Berück sichtigung der Beziehungen der organischen Bodensubstanz
zu Bodeneigenschaften und Ertrag, Bodenfruchtbarkeitskennziffern für den
Gehalt des Bodens an organischer Substanz abgeleitet, die eine enge Bindung
der inerten (umsatzträgen) organischen Bodensub stanz an die Feinanteile der
-330 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Böden zeigen. Bei gleichbleibender Bodenbewirtschaftung stellt sich nach frühestens
20 bis 30 Jahre ein „standort- und bewirtschaftungstypischer Humusspiegel“
ein. Bei opti maler organisch-mineralischer Düngung werden im Durchschnitt
zwischen 6 bis 10 % höhere Erträge (sandige Böden > bessere Böden)
realisiert als bei reiner Mineraldüngung. Das Ergebnis der Arbeiten zur Ableitung
von orientierenden Humussollwerten lässt keine Humusbilanzierung zu,
trägt aber zur Bewertung der Humusgehalte, insbesondere zum Erkennen von
Humusverarmungs zuständen bei.
Darüber hinaus konnten durch ergänzende Auswertungen von Dauerfeldversuchen
weitere Aussagen für die Humusbilanzierungs methode vorgelegt werden.
Eine Beregnung führt zu einem um 15 % höheren Bedarf der Fruchtarten an die
Humusreproduktion. Für wichtige organische Primärsubstanzen wurden die
Humusreproduk tionsleistungen der Humusbilanzierung nach Asmus und Herrmann
(1977) bestätigt, lediglich für Stroh wurde eine Verringerung der anzunehmenden
Humusreproduktionsleistung empfohlen.
Die Bodenfruchtbarkeitssollwerte für die organische Bodensubstanz bildeten
später die Grundlage für Praxisempfehlungen zur meliora tiven Bodenverbesserung
durch Anwendung sehr abbaustabiler organischer Primärsubstanzen
(Seeschlamm, Niedermoortorf) auf humusverarmten Standorten (Körschens et
al., 1984; Körschens et al., 1985)
Kundler et al. (1981) haben die von Asmus und Herrmann (1977) begrifflich eingeführte
reproduktionswirksame organische Substanz (ROS) wie folgt definiert:
„Einheit für die Bestimmung des Bedarfs der Böden an organischer Substanz
für die vergleichbare Wertung der Reproduktionsleistung organischer
Dünger; 1 dt ROS = 1 dt organi sche Stalldungtrockenmasse“. Die fruchtartenspezifischen
ROS-Bedarfswerte wurden durch Interpolation den Bodenarten
des für die Ableitung von Mineraldüngungsempfehlungen eingeführten „Düngungssystems
79“ angepasst. Statt bisher 4 Bodenartengruppen wurden nun 7
Bodenartengruppen genannt. Die 1977 noch in 8 Bedarfsgruppen zusammengefassten
Fruchtarten wurden auf 21 Bedarfsgruppen erweitert. Feldgemüsearten
wurden in drei Bedarfs gruppen unterteilt. Für Hackfrüchte mit Beregnung wird
ein ROS-Bedarfszusatz von 15% genannt. Auch die Angaben zur Humusreproduktionsleistung
wurden von 8 auf 19 organische Dünger ausge dehnt, wobei
zugleich die anzunehmende Humusreproduktions leistungen für Komposte und
Torfe deutlich zurückgenommen wur den.
-331 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Ergänzend wurden erstmals in Praxisempfehlungen die Orientie rungswerte für
Mindestgehalte an organischer Bodensubstanz nach Körschens (1980) aufgenommen.
Diese dienten nicht der Ableitung von Empfehlungen für die organische
Düngung, sondern dem Erken nen von Humusverarmung im Boden, womit
in der Regel bodenme liorative Maßnahmen zur raschen und möglichst nachhaltig
wirk samen Anhebung der organischen Bodensubstanz (Herstellung der Kulturfähigkeit)
begründet wurden.
Kundler et al. (1981a) haben als Ergänzung zu den oben genannten Praxisempfehlungen
ein Einlegeblatt herausgegeben, das wesentliche Korrekturen der
fruchtarten- und bodengruppenspezi fischen ROS-Bedarfswerte enthält. Als
Grund wurde „die Erschlie ßung aller Reserven zur besseren Versorgung der
Böden mit organischer Substanz als wesentliche Voraussetzung für die Erhöhung
der Bodenfruchtbarkeit und Steigerung der Erträge“ aufgeführt. Die ROS-
Bedarfswerte wurden für fast alle humuszehrenden Fruchtarten um 30 % erhöht.
Die Humusreproduktionsleistung mehrjähriger Futterleguminosen (einschließlich
Kleegras) wurde auf das Doppelte angehoben. Die Bodenartengruppen
wurden auf 6 reduziert, womit eine deutliche Anhebung des ROS-Bedarfs auf
Schwarzerdeböden verbunden war. Moorböden wurden nicht mehr aufgeführt
und Verwitterungsböden mit extrem hohen ROS-Bedarfswerten aufgenommen.
Das Ziel dieser Änderungen wurde mit der „Einleitung der erweiterten Reproduktion
der organischen Sub stanz im Boden“ formuliert. Für den integrierten Landbau
in Ostdeutschland wurde damit der Ära von „Höchstertragskonzep tionen“
Rechnung getragen.
Für diese Änderungen der fruchtarten- und bodenartengruppen spezifischen
ROS-Bedarfswerte durch Kundler, Eich, Liste und Rauhe gibt es keine nachvollziehbare
wissenschaftliche Ableitung. Es wurde jedoch davon ausgegangen,
dass eine weitere Steigerung der Erträge über das aus Dauerfeldversuchen
ableitbare hohe Ertrags niveau hinaus (Höchsterträge) nur durch verstärkte
organische Düngung erzielbar sei. Eine Verringerung der Ressourceneffizienz
der eingesetzten organischen Primärsubstanzen wurde dabei in Kauf genommen.
Kundler et al. (1984, zitiert in Kundler et al., 1989) haben die fruchtarten- und
bodenspezifischen ROS-Bedarfsfaktoren zur Einlei tung der erweiterten Reproduktion
der organischen Substanz wieder auf Moorböden ausgedehnt. Hinsichtlich
der Humusreproduktions leistung wurden Komposte und Torfe wieder
-332 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
deutlich höher bewertet, was auf umfangreichen Abbaustabilitätsversuchen an
industriell erzeugten organischen Düngestoffen in Bad Lauchstädt beruhte. Die
1984 als Praxisempfehlungen herausgegeben ROS-Werte wurden bis 1989
(Kundler et al., 1989) nicht mehr geändert.
Ab Mitte der 80-er Jahre wurden in Ostdeutschland intensivere wissenschaftliche
Arbeiten zur Prozess-Modellierung der OBS-Dynamik (C + N) in Abhängigkeit
von standort- und nutzungsspezifi schen Parametern durchgeführt (Körschens
et al., 1987). Die Ergeb nisse dieser Arbeiten wurden von Franko (1989)
zusammengefasst und wissenschaftlich ausgewertet. Laufende Validierungen
des Modells „CANDY“ an den Ergebnissen von Dauerfeldversuchen füh ren bis
heute zu einer ständigen Verbesserung der Anwendbarkeit.
Das Ziel solcher Prozess-Modellierung der OBS-Dynamik besteht vor allem in
der Prognose unter verschiedenen Bedingungen und Annahmen zu erwartender
Humusgehalte im Boden. Quantifizierbare Empfehlungen zur Versorgung
von Böden mit organischer Substanz (organische Düngung) sind nicht direkt
möglich. Humusbilanzierungs methoden sind somit durch solche Prozess-
Modellierungen der OBS-Dynamik derzeit nicht ersetzbar. Bei gezielter Nutzung
der Modelle können jedoch Beiträge zur Ableitung von fruchtarten- und bodengruppenspezifischem
Humusreproduktionsbedarf sowie von Humusreproduktionsleistung
durch unterschiedliche organische Primärsubstanzen geleistet
werden.
Für die Humusbilanzierung stand stets die Bewirtschaftung der umsetzbaren
organischen Bodensubstanz im Mittelpunkt. Schulz (1990) hat aus diesem
Grund eine Methode zum Nachweis der heiß wasserextrahierbaren Boden-
Corg-Fraktion entwickelt, mit deren Hilfe dieser Humusanteil direkt nachweisbar
wird. Nachgewiesene Erhöhung von Chwl–Gehalten im Boden zeigten qualitative
Überein stimmungen zu den bei der Humusbilanzierung nach Asmus und
Herrmann (1977) ermittelten fruchtartenspezifischen Werten des Bedarfs an
Humusreproduktionsleistung (geringe Chwl-Gehalte im Boden Þ hoher Bedarf
an Humusreproduktionsleistung). Beim Anbau verschiedener Fruchtarten wurden
folgende Abstufungen der Chwl-Gehalten im Boden gefunden:
Rüben, Kartoffeln < Gerste, Mais < Weizen, Ackerbohne < Luzerne
< Kleegras, Gras
-333 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Nach 1990 entwickelten sich aus den ostdeutschen Humusbilanzierungsmethoden
zwei Richtungen: eine für den inte grierten Landbau (mineraldüngerdominierte
Pflanzenernährung) und eine für den ökologischen Landbau
(humusdominierte Stickstoff ernährung). Bei beiden Methoden werden die
Faktoren für Humusbedarf und -bedarfsdeckung aus ROS-Werten abgeleitet.
Die Humusbilanzierung für den integrierten Landbau beruft sich auf Asmus und
Herrmann (1977) bis Kundler et al. (1981), also auf die einfache Reproduktion
von organischem Kohlenstoff im Boden Die Humusbilanzierung für den ökologischen
Landbau beruft sich auf Kundler et al. (1981a & 1984), also auf die erweiterte
Reproduktion von organischem Kohlenstoff im Boden - in Verbindung mit
der Über nahme des Begriffs „Humuseinheiten“ nach Rauhe und Schönmeier
(1966).
Die in Deutschland bis 2004 entwickelten und praktisch zur Humus bilanzierung
genutzten Methoden sind nachfolgend in einer grafischen Übersicht zusammengestellt
(Abb. 9).
Aus der Abbildung 8 wird ersichtlich, dass die bisher in der Landwirtschaft genutzten
Humusbilanzierungen vorwiegend auf Corg-Basis abgeleitet worden sind.
Vor allem für den ökologischen Landbau wurden Verbindungen zu N-basierten
Ableitungen herge stellt, die jedoch auch schon bei den Bedarfsfaktoren für die
Einlei tung der erweiterten Reproduktion der organischen Bodensubstanz ihren
Niederschlag fanden. Mit Ausnahme von Rauhe und Schönmeier (1966) wurden
die zur Humusreproduktion nutzbaren organischen Primärsubstanzen ausnahmslos
auf Corg-Basis bewertet.
Erst die von Leithold und Hülsbergen (1997) für den ökologischen Landbau
adaptierten Humusbilanzierungsmethoden haben wieder auf die Bezeichnung
„Humuseinheit“ von Rauhe und Schönmeier (1966) zurückgegriffen.
Dabei wurde eine Humuseinheit gleich 55 kg N und 560 kg Corg gesetzt, womit
die Bedeutung der Stickstoffversorgung der Nutzpflanzen bei der Versorgung
der Böden mit organischer Sub stanz hervorgehoben wird. Die Bedarfswerte
und die Versorgungs werte für Humusreproduktionsleistungen basierten dabei
vorwiegend auf den Angaben von Kundler et al. (1981a und 1984).
-334 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Empfehlungen für den
ökologischen
Ackerbau
Humuseinheiten (HE) = 55 kg N bzw. 580 kg C
Empfehlungen für den
integrierten
Ackerbau
allgemeiner Algorithmus zur Humusreproduktion
(Welte)
stark erweiterte
Humusreproduktion auf Nversorgungsbezogener
OPS-Corg-Basis
(Leithold / Hülsbergen ...)
einfache Humusreproduktion
auf N-entzugsbezogener
OBS-Norg-Basis
(Rauhe ...)
einfache bis erweiterte
Humusreproduktion auf
OPS-Corg-Basis
(VDLUFA)
-335 -
ordnungsrechtliche
Mindestanforderungen
für den Ackerbau
einfache Humusreproduktion auf
optimalertragsbezogener OPS-Corg-Basis
(Asmus / Eich / Körschens ...)
erweiterte Humusreproduktion auf
höchstertragsbezogener OPS-Corg-Basis
(Kundler / Eich / Rauhe ...)
einfache Humusreproduktion
auf bodenzustandsbezogener
OPS-Corg-Basis
(DirektZahlVerpflV)
Abb. 8: Schema der in Deutschland erfolgten praxisrelevanten Ablei tungen
und Anwendungsorientierungen verschiedener Humusbilanzierungsmethoden
Insgesamt bleibt festzustellen, dass die Grundlagen der Humusbilan zierung
hauptsächlich auf der Ableitungsmethodik von Asmus und Herrmann (1977)
beruhen. Aus 30 Dauerfeldversuchen mit unter schiedlicher organisch-mineralischer
Düngung bei unterschiedlichen Fruchtfolgen wurde die Humusreproduktionsleistung
organischer Primärsubstanzen (Standard: Stallmist) herausgearbeitet,
mit der hohe Erträge bei stabilem Humusspiegel im Boden
gewährleistet werden konnten. Diese Ableitungsmethodik kann nur für den
integrierten Ackerbau gelten, da stets auf eine optimale organisch-mineralische
Düngung abgehoben wird.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Alle späteren Entwicklungen bauten darauf auf. Die stickstoffentzugs basierte
Humusbilanzierungsmethode von Rauhe und Schönmeier (1966) wurde lediglich
anteilig zur Begründung einiger Faktoren bei der Einleitung der erweiterten
Reproduktion der organischen Boden substanz (Kundler et al., 1981a)
hinzugezogen.
Nach Vorlage des VDLUFA-Standpunktes „Humusbilanzierung“ (Körschens
et al., 2004) und der Aufnahme von Mindest-Bewertungs vorgaben für die
Humusversorgung in die Direktzahlungen-Verpflich tungenverordnung (ab
Stand 2004) wurden in den Bundesländern Sachsen und Bayern eigenständige
Bewertungsvorgaben für die Humusversorgung von Ackerflächen veröffentlicht
(Wendland et al., 2007; Kolbe, 2008). Die methodische Herangehensweise
an die Bewertung der Humusversorgung und die Ableitung von
Empfeh lungen zur organischen Düngung entsprechen hierbei nicht bzw. nur
eingeschränkt denen des VDLUFA-Standpunktes (Körschens et al., 2004).
Nach Wendland et al. (2007) steht die Bewertung der Humusver sorgung an
Grenzwerten von Corg-Gehalten im Boden im Mittelpunkt, ohne daraus Empfehlungen
für die Anwendung organischer Dünger abzuleiten. Eine Humusbilanzierung
wird nur ergänzend und nur mit den „oberen“ Bedarfswerten nach
VDLUFA-Standpunkt empfohlen. Bei Kolbe (2008) erfolgt die Ableitung des
fruchtartenspezifischen Bedarfs an organischen Primärsubstanzen nach der
Mineralisie rungsaktivität der jeweiligen Böden, nicht nach der ertragsoptimalen
und ressourceneffizienten organischen Düngung, wie bei Asmus und
Herrmann (1977).
4. Aussagekraft der Humusbilanzierung nach VDLUFA-Stand-
punkt
Die in Ostdeutschland langjährig praktizierte Humusbilanzierungs methode dient
letztendlich der Abschätzung des ertragsoptimalen und ressourceneffizienten
Bedarfs an organischer Düngung. Eine erste Validierung dieser Bedarfsfunktion
der Humusbilanzierungs methode (entwickelt von Asmus und Herrmann, 1977)
hat Beuke (2006) vorgenommen. In der Abbildung 9 sind die Ergebnisse dargestellt.
-336 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Rottemistgabe in t FM/ha/a
25
20
15
10
5
0
-5
10,0
9,3
13,3
Puch
9,0
10,0
11,0
15,0
Berlin
5,5
10,0
11,0
17,5
Speyer
-2,4
10,0
13,0
19,4
Bad Lauchstädt
8,6
15,0
11,8
16,3
Thyrow
20,2
12,0
7,4
11,5
Dikopshof
-1,9
-337 -
10,0
11,0
17,5
Wien
0,0
10,0
9,3
13,3
Jable
11,0
10,0
9,3
13,3
Rakican
-1,4
experimentell ermittelt
nach unteren
Bedarfswerten nach
VDLUFA-Standpunkt
(entspricht
DirektZahlVerpflV)
nach oberen
Bedarfswerte nach
VDLUFA-Standpunkt
nach tatsächlichen
jährlichen
Veränderungen im
Corg-Bodenvorrat
Abb. 9: Vergleich der experimentellen und humusbilanzierten Bedarfsableitung
an optimalen Rottemistgaben aus Dauer feldversuchen (nach
Beuke, 2006)
Tab. 1: Vergleich der experimentellen und humusbilanzierten Bedarfsableitung
von optimalen Rottemistgaben aus 10 Dauerfeldversuchen (nach
Beuke, 2006)
Bedarfswertermittlung Mittelwert
Spannbreite der
Einzelwerte
experimentell (praktisch nachge wiesen) 10,8 5,0(10,0 bis 15,0)
nach unteren Bedarfswerten im
VDLUFA-Standpunkt (entspricht Direkt-
ZahlVerpflV)
nach oberen Bedarfswerten im
VDLUFA-Standpunkt
nach tatsächlichen Veränderungen im
Corg-Bodenvorrat
10,4 4,4(7,4 bis 11,8)
15,2 7,9(11,5 bis 19,4)
6,1 22,6(-2,4 bis 20,2)

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Im Durchschnitt der ausgewerteten Dauerfeldversuche wurden dabei folgende
Ergebnisse für die optimale organische Düngung (in t Rottemist-
FM je ha und Jahr) abgeleitet (Tab. 1). Hier wird erkennbar, dass die unteren
Bedarfswerte an Humusreproduktions leistung nach VDLUFA-Standpunkt
„Humusbilanzierung“, aus denen die Bedarfswerte der Direktzahlungen-Verpflichtungenverordnung
abgeleitet sind, den experimentell ermittelten ertragsoptimalen
und ressourceneffizienten Rottemistgaben am ehesten entsprechen.
Die oberen Bedarfswerte nach VDLUFA-Standpunkt führen zu Empfeh lungen
einer erhöhten organische Düngung mit allen daraus mögli chen positiven oder
auch negativen Folgen.
Eine Bedarfsermittlung nach tatsächlichen Veränderungen im Bodenhumusvorrat
führt nach Beuke (2006) zu keinen befriedigenden Empfehlungen für die
Höhe der organischen Düngung. Das betrifft sowohl den Mittelwert als auch die
erheblichen Spannbreiten der Einzelempfehlungen für die organische Düngung.
Als eine der möglichen Ursachen können Veränderungen im Bodenhumusvorrat
gesehen werden, die nicht der organischen Düngung, sondern anderen Einflussfaktoren
zugeordnet werden müssen (z. B. stetige Abnahme der Humusgehalte
in Thyrow bei allen Düngungsvarianten).
Der in den letzten Jahren geführte Disput zu Fragen der Humus bilanzierung hat
sich weniger um die Form der Ableitung, als um die Höhe der empfohlenen organischen
Düngung und die Gewähr leistung der damit verbundenen Stickstoffversorgung
von Nutzpflan zen gedreht, also um Fragen der bei hohem Viehbesatz
je Flächen einheit praktizierten Wirtschaftsdüngeranwendung sowie um Fragen
der speziellen Anforderungen des ökologischen Ackerbaus. Eine Humusbilanzmethode
für den integrierten Ackerbau kann dazu keine Lösungen anbieten.
Insgesamt wurden in 22 Dauerfeldversuchen (Körschens et al., 2004; Beuke,
2006; Körschens, 2008) der experimentell ermittelte Bedarfs wert an organischer
Primärsubstanz mit den Ergebnissen einer Ermittlung des Bedarfswertes
mit der Humusbilanzierungsmethode verglichen. Im Ergebnis lagen die Aussagen
der Bilanz nach DirektZahlVerpflV etwas über den experimentell ermittelten
Bedarfs werten. Nur in je einem Fall wurde von der Bilanz ein nennenswert höherer
bzw. geringerer Bedarf experimentell ausgewiesen.
Die Humusbilanzierungsmethodik nach empirisch abgeleitetem Bedarf und
Bedarfsdeckung an Humusreproduktionsleistung (VDLUFA-Standpunkt, Stand
2004) kann zusammenfassend wie folgt bewertet werden:
-338 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Die Vorteile dieser Methode bestehen in
• ihrem direkten Bezug zu den Düngungsempfehlungen aus Dauerfeldversuchen
(Validierungsmöglichkeit)
• der Orientierung auf hohes Ertragsniveau bei stabilen Bodenhumusgehalten
• der standort- und nutzungstypischer Humusgehalt kann für den Dauerversuchsstandort
ausgewiesen werden, was auch für entsprechend
langjährigen nach Humusbilanzierung versorgten Praxisflächen gilt
Nachteile sind in folgenden Bereichen zu berücksichtigen:
• der Einfluss differenzierter Ertragshöhen kann nicht erfasst werden
• neue Fruchtarten und Bewirtschaftungsformen können nur sehr aufwändig
einbezogen werden
In diesem Zusammenhang soll an die folgenden von Baumann (2007) formulierten
Grundzüge einer praxistauglichen Humusbilanzierung erinnert werden:
• Die Erhaltung und Mehrung der Bodenfruchtbarkeit ist notwendig,
• die Methode muss einfach, übersichtlich und anwendungs fähig für den
Praktiker bleiben,
• bei der Ermittlung des Humusreproduktionsbedarfs kann eine Abweichung
± 25 % toleriert werden, übertriebene Genauig keit birgt die Gefahr
der Ungenauigkeit.
5. Betrachtungen zur stickstoffbasierten Ableitung von Bedarfswerten
für Humusreproduktionsleistungen
Asmus (1985) unternahm einen Versuch, eine Humusbilanzierungs methode auf
N-Entzugsbasis zur Ableitung des Stalldungbedarfs zu entwickeln (Abb. 10). Als
Grund für diesen Vorschlag wurden der direkte und variable Bezug zur Ertragshöhe
sowie die Berücksichtigung differenzierter Bedingungen beim Umsatz der
organischen Bodensubstanz hervorgehoben. Für Stoppelfrüchte wurden dabei
keine N-Entzüge berücksichtigt. Leguminosen mussten in ihrem ROS-Bedarf
weiterhin auf Corg-Basis abgeleitet werden.
-339 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abb. 10: Algorithmus zur Ableitung der ROS-Bedarfs aus Stickstoff entzügen
(nach Asmus, 1985)
Am Beispiel des umfassend untersuchten und bewertbaren Dauer feldversuches
in Groß Kreutz konnte Asmus alle für eine Berechnung erforderlichen Angaben
bereitstellen. Das Ergebnis der N-basierten Berechnung des ROS-Bedarfs am
Standort Groß Kreutz lag zwischen dem Ergebnis der Berechnung nach Asmus
und Herrmann (1977) zur einfachen Humusreproduktion und dem nach Kundler
et al. (1981a) zur erweiterten Humusreproduktion. Der Algorithmus erwies sich
damit für den Standort Groß Kreutz als plausibel. Die Bereitstellung der erforderlichen
standort- und nutzungstypischen Angaben kann sich jedoch für andere
Standorte, die weniger intensiv untersucht worden sind, als schwierig herausstellen.
Das schränkt die praktische Anwendbarkeit dieser Humusbilanzierungsmethode
stark ein. Die Methode fand keinen Eingang in die ostdeutschen
Dün gungssysteme.
Auf die Möglichkeiten und Grenzen der N-basierten Ableitung für fruchtartenspezifische
Humusreproduktionsbedarfsfaktoren hat As mus (1985) hingewiesen.
Seine für den Standort Groß Kreutz abgeleiteten Bedarfsfaktoren lagen
leicht über denen aus der Corg-basierten Bedarfsableitung, verlangten jedoch
einen sehr hohen Kenntnisstand zu standort- und nutzungsspezifischen Eingabedaten.
Bei ähnlicher Aussagekraft erhöhte sich der Bedarf an Eingabeinformationen
beträchtlich. Das kann die praktische Anwendbarkeit N-basierter
-340 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Ableitung für fruchtartenspezifische Humusreproduktions bedarfsfaktoren einschränken.
Aus dieser Sicht kann die Beibehal tung der Corg-basierten Ableitung
für fruchtartenspezifische Humus reproduktionsbedarfsfaktoren nach Asmus
und Herrmann (1977) empfohlen werden. Präzisierungen fruchtartenspezifischer
Humusre produktionsbedarfsfaktoren und von Humusreproduktionsleistungen
der organischen Primärsubstanzen sollten auf dieser Basis erfolgen.
Am Beispiel der Humusbilanzierungsmethoden von Asmus und Herrmann
(1977), nach VDLUFA-Standpunkt (Körschens et al., 2004) und der von Asmus
(1985) sollen die Unterschiede und die Vergleich barkeiten der Methoden aufgezeigt
werden. Die beiden Corg-basierten Humusbilanzierungsmethoden (Asmus
uns Herrmann, 1977; VDLUFA, 2004) unterliegen geringen variablen Einflüssen
(Bodenar ten bzw. obere und untere Bedarfswerte) und sind daher relativ einfach
zu berechnen. Bei der Berechnung nach Asmus und Herrmann (1977) wurden
die für Schwarzerdeböden sehr niedrigen Bedarfswerte nicht mit einbezogen, da
diese in den späteren Metho denvorgaben entfallen sind.
Für die Humusbilanzierungsmethode nach Asmus (1985) wurden für die nachfolgenden
Betrachtungen ausgewählter Fruchtarten beispielhaft folgende Variationsstufen
(bei Berechnung der N-Abfuhr mit Nebenprodukt und der Humusreproduktionsleistung
der EWR ohne Nebenprodukt) ausgewählt:
Kartoffelanbau
Kartoffelertrag 150 - 600 dt/ha
N-Abfuhr bei Krautabfuhr 59 - 234 kg N/ha
Ernte- und Wurzelrückstände 10 - 25 dt TS/ha
EWR-Häq bei Krautabfuhr 180 - 660 kg Humus-C/ha
Winterweizenanbau
Winterweizenertrag 40 – 100 dt/ha
N-Abfuhr bei Strohabfuhr 100 – 251 kg N/ha
Ernte- und Wurzelrückstände 10 – 20 dt TS/ha
EWR-Häq bei Strohabfuhr 360 - 800 kg Humus-C/ha
Die Angaben zu den Ertragsspannen und den zugehörigen Ernte- und Wurzelrückständen
(einschließlich der jeweiligen Humusrepro duktionsleistung) wurden
in Anlehnung an Körschens et al. (1987) gewählt. Die Ernte- und Wurzelrückstände
der Fruchtarten sind den jeweiligen Tabellenpositionen der Erträge
zugeordnet, also nicht frei variierbar. Die Stickstoffgehalte in den Haupt- und
-341 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Nebenprodukten sind der Düngemittelverordnung entnommen, wobei eine
Abfuhr der Nebenprodukte angenommen worden ist.
Die Bodenfaktoren wurden in relativ engen Grenzen variiert. Bei der N-Auswaschung
wurden die gesamten Überschüsse (Verluste) berücksichtigt, wie sie
sich aus dem Nährstoffvergleich nach Dünge verordnung ableiten lassen.
Humus-N-Aufnahme 30 – 50 % der N-Abfuhr
Humifizierungskoeffizient von Stalldung 0,30 - 0,40
Boden-C:N-Verhältnis 9,5 - 11,5
N-Auswaschung (Verlust) 20 – 60 kg/ha
Für die einzelnen Fruchtarten werden die Bedarfswerte der Humusreproduktionsleistung
nach Asmus (1985) entsprechend den Gesamtspannbreiten
der Erträge (bei Annahme mittlerer Verhältnisse aller anderen
Einflussfaktoren) sowie aus der Gesamtspannbreite aller 5 variablen
Einflussfaktoren (Ertrag sowie zugehörige Ernte- und Wur zelrückstände der
jeweiligen Fruchtart und Bodenfaktoren) abgeleitet. Rechnerisch auftretende
humusmehrende Wirkungen der betrach teten Fruchtarten wurden in den Abbildungen
nicht berücksichtigt.
Die Abbildungen vergleichen die absoluten Gesamtspannen der Bedarfswerte
an Humusreproduktionsleistung der drei Humusbilan zierungsmethoden:
Asmus und Herrmann (1977), Asmus (1985) sowie VDLUFA (Körschens et
al. 2004). In der Abbildung 11 ist erkennbar, dass bei Variation aller 5 Einflussfaktoren
auf den Stickstoffentzug beim Kartoffelanbau die Bedarfswerte für
die Humusreproduktionsleistung nach Asmus (1985) extrem unterschiedlich
ausfallen können. Schon bei alleiniger Variation des Ertrages werden größere
Spannbreiten der Bedarfs werte für Humusreproduktionsleistung ausgewiesen,
als im VDLUFA-Standpunkt mit den unteren und oberen Werten enthalten sind.
Der Abbildung 11 ist zu entnehmen, dass beim Kartoffelanbau zwischen den aus
dem Stickstoffentzug abgeleiteten Bedarfswerte für Humusreproduktionsleistung
und den aus Dauerfeldversuchen abgeleiteten Werten nach Asmus und
Herrmann (1977) und VDLUFA (Körschens et al. 2004) größere Abweichungen
bestehen. Die höheren Bedarfswerte der Corg-basierten Humusbilanzierungsableitungen
deuten darauf hin, dass bei diesem Verfahren der höhere Humusabbau
infolge der intensiven Bodenbearbeitung erfasst wird. Für den Kartoffelan-
-342 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
bau scheint daher eine Ableitung des Bedarfs an Humusreproduktionsleistung
aus den Stickstoffentzügen wenig geeignet.
Humus-C [kg/ha]
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Spanne des Humusreproduktionsbedarfs nach unterschiedlichen
Humusbilanzierungsmethoden beim Kartoffelanbau
Asmus & Herrmann (1977)
einfache Corg-
Reproduktion nach
Mineralbodenarten
VDLUFA (2004) nach
einfacher und erweiterter
Corg-Reproduktion
-343 -
Asmus (1985) nach
Stickstoffentzug (variabel
ist nur der Ertrag)
Asmus (1985) nach
Stickstoffentzug (variabel
sind alle 5
Einflussparameter)
Abb. 11: Spannbreite der Bedarfswerte für Humusreproduktions leistung beim
Kartoffelanbau ermittelt nach unterschiedlichen Humusbilanzierungsmethoden
In der Abbildungen 12 sind die gleichen Zusammenhänge wie für die vorgenannten
Fruchtarten, für den Anbau von Winterweizen zusammengestellt.
Beim Weizenanbau ergibt sich bei den stickstoffentzugsabhängigen Ableitungen
an Humusreproduktionsleistung nach Asmus (1985), bei wiederum großer
Spannbreite der Bedarfswerte, ein deutlich höherer Bedarf zur Reproduktion
der organischen Bodensubstanz als bei den Corg-basierten Ableitungen nach
Asmus und Herrmann (1977) und nach VDLUFA-Standpunkt (Körschens et al.
2004). Die beträcht lichen N-Gehalte in den Haupt- und Nebenprodukten haben
diese Bewertung verursacht. Der reale Bedarf an Humusreproduktions leistung
(aus Dauerfeldversuchen abgeleitet) wird also mit dem Stickstoffentzug überbewertet.
Das spricht einerseits für einen höheren Stickstoffbedarf neuer Weizensorten,
andererseits für ein besonders gutes Stickstoffaufnahmevermögen von
Winterweizen aus Mineraldüngerquellen.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Humus-C [kg/ha]
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Spanne des Humusreproduktionsbedarfs nach unterschiedlichen
Humusbilanzierungsmethoden beim Winterweizenanbau
Asmus & Herrmann (1977)
einfache Corg-
Reproduktion nach
Mineralbodenarten
VDLUFA (2004) nach
einfacher und erweiterter
Corg-Reproduktion
-344 -
Asmus (1985) nach
Stickstoffentzug (variabel
ist nur der Ertrag)
Asmus (1985) nach
Stickstoffentzug (variabel
sind alle 5
Einflussparameter)
Abb. 12: Spannbreite der Bedarfswerte für Humusreproduktions leistung beim
Winterweizenanbau ermittelt nach unter schiedlichen Humusbilanzierungsmethoden
Bezogen auf die Spannbreite der stickstoffentzugsabhängigen Ableitungen bei
Variation aller 5 Einflussfaktoren liegen die Corg-basierten Ableitungen im unteren
Drittel der Bedarfswerte für Humus reproduktionsleistungen. Die stickstoffentzugsabhängigen
Ableitun gen des Humusreproduktionsbedarfs sind für Winterweizen
wenig geeignet.
Zusammenfassend kann zu den Vergleichen der Bedarfswerte an Humusreproduktionsleistung
ausgewählter Fruchtarten anhand der Humusbilanzierungsmethoden
nach Asmus und Herrmann (1977), nach VDLUFA (2004) und nach
Asmus (1985) festgestellt werden, dass nur die auf hohe Erträge und Erhaltung
der Bodenhumusgehalte ausgelegten Methoden nach Asmus und Herrmann
sowie nach Körschens et al. (2004) (VDLUFA-Standpunkt, untere Werte entsprechen
den Humusbilanzangaben der DirektZahlVerpflV) praktisch handhabbare
Mindestbedarfswerte zur Reproduktion der organischen Bodensubstanz
für den integrierten Ackerbau ausweisen. Die Ermittlung des Bedarfs des Bodens
an organischer Substanz auf der Basis von Stickstoffentzügen (nach Asmus
1985) kann dagegen durch mögliche standort- und ertragsspezifische Variationen
in den Eingabefaktoren zu sehr großen Spannbreiten der Bedarfswerte an
Humusreproduktionsleistung führen, sodass eine Anwendung dieser Methode

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
in der ackerbaulichen Praxis des integrierten Landbaus nicht zu empfehlen ist.
Für den ökologischen Ackerbau können sich andere Bedingungen ergeben.
Schon geringfügig abweichende Eingabewerte können zu erheblichem Mehr-
oder Minderbedarf an Humusreproduktions leistung führen, die aus Sicht der
Genauigkeit der in der Praxis verfügbaren Daten zu erheblichen Zufälligkeiten
bei der Höhe der organischen Düngungsempfehlungen führen kann. Die Bedeutung
der einzelnen Einflussfaktoren kann anhand der Mittelwerte von 5 betrachteten
humuszehrenden Fruchtarten wie folgt genannt werden (entsprechend
den einleitend genannten Spannbreiten der Einflussfaktoren):
Ertrag » 39 %
anteilige N-Versorgung aus Bodenhumus » 28 %
Humifizierungskoeffizient des Standortes » 16 %
(bezogen auf Stalldung)
C:N-Verhältnis im Boden » 11 %
N-Überschuss (Verlust) » 6 %
Im Vergleich zu den aus Dauerfeldversuchen auf Corg-Basis abgeleiteten fruchtartenspezifischen
Bedarfswerten für Humusrepro duktionsleistung unterliegen
die stickstoffentzugsabhängigen Bedarfswerte nicht nur größeren Streubreiten,
sondern sind zudem nicht in der Lage, die Auswirkungen von intensiveren
Bodenbear beitungsschritten auf die notwendige Humusversorgung zu berücksichtigen.
Der Versuch einer neuen Humus-N-basierten, ertragsorientierten Bedarfsableitung
erfolgte erst mit Brock, Hoyer, Leithold und Hülsbergen (2008), an deren
Ausreifung heute noch gearbeitet wird. Auch hier geht es vor allem um die Untersetzung
der umfangreich notwendigen standort- und nutzungsspezifischen Eingabefaktoren.
6. Zusammenfassung
Die Humusbilanzierung für Ackerstandorte wurde in Ostdeutschland über einen
Zeitraum von etwa 30 Jahren mit dem Ziel entwickelt und betrieben, im integrierten
Ackerbau hohe Erträge bei Erhalt der Menge an organischer Bodensubstanz
zu gewährleisten.
-345 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Die Ermittlung von boden- und fruchtartenspezifischen Bedarfswerten an
Humusreproduktionsleistung erfolgte sowohl auf der Grundlage der aus Dauerfeldversuchen
abgeleiteten optimalen organisch-mine ralischen Düngung (stalldungnormierte
Corg-Basis) als auch auf der Grundlage standort- und nutzungstypischer
Stickstoffmineralisierung aus der organischen Bodensubstanz. In die
landwirtschaftliche Praxis wurden ausschließlich die Corg-basierten Bedarfswerte
eingeführt. Aus Untersuchungen der organischen Bodensubstanz lassen
sich wegen der dabei auftretenden Messfehler (>0,1 Corg-%) keine Empfehlungen
zur Humusreproduktion durch Anwendung von organischen Primärsubstanzen
ableiten.
Die Angaben zur Bedarfsdeckung an Humusreproduktionsleistung durch
Anwendung organischer Primärsubstanzen (organische Dünger, Ernte- und
Wurzelrückstände) sind aus deren Corg-Gehalten und Abbaustabilitäten abgeleitet.
Das erfolgte auf der Grundlage von Dauerfeldversuchen, kurzzeitigen
Modellfeldversuchen und unter schiedlichen Laboruntersuchungsmethoden.
Wegen erhöhter Anforderungen an die Ertragsleistung von integriert genutzten
Ackerstandorten und von unterschiedlichen Bewertungen der Rolle der
Stickstoffversorgung der Pflanzen aus organischen und mineralischen Quellen
wurden die fruchtartenspezifischen Bedarfs werte über das Mindestmaß zur
einfachen Reproduktion der organischen Bodensubstanz hinaus in den 1980er
Jahren erhöht. Die sich daraus ergebenden Spannbreiten der fruchtartenspezifischen
Bedarfswerte (einfache und erweiterte Humusrepro duktion)
wurde 2004 in den VDLUFA-Standpunkte „Humus bilanzierung“ als „untere“ und
„obere“ Bedarfswerte übernommen. Die DirektZahlVerplV hat daraus nur die
unteren Bedarfswerte als ordnungspolitische Mindestanforderung für die einfache
Humus reproduktion übernommen.
Eine Validierung der Düngungsempfehlungen durch Billanzierung nach unteren
und oberen Humusreproduktionsbedarfswerten des VDLUFA-Standpunktes
und nach tatsächlichen Veränderungen im Humusvorrat des Bodens an den aus
internationalen Dauerfeld versuchen experimentell ermittelten optimalen Gaben
organischer Dünger brachte folgende Aussagen hinsichtlich der Bewertungsgenauigkeit:
untere VDLUFA-Bedarfswerte > obere VDLUFA-Bedarfswerte>>
Corg-Bodendynamik
-346 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Für den integrierten Ackerbau kann somit die künftige Anwendung der in Ostdeutschland
erarbeiteten und im VDLUFA-Standpunkt sowie in der Direktzahlungen-Verpflichtungenverordnung
übernom menen Humusbilanzierungsmethode
weiterhin empfohlen werden. Dabei stellen die unteren Bedarfswerte für
die Humusreproduktions leistung nach VDLUFA-Standpunkt und die Bedarfswerte
nach Direktzahlungen-Verpflichtungenverordnung Mindestwerte dar.
Ergänzend bilden die oberen Bedarfswerte für die Humusreproduk tionsleistung
nach VDLUFA-Standpunkt den Rahmen für stand ortspezifische Empfehlungen
zur Humusreproduktion. Damit kann den in der ackerbaulichen Praxis im Vergleich
zum Versuchs feldbetrieb möglichen stärkeren Bodenbelastungen Rechnung
getragen werden (z. B. Bodendruck der Maschinen, nicht immer optimale
Bodenpflege, Wind- und Wassererosion auf Großflächen).
Für einzelne Fruchtarten sind die Bedarfsfaktoren künftig zu über prüfen. Sie
betreffen vorwiegend die fruchtartenspezifischen Bedarfs werte bei Leguminosen
und Energiepflanzen. Ebenso sind die Richtwerte für die Humusreproduktionsleistungen
unterschiedlicher organischer Primärsubstanzen wie Stroh, Gärreste
und Ernte- und Wurzelrückstände zu überarbeiten.
Vergleichende Betrachtungen zur Ableitung von fruchtartenspe zifischen
Bedarfswerten an Humusreproduktionsleistung nach Asmus & Herrmann
(1977) und nach VDLUFA-Standpunkt (Körschens et al. 2004) mit den Angaben
von Asmus (1985) zur Ermittlung der Bedarfs an Humusreproduktionsleistung
aus den jeweiligen Stickstoffent zügen erbrachten insgesamt die Aussage, dass
dieser Weg für den integrierten Landbau nicht zu empfehlen ist. Die erforderliche
Eingabe zahlreicher Kenngrößen erfordert einen größeren Aufwand und kann
gleichzeitig zu erheblich ausgeweiteten Spannbreiten der Empfehlungen führen,
was die Methode insgesamt als wenig praxisgeeignet erscheinen lässt.
Für den ökologischen Ackerbau sind die bisher in Ostdeutschland entwickelten
Humusbilanzierungsmethoden wenig geeignet. Hier sind eigenständige
Entwicklungen erforderlich, die vor allem die vollstän dige Versorgung der Nutzpflanzen
über organische Stickstoffquellen, insbesondere aus der organischen
Bodensubstanz, einschließen. Die Streubreite der bilanzierten Bedarfswerte an
Humusreproduktions leistung muss dabei jedoch in Grenzen gehalten werden.
Eine abgestufte Bewertung von Humussalden sollte auf ihre prak tische Aussagekraft
und auf ihre Notwendigkeit hin geprüft werden.
-347 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
7. Literatur
Asmus, F., 1985: Ermittlung des Bedarfs des Bodens an organischer Substanz
auf der Basis von Stickstoffentzügen. In: Arch. Acker- Pflanzenb.
Bodenkd., Berlin, Heft 1, 31-38.
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Bodens, Akademie der Landwirtschaftswissen schaften der DDR, Institut
für Landwirtschaftliche Information u. Dokumentation, Fortschrittsberichte
für die Landwirtschaft und Nahrungsgüterwirtschaft, Band 15, Heft
11.
Baumann, E., 1979: Die Wirkung unterschiedlicher organischer Düngung auf
den Feldgemüseertrag und Reproduktion der organischen Substanz des
Bodens. Archiv für Gartenbau, Berlin 27 (1979) 7, 349-356.
Baumann, E., 2007: Entwicklung der Humusbilanzierung für den Gemüsebau
- Ein Beitrag zur Geschichte der Gemüsebau forschung in Großbeeren -.
VDLUFA-Arbeitsgruppe „Präzisie rung Humusbilanzierung“, Vortragstagung
am 29. November 2007, Großbeeren.
Baumann, E., Schmidt, N., 1979: Zum gegenwärtigen Stand der Bilanzierung
des Bedarfs an organischer Substanz für die Reproduktion des Humusgehaltes
der Böden bei der Freiland gemüseproduktion. Archiv für Gartenbau,
Berlin 27 7, 349- 356.
Beuke, K., 2006: Überprüfung der Humusbilanzierung anhand von Dauerversuchen
in verschiedenen Klimaregionen Europas. Diplomarbeit, Universität
Trier, Fachbereich VI, Geographie/ Geowissenschaften.
Brock, C., Hoyer, U., Leithold, G., Hülsbergen, K.-J., 2008: Entwick lung einer
praxisanwendbaren Methode der Humusbilanzierung im ökologischen
Landbau. F&E-Bericht zum Projekt 030E084 des Bundesprogramms
Ökologischer Landbau. Giessener Schriften zum Ökologischen Landbau,
Bd. 1, Verlag Dr. Köster, Berlin, 180 Seiten.
Capriel, P., 2006: Standorttypische Humusgehalte von Ackerböden in Bayern,
Schriftenreihe der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft, Bayerische
Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising-Weihenstephan.
DirektZahlVerpflV, 2004: DirektzahlungenVerpflichtungenverordnung vom 4.
November 2004, BGBl. I, 2778, zuletzt geändert durch V. v. 20.4.2010,
AT44 V1.
Ebertseder, Th. et al., 2010: Auswertung von Bodenuntersuchungsdaten zur
-348 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Ableitung von Einflussfaktoren auf die Humusgehalte von Böden. 122.
VDLUFA-Kongress vom 21.-24. September 2010 an der Christian-Albrechts-Universität
zu Kiel
Eich, D. et al., 1979: Richtwerte und Normative für die Versorgung der Böden
mit organischer Substanz zur Erzielung hoher und stabiler Erträge als
Bestandteil komplexer Verfahren zur Reproduktion der Bodenfruchtbarkeit.
Forschungs- und Ent wicklungsbericht (Z0), Forschungszentrum für
Bodenfrucht barkeit, Müncheberg.
Franko, U., 1989: C- und N- Dynamik beim Umsatz organischer Substanz
im Boden. Habilitation (Diss. B), Akademie der Landwirtschaftswissenschaften
der DDR, Berlin.
Franko, U., 2009: Standortbedingungen und Humusreproduktion, Jahrestagung
der Bodenspezialisten der Bundesländer 2009 in Brandenburg.
Heimvolkshochschule am Seddiner See, 10. Juni 2009.
Hülsbergen, K.-J., 2007: Vorgabe optimaler Humusgehalte - in der landwirtschaftlichen
Praxis umsetzbar? In: Experten-Workshop Ableitung von
Möglichkeiten und Grenzen der C-Sequestie rung in Böden Deutschlands,
21. und 22. Mai 2007, Umwelt bundesamt, Berlin.
Klimanek, E.-M., 1988: Qualität und Umsetzungsverhalten von Ernte- und Wurzelrückständen
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(Diss. B), Akademie der Landwirtschafts wissenschaften der DDR, Bad
Lauchstädt.
Kolbe, H., 2008: Einfache Verfahren zur Berechnung der Humus bilanz für konventionelle
und ökologische Anbaubedingungen. Sächsische Landesanstalt
für Landwirtschaft, Leipzig.
Kolbe, H., 2009: Auswirkungen differenzierter Land- und Boden bewirtschaftung
auf den C- und N-Haushalt der Böden unter Berücksichtigung konkreter
Szenarien der prognostizierten Klimaänderung im Freistaat Sachsen.
Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Dresden, Heft 23.
Körschens, M., 1980: Die Abhängigkeit der organischen Bodensubstanz von
Standortfaktoren und acker- und pflanzenbaulichen Maßnahmen, ihre
Beziehungen zu Bodeneigenschaften und Ertrag sowie Ableitung von
ersten Bodenfruchtbarkeitskennziffern für den Gehalt des Bodens an
organischer Substanz. Habilitation (Diss. B), Akademie der Landwirtschaftswissenschaften
der DDR, Bad Lauchstädt.
-349 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Körschens, M., 1982: Untersuchungen zur zeitlichen Variabilität der Prüfmerkmale
Ct und Nt auf Löß-Schwarzerde. Archiv Acker- und Pflanzenbau und
Bodenkunde, Berlin.
Körschens, M. et al., 1986: Einsatz organischer Dünger zur Agromelioration.
Feldwirtschaft, Berlin.
Körschens, M. et al., 1987: Modell und Parameter der Umsetzung der organischen
Substanz, der N-Speicherung und -Freisetzung in Abhängigkeit
von der Zusammensetzung der organischen Ausgangsstoffe, den Standortfaktoren
und dem Ertrag. Forschungsbericht (G4), Forschungszentrum
für Bodenfrucht barkeit, Müncheberg.
Körschens, M., Schulz, E., 1999: Die organische Bodensubstanz: Dynamik -
Reproduktion - ökonomisch und ökologisch begrün dete Richtwerte. UFZ,
Umweltforschungszentrum, Leipzig-Halle.
Körschens, M. et al., 2004: Methode zur Beurteilung und Bemessung der
Humusversorgung von Ackerland. Verband Deutscher Landwirtschaftlicher
Untersu chungs- und Forschungsanstalten, VDLUFA-Standpunkt
Standpunkt „Humusbilanzierung“, Bonn.
Körschens, M. et al., 2005: Bilanzierung und Richtwerte organischer Bodensubstanz.
Landbauforschung Völkenrode, 2005, Heft 1.
Körschens, M., 2007: Bedeutung von Humus und Humusbilanzen in Zeiten des
Klimawandels. Tagung zum 15-jährigen Bestehen der Gütegemeinschaft
Kompost Berlin-Brandenburg-Sachsen-Anhalt e. V. am 5. September
2007, Potsdam.
Körschens, M., 2010: Wissenschaftliche, experimentelle und methodische
Grundlagen der Humusbilanzierung. Fachvor tragsreihe „Humuswirtschaft
- eine Option für den Klimaschutz“ des Förderverbandes Humus
e. V. anlässlich der Grünen Woche am 22. Januar 2010, Berlin.
Kundler, P. et al., 1970: Mineraldüngung. VEB Deutscher Landwirt schaftsverlag,
Berlin.
Kundler, P. et al., 1977: Empfehlungen zur effektiven Versorgung der Böden mit
organischer Substanz. In: Empfehlungen für die Praxis. agra, Landwirtschaftsausstellung
der DDR, Mark kleeberg.
Kundler, P. et al., 1981: Regeln und Richtwerte zur Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit.
In: Empfehlungen für die Praxis, agrabuch, Markkleeberg.
Kundler, P. et al., 1981a: Einlegeblatt zur agra-Broschüre Regeln und Richtwerte
zur Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit. Akade mie der Landwirtschaftswis-
-350 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
senschaften der DDR, agrabuch, Markklee berg.
Kundler, P. et al., 1989: Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit. VEB Deutscher Landwirtschaftsverlag,
1. Auflage, Berlin.
Leithold, G., Hülsbergen, K.-J., Michel, D., Schönmeier, H., 1997: Humusbilanz -
Methoden und Anwendung als Agrar-Umwelt-Indikator. In: Initiativen zum
Umweltschutz, Bd. 5, 43-54, Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Zeller-
Verlag, Osnabrück.
v. Lützow, M., Kögel-Knabner, I., Ludwig, B., Matzner, E., Flessa, H., Ekschmitt,
K., Guggenberger, G., Marschner, B., Kalbitz, K., 2008: Stabilization
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application of a conceptual model. J. Plant Nutr. Soil Sci., 171, 111-124.
MLUV, 2009: Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin - Beiträge für eine
nachhaltige landwirtschaftliche Bodennutzung. Schriftenreihe des Landesamtes
für Verbraucherschutz, Landwirtschaft und Flurneuordnung
Frankfurt (Oder), Reihe Landwirtschaft, Band 10, Heft IV.
Müller, G., 1980: Bodenkunde. Deutscher Landwirtschaftsverlag, Berlin.
Rauhe, K., Lehne, I., 1961: Die Ertragswirkung organischer Dünger auf leichten
Böden bei verschieden hohen Mineraldünger gaben. Thaer-Archiv, Berlin,
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Rauhe, K., Lehne, I., Baumann, E., 1968: Ein Vorschlag zur Humusbilanzierung
im Feldgemüsebau. Der Deutsche Gartenbau, Berlin, 87-90.
Rauhe, K., Schönmeier, H., 1966: Über die Bedeutung des Humus ersatzes beim
Übergang zu industriemäßigen Produktions methoden. Wissenschaftliche
Zeitschrift der Karl-Marx-Universität Leipzig, 15. Jahrgang, Heft 1,
1-5.
Reinhold, J., 2007: Nutzen und Grenzen der Anwendung von organischen Reststoffen
zur Humusanreicherung in landwirt schaftlichen Böden - eine ingenieurtechnische
Betrachtung -, Bundesgütegemeinschaft Komposte e. V.
In: Experten-Workshop Ableitung von Möglichkeiten und Grenzen der
C-Sequestierung in Böden Deutschlands, 21. und 22. Mai 2007, Umweltbundesamt,
Berlin.
Rogasik, J., 2005: Humusbilanzierung in der Praxis. Forschungs anstalt
für Landwirtschaft, Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde,
Braunschweig.
Rogasik, J., Körschens, M., 2005: Humusbilanz und Maßnahmen für optimale
Humusgehalte. Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde der
-351 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL), Humustag am 24.
November 2005, Braunschweig.
Rogasik, J., Reinhold, J., 2006: Organische Düngung - Grundlagen der Guten
Fachlichen Praxis. 3. Auflage, Bundesgütegemein schaft Kompost e. V.,
Köln.
Schulz, E., 1990: Die heißwasserextrahierbare C-Fraktion als Kenn größe zur
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Substanz (OS). Akademie der Landwirtschafts wissenschaften der DDR,
Berlin, Tagungsbericht 295, 269-275.
Schnieder, E., 1970: Über die Bedeutung der organischen Düngung auf den Kartoffelertrag
des leichten Bodens. Thaer-Archiv, Berlin, 783-793.
Wendland, M. Diepolder, M., Capriel, P., 2007: Leitfaden für die Düngung von
Acker- und Grünland. LfL-Information, 8. überarbeitete Auflage, Bayerische
Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising-Weihenstephan, 98
Seiten.
Welte, E., 1955: Fragen zur praktischen Humusforschung, Die Deutsche Landwirtschaft,
Heft 9, 433-438.
Wessolek, G. et al., 2004: Ermittlung von Optimalgehalten an organi scher Substanz
landwirtschaftlich genutzter Böden nach § 17 (2) Nr. 7 BBodSchG.
Projektabschlussbericht, Umweltbundes amt, Dessau.
Zimmer, J., 2007: Humusversorgung und Humusbilanzierung im Land Brandenburg.
Landesamt für Verbraucherschutz, Landwirt schaft und Flurneuordnung,
Güterfelde, Tagung zum 15-jährigen Bestehen der Gütegemeinschaft
Kompost Berlin-Brandenburg-Sachsen-Anhalt e. V. am 5.
September 2007, Potsdam.
Danksagung
Diese Arbeit wurde gefördert durch die Bundesanstalt für Landwirt schaft und
Ernährung.
-352 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Ein Ansatz zur modellbasierten Berechnung
von Humusbilanzkoeffizienten – Beitrag
zur Generierung und Validierung von
Humusbilanzkennziffern
C. Brock 1 , U.Hoyer 2 , G. Leithold 1 , K.-J. Hülsbergen 2
1 2 Justus-Liebig-Universität, Professur für Organischen Landbau, Gießen, TU
München, Lehrstuhl für Ökologischen Landbau, Freising
1. Humusbilanzen als praxisanwendbare Methoden zur Bewertung
der Humusreproduktion in Ackerbausystemen
Aufgrund der fehlenden Möglichkeit zur Definition hinreichend genauer Richtwerte
sowie der i. d. R. sehr hohen Anforderungen präziser Modelle zum Umsatz
der organischen Bodensubstanz an die Datenverfügbarkeit (Wessolek et al.,
2008, Hülsbergen, 2003) haben sich Humusbilanzen als praxisanwendbare Instrumente
zur Erfassung und Bewertung des quantitativen Einflusses der Bewirtschaftung
auf die Humusvorräte in Ackerbausystemen etabliert. Gegen stand
der Humusbilanz ist die Humusreproduktion als Ersatz des bewirtschaftungsbedingten
Humusabbaus durch Pflanzenbiomasse (Ernte- und Wurzelrückstände,
Stroh, Gründüngung) und organische Dünger. Ein spezifischer Einfluss
der jeweiligen natürlichen Standortbedingungen sowie des tatsächlichen
Niveaus der Humusvorräte wird dabei weitestgehend ausgeblendet. Dadurch
sinken die Anforderungen an die Datenverfügbarkeit, gleichzeitig werden aber
auch die Interpretationsmöglichkeiten der Humusbilanz eingeschränkt. So ist
eine quantitative Prognose der tatsächlichen Entwicklung der Humusvorräte an
einem Standort nicht möglich, da diese in wesentlichem Umfang von den ausgeblendeten
Faktoren (Boden, Klima, Niveau der Humusvorräte) abhängig ist. Die
Humusreproduktion ist damit ein Faktor der Humusdynamik, aber kein direkter
Indikator.
Vorliegende Humusbilanzkoeffizienten wurden im Wesentlichen anhand von
Dauerfeldversuchen in der ehemaligen DDR entwickelt und spiegeln entsprechend
die in diesen Versuchen vorliegenden Bedingungen wieder. Für die
Gewährleistung der Anwendbarkeit in den vielfältigen Systemen der aktuellen
ackerbaulichen Bodennutzung ist demgegenüber eine ständige Anpassung und
Erweiterung des Koeffiziententableaus notwendig. Vor diesem Hintergrund wird
-353 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
im vorliegenden Beitrag die Eignung der bisher praktizierten Ableitung aus Dauerfeldversuchen
sowie von Alternativen bzw. ergänzenden Ansätzen diskutiert.
Als alternativer bzw. ergänzender Ansatz wird dabei die Generierung von Bilanzkoeffizienten
anhand eines Modells zur C- und N-Dynamik im System Boden–
Pflanze vorgestellt.
2. Generierung von Humusbilanzkoeffizienten
Grundsätzlich bestehen zwei mögliche Ansätze zur Generierung von Humusbilanzkoeffizienten:
- die empirische Ableitung aus (Dauer-)Feldversuchen, sowie
- die Berechnung anhand eines Modells.
Die empirische Ableitung aus Dauerfeldversuchen wurde u. a. von Asmus und
Herrmann (1977) angewendet. Dabei wurde in 26 Dauerfeldversuchen (Versuchsdauer
6-60 Jahre, mehrheitlich

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Brock et al. (2008) mit der Methode HUMOD vor. Die Methode stellt wiederum
eine Weiterentwicklung der Ansätze von Leithold (1991) und Hülsbergen (2003)
dar.
Bei der modellbasierten Humusbilanzmethode HUMOD wird die bewirtschaftungsbedingte
Abnahme der Humusvorräte beim Anbau einer Fruchtart auf
Grundlage der vom Pflanzenbestand aufgenommenen N-Menge geschätzt
(Abb. 1a). Hierzu wird der Beitrag von Düngern, atmosphärischer Deposition und
ggf. symbiotischer Fixierung von atmosphärischem N zur N-Versorgung der Kulturpflanzen
quantifiziert und von der insgesamt im Pflanzenbestand gebundenen
N-Menge abgezogen (partielle Ausnutzung von N aus den einzelnen Quellen
wird berücksichtigt). Als resultierende Größe dieser Subtraktion verbleibt die
notwendigerweise aus der Humus-Mineralisierung stammende N-Menge.
Abb. 1a (links) und 1b (rechts): Prinzip der Berechnung von bewirtschaftungsbedingtem
Humusverlust (1a) und Humusersatz (1b) in Anbausystemen
landwirtschaftlicher Kulturen
Der Humusersatz in Anbausystemen von Fruchtarten wird anhand der Quantifizierung
des Beitrages aller organischen Inputs (Ernte- und Wurzelrückstände,
Stroh, Gründüngung, tierische Dünger und andere organische (Zukaufs-)Dünger)
geschätzt (Abb. 1b). Auch hier sind Substanzverluste im Umsetzungsprozess
zu berücksichtigen.
-355 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3. Validierung von Humusbilanzkennziffern
Eine große Herausforderung bei der Entwicklung von Humusbilanzmethoden
besteht in der Validierung der ermittelten Koeffizienten. Der Grund ist, dass
Humusbilanzen mit der Humusreproduktion nur einen Faktor der Humusdynamik
an einem Standort bewerten und so ein in der Modellvalidierung sonst üblicher
direkter Vergleich gemessener und vorhergesagter Werte nicht ohne weiteres
möglich ist. Entsprechend zeigen Arbeiten von Beuke (2006) sowie Brock
(2009) eine deutliche und bei standortdifferenzierter Betrachtung systematische
Abweichung von empirischen Daten zur Entwicklung der Humusgehalte in Varianten
bzw. Parzellen von Dauerfeldversuchen und den nach Bilanzsalden theoretisch
zu erwartenden Veränderungen.
Vor diesem Hintergrund wurde ein abweichender Validierungsansatz entwikkelt
(Brock 2009), bei dem die relative Übereinstimmung von Entwicklung der
Humusgehalte und Bilanzsalden in der vergleichenden Betrachtung von zwei
oder mehr Systemen unter sonst vergleichbaren Standortbedingungen als Qualitätskriterium
angewendet wird. Mathematisch gilt die Gleichung der linearen
Regression.
y = a x + b
Hierbei ist y die Veränderung der Humusvorräte im Auswertungszeitraum und
x der Humusbilanzsaldo. Der Steigungskoeffizient a ist standortspezifisch, da
der Zusammenhang zwischen x und y nicht notwendigerweise proportional sein
muss, da ein - nicht erfasster - Einfluss des jeweiligen Niveaus der Humusvorräte
b auf die Mächtigkeit der Umsatzprozesse angenommen werden muss (z. B. Blagodatsky
et al., 2010).
Ergebnisse der Validierung von Humusbilanzsalden nach VDLUFA (2004,
untere Werte) und HUMOD mit dem Ansatz von Brock (2009) in drei Dauerfeldversuchen
sind in Abbildung 2 dargestellt.
Es wird deutlich, dass beide Bilanzmethoden das Qualitätskriterium der Validierung
im Versuch DOK hinreichend gut erfüllten, während im Versuch GH lediglich
HUMOD eine gute Aussagequalität aufweist und im Versuch BL keine der beiden
Methoden die Differenzierung der Humusgehalte zwischen den Parzellen abbilden
konnte.
-356 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Abb.2a (links) und 2b (rechts): Zusammenhang zwischen der Differenzierung
der Humusdynamik in Parzellen (Indikator: linearer Trend der Entwicklung
von Nt im Auswertungszeitraum) und der Differenzierung der
entsprechenden Bilanzsalden nach VDLUFA-untere Werte (2a) und
HUMOD (2b) in drei Dauerfeldversuchen
Die gute Aussagequalität der Methoden im DOK-Versuch ist möglicherweise
darauf zurückzuführen, dass die Bewirtschaftung zwischen den Varianten insbesondere
hinsichtlich der organischen Düngung differenziert ist. Da die Erfassung
des Einflusses differenzierter organischer Düngermengen auch in den der
VDLUFA-Methode zugrunde liegenden Dauerfeldversuchen sehr gut möglich
war, ist unter diesen Bedingungen eine gute Anwendbarkeit der Methode für den
relativen Vergleich von Bewirtschaftungssystemen durchaus zu erwarten.
Bei dem Versuch GH handelt es sich hingegen um einen Versuch mit ausschließlich
ökologischer Bewirtschaftung. Die Differenzierung der Varianten beruht hier
auf komplexen Fruchtfolge-/Düngungs-Systemen, eine ausgleichende Wirkung
von mineralischer N-Düngung auf die Ertragsentwicklung entfällt ganz. Es liegen
so Bedingungen vor, die denen bei der Ableitung der VDLUFA-Koeffizienten
grundsätzlich nicht entsprechen. Hier zeigt sich ein klarer Vorteil der modellbasierten
Berechnung von Koeffizienten.
Im Versuch BL schließlich konnten leider nur sehr kurze Zeitreihen für die Erfassung der
tatsächlichen Veränderungen der Humusgehalte herangezogen werden, wodurch
bereits die ermittelten Indikatoren der Humusdynamik fehlerhaft sein können.
-357 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
4. Fazit zur Generierung und Validierung von Humusbilanzkoeffi-
zienten und Humusbilanzsalden
Eine Beschränkung auf die empirische Ableitung aus Dauerfeldversuchen für
die Generierung von Humusbilanzkoeffizienten erscheint nicht sinnvoll. Der
Grund dafür ist, dass Dauerfeldversuche zumindest für die Bewertung neuer
Systeme (neu zu bewertende Fruchtarten, Mischkulturen, Agroforstsysteme,
...) oder veränderter Bedingungen (Ökologischer Landbau, Züchtungsfortschritt
bei Kulturpflanzen, ...) nicht in hinreichendem Umfang zur Verfügung stehen und
angesichts der Vielzahl der zu bewertenden Systeme und Bedingungen auch
kaum konsequent durchführbar wären. Hier ist auch zu bedenken, dass für die
Ausweisung eines allgemeinen Koeffizienten tableaus verschiedene Standortbedingungen
hinsichtlich Klima, Boden und Niveau der Humusgehalte in der
Versuchsanlage mit berücksichtigt werden müssten, was den Aufwand noch
einmal erheblich steigern würde. Ein modellbasierter Ansatz der Koeffizientenberechnung
ist daher unverzichtbar. Für die Validierung modellbasiert berechneter
Koeffizienten allerdings sind Dauerfeldversuche bislang ebenfalls nicht
zu ersetzen. Es besteht aber der Vorteil, dass Anwendbarkeit neu berechneter
und im Einzelnen noch nicht validierter Koeffizienten bei bestätigter Eignung des
Modells insgesamt zunächst vorausgesetzt werden kann, wobei eine Überprüfung
aller Koeffizienten natürlich grundsätzlich (längerfristig) anzustreben ist.
5. Bewertung von Humusbilanzsalden
Hinsichtlich der Bewertung von Humusbilanzsalden ist festzustellen, dass eine
Überprüfung des Einflusses unterschiedlicher Systeme auf die Humusvorräte
unter sonst vergleichbaren Standortbedingungen möglich ist. In der Praxis
bedeutet dies, dass z. B. die Auswirkungen von Bewirtschaftungsänderungen
analysiert oder verschiedene Rotationsbereiche miteinander verglichen werden
können. Das Prinzip hinter diesem Sachverhalt ist aus dem vorgestellten Validierungsansatz
abgeleitet und wird in Abbildung 3 verdeutlicht.
Da die Entwicklung der Humusvorräte an einem Standort immer vom Humusreproduktionsniveau
der Vorbewirtschaftung abhängig ist, kann eine Bewertung
der ökologischen Implikationen von Humusbilanzsalden (überschüssige,
potentiell umweltgefährdende Mineralisierung oder negative Beeinflussung der
Humusvorräte) nur unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen vorheriger
und aktueller Humusreproduktion vorgenommen werden.
-358 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Abb. 3: Entwicklung der Humusvorräte in Abhängigkeit des Verhältnisses
von Ausgangsniveau und neuem Niveau der Humusreproduktion bei
Bewirtschaftungswechsel (schematisch)
Für eine Bewertung der absoluten Salden hinsichtlich der ökologischen Implikationen
liegen zwar Hinweise aus empirischen Arbeiten (zusammenfassend
Wessolek et al., 2008) sowie modelltheoretischen Überlegungen (z. B. Brock,
2009) vor, die jedoch aus wissenschaftlicher Sicht eine Ausweisung allgemeiner
statischer Grenzwerte für die Humusreproduktion nicht erlauben.
6. Literatur
Asmus, F., Herrmann, V., 1977: Reproduktion der organischen Substanz des
Bodens und Humusreproduktion. Fortschrittsberichte für die Landwirtschaft
und Nahrungsgüterwirtschaft, Bd. 15, Heft 11.
Asmus, F., 1985: Ermittlung des Bedarfs des Bodens an organischer Substanz
auf der Basis von Stickstoffentzügen. Archiv für Acker- und Pflanzenbau
und Bodenkunde 29, 31-38.
Beuke, K., 2006: Überprüfung der Humusbilanzierung anhand von Dauerversuchen
in verschiedenen Klimaregionen. Diplomarbeit, Universität Trier.
Blagodatsky, S., Blagodatskaya, E., Yuyukina, T., Kuzyakov, Y., 2010: Model
of apparent and real priming effects: Linking microbial activity with soil
organic matter decomposition. Soil Biology & Biochemistry 42, 1275-
1283.
-359 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Brock, C., Hoyer, U., Leithold, G., Hülsbergen, K.-J., 2008: Entwicklung einer
praxisanwendbaren Methode der Humusbilanzierung im Ökologischen
Landbau. Giessener Schriften zum Ökologischen Landbau Bd. 1, Verlag
Dr. Köster, Berlin.
Brock, C., 2009: Humusdynamik und Humusreproduktion in Ackerbausystemen
und deren Bewertung mit Hilfe von Humusindikatoren und Humusbilanzen.
Giessener Schriften zum Ökologischen Landbau Bd. 2, Verlag Dr.
Köster, Berlin.
Hülsbergen, K.-J., 2003: Entwicklung und Anwendung eines Bilanzierungsmodells
zur Bewertung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Systeme.
Berichte aus der Agrarwirtschaft. Shaker Verlag, Aachen.
Leithold, G., 1983: Die Berechnung von Fruchtarten- und Ertragsorientierten
Kennziffern für den Bedarf der Böden an organischer Substanz am Beispiel
der Zuckerrübe auf sandigem Lehmboden. Archiv für Acker- und
Pflanzenbau und Bodenkunde 27, 59-67.
Leithold, G., 1991: Über den Zusammenhang von Humus und Stickstoff im
System Boden-Pflanze und Möglichkeiten einer quantitativen Beschreibung.
Wissenschaftliche Zeitschrift der Universität Halle XXXX´91 M 3,
67-75.
Rauhe, K., Schönmeier, H., 1966: Über die Bedeutung des Humusersatzes beim
Übergang zu industriemäßigen Pflanzenproduktionsmethoden. Wissenschaftliche
Zeitschrift der Karl-Marx-Universität Leipzig, Math.-Nat.
Reihe 15, 1-5.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 2004: Standpunkt Humusbilanzierung.
VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
Wessolek, G., Kaupenjohann, M., Dominik, P., et al., 2008: Ermittlung von
Optimalgehalten an organischer Substanz landwirtschaftlich genutzter
Böden nach §17 (2) Nr. 7 BBodSchG. Forschungsbericht. Publikationen
des Umweltbundesamtes.
-360 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Auswertung von Bodenuntersuchungsdaten
zur Ableitung von Einflussfaktoren auf die
Humusgehalte von Böden
T. Ebertseder 1 , M. Munzert 2 , D. Horn 3 , H. Maier 4
1Hochschule Weihenste phan-Triesdorf, Fakultät Land- und Ernährungswirtschaft,
Freising, 2Bayerische Landesanstalt für Landwirt schaft, Freising,
3 4 Bodengesundheitsdienst GmbH, Ochsenfurt, Deut scher Wetterdienst, Agrarmeteorologie,
Niederlassung Weihenste phan, Freising
1. Einleitung und Zielsetzung
Die Humus-Reproduktionswirksamkeit organischer Materialien sowie der
Humusabbau durch den Anbau verschiedener Ackerfrüchte hän gen von der
standortspezifischen Umsetzungsin tensität der organi schen Substanz ab. Um
den Einzelstandort diesbezüglich zu cha rakterisie ren, ist die Kenntnis der wichtigsten
standortbezogenen Einflussfakto ren notwendig. Die derzeit in Modellen
zum Umsatz der organischen Substanz im Boden (z. B. Franko und Ölschlägel,
1995) und Vor schlägen zur standortspezifischen Anpassung der Humusbilanzie
rung (z. B. Kolbe, 2007) verwendeten Standort-Parameter wur den aus
Dauerversuchen er mittelt bzw. überprüft. Die wichtigsten, praxisge rechten
Parame ter für den Humusumsatz sollten sich jedoch insbe sondere auch aus
einer ausreichend großen Anzahl an Humus gehalten von Praxis schlägen sowie
den zugehörigen Standort- (Bo den, Klima, Relief) und Bewirtschaftungskennzahlen
(z. B. Frucht folge, Bodenbearbeitung, Düngung) ableiten lassen. Unter
vergleich baren Bewirtschaftungsbedin gungen sind unter schiedliche Humusgehalte
einzelner Böden Ausdruck eines standortspezifisch unter schiedli chen
Humusumsatzes.
Es war daher Ziel dieser Arbeit, eine Datenbank mit Bodenuntersuchungsergebnissen
sowie Standort- und Bewirt schaftungsdaten hinsichtlich
der wichtigsten standortbezogenen Ein flussfaktoren auf die Humusgehalte von
Böden statistisch auszuwerten. Dabei war zunächst die grundlegende Frage zu
klären, inwieweit es überhaupt möglich ist, aus einer Datenbasis, die ausschließlich
zum Zweck der Dünge bedarfsermittlung erhoben wurde, gezielt Aussagen
zur Hu musdyna mik im Boden abzuleiten.
-361 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
2. Material und Methoden
2.1 Datenbasis
Zur Auswertung stand eine Access-Datenbank der Bodengesund heitsdienst
GmbH (BGD) mit Bodenuntersuchungsergebnissen aus den Jahren 1996 bis
2008 (42 508 Datensätze) zur Verfügung. Die Daten wurden im Rahmen der im
Auftrag der Landwirte durchge führten EUF-Bodenuntersu chung erhoben. Sie
stammen von Betrie ben, die zusätzlich zur EUF-Untersuchung auch den Gehalt
des Bo dens an organi scher Substanz analysieren ließen. In der überwie genden
Mehrzahl handelt es sich dabei um Betriebe, die Zuckerrüben anbauen und diese
an die Süd zucker AG vermarkten. Entspre chend stammen die Proben zum größten
Teil aus den klassischen Zucker rüben-Anbaugebieten der Bundesländer
Baden-Württemberg, Bay ern, Rheinland-Pfalz, Hes sen, Thüringen, Sachsen,
Nordrhein-West falen sowie dem südlichen Sachsen-Anhalt, Branden burg und
Nie dersachsen.
Der Datensatz wurde gruppiert nach „Mineralböden“ (≤4 % Humus, sehr schwach
bis mittel humose Böden) und "humose Böden" (4,1 bis 15 % Humus, stark bis
sehr stark humose Böden) und auf diese Weise getrennt analysiert. Damit sollte
einer unterschiedlichen Bo dengenese Rechnung getragen werden. Daten von
Böden mit >15 % Humus (=anmoorige und Moorböden) wurden wegen der nur
gerin gen Probenanzahl (37) nicht berücksichtigt (Tab. 1).
Dem Datensatz wurden 30-jährige Mittelwerte (1975 bis 2005) für Temperatur
und Niederschlag von den den jeweiligen Betrieben nächstgelege nen Wetterstationen
des Deutschen Wetterdienstes (DWD) zugeordnet, wobei sowohl Jahres-
als auch Halbjahres-Mit telwerte (hydrologisches Sommer- (Mai bis Oktober)
bzw. Winter halbjahr (November bis April)) gebildet wurden.
Insgesamt standen Klimadaten von 93 Wetterstationen zur Verfü gung, wobei 90
Stationen den ca. 8 000 Betrieben mit Bodenproben von „Mineralböden“ sowie
68 Station den ca. 1 700 Betrieben mit Bo denproben von „humosen Böden“ zuordenbar
waren (Tab. 1). Allein für die Mineralböden ergaben sich daraus eine mittlere
Entfernung der Stationen von den Betrie ben von 22,7 km sowie eine mittlere
Höhendifferenz Ort-Station von -17,7 m. Dies kann (z. B. reliefbedingt) mit mehr
oder weniger großen Differenzen zu den tatsächlichen Kli ma verhältnis sen am
Einzelstandort verbunden sein.
-362 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Umfang der Datensätze von „Mineralböden“ und „humosen Böden“ in
der Daten bank des BGD sowie An zahl der zugeordneten Wetterstationen
mit Klimadaten
Kriterium
Mineralböden
(≤4% Humus)
-363 -
Humose Böden
(> 4% Humus)
insgesamt
Jahre 13(1996-2008) 13(1996-2008) 13(1996-2008)
Proben 40 779 1 729**) 42 508
Betriebe 7 967 836 8 115
Orte 1 755 379 1 785
Bundesländer 11 11 11
Klimastationen*) 90 68 93
*) Klimadaten von Wetterstationen des Deutschen Wetterdienstes
**) Davon 1 692 im Bereich 4,1-15 % Humus (humose Böden), nur diese in statistischer
Auswertung berücksich tigt.
2.2 Statistische Verrechnung
Die Verrechnung der Daten erfolgte mit dem Softwarepaket SAS (Version 9.1).
Spezielle Auswertungsmethoden sind unter 4 im Text bzw. als Fußnote der
jeweiligen Ergebnis-Tabellen und -Abbildungen angegeben.
Es wurden die in Tabelle 2 aufgeführten Merkmale berücksichtigt. Weitere in der
Datenbank verfügbare Merkmale waren entweder re dun dant oder für eine Auswertung
nicht aussagekräf tig. Die kleinste Bezugseinheit war der Betrieb und
nicht der Schlag. Die Höhenlage des Be triebes (Hauptort) wurde für die Auswertung
in 5 Klassen geschichtet (500 m).
Die Humuswerte der „Mineralböden“ waren nicht normalverteilt. Sie wiesen eine
Wölbung (Kurtosis) auf, die auch durch Logarithmierung der Werte nicht wesentlich
beseitigt werden konnte. Jedoch waren die Abweichungen von der Normalverteilung
nicht sehr groß und ins besondere der F-Test der Varianzanalyse
dadurch nicht wesentlich gestört. Im Folgenden werden aufgrund identischer
Aussagen und aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Ergebnisse für die
nicht-logarithmierten Werte dargestellt.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 2: Für die statistische Auswertung verwendete Merkmale
Identifik.-
Merkmale
Betriebliche
Merkmale
Bodenmerkmale
-364 -
Klimamerkmale
(30-jähriges Mittel)
Betriebs-ID Viehhaltung Bodenart* Sommerniederschläge
Hauptort Organische Düngung
Humusgehalt**
Winterniederschläge
Bundesland Höhe Ort ü. NN Jahresniederschläge
Proben-Nr. Höhe Klimastation
ü. NN
Probenjahr Entfernung
Ort - Klimastation
Sommermitteltemperatur
Wintermitteltemperatur
Klimastation Jahresmitteltemperatur
* (gruppiert in „leicht“, „mittel“, „schwer“; ermittelt aus den K- und Ca-Gehalten der EUF-
Fraktionen 1 und 2; BGD unveröffentlicht)
** C-Bestimmung nach Dumas; Humus % = C (%) x 1,72
Für „humose Böden“ hatte die geringe jährliche Probenzahl nur eine vergleichsweise
unsicherere Mit telwertbildung zur Folge. Zu dem war die Normalverteilung
der Humuswerte der „humosen Böden“ wesent lich stärker gestört als bei den
„Mineralböden“. Durch eine Logarith mierung konnte keine we sentlich bessere
Annäherung an eine Normalverteilung erreicht werden. Die Ergebnisse der
statisti schen Auswertung sind deshalb unter starkem Vorbehalt zu sehen und
wer den im Folgenden nur sehr kurz dargestellt.
3. Ergebnisse
3.1 Einfluss des Standortes und der organischen Düngung auf die
Humusgehalte im Boden
3.1.1 Varianzkomponentenschätzung
Um die wesentlichen Einflussfaktoren aus dem Datensatz herauszu arbeiten,
wurde eine Varianzkomponentenschätzung (Restricted Ma ximum-Likelihood-

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Methode (REML); alle Faktoren zufällig) durch ge führt. Der Datensatz konnte nur
nach Jahr, Bodenarten-Gruppe, Viehhaltung und Höhenlage geschichtet werden.
Das Kriterium „or ganische Dün gung im Probenahmejahr (ja/nein)“ ist weniger
aussa gekräf tig (Repräsentativität für langjährige Düngepraxis unsi cher) als
das Kriterium „Viehhaltung“ und wird wohl auch von letzterem weit gehend mit
abge deckt (siehe 3.1.2), so dass es hier nicht berücksich tigt wurde.
Als bedeutendster Einflussfaktor auf die Humusgehalte der Mineral böden erwies
sich die Bodenart (Varianzanteil 32,4 %), gefolgt von der Höhenlage (Varianzanteil
5,8 %). Die Viehhaltung hatte demge genüber nur vergleichs weise geringe
Effekte (Varianzanteil 0,2 %). Dabei ist darauf hinzuweisen, dass in der Datenbank
keine Anga ben zur Intensität der Tierhaltung vorhanden sind, sondern nur,
ob der Betrieb Tiere hält oder nicht.
Wechselwirkungen zwischen einzelnen Faktoren konnten im Wesent lichen
nur zwischen der Bodenart und der Höhenlage nachgewiesen werden (Varianzanteil
3,4 %). Im nicht erklärbaren Rest (Varianz anteil 56,9 %) sind sicherlich
im Datensatz nicht erfasste Effekte wie Frucht folge, Bodenbearbeitung,
Bewirtschaftungs intensität, Messun genau igkeit im Labor u. ä. enthalten.
Für die „humosen Böden“ ist die Varianzkomponentenschätzung schon aus statistischen
Gründen (geringe Probenzahl, gestörte Nor malverteilung) zweifelhaft.
Selbst für die etwas besser normalverteil ten logarithmierten Humuswerte
errechnete sich für den nicht erklär baren Rest ein Varianzanteil von 92,1 %.
Trotz der mangels Normal verteilung grundsätzlich problematischen Varianzkomponentenschät
zung scheint dieses Ergebnis aber auch darauf hinzudeuten,
dass auf humusreicheren Bö den die Faktoren Bodenart, Viehhaltung und
Höhenlage weniger humusprägend sind als auf nur schwächer humo sen Böden.
3.1.2 Varianzanalyse und Mittelwertvergleiche
Grundlage für Mittelwertvergleiche ist die Varianzanalyse. Signifi kante F-Werte
lagen vor für Bodenart, Viehhaltung, Höhenlage und die Wechselwirkungen
Bodenart x Höhenlage sowie Viehhaltung x Höhenlage. Der Austausch von
„Viehhaltung (ja/nein)“ mit „organische Düngung (ja/nein)“ im Varianzmodell
führte zu gleichen Schlussfolge rungen. Die Betriebe, die im Jahr der Probenahme
organische Dün ger ausgebracht haben, sind offensichtlich weitestgehend
identisch mit den viehhaltenden Betrieben.
-365 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Der Mittelwertvergleich ergab einen signifikanten Einfluss der Hö henlage auf
die Humusbildung ab 400 m aufwärts (Tab. 3). Aufgrund der großen Anzahl der
Werte waren z. T. auch Unterschiede zwischen den Höhenlagen bis 400 m signifikant.
Diese Differenzen sind jedoch insgesamt gering, lassen sich nicht erklären
und sollten auch nicht überinterpretiert werden.
Tab. 3: Einfluss von Bodenart, Viehhaltung und Höhenlage auf die Humusgehalte
(%) von Mineralböden
500
Bodenart
− leicht 1,83 1,89 1,75 1,81 2,03 1,82 c
− mittel 2,10 2,08 2,07 2,28 2,42 2,12 b
− schwer 2,41 2,28 2,43 2,76 2,96 2,42 a
Viehhaltung
− ohne 2,10 2,10 2,05 2,23 2,40 2,10 b
− mit 2,07 2,13 2,14 2,36 2,38 2,17 a
Mittel 2,09 cd 2,11 c 2,08 d 2,28 b 2,39 a 2,12
Basis: Varianzanalyse mit Jahre (zufällig), Bodenart, Viehhaltung, Höhenlage (fix)
FG = Methode Satterthwaite
Mittelwerttest Tukey (α = 5 %): Mittelwerte mit gleichem Buchstaben unterscheiden sich
nicht signifi kant.
Die drei Bodenarten-Gruppen unterschieden sich jeweils signifikant in den
Humusgehalten, wobei die Differenzen mit jeweils absolut 0,3 % deutlich waren
(Tab. 3).
Der Einfluss der Viehhaltung ist mit einer Differenz von 0,07 % Hu mus insgesamt
vergleichs weise gering, jedoch signifi kant (Tab. 3). Die Tatsache, dass es sich
hier um Proben aus Praxisbetrieben mit jeweils sehr un terschiedlichen Standortbedingungen
(z. B. Bodenart, Höhen lage) handelt und nicht um Paarvergleiche
aus Exaktversu chen, dürfte eine wesentli che Ursache für die geringe Diffe renz
sein. Eine weitergehende Bewertung der Differenz ist auf grund der fehlen den
Angabe der jeweiligen Intensität der Viehhaltung nicht möglich.
Berücksicht man in der Analyse den Faktor organische Düngung statt des Faktors
Viehhal tung, ergeben sich identische Aussagen.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3.2 Einfluss des Klimas auf die Humusgehalte im Boden in
Abhän gigkeit von Standor t und Bewirtschaftung
Die Klimaparameter waren untereinander und mit der Höhenlage vergleichsweise
eng korreliert.
Um gezielt die Bedeutung einzelner Klimamerkmale für die Hu mus gehalte der
Böden zu ermitteln, wurden Regressionsanalysen durch geführt. Der Datensatz
der Mineralböden (N = 40 776) enthält zahlrei che Einflussfaktoren, die die Beziehung
zwischen beiden Merkmalen stö ren (Ausreißer, Inhomogenitäten). Zur
Verbesserung der Aussage kraft der Regressionsanalysen wurden daher Teildatensätze
gebildet (je Bodenart, Viehhaltung) und als Auswertungsmethode
„robuste“ Regressionen nach dem LTS-Verfahren (least trimmed squares)
ge rechnet. Hierbei wird der Einfluss der Ausreißer auf die Regression eingedämmt
(verminderte Gewichtung der Ausreißer). Es wurde ein multip ler Regressionsansatz
gewählt, wobei für alle beteiligten x-Variab len mindestens 5 %-Irrtumswahrscheinlichkeit
gefordert wurde.
Aus der in Tabelle 4 angegebenen Reihenfolge der Bedeutung der Klimaparameter
für die Humusgehalte der Mineralböden wird deut lich, dass v. a. die mittlere
Sommertemperatur (Merkmal 5) und die Winterniederschläge (Merkmal 2)
die Humusgehalte der Böden prä gen.
Für „humose Böden“ wurde diese Auswertung mit logarithmierten Humuswerten
durchgeführt, um dem Problem fehlender Normalver teilung etwas zu begegnen.
Es zeigte sich, dass die Hu musgehalte dieser humusreicheren Böden i. d. R.
weniger vom Klima beeinflusst sind als die der „Mineralböden“. Bedeutendste
Klimapara meter für die Humusgehalte dieser i. d. R. stärker Grundwasser
beein flussten Bö den sind die Niederschläge, insbesondere die Sommer niederschläge.
Auch die Höhenlage trat häufiger als einflussreiches Merkmal auf.
-367 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 4: Einfluss der Höhenlage und Klimamerkmale (Halbjahres werte) auf
den Humusge halt der „Mineralböden“ (bis 4,04 % Humus) in Betrieben
ohne und mit Vieh haltung, er mittelt mit robuster Regression
Datensatz N Bestimmt- Aus- Reihenfolge
Alle Böden,
über Viehh.
Leichte Böden,
ohne Viehh.
Leichte Böden, mit
Viehh.
Mittlere Böden,
ohne Viehh.
Mittlere Böden, mit
Viehh.
Schwere Böden,
ohne Viehh.
Schwere Böden,
mit Viehh.
heitsmaß reißer der Bedeu tung
% % der Parameter 1
40 776 10,69** 5,28 5, 4, 2, 1, 3
3 233 6,87** 2,97 5, 2, 4
1 641 3,62** 3,47 5, 4, 2, 3
20 674 13,31** 5,81 5, 2, 4, 1, 3
9 405 8,62** 5,74 2, 5, 1, 4
4 065 11,70** 4,58 2, 5, 4, 3, 1
1 758 15,91** 4,66 5, 1, 4, 2, 3
1 1 = Höhenlage (m), 2 = Winterniederschläge (mm), 3 = Sommerniederschläge
(mm), 4 = Wintermitteltemperatur (°C), 5 = Sommermittelemperatur
(°C); für alle aufgeführten Parameter gilt: P-Wert 0 Proben) bis mindestens 6 Proben
in beiden Jahren (= Be triebe >5 Proben). Dieser Vergleich wurde außerdem auf
einer noch breiteren Basis vorgenommen, indem nach glei chem Verfahren die
Jahre 1996-1998 den Jahren 2006-2008 gegenübergestellt wurden.
-368 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Wie Tabelle 5 zeigt, waren sowohl auf Basis Einzeljahresvergleich (1996/2008)
als auch auf Basis Dreijahresvergleich (1996-98/2006-08) in keinem Fall signifikante
Mittelwertdifferenzen festzustellen. Es war auch über die Probenzahl pro
Betrieb hinweg keine Tendenz in Richtung Veränderung der Humusgehalte zu
beobachten. Außerdem bestätigte sich in allen Fällen die Gleichheit der Varianzen
der Ver gleichsgruppen (F-Test nach Satterthwaite; nicht dargestellt). Damit
kann gefolgert werden, dass sich die Humusgehalte im Unter su chungsgebiet
nach 13 Jahren nicht verändert haben.
Tab. 5: Betriebsbezogener Vergleich der Humusgehalte in den Jahren 1996
und 2008 bzw. 1996-1998 und 2006-2008; nur Mineralböden
Proben
pro
Betrieb
Anzahl
Betriebe
Vergleich 1996/2008 Vergleich 1996-98/2006-08
Humusgehalt
Mittel (%)
t-Wert für
Diff.
-369 -
Anzahl
Betriebe
Humusgehalt
Mittel (%)
1996 2008 1996 2008
t-Wert für
Diff.
>0 169 2,12 2,11 0,20 n.s. 1554 2,09 2,10 -0,48 n.s.
>1 77 2,05 2,02 0,36 n.s. 780 2,09 2,08 0,28 n.s.
>2 34 2,11 2,06 0,49 n.s. 352 2,09 2,07 0,77 n.s.
>3 17 2,11 2,10 0,10 n.s. 180 2,06 2,07 -0,12 n.s.
>4 6 1,88 2,01 -0,87 n.s. 107 2,05 2,06 -0,17 n.s.
>5 5 1,91 2,02 -0,88 n.s. 68 2,01 2,01 -0,19 n.s.
n.s.: nicht signifikant (P>10 %), t-Test
4. Diskussion
Die in der zur Verfügung gestandenen Datenbank enthaltenen Da tensätze wurden
ausschließlich zum Zweck der Düngebedarfsermitt lung erhoben. Von den
für die Humusreproduk tion relevanten Para metern konnten daher nur die Bodenartengruppe
(leicht, mittel, schwer), die Viehhaltung der Betriebe (ja, nein), die
organische Dün gung im Pro benahmejahr (ja, nein) sowie die Höhenlage der
Betriebe in die Aus wertung einbezogen werden. Weitere wich tige Para meter

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
(z. B. Fruchtfolge) ließen sich aus den Daten ohne spekulative Annah men nicht
ablei ten. Es ist daher nicht verwunderlich, dass ein erhebli cher Varianzanteil
(57 %) nicht erklärt werden konnte. Die Aussage kraft der Beziehungen zwischen
Klimadaten und Humusgehalt war darüber hinaus aufgrund der z. T. erheblichen
Ab stände zwischen den Probenahme-Orten und der nächstgelegenen Wetterstation
einge schränkt.
Insgesamt verdeutlich dies die Schwierigkeit, aus nicht gezielt für die hier durchgeführte
Auswertung erhobenen Daten detaillierte und ab ge sicherte Aussagen
abzuleiten. Wesentliche Einflussfaktoren auf die Humusreproduktion konnten
in die Analysen nicht einbezogen wer den. Dennoch zeigen die Ergebnisse, dass
es möglich ist, auch aus solchen Datensätzen die Erkenntnisse aus gezielt angelegten
Versu chen auf breiter Basis für eine große Anzahl an Standorten zu bestätigen
bzw. weiterführende Erkenntnisse abzuleiten. Dies gilt zumin dest für die
wenigen verwertbaren Parameter.
Die Ergebnisse bestätigen insbesondere die bekannte Tatsache (z. B. Körschens,
1995, 1997, Franko und Oelschlägel, 1995), dass die Bodenart mit der
wichtigste Einflussfaktor auf die Humusge halte der Böden ist. Die Varianzkomponentenschätzung
mit den Faktoren Jahr, Bodenart, Viehhaltung und Höhenlage
zeigte, dass nach der Boden art die Hö henlage sowie die Wechselwir kung
Bodenart x Höhenlage den größ ten Einfluss auf den Humusgehalt haben. Ein
deutlicher Einfluss der Höhenlage konnte jedoch erst für Standorte über 400 m
ü. NN nach gewie sen werden, kaum jedoch in niedrigeren Lagen. Dies dürfte auf
eine stärkere Ausprä gung klimatischer Unterschiede insbesondere in den höher
gelegenen Regionen zurückzuführen sein. Es ist jedoch darauf hinzuweisen,
dass die in dieser Auswertung vor genom mene Schichtung der Daten in Zonen
von jeweils 100 Höhen meter weitge hend willkürlich ist und den tatsächlichen
kontinuierli chen Übergän gen nur in Annäherung gerecht wird. Außerdem konnten
geländekli matologische Effekte nicht berücksichtigt werden.
Die Viehhaltung bzw. die organische Düngung (Angabe nur im Jahr der Probenahme)
haben in diesem überwiegend aus Zuckerrüben anbauenden Betrieben
stammenden Datenpool nur einen minimalen Einfluss auf die Humusgehalte der
Böden. Trotz des geringen Unter schiedes der Humusgehalte in viehhaltenden
und viehlosen Betrie ben (absolut 0,07 % Humus) war diese Differenz signifikant.
Ange sichts der fehlenden Angaben zur Intensität der Tierhaltung, des üblicherweise
jedoch eher unterdurchschnittlichen Tierbesatzes in Zu ckerrüben
-370 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
an bauenden Betrieben sowie der Heterogenität anderer Standortein flüsse
(z. B. Bodenart) ist es nicht verwun derlich, dass die Differenz im Vergleich zu
Ergebnissen aus Dauerfeldversuchen (z. B. Kör schens, 1997) relativ gering ist.
Die Signifikanz zeigt, dass die Tier haltung bzw. die organische Düngung (Ergebnisse
für diesen Para meter nahezu identisch mit Parameter „Viehhaltung“)
sehr wohl einen bedeutenden Einfluss auf die Humusgehalte der Böden haben,
wenngleich nicht so dominant wie die Bodenart oder die Höhenlage bzw. dem
damit verbundenen Klima.
Hinsichtlich des Einflusses des Klimas auf die Humusgehalte der Mi neralböden
hat sich ge zeigt, dass Halbjahreswerte eine deutlich höhere Aussagekraft besitzen
als Jahresmittel werte. Als wichtigste Einflussfaktoren auf die Humusge halte
der Böden wurden für „Mine ral böden“ (≤4 % Humus) die Sommertempera tur
(Mai bis Oktober), gefolgt von der Höhe der Winterniederschläge (Novem ber bis
April) ermittelt.
Für Böden mit hohen Humusgehalten (4,1-15 %) waren Auswertun gen nur sehr
eingeschränkt möglich (heterogene Daten aufgrund ver gleichsweise geringer
Anzahl an Datensätzen, stark gestörte Normal verteilung). Es lassen sich dennoch
folgende grobe Aussagen ablei ten: Die Bodenart ist auf humosen Böden
weniger bedeutsam für den Humusspiegel, wie auch die Viehhaltung darauf
keinen wesentlichen Einfluss zu haben scheint. Insgesamt ist der Einfluss von
Klima, Standort und der betrieblichen Faktoren auf den Humusgehalt gerin gerer
als bei Mineralböden.
Der Vergleich der Humusmittelwerte der Betriebe, die sich in den ersten und
letzten Jahren an der Bodenuntersuchung mit gleichen Probenzahlen beteiligt
haben, zeigte, dass sich der Humusspiegel im Untersuchungszeitraum
(13 Jahre) nicht verschlechtert hat. Die Da ten rei chen zwar für eine generelle
Aussage zur Humussituation deutscher Böden nicht aus, kön nen aber zumindest
für die Zuckerrü benbaugebiete Süd- und Mitteldeutschlands als Indiz für
eine im Gleichgewicht befindliche Humuswirtschaft gewertet werden.
5. Zusammenfassung
Es wurde eine Datenbank der Bodengesundheitsdienst GmbH aus gewertet, die
mehr als 40 000 Datensätze aus Bodenuntersuchungs ergebnissen (inklusive
-371 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Humusgehalte) und betrieblichen Daten zur Ableitung von Düngeempfehlungen
enthielt. Den Datensätzen wur den Klimadaten der jeweils nächstgelegenen
Wetterstation des Deut schen Wetterdienstes zugeordnet. Ziel war es, zu prüfen,
ob aus die ser Datenbasis wichtige standortbezogene Ein flussfaktoren auf die
Humusgehalte von Böden abgeleitet werden können.
Die für die Humusreproduktion relevanten Para meter waren nur z. T. in verwertbarer
Qualität in der Datenbank vorhanden. Die Auswertung bestätigte dennoch
für Böden mit ≤4 % Humus die dominierende Bedeutung der Bodenart für deren
Humusgehalte. Ein signifikanter Einfluss konnte auch für die Höhenlage und
die Viehhaltung bzw. organische Düngung nachgewiesen werden. Von den
Klimaparame tern hatten die Sommertemperatur und die Höhe der Winterniederschläge
die größte Bedeutung. Für Böden mit höheren Humusgehal ten waren
Aussagen nur sehr eingeschränkt möglich. Eine wesentli che Veränderung der
Humusgehalte im Verlauf des Untersuchungs zeitraumes (1996-2008) ließ sich
nicht erkennen.
6. Literatur
Franko, U.,Oelschlägel, B., 1995: Einfluss von Klima und Textur auf die biologische
Aktivität beim Umsatz der organischen Bodensub stanz. Arch. Acker.
Pfl. Boden. Vol. 39, 155-163.
Körschens, M., 1995: Der Kohlenstoffhaushalt des Bodens in Ab hängigkeit von
Standort und Nutzungsintensität. Mitt. Deutsch. Bodenkdl. Ges. 76, 847-
850.
Körschens, M., 1997: Abhängigkeit der organischen Bodensubstanz (OBS) von
Standort und Bewirtschaftung sowie ihr Einfluss auf Ertrag und Bodeneigenschaften.
Arch. Acker. Pfl. Boden. Vol. 41, 435-463.
Kolbe, H., 2007: Methode zur standortangepassten Humusbilanzie rung von
Ackerland unterschiedlicher Anbauintensität. Infodienst 05/07. Sächsische
Landesanstalt für Landwirtschaft (Hrsg.).
Danksagung
Diese Arbeit wurde gefördert durch die Bundesanstalt für Landwirt schaft und
Ernährung.
-372 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Nachhaltige Humuswirtschaft in der
Landwirtschaft und Forstwirtschaft unter
besonderer Berücksichtigung des Klima- und
Umweltschutzes
K. Isermann, R. Isermann
1 Büro für Nachhaltige Ernährung, Landnutzung und Kultur, Hanhofen
1. Einleitung
Nachhaltige Humuswirtschaft stellt an die Landbewirtschaftung nicht nur wie
bisher nur ökonomische (Effizienz), sondern nunmehr zugleich auch soziale
(Suffizienz) und ökologische (Konsistenz) Anforderungen an dementsprechend
insgesamt optimale Humuszustände hinsichtlich Humus-Formen, -Mächtigkeiten,
sowie -Gehalten und damit -Mengen und -Qualitäten mit entsprechenden
tolerierbaren Emissionen an reaktivem C, N, P, S (Tab. 1).
Tab.1: Allgemeine Anforderungen an eine nachhaltige Humuswirtschaft, d.h. zugleich hinsichtlich ökonomischer,
ökologischer und sozialer Anforderungen mit entsprechenden Humuseigenschaften hinsichtlich standort- und damit
auch nutzungstypischen Humusgehalten, -Mengen-, Qualitäten und –Formen
Nachhaltige
Anforderungen
1. Ökonomisch
(Produzenten)
2. Ökologisch hinsichtlich
der Umweltbeeinträchtigungen:
(Destruenten)
a) Versauerung
b) Eutrophierung
c) Klimawandel
d) Biodiversität
3. Sozial
(Konsumenten)
hinsichtlich zugleich zu erfüllender und beteiligter Humus-Fraktionen
Einzelziele
und -Funktionen
Ertragsoptimierung nach ökonomischen 1.1 Nährhumus (umsetzbare Fraktion, durch
Kriterien unter Berücksichtung
erlösen und Kosten � u.a. Effizienz
von Bewirtschaftungsmaßnahmen beeinflussbar):
�C-,N-, P-, S-Mineralisierung/Immobilisierung mit
jeweiligen Anteilen an der OBS von 100, 98, 25-60, 60-
90%
1.2 Dauerhumus (kaum umsetzbare und
beeinflussbare Fraktion): � + Ton: Nährstoff-Adsorption
(NH4 + , K + , Ca 2 +, Mg 2+ Ertragsoptimierung nach
), Wasser-, Gas-, Wärmehaushalt
ökologischen
Kriterien hinsichtlich Emissionen an
reaktiven Verbindungen des C, N, P, S und
Einhaltung kritischer Eintrags-Raten und
–Konzentrationen in die Umwelt
� Konsistenz
C: Atmosphäre: CO2, CH4;
Hydrosphäre: DOC, HCO3 -
N: Atmosphäre: (N2), NO�NO2, N2O, NH3
Hydrosphäre: NO3 - und NO3 — Abbau � Umbau:
(N2), NO � NO, N2O, NH4 +
P: Hydrosphäre: HyPO4 x- , DOP,
S: Atmosphäre: H2S, Indirekt: COS; (CH4)2S
Hydrosphäre: HSO4 - , SO4 2- 2.1 Nährhumus: Emissionen von C, N, P, S
a) während Zufuhr organischer Substanz zur
Anreicherung und Erhalt von Nährhumus (Stallmist +
Jauche, Flüssigmist, Gärreste, Ernterückstände)
b) und durch Mineralisierung des Nährhumus
(Extreme: Grünland-Umbruch, (Nieder)-Moor-
Bewirtschaftung
2.2 Dauerhumus: s. o.
, DOS
Ertragsoptimierung nach sozialen 3.1 Nährhumus: insbes. hinsichtlich CMin und Nmin
Kriterien bedarfsorientiert hinsichtlich
Produktion von Nahrungs- und 3.2 Dauerhumus: s. o.
Futtermitteln sowie an Biomasse zur
Rohstoff- und Bioenergie-Gewinnung
�Suffizienz
re1219
-373 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
2. Ergebnisse, Schlussfolgerungen, Diskussion
2.1 Landwirtschaft mit Ernährungswirtschaft
2.1.1 Ökonomische Anforderungen (Effizienz)
Exemplarisch belegen z. B. 22 internationale Dauerversuche im Ackerbau mit
Stallmist als Referenz bei kombinierter organischer und mineralischer Düngung
optimale Erträge bei ausgeglichener Humusbilanz und optimaler Humusversorgung
mit 10 t Stallmist ha -1 a -1 (Isermann und Isermann, 2009b). Dies entspricht
dem Stallmist-Anfall der somit optimalen Viehbesatzdichte von 1 GV (500 kg LG)
je ha optimal mit Nährstoffen versorgter Böden z. B. hinsichtlich P mit maximal
3-5 mg CAL/DL-P je 100 g Boden. Gemessen am Ist-Zustand z. B. in Deutschland
mit einem Viehbestand von 14,2 Mio. GV/Fleischverzehr 61 kg E .-1 a -1 verringert
sich dieser demzufolge um -43 % auf 8,1 Mio. GV/Fleischverzehr 35 kg E -1 a -1 und
entsprechend auch der Anfall an Wirtschaftsdünger (aktuell zu 70 % als Gülle,
nur zu 30 % als Stallmist und 10 % als Weide) (Tab. 2).
2.1.2 Soziale Anforderungen (Suffizienz)
Nur noch bedarfsorientierte Tierproduktion vermindert den Viehbestand des
weiteren auf 5,2 Mio. GV/Fleischverzehr 23 kg E -1 a -1 , also um -63 % und entsprechend
auch den Anfall an Wirtschaftsdünger (vgl. Popp et al. 2010; Tab. 2).
2.1.3 Ökologische Anforderungen (Konsistenz)
Anforderungen z. B. hinsichtlich des Klimawandels vermindern den Viehbestand
auf 2,4 Mio. GV/Fleischverzehr 10 kg E -1 a -1 , also um notwendige -83 % bis 2020
und entsprechend auch den Anfall an Wirtschaftsdünger (Tab. 2). Des Weiteren
kann die potentielle Grundlast-Emission von Ackerböden von maximal 3,0 auf
1,2 N2O-N ha -1 a -1 , also um -60 % verringert werden, wenn die Humusmächtigkeit
anstelle von 35 nur 20 cm beträgt und zugleich das C/N-Verhältnis von 10 auf 15
erhöht wird (Tab. 3).
Die Erfüllung zugleich der sozialen und insbesondere der ökologischen Anforderungen
an eine nachhaltige Humuswirtschaft ermöglichen einerseits wieder
den überwiegenden Anfall der Wirtschaftsdünger als Stallmist, erfordern aber
andererseits die vollständige Verwertung des Strohs und den verstärkten Anbau
humusmehrender Kulturen zur Aufrechterhaltung o. e. nachhaltiger Humuszustände.
-374 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 2: Gegenwärtiger [2005] und zukünftiger [2020 (2050)] maximal tolerierbarer Tierbestand [GV] und
Tierbesatz [GV/ha LF] in Deutschland
a) unter Berücksichtigung ökonomischer (Effizienz), sozialer (Suffizienz) und ökologischer
(Konsistenz) Not-Wendigkeiten,
b) letztere unter besonderer Berücksichtigung der am weitest reichenden notwendigen Minderung
der Treibhausgase (nur direkte THGs: CO2, CH4, N2O; ohne indirekte TGHs: NOx und NH3) aus der
Tier-Produktion und –Konsumtion um -83% entsprechend dem aktuellen Stand der Technik
2/2
THG-Emissionen
1. Ausgangssituation
(2005/2007)
1.1 alle Betriebe (386 581 = 100 %)
1.2 nur viehhaltende Betriebe
(281 000= 71%)
[ entspr. Fleischverzehr 61kg/ E . a]
2. zukünftig maximal
tolerierbar [2020 (2050)]
2.1 Ökonomisch
[ entspr. Fleischverzehr 35 kg/ E . a]
2.1.1 alle viehhaltenden Betriebe
(281 000 = 100%)
2.1.2 nur Betriebe mit < 1 GV / ha LFB
(132 200 = 53%)
2.2 Sozial
[ entspr. Fleischverzehr 23 kg/ E . a]
2.2.1 alle viehhaltenden Betriebe
2.2.2 nur Betriebe mit < 1 GV / ha LFB
2.3 Ökologisch
( hier nur THGs= Klimawandel)
[ entspr. Fleischverzehr 10 kg/ E . a]
2.3.1 alle viehhaltenden Betriebe
2.3.2 nur Betriebe mit < 1 GV/ha LFB
GV
(x 1000)
14 228
14 228
8 109
8 109
5 264
5 264
2 419
2 419
LFT = Total
LFB = Betriebe
(x 1000)
17 024 (100)
13 586 (80)
13 586
8 136
13 586
8 136
13 586
8 136
-375 -
GV / LFT
GV / LFB Mt / a t / E . a Minderung (%)
vs. 2005/2007
0,84
1,04
0,60
1,00
0,39
0,65
0,18
0,30
(vgl. Grünland
mindestens
0,40)
Tab. 3:
A) Minderung der Grundlast-Emission an N2O von Ackerböden um 60% durch Verringerung der
Humusmächtigkeit von 35 auf 20 cm und Erhöhung des C/N-Verhältnisses von 10/1 auf 15/1 auf der
Grundlage von Tab. re0518 (Körschens und Schulz 1999)
B) Sowie deren maximale und minimale Grundlasten an N2O-Emissionen entsprechend dem
Mineralisationsvermögen der Böden nach Fink (2006)
Humusmächtigkeit
[cm]
A) 35
30
20
20
B) 20
20
C / N Mineralisierter N
(4% von NDEC)
[kg N . ha -1 . a -1 ]
10
10
10
15
10
10
75 (37-112)
64 (32-96)
43 (21-64)
29 (14-43)
270
(3% von 9 000 kg N . ha -1 )
9
(1 % von 900 kg N . ha -1 )
171
171
97
97
63
63
29
29
2,08
2,08
1,18
1,18
0,90
0,90
0,34
0,34
N2O-N-Emission
(4% von Nmin)
[kg N . ha -1 . a -1 )
3,0 (1,5-4,5)
[100]
2,6 (1,3-3,8)
[87]
1,7 (0,8-2,6)
[57]
1,2 (0,6-1,7)
[40]
10,8
[360]
0,4
[13]
0
0
-43
-43
-63
-63
- 83
- 83
re1194 b
re1282

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
2.2 Landwirtschaft mit (Bio-)Energiewirtschaft
Der Anbau von (Energie-)Pflanzen zur energetischen Verwertung in der Landwirtschaft
als
2.2.1 Gärprodukte zur Gewinnung von Biogas (CH4/BtL)
bei Einsatz entsprechender Gärreststoffe hat – ebenso wie Gülle-Anwendung –
bei Aufrechterhaltung der Humusbilanz gegenüber Stallmist (mit 10 t ha -1 a -1 von
1 GV ha -1 ; = Referenz)
− eine Nährstoff-Überfrachtung der Böden gemessen am Bedarf zur Folge,
hinsichtlich N 2-5fach, P 2-6fach und K 0-2fach (Tab. 4). Auch demzufolge
erhöhen sich die NH3- und N2O-Emissionen in die Atmosphäre um das
2-3fache bzw. 2-5fache (Tab. 5). Dies gilt zwangsläufig für hofnahe bzw.
anlagennahen Flächen in Regionen mit ohnehin zu hohem Viehbesatz
(>1 GV ha -1 ) und Viehbestand (> 0,1 GV E -1 ) (vgl. Herrmann und Taube,
2010).
− Hinzu kommen weitere, mehrfach zu hohe, über Jahrzehnte währende
Emissionen an CO2, N2O und NO3 - bei durch Energiepflanzenanbau verursachten
Landnutzungsänderungen wie Moorkultivierung sowie Umbruch
von Grünland und Stilllegungsflächen.
-376 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 4: Überfrachtung der Böden mit den Nährstoffen N, P und K durch Düngung mit Gärresten
auf der Grundlage einer ausgeglichenen C-Bilanz mit Stall-Rottemist von 100 dt = 10 t . ha -1 . a -1 = 1 GV . ha -1 . a -1
[Datengrundlagen: VDLUFA-Standpunkt-Humusbilanzierung (2004); KTBL (2005)]
1/ 2
Substrat Substrat-
Menge
[t . ha -1. a -1 ]
1. Rottemist (25% TM)
= Referenz
Vgl. DWA–M 907 (2010)
(ohne N-Ausbringungsverluste)
2. Gärreste:
2.1 Rindergülle
(7% TM)
Vgl. DWA-M907 (2010)
2.2 Schweinegülle
(8% TM)
Vgl. DWA-M907 (2010)
2.3 Rindergülle
/Maissilage
= 3:1 (7% TM)
2.4 Schweinegülle
/Getreide
= 7:1 (7% TM)
1,0
10,0
17,0
1,0
18,0
44,4
21,6
1,0
17,0
50,0
27,2
1,0
18,0
44,4
1,0
17,0
44,4
Humus-
Reproduktion
[kg Humus-C . ha -1. a -1 ]
-377 -
GV-Äquivalent
[GV . ha -1 . a -1 ]
40
-
400
1,0
680 1,7
(AS=100 kg N . GV -1 . a -1 )
9
162
400
194
8
136
400
218
9
162
400
9
153
400
-
1,0
2,5
1,2
-
1,0
2,9
1,6
-
1,0
2,5
-
1,0
2,6
Zugeführte Nährstoffe [kg . ha -1 . a -1 ]
(Vgl. Düngung 1) )
N
P
-
-
-
60 (1,0) 12 (1,0) 66 (1,0)
120 (2,0) 20 (1,7) 112(1,7)
-
102
257 (4,3)
120 (2,0)
-
74
215 (3,6)
120 (2,0)
-
103
257 (4,3)
-
130
337 (5,6)
-
11
27 (2,3)
13 (1,1)
-
11
33 (2,8)
18 (1,5)
-
22
56 (4,7)
-
29
75 (6,3)
K
-
21
192 (2,9)
90 (1,4)
-
21
62 (0,9)
34 (0,5)
-
82
206 (3,1)
-
52
136 (2,1)
1) Vgl. Düngung von Energiepflanzen [kg . ha -1 . a -1 ] (KTBL 2005) je nach Ertragserwartung: re1251a
a) Mais: 100 -140 N, 25 P, 125 K
b) Getreide: 80 – 40 N, 20-30 P, 70-90 K
2/2
Tab. 5: Praxisrelevante NH3-N und N2O-N-Emissionen bei Düngung mit Gärresten
im Vergleich mit Stall-Rottemist
bei ausgeglichener Humusbilanz mit Humusproduktion von 400 kg C . ha -1 . a -1
Substrat 1. Substrat-
Menge
[t . ha -1. a -1 ]
1. Rottemist (25% TM)
= Referenz
Vgl. DWA-M907 (2010)
(ohne N-Ausbringungsverluste)
2. Gärreste:
2.1 Rindergülle
(7% TM)
Vgl. DWA-M907 (2010)
2.2 Schweinegülle
(8% TM)
Vgl. DWA-M907 (2010)
2.3 Rindergülle
/Maissilage
= 3:1 (7% TM)
2.4 Schweinegülle
/Getreide
= 7:1 (7% TM)
2. GV-Äquivalent
[GV . ha -1 . a -1 ]
3. Zugeführter
N
[kg . ha -1. a -1 ] NH3-N
[30 kg GV -1. ha -1 . a -1 ]
N-Emissionen [kg . ha -1. a -1 ]
N2O-N
(4 % von 3.)
10,0 1,0 60 30 (1,0) 2,4 (1,0)
20,0 1,7
(AS=100 kg N . GV -1 . a -1 )
44,4
21,6
50,0
27,2
2,5
1,2
2,9
1,6
120 51 (1,7) 4,1 (1,7)
257
120
215
120
75 (2,5)
36 (1,2)
87 (2,9)
48 (1,6)
10,3 (4,3)
< 4,8 (2,0)
8,6 (3,6)
< 4,8 (2,0)
44,4 2,5 257 75 (2,5) 10,3 (4,3)
44,4 2,6 337 78 (2,6) 13,5 (5,6)
re1251b

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
− Die Folge sind nicht vertretbare weitere Schädigungen der Umwelt (Eutrophierung,
Versauerung, biologische Vielfalt) und insbesondere des Klimas
durch die Landwirtschaft, z. B. in Deutschland bereits aktuell auf 3-5fach zu
hohem Niveau mit jeweiligen Anteilen an der Gewässereutrophierung hinsichtlich
N und P von 77 bzw. 54%, Versauerung 40%, unter Berücksichtigung
von NOx sogar 70%, Klimawandel 14% (Ernährung 25%) und Gefährdung
der Biodiversität von 80%.
− …ist also eindeutig kontraproduktiv zum Umwelt- und Klimaschutz.
2.2.2 Biogene Festbrennstoffe
kann bei Einhaltung der TA-Luft hinsichtlich der NOx-Grenzwerte (400-
500 mg Nm 3 -1 ) nur mit einem maximalen N-Gehalt von 0,3 % i. d. TM bzw. 0,26 %
im Substrat (14 % WG) verbrannt werden ohne zusätzliche, zu kostenaufwendige
Maßnahmen an der Feuerungsanlage (Tab.6). Demzufolge verbietet sich der
Einsatz pflanzlicher Festbrennstoffe aus der Landwirtschaft (z. B. Stroh, Korn,
Stroh/Korn-Mischungen, Miscanthus, etc.), aber auch von Kurzumtriebspflanzen
(Pappel, Weide), Letztere mit zusätzlich 20fach höheren VOC-Emissionen
als z. B. Fichte (troposphärische Ozonbildung, Verlängerung der Lebensdauer
von Methan) und in der Forstwirtschaft von Rinde sowie Holz mit Rinde. Nur die
Verbrennung von Holz ohne Rinde ist möglich.
Festbrennstoffe
Tab. 6: Gewichts- und energiespezifische N-Gehalte von biogenen Festbrennstoffen
vor dem Hintergrund u.a. zugrunde liegender NOx-Emissionen
(Ermittelt aufgrund der Daten von KTBL 2005, Klammerwerte TLL 2010)
1. Holz (mit Rinde):
1.1 Fichte
1.2 Buche
1.3 Pappel (Kurzumtrieb)
1.4 Weide (Kurzumtrieb)
1.5 Rinde (Nadelholz)
2. Stroh:
2.1 Raps
2.2 Getreide
(Potential jährlich: 20 Mio. t von 40 Mio. t,
= Emission: 84 000t NOx- N = 5 kg NOx-N . haLF -1 )
2.3 Miscanthus
3. Weizenganzpflanzen
4. Getreidekorn
5. Zum Vergleich Kohle:
5.1 Braunkohle
5.2 Steinkohle
-378 -
N-Gehalte
kg N . t -1 Relativ g N . GJ -1 Relativ
1,1
1,9
3,6
4,6
4,1
(6,5) 3,9
(4,6-6,5) 3,6–4,7
bei 7t Stroh . ha -1
= 29 kg NOx-N . ha -1
6,3
12,0
19,4
3,9
9,4
1,0
1,7
1,9
4,2
3,7
3,5
3,2 – 4,3
5,7
10,9
17,6
3,5
8,5
71
124
195
250
214
228
248-324
385
702
1 141
189
316
1,0
1,7
2,7
3,5
3,0
3,3
3,5 – 4,6
5,0
10,0
16,0
1. NOx-Emissionskonzentrationen [mg NO2 . Nm 3 -1 ] (KTBL 2005)
1.1 Üblich: Holz: 88-125 (199-140; Stroh: k.A. (441-1015)
1.2 Grenzwerte: Holz: - / 250; Stroh: - /400 bis 500 je nach Anlagenleistung (TA Luft 2002)
Bei Einhaltung der TA Luft kann nur biogener Festbrennstoff mit einem maximalen N-Gehalt von
0,3% i.d. Trockenmasse = 0,26% = 2,6 kg N . t Substrat -1 (z.B. Halmgut mit WG 14%) verbrannt
werden ohne zusätzliche Maßnahmen an der Feuerungsanlage (z.B. SNCR) (TLL 2010)
2. NOx-Emissionsfrachten [kg NO2 . t Festbrennstoff -1 ]
Keine Angaben über übliche bzw. reglementierte NOx-Emissionsfrachten: Üblich: N-Gehalt x Menge
Substrat, NOx-Bildung nur aus Brennstoff-Stickstoff (TLL 2010)
re1252
2,7
4,5

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
2.3 Forstwirtschaft
Hier bestehen keine konkreten Vorstellungen zur nachhaltigen Humusbewirtschaftung,
doch auch diese kann an typischen Humuszuständen hinsichtlich
Standort und Nutzung ausgerichtet werden.
Die ursprünglich zumeist mit N limitierte Humusauflage der Wälder wurde bzw.
wird durch langfristige N-Deposition von >10 bis 80 kg N . ha -1 a -1 vornehmlich
durch die Tierproduktion der Landwirtschaft temporär zur C- und N-Senke, welche
aber bei Sättigung der Auflage und insbesondere bei Übergang der Humusform
z. B. von Rohhumus zu Moder als C- und N-Quelle wirkt (Nieder et al., 2009).
2.4 Die N-Bilanz der deutschen Landwirtschaft (1990-2008)
Diese ist wesentlich geprägt durch Humusdegradierung infolge von Moorkultivierung
sowie Umbruch von Grünland und Stilllegungsflächen, insbesondere
durch den zunehmenden Energiepflanzen-Anbau.
Tab. 7: Stickstoff-Bilanzen der Landwirtschaft von Deutschland im Durchschnitt der jeweils 5 Jahre von
2004-2008 im Vergleich (in Klammern) zu 1990 -1994 (BNELK 2010)
LF: 2004/08:17 317 800 ha
(1990/94: 16 977 200 ha)
Betriebs-Bilanz
[kg N . ha LF -1 . a -1 ]
Flächen-(Feld-)Bilanz
[kg N . ha LF -1 . a -1 ]
Stall-Bilanz
[kg N . ha LF -1 . a -1 ]
1. Input/Anlieferung
…davon:
249 (235)
238 (231)
119 (127)
1.1 Mineraldünger 104 (105) 104 (105) -
1.2 Organischer Dünger
(Klärschlamm,Biokompost)
5 (3)
5 (3)
-
1.3 Wirtschaftsdünger - 51 (57) -
1.4 Atmosphär. Deposition
(trocken-, naß-,gasförmig)
(20 + 10= ) 30 (32)
30 (32)
-
1.5 Biologische Fixierung 12 (14) 12 (14) -
1.6 Futtermittel-Inland 39 (35) - 39 + 57 1) =96 (35+66 1) = 101)
1.7 Futtermittel-Import 23 (26) - 23 (26)
1.8 Saat- und Pflanzgut 1 (1) 1 (1) -
1.9 Netto-Mineralisation
…davon durch:
35 (19)
35 ( 19)
-
1.91. Grünland-Umbruch
24 (8)
24 ( 8 )
-
1.9.2 Moorkultivierung
11 ( 11)
11 ( 11 )
-
2. Output
…davon:
90 (69)
125 (116) 22 (19)
2.1 Pflanzliche Marktprodukte 68 (50) 68 (50) -
2.2 Futterfrüchte u.
Nebenerzeugnisse
- 57 (66) -
2.3 Tierische Marktprodukte 22 (19) - 22 (19)
3. Saldo (N-Überschuss) 159 (166) 113 (115) 97 (108)
4. N-Effizienz: 2. / 1. x 100 [%]
36 (29) 53 (50) 18 (15)
-379 -
1) + Futterfrüchte und Nebenerzeugnisse (57)
re1256
− 2.4.1: Sie weist gegenwärtig (Ø 2004-2008) folgende N-Überschusssalden
bzw. N-Effizienzen aus (Tab. 7):

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Betriebsbilanz 159 kg N ha -1 a -1 bzw. 36 %
Feldbilanz: 113 kg N ha -1 a -1 bzw. 53 %
Stallbilanz: 97 kg N ha -1 a -1 bzw. 18 %
− 2.4.2: Zu verzeichnen sind dabei nur unwesentliche Veränderungen gegenüber
Ø 1990-1994 mit demzufolge ebenfalls nahezu unveränderten Emissionen
von NH3, NOx und N2O in die Atmosphäre (UBA, 2010) und (vorwiegend)
NO3- in die Hydrosphäre (Fuchs et al., 2010). Auch noch mit dem Anspruch
auf nachhaltige N-Haushalte vom VDLUFA (Wiesler und Armbruster, 2009)
ausgewiesene, scheinbar tolerierbare N-Feldbilanz-Überschüsse von
51(< 9 bis >188) kg N ha -1 a -1 auf der Grundlage des toxikologisch unbegründeten
Trinkwassergrenzwertes von 50 mg NO3 l -1 und Aufzehrung von (noch)
70 % Denitrifikationspotential im Untergrund sind 7fach zu hoch und kontraproduktiv
zum Gewässerschutz mit tolerierbaren N-Feldbilanz-Überschüssen
von nur 6,7(< 1,2 bis > 25) kg kg N ha -1 a -1 auf der Grundlage ökologisch
begründeter, frachtorientierter, tolerierbarer NO3-Konzentrationen von
LAWA I/II im Grundwasser von 6,6 mg l -1 (= 2facher Hintergrundwert; Tab. 8).
üüü
A)Ökologisch begründeter Gewässerschutz mit maximal 6,6 mg NO3 - = 1,5 mg NO3-N im Grundwasser (LAWA I / II ) anstelle von
A) Toxikologisch unbegründetem Trinkwasserschutz mit maximal 50,0 mg NO3 - = 11,3 mg NO3-N im Grundwasser (TVO 1986)
B) Und diesbezüglich abgeleitete, maximal tolerierbare N-Feldbilanz-Überschüsse der Landwirtschaft bei Denitrifikation von 50 bzw. 70
[real: 75 (60-90]% in Drainzone und Grundwasserleiter, ohne der zu > 60% verursachten N-Auswaschung aus dem Forst
Landwirtschaft von
Deutschland
Zielsetzungen
(Vergleiche:
a) Ist-Fließgewässer:
ca. 3,0 – 5,0 mgNO3 - -N . l -1 ;
b) im Abfluss:
Ø = 4,9 mg NO3-N . l -1 )
Regionen Grundwasser-
Neubildung
[mm . a -1 ]
Aktuelle N-Überschusssalden der Feldbilanz (Ø 2004/2008) [kg N . ha -1 . a -1 ]
A) BNELK (2010) : 113
B) BMELV: ILU / JKI (2010): 73
A) Gewässerschutz [EU-Grundwasser-
Rahmenrichtlinie (2003)-Meeresstrategie (2008)] :
max. 6,6 mg NO3 - = 1,5 mg NO3 - -N . l -1 [13,3]- im
Grundwasser (LAWA I / II)
=2facher Hintergrundwert (Behrendt et al. 2003)
-380 -
B) Trinkwasserschutz [TVO (1986),
EU-Nitrat-Richtlinie (1991) ]
max. 50 mg NO3 - = 11,3 mg NO3 - -N . l -1 [100] im
Grundwasser (7fach von A) ! )
…somit wird toleriert:
…somit wird toleriert
Isermann und Isermann (2010) (Wiesler und Armbruster 2009)
C) Feldbilanz-Saldo
[kg N . ha -1 . a -1 C) Feldbilanz-Saldo
]
[kg N
bei Denitrifikation von:
. ha -1 . a -1 N-Fracht
Grundwasser
]
[kg N bei Denitrifikation von:
50% 70%
. ha -1 . a -1 N-Fracht
Grundwasser
]
[kg N
(2003/05) 50% 70%
. ha -1 . a -1 ]
(2003/05)
Deutschland
1. Ist 1998/00
(Behrendt et al. 2003)
a) kg N . ha -1 . a -1
b) mg N . l -1
135
29,0
49,0 14,7 (100) 29
49
14,7 (100)
10,9
10,9
2. Vgl Soll, …davon: 135 4,0 6,7 2,0 (17) 30 51 15 (96)
2.1 Mitteldeutsches
Schwarzerdegebiet
0-25 < 0,8 500 >15,0 >25,0 >7,5 >113 >188 1) >57 1)
1)
Davon 2,5% indirekte N2-O-Emissionen (Drainzone, Grundwasserleiter, Küstengewässer), re1283
also z.B. bei 113 bzw. 188 kg N . ha -1 . a - 1 sind dies 2,8 bzw. 4,7 kg N2O-N . ha -1 . a -1
− 2.4.3: Die NOx-Emissionen der Landwirtschaft bedürfen u. a. aufgrund der
Ergebnisse von Carbo-Europe (Schulze et al., 2010) einer Neuausweisung
bzw. Neubewertung, da auf die Landwirtschaft mehr als 50 % der gesamten
NOx-Emissionen entfallen.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
− 2.4.4: Demgegenüber (s. Punkt 2.4.1 und 2.4.2) weisen die vom BMELV
(BMELV, 2010) ausgewiesenen entsprechenden N-Bilanzen der Landwirtschaft
aufgrund der Unterbewertung der atmosphärischen N-Deposition
(Betriebsbilanz) und insbesondere der gänzlichen Nichtbeachtung der
N-Anlieferungen durch Landnutzungsänderungen wie Moorkultivierung
sowie Umbruch von Grünland und Stilllegungsflächen eine Unterbewertung
des Niveaus sowie ihrer N-Überschüsse in der Betriebs- und Feldbilanz aus
und eine Überbewertung der zeitlichen Minderung dieser N-Überschüsse
und N-Effizienzen hinsichtlich ihrer zeitlichen Erhöhung. – Zudem erfolgt
− keine Verifizierung bzw. Falsifizierung, indem keine Angaben über den „Verbleib“
der N-Salden gemacht werden: wie dies z. B. durch UBA (2009) erfolgt.
− 2.4.5: Lösungsansätze zur Erzielung nachhaltiger N-, aber auch C-, P- (und
S-) Bilanzen nicht nur der Landwirtschaft, sondern des gesamten Ernährungs-
und Bioenergie-Bereiches mit einem Nachhaltigkeitsziel der Bundesregierung
von z. B. einem N-Überschusssaldo (Hoftorbilanz) der Landwirtschaft
von 50 kg N ha -1 a -1 (Isermann und Isermann, 2009, Geupel, 2009)
bis 2020 setzen nicht gezielt an Maßnahmen zur Steigerung dieser Nährstoff-Effizienzen
der Landwirtschaft sowie des gesamten Ernährungs- und
Bioenergie-Bereiches an. Sie setzen stattdessen primär an der drastischen
Minderung ihres gesamten Niveaus auf der Grundlage nur noch bedarfsorientierter
Konsumtion und dementsprechender Produktion an, wobei entsprechende
technische Maßnahmen nur flankierenden Charakter haben
(Isermann und Isermann, 2010a, 20010b, Popp et al., 2010). Nur aufgrund
dieser Minderung ergibt sich z. B. die Erhöhung der N-Effizienz der Landwirtschaft
von heute 36 % dann auf 41 % (Isermann und Isermann, 2009a).
− 2.4.6: Entsprechend den Erkenntnissen von Punkt 2.1 bis 2.4 sind weder der
Energiepflanzenanbau noch die C-, N-, P- (S-) (Im)mobilisierung (= scheinbare
„Sequestrierung“) (Isermann und Isermann, 2010) vereinbar mit ursachenorientiertem
und hinreichendem Klimaschutz sowie Umweltschutz,
also kontraproduktiv und entheben die Überflussländer wie z. B. Deutschland
nicht von der Verpflichtung, bereits innerhalb diese Generation – also
bis 2020 und nicht bis 2050 – eine Minderung der (in-)direkt klimarelevanten
Gase ursächlich um mehr als 80 % zu bewirken. Wobei in diesem Umfang
auch der gesamte Umweltschutz hinsichtlich reaktiven C-, N-, P-, S-Emissionen
davon profitiert. Im Gegenteil: der Anbau von Energiepflanzen und
-381 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
sogar langfristig die o. e. (Im-)Mo bilisierung stellen demzufolge noch größere
Anforderungen an die Minderung dieser Emissionen an reaktivem C,
N, P, S und damit auch an Treibhausgasen. Der Energiepflanzenanbau stellt
aus nachhaltiger, also aus ökologischer, ökonomischer und sozialer Sicht
gegenwärtig eine der größten Fehlinvestitionen der Landwirtschaft dar, zu
verantworten von einer ebenso fehlleitenden Agrar- und (Bio-)Energiepolitik,
ins besondere des BMELV.
2.5 Schlussfolgerungen
Schlussfolgernd aus 2.1 bis 2.4 bedarf es dringend, auch seitens des VDLUFA,
jetzt in seinem überarbeiteten Standpunkt „Humusbilanzierung“ (2004) einerseits
nicht nur der ökonomischen, sondern auch der ökologischen und sozialen
Bewertung somit nunmehr nachhaltiger Humushaushalte. Andererseits ist aber
auch einer kritischen Stellungnahme zu den aktuellen Exzessen der Humusdegradierung
durch Moorkultivierung und Umbruch von Grünland- und Stilllegungsflächen
sowie C-, N-, P-, S- (Im-)Mobilisierung vs. „Sequestrierung“ über
das nachhaltige Ausmaß hinaus erforderlich (Isermann und Isermann, 2010).
3. Literatur
Behrendt, H., 2003: Internationale Harmonisierung der Quantifizierung von
Nährstoffen aus diffusen und punktuellen Quellen in die Oberflächengewässer
Deutschlands. UBA-Texte 82/03, 202 S.
DWA M 907: Merkblatt DWA-M 907, 2010: Erzeugung von Biomasse für die Biogasgewinnung
unter Berücksichtigung des Boden- und Gewässerschutzes.
April 2010. Herausgeber und Vertrieb: Deutsche Vereinigung für
Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V., 53773 Hennef, 50S.
EU Nitratrichtlinie (91/676/ EWG), 1991: Richtlinie des Rates vom 12. Dezember
1991 zum Schutz der Gewässer vor Verunreinigung mit Nitrat aus landwirtschaftlichen
Quellen. Amtsblatt der EG Nr. L 375 / 1 vom 31.12.1991.
EU Grundwasser-Rahmenrichtlinie, 2003: Draft Groundwater Directive (KOM /
2003, 550 final).
EU Meeresstrategie (2008 / 56 / EG): Rahmenrichtlinie der EU zum Schutz der
Meere.
Fink, A., 2007: Pflanzenernährung und Düngung: Gebrüder Borntraeger Verlagsbuchhandlung
Berlin. Stuttgart 2007, 253 S.
-382 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
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-383 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
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-384 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Vergleich von Bodenbearbeitungsverfahren mit
und ohne Pflug
R. Paul
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena
1. Einleitung
„Konservierende Bodenbearbeitung“ als Begriff für aufwandsreduzierte Verfahren
und Direktsaat steht für den Erhalt günstiger Gefügeeigenschaften und deren
Verbesserung gegenüber der Bodenbearbeitung mit dem Pflug (z. B. Lütke-Entrup
et al., 2003). Diese Meinung wird jedoch nicht uneingeschränkt geteilt (z. B.
Appel, 2008). Auch in Thüringen liegen langjährige Ergebnisse zu pflugloser
Bodenbearbeitung (seit 1994) auf drei Dauerbeobachtungsflächen und einem
Parzellenversuch vor, die eine kritische Überprüfung der Verfahren anraten.
Einen entsprechenden Wunsch und Bereitschaft zur Umsetzung äußerte das
Lehr-, Prüf- und Versuchsgut Buttelstedt. Dort wurde ein Versuch unter Großflächenbewirtschaftung
zum Vergleich von Bodenbearbeitungsverfahren mit und
ohne Pflug angelegt.
2. Versuchsanlage
Der Versuch begann im Jahr 2008 nach der Rapsernte auf einem 30 ha großen
Schlag.
Der Schlag war bereits drei Jahre pfluglos (Grubber bis 15 cm Bodentiefe) bearbeitet
worden.
Der Bodentyp ist ein Tschernosem mit einem 45 bis 60 cm mächtigen Ah-Horizont.
Der C-Horizont besteht aus umgelagertem Löß. Die Bodenart des Ah- und
des C-Horizontes ist stark schluffiger Ton (32 % Ton, 62 % Schluff).
Die Fläche wurde in 4 etwa 7 ha große Varianten eingeteilt, 1 = jährliches Pflügen,
2 = periodisches Pflügen, 3 = pfluglos mit Grubber bis 15 cm Lockerungstiefe und
4 = Pfluglos mit Grubber bis 5 (max. 10) cm Lockerungstiefe. Unmittelbar nach
-385 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Ernte des Rapses (August 2008) erfolgte eine Probenahme zur Feststellung der
bodenchemischen und physikalischen Eigenschaften. Die Nährstoffgehalte
befanden sich in den Gehaltsklassen C und D bei deutlicher Anreicherung mit
Kalium in der oberen Krume. Die Verteilung von K und P auf der Fläche nahm von
Variante 1 zu Variante 4 ab. Der Gehalt an Magnesium und Mikronährstoffen (B,
Cu, Mn, Zn) war hoch (Gehaltsklasse E) und gleichmäßig auf der Fläche verteilt.
Das Gefüge war deutlich geschichtet in eine sehr lockere obere Krume bis 15 cm
Tiefe, gefolgt von einer dichten, grobporenarmen und gering durchlässigen
Unterkrume (15 ... 30 cm), einer dichten Krumenbasis (30 ... 45 cm) und dann wieder
lockerem krumennahen Unterboden (ab etwa 45 cm).
Je Variante wurden zwei Messfelder zu je 2 500 m 2 eingemessen zur Bestimmung
von mineralischem Stickstoff, Makronährstoffen, organischem Kohlenstoff,
pH-Wert (10 cm-Schichten bis 30 cm); Pflanzeninhaltsstoffen zu mehreren
Entwicklungsstufen und im Ernteprodukt; Regenwurmbesatz, Unkrautbesatz;
Bodenfeuchteverlauf, Gefügeeigenschaften in oberer Krume, unterer Krume,
Krumenbasis, Unterboden (Trockenrohdichte, Luftkapazität, kf-Wert). Die vom
Bewirtschafter durchgeführten Arbeiten und der Zeitaufwand werden dokumentiert.
2009 wurde Winterweizen, 2010 Sommergerste angebaut. In beiden Jahren
wurden die Varianten 1 und 2 gepflügt.
3. Ergebnisse
3.1 Nährstoffversorgung
Die Verteilung der Nährstoffe Phosphor und Kalium auf der Fläche ist weiterhin
unterschiedlich und nimmt von Variante 1 zu Variante 4 ab.
Tab. 1: Phosphorgehalt (mg/100g) der Varianten
Bodentiefe
cm
1 2 3 4
2009 2010 2009 2010 2009 2010 2009 2010
0...10 7,95 8,90 6,15 6,20 5,20 5,30 5,65 5,20
10..20 7,80 8,90 6,20 6,10 4,70 5,30 5,20 5,10
20..30 8,05 8,60 6,55 5,70 4,60 5,30 4,55 4,50
-386 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 2: Kaliumgehalt (mg/100g) der Varianten
Bodentiefe
cm
1 2 3 4
2009 2010 2009 2010 2009 2010 2009 2010
0...10 20 23 18 20 31 30 33 26
10..20 21 23 19 18 24 17 25 13
20..30 25 24 22 18 14 12 17 9
Auf den Varianten ohne Pflug hat sich die Anreicherung dieser Nährstoffe
in der oberen Krume fortgesetzt, wobei die Differenz bei Phosphor zwischen
oberer und unterer Krume nur in Variante 4 deutlich ist, bei Kalium
ist sie es in beiden pfluglos bearbeiteten Varianten (Tabelle 1 und 2).
Die Magnesiumkonzentration ist geogen bedingt hoch. Es ist keine
Schichtung vorhanden. Unterschiede zwischen den Flächen bestehen
nicht.
Die organische Substanz hat sich in den pfluglos bearbeiteten Varianten
bereits vor Versuchsbeginn in der obersten Krume angereichert. Diese
Anreicherung blieb in den Varianten 3 und 4 bestehen. In den gepflügten
Varianten ist sie gleichmäßig in der Krume verteilt worden (Tab. 3).
Tab. 3: Gehalt an organischem Kohlenstoff (%) der Varianten
Bodentiefe
cm
1 2 3 4
2009 2010 2009 2010 2009 2010 2009 2010
0...10 2,07 2,12 2,06 2,12 2,15 2,27 2,31 2,15
10..20 2,10 2,23 2,08 2,19 2,08 2,03 2,19 1,95
20..30 2,16 2,17 2,09 2,13 1,97 2,05 2,04 1,82
Der Gehalt an mineralischem Stickstoff beträgt in 0...60 cm vor Vegetationsbeginn
und nach der Ernte in allen Varianten 50...55 kg/ha.
-387 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3.2 Bodenphysik
Der Bodenfeuchteverlauf (gravimetrisch bestimmter Bodenwassergehalt bezogen
auf die Bodentrockenmasse) zeigt für beide Jahre keine Variantenunterschiede.
In Tabelle 4 ist der Bodenfeuchtegehalt zu Vegetationsbeginn (Bodentemperatur
ca. 5°C), in Tabelle 5 zu Vegetationsende dargestellt.
Die unterschiedliche Bodenbearbeitung wirkte sich erwartungsgemäß auf das
Gefüge aus. Das Pflügen beseitigte die Schichtung der Krume. Sie veränderte
sich von einem Krümelgefüge in der oberen und einem Polyedergefüge in der
unteren Krume zu einem einheitlichen Krümel-Bröckelgefüge. Gegenüber den
pfluglos bearbeiteten Varianten ist der Grobporengehalt im oberen Krumenbereich
niedriger, aber ausreichend, im unteren wesentlich höher. Ein kritisches
Niveau (

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 5: Bodenfeuchtegehalt zu Vegetationsende (M.-%) der Varianten
Bodentiefe
cm
1 2 3 4
a b a b a b a b
0...5 14,7 15,4 16,9 15,4 15,1 15,8 15,9 16,2
5..15 15,6 14,3 16,6 14,4 15,4 14,5 15,2 14,9
15..30 16,3 15,0 17,2 15,4 15,4 14,3 15,7 14,3
30..45 15,2 14,8 18,4 15,1 15,5 14,4 15,8 14,8
45..60 16,2 14,4 17,2 15,4 16,3 14,2 14,6 12,9
a = 02.07.2009
b = 06.07. 2010
Die Krumenbasis zeigt für die gepflügten Varianten einen etwas höheren Grobporengehalt
als für die pfluglosen. Die folgende Schicht blieb in allen Varianten
unverändert (Abb. 2).
Die Verteilung des kf-Wertes im Profil zeigt bei den gepflügten Varianten eine
gleichmäßige und hohe Durchlässigkeit der Krume und eine mittlere der Krumenbasis.
Im Unterboden steigt der kf-Wert wieder an (Tab. 5). Im pfluglos bearbeiteten
Boden folgt einer extrem hohen Durchlässigkeit in der bearbeiteten
Krumenschicht ein deutlicher Rückgang bis zur Dichtheit in der nicht mehr bearbeiteten
Krume.
Die Ursache ist bei visueller Gefügebeurteilung erkennbar. Die Krume besteht
aus einer dichten polyedrischen Matrix, die mit wenigen Vertikalporen durchsetzt
ist. Die an sich ausreichenden Grobporen (Abb. 1) sind infolge knetender Druckbelastungen
zerschert worden. Sie verlieren ihre Kontinuität, die Durchlässigkeit
nimmt ab.
In den tieferen Schichten steigt auch in diesen Varianten die Durchlässigkeit wieder
an (Tab 6).
-389 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Vol.-%
30
25
20
15
10
5
0
Luftkapazität untere Krume (15...28 cm)
2009 2010
Jahr
Abb. 1: Luftkapazität (Vol.-%) in der unteren Krume
Vol.-%
25
20
15
10
5
0
Luftkapazität Krumenbasis (28...40 cm)
2009 2010
Jahr
Abb. 2: Luftkapazität (Vol.-%) der Krumenbasis
Tab. 6: Durchlässigkeit (kf-Wert in cm d -2 ) in Krume und Krumenbasis
Bodentiefe
cm
1 2 3 4
15...30 164 122 6 3
30..45 45 34 14 8
Die Wasserspeicherfähigkeit blieb von der Bodenbearbeitung unbeeinflusst.
Die Wassergehalts-Saugspannungskurven (Wassergehalt in Masseanteilen)
sind für die gemessenen Bodenschichten in allen Varianten deckungsgleich.
-390 -
1
2
3
4
1
2
3
4

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
3.3 Regenwürmer, Feldmäuse
Der Regenwurmbesatz zeigt starke Unterschiede zwischen beiden Jahren. Eine
Bevorzugung der pfluglos bearbeiteten Varianten besteht nicht (Abb. 3).
Abb. 3: Regenwurmbesatz (Individuen m -2 )
Schwankungen des Regenwurmbesatzes wurden auch auf den Thüringer
Dauerbeobachtungsflächen unabhängig von der Bodenbearbeitungsvariante
gefunden (Paul, 2009).
Unterschiede bestehen bei der Artenzusammensetzung. Die endogäischen
Arten (Krumenbewohner) dominieren in allen Varianten, wobei die Anteile bei
pflugloser Bodenbearbeitung geringfügig höher sind. Die anektischen Arten
(Tiefgräber) sind dagegen in den Pflugvarianten 1 mit 12 Ind. m -2 und 2 mit
10 Ind. m -2 stärker vertreten als in den pfluglos bearbeiteten Varianten 3 und 4 mit
2 bzw. 3 Ind. m -2 . Ein geringer Anteil (5 %) an epigäischen Arten (Streubewohner)
kam in Variante 3 vor. Die unterschiedliche Artenzusammensetzung könnte die
Folge der Konzentration des Nahrungsangebotes in der obersten Krume bei
pflugloser Bodenbearbeitung sein. Es sind aber weitere Beobachtungsjahre zur
Stabilisierung des Ergebnisses erforderlich.
Der Feldmausbefall (nur 2009 untersucht) war sehr gering, jedoch auf den Flächen
unterschiedlich. Die Variante 4 hatte mit 2,0 wiedergeöffneten Löchern je
250 m 2 den höchsten Feldmausbesatz.
-391 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3.4 Ertrag und Zeitaufwand
Der Ertrag (Winterweizen 2009) betrug im Mittel 103 dt/ha und war in allen Varianten
weitgehend gleich. Der Arbeitszeitaufwand unterschied sich, die Pflugvarianten
verbrauchten 1 h je ha mehr.
4. Zusammenfassung
Die ersten Versuchsjahre bestätigen den Fortbestand der Nährstoff-, Humus-
und Gefügeschichtung in den pfluglos bearbeiteten Varianten. Der deutlichste
Gefügewandel betrifft die untere Krume. Hier hat sich ein festes Polyedergefüge
entwickelt, das zwar (noch) nicht schadverdichtet, aber für Wasser, Sauerstoff,
Wurzeln und Regenwürmer schwerer durchdringbar als die mit dem Pflug gelockerte
Krume ist.
Die Pflugvarianten zeigten eine bessere Durchlässigkeit der Krumenbasis.
Ursache kann neben fachgerechter Arbeit, schonender Bodenbelastung auch
der höhere Anteil an tiefgrabenden Regenwurmarten sein. Die Ergebnisse
bestätigen auch die ausreichende Druckbelastbarkeit der gepflügten abgesetzten
Krume. Ertragsunterschiede wurden bisher nicht festgestellt.
Das Ergebnis der ersten Beobachtungsjahre gleicht den Beobachtungen aus
langjährigen Dauerbeobachtungen (Paul, 2009). Der Versuch sollte fortgesetzt
werden.
5. Literatur
Appel, T., 2008: Umweltvorteile: Ja, aber.... DLG-Mitteilungen 12, 46-49.
Lütke-Entrup, N., Schneider,M., Braun,J., 2003: Bearbeitungsgänge sparen,
aber mit Augenmaß. Nur mit standortgerechten Bewirtschaftungssystemen
sind die Kostenvorteile der konservierenden Bodenbearbeitung zu
erschließen. Neue Landwirtschaft-Sonderheft, 9-14.
Paul, R., 2009: Auswirkungen langjähriger pflugloser Bodenbearbeitung auf
Gefügeeigenschaften. VDLUFA-Schriftenreihe Bd. 65/II, 162-167, Kongressband
2009 Karlsruhe, VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
-392 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Stevia Rebaudiana - Analytik zur Stabilität
von Stevio sid und Rebaudiosid in
Verarbeitungsprodukten
S. Heeren, D. Schultze, P. Meurer, G. Flick
Hochschule Neubrandenburg, Fachbereich Agrarwirtschaft und Lebensmittelwissenschaften,
Neubrandenburg
1. Einleitung
Die Blätter der Pflanze Stevia Rebaudiana
(Abb. 1) werden schon seit Jahrhunderten
von den Naturvölkern in Brasilien und
Paraguay als Süßungsmittel verwendet.
Das Herkunftsgebiet der Pflanze ist Südamerika;
ein Anbau ist aber auch aus Teilen
Asiens bekannt. In Asien wird Stevia-
Extrakt bei der Herstellung von
Erfrischungsgetränken, Süßwaren und
Fruchtprodukten eingesetzt. Als Haupt-
Abb. 1: Stevia Rebaudiana
komponenten gelten die Diterpenglykoside
Steviosid und Rebaudiosid. Der
Extrakt besitzt eine 100 bis 200fach höhere Süßkraft als Saccharose und eignet
sich für den Einsatz in Diät- und Diabetiker-Nahrungsmitteln. In einigen südamerikanischen
und asiatischen Ländern ist der Einsatz von Stevia-Extrakt heute
offiziell geregelt (Kienle, 2010).
In Europa ist eine Zulassung über die Novel Food Verordnung bisher noch nicht
erfolgt. Nach Erkenntnissen aus neuen Studien der Euro päischen Behörde für
Lebensmittelsicherheit (EFSA) vom 14. April 2010 wurde bewiesen, dass Stevia
weder genotoxisch noch krebserregend ist und auch keine negativen Auswirkung
auf die Fruchtbarkeit und die Fortpflanzungsorgane des Menschen hat, was eine
baldige Zulassung in der EU höchstwahrscheinlich macht. Seit 2008 gibt es in der
Schweiz drei Einzelgenehmigungen für den Zusatz von Stevia-Extrakt in Erfrischungsgetränken
(Kienle, 2010). Da der Einsatz von Stevia-Extrakt nun auch
in der EU möglich werden könnte, wurden Untersuchungen zur Verwendung des
Extrakts in die hochschulinterne Forschung am Fachbereich Agrarwirtschaft und
-393 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Lebensmittelwissenschaften der Hochschule Neubrandenburg aufgenommen.
Die Arbeitsgruppen von Prof. Flick (Landw. Chemie, Intensivkulturen) und Prof.
Meurer (Gemüsetechnologie) beschäftigten sich mit der Entwicklung einer Analysenmethode
zum Nachweis der Stabilität des Steviosids und des Rebaudiosids
A und C in verschiedenen Modell lösungen, sowie in Backwaren, Sauergemüse
und Gemüsekonserven unter Nutzung der HPLC.
2. Material und Methoden
2.1 Beliebtheitstest
Zu Beginn der Untersuchungen standen zwei Sorten von Steviosid-Pulver
(weißlich und gelblich) zur Auswahl. Es wurde ein Beliebtheitstest mit 0,025 %
Steviosid-Lösung und 11 Personen durchgeführt. Nach Auswertung der Ergebnisse
wurde für die weite ren Untersuchungen das weißliche dem gelblichen Steviosid-Pulver
vorgezogen.
2.2 Modellösungen
Für die Herstellung der Modelllösungen wurde eine 0,05 % Steviosid-Lösung als
Basis genommen, um die Wiederfindung mittels HPLC zu gewährleisten. Den
Modelllösungen wurden in mehreren Versuchs reihen verschiedene Säuren,
Kochsalz und Zucker zugesetzt (Tab. 1), um die Säurestabilität der Stevia-Glykoside
bei unterschied lichen Bedingungen zu überprüfen. Des Weiteren wurde
zusätzlich die Hitzestabilität bei Raumtemperatur, 60 °C, 80 °C, 100 °C, und
130 °C und verschiedenen Einwirkzeiten (15 min, 30 min, 60 min) überprüft.
Tab. 1: Zusammensetzung der Modelllösungen
Zusätze Summenformel
-394 -
Natriumchlorid
Zuckerlösung
NaCl
Zuckerlösung
Zitronensäure C6H8O7 + + +
Essigsäure C2H4O2 + - -
Milchsäure C3H6O3 + - -
Natriumchlorid NaCl + - -
Es erfolgte die Zugabe von 1 % bzw. 2 % Säure und/oder Kochsalz und
5 % Zucker in Form von Saccharose zu den Modelllösungen.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
2.3 Mürbeteig- und Zitronenplätzchen
In einem weiteren Versuch wurde das Stevia-Pulver zum Backen von Mürbeteigplätzchen
und Zitronenplätzchen verwendet. Anstatt 100 g Zucker wie in den
Rezepten angegeben (Tab. 2) wurden vier Varianten ausprobiert:
- kein Steviosid
- 25 g Zucker
- 0,125 g Steviosid
- 0,0625 g Steviosid + 12,5 g Zucker
Tab. 2: Rezepte für Mürbeteig und Zitronenplätzchen
Zutaten Mürbeteigplätzchen Zitronenplätzchen
Mehl 300 g 300 g
Butter 200 g 175 g
Eier 1 1
Vanillin Zucker - 1 Päckchen
Salz - 1 Prise
Öl - 1 EL
Zitrone - 1 gepresst
Zucker 100 g 100 g
Die Backzeit im vorgewärmten Ofen betrug 10 min bei 220 °C Umluft. Die Plätzchen
wurden sowohl sensorisch als auch mittels HPLC analysiert. Für die HPLC
Untersuchungen wurden die Plätzchen mit Hilfe eines Mixers zerkleinert. 10 g
davon wurden mit 50 mL destilliertem Wasser bei 70 °C versetzt und die gesamte
Probe 30 min bei 70 °C im Wasserbad erhitzt. Anschließend wurde filtriert und es
erfolgte eine Festphasenextraktion.
2.4 Sauergurken
Für die Herstellung von Sauergurken mit Steviosid wurde wie folgt vorgegangen:
Die Gurken wurden in Scheiben geschnitten und 160 g davon in 160 g Aufguss
(Tab. 3) eingelegt.
-395 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 3: Rezeptur des Gurken Aufgusses
Konzentrationen Inhaltsstoffe Summenformel
2 % Natriumchlorid NaCl
0,2 % Kaliumsorbat C6H7KO2
0,5 % Saccharose C12H22O11
0,2 % Calciumchlorid CaCl2
0,025 % Steviosid C38H60O18
10 7 KbE/g Starterkultur -
Es wurden zwei verschiedene Starterkulturen verwendet, Lactobacillus paracasei
(Ausgangskeimzahl 4,8*10 11 KbE/g) und Pediococcus pentosaceus (Ausgangskeimzahl
4,5*10 11 KbE/g). Anschließend wurden die Gurkengläser bei
20 °C für vier Wochen im Gärraum gelagert und einmal pro Woche die Milchsäure
und der pH-Wert gemessen. Außerdem wurde jeweils eine Probe der Gurken
und des Aufgusses für die HPLC Analytik vorbereitet (2.6). Die Bestimmung der
Milchsäure wurde über die potentiometrische Titration mit Natronlauge durchgeführt.
Dafür wurde ein Homogenat der Gurken bzw. der Aufguss verwendet.
Um das Hintergrundrauschen der Proben bei den HPLC Untersuchungen näher
zu charakterisieren, wurden die als Starterkul turen verwendeten Milchsäurebakterien
separat in einer Nährbouillon (17 g/L pankreatisches Pepton, 3 g/L Hefeextrakt,
5 g/L Natrium chlorid, pH 5) angesetzt (1 mg Bakterien auf 100 mL Nährbouillon)
und nach ihrem Wachstum mittels HPLC untersucht.
2.5 Sterilisierte Karotten
Die Herstellung von sterilisierten Karotten mit Steviosid erfolgte nach folgendem
Verfahren: Die Karotten wurden geschält, gewürfelt und 5 min bei 85-90 °C
blanchiert, in Gläser gefüllt und mit gleicher Menge Aufguss (2 % Natriumchlorid,
0,025 % Steviosid) bedeckt. Die Sterilisation erfolgte in einem Wasserautoklaven,
der zunächst auf 100 °C vorgeheizt worden war und dann eine Temperatur
von 120 °C erreichte. Dann erfolgte die Vorbereitung der Proben für die HPLC
(2.6).
-396 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
2.6 HPLC
Die Probenaufarbeitung für die HPLC Analytik erfolgte für die Sauergurken und
die sterilisierten Karotten nach dem gleichen Prinzip. Das Gemüse wurde mit
einem Mixer zerkleinert und daraus 12 g Probe entnommen. Die Probe wurde
mit 30 mL dest. Wasser versetzt und 30 min bei 70 °C extrahiert, dann filtriert und
einer Fest phasenextraktion unterzogen.
Als stationäre Phase für alle Proben, auch die Modelllösungen, wurde eine Kieselgelsäule
mit NH2-Gruppen verwendet. Die mobile Phase war ein Acetonitril/
Wasser-Gemisch mit pH 4. Die Fliessgeschwin digkeit betrug 1,5 mL/min und die
Temperatur des Säulenofen wurde auf 25 °C festgelegt. Es erfolgte die Injektion
von 25 µL Probe und eine Detektion der Substanzen (Steviosid, Rebaudiosid A
und C) bei 204 nm im DAD-Detektor (Kitada et al., 1989).
3. Ergebnisse
3.1 Ergebnisse der Modelllösungen
Aus den Ergebnissen, dargestellt in Tab. 4 und in Abb. 2 wird deutlich, dass Temperatur
und Kochsalz alleine keinen Einfluss auf die Stabilität des Steviosids
haben. Erst der Zusatz verschiedener Säuren führt bei höheren Temperaturen
zum Abbau des Steviosids in den Modelllösungen.
Tab. 4: Steviosid-Konzentration in % der Steviosidlösung nach 30 min Erhitzungsdauer
Nr Steviosid mit RT 60°C 80°C 100°C 130°C
1 ohne Zusatz 99,53 97,4 96,47 98,80 97,55
2 Zitronensäure 99,96 98,29 93,84 67,12 0,00
3 Essigsäure 100,26 87,05 101,08 91,30 26,98
4 Milchsäure 101,70 99,22 99,03 79,98 0,00
5 Natriumchlorid 99,65 100,27 99,9 98,19 98,33
6 NaCl + Zitronensäure 101,17 99,90 93,38 25,12 0,00
7 NaCl + Essigsäure 99,22 99,61 97,21 82,72 2,38
8 NaCl + Milchsäure 99,49 97,88 98,74 54,52 0,00
-397 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Konzentration %
120
100
80
60
40
20
0
RT 60 80 100 130
Temperatur °C
Abb. 2: Steviosid-Konzentrationen der Modelllösungen in Abhängig keit von
der Temperatur bei 30 min Erhitzungsdauer (Legende siehe Tab: 4)
Die unterschiedlichen Erhitzungszeiten der verschiedenen Varianten der
Modelllösungen führten zu dem Ergebnis, dass eine um 15 min längere Erhitzungsdauer
zu einem um ca. 20 % höheren Abbau des Steviosids führen. Die
Zugabe einer Säurekonzentration von 2 % zu den Modelllösungen ergibt einen
höheren Abbau des Steviosids bei gleicher Erhitzungsdauer. Außerdem ist zu
beobachten, dass auch hier eine zusätzliche erhöhte Kochsalzkonzentration
den Abbau noch beschleunigt.
Genau wie beim Abbau der Steviosid-Konzentration, spielt bei der Zersetzung
von Rebaudiosid A und C, die Zugabe von Säure und Kochsalz, sowie die Säure-
und Kochsalzkonzentration, die Erhitzungstemperatur und die Erhitzungsdauer
eine große Rolle. Das Abbauverhalten aller drei Diterpenglykoside ist bei den
unterschiedlichen Bedingungen vergleichbar.
3.2 Ergebnisse der Mürbeteig- und Zitronenplätzchen
Die nach dem Backvorgang mittels HPLC gemessenen Konzentra tionen an
Steviosid sind je nach Teigvariante verschieden. Es wurde deutlich, dass während
des Backvorgangs (10 min 220 °C) über 60 % des Steviosids abgebaut wer-
-398 -
1
2
3
4
5
6
7
8

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
den. Unterschiede ergeben sich in den zwei Varianten der Plätzchen einmal mit
Zitrone und einmal ohne Zitrone. Die abgebaute Konzentration liegt bei durchschnittlich
65 % für die Mürbeteig-Plätzchen und bei bis zu 68 % für die Zitronenplätzchen.
Die sensorischen Untersuchungen der Plätzchen ergaben, dass sie ohne Zukkerzugabe
eine sehr helle Färbung aufweisen und sowohl die Zugabe von Zucker
als auch die Zugabe des Steviosids zu einem süßen Geschmack führen. Die Varianten
mit Steviosid Zusatz waren im Geschmack typisch für Stevia leicht lakritzartig.
Auffallend bei den Zitronenplätzchen war der überdeckte Geschmack des
Steviosids durch die Säure der Zitrone.
3.3 Ergebnisse der Sauergurken und sterilisierten Karotten
Bei den Sauergurken ergab sich in den ersten drei Wochen der Milchsäuregärung
wie erwartet ein Säureanstieg, der in der Lake höher war als in den Gurken.
Zu erklären ist dies durch den Stoffwechsel der Mikroorganismen, die zuerst die
Kohlenhydrate aus der Lake und dann aus der Gurke verwerten. Innerhalb der
vierten Woche ist die Säureentwicklung bei den Gurken mit den Pediococcus
pentosaceus Kulturen konstant, wobei bei den Gurken mit Lactobacillus paracasei
Kulturen die Säureentwicklung weiter ansteigt und noch nicht beendet ist.
Die Ermittlung der Steviosid-Konzentration in der Lake und in den Gurken in allen
vier Wochen der Gärung lieferte kein quantitatives Ergebnis. Es konnte qualitativ
festgestellt werden, dass erst nach ca. drei Wochen Steviosid in den Gurken
nachweisbar ist. Die Diffusion des Steviosids aus der Lake in die Gurken ist vermutlich
nach vier Wochen Gärung noch nicht vollständig abgeschlossen. Es wird
davon ausgegangen, dass die Gesamtkonzentration des Steviosids in der Lake
und den Gurken über die Zeit unverändert bleibt (Nowotny, 1995) und somit kein
Abbau des Steviosids bei beiden Mikroor ganismen erfolgt. Die Rebaudioside A
und C konnten mit unserer Methode weder qualitativ noch quantitativ eindeutig
ermittelt werden.
Bei den sterilisierten Karotten zeigte sich ein ähnliches Verhalten des Steviosids.
Es wurde nicht abgebaut, diffundierte aber bereits nach einer Woche in die Karotten.
Dieses Phänomen ist auf das vor der Sterilisation durchgeführte Blanchieren
zurückzuführen, wodurch das Zellgewebe weich und locker geworden ist und so
das Steviosid leichter in die Karotten als in die Gurken diffundieren konnte.
-399 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
4. Schlussfolgerung
Aus den durchgeführten Modellversuchen lassen sich folgende Schlussfolgerungen
ableiten:
− der Zusatz von Säuren und Kochsalz zu einer Steviosid-Lösung führt zum
vermehrten Abbau der Diterpenglykoside,
− höhere Temperaturen und längere Erhitzungszeiten führen ebenfalls zu vermehrtem
Abbau der Diterpenglykoside,
− Steviosid wird während des Backvorgangs zu 65-68 % abgebaut,
− Steviosid ist bei der Zubereitung von Sauergemüse und dem Vorgang der
Sterilisation weitestgehend stabil und diffundiert nach und nach aus der
Lake in das Gemüse.
Aus den Ergebnissen ergibt sich die Empfehlung der weiterführenden Überprüfung
der Stabilität der Diterpenglykoside Steviosid und Rebaudiosid in verschiedenen
Verarbeitungsprodukten, um den Ein satz von Stevia anstatt Zucker weiter
voranzutreiben.
5. Literatur
Kienle, U., 2010: Welches Stevia hätten Sie denn gerne? Anbau und Herstellung
- Perspektiven weltweit. J. Verbr. Lebensm. 5: 241-250.
Kitada, Y., Sasaki, M., Yamazoe, Y., 1989: Simultaneous determi nation of stevioside,
rebaudioside A and C and dulcoside by HPLC. J. Chromatogr. 474:
447-451.
Nowotny, M., 1995: Entwicklung und Bewertung von Verfahren zur Gewinnung
der Süßstoffe aus Stevia Rebaudiana. Verlag Ulrich E. Grauer, Stuttgart.
Quelle Abb. 1: http://www.bio-gaertner.de/Images/Photos/Botanik/UD09
-400 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Untersuchungen zum Phosphoraustrag aus
Wirtschaftsgrünland nach Starkregenereignissen
M. Diepolder 1 , S. Raschbacher 1
1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising
Zielsetzung des INTERREG-III-A-Projektes „Saubere Seen“ war es, den Phosphoreintrag
im Einzugsgebiet von zwei eutrophierten Stauseen in der Oberpfalz/
Bayern anhand von mehrjährigen Messreihen zu quantifizieren, Erkenntnisse
über Ursachen und Wege zu gewinnen und daraus Möglichkeiten zur Reduzierung
abzuleiten.
Im folgenden Beitrag werden zwei Teilprojekte (Beregnungsversuche) des Forschungsprojektes
vorgestellt und deren Ergebnisse diskutiert:
• P-Austräge aus drainierten Grünlandflächen nach Starkregenereignissen
• P-Austräge aus hängigem Grünland nach Starkregenereignissen und
Wirkung eines Randstreifens
1. P-Austräge aus drainierten Grünlandflächen nach Starkregenereignissen
(Beregnungsversuche)
1.1 Einleitung
Während die Erosion als Eintragspfad bereits gemeinhin bekannt ist, hat die
Bedeutung anderer P-Eintragspfade in Gewässer erst in jüngerer Zeit wissenschaftliche
Beachtung erlangt. Dazu zählt auch der P-Austrag aus der Fläche
durch Zwischenabfluss über Makroporen („preferential flow“) nach unmittelbar auf
Düngungsmaßnahmen folgenden Starkregenereignissen (Withers et al., 2003).
Dabei kann der Austrag aus Drainagen auch als Teil des Zwischenabflusses
angesehen werden. Nach Ergebnissen der o. g. Autoren können Starkregenereignisse
nach Düngungsmaßnahmen mehr als 50 % des gesamten jährlichen
P-Austrages bewirken.
Es soll an dieser Stelle deutlich herausgestellt werden, dass es sich bei der Versuchsanstellung
(siehe Material und Methoden) um eine „Worst-Case-Situation“
handelt, die jedoch durchaus realitätsbezogen ist, bedenkt man die Auswirkun-
-401 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
gen von kräftigen Gewitterrregen. In diesem Zusammenhang wurde auch der
Frage nachgegangen, ob und inwiefern unter derartigen Bedingungen Unterschiede
hinsichtlich der Gülleapplikations-Technik bestehen.
1.2 Material und Methoden
Die im Folgenden beschriebenen Messungen wurden auf natürlichem
Dauergrünland auf Pseudogley mit optimaler P-Versorgung (Stufe „C“,
14 mg P2O5/100g Boden) eines landwirtschaftlichen Betriebes im Einzugsbereich
des „Eixendorfer Stausees“ (Landkreis Schwandorf/Oberpfalz) durchgeführt.
Die Versuchsanlage bestand aus fünf nebeneinander liegenden Plots von je
150 m 2 (30 m x 5 m) Größe über einem bereits vorhandenen Drainagesystem
(Sauger in 70 cm Tiefe mit 7 cm Durchmesser). Jeder Plot befand sich dabei mittig
über je einem Drän. Der schematische Aufbau des Versuchs wird in Abbildung
1 gezeigt. Die einzelnen Beregnungen wurden zu Vegetationsbeginn und bei
geeignetem Wetter nach jedem Schnitt durchgeführt. Der gesamte Versuchszeitraum
umfasste drei Jahre.
Da die Böden naturgemäß unterschiedliche Ausgangswassergehalte aufwiesen,
erfolgte am Abend vor der Gülleapplikation und dem künstlichen „Starkregenereignis“
solange eine Vorwässerung, bis der jeweilige Drän anfing zu laufen.
Als Varianten wurden untersucht: Beregnung ohne Gülleapplikation (Null),
Beregnung unmittelbar nach oberflächlicher Gülleausbringung mit Prallteller
und praxisüblicher Technik (Gülle-Prall) sowie Beregnung nach Gülleapplikation
mittels Injektion in 2 cm Tiefe (Gü-Inj.), wobei auch das hierfür verwendete
Gerät in der Region in der Praxis eingesetzt wurde. Bei beiden Güllevarianten
wurden einheitlich jeweils 25 m² Rindergülle, entsprechend im Mittel ca. 15 kg P
(bzw. ca. 34 kg P2O5) ausgebracht. Die drei Versuchsvarianten rotierten im Verlauf
der insgesamt drei Untersuchungsjahre auf den fünf Plots, so dass eine
gleichmäßige Verteilung der Versuchsvarianten (Randomisierung) über einen
räumlich-zeitlichen Ansatz erzielt wurde.
Die Abflussmessung und Probenahme für die P-Bestimmung im Labor erfolgte
automatisch jeweils am Ende eines Dräns, der zu diesem Zweck aufgegraben
und mit einem automatischen Probenehmer bestückt war. Das Dränwasser
-402 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
wurde auf Gesamt-P (TP) und nach Filtration durch einen Filter mit 0,45 Mikrometer
Durchmesser auf „Gelöstes Gesamt-P“ (DTP) untersucht.
Hingewiesen sei darauf, dass Phosphor in Tabellen und Text als Rein-P und nicht
als Oxidform angegeben ist, sofern dies nicht ausdrücklich anders dargestellt ist.
Dränagesystem
Flächengröße: 150 m2 Flächengröße: 150 m (5 m x 30 m)
2 Flächengröße: 150 m (5 m x 30 m)
2 (5 m x 30 m)
Abflussmessung Abflussmessung und
und
automatische
automatische
Probenahme Probenahme Probenahme am
am
Dränauslauf
Dränauslauf
-403 -
Drän
Düse (0.5 m3 Düse (0.5 m /h) und
Regenmaximum
3 Düse (0.5 m /h) und
Regenmaximum
3 Düse (0.5 m /h) und
Regenmaximum
3 /h) und
Regenmaximum
Abb.1: Aufbau und Durchführung der Beregnungsversuche
1.3 Ergebnisse und Diskussion
Beregnungsmenge: 30 l/m 2
Beregnungsmenge: 30 l/m
Beregnungsintensität: 15-20 l/h
2
Beregnungsmenge: 30 l/m
Beregnungsintensität: 15-20 l/h
2
Beregnungsmenge: 30 l/m
Beregnungsintensität: 15-20 l/h
2
Beregnungsintensität: 15-20 l/h
Analysen:
• Gesamt-P (TP)
• Gesamt-P nach Filtration
durch 0,45 µ Filter
("Gelöstes Gesamt-P", DTP)
Bei der gewählten Beregnungsintensität und -menge betrug die durchschnittliche
Abflussrate 13 % (4,0 l/m 2 ). Trotz der Vorwässerung der Parzellen am Abend
vor der eigentlichen künstlichen Beregnung schwankten die Abflüsse am Drän,
die P-Konzentrationen und die ausgetragenen P-Frachten selbst bei gleichen
Varianten in einem weiten Rahmen. Dies erfordert eine differenzierte Betrachtung.
Mittlere P-Austräge
Tabelle 1 zeigt, dass im Mittel aller Versuche nach einem künstlichen „Starkregenereignis“
über die Drainage ohne Gülledüngung 45 g Gesamtphosphor (TP),
nach Gülleapplikation mit Prallteller 300 g TP und nach Gülle-Injektion 120 g TP

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
pro Hektar ausgetragen wurden. Der maximale P-Austrag (siehe Gülle-Prallmax)
erreichte einen Wert von knapp einem Kilogramm Gesamt-Phosphor (TP), was
2,2 Kilogramm P2O5 pro Hektar entspricht. Bezogen auf die über die Gülle ausgebrachte
P-Menge betrug der apparente, d. h. scheinbare Verlust des Gülle-TP
[(Gülle-TP – Null-TP)/Dünge-TP] am Drain 0,5 % bei Schlitztechnik bzw. 1,8 %
beim Pralltellerverfahren, erreichte bei letzterem aber im Maximalfalle eine Höhe
von rund 5 %.
Tab. 1: P-Frachten und P-Konzentrationen im Drainageabfluss nach künstlich
erzeugten Starkregenereignissen
Parameter
Abfluss
am Drän (l/
m2 )
Düngung
(kg TP/ha)
TP-Fracht
(g/ha)
DTP-
Fracht
(g/ha)
DTP/TP
(%)
Konz. TP
(mg/l)
Konz.
DTP
(mg/l)
Gesamt
Mittel
(n = 29)
4,0
14,2
(n = 19)
150
69
57
5,4
2,1
Effekt
Varianten
(Pr>F)
0,176
n.s.
0,680
n.s.
0,008
**
0,028
*
0,0005
***
< 0,0001
***
< 0,0001
***
Mittel
v (%)
Min-Max
Mittel
v (%)
Min-Max
Mittel
v (%)
Min-Max
Mittel
v (%)
Min-Max
Mittel
v (%)
Min-Max
Mittel
v (%)
Min-Max
Mittel
v (%)
Min-Max
-404 -
ohne Gülle
(n = 10)
5,6 a
77
0,9-15,8
-
45,4 bc
62
4-82
34,6 b
68
2-72
75 a
23
49-95
0,85 bc
47
0,49-1,81
0,63 c
47
0,25-1,20
Varianten
G-Prall
(n = 9)
3,0 a
70
0,3-6,0
13,9 a
27
10,0-19,7
299,8 a
95
42-960
115,3 a
88
13-282
40 c
40
7-57
12,02 a
61
3,0-24,2
3,90 a
43
1,5-6,1
G-Inj.
(n = 10)
3,4 a
76
0,8-8,8
14,6 a
23
10,0-19,7
120,0 b
72
34-317
61,6 ab
60
13-126
54 b
32
33-93
3,89 b
33
2,1-6,0
2,01 b
34
1,1-3,4
Effekt Varianten (Pr>F):Höhe der Irrtumswahrscheinlichkeit (z. B. 0,176 = 17,6 %), dass
signifikante Effekte zwischen den Varianten vorhanden sind.
Mittelwerte: Unterschiedliche Buchstaben bedeuten signifikante Mittelwertsunterschiede
bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 %.
v (%): Variationskoeffizient (Standardabweichung*100/Mittelwert); erlaubt einen
Vergleich der Streuung der Einzelwerte um den Mittelwert bei verschiedenen
Merkmalen, unbeeinflusst von der Art und Größe des Mittelwertes.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Diese Zahlen erscheinen auf den ersten Blick niedrig, insbesondere wenn man
die im Vergleich dazu die verhältnismäßig hohe Nährstoffmenge von 30-35 kg
Phosphor bzw. 70-80 kg P2O5 pro Hektar gegenüberstellt, die bei den gegebenen
Standortverhältnissen vom Grünland abgefahren werden (LfL, 2007).
Jedoch ist zu berücksichtigen, dass unter den gewählten Versuchsbedingungen
bereits ohne Düngung im Mittel 8 %, bei flächiger Gülledüngung über 50 %
und bei der flachen Gülleinjektion ca. 20 % von der gesamten durchschnittlichen
jährlichen P-Fracht aus den landwirtschaftlich genutzten Flächen (0,56 kg TP/
ha) im Einzugsgebiet des Eixendorfer Stausees erreicht wurden. Versuchsergebnisse
von Diepolder et al. (2006) ergaben bei undrainiertem Grünland im
Allgäuer Alpenvorland einen jährlichen P-Austrag aus dem Wurzelraum in einer
Größenordnung von ca. 300-400 g TP bzw. 0,7-0,9 kg P2O5 pro Hektar und Jahr.
Bezieht man die Extremwerte von Tabelle 1 in die Betrachtung mit ein, so wird die
Bedeutung des Zwischenabflusses aus Drainagen – und der damit verbundenen
P-Fracht – gerade nach direkt auf Düngungsmaßnahmen folgenden Stark-
regenereignissen ersichtlich.
Es wird deutlich, dass die Technik der Gülleapplikation eine bedeutende Rolle
spielt. Bemerkenswert ist aber auch, dass auch bei fehlender Düngung vor einem
Starkregenereignis Phosphor ausgetragen wurde.
Beziehung zur Abflussmenge
Relativ unabhängig von den Varianten schwankten die Abflüsse am Drän wohl
aufgrund der räumlichen und zeitlichen Variabilität des Porensystems zwischen
0,3 und 16 l/m 2 . Aus Abbildung 2 und Tabelle 2 geht hervor, dass - trotz der starken
Streuung - mit steigender Abflussmenge bei allen Varianten eine kontinuierliche
und signifikante (r 2 = 0,52 bis 0,86) Zunahme der ausgetragenen TP- und
DTP-Frachten zu verzeichnen war.
Dabei war der Anstieg der TP-Fracht mit zunehmender Abflussmenge bei breitflächiger
Gülleausbringung mit dem Prallteller um den Faktor 19 und bei Gülleinjektion
um den Faktor 6 höher als bei der Kontrollvariante (Verlagerung von
Boden-TP). Für das gelöste Phosphor (DTP) wurden bei den Güllevarianten
ebenfalls signifikante, jedoch deutlich weniger steile Anstiege gemessen (siehe
Tabelle 2). Das Verhältnis von „Gülle-Prall“ und „Gülle-Inj.“ zu „Null“ betrug hier
ca. 10:1 bzw. 2,7:1. Damit zeichnete sich für beide P-Fraktionen eine ähnliche
-405 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abstufung zwischen den beiden Gülle-Applikationstechniken zugunsten der
Injektion ab.
Abb. 2: Beziehungen zwischen Abflussmenge und Austrag an Gesamt-Phosphor
(TP) bei verschiedenen Düngungsvarianten
Tab. 2: Beziehung zwischen Abflussmenge am Drän [x (l/m 2 )] und P-Fracht
[y (g/ha TP, DTP)] sowie P-Konzentration [y (mg/l TP, DTP)]
y
Fracht TP
Fracht DTP
ohne Gülle
(n = 10)
y = 16,3 + 5,23x
r 2 = 0,64 **
y = 9,0 + 4,61x
r 2 = 0,70 **
-406 -
Varianten
G-Prall
(n = 9)
y = 5,5 + 99,00 x
r 2 = 0,52 *
y = 18,1 + 44,9 x
r 2 = 0,84 ***
G-Inj.
(n = 10)
y = 14,6 + 30,77 x
r 2 = 0,86 **
y = 18,8 + 12,47 x
r 2 = 0,77 ***
Konz. TP r 2 = 0,02 n. s. r 2 = 0,18 n. s. r 2 = 0,20 n. s.
Konz DTP r 2 < 0,01 n. s. r 2 < 0,01 n. s. r 2 = 0,21 n. s.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
P-Formen
Bei der ungedüngten Kontrollvariante bestand der ausgetragene Phosphor weitestgehend
aus gelöstem Phosphor, während bei der Ausbringung mit dem Prallteller
rund 60 % und bei Gülleinjektion rund 50 % der am Drän abgelaufenen P-Fracht
aus partikulärem Phosphor bestand (Tabelle 1). Der insgesamt höhere Anteil an
partikulärem Phosphor am ausgetragenen Gesamt-P bei den Güllevarianten bzw.
der niedrigere Anstieg an DTP im Verhältnis zu TP (Tabelle 2) kann als ein deutlicher
Hinweis darauf angesehen werden, dass nur ein geringer Teil des Dünger-P über
die Bodenmatrix in die Drainagen gelangt, sondern der Haupt-Eintragspfad direkt
über die Makroporen erfolgt. Beispiele für derartige Makroporen sind Regenwurmgänge,
abgestorbene Wurzelgänge oder Schrumpfungsrisse. Gülle-Phosphor,
welcher breit verteilt auf der Oberfläche liegt (Ausbringung mit Prallteller), scheint
nach Starkregenereignissen stärker von der Auswaschung betroffen zu sein als in
den Boden injizierter bzw. nicht-flächig applizierter Phosphor.
P-Konzentration
Aus ökologischer Sicht ist neben der P-Fracht auch die Konzentration im Dränwasser
entscheidend. Interessanterweise bestand bei keiner Variante eine
Beziehung zu der Abflussmenge (r 2 = 0,01 bis 0,21; siehe Tabelle 2). Dies lässt
darauf schließen, dass im Falle hoher anfallender Wassermengen aus den
Drainagen nicht zwangläufig mit niedrigen Nährstoffkonzentrationen („Verdünnungseffekt“)
des von der Fläche abfließenden Wassers zu rechnen ist.
Zwischen den einzelnen Varianten zeigten sich im Mittel signifikante Unterschiede
bei den TP- und DTP-Konzentrationen, wobei auch hier durch die organische
Düngung und insbesondere bei der oberflächlichen Ausbringung ein deutlicher
Anstieg der P-Konzentrationen gegenüber der Kontrollvariante (Null) zu
verzeichnen war. So betrugen die P-Konzentrationen im Drainagewasser nach
Starkregen bei der Variante ohne vorherige Gülleapplikation im Mittel 0,85 mg
TP/l bzw. 0,63 mg DTP/l. Diese Werte erhöhten sich bei der flachen Gülleinjektion
nur tendenziell auf 3,9 mg TP/l bzw. 2,0 mg DTP/l. Sie stiegen jedoch im Falle
des konventionellen Pralltellerverfahrens sprunghaft und hoch signifikant absicherbar
auf 12,0 mg TP/l bzw. 3,9 mg DTP/l an (siehe Tabelle 1).
Hingewiesen sei auch auf die großen Streuungen (Minimum bis Maximum)
der aufgetretenen P-Konzentrationen bei den Einzelmessungen. Bemerkens-
-407 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
werterweise wies das relative, auf den Mittelwert bezogene Streuungsmaß
(Variationskoeffizient) bei der Gülleinjektion den niedrigsten Wert auf.
Bei mehrjährigen Untersuchungen von Saugkerzenanlagen unter Wirtschaftsgrünland
fanden Diepolder et al. (2006) unter organisch gedüngten Parzellen
durchschnittliche P-Konzentrationen von 0,04-0,39 mg TP/l im langsam dränenden
Bodenwasser. Hierbei zeichnete sich nicht eindeutig eine erhöhte P-Belastung
bei gedüngten gegen über ungedüngten Varianten ab. Vergleicht man diese
Werte mit den in Tabelle 1 aufgeführten Konzentrationen von ca. 4-12 mg TP/l, so
liegen die auf drainiertem Grünland gemessenen P-Konzentrationen in Drainagewasser
um etwa ein bis zwei Zehnerpotenzen höher. Folglich stellen Starkregenereignisse,
welche unmittelbar auf Gülledüngung folgen, nicht nur wegen der
ausgetragenen P-Frachten, sondern auch hinsichtlich der auftretenden hohen
P-Konzentrationen im abfließenden Drainagewasser Phosphor-Belastungsspitzen
für Gewässer dar.
1.3 Fazit und Ausblick
Starkregenereignisse nach Düngungsmaßnahmen können nicht nur im Ackerbau,
sondern auch auf Wirtschaftgrünland über Drainagen gerade im Einzugsbereich
von sensiblen Oberflächengewässern ökologisch bedenklich sein. Die
daraus resultierende Konsequenz, Güllegaben vor zu erwartenden starken
Niederschlägen zu unterlassen, führt zweifelsohne zu einem gewissen Zielkonflikt
zwischen der Abwägung von P-Verlusten in Oberflächengewässer und
Ammoniak-Verlusten in die Luft. Zudem stößt sie in der Praxis auch auf Probleme
bezüglich der Wettervorhersage („Normaler Regen oder Starkregen?“)
Durch die Wahl der Gülleapplikations-Technik können P-Einträge verringert
werden. Die dargestellten Ergebnisse zeigen, dass bei flacher Injektion („Gülle-
Schlitzen“) die TP-Frachten aus der Drainage um ca. 60 % gegenüber über
dem Pralltellerverfahren (flächige Applikation) reduziert wurden. Inwieweit dies
auch für andere nicht-flächige Applikationstechniken wie Schleppschlauch-
und Schleppschuhverfahren zutrifft, konnte in diesem Projekt aus Gründen
des Versuchsumfanges nicht vollständig geklärt werden. Allerdings deuten
jüngere Untersuchungen des österreichischen Bundesamtes für Wasserwirtschaft
(Strauss, pers. Mitteilung) in der bayerisch-österreichischen Grenzregion
(Landkreis Traunstein) diesbezüglich ebenfalls positive Effekte an. Es besteht
aber noch weiterer Forschungsbedarf.
-408 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
2. P-Austräge aus hängigem Grünland nach Starkregenereignissen
und Wirkung eines Randstreifens (Beregnungsversuche)
2.1 Einleitung
Das nachfolgend dargestellte dritte Teilprojekt beschäftigt sich mit der Frage, ob
bzw. inwieweit sich bei hängigen und an Oberflächengewässer angrenzende
Grünlandflächen durch ungedüngte Randstreifen eine Minderung des P-Austrags
erreichen lässt. Dies speziell bei Starkregenereignissen, welche kurz auf
eine Gülledüngung folgen.
2.2 Material und Methoden
Drei Versuchsglieder wurden hinsichtlich ihres Abflussverhaltens und P-Austrages
verglichen: Eine Kontrollvariante ohne Düngung (1) sowie bei zwei mit Gülle
gedüngten Varianten eine solche ohne Randstreifen (2) und eine weitere, wo
zwischen der begüllten Fläche und der Abflusserfassung ein 5 m breiter, ungedüngter
Randstreifen (3) lag. Das Versuchsprinzip und den Versuchsaufbau verdeutlicht
Abbildung 3.
Bei den Varianten 2 und 3 wurde die Gülle (ca. 25 m 3 /ha mit ca. 5,0 % TS) per
Hand mit einer Gießkanne kurz vor der Beregnung ausgebracht. Damit wurden
durchschnittlich ca. 10 kg Gesamt-P/ha (TP in Elementform) bzw. 23 kg P2O5/ha
(Oxidform) gedüngt; etwa ein Viertel des TP lag als „löslicher“ - d. h. einen Mikrofilter
passierbarer - Phosphor (DTP) vor.
Anzumerken ist, dass auf dem Praxisschlag (ca. 3 ha mit 14 % Gefälle) die drei
Varianten nicht zu einem einzelnen Beregnungstermin zusammen geprüft wurden.
Vielmehr wurde die Untersuchungsreihe folgendermaßen durchgeführt:
Während der jeweils mehrere Tage dauernden „Versuchsperioden“ vom Frühjahr
bis Herbst 2004 wurde zu den ortsüblichen Düngungsterminen (niedriger
Grünlandbestand im Frühjahr bzw. kurz nach den Schnitten) pro Tag eine Variante
durchgeführt. Die einzelnen Varianten waren auch nicht ortsgebunden,
sondern wechselten über den Praxisschlag, womit eine räumlich-zeitliche Randomisierung
erreicht wurde. Es wurden pro Versuchsglied während jeder Versuchsperiode
in der Regel mehrere Wiederholungen durchgeführt.
Die Versuchsanordnung erfolgte in der Weise, dass bei allen Varianten nicht nur
die begüllte Fläche (25 x 4,5 m) sondern auch die beregnete Fläche (30 x 4,5 m)
-409 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
stets gleich war. Somit erklärt sich die in Abbildung 3 ersichtliche Ausgleichsfläche
bei Variante 2. Dadurch sollte erreicht werden, dass das Wasser bei allen
drei Varianten stets über die gleiche Flächengröße läuft. Mittels eines Leitblechsystems
wurde das Wasser sowohl innerhalb der Versuchsparzelle gehalten als
auch die Ausbildung bevorzugter Fließwege entlang der Seitenleitbleche verhindert.
30 30 30 30 mm
mm
1: 1: Ohne Ohne Gülle Gülle
4,5 4,5 4,5 4,5 mm
mm
ohne Gülle
Gefälle
14%
Leitbleche
2: 2: Gülle Gülle ohne ohne Randstreifen
Randstreifen
5 5 5 mm
m
25 25 25 mm
m
4,5 4,5 4,5 mm
m
ohne Gülle
(Ausgleich)
Gülle
(25 m³/ha)
trichterförmiger Abflusswassersammelbereich
mit automatischem Probenehmer inklusive Abflussmessung
Abflussmessung
-410 -
3: 3: Gülle Gülle mit mit Randstreifen
Randstreifen
5 5 5 5 mm mm 25 25 25 25 mm
mm
4,5 4,5 4,5 4,5 mm
mm
Gülle
(25 m³/ha)
ohne Gülle
(Randstreifen)
Abb. 3: Darstellung von Versuchsaufbau, Varianten und Abflussmessung
Mit einer Beregnungsanlage wurden künstlich Starkregenereignisse simuliert.
Da während der einzelnen Versuchstage im Boden unterschiedliche Feuchteverhältnisse
vorlagen, erwies es sich methodisch in Hinblick auf eine geeignete
Auswertung am günstigsten, die Beregnung und Abflussmessung in folgender
Weise durchzuführen: Es wurde so lange beregnet, bis der Abfluss begann und
die bis dahin ausgebrachte Wassermenge festgehalten. So konnten „einheitliche
Ausgangsvoraussetzungen“ geschaffen werden. Dann wurde die Wassermenge
stufenweise um je 5 l/m 2 erhöht. Pro Stufe wurde jeweils der entsprechende
Abfluss aufgefangen, dann erst weiter beregnet. Dadurch erhielt man
eine einheitliche Beregnungssteigerungsreihe (5, 10, 15, 20, 25, 30 l/m 2 ) „nach
Abflussbeginn“.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Die Erfassung des Wasserabflusses und die Probenahme erfolgten automatisch.
Im aufgefangenen Wasser wurden die Konzentrationen an Gesamt-P (TP)
und an „löslichem“, Phosphor (DTP) bestimmt. Dadurch konnten die dazugehörigen,
auf einen Hektar bezogenen TP/DTP-Frachten errechnet werden.
2.3 Ergebnisse und Diskussion
Wirkung des Randstreifens bei Starkregen
Tab. 3: Mittlere Beregnungsmengen, Wasserabflüsse, P-Konzentrationen
und Pgesamt-Frachten sowie Anteil der löslichen P-Fracht an der TP-
Fracht der drei Varianten bei unterschiedlichen Beregnungsmengen
nach Abflussbeginn (unterschiedliche Buchstaben bedeuten signifikant
unterschiedliche Mittelwerte)
Parameter Varianten
Anzahl
Messungen
(n)
Ø Beregnungsmenge
insgesamt
(l/m2 )
Ø Abfluss-
menge (l/m 2 )
Verhältnis
Abfluss zu
Beregnung (%)
Ø Pgesamt -Konzentration
(mg TP/l)
Ø Plöslich -Konzentration
(mg DTP/l)
Ø Pgesamt -Fracht
(g TP/ha)
Ø Plöslich -Fracht
(g DTP/ha)
Ø DTP-Anteil
an TP-Fracht
(%)
1: ohne Gülle
2: Gülle ohne Rand.
3: mit Randstreifen
1: ohne Gülle
2: Gülle ohne Rand.
3: mit Randstreifen
1: ohne Gülle
2: Gülle ohne Rand.
3: mit Randstreifen
1: ohne Gülle
2: Gülle ohne Rand.
3: mit Randstreifen
1: ohne Gülle
2: Gülle ohne Rand.
3: mit Randstreifen
1: ohne Gülle
2: Gülle ohne Rand.
3: mit Randstreifen
1: ohne Gülle
2: Gülle ohne Rand.
3: mit Randstreifen
1: ohne Gülle
2: Gülle ohne Rand.
3: mit Randstreifen
1: ohne Gülle
2: Gülle ohne Rand.
3: mit Randstreifen
Beregnungsmenge nach Abflussbeginn (l/m2 )
5 10 15 20 25 30
7
7
6
6
5
3
12
13
12
13
8
7
10
10
9
10
8
8
37,1 a
28,8 a
42,1 a
35,4 a
45,0 a
38,8 a
50,0 a
45,0 a
50,0 a
41,3 b
53,0 a
45,0 b
31,0 a
1,3 ab
1,9 a
0,8 b
4 ab
8 a
3 b
0,7 b
6,6 a
1,6 b
0,4 b
3,7 a
1,0 b
8 b
150 a
16 b
6 b
85 a
10 b
62 a
59 a
58 a
-411 -
36,0 a
2,4 a
2,9 a
1,8 a
5 a
7 a
5 a
0,6 b
5,7 a
1,6 b
0,4 b
3,4 a
1,0 b
14 b
189 a
33 b
10 b
114 a
21 b
37,8 a
3,5 a
4,3 a
3,0 a
6 a
8 a
5 a
0,6 b
5,3 a
1,6 b
0,4 b
3,3 a
1,0 b
21 b
255 a
54 b
15 b
160 a
35 b
45,0 a
5,2 a
5,9 a
4,7 a
11 a
14 a
11 a
0,5 b
4,7 a
1,7 b
0,4 b
3,1 a
1,2 b
28 b
302 a
84 b
22 b
200 a
59 b
46,3 ab
7,5 a
7,8 a
6,1 a
7 a
9 a
7 a
0,5 b
5,3 a
1,6 b
0,3 b
3,5 a
1,1 b
36 b
446 a
106 b
26 b
299 a
72 b
50,6 ab
9,2 a
10,1 a
9,3 a
18 a
23 a
19 a
0,4 b
5,1 a
1,8 b
0,3 b
3,5 a
1,3 b
39 b
554 a
188 b
31 b
380 a
Bezogen auf die über die Gülle ausgebrachte durchschnittliche TP-Menge von
12,2 kg/ha ließen sich die mit dem Oberflächenabfluss ausgetragenen „schein-
65 a
61 a
61 a
69 a
63 a
61 a
72 a
67 a
67 a
73 a
66 a
64 a
142 b
78 a
66 a
68 a

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
baren“, das heißt berechneten mittleren TP-Verluste ohne Randstreifen [(Variante
2 – Variante 1)/Dünge-TP] auf 1,2 % bei der niedrigsten und auf 4,2 % bei der
höchsten Beregnungsstufe quantifizieren.
Aus Tabelle 3 kann entnommen werden, dass die Anlage eines 5 m breiten ungedüngten
Randstreifens zwischen der begüllten Fläche und der Auffangvorrichtung
(siehe Abbildung 3) bei allen Beregnungsstufen eine signifikante Minderung
der Konzentrationen an Gesamtphosphor (TP) bzw. löslichem Phosphor
(DTP) des abgeflossenen Wassers bewirkte. Dadurch konnte eine erhebliche
Reduzierung der ausgetragenen P-Frachten erreicht werden.
Es wurde zudem durch den ungedüngten Randstreifen umso mehr Phosphor
(sowohl Gesamt-P als auch löslicher Phosphor) auf dem Grünland zurückgehalten,
je intensiver beregnet wurde. So lag der Rückhalt bei Beregnungsmengen
von 5-10 l/m 2 nach Abflussbeginn in einer Größenordnung von ca. 135-155 g TP/
ha und stieg bei Beregnungsmengen von 25-30 l/m 2 auf 340-365 g TP/ha an.
Aus Tabelle 3 ist ferner ersichtlich, dass innerhalb der sechs Beregnungsstufen
sich die Differenzen der mittleren P-Frachten zwischen den drei Varianten fast
ausschließlich auf Unterschiede in der P-Konzentration zurückführen ließen und
nicht auf unterschiedliche Wasserabläufe zwischen den Varianten. Dies kann
auch als ein Indiz für die Güte der gewählten Versuchsdurchführung gelten.
Randstreifen und ungedüngt
Rein statistisch gesehen bestanden weder bei den P-Frachten noch bei den
P-Konzentrationen Unterschiede zwischen der Variante mit Randstreifen und
der ungedüngten Kontrolle. Dennoch geht zumindest tendenziell aus den Ergebnissen
deutlich hervor, dass der Randstreifen den gedüngten Phosphor nach
einem Starkniederschlag nicht vollständig zurückhalten konnte. Konzentrationen
und Frachten lagen rund um das zwei- bis fünffache über der ungedüngten
Kontrollvariante.
Ergänzend sei noch hinzugefügt, dass die simulierten Starkregenereignisse auf
hängigen Grünlandflächen bereits ohne vorherige Gülledüngung zu oberflächlichen
P-Austrägen führten. Im Versuch wurden mit zunehmender Beregnungsmenge
Frachten von 8 - 39 g/ha Gesamt-P (TP) gemessen. Die TP-Konzentration
des abgeflossenen Wassers lag überwiegend bei rund 0,5 - 0,6 mg TP/l. Würde
-412 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
- rein hypothetisch betrachtet - ein Gewässer ausschließlich aus diesem Oberflächenabfluss
(ohne vorherige Düngung!) gespeist, so läge damit seine P-Konzentration
um das 25 bis 30fache höher als der Grenzwert von 0,02 mg TP/l, der
für eine tragbare Belastung des Gewässerzuflusses angegeben wird.
Abfluss und P-Fraktionen
Von der durch die künstliche Beregnung ausgebrachten Wassermenge flossen
durchschnittlich, in Abhängigkeit von Variante und Regenintensität, oberflächlich
nur 3 % bis 23 % ab; überwiegend be trug der Oberflächenabfluss unter 10 %
der Niederschlagshöhe.
Interessant ist, dass der ausgetragene Phosphor bei allen Beregnungsintensitäten
vorwiegend (meist zu ca. 60-70 %) aus löslichem Phosphor bestand, mit
leicht zunehmender Tendenz bei höheren Niederschlagsmengen. Unterschiede
zwischen den drei Varianten bestanden jedoch kaum; nur der Anteil an DTP bei
der ungedüngten Kontrolle war tendenziell geringfügig etwas höher, er ließ sich
jedoch in keinem Fall absichern.
Dieses Resultat eines P-Austrags in überwiegender Form von leicht löslichem
(und damit sehr reaktivem) Phosphor ist auch aus folgenden Gründen bemerkenswert:
Zum Einen besteht der in der Michviehgülle enthaltene Phosphor
vorwiegend (ca. 65-75 %) aus partikulärem Phosphor. Zum Anderen zeigen die
Beregnungsversuche über drainiertem Grünland, dass bei Gülledüngung mit
dem Pralltellerverfahren durchschnittlich 60 % des durch Starkregen vertikal
ausgetragenen Phosphors in partikulärer Form vorlag, bei der flachen Gülleinjektion
waren es immerhin etwas über 45 %.
Daraus ergibt sich folgende mögliche Interpretation: Starkregenereignisse führen
bei drainiertem, kurz vorher mit Gülle gedüngtem Wirtschaftsgrünland zu
einem „Durchdrücken“ partikulärer Teile im Makroporensystem. Beim Oberflächenabfluss
kommt es hingegen verstärkt zu einem „Auskämmeffekt“ durch die
Grasstoppeln, so dass im Abfluss vorwiegend leicht löslicher Phosphor zu finden
ist. Jedenfalls scheinen Starkniederschläge auf hängigem Grünland vorzugsweise
P-Konzentrations- bzw. P-Frachtspitzen in angrenzende Gewässer zu
bewirken, die schnell für Umsetzungsprozesse verfügbar sind.
-413 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
2.4 Fazit
Starkregenereignisse nach Gülledüngung führen in hängigem Gelände zu
einem erheblichen Anstieg der P-Konzentration des vom Grünland abfließenden
Wassers. Im Versuch betrug die Konzentrationszunahme im Mittel ungefähr das
Zehnfache gegenüber der ungedüngten Kontrollvariante. Damit ging bei Gülledüngung
(ohne Randstreifen) in Abhängigkeit von der Niederschlagsintensität
ein mittlerer P-Austrag von 0,15 bis 0,55 kg Gesamt-P (TP), entsprechend 0,34
bis 1,27 kg P2O5 einher.
Aus den Ergebnissen geht jedoch ebenfalls hervor, dass bei hängigem Grünland
ungedüngte 5 m breite Randstreifen eine signifikante Reduzierung des P-Eintragspfades
„Oberflächenabfluss vom Grünland“ bewirken und damit einen
wertvollen Beitrag zum Gewässerschutz leisten können. Dies gerade in Gebieten,
die durch hängige Flächen und eine hohe Gewässerdichte geprägt sind.
3. Literatur
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, 2007: Leitfaden für die Düngung
von Acker- und Grünland „Gelbes Heft“; 8. überarbeitete Auflage, Hrsg.
LfL, 98 Seiten, 2007; als Internetversion (www.LfL.bayern.de/IAB/).
Diepolder, M., Peretzki, F., Heigl L., Jakob, B., 2006: Nitrat- und Phosphorbelastung
des Sickerwassers bei Acker- und Grünlandnutzung – Ergebnisse
von zwei Saugkerzenanlagen in Bayern. Schule und Beratung, Heft 4/06,
Seite III-3 bis III-11, Bayerisches Staatsministerium für Landwirtschaft
und Forsten.
Diepolder, M., Raschbacher, S., 2008: Abschlussbericht des Forschungsprojekts
Saubere Seen 2002-2005. Internetangebot der Bayerischen Landesanstalt
für Landwirtschaft, Institut für Agrarökologie, Ökologischen
Landbau und Bodenschutz (www.lfl.bayern.de/iab/duengung/; siehe
unter Rubrik Düngung und Umwelt – Gewässerschutz).
Withers, P.J.A., Ulen, B., Stamm, Ch., Bechmann, M., 2003: Incidental phosphorus
losses – are they significant and can they be predictet? J. Plant Nutr.
Soil Sci., 166, 459-468.
-414 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Hinweis: Der komplette 130seitige Forschungsbericht des Projektes „Saubere
Seen 2002-2005“ findet sich unter der Adresse www.lfl.bayern.de/iab/duengung/
im Internet-Angebot des Instituts für Agrarökologie, Ökologischen Landbau
und Bodenschutz (IAB) der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft
(LfL) unter der Rubrik „Düngung und Umwelt – Gewässerschutz“.
-415 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Versuchsergebnisse zur Auswirkung von
mechanischer Bodenbelastung bei Grünland
M. Diepolder 1 , R. Brandhuber 1 , T. Kreuter 1 , S. Raschbacher 1
1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising
1. Einführung
Grünland wird heute im Vergleich zur Vergangenheit häufiger genutzt und mit
schwereren Maschinen befahren. In dem folgenden Beitrag werden anhand
eines fünfjährigen (2003-2007) Versuchs gewonnene Resultate vorgestellt.
2. Material und Methoden
2.1 Standort und Varianten
Der Versuchsstandort Puch befindet sich im Landkreis Fürstenfeldbruck im oberbayerischen
Altmoränen-Hügelland. Er liegt 550 m über NN, hat 920 mm mittleren
Jahresniederschlag und eine Jahresdurchschnittstemperatur von 8,0 °C.
Bodentyp ist Parabrauerde, Bodenart stark toniger Schluff. Der Oberboden des
grasreichen Grünlandbestandes wies in 0-10 cm Tiefe bei einem Humusgehalt
von 3,5 % und einem C/N-Verhältnis von 12:1 auf einen für bayerische Dauergrünlandverhältnisse
vergleichsweise humusarmen Boden und eher einen
Ackerstandort hin. Der pH-Wert lag mit 5,3 etwas unter dem anzustrebendem
Optimum, während Gehalte von 15 mg CAL-P2O5 bzw. 23 mg CAL-K2O und
15 mg Mg (CaCl2) pro 100 g Boden auf eine optimale, im Falle von Kalium sogar
hohe Nährstoffversorgung des Versuchsstandortes hindeuten. Leitgras war zu
Versuchsbeginn Lolium perenne mit ca. 70 % in der Frischmasse des ersten Aufwuchses;
Dactylis glomerata war mit 11 % weiteres bestandsbildendes Gras.
Der Versuchsaufbau umfasste 2 Varianten in vierfacher Wiederholung. Verglichen
wurde dabei eine – bis auf die Ernte – unbefahrene Variante (1) mit einer
zweiten befahrenen Variante (2). Die Nutzungsintensität lag bei vier Schnitten
pro Jahr in den ersten vier Versuchsjahren; 2007 erforderte die Witterung eine
fünfmalige Ernte. Variante 2 wurde mit einem Schlepper (ca. 6 t Gesamtgewicht,
Bereifung 6,50/65/R38 mit 1,5 bar Innendruck, 4–5 km/h) „Rad an Rad“ befahren.
-416 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Variante 2 wurde nicht nach jedem Schnitt befahren, sondern im Zeitraum von
2003-2007 insgesamt 13 Mal. Bei insgesamt 21 Schnitten wurden 62 % aller Aufwüchse
befahren. Die mechanische Bodenbelastung unterblieb immer dann,
wenn der Boden wassergesättigt war. Dies wurde bewusst so gehandhabt, um
eine bleibende mechanische Schädigung der Grünlandnarbe durch „Zerfahren“
des Bodens zu vermeiden, welche den eigentlichen Versuchsansatz „Effekte
durch mechanische Bodenbelastung“ in Frage gestellt hätte.
Die Düngung beider Varianten erfolgte organisch/mineralisch sowohl in Form
von je 25 m 3 /ha Rinder-Gülle (7,7 % TS) zum 1., 2., und 4. Aufwuchs (2007 auch
zum 5. Aufwuchs) als auch in Form von Kalk ammonsalpeter (KAS) mit 60 kg N/
ha zum 3. Aufwuchs. Mit ca. 390 kg Gesamt-N, 220 kg P2O5 und 320 kg K2O pro
Hektar und Jahr wurden vergleichsweise hohe Stickstoff- und Phosphormengen
gedüngt. Dem lag die Absicht zu Grunde, einen düngungsbedingten Nährstoffmangel
für den Versuchsansatz generell auszuschließen. Darüber hinaus sollten
Rückschlüsse gewonnen werden, ob und inwieweit sich eine hohe N-Düngung
in der Nitratkonzentration des Sickerwassers widerspiegelt.
2.2 Untersuchungen und Auswertungsmethoden
Die 2x4 Versuchsparzellen wurden sowohl über einem Dauer-Saugkerzenfeld
als auch als reine Bodenproben-Messparzellen angelegt. Vom Erntematerial
der Saugkerzenparzellen wurden Ertrag, TS-, Rohfaser-, Rohprotein-, und
Rohaschegehalt bestimmt.Ebenfalls erfolgte hier mittels fest installierten Tonsaugkerzen
in 80 bzw. 130 cm Tiefe die Entnahme von dränendem Bodenwasser
in ca. zweiwöchigem Abstand; analysiert wurde die Nitrat-, Phosphor- und
Schwefelkonzentration.
In den Jahren 2003-2006 wurden alle Parzellen kurz vor dem ersten Schnitt botanisch
aufgenommen (Schätzung des Ertragsanteils der Einzelarten bzw. Artengruppen).
Besonderem Interesse galt dabei der Entwicklung von Poa trivialis.
Auf den Bodenproben-Messparzellen fand (einmalig) die Standard-Bodenuntersuchung
sowie kontinuierlich eine Nmin-Beprobung in 0-10 und 10–30 cm Tiefe
zu ca. 70 Terminen im gesamten Untersuchungszeitraum statt.
Untersuchungen zur Bodenphysik und Bodenfauna wurden nach der letzten
Ernte (Herbst 2007) im Frühjahr 2008 vorgenommen. Als bodenphysikalische
-417 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Parameter wurden von in 5-10 cm Tiefe gewonnenen Stechzylinderproben (4x9
Stechringe pro Belastungsstufe, genommen in der ersten Maidekade 2008) die
Korngrößenverteilung, die Trockenrohdichte, das Gesamtporenvolumen, der
Anteil weiter Grobporen im Bodenvolumen (Luftkapazität bei pF1,8) und die
pneumatische Leitfähigkeit bestimmt.
In der 2. Maidekade 2008 erfolgte eine einmalige Untersuchung zu Effekten der
Bodenbelastung auf die Regenwurmpopulationen (Siedlungsdichten, Biomassen,
Arten- und Dominanzstruktur). Dabei wurden die Würmer innerhalb quadratischer
Rahmen (0,25 m 2 ) mit einer 0,2%igen Formaldehyd-Lösung (2×20 l/m 2 ) ausgetrieben.
Die mittels Nachgrabungen geschätzte Austreibungsquote betrug
über 80 %. Pro Variante erfolgten 12 Wiederholungen (3 Wiederholungen pro
Einzelparzelle).
Die statistische Auswertung erfolgte bei den Ertrags- und Qualitätsparametern
sowie dem Nmin-Gehalt im Boden und der Nährstoffkonzentration im Sickerwasser
mittels Varianzanalyse und t-Test. Bei den Regenwurm-Untersuchungen
wurde der parameterfreie U-Test nach Mann-Whitney angewendet.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Jahreserträge und Futterqualität
Im fünfjährigen Mittel wurden auf den mechanisch unbelasteten Parzellen
(Variante 1) Jahreserträge von 106,5 dt/ha Trockenmasse und 62,0 GJ NEL/ha
erreicht. Bei der befahrenen Variante 2 lagen die Durchschnittserträge hingegen
bei 93,6 dt TM/ha bzw. bei 55,5 GJ NEL/ha, das bedeutet eine Minderung des
TM-Ertrages um ca. 12 % und des Energieertrages um ca. 10 %. Die Differenzen
lagen aufgrund der ausgeprägten Wechselwirkungen zwischen Einzeljahr und
Variante bei diesem Versuch mit alpha=0,055 bzw. 0,067 allerdings knapp über
der Signifikanzgrenze. Bemerkenswert ist, dass der Verlust an geernteter Trockenmasse
in seiner Größenordnung sehr gut mit anderen bayerischen Grünlandversuchen
im Allgäu (Diepolder et al., 2005) und Vorderen Bayerischen
Wald (Diepolder und Raschbacher, 2008) übereinstimmt. Dort wurden signifikante
Ertragsrückgänge von ca. 9-14 % bzw. 10-14 % festgestellt. Bemerkenswert
ist ebenfalls, dass der TM-Ertrag des zweiten Aufwuchses auf den Parzellen,
die in allen Versuchsjahren nach dem ersten Schnitt befahren wurden, um
23 % niedriger war als in Variante 1.
-418 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Signifikant unterschieden sich Rohprotein-Gehalte, Rohprotein-Erträge bzw.
N-Abfuhr beider Varianten. Mittlere RP-Gehalte von 136 g/kg TM (1) gegenüber
129 g/kg TM (2), RP-Erträge von 1430 kg/ha (1) gegenüber 1 190 kg/ha (2) bzw.
ein Unterschied in der N-Abfuhr von 39 kg N/ha (229 kg N/ha bei Variante 1 gegenüber
190 kg N/ha bei Variante 2) lassen eine gestörte Umsetzung von Stickstoff in
Ertrag und Eiweiß bei intensiver Befahrung vermuten. Da eine Analyse der Pflanzenbestände
dazu keine hinreichend schlüssige Erklärung lieferte, bleibt es – in
Übereinstimmung mit Schlussfolgerungen aus sächsischen Untersuchungen
(Stahl et al., 2009) – ein lohnendes Ziel künftiger Forschungsarbeiten, zu untersuchen,
ob durch mechanische Belastung die oberirdische Pflanzenmasse und/
oder die Wurzelmasse zumindest kurzfristig geschädigt wird.
3.2 Pflanzenbestände
Eine gerichtete Zunahme von Poa trivialis durch mechanische Belastung war
nicht nachweisbar. Andeutungsweise – jedoch aufgrund starker Streuung
zwischen den Einzeljahren nicht absicherbar – zeigte sich, dass der generell
im Gesamtversuch festzustellende Schwund an Lolium perenne gegen Versuchsende
auf den befahrenen Parzellen (Variante 2) weniger stark ausfiel als
bei Variante 1. Bei dieser dominierte im vierten Versuchsjahr (2006) eindeutig
Dactylis glomerata. Interessanterweise lag der Weißkleeanteil in Puch auf sehr
niedrigem Niveau (ca. 1 %) und blieb durch Bodenbelastung völlig unbeeinflusst.
3.3 N-Dynamik
Unterschiede im Vorrat an mineralischem Bodenstickstoff (Nmin) zwischen beiden
Varianten konnten nicht festgestellt werden.
Die mittlere Nitratkonzentration im Sickerwasser lag bei beiden Varianten trotz
deren stark positiven N-Salden auf sehr niedrigem Niveau. Dabei war interessanterweise
bei der befahrenen Variante 2 die Nitratkonzentration mit 5,0 mg/l sogar
signifikant niedrigerer als bei der unbefahrenen Variante 1, wo 8,0 mg Nitrat/l
gemessen wurden. Als mögliche Ursachen kommen höhere Denitrifikationsraten
in der befahrenen Variante oder eine höhere Makroporenkontinuität in Variante
1 (ohne Befahrung) in Frage.
-419 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3.4 Bodenphysik und Bodenfauna
Die im Frühjahr nach Versuchsende in der Krume erhobenen bodenphysikalischen
Daten lassen keine bleibenden Effekte der mechanischen Belastung
(13 Überrollvorgänge in 5 Versuchsjahren) auf das Porensystem erkennen.
Kurzfristig wirksame Beeinträchtigungen des Bodengefüges nach den Überrollungen
können jedoch nicht ausgeschlossen werden, mangels Untersuchungen
aber auch nicht belegt werden.
Siedlungsdichte (Individuen/m²) und Biomasse (g/m²) der Regenwürmer (ermittelt
10 Monate nach der letzten Befahrung) waren allerdings auf den belasteten
Flächen signifikant geringer. Dieser Effekt ging vor allem auf die juvenilen Individuen
zurück. Im Hinblick auf die Dominanzstruktur der Arten deutete sich eine
interessante Differenzierung an: Während die tiefgrabende Spezies Lumbricus
terrestris negativ auf die Bodenbelastung reagierte, profitierten die Streuschichtbewohner
L. rubellus und L. castaneus von der Befahrung.
4. Schlussfolgerung
Intensive mechanische Belastung kann im Grünland zu signifikanten Ertragsrückgängen
führen. Die Ursachenforschung von Wirkungsmechanismen unter
Einbeziehung erweiterter bodenphysikalischer und bodenfaunistischer Untersuchungen
sollte Gegenstand künftiger Forschungsarbeiten sein.
5. Literatur
Diepolder, M., Schröpel, R., Brandhuber, R., Bauchhenß, J., Jakob, B., 2005:
Versuchsergebnisse zur Auswirkung mechanischer Belastung im Intensivgrünland.
In: Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft Grünland und Futterbau,
Band 7, 210-213; Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
(Hrsg.).
Diepolder, M., Raschbacher, S., 2008: Versuch zu Auswirkungen unterschiedlicher
Bodenbelastung auf Ertrag, und Futterqualität bei Dauergrünland.
www.lfl.bayern.de/iab/gruenland, siehe unter Rubrik Versuchsergebnisse
und Praxisbeobachtungen zur Bewirtschaftungsintensität.
Stahl, H., Marschall, K., Götze, H., Freytag, A., 2009: Bodendruck im Grünland.
-420 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
In: Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
des Freistaates Sachsen, Heft 3/2009.
Hinweis: Ein ausführlicher Versuchsbericht sowie ein Poster zu dem oben
beschriebenen Versuch sind im Internet unter folgender Adresse zu finden:
http://www.lfl.bayern.de/iab/gruenland/36630/index.php
-421 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Wirkt der Boden als temporäre C- und N-Senke bei
einer Tiefeneinbringung von Gärrest?
F. Herbst 1 , B. Apelt 2 , W. Gans 1
1 Martin-Luther-Universität, Professur für Pflanzenernährung, Halle-Wittenberg
2 Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Bodenphy-
sik, Halle
1. Einleitung
In einem BMELV-Projekt wird die Freisetzung der klimarelevanten Gase CO2,
CH4, N2O und NH3 nach der Ausbringung von Gärresten aus nR-Biogasanlagen
geprüft. Dabei werden verschiedene Applikationsmethoden und Zusatzstoffe
untersucht, die eine Minderung der Freisetzung bewirken könnten. Nachfolgend
wird über die Ergebnisse aus drei Laborversuchen berichtet, in welchen der Gärrest
in unterschiedliche Bodentiefen appliziert wurde. Dabei wurde nicht nur die
Freisetzung der Gase geprüft, sondern anhand von Bodenanalysen auch der
Verbleib des mit dem Gärrest zugeführten Kohlenstoffs und Stickstoffs im Boden.
2. Material und Methoden
Der Boden mit Gärrest wurde in zylindrische Glasflaschen mit 30 cm Höhe und
11 cm Innendurchmesser in unterschiedlicher Art und Tiefe eingefüllt (Tab. 1).
Durch die Gefäße wurde in einem offenen System mittels Schlauchpumpe ein
Luftstrom geleitet und die Luft in Vials erfasst. Die Messung der CO2-, CH4- und
N2O- Konzentrationen erfolgte mittels GC und GC-QMS-Kopplung. Die freigesetzte
NH3-Menge wurde in DURAN-Flaschen mit 2% iger Borsäure gebunden.
In drei Versuchen mit der Bezeichnung B1, B2 und B3 wurden unterschiedliche
Gärreste und Böden geprüft (Tab. 2). Im Versuch B1 stammte der Gärrest aus
einer Praxisbiogasanlage mit Monovergärung von Maissilage. In den Versuchen
B2 und B3 kam ein im Laborfermenter hergestellter Gärrest aus 13 C- und 15 N-markiertem
Mais zum Einsatz.
-422 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Prüfglieder
Variante 1 Behandlung
1 angesaugte Außenluft
2 Boden ohne Gärrest (mit Wasser)
3 2 Boden mit Gärrest, oberflächig appliziert
4 Boden mit Gärrest, eingearbeitet in 2 cm Tiefe
5 Boden mit Gärrest, eingebracht in 15 cm Tiefe
6 Boden mit Gärrest, eingebracht in 27 cm Tiefe
1 jeweils 3 Wiederholungen je Variante
2 im Versuch B3 anstelle oberflächig appliziert Gärrest mit PIADIN-Zusatz in 2
cm Tiefe eingearbeitet
Tab. 2: Versuchsmerkmale
Vers. Boden
Herkunft
-423 -
Gärrest
Aufwandmenge
g/Gefäß kgNH4N/ha
Vers.dauer
Tage
B1 Halle (lS) Altmark 43,9 100 185
B2 Cunnersdorf (sL) 13 C+ 15 N 49,8 60 105
B3 Dornburg (L) 13 C+ 15 N 110,2 100 105
Die Versuchsdauer betrug 185 bzw. 105 Tage. Zwischenzeitlich wurde die Freisetzung
der Gase und zum Versuchsende der mineralische Stickstoff (NH4-N
und NO3-N) sowie die Ct- und Nt-Mengen einschließlich der markierten Isotope
im Boden bestimmt. Für den Nmin erfolgte dies im 0,01 m CaCl2-Extrakt mittels
Wasserdampfdestillation und für die Gesamtgehalte mittels Elementaranalysator
und NOI.
3. Ergebnisse
Die Ergebnisse der drei Laborversuche fallen zu den Hauptaussagen trotz unterschiedlicher
Gärreste und Böden einheitlich aus. Es wird deshalb zu den Teilergebnissen
jeweils nur ein Versuch dargestellt. Das Augenmerk liegt dabei auf
den Varianten mit der Tiefeneinbringung des Gärrestes.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Bei der Freisetzung von Methan und Kohlendioxid bestanden zwischen den
Düngungsvarianten keine signifikanten Unterschiede. Zu einer Ammoniakfreisetzung
war es in geringen Mengen nur bei der oberflächiger Applikation gekommen.
Die Einbringung des Gärrestes in 15 cm bzw. 27 Bodentiefe reduzierte deutlich
die Lachgas-Freisetzung, wobei zwischen den beiden Tiefenvarianten kein
Unterschied bestand (Abb. 1). Zu Versuchsende war in allen 3 Versuchen bei
den Varianten mit der Tiefeneinbringung des Gärrestes deutlich weniger mineralischer
Stickstoff im Boden vorhanden als oberflächiger bzw. oberflächennahen
Applikation (Abb. 2).
mg N2O-N/Gefäß
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
GR oberfl. GR eing.2 GR eing.15 GR eing.27
Abb. 1: Lachgasfreisetzung aus dem Gärrest bis Versuchsende im Versuch
B2
mg Nmin/Gefäß
140
120
100
80
60
40
20
0
NO3-N
NH4-N
Ausg.-bo. ohne GR GR oberfl. GR eing.2 GR eing.15 GR eing.27
Abb. 2: Mineralischer Stickstoff im Boden zu Versuchende im Versuch B1
-424 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Die Tiefeneinbringung des Gärrestes veränderte nicht die mit dem Gärrest zugeführte
C-Menge im Boden (Abb. 3). Sie senkte jedoch deutlich die zugeführte
N-Menge (Abb. 4).
mg 13C/Gefäß
160
140
120
100
80
60
40
20
0
ohne GR GR eing.2 GR
eing.2+PIADIN
-425 -
GR eing.15 GR eing.27
Abb. 3: 13 C-markierter Kohlenstoff aus dem Gärrest im Boden zu Versuchsende
im Versuch B3
Abb. 4:
mg 15N/Gefäß
140
120
100
80
60
40
20
0
ohne GR GR eing.2 GR
eing.2+PIADIN
GR eing.15 GR eing.27
15N-markierter Stickstoff aus dem Gärrest im Boden zu Versuchsende
im Versuch B3
4. Diskussion
Der PIADIN-Zusatz zum Gärrest hatte im Versuch B3 zu einer signifikanten Reduzierung
der Lachgasfreisetzung geführt (nicht dargestellt), wobei sich dies
wegen der geringen N-Menge nicht in der Nt-Menge im Boden niedergeschlagen
hat (Abb. 4). Die Minderung der Lachgasfreisetzung durch den Einsatz von
PIADIN steht in Übereinstimmung mit weiteren, sowohl im Labor als auch unter

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Feldbedingungen durchgeführten Untersuchungen (Kraft et al., 2010, Herbst et
al., 2010).
Die Minderung der Lachgasfreisetzung bei der Tiefeneinbringung gegenüber
der oberflächennahen Applikation kann nicht als Widerspruch zu eigenen Ergebnissen
und denen von Wulf et al. (2000) bewertet werden, dass mit einer zunehmenden
Tiefe der Einarbeitung von Gärresten es zu einem Anstieg der Lachgasfreisetzung
kommen kann. Zwischen einer Einarbeitung von Gärresten und der
vorgenommenen Tiefeneinbringung bestehenden wesentliche Unterschiede
hinsichtlich der Luftzufuhr und dem Luftaustausch. Der stark eingeschränkte
Sauerstoffzugang und Luftaustausch bei der Tiefeneinbringung des Gärrestes
sollte die Hauptursache für die Differenzen der Ergebnisse zu den Varianten mit
oberflächiger Applikation bzw. oberflächennaher Einarbeitung darstellen.
Die geringeren Nmin-Mengen im Boden zum Versuchsende bei der Tiefeneinbringung
des Gärrestes sind aufgrund der Ergebnisse zur Lachgas- und Ammoniakfreisetzung
überraschend, da bei diesen Varianten keine Freisetzung von
Ammoniak eingetreten und die von Lachgas reduziert war. Wenn bei der Tiefeneinbringung
von Gärrest geringere gasförmige N-Verluste eingetreten wären,
hätte dies durch höhere Nt-Mengen im Boden zu Versuchsende bestätigt werden
müssen. Die Untersuchungen zu den 13 Ct und 15 Nt-Mengen haben jedoch ein
gegensätzliches Ergebnis erbracht.
Während beim Kohlenstoff zwischen den Düngungsvarianten keine Unterschiede
bestanden, lagen beim Stickstoff bei den Varianten mit der Tiefeneinbringung
des Gärrestes niedrigere N-Mengen aus dem Gärrest vor als bei der
oberflächennahen Applikation. Als Erklärung dafür kommt nur eine erhöhte
Freisetzung von elementarem Stickstoff bei der Tiefeneinbringung in Betracht,
die offensichtlich durch einen größeren Umfang an anaeroben Bedingungen
bewirkt worden ist.
Zusammengefasst zeigt sich, dass bei den geprüften Boden- und Gärrestbedingungen
die Tiefeneinbringung des Gärrestes hinsichtlich des Kohlenstoffs keine
Wirkung als temporäre C-Senke oder -Quelle aufwies. Beim Stickstoff hatte
diese Applikationsmethode zwar eine geringere Lachgasfreisetzung zur Folge.
Insgesamt zeigte sie aber eine Quellen-Wirkung, denn damit waren offensichtlich
erhöhte N-Verluste in Form von N2 verbunden, die in der Menge höher lagen
als die reduzierten N2O-Mengen.
-426 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Da die Freisetzung von elementarem Stickstoff nicht klimarelevant ist könnte
eine Tiefeneinbringung von Gärrest und Gülle in den Boden aus der Klimasicht
von Vorteil sein. Sie ist es aber nicht aus der Sicht der Landwirtschaft, weil damit
offenbar höhere Gesamt-N-Verluste verbunden sind. Auf die Beachtung des elementaren
Stickstoffs weisen Dittert und Mühling (2009) hin, die fanden, dass in
der Hauptemissionsperiode nach Gülledüngung die N2-Produktion annähernd
50-fach größer war als die N2O-Bildung. Auch die Untersuchungen von Köster et
al. (2010) verdeutlichen die Bedeutung der N2-Freisetzung und -Messung.
5. Literatur
Dittert, K., Mühling, K.H., 2009: Emission klimarelevanter Spurengase im intensiven
Pflanzenbau. Vorträge der Hochschultagung CAU Kiel, Agrar- und
Ernähr.wiss. Fak., 114, 87-96.
Herbst, F., Augustin, J., Gans, W., 2010: Wirkung eines Nitrifikationsinhibitors
und einer Strohdüngung auf die Freisetzung klimarelevanter Gase nach
Gärrestapplikation. KTBL-Tagung, 8.-10.12.2010, Kloster Banz.
Köster, J. R., Senbayram, M., Well, R., Mühling, K.-H., Dittert, K., 2010: Lachgasisotopomere
und das N2O/N2-Verhältnis aus Denitrifikation nach Biogasgärrestdüngung
auf einem Grünlandboden. 122. VDLUFA-Kongress,
Kurzfas. d. Referate S. 56.
Kraft, J.-U., Herbst, F., Gans, W., 2010: Zur Wirkung des Nitrifikationshemmers
PIADIN bei Gülle- und Gärrest-Düngung. Pflanzenwurzeln – Aktivität im
Verborgenen. 20. Borkheider Seminar zur Ökophysiologie des Wurzelraumes.
Hrsg.: W. Merbach, S. Ruppel, J. Augustin, Grauer Verlag Beuren
– Stuttgart, 95-104.
Wulf, S., Maeting, M., Clemens, J., 2000: Bewertung der Applikationstechnik für
flüssige organische Dünger auf der Grundlage der Emissionen direkt und
indirekt klimawirksamer Spurengase. VDLUFA-Schriftenreihe 55/2, 163-
169.
Die Arbeiten wurden mit Mitteln des BMELV / FNR gefördert (FKZ 22025207)
-427 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Teilschlagspezifische N-Düngung auf trockenen
Standorten in Mitteldeutschland
W. Schliephake, E. Albert
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Leipzig
1. Einleitung
Mittlere Jahresniederschläge um die 500 mm und häufige, längere Vorsommertrockenperioden
kennzeichnen das Mitteldeutsche Trockengebiet. Unter diesen
Standortbedingungen finden sich auf großen heterogenen Schlageinheiten relativ
stabile Ertragszonen. Das spricht für eine zielgerichtete teilschlagspezifische
Bewirtschaftung, bei der die während der Bestandesentwicklung auftretenden
zeitweiligen Unterschiede sowie die prägenden Bodenunterschiede Berücksichtigung
finden.
Im Rahmen eines durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt geförderten Projektes
wurden unter Beachtung der Ertragserwartung verschiedene Optionen
einer sensorgestützten N-Düngung zu Raps in entsprechenden Versuchsanlagen
auf Praxisschlägen erprobt. Ziel war es, unter Ausnutzung des standörtlichen
Ertragspotenzials auf den jeweiligen Teilflächen niedrige N-Bilanzsalden
zu realisieren. Um dies zu erreichen, war es notwendig vor allem den jahresspezifischen
N-Düngebedarf der Teilflächen treffgenau abzuschätzen.
2. Material und Methoden
In den Jahren 2008 bis 2010 wurden dazu Untersuchungen in vier Betrieben in
Sachsen und Sachsen-Anhalt durchgeführt. Bei den Versuchsflächen handelte
es sich vor allem um diluvial und alluvial entstandene Böden mit zum Teil beachtlicher
Bodenheterogenität. Die Ackerschläge umfassten dabei zumeist ein
breites Bodenartenspektrum. Die Abweichungen im Ertrag der Teilflächen vom
Schlagmittel betrugen oft mehr als 25 %.
Zur Charakterisierung der Heterogenität wurden die scheinbare elektrische Leitfähigkeit,
Karten der Reichsbodenschätzung sowie langjährige Ergebnisse der
-428 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Ertragskartierung herangezogen. Mit diesen Hilfsmitteln war es möglich, bei den
Untersuchungen für jedes Prüfglied annähernd gleiche Bedingungen mit entsprechenden
Wiederholungen auf der Großteilfläche zu schaffen.
Erprobt wurden verschiedene Möglichkeiten einer sensorgestützten teilflächenspezifischen
Düngung ab der ersten N-Gabe. Verglichen wurden neben der konstanten
einheitlichen Ausbringung verschiedene Möglichkeiten der variablen
Applikation mit dem Yara-N-Sensor. Dabei wurde geprüft, ob im Vergleich zum
Echtzeiteinsatz des Sensors durch Hinterlegung von Offsetkarten das Ertragspotenzial
der Teilflächen besser ausgenutzt und die Effizienz des eingesetzten
Stickstoffs verbessert werden kann. Grundlage für diese Offsetkarten bildeten
die Boden- sowie die Ertragsunterschiede, die aus mehrjähriger Ertragskartierung
hervorgingen.
Da der Sensoreinsatz zur ersten N-Gabe beim Raps durch Blattverluste über
Winter oder andere Umstände nur eingeschränkt möglich ist, wurden die
Bestände bereits zum Ende der Herbstentwicklung mit dem Yara-N-Sensor
ganzflächig erfasst. Aus den sensorspezifischen Bestandesindices sowie parallel
dazu durchgeführten georeferenzierten Pflanzenprobenahmen wurden Karten
erarbeitet, die die N-Aufnahme des Bestandes wiedergaben und die Grundlage
für die Erstellung von N-Applikationskarten für die erste Gabe im Frühjahr
bildeten.
Um den N-Bedarf differenzierter Rapsbestände besser abschätzen zu können,
wurde in begleitenden Untersuchungen geprüft, wie sich unterschiedliche Vorwinterentwicklung
auf den N-Bedarf im Frühjahr auswirkt. Dazu wurden auf vier
Versuchsstationen des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie entsprechende N-Steigerungsversuche durchgeführt.
3. Ergebnisse
In Abhängigkeit von der Aussaatzeit, dem jahresspezifischen Witterungsverlauf
und dem Nährstoffangebot entwickeln sich die Rapsbestände im Herbst sehr
unterschiedlich. Dabei zeigt sich, dass für die Ausschöpfung des standörtlichen
Ertragspotenzials in der Regel bis zum Winter eine N-Einbindung von 50 bis
80 kg/ha in die oberirdische Biomasse ausreicht. Unter praktischen Bedingungen
ist die anzutreffende Spanne jedoch wesentlich größer und liegt zwischen 20
-429 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
und 300 kg N/ha. Derartige Unterschiede haben entsprechende Rückwirkungen
auf den N-Düngebedarf im Frühjahr.
Am Beispiel von zwei sehr unterschiedlichen Versuchsjahren auf einem diluvialen
lehmigen Sandstandort soll dies dargestellt werden (Abb. 1). Die unterschiedliche
Biomassebildung und N-Aufnahme bis zum Winter – im Herbst 2008
wurden rund 90 kg N/ha und 2009 etwa 200 kg N/ha aufgenommen – bedingte
sowohl Unterschiede im Grundertrag ohne N-Düngung als auch bei der N-Steigerung.
Hohe Substanzbildung und N-Aufnahme bis zum Winter führte bereits
ohne weitere N-Düngung zu einem hohen Grundertrag und der im Frühjahr eingesetzte
Stickstoff brachte einen vergleichsweise geringen Mehrertrag.
Rapsertrag (dt/ha)
60
50
40
30
20
10
Versuchsjahr 2009 Versuchsjahr 2010
Stickstoff in der oberirdischen Biomasse:
- im Herbst 2008 rund 90 kg N/ha
- im Herbst 2009 rund 200 kg N/ha
0
0 50 100 150 200 250 300 350
N-Düngermenge (kg/ha)
Abb. 1: Wirkung der Stickstoffdüngung im Frühjahr nach unterschiedlicher
Vorwinterentwicklung auf den Rapsertrag
Die unterschiedliche Ertragswirksamkeit des im Frühjahr eingesetzten Stickstoffs
spiegelt sich auch in den unmittelbar nach der Ernte ermittelten Nmin-Resten
im Boden wider (Abb. 2). Die N-Mineralisation aus den Ernteresten sollte zum
Termin der Probenahme den Nmin-Gehalt noch nicht beeinflusst haben.
-430 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
N min nach der Ernte (kg/ha in 0-90 cm)
120
100
80
60
40
20
0
2009 2010
19 29 18 48 25 45 26 52 44 95 67 101
0 100 150 200 250 300
N-Düngermenge (kg/ha)
Abb. 2: Nmin-Reste nach der Winterrapsernte in unterschiedlichen Jahren in
Abhängigkeit von der N-Steigerung
N-Entzug (kg/ha)
350
300
250
200
150
100
- 750 Datensätze
- vier Versuchsjahre
- Böden der AZ 20 - 80
- differenzierte Aussaatzeit
- unterschiedliches N-Niveau
-431 -
y = 49,27x + 3,08
R 2 = 0,93
50
mittlerer N-Gehalt in der TM 3,6 % (2,1- 5,1 %)
0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Frischmasse (kg/m²)
Abb. 3: Beziehung zwischen der gebildeten Frischmasse und der damit verbundenen
N-Aufnahme zum Ende der Vegetation
Dies weist sehr deutlich daraufhin, wie wichtig es ist bei der Düngebedarfsermitt-

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
lung im Frühjahr die in der Biomasse der Rapsbestände gespeicherte N-Menge
entsprechend zu berücksichtigen. Wie Untersuchungen zeigen, findet sich ein
enger Zusammenhang zwischen gebildeter Frischmasse und dem N-Entzug
des Pflanzenbestandes (Abb. 3). Die Ergebnisse belegen, dass bei einem
gebildeten kg Frisch masse je m² im Mittel mit einer N-Aufnahme von 50 kg/ha
gerechnet werden kann. In einheitlichen Pflanzenbeständen ist die Frischmassebestimmung
eine einfache Methode, um mit ausreichender Genauigkeit die
N-Menge in einem Rapsbestand zu ermitteln.
Nicht geeignet ist dieses Verfahren, wenn Pflanzenbestände sehr inhomogen
sind (Abb. 4). Anzutreffen ist dies besonders auf großen heterogenen Schlägen.
Ursache dafür sind zumeist Ertragsdifferenzierungen zwischen den Teilflächen
sowie die von den Bodeneigenschaften beeinflussten Unterschiede in der
N-Dynamik. Durch Messungen mit dem Yara-N-Sensor zum Ende der Vegetation
lassen sich hier vorhandene Bestandesunterschiede gut erfassen und als
Information für eine differenzierte Frühjahrsdüngung nutzen.
Abb. 4: Heterogener Winterrapsbestand zum Ende der Herbstentwicklung,
erfasst mit dem Yara-N-Sensor
Unter den Bedingungen des Mitteldeutschen Trockengebietes kommt den
Bodenwasserreserven für die Ertragsbildung große Bedeutung zu. Sie entscheiden
wesentlich über die Ertragshöhe und -stabilität. Bei entsprechend
ausgeprägten Bodenunterschieden existieren stabile Ertragsbereiche. Vielfach
-432 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
bestehen zwischen dem Ertrag und der scheinbaren elektrischen Leitfähigkeit
enge Beziehungen (Abb. 5). Allerdings traten bei den Untersuchungen auch
Fälle auf, bei denen zwischen der Leitfähigkeit und dem Ertragsverhalten kein
Zusammenhang bestand. Für die Eingrenzung der Ertragszonen und die Erstellung
von Offsetkarten war die Leitfähigkeit weniger geeignet, da auf Teilflächen
mit hoher Leitfähigkeit nicht immer der höchste Ertrag erzielt wurde.
Ertrag (dt/ha)
60
50
40
30
20
10
Winterraps 2009
Winterraps 2005
-433 -
mittlerer Ertrag:
2009 40 dt/ha
2005 32 dt/ha
R 2 = 0,67
R 2 = 0,70
0
20 30 40 50 60 70 80
Scheinbare elektrische Leitfähigkeit (mS/m)
Abb. 5: Beziehung zwischen der scheinbaren elektrischen Leitfähigkeit und
dem Rapsertrag in zwei unterschiedlichen Anbaujahren
Anders verhielt es sich beim Relativertrag. Die aus mehrjähriger Ertragskartierung
stammenden Daten wiesen regelmäßig eine enge lineare Beziehung zum
jeweiligen Jahresertrag auf (Abb. 6). Die in der Abbildung dargestellten Rapserträge
sind die gleichen wie in Abbildung 5.
Das Ertragsverhalten auf den Teilflächen war sowohl in schwachen als auch
in besonders ertragsstarken Jahren gleich. Die Auswertung der Jahresdaten
machte deutlich, dass kleinräumige Bodenunterschiede auch nur durch kleinflächige
Auswertungsraster sichtbar werden. Die maximale Größe der Raster sollte
nicht über 10 m x 10 m hinausgehen.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Rapsertrag (dt/ha)
60
50
40
30
20
10
0
Rapsertrag 2005 Rapsertrag 2009
-434 -
R 2 = 0,69
mittlerer Ertrag:
2005 32 dt/ha
2009 40 dt/ha
R 2 = 0,92
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Relativertrag (%)
Abb. 6: Mehrjähriger Relativertrag und das Ertragsverhalten von Winterraps
in zwei unterschiedlichen Anbaujahren (Auswertung auf der Basis von
10 m x 10 m Rastern)
Auf den stark heterogenen trockenen Standorten bestimmt zumeist der Bodenwasservorrat
das Ertragsverhalten der jeweiligen Teilflächen. Deshalb verwundert
es nicht, dass sowohl bei der einheitlichen konstanten N-Düngung als auch
bei den variablen Prüfgliedern die Ertragsdifferenzierung zwischen den einzelnen
Ertragsbereichen erhalten bleibt (Tab. 1). In der Tendenz konnte durch den
variablen Stickstoffeinsatz auf den ertragreicheren Schlagteilen ein leichter Vorteil
erzielt werden. Bei einem dem Ertragsniveau angemessenem Stickstoffeinsatz
zeigte sich, dass sowohl das konstante- als auch das einfache Sensor-Prüfglied
im Niedrigertragsbereich deutlich höhere N-Bilanzsalden aufweist. Dies ist
ein deutlicher Beleg dafür, dass unter trockenen heterogenen Bedingungen der
vom Pflanzenbestand ausgewiesene Bedarf nicht allein für die Entscheidung
über die auszubringende Stickstoffmenge herangezogen werden kann.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: N-Düngermenge, Ertrag und N-Bilanz in den verschiedenen Ertragsbereichen
in den Hauptprüfgliedern
Prüfglied
konstant/
konstant
Sensor/
Sensor
Biomassekarte/
Sensor mit
Offsetkarte
4. Fazit
Ertragsbereich
Ertrag N-Düngung N-Abfuhr N-Bilanz N-Bilanz
Prüfglied
dt/ha kg/ha kg/ha kg/ha kg/ha
sehr niedrig 25 175 86 89
niedrig 31 175 107 68
mittel 38 175 131 44 49
hoch 44 175 152 23
sehr hoch 44 175 152 23
sehr niedrig 25 162 86 76
niedrig 30 161 104 57
mittel 44 176 152 24 40
hoch 48 178 166 12
sehr hoch 44 181 152 29
sehr niedrig 26 137 90 47
niedrig 32 141 110 31
mittel 44 171 152 19 28
hoch 47 175 162 13
sehr hoch 47 190 162 28
Der jahresspezifische N-Düngebedarf von Winterraps wird wesentlich von der
Vorwinterentwicklung und der damit verbundenen N-Aufnahme beeinflusst. Sie
ist entsprechend bei der Düngebedarfs ermittlung zu berücksichtigen. Mittels
-435 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Frischmassebestimmung lässt sich in einheitlichen Pflanzenbeständen die aufgenommene
N-Menge mit ausreichender Genauigkeit bestimmen.
Im mitteldeutschen Trockengebiet finden sich auf Standorten mit ausgeprägter
Bodenheterogenität stabile Ertragsbereiche. Zur Erzielung einer verbesserten
N-Effizienz muss sich die N-Düngung darauf einstellen. Während sich
die Ertragsunterschiede zwischen den verschiedenen Prüfgliedern zumeist in
Grenzen halten, führt der Sensoreinsatz im Vergleich zur einheitlichen N-Düngung
zu deutlich geringeren N-Bilanzüberschüssen. Die Hinterlegung von Offsetkarten,
in denen die Ertragsfähigkeit der Teilflächen durch Zu- und Abschläge
berücksichtigt wird, sind unter den geprüften Standortbedingungen dem einfachen
Sensoreinsatz vorzuziehen.
-436 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Restgaspotenziale von Gärresten verschiedener
Biogasanlagen
M. Kohlhase, G. Reinhold, K. Gödeke
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena
1. Einleitung
Die weltweite Energiepolitik ist im Wandel. Während der Anteil an fossilen Energieträgern
am Primärenergieverbrauch immer weiter zurückgeht, steigt der
Anteil an erneuerbaren Energien deutlich weiter an. Einen wichtigen Aspekt stellt
hierbei die Nutzenergie dar, die aus der Produktion von Biogas gewonnen wird.
In Biogasanlagen wird durch den Abbau von organischen Substanzen, wie Wirtschaftsdünger
(Gülle und Stallmist) und Nachwachsenden Rohstoffen (Maissilage,
Getreide oder Bioabfällen) ein Gasgemisch produziert, welches Methan
als Energieträger enthält. Dieses wird dann, nach erfolgter Aufbereitung, in
Blockheizkraftwerken verstromt und die erzeugte Elektroenergie ins Stromnetz
eingespeist.
Die Erzeugung und Verwertung von Biogas bringt neben vielen ökologischen
Vorteilen (CO2-neutrale Energieerzeugung, Verminderung der Methanemission
durch Wirtschaftsdüngervergärung, Energiegewinnung aus nachwachsenden
Rohstoffen) auch Nachteile mit sich. Denn neben seiner Funktion als Energieträger
stellt Methan auch ein bedeutendes Treibhausgas dar. In der Biogasproduktion
entsteht Methan nicht nur kontrolliert im Fermenter, sondern in Abhängigkeit
von den Verfahrensparametern auch in den z. T. nicht gasdicht abgedeckten
Gärrestlagern. Dies ist insofern bedenklich, wenn die Gärreste noch nicht vollständig
ausgegast sind und weiter Biogas produzieren. Man spricht hierbei vom
Restgaspotenzial.
Aus diesem Grund wurde in der aktuellen Fassung des EEG(Erneu erbare-
Energien-Gesetz, Anlage 2 Punkt 4) festgelegt, dass in großen, nach BImSchG
genehmigten Biogasanlagen, vorhandene Gärrestlager gasdicht abgedeckt
werden und an eine Gasverbrauchseinrichtung angeschlossen sein müssen.
-437 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
2. Methoden
Im Rahmen der Untersuchung wurden Gärrestproben von 17 verfahrenstechnisch
sehr unterschiedlichen Biogasanlagen mit Hilfe des Hohenheimer Biogasertragstests
auf Grundlage der VDI-Richtlinie 4630 und der DIN 38414-8 auf
deren Restgaspotenzial untersucht. Die Prozessdaten wurden für jede Anlage
über einen Fragebogen erhoben.
Da die Gärreste aus Praxisanlagen in der Regel nicht bei 37 °C gelagert werden,
fanden zusätzliche Untersuchungen bei zwei weiteren Temperaturstufen statt.
Damit sollten möglichst praxisnahe Verhältnisse für die Restgasbildung erzielt
werden. Die Temperaturstufen lagen bei 37 °C (Laborstandard = Restgaspotenzial),
bei Raumtemperatur 25 °C (maximale Lagertemperatur im Sommer) und
bei 10 °C (maximale Lagertemperatur im Winter).
Beim Hohenheimer Biogasertragstest dienen Kolbenprober aus Glas mit einem
Volumen von 100 ml und einer 1:1 Graduierung als Fermenter. Diese besitzen an
einem Ende einen Kapillaransatz, auf den ein Gummischlauch aufgezogen ist
Dieser dient als Öffnung für die Gasanalyse. Am anderen Ende befindet sich eine
Öffnung, in die ein Stopfen eingeführt wird. Mit einer Schlauchklemme am Gummischlauch
und mittelviskoser Silikonpaste (GE Bayer Silicones) am Stopfen
wird die Gasdichtigkeit der Kolbenprober gewährleistet (Abb. 1).
Abb. 1: Schematische Darstellung eines Kolbenprobers für den HBT (Helffrich
und Oechsner, 2003)
57 dieser Kolbenprober werden in einen motorbetriebenen Rotor gesteckt, welcher
in einen Brutschrank eingebaut ist (Abb. 2). Somit ist die gewünschte Kultiviertemperatur
jederzeit einstellbar. 19 Pro ben mit je drei Wiederholungen können
also parallel in den Rotor gesteckt werden (Hengelhaupt et al., 2008). Die
Dauer des Versuches wurde auf 40 Tage festgelegt.
-438 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Abb. 2: Brutschrank des Hohenheimer Biogasertragstests mit gefülltem Rotor
3. Ergebnisse
3.1 Verweilzeit und Raumbelastung
Die im Rahmen dieser Bachelorarbeit untersuchten 17 Biogasan lagen, wurden
unter anderem auch wegen ihrer deutlich unterschiedlichen Prozessparameter
ausgewählt. Die Raumbelastung variiert hierbei zwischen 1,52 kg/m 3 und
4,30 kg/m 3 , wobei der überwiegende Teil der Anlagen (13 Anlagen) eine Raumbelastung
von 2 bis 3 kg/m 3 aufweist. Die mittlere hydraulische Verweilzeit liegt
zwischen 23 Ta gen und 232 Tagen, wobei auch hier 12 von 17 Anlagen eine Verweilzeit
zwischen 23 und 60 Tagen aufweisen. Zwischen den beiden Größen,
mittlere hydraulische Verweilzeit und Raumbelastung, besteht eine Abhängigkeit,
die jedoch nicht linear ist (Abb. 3). Anlagen mit längerer Verweilzeit besitzen
eine geringere Raumbelastung, die auch aufgrund des deutlich erhöhten
NAWARO-Anteiles am Einsatzsubstrat notwendig ist. Die deutlich kürzere
Verweilzeit ist bei gülledominierten Anlagen, in Verbindung mit einer größeren
Streuung der Raumbelastung, zu finden.
-439 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abb. 3: Zusammenhang zwischen Raumbelastung (in kg oTS/m³) und Verweilzeit
(in Tagen)
3.2 Inkubationstemperatur
Die Temperatur, bei der die Untersuchungen durchgeführt wurden, hat einen
entscheidenden Einfluss auf das Ergebnis der Restgasmessungen. Bei 10 °C
wurde so wenig Biogas innerhalb der 40 Tage produziert, dass eine Methanmessung
nicht möglich war und die Ergebnisse sich auf das gesamte gebildete
Biogas beschränken. Lag jedoch z. B. das Restgaspotenzial in Extremwerten bei
37 °C sehr hoch, so traten von derselben Probe bei 25 °C (Sommerlagerung) im
Durchschnitt nur noch ca. 50 % der bei 37 °C erreichten Restgasemissionen auf.
Bei 10 °C Vergärungstemperatur (Winterlagerung) kam die Methanbildung fast
zum erliegen (Abb. 4). Es ist jedoch eine sehr große Streuung der Ergebnisse zu
erkennen, was auf den starken Einfluss der verfahrenstechnischen Anlagenparameter
sowie der Zusammensetzung der Gärsubstrate schließen lässt.
-440 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Abb. 4: Abhängigkeit des Restgaspotenzials (in %, bezogen auf die Biogasausbeute)
von der Inkubationstemperatur (37 °C, 25 °C, 10 °C)
3.3 Verweilzeit und Raumbelastung
Wesentliche Unterschiede zwischen den einzelnen Anlagen lassen sich mit Hilfe
der anlagenspezifischen Prozessparameter ermitteln. Ziel hierbei war es, zu
erfahren welche Auswirkungen die Parameter Verweilzeit und Raumbelastung
auf das Restgaspotenzial der Gärreste haben. Die Betrachtungen für diesen Vergleich
bezogen sich hierbei aber ausschließlich auf die Temperatur von 37 °C.
Der Grund hierfür war, dass bei dieser Temperatur die im Versuch höchstmögliche
Methanausbeute erzielt wurde, die Daten somit gut vergleichbar waren und
nicht zusätzlich durch den Parameter Temperatur beein flusst wurden. Es war
zu erkennen, dass mit steigender Verweilzeit das Restgaspotenzial abnimmt,
wobei auch hier keine lineare Abhängigkeit zu erkennen ist (Abb. 5). Anders verhält
es sich hinsichtlich der Raumbelastung. Es wurde deutlich, dass mit steigender
Raumbelastung auch das Restgaspotenzial zunimmt, wobei auch hier einige
„Ausreißer“ zu verzeichnen waren (Abb. 6).
-441 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abb. 5: Abhängigkeit des Restgaspotenzials (in %, bezogen auf die Methanausbeute)
von der Verweilzeit (in Tagen)
Abb. 6: Abhängigkeit des Restgaspotenzials (in %, bezogen auf die Methanausbeute)
von der Raumbelastung (in kg oTS/m³)
-442 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
4. Schlussfolgerungen
Die Ergebnisse der Anlagenanalysen bzgl. Verfahrensparameter und der Untersuchungen
des Restgaspotenzials der Biogasanlagen haben gezeigt, dass
sich in den Gärresten aus Biogasanlagen mit kurzer Verweilzeit und/oder hoher
Raumbelastung, noch ein hohes Methanpotenzial nachweisen lässt. Aus den
Untersuchungen heraus ergeben sich folgende Schlussfolgerungen:
1. Mit steigender mittlerer hydraulischer Verweilzeit sinkt das Restgaspotenzial
deutlich.
2. Mit steigender Raumbelastung steigt auch das Restgaspotenzial an.
3. Bei der Vergärungstemperatur von 25 °C (Sommerlagerung) liegt die Methanemission
der Gärreste im Durchschnitt unter 50 % des bei 37 °C ermittelten
Restgaspotenzials.
4. Bei einer Vergärungstemperatur von 10 °C (Winterlagerung) war nahezu
keine Gasbildung mehr erkennbar.
Eine gasdichte Abdeckung der Gärrestlager ist sinnvoll oder sogar notwendig
für Anlagen mit kurzer Verweilzeit und hoher Raumbelastung. Hierbei können
sich für diese Anlagen, deren Restgaspotenzial erwartungsgemäß sehr hoch ist,
auch wirtschaftliche Vorteile aus der Abdeckung ergeben, da die hier entstandenen
Biogasmengen einen zusätzlichen Erlös erbringen könnten.
Bei niedrigen Lagerungstemperaturen und/oder vorangehenden langen Verweilzeiten
bzw. niedrigen Raumbelastungen im Biogasfermenter, kann demnach
u. U. auf die gasdichte Gärrestlagerabdeckung verzichtet werden.
5. Zusammenfassung
In diesem Messprogramm wurden 17 Thüringer Biogasanlagen auf deren
Betriebsparameter und deren Restgaspotenzial aus den Gärresten untersucht.
Es handelte sich hierbei um Anlagen, die Wirtschaftsdünger und/oder nachwachsende
Rohstoffe zur Vergärung nutzen. Ziel war es, den Einfluss der einzelnen
Betriebsparameter auf das Restgaspotenzial zu untersuchen und zu
überprüfen, inwieweit eine gasdichte Abdeckung der Gärrestlager sinnvoll und
notwendig ist.
-443 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Die Charakterisierung der Anlagen erfolgte über ein Fragebogenverfahren, welches
es ermöglichte, aus den so gewonnenen Daten die einzelnen Prozessparameter
(Verweilzeit, Belastung, ...) rechnerisch zu ermittelt.
Mit Hilfe des Hohenheimer Biogasertragstests wurden Gärrestproben der Anlagen
bei 37 °C auf ihr Restgaspotenzial untersucht, was einer für den Biogasprozess
günstigen Temperatur entspricht. Die zusätzliche Ermittlung der Biogas-
und Methanemissionen bei 25 °C und bei 10 °C Vergärungstemperatur, erfolgte,
um die Restmethanbildung bei Lagerbedingungen der Gärreste im Sommer und
im Winter in Relation zum maximal möglichen Restgaspotenzial bei optimaler
Vergärungstemperatur zu bewerten.
Es konnte eine direkte Abhängigkeit von mittlerer hydraulischer Verweilzeit bzw.
Raumbelastung und dem Restgaspotenzial nachgewiesen werden. Diese Parameter
bestimmen maßgeblich den Biogaspro zess und wirken sich somit auch
sehr stark auf das Restgaspotenzial aus. Bei der Betrachtung des Restgaspotenziales
bei den unterschiedlichen Temperaturen, stellte sich erwartungsgemäß
heraus, dass mit sinkender Temperatur auch das Restgaspotenzial sinkt
und bei 10 °C kaum noch messbar war.
Die Ergebnisse zeigten, dass eine gasdichte Abdeckung der Gärrestlager nicht
prinzipiell vorgeschrieben werden sollte. Die Abhängigkeit der Restgasemission
von betrieblichen Parametern sollte dazu führen diese Parameter auch als Maßstab
für die Forderung einer gasdichten Abdeckung anzusetzen. Besonders
für Anlagen mit guter, fermentativer Ausgasung und somit einer sehr geringen
Restgasemis sion, wäre der finanzielle Aufwand einer gasdichten Gärrestabdeckung
nicht mit dem eigentlichen Ziel ins Verhältnis zu setzen.
3. Literatur
Hengelhaupt, F., Nehring, A., Gödeke, K., 2008: Biogas- und Methan erträge
alternativer Fruchtarten. VDLUFA-Schriften reihe 64, S. 361-368.
-444 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Langzeitwirkung einer Kalkung zur Immobilisierung
von Cadmium in einem belasteten Grünlandgebiet
V. König
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena
1. Problembeschreibung und Zielstellung
Cadmium (Cd) weist im Vergleich zu anderen Schwermetallen eine hohe ökotoxikologische
Relevanz auf, weil es sich aufgrund seiner hohen Mobilität im
Boden in Nahrungs- und Futterpflanzen anreichern kann. Daraus resultiert in
der Nahrungskette auch eine Gesundheitsgefahr für Mensch und Tier (Alloway,
B.J., 1999). Bei Futtermitteln soll gemäß der Richtlinie 2005/87/EG der
Höchstgehalt von 1 mg Cd/kg Futtermittel pflanzlichen Ursprungs bei 88 % Trockenmasse
(TM) nicht überschritten werden. Die diesbezüglichen Restriktionen
sind vollständig in der novellierten Futtermittelverordnung (FuMV, 2005) in deutsches
Recht umgesetzt worden.
In einem Auengebiet in Thüringen grenzen Dauergrünlandflächen an ein Fließgewässer,
in dem in der Vergangenheit von einem heute nicht mehr existierenden
Produktionswerk prozessbedingt Cd-haltige Schlämme eingeleitet wurden.
Die Schlämme sedimentierten bei Hochwasserereignissen in Abhängigkeit
von der Fließgeschwindigkeit des Wassers, dem Relief der angrenzenden Flächen
und deren Entfernung zum Bachlauf. In diesem Belastungsgebiet hat die
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL) seit 1995 zahlreiche Boden-
und Pflanzenuntersuchungen durchgeführt. Dabei bestätigte sich der für Cd
bekannte, relativ hohe Transfer vom Boden in die Pflanze. Die rastermäßige
Bodenuntersuchung hat bei rd. 70 % der Fläche in 0 bis 10 cm Bodentiefe königswasserlösliche
Cd-Gehalte (Cdkw) im Bereich von 1 bis 100 mg/kg ergeben. Bei
6 % der Fläche liegen die Gehalte noch darüber und weisen in Einzelfällen Werte
> 2000 mg/kg Boden auf. Unter Bezug auf den Maßnahmewert von 20 mg/kg
der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV, 1998) resultiert
daraus, dass schädliche Bodenveränderungen im Sinne von § 2 Abs. 3 des
Bundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG, 1998) vorliegen. Die Cd-Belastung
verringert sich mit zunehmender Bodentiefe, ist aber auch in 90 cm Tiefe teilweise
noch nachweisbar. Die Landwirte sind über den Belastungszustand informiert
-445 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
worden und haben Empfehlungen zur Stilllegung bzw. Nutzungseinschränkung
erhalten. Eine Sanierung durch Dekontamination in Form von Bodenaustausch
oder Bodenwäsche ist aus finanziellen Gründen nicht realisierbar.
Deshalb wurde zur Gefahrenabwehr, finanziert durch das Thüringer Ministerium
für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt (TMLNU), im Spätherbst 1997 eine
flächenhafte Bodenschutzkalkung durchgeführt. Dabei sind unter Berücksichtigung
der pH-Werte im Boden teilweise sehr hohe Kalkmengen ausgebracht
worden, um den pH-Bereich von > 6,5 mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erreichen.
Die Bedeutung der Kalkung für die Immobilisierung von Schwermetallen ist seit
geraumer Zeit bekannt. Durch Erhöhung des pH-Wertes im Boden auf > pH 6,5
kann bei Cd die Mobilität deutlich verringert werden. Die Intensität dieses Prozesses
wird durch zahlreiche Einflussfaktoren, wie insbesondere Cd-Gesamtgehalt,
Ton- und Humusgehalt bestimmt (Herms, U., Brümmer, G., 1980; Dietz,
Th., et al., 1992; Hornburg V., 1991; Hornburg V., 1991; Blume, H. P., Brümmer,
G., 1987).
Die Zielstellung der im Poster beschriebenen Untersuchungen bestand in Folgendem:
• Prüfung der Neutralisationswirkung der landwirtschaftlichen Bodenschutz-
Kalkung [Sicherungsmaßnahme i. S. von § 5 (3) der BBodSchV im 10. Jahr
nach deren Realisierung auf ca. 110 ha Dauergrünland
• Ermittlung des Cd-Status von Böden und Pflanzen auf den gekalkten Flächen
anhand von Testflächen
• Überprüfung der Wirkung unterschiedlicher Schnitthöhen auf die Cd-
Gehalte im Grünlandaufwuchs
2. Methodik
Zur Überprüfung der langzeitlichen Neutralisationswirkung der landwirtschaftlichen
Bodenschutzkalkung sind im Jahr 2008 43 Testflächen festgelegt worden.
Die Auswahl erfolgte mit der Maßgabe, die häufig vorkommenden unterschiedlichen
Cd-Belastungsgrade der Böden zu erfassen. Tab. 1 zeigt, dass die königswasserlöslichen
Cd-Gehalten (Cdkw) der Testflächen im Bereich von 2-334 mg/
kg Boden liegen. Dabei hat der Hauptteil der Testflächen Cdkw-Gehalte, die den
Maßnahmewert (20 mg Cdkw/kg Boden) der BBodSchV unterschreiten.
-446 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Häufigkeitsverteilung der Cdkw-Gehalte in den Böden der Testflächen
Cdkw
Testflächen
(mg/kg Boden)
Anzahl %
2,0-10 12 28
10,1-20 7 16
20,1-50 9 21
50,1-100 9 21
101-334 6 14
Ein weiteres Auswahlkriterium für die Testflächen war, die unterschied lich aufgekalkten
Flächenbereiche zu erfassen. Die 1997 ausgebrachten Kalkmengen
der Bodenschutzkalkung waren im Rahmen der Ausschreibung der Dienstleistung
nach Flächen-Losen differenziert, welche die pH-Werte der Böden berücksichtigten.
Die Testflächen hatten eine Größe von ca. 0,3 ha.
Auf den Testflächen sind Boden- und Pflanzenuntersuchungen zum gleichen
Zeitpunkt an ca. 15 Probenahmestellen durchgeführt worden. Dazu sind im
Begang der Flächen an jeder Probenahmestelle (ca. 0,04 m²) Bodenproben aus
0-10 cm Tiefe und Pflanzenproben entnommen worden. Diese ca. 15 Einzelproben
wurden am Ende des Begangs zu Mischproben vereinigt.
Die Pflanzenproben sind jeweils mit zwei unterschiedlichen Schnitthöhen entnommen
worden. Das erfolgte einerseits mit Tiefschnitt (2-5 cm über dem Boden)
und andererseits mit Hochschnitt (6-10 cm).
Die Bodenproben sind auf den pH-Wert, den mobilen (ammoniumnitratlöslichen)
Cd-Gehalt (Cdan) sowie den Cdkw-Gehalt untersucht worden. Bei den
Pflanzenproben wurden der Cd- und der Sandgehalt ermittelt. Der Sandgehalt
ist ein Parameter, der auf den Pflanzen anhaftenden Boden schließen lässt.
Von den mit der Bodenschutzkalkung erfassten Flächen waren flächendeckend
die pH-Werte vor der Kalkung bekannt. Die Bewertung der langzeitlichen Neutralisationswirkung
erfolgte anhand der Differenzen zu den im Jahr 2008 ermittelten
pH-Werten.
-447 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3. Ergebnisse
3.1 Bodenuntersuchung
Aus Abbildung 1 geht hervor, dass vor der Kalkung die pH-Werte vorwiegend
im Bereich von pH 5,0-6,0 lagen. Die Ermittlung der pH-Werte im 10. Jahr nach
der Kalkung ergab, dass bei den meisten Testflächen noch immer deutliche pH-
Wert-Differenzen von 0,5-1,5 pH-Einheiten im Vergleich zu vor der Kalkung vorlagen.
pH-Wert
7,5
7,0
6,5
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
5
23
26
12
18
41
34
-448 -
27
Probenahmefläche-Nr. (exemplarisch)
pH-Werte (1997) positive pH-Differenz 2008/1997
Abb. 1: pH-Wert-Differenzen im 10. Jahr nach der Aufkalkung der Grünlandflächen
Nahezu alle Testflächen haben 2008 pH-Werte > 6,0 und ca. 70 % der Testflächen
noch pH-Werte > 6,5. Diese Ergebnisse belegen die große Nachhaltigkeit
dieser Kalkungsmaßnahme.
Es ist vielfach belegt, dass pH-Werte > 6,5 den Gehalt an Cdan im Boden verringern.
Deshalb war auch bei den Testflächen eine Abhängigkeit der Cdan-Gehalte
von dem durch die nachhaltige Neutralisationswirkung der Bodenschutzkalkung
aufrecht erhaltenen pH-Niveau der Testflächen zu erwarten.
In Abb. 2 wird die Beziehung zwischen Cdkw-Gehalt und Cdan-Gehalt differenziert
nach pH-Bereichen dargestellt. Dabei zeigt sich, dass der Anstieg der Cdan-
Gehalte mit zunehmendem Cdkw-Gehalt im pH-Bereich > 6,5 wesentlich geringer
17
42
4
30
1
21
9

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
war als im pH-Bereich < 6,0. Der mittlere Anstieg der Funktionsgeraden betrug im
pH-Bereich ≥ 6,5 0,12 mg Cdan/10 mg Cdkw, während der Anstieg im pH-Bereich
< 6,5 bei > 0,20 mg Cdan/10 mg Cdkw lag.
Cdan-Gehalte (mg/kg Boden)
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
y = 0,0286x + 0,4104
R 2 = 0,93
y = 0,0218x - 0,0573
R 2 = 0,98
-449 -
y = 0,0117x - 0,0812
R 2 = 0,96
pH < 6,0 pH 6,0 - 6,4 pH ? 6,5
0 50 100 150 200 250 300 350
Cdkw -Gehalte (mg/kg Boden)
Abb. 2: Cdan-Gehalte in Abhängigkeit von den Cd-Gesamtgehalten und den
pH-Werten
Als wesentlicher Schwellenwert zur Beurteilung der Cd-Belastung in Grünlandböden
gilt der Maßnahmewert der BBodSchV von 20 mg Cdkw/kg Boden. Bei
Überschreitung dieses Wertes ist eine landwirtschaftliche Nutzung der Fläche in
der Regel nicht mehr möglich. Die deutlich unterschiedliche Mobilität des Cd zeigt
sich, wenn die mittleren Cdan-Gehalte bei 20 mg Cdkw/kg Boden anhand der
Regressionsfunktionen abgeleitet werden. Sie haben folgende Graduierung:
• pH ≥ 6,5: 0,15 mg }
• pH 6,0-6,4: 0,38 mg } Cdan/kg Boden
• pH < 6,0: 0,98 mg }
Zusammenfassend ergibt sich daraus, dass bedingt durch die noch immer vorhandene
hohe Neutralisationswirkung der Kalkung auf den betreffenden Flächen
eine wesentlich reduzierte Mobilität des Cd vorliegt.
3.2 Pflanzenuntersuchung
Die Ermittlung der Cd-Gehalte in den Grünlandpflanzen hat gezeigt, dass die
Cd-Belastung der Pflanzen bei pH-Werten ≥ 6,5 niedriger als im pH-Bereich <
6,5 ist (Tab. 2). Zur Bewertung wird der Höchstgehalt der Futtermittelverordnung
(FuMV) von 1,14 mg/kg Trockenmasse herangezogen.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 2: Häufigkeitsverteilung der Cd-Pflanzengehalte in Abhängigkeit vom
Cdkw-Gehalt und pH-Wert
Cd-Gehalt
i. d. Pflanzen
mg/kg TM
Cdkw-Gehalte (mg/kg Boden)
0 - 20 20 - 100
pH < 6,5 pH ≥ 6,5 pH < 6,5 pH ≥ 6,5
% der Flächen
≤ 1,14 67 100 25 34
> 1,14 33 0 75 66
Dieser Sachverhalt wird insbesondere bei Cdkw-Gehalten bis 20 mg/kg Boden
deutlich. Alle Testflächen im pH-Bereich ≥ 6,5 haben Cd-Pflanzengehalte unterhalb
des Höchstgehalts, während bei niedrigeren pH-Werten 33 % der Flächen
darüber liegen. Auch bei höheren Cdkw-Gehalten ist der Flächenanteil mit Überschreitung
des Höchstgehalts im pH-Bereich < 6,5 höher.
Als weiterer Aspekt des Untersuchungsprogramms wurde der Zusammenhang
zwischen Hoch- und Tiefschnitt geprüft. Aus Abbildung 3 geht hervor, dass bei
Hochschnitt geringere Cd-Pflanzen gehalte als bei Tiefschnitt vorliegen. Anhand
der Regressionsfunktion ist ableitbar, dass die Gehalte bei Hochschnitt etwa
25 % niedriger sind als bei Tiefschnitt.
Die Erhöhung der Schnitthöhe hat offensichtlich eine Reduzierung Cd-Belastung
der Pflanzen bewirkt. In diesem Zusammenhang ist zu vermuten, dass das
unter anderem auf die Reduzierung der Verschmutzung durch anhaftenden
Boden zurück zu führen ist. Wird unterstellt, dass der Sandgehalt als Leitparameter
für die Verschmutzung geeignet ist, müsste der Hochschnitt zur Verringerung
der Sandgehalte im Vergleich zum Tiefschnitt führen.
Abb. 3 zeigt, dass das bei diesen Untersuchungen tatsächlich der Fall war. Der
funktionale Zusammenhang zwischen Hoch- und Tiefschnitt ist bei Sand- und
Cd-Gehalten sehr ähnlich. Die Reduzierung beim Sandgehalt durch Hochschnitt
gegenüber dem Tiefschnitt be trug ca. 20 %.
-450 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Cd-Pflanzengehalte-Hochschnitt
(Cd: mg/kg TM; Sand: % TM)
5
4
3
2
1
Cd Sand
-451 -
y = 0,813x 0,922
R 2 = 0,93
y = 0,8011x + 0,0141
R 2 = 0,66
0
0 1 2 3 4 5
Cd-Pflanzengehalte-Tiefschnitt (Cd: mg/kg TM; Sand: % TM)
Abb. 3: Cd- und Sandgehalte der Pflanzenproben in der Gegenüberstellung
von Tief- und Hochschnitt
4. Zusammenfassung
Die um 0,5-1,5 pH-Einheiten höheren pH-Werten als vor der Kalkung auf den
Testflächen belegen die nachhaltige Neutralisationswirkung einer großflächigen
landwirtschaftlichen Bodenschutzkalkung von Dauergrünlandflächen auch
noch im 10. Jahr nach der Kalkung.
Die Gehalte an mobilem Cd im Boden sind bei pH ≥ 6,5 ca. 85 % niedriger als bei
pH < 6,0. Das ist auch die Grundlage dafür, dass bei pH-Werten ≥ 6,5 und Cdkw-
Gehalten bis 20 mg/kg Boden keine Überschreitung des Cd-Höchstgehalts der
Futtermittelverordnung vorlag.
Die Anhebung der Schnitthöhe auf ca. 5 bis 10 cm führte zu einer bemerkenswerten
Cd-Pflanzengehaltsreduzierung (ca. 25 %). Die bei Hochschnitt reduzierten
Sandgehalte deuten darauf hin, dass die Reduzierung der Cd-Gehalte zumindest
teilweise auf die Verringerung der Verschmutzung durch anhaftenden
Boden zurück zu führen ist.
Insgesamt resultiert daraus, dass die Bodenschutzkalkung belasteter Grünlandflächen
als nachhaltige Maßnahme zur Verringerung des Cd-Transfers aus dem
Boden in die Grünlandpflanzen zu bewerten ist. Sie schafft in Verbindung mit

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
anderen Maßnahmen (verschmutzungsarme Ernte durch hohen Schnitt, keine
Beweidung) eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass Grünlandflächen bis
20 mg Cdkw/kg Boden zur Futtergewinnung genutzt werden können.
5. Literatur
Alloway, B.J., 1999: Schwermetalle in Böden - Analytik, Konzentrationen, Wechselwirkungen.
Springer-Verlag, Berlin.
FuMV, 2005: Futtermittelverordnung v. 7. März 2005, BGBl. I S. 522. zuletzt
geändert durch 28. Verordnung zur Änderung der Futtermittelverordnung
v. 6.Juli 2006, BGBl. I S. 1444.
BBodSchV, 1998: Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung vom 12. Juli
1998, BGBl. I S. 1554.
BBodSchG, 1998: Gesetz zum Schutz vor schädlichen Bodenveränderungen
und zur Sanierung von Altlasten (Bundes-Bodenschutzgesetz) v. 27.
März 1998 (BGBl. I S.502); zuletzt geändert am 09. September 2001
(BGBl. I S. 2331).
Herms, U., Brümmer, G., 1980: Einfluss der Bodenreaktion auf Löslichkeit und
tolerierbare Gesamtgehalte an Nickel, Kupfer, Zink, Cadmium und Blei
in Böden und kompostierten Siedlungsabfällen. Landwirtsch. Forschung
33.4, 408-423.
Diez, T., Krauss, M., Wurzinger, A., Bihler, E. & Nast, D., 1992: Schwermetall-
Aufnahme und -Austrag von extrem belas-teten Böden unter pflanzenbaulicher
Nutzung. Landwirtsch. Jahrbuch 69, 2. Jahrg. H. 1/92 , 51-71.
Hornburg V., 1991: Untersuchungen zur Mobilität und Verfügbarkeit von Cadmium,
Zink, Mangan, Blei und Kupfer in Böden. Univ. Bonn, Bonner
Bodenkdl. Abhandl. Band 2, 81-89.
Blume, H.P., Brümmer, G., 1987: Prognose des Verhaltens von Schwermetallen
mit einfachen Feldmethoden. Mitt. Deutsch. Bodenkundl. Gesellsch. 53,
111-117.
-452 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Spezifische Polyphenoloxidase-Aktivität von Rotklee
unter Berücksichtigung von Genotyp und Nutzung -
Einfluss auf die Proteinqualität
N. Weiher, M. Krawutschke, M. Gierus, F. Taube
Christian-Albrechts-Universität, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung,
Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau, Kiel
1. Einleitung
Futterleguminosen können durch ihre Gehalte an schnell abbaubaren Protein
bei einem ungünstigen Protein-Energie-Quotienten des Futters von den Mikroorganismen
im Pansen der Wiederkäuer oft nur unzureichend verwertet werden.
Eine Maßnahme zur Verringerung der Stickstoffverluste kann die Verbesserung
der N-Nutzungs effi zienz (NUE) der Wiederkäuer bieten. Bestimmte sekundäre
Pflan zen inhaltsstoffe wie kondensierte Tannine oder die Polyphenoloxidase
(PPO) können hemmend auf den raschen Proteinabbau in Silagen und den Vormägen
der Wiederkäuer wirken (Sullivan und Hattfield, 2006; Lee et al., 2004)
und damit die NUE verbessern.
Die im Rotklee vorkommende PPO ist verantwortlich für die enzymatische Bräunungsreaktion,
bei der eine Hydroxylation von Monophenolen zu o-Diphenolen
sowie eine Oxidation von o-Diphenolen zu o-Chinonen erfolgen. Diese o-Chinone
sind sehr reaktiv, können an Proteine oder Phenole binden und Chinon-Protein-
Komplexe bilden. Unterschiede in der PPO-Aktivität wurden zwischen verschiedenen
Rotkleesorten und im Jahresverlauf (Fothergill und Rees, 2006, Winters et
al., 2008, Eickler, 2008) festgestellt, aber auch bedingt durch das Nutzungssystem
(Eickler, 2008). Um weitere Aussagen zur spezifischen PPO-Aktivität und deren
Einfluss auf die Proteinqualität treffen zu können, wurden in einem Feldversuch
zwölf Rotkleegenotypen und Weißklee als Kontrolle unter einer Vierschnitt nutzung
mit und ohne mechanischen Stress (simulierte Beweidung) in drei Wieder holungen
getestet. Überprüft wird, ob die spezifische PPO-Aktivität unter Berücksichtigung
von Genotyp und Nutzung Einfluss auf die Proteinqualität hat. Es wird erwartet, dass
es mit erhöhter spezifischer PPO-Aktivität zu einer Verschiebung der Proteinfraktionen
von den rasch abbaubaren hin zu den langsamer abbaubaren Fraktionen
kommt. Dargestellt werden einjährige Daten der spezifischen PPO-Aktivität und
Zusammenhänge mit den Proteinfraktionen verschiedener Rotklee-Genotypen.
-453 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
2. Material und Methoden
Datengrundlage bildet ein am Standort Hohenlieth (Ls, Ø 8,9 °C, Ø 804,5 mm)
angelegter Feldversuch mit den Prüffaktoren Nutzungs system und Genotypen
in dreifacher Wiederholung. Dabei werden zwölf Rotklee (Trifolium pratense
L.)-Sorten und eine Weißklee (Trifolium repens)-Sorte (Vysocan) als Kontrolle in
den beiden Nutzungssystemen ohne und mit mechanischem Stress (simulierte
Beweidung; Cambridge-Walze drei Wochen vor Schnitttermin) verglichen. Es
erfolgte eine 4-Schnitt-Nutzung im Abstand von sechs Wochen (20.05., 30.06.,
11.08. und 22.09.08).
Zu jedem Schnitttermin wurde an je 50 Trieben pro Parzelle das phänologische
Entwicklungsstadium „mean stage by count“ (MSC) nach Fagerberg (1988)
bestimmt. Um die Erträge und das Blatt/Gewichts verhältnis (BGV) zu erfassen
wurde mit einer Rasenkantenschere jeweils Pflanzenmaterial von zwei bis drei
Quadraten mit einer Fläche von 0,25 m² in einer Schnitthöhe von 5 cm entnommen.
Proben für die Bestimmung der Futterqualität wurden bei 58 °C getrocknet,
auf 1 mm vermahlen und mittels Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS) geschätzt.
Die Proben für die Bestimmung der spezifischen PPO-Aktivität wurden in Blatt
und Stängel getrennt und die Blätter in Aluminiumfolie-Päckchen zu 8 g bei
-27 °C tiefgefroren. Die Extraktion der PPO erfolgte in Anlehnung an Escribano
et al. (1997) unter Flüssig-Stickstoff mit Phosphatpuffer mit Proteinaseinhibitoren,
nach der Zugabe von Kaffeesäure als Substrat minütliche Bestimmung
von 0-12 min photometrisch bei 400 nm, das Gesamtprotein wurde nach der
Bradford-Methode bestimmt. Angegeben wird die spezifische PPO-Aktivität in
IU bezogen auf Protein (µg g -1 TS) als diejenige Enzymmenge, die eine Absorptionsänderung
von 0,001 min -1 verursacht. Die PPO-Werte wurden um das BGV
korrigiert, angegeben als PPOBGV = PPO [IU]*BGV [%]/100.
Die Proteinfraktionierung der ausgewählten Subsetproben für die NIRS-Kalibrierung
und -validierung erfolgte nach Licitra et al. (1996). Dabei erfolgt eine chemische Fraktionierung
des Rohproteins anhand der Abbaubarkeit im Pansen (Tabelle1). Fraktion
A stellt die Nicht-Protein-Stickstoff(NPN)-Verbindungen dar und ist löslich in 10 % Na-
Wolframatlösung. Fraktion B, das Reinprotein, wird in drei Untergrup pen unterteilt
(schnell, mittel und langsam abbaubar), wobei B1 löslich in Borat-Phosphat-Puffer, B3
unlöslich in neutraler, aber löslich in saurer Detergenz ist, die unverfügbare Fraktion C
ist unlöslich in saurer Detergenz. Fraktion B2 wird rechnerisch über die Differenz der
Fraktionen A, B1, B3 und C vom Gesamt-Stickstoff (Tabelle 1) ermittelt.
-454 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Chemische Fraktionierung des Rohproteins nach Licitra et al. (1996)
Fraktion
Protein-Fraktion
A NPN (Harnstoff, Peptide,
Aminosäuren)
Enzymatische
Abbaubarkeit
-455 -
Bestimmung
----- löslich in 10 %-Na-Wolframatlösung
B1 Reinprotein schnell löslich in Borat-Phosphat-Puffer
B2 Reinprotein potentiell vollständig
B3
C
Zellwand-gebunde nes
Reinprotein
hitzegeschädigtes und
Lignin-assozi ier tes
Protein (N)
langsam, nicht
unbedingt voll-
ständig
im Pansen u.
Dünndarm nicht
verfügbar
= N - (A + B1 + B3 + C)
unlöslich in neutraler
Detergenz, löslich in
saurer Detergenz
unlöslich in saurer
Detergenz
Die gewonnenen Daten wurden einer Varianzanalyse (mixed procedure ANOVA
SAS 9.1) unterzogen. Multiple Mittelwertsvergleiche erfolgten mittels Tukey-
Test (P < 0,05). Bei der Auswertung der spezifischen PPO-Aktivität wurden die
Aufwüchse als Messwiederholung berücksichtigt. Zusammenhänge wurden
mittels Regressionsanalyse überprüft.
3. Ergebnisse und Diskussion
Die spezifische PPO-Aktivität wurde bei allen vier Aufwüchsen gemessen, wobei
im System mit Stress meist höhere Werte ermittelt wurden. Weißklee zeigte stets
die geringste PPO-Aktivität (Tabelle 2).
Bei bei den Systemen wurden die höchsten Werte beim 4. Schnitttermin am Ende
der Vegetationsperiode beobachtet, was auch frühere Untersuchungen zeigten
(Eickler et al., 2007). Zu diesem Termin hat das Nutzungs system einen besonders
starken Effekt, signifikante Unterschiede konnten für die Genotypen 1, 5, 6,
7, 8 und 11 festgestellt werden (Tabelle 2). Zum 4. Termin wiesen alle Genotypen
einen geringeren MSC (die Pflanzen waren demnach weniger weit entwickelt als
zu den Schnittzeitpunkten davor) als bei den ersten drei Aufwüchsen auf, was für
die beobachteten Werte auf den Einfluss von Witterung und Alter (phänologische
Entwicklung) der Rotkleepflanzen zum Schnittzeitpunkt hinweist.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 2: Um BGV korrigierte spezifische PPO-Aktivität in IU (µg Protein g -1 TS)
1. Aufwuchs 2008 2. Aufwuchs 2008
Genotyp ohne Stress mit Stress ohne Stress mit Stress
1 0,41 0,57 ab 0,35 0,59
2 0,24 0,85 ab 0,46 0,66
3 0,74 1,60 a 0,49 0,72
4 0,59 0,56 ab 0,25 0,35
5 0,66 0,99 ab 0,78 0,63
6 0,42 0,67 ab 0,24 0,85
7 0,16 0,76 ab 0,32 0,32
8 0,35 0,84 ab 0,51 0,97
9 0,53 0,64 ab 0,42 0,50
10 0,51 0,64 ab 0,44 0,59
11 0,38 0,64 ab 0,39 0,78
12 0,23 0,38 ab 0,55 0,84
13 0,04 0,02 b 0,06 0,06
3. Aufwuchs 2008 4. Aufwuchs 2008
Genotyp ohne Stress mit Stress ohne Stress mit Stress
1 0,58 1,85 a 1,39 aB 3,32 abA
2 0,38 0,98 ab 0,96 abA 1,49 defA
3 0,49 1,67 a 1,18 abA 1,78 cdefA
4 0,51 1,05 ab 1,45 aA 1,03 fgA
5 0,47 1,42 ab 0,97 abB 3,92 aA
6 0,57 1,19 ab 1,23 abB 2,61 abcdA
7 0,77 2,07 a 0,73 abB 3,27 abA
8 0,72 1,45 a 1,58 aB 3,07 abcA
9 0,57 1,34 ab 1,93 aA 2,42 bcdeA
10 0,70 1,66 a 1,90 aA 2,16 bcdefA
11 0,58 1,29 ab 0,69 abB 2,21 bcdefA
12 0,60 0,98 ab 0,81 abA 1,21 efgA
13 0,06 0,10 b 0,02 bA 0,08 gA
a, b zeigen signifikante Unterschiede zwischen Genotypen innerhalb eines
Nutzungssystems und eines Aufwuchses; A, B zeigen signifikante Unterschiede
zwischen den Nutzungssystemen innerhalb des Genotyps und eines
Aufwuchses (p < 0,05, SE = 0,21)
Bei Fraktion A (NPN-Verbindungen) erzielte Weißklee die höchsten Werte
(Weißklee 228,9 g/kg XP; Rotklee 174,8 g/kg XP), außer beim dritten Aufwuchs.
Den mengenmäßig größten Anteil an den Fraktionen nahm bei Rotklee wie auch
bei Weißklee Fraktion B2 ein (217,3 - 423,7 g/kg XP).
-456 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Abb. 1: Zusammenhang zwischen spezifischer PPO-Aktivität und Fraktion A
bzw. Fraktion C
Während auf Fraktion B1 sowohl Aufwuchs als auch Genotyp einen signifikanten
Einfluss hatten, wurde für Fraktion B2 und B3 jeweils eine signifikante Wechselwirkung
zwischen System und Aufwuchs festgestellt.
Mit steigender PPO-Aktivität ergab sich tendenziell eine Abnahme der Fraktion
A (NPN-Verbindungen) sowie eine minimale Zunahme der Fraktion C (Abbil-
-457 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
dung 1), allerdings gekennzeichnet durch sehr geringe Bestimmtheitsmaße
(R²=0,06; R²=0,09).
Bei den B-Fraktionen konnte kein Zusammenhang mit der spezifischen PPO-
Aktivität gefunden werden.
4. Schlussfolgerungen
Unterschiedliche Nutzungssysteme haben einen Einfluss auf die spezifische
PPO-Aktivität. Als Reaktion auf (mechanischen) Stress war die spezifische
PPO-Aktivität erhöht. Neben Genotyp und Nutzungs system spielte auch der
Aufwuchs eine maßgebliche Rolle. Zum letzten Schnitttermin war die spezifische
PPO-Aktivität am höchsten, hier gab es deutliche Unterschiede zwischen den
verschiedenen Rotklee-Genotypen, die statistisch abgesichert werden konnten.
Gesicherte Aussagen und Rückschlüsse lassen sich auf Basis der bisher nur einjährig
ausgewerteten Daten nicht treffen, für das erste Hauptnutzungsjahr 2008
bestätigte sich allerdings die erwartete Verschiebung der Rohproteinfraktionen
mit steigender PPO-Aktivität von den schnell abbaubaren hin zu den langsamer
abbaubaren Fraktionen nicht.
5. Literatur
Eickler, B., 2008: Nutritive value of forage legumes with special reference to
polyphenol oxidase activity in red clover. Dissertation. Universität Kiel.
Eickler, B., Gierus, M., Taube, F., 2007: Einfluss der Grünlandnutzung auf die
PPO-Aktivität in Rotklee. In: Zikeli, S., Claupein, W., Dabbert, S., Kaufmann,
B., Müller, T. und Valle Zárate, A. (Hrsg.): Beiträge zur 9. Wissenschaftstagung
Ökologischer Landbau, Hohenheim 541-544.
Escribano, J., Cabanes, J., Chazarra, S. Garcia-Carmona, F., 1997: Characterization
of monophenolase activity of table beet polyphenol oxidase. Determination
of kinetic parameters on the tyramine/dopamine pair. J. Agric.
Food Chem., 45, 4209-4214.
Fagerberg, B., 1988: Phenological development in timothy, red clover and
Lucerne. Acta Agric. Scand. 38, 159-170.
-458 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Fothergill, M., Rees, M.E., 2006: Seasonal differences in polyphenol oxidase
activity in red clover. In: Wachendorf, M., Helgadottir, A., Parente, G.
(Eds.) Sward dynamics, N-flows and forage utilisation in legume-based
systems. Proceedings of the 2nd COST 852 Workshop, Grado, Italy, 2005,
pp.141-144.
Lee, M.R.F., Winters, A.L., Scollan, N.D., Dewhurst, R.J., Theodorou, M.K.,
Minchin, F.R., 2004: Plant-mediated lipolysis and proteolysis in red clover
with different polyphenol oxidase activities. J. Sci. Food Agric. 84, 1639-
1645.
Licitra, G., Hernandez, T.M., Van Soest, P. J., 1996: Standardization of procedures
for nitrogen fractionation of ruminant feeds. Anim. Feed Sci. Technol.
57, 347-358.
Sullivan, M.L., Hatfield, R.D., 2006: Polyphenol oxidase and o-diphenols inhibit
postharvest proteolysis in red clover and alfalfa. Crop Science 46, 662-
670.
Winters, A.L., Minchin, F.R., Michaelson-Yeates, T.P.T., Lee, M.R.F., Morris, P.,
2008: Latent and active polyphenol oxidase (PPO) in red clover (Trifolium
pratense) and use of a low PPO mutant to study the role of PPO in proteolysis
reduction. J. Agric. Food Chem. Science 56, 2817-2824.
Danksagung
Die Autoren danken der Gesellschaft zur Förderung der privaten deutschen
Pflanzenzucht e. V. (GFP), der Landwirtschaftlichen Rentenbank sowie der
Norddeutschen Pflanzenzucht (NPZ) für die finanzielle Unterstützung. Dank
gilt außerdem Frau Petra Voß für die Hilfe bei den Laboranalysen, Herrn Dr. Ralf
Loges für die NIRS-Kalibration sowie Herrn Dr. Mario Hasler für die statistische
Beratung.
-459 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Biogasausbeuten verschiedener Fruchtarten unter
besonderer Berücksichtigung des Anbausystems
und des Flächenertrages
F. Hengelhaupt, A. Nehring, Ch. Strauß
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena
1. Einleitung
Bedingt durch eine günstige Gesetzeslage wird ein verstärktes Inte resse in der
Biogasproduktion, vor allem im landwirtschaftlichen Bereich deutlich. Aufgrund
der gestiegenen Aktivitäten im Bereich Biogas stellt sich die Frage nach der Rohstoffverfügung
und dem damit verbundenen nachhaltigen Anbau der Biomasse.
Aus diesem Grund gibt es Bestrebungen, neben dem am häufigsten als Koferment
eingesetzten Mais, weiterer Fruchtarten zu finden, welche sich als Biogassubstrat
eigenen.
Hierfür wurde im Rahmen des bundesweiten Projektes „EVA“ (gefördert vom
BMELV über die FNR, Laufzeit 2005-2008) am Standort Dornburg (Thüringen)
ein standortangepasster Energiepflanzenanbau durchgeführt. Dabei
kamen acht unterschiedliche Fruchtfolgen mit verschiedenen Fruchtarten
und unterschiedlich hohen Anteilen an Energiepflanzen zum Anbau. Über die
Versuchsjahre wurden systematisch die Trockenmasseerträge und weitere
Untersuchungsparameter erfasst. Parallel dazu erfolgte die Untersuchung des
Pflanzenmaterials auf das Biogas- und Methanpotential im Hohenheimer Biogasertragstest
(HBT).
2. Methoden und Durchführung
Am Standort Dornburg kamen im Rahmen des „EVA“ Verbundprojektes acht
unterschiedliche Fruchtfolgen mit insgesamt 12 verschiedenen Fruchtarten zum
Anbau (Abb. 1).
Dabei wurden unterschiedliche Fruchtfolgestellungen (Haupt-/Zweitfrucht),
zwei Bodenbearbeitungsvarianten (konventionelle Bodenbearbeitung mit
-460 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Pflug/Minimalbodenbearbeitung) sowie eine Wiederholung der Anlage (Beginn
2009) realisiert. Jede Fruchtart wurde, um Wiederholungseffekte auszuschließen,
in vierfacher Wiederholung angebaut. Für die Ertragsermittlung sowie die
Inhaltstoffanalyse wurde eine parzellenweise Beprobung vorgenommen, wobei
die Untersuchungen der einzelnen Parameter anhand des einsilierten Materials
erfolgten.
Sudangras
Sommer-Gerste
2005
Futter-
Ölrettich
Roggen
2006
2007
2008
1
Mais
Winter-Triticale
Zuckerhirse
Winter-Weizen
2
Mais
Winter-
Triticale
Winter-
Weizen
3
Mais
Futter-Roggen
Sudangras
Winter-Triticale
Einjähriges
Weidelgras
Winter-Weizen
Abb. 1: Fruchtfolgen am Standort Dornburg (EVA I)
2.1 Silage und Probenaufbereitung
4
Sommer-
5
6
7 8
Gerste +
Untersaat
Luzernegras
Hafer-Sortenmischung
Hafer Mais
Topinambur
(Kraut)
Luzernegras
Winter-
Triticale
Artenmischung
(Winter-Triticale, Mais
-Weizen, -Gerste
Topinambur
(Kraut)
Topinambur
Luzernegras Winter-Raps Winter-Raps Mais (Kraut/
Knolle)
Winter-Weizen
Winter-
Weizen
Winter-Weizen
Winter-
Weizen
Winter-
Weizen
Die Ernte des Pflanzematerials erfolgte mittels Futterernter oder Häcksler und
das Material wurde auf eine Länge von ca. 18 mm zerkleinert. Aus den vier Wiederholungen
wurde eine Mischprobe erzeugt und daraus wiederum eine repräsentative
Probe von ca. 1 kg gezogen. Die Einsilierung des Pflanzenmaterials
erfolgte in 1 Liter- bzw. 1,5 Liter-Modellsilos (Tulpengläser) der Firma Weck. Im
Glas wurde das Material verdichtet und anschließend luftdicht verschlossen
(Abb. 2). Auch hier wurde mit vier Wiederholungen gearbeitet. Die Silierdauer
betrug 90 Tage und die entnommene Silage wurde anschließend bei -20 °C gelagert.
Abb. 2: Verdichtungsvorrichtung Abb. 1: Verdichtungsvorrichtung für Modellsilos zur (Quelle ATB)
Silagebereitung in Modellsilos (Foto: ATB)
-461 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Als weitere Aufbereitung erfolgte eine Trocknung bei 60 °C und Zerkleinerung
auf 1-2 mm Siebdurchgang mit anschließender umfassender Analyse der Silagen
(Weender Rohnährstoffe der erweiterten Futtermittelanalyse: Rohasche,
Rohfett, Rohfaser, Rohprotein, NfE, Zucker Stärke, ADF und NDF sowie ADL,
die Makro- und Mikronährstoffe sowie das Gärsäurespektrum und der pH-Wert)
und die Untersuchung im Hohenheimer Biogastest.
2.2 Hohenheimer Biogasertragstest
2.2.1 Aufbau und Funktion
Der Hohenheimer Biogasertragstest ist ein Gärtest im Labormaßstab. Als Fermenter
dienen dabei Glasspritzen bzw. Kolbenprober mit einem Volumen von
100 ml, einer 1:1 Graduierung sowie einem Kapillaransatz (Abb. 3). Auf diesem
ist ein Schlauchstück aufgesetzt, welches mit einer Schlauchklemme verschlossen
werden kann. Der Spalt zwischen Stopfen und Kolben wird mittels Dichtpaste
(Silikonpaste) abgedichtet.
Abb. 3: Schematischer Aufbau eines Kolbenprobers
In den Kolben wird das Gärsubstrat (z. B. Mischung aus Impfmaterial und Testsubstrat)
gegeben. Anschließend wird mit dem Stopfen, welcher vorher mit der Dichtpaste
behandelt wurde, die Restluft aus dem Kolben gedrückt und die Schlauchklemme
geschlossen. Die befüllten Kolbenprober werden in einen langsam
drehenden Rotor eingesteckt (Abb. 4). Damit läßt sich eine kontinuierliche Durchmischung
des Gärsubstrates und eine gleichmäßige Umlagerung der Dichtpaste
realisieren. Der Rotoraufbau ist in einem Trockenschrank integriert, so dass für die
gesamte Versuchsdauer eine konstante Gärtemperatur eingestellt werden kann.
Durch die einsetzenden Aktivitäten der Mikroorganismen kommt es zur Biogasbildung.
Das entstehende Gas drückt den Stopfen heraus und der Füllstand des
Kolbens kann über die Graduierung abgelesen werden. Bei einem ausreichend
hohen Gasvolumen wird, nach dessen Erfassen, das Gas über das Schlauchstück
einem externen Gerät zur Analyse zugeführt. Dabei wird das gesamte Biogas
herausgedrückt und die Schlauchklemme anschließend wieder verschlossen
(Helffrich, 2003).
-462 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
2.2.2 Praktische Umsetzung
Die Versuchsdurchführung erfolgte nach der VDI Richtlinie 4630 „Vergärung
organischer Stoffe Substratcharakterisierung, Probennahme, Stoffdatenerhebung,
Gärversuche“. Die Versuchsdauer be trug in der Regel 30 Tage, bei einer
konstante Gärtemperatur von 37° C. Dabei kamen je Kolbenprober ca. 400 mg
an Probenmaterial mit ca. 35 g an Impfmaterial in Mischung zum Ansatz. Als
Impfmaterial wurde ausgegorene Gülle verwendet, welche temperiert gelagert
und ausgegast wurde. Damit zeigte diese im Versuch eine geringe Eigengasbildung
und diente somit nur als Träger der Mikroorganismen.
Abb. 4: Rotoraufbau und Trockenschrank des HBT an der TLL
In jedem Versuchsdurchgang wurde die reine Impfgülle als Nullvariante und
mikrokristalline Cellulose als Referenzprobe mitgeführt. Mit einer dreifachen
Wiederholung der Proben im Versuch konnten so 17 Proben in einem Durchgang
untersucht werden (57 Steckplätze im Rotor). Für die Gasanalyse ist ein externes
Messgerät zum Einsatz gekommen, welches nach der Infrarot-Methode
arbeitet.
3. Ergebnisse
3.1 Spezifische Gasausbeuten
Abbildung 5 zeigt die spezifischen Biogas- und Methanausbeuten sowie den
Methangehalt der einzelnen Fruchtarten. Zuckerhirse, Mais, eine Getreideartenmischung
(W.Gerste, W.Triticale, W.Wei zen), W.Roggen, W.Triticale und
S.Gerste bildeten die höchsten Biogasausbeuten in einem dichten Bereich von
ca. 620-650 lN/kgoTS. Hafer, einjähriges Weidelgras, Hafersortenmischung,
Sudangras und Luzernegras erreichten mit ca. 550-600 lN/kgoTS den nächst
-463 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
höheren Bereich. Topinamburkraut erreicht mit ca. 470 lN/kgoTS die niedrigste
Biogasausbeute.
V [lN/kgoTS]
700
600
500
400
300
200
100
0
Zuckerhirse
Mais
W.Gerste, W.Triticale, W.Weizen
W.Roggen
W.Triticale
S.Gerste
Biogas Methan Methangehalt
Hafer
-464 -
Einj. Weidelgras
Hafersortenmischung
Sudangras
Luzernegras
Topinambur (Kraut)
CH4 [%]
100
Abb. 5: spezifische Biogas- und Methanausbeuten verschiedener Fruchtarten
Bei Betrachtung der Methanausbeuten fällt auf, dass die Bereiche enger zusammenliegen
als bei den Biogasausbeuten. So ereichte eine Gruppe bestehend aus
W.Roggen, Mais, Getreideartenmischung (W.Gerste, W.Triticale, W.Weizen),
W.Triticale und Zuckerhirse mit ca. 360-375 lN/kgoTS die höchsten Methanausbeuten.
Hafer, S.Gerste, Hafersortenmischung, Luzernegras, Sudangras und
einjähriges Weidelgras bildeten die nächst höheren Methanausbeuten von
ca. 330-345 lN/kgoTS. Den niedrigsten Wert erreichte wieder das Topinamburkraut
mit ca. 270 lN/kgoTS.
3.2 Gaserträge ausgewählter Fruchtarten
Für die nachfolgende Betrachtung wurde Mais und Sudangras aus den Fruchtfolgen
zwei bzw. drei ausgewählt. Der Mais erreichte in den Jahren 2006, 2007,
2009 mit ca. 620-675 lN/kgoTS höhere spezifische Biogasausbeuten als das
Sudangras mit ca. 530-610 lN/kgoTS. Die höheren Methanausbeuten erzielte
ebenfalls der Mais mit ca. 360-375 lN/kgoTS gegenüber dem Sudangras mit
ca. 320-340 lN/kgoTS (Abb. 6).
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
lN/kgoTS 700
600
500
400
300
200
100
0
Biogas Methan
Mais Sudangras
2005
Mais Sudangras
2006
-465 -
Mais Sudangras
2009
Abb. 6: spezifische Biogas- und Methanausbeuten von Mais und Sudangras
in ausgewählten Jahren
Neben den erreichten spezifischen Gasausbeuten ist der Methanertrag in m³/
ha ein wesentliches Anbaukriterium für die einzelnen Fruchtarten. Im Folgenden
wird eine vergleichende Betrachtung der Trockenmasse- und Methanerträge
von Mais und Sudangras vorgenommen.
Die erreichten Trockenmasserträge lagen in den Jahren 2005 (Mais: ca. 163 dt
TM/ha; Sudangras: ca. 175 dt TM/ha) auf einem ähnlich hohen Niveau. 2006 wurden
witterungsbedingt niedrigere, aber wieder fast gleich hohe Erträge erzielt
(Mais: ca. 120 dt TM/ha; Sudangras: ca. 115 dt TM/ha). Im Jahr 2009 erreichte
Mais allerdings mit ca. 180 dt TM/ha einen deutlich höheren Ertrag als Sudangras
mit ca. 130 dt TM/ha (Abb. 7).
dt TM/ha
200
160
120
80
40
0
Mais Sudangras
2005
Mais Sudangras
2006
Mais Sudangras
2009
m³/ha
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
Biogas Methan
Mais Sudangras
2005
Mais Sudangras
2006
Mais Sudangras
2009
Abb. 7: Trockenmasserträge sowie Biogas und Methanerträge von Mais und
Sudangras in ausgewählten Jahren

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Damit ergaben sich für den Mais in den betrachteten Jahren höhere Biogas-
und Methanerträge pro Hektar als für Sudangras. Der Mais erreichte einen
Bereich von ca. 7 000-11 800 m³/ha (Biogasertrag) und einen Bereich von ca.
4 100-6 500 m³/ha (Methanertrag). Sudangras erzielte ca. 6 500-8 800 m³/ha
bzw. ca. 3 600-5 300 m³/ha (Abb. 7).
3. Zusammenfassung und Ausblick
Die erreichten spezifischen Gaserträge decken sich größtenteils mit den Angaben,
welche in der Literatur zu finden sind (Heiermann, 2003; Heiermann, 2004;
Schattauer, 2005; Amon, 2006; Kaiser, 2007; Röhricht, 2008). Für eine Gesamtbetrachtung
der Gaspotentiale muss der Biomasseertrag, d. h. der Trockenmasseertrag
der Frucht arten, mit einbezogen werden. Für die Gesamtleistung
wird dieser das hauptsächliche Argument sein, vor allem wenn die spezifischen
Gaserträge einzelner Fruchtarten nahe zusammen liegen. Die vergleichenden
Betrachtungen der Erträge von Mais und Sudangras verdeutlicht, dass
2005 und 2006 ähnlich hohe Trocken masseerträge erreicht wurden und 2009
der Mais deutlich über dem Sudangras lag. Durch konstant höhere spezifische
Gasausbeuten konnte jedoch in den betrachteten Jahren der Mais, gegenüber
dem Sudangras, höhere Gaserträge pro Hektar erreichen. Dies spiegelt auch
die Erkenntnisse aus der Literatur wieder (Amon, 2004; Kaiser, 2007; Röhricht,
2008; Eder, 2009).
Die Versuche sind zu diesem Zeitpunkt noch nicht abgeschlossen. Momentan
erfolgen noch weitere Untersuchungen zur Bestätigung der bisherigen Ergebnisse
und erkannten Tendenzen. Mit dem Nachfolgeprojekt „EVA“ II (Beginn
2009) werden die Untersuchungen fortgeführt und es ist mit weiteren Ergebnissen
zu rechnen.
4. Literatur
Amon, T., Kryvoruchko, V., Amon, B., Buga, S., Amid, A., Zollitsch, W., Mayer,
K., Pötsch, E., 2004: Biogaserträge aus landwirtschaftlichen Gärgütern..
In: Bundesanstalt für Alpenländische Landwirtschaft: 10. Alpenländische
Expertenforum zum Thema Biogasproduktion - Alternative Biomassenutzung
und Energiegewinnung in der Landwirtschaft, 21-26, Irdningen.
-466 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Amon, T., Kryvoruchko, V., Machmüller, A., Bodiroza, V., Milovanovic, D., Amon,
B., 2006: Optimierung der Methanausbeute aus Zuckerrüben, Silomais,
Körnermais, Sonnenblumen, Ackerfutter, Getreide, Wirtschaftsdünger
und Rohglyzerin unter den Standortbedingungen der Steiermark. Zwischenbericht
2006, Universität für Bodenkultur Wien.
Eder, J., Eder, B., 2009: Silomais für die Biogasproduktion. Biogas Forum Bayern,
Arbeitsgemeinschaft Landtechnik und landwirtschaftliches Bauwesen
in Bayern e. V., Freising.
Heiermann, M., Plöchl, M., 2003: Pflanzliche Biomassen - ein großes Potenzial
für die Biogasgewinnung. 16. Fachtagung Ackerbau- und Pflanzenbau
„Ergebnisse und Ausblicke im Pflanzenbau“. Selbstverlag: 11-14, Güterfelde.
Heiermann, M., Plöchl, M., 2004: Biogas aus Pflanzen - Ergebnisse von Gärversuchen.
10. Internationale Tagung „Energetische Nutzung nachwachsender
Rohstoffe“ an der TU Bergakademie Freiberg am 9. 10. September
2004, 79-84.
Helffrich, D., Oechsner, H., 2003: Hohenheimer Biogasertragstest - Vergleich
verschiedener Laborverfahren zur Vergärung von Biomasse. Agrartechnische
Forschung, Heft 3, 27-30.
Kaiser, F., Gronauer, A., 2007: Methanproduktivität nachwachsender Rohstoffe
in Biogasanlagen. Bayrische Landesanstalt für Landwirtschaft, Lerchl
Druck, Freisingen.
Röhricht C., Zander D., 2008: Anbau und Nutzen von Energiehirse. Schriftenreihe
der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft, Heft 2/2008,
Dresden.
Schattauer, A., Weiland, P., 2005: Beschreibung ausgewählter Sub strate. Handreichung
Biogasgewinnung und Nutzung, Fachagentur Nachwachsende
Rohstoffe e. V., 86-96, Gülzow.
-467 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Futterwirtschaftliche Nutzung von Bergwiesen in
Sachsen
H.-J. Alert 1 , G. Riehl 2
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
1 Köllitsch, 2 Pöhl
1. Einleitung
Bergwiesen finden sich i. d. R. in Höhenlagen über 500 m ü. NN mit charakteristischen
klimatischen Bedingungen wie kurzer Vegetations periode, hohen Jahresniederschlägen
und geringer Jahresmittel temperatur. Es handelt sich um gras-
und krautreiche Wiesen von mittelhohem Wuchs und nicht zu dichter Struktur,
die zwischen den hochwüchsigen Glatthaferwiesen des Tief- und Hügel landes
und niedrigen und lockerwüchsigen Borstgrasrasen einzu ordnen sind. Die klassische
Nutzung ist eine Heumahd des 1. Aufwuchses und dann je nach Standort
(Boden, Klima, Höhenlage) noch 1 oder 2 weitere Nutzungen als Mahd oder
Nachweide. Insbesondere im siedlungs nahen Bereich wurden sie auch jährlich
oder alle 2 bis 3 Jahre mit Stallmist gedüngt.
Die Bergwiesen sind mit einem Schutzstatus in den Bundesländern belegt (§ 26
SächsNatSchg in Sachsen) und sie sind als Lebens raumtyp 6520 der Fauna-
Flora-Habitat-Richtlinie (1992, RL 92/43/EG) mit einem europaweitem Schutzstatus
versehen. Da raus ergibt sich die Verpflichtung, Bergwiesen in einem günstigen
Zu stand zu erhalten. Optimal dazu wäre die Fortführung der klassischen
Nutzung, wobei jedoch die damit zu erzielenden Futterqualitäten mit den heute
notwendigen Anforderungen für Rinder, Schafe und Pferde abgeglichen werden
müssen.
2. Material und Methoden
Da Angaben über den Futterwert für Bergwiesen fast ausschließlich über Schätzgleichungen
ermittelt wurden, wurde von 2 Bergwiesen im Erzgebirge (Tab. 1)
von 2003 bis 2006 immer an den gleichen Stellen der erste Aufwuchs geerntet
und daraus Heu für Verdau ungsversuche mit Hammeln (3 Hammel, 7 Tage Sammelperiode)
gewonnen.
-468 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Beschreibung der Bergwiesen für die Verdauungsversuche mit Hammeln
Parameter
„Wiese 1 (Wettertanne)“
-469 -
„Wiese 2 (Conradswiese)“
EA Gräser, % 26,0 52,8
EA Kräuter, % 68,0 41,0
EA Leguminosen, % 6,0 6,2
Artenzahl (25 m 2 ) 32 35
Bewirtschaftung
2-Schnitt/1-Schnitt,
Mulchen
1-Schnitt/1-Schnitt,
Mulchen
Nutzung Aufwuchs 1 Heu Heu
Nutzung Folgeaufwüchse
Bewirtschaftung
Silage Silage
nur eigener Wirtschaftsdünger
und Kalkung
nur eigener Wirtschaftsdünger
und Kalkung
Bei Wiese 1 ist der Gräseranteil nur halb so hoch wie bei Wiese 2, dagegen ist der
Kräuteranteil bei Wiese 1 um mehr als 25 % höher als bei Wiese 2.
3. Ergebnisse
Die Ergebnisse der Heuanalysen im Rahmen der Verdauungs versuche mit
Hammeln sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tab. 2: Ergebnisse der Heuanalysen im Rahmen der Verdauungsversuche
mit Hammeln Gehalte in g je kg TM)
Wiese 1 Wiese 2
2003 2004 2005 2006 2003 2004 2005 2006
org. Substanz 922 915 909 924 933 927 928 931
Rohprotein 130 108 115 83 101 95 83 69
Rohfett 31 25 25 22 26 23 23 22
Rohfaser 264 281 276 342 300 300 314 328
NfE 497 501 493 477 506 509 508 512
Die Ergebnisse zum energetischen Futterwert der Bergwiesenaufwüchse
sind in Tabelle 3 enthalten.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 3: Energetischer Futterwert von Bergwiesenaufwüchsen
(3 Hammel, 7 Tage Sammelperiode)
Erntejahr
Wiese 1 (Wettertanne)
ME MJ/ MJ NEL/
kg TM
kg TM
-470 -
Wiese 2 (Conradswiese)
ME MJ/ MJ NEL/
kg TM
kg TM
2003 H 1 9,71 5,92 H 1 9,39 5,50
(26.06.) H 2 9,69 5,87 H 2 9,31 5,45
H 3 9,75 5,93 H 3 9,37 5,48
Mittelwert 9,72 5,91 9,36 5,51
2004 H 1 9,34 5,45 H 1 9,06 5,27
(30.06.) H 2 9,29 5,41 H 2 9,11 5,35
H 3 9,28 5,40 H 3 9,12 5,39
Mittelwert 9,30 5,42 9,10 5,34
2005 H 1 9,70 5,76 H 1 8,85 5,17
(28.06.) H 2 9,64 5,72 H 2 8,90 5,19
H 3 9,61 5,71 H 3 8,92 5,25
Mittelwert 9,65 5,73 8,89 5,20
2006 H 1 8,59 5,04 H 1 8,72 5,10
(11.07.) H 2 8,71 5,10 H 2 8,85 5,20
H 3 8,88 5,12 H 3 8,74 5,17
Mittelwert 8,73 5,09 8,77 5,16
In nur wenigen Fällen wurden Futterqualitäten erreicht, die dem Ener giebedarf
in der Milchviehfütterung entsprechen. Meist bewegte sich die Futterqualität in
Bereichen, die für Mutterkühe, Mutterschafe, Tro ckensteher und Pferde geeignet
sind. Selten war die Qualität so gering, dass die Nutzung als Futter sehr eingeschränkt
ist.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Eine exakte Bestimmung des Energiegehaltes von Bergwiesen und mageren
bzw. sonstigen extensiv genutzten Frischwiesen ist nur mit Verdauungsversuchen
möglich, die allerdings sehr arbeits- und zeit aufwändig sind.
Schätzgleichungen geben den Energiegehalt von Bergwiesen und mageren
bzw. sonstigen extensiv genutzten Frischwiesen mehr oder weniger genau wieder
(Abb. 1).
MJ NEL/kg TS
6,6
6,4
6,2
6,0
5,8
5,6
5,4
5,2
5,0
0 18./27.06.02 1 26.06.03 2 30.06.04 3
Erntedatum
28.06.05 4 11.07.06 5 6
-471 -
Ø Heu Wettertanne
Verdauungsversuch
Ø Heu Conradswiese
Verdauungsversuch
1. Aufwuchs Wettertanne
(Cellulasemethode)
1. Aufwuchs Wettertanne
(EULOS, Weißbach)
1. Aufwuchs Conradswiese
(Cellulasemethode)
1. Aufwuchs Conradswiese
(EULOS, Weißbach)
Abb. 1: Vergleichende Darstellung des energetischen Futterwertes
(MJ NEL/kg TS) aus Hammelversuchen und berechnet nach
verschiedenen Schätzgleichungen
4. Literatur
GfE, 1991: Ausschuss für Bedarfsnormen der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie
Leitlinien zur Bestimmung der Verdau lichkeit von Rohnährstoffen
an Wiederkäuern. J. anim. Physiol. A. Anim. Nutr. 65, 229-234.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Auswirkungen des Phytohormonpräparats Kelpak
auf Ertragsparameter der Kartoffel
L. Neff 1 , A. Kellermann 2 , H. Schmid 3 , T. Ebertseder 1
1 Hochschule Weihenste phan-Triesdorf, Fakultät Land- und Ernährungswirtschaft,
Freising, 2 Bayerische Landes anstalt für Landwirtschaft, Institut für Pflanzenbau
und Pflanzen züch tung, Freising, 3 Technische Universität München,
Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme, Freising
1. Einleitung
In der modernen Pflanzenproduktion ist man stets auf der Suche nach Möglichkeiten,
den Ertrag der angebauten Kulturpflanzen zu erhöhen. Grundlage
hierfür sind neben der genauen Kenntnis von Pflanzenphysiologie und -wachstum
eine bedarfsgerechte Versor gung der Pflanzen mit Nährstoffen sowie
ein angepasster Pflanzen schutz. Darüber hinaus erfreuen sich so genannte
„Pflanzenhilfsmit tel“ immer größerer Beliebtheit. Die Firma Kelp Products
vertreibt mit ihrem Präparat Kelpak ein derartiges Produkt. Kelpak ist ein Konzentrat
aus der Meeresalge Ecklonia maxima, die ausschließlich in den kalten
Gewässern der Atlantikküste im südlichen Afrika wächst. Die Zellinhaltsstoffe
werden über ein spezielles Hochdruck-Kaltpress ver fahren gewonnen und bleiben
dadurch in vollem Umfang erhalten. Kelpak ist besonders reich an Auxinen.
Daneben enthält es auch in wesentlichem Umfang Cytokinine. Beide Phytohormongruppen
kom men im Verhältnis 350:1 (Auxine:Cytokinine) vor. Laut Hersteller
hat eine Behandlung mit Kelpak positive Auswirkungen auf das Wurzelwachstum,
die Nährstoffversorgung, die Wachstumsgeschwindigkeit und den
Ertrag verschiedener Pflanzen (Biolchim, 2010). Speziell in Kartoffeln soll es den
Knollenansatz sowie die Knollengröße erhöhen.
2. Zielsetzung
Ziel der im Folgenden dargestellten Versuche war es, die Auswirkun gen des Phytohormonpräparats
Kelpak auf den Ertrag, den Er tragsaufbau (Knollengröße,
Knollenanzahl, Anzahl der Triebe, Wur zelwachstum) und den Stärkegehalt der
Kartoffel zu untersuchen.
-472 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Es wurden zwei Versuche durchgeführt:
- ein Parzellenversuch mit drei verschiedenen Sorten
- ein praxisnaher Langparzellenversuch mit zwei verschiede nen Sorten
Neben dem Einfluss der Sorten auf die Wirkung von Kelpak sollte auch die Bedeutung
des Applikationstermins (Beizung, Blattbehand lung) betrachtet werden.
3. Material und Methoden
3.1 Parzellenversuch in Freising
Der Parzellenversuch wurde 2009 auf einer ca. 1 km südwestlich von Freising
gelegenen Fläche (Tab. 1) durchgeführt.
Tab. 1: Charakterisierung der Versuchsstandorte
Parzellenversuch
-473 -
Praxis-
versuch
Schlag 1 Schlag 2
Höhe ü. NN (m) 485 415 415
mittlerer Jahresniederschlag (mm) 816 727 727
Jahresdurchschnittstemp. (°C) 8,2 7,5 7,5
Boden:
geologische Herkunft alluvial diluvial diluvial
Bodenart Lu Sl St
pH 7,5 6,1 6,7
P2O5 (CAL) (mg 100 g -1 ) 6 22 25
K2O (CAL) (mg 100 g -1 ) 8 26 22
Vorfrucht Hafer W.weizen W.weizen
Der zweifaktorielle Versuch (Tab. 2) wurde in Form einer teilrandomi sierten
Blockanlage in vierfacher Wiederholung angelegt. Die Aus wahl der Sorten
beruhte auf einen im vorangegangen Jahr durchge führten Screeningversuch.
Die Kelpak-Varianten wurden in Abspra che mit dem Hersteller festgelegt.
Die Kartoffeln wurden am 16.04.2009 mit 40 Knollen pro Parzelle in 4 Reihen ausgepflanzt
(10 Knollen pro Reihe, Reihenabstand 75 cm). Die Blattbe handlungen
(Tab. 2) erfolgten am 11.05.2009 und 25.05.2009. Alle weiteren pflanzenbaulichen
Maßnahmen (Düngung, Pflanzenschutz) wurden einheitlich nach Bedarf
durchgeführt. Die Anzahl der Triebe und Fehl stellen wurde am 27.07.2009
erfasst. Die Ernte erfolgte am 28.08.2009. Anschließend wurden die Sortierung
und der Stärkege halt der Knollen bestimmt.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tab. 2: Faktoren und Faktorstufen des Parzellenversuchs
Faktor 1: Sorte
Krone
Maxi
Melody
Faktor 2: Kelpak-Behandlung
Variante Applikationstermin Aufwand
Kontrolle ohne Kelpak
Beizung BBCH 05 Tauchbehandlung 0,1 % Lösung
Beizung +
2x Blattbehandlung
BBCH 05 Tauchbehandlung
BBCH 14 + BBCH 22
-474 -
0,1 % Lösung
3,0 + 2,0 l ha -1
1x Blattbehandlung BBCH 14 3,0 l ha -1
2x Blattbehandlung BBCH 14 + BBCH 22 3,0 + 2,0 l ha -1
3.2 Praxisversuch
Um den Einfluss des Phytohormonpräparats Kelpak unter praktischen landwirtschaftlichen
Bedingungen untersuchen zu können, wurde neben dem Parzellenversuch
ein Praxisversuch in Ambach (Land kreis Neuburg-Schrobenhausen)
angelegt. Der Praxisversuch wurde auf 2 verschiedenen Schlägen
(Tab. 1) mit den Sorten Krone (Schlag 1) und Marabel (Schlag 2) in Langparzellen
ohne Wiederho lung durch geführt (weitgehend einheitliche Bodenverhältnisse,
betriebsüb liche Großtechnik). Die Kelpak-Varianten waren die gleichen
wie im Parzellenversuch (Tab. 2, Faktor 2) Allerdings wurde die Beizung nicht
als Tauchbehandlung, sondern mittels Flüssig beizeinrichtung an der Legemaschine
(2,5 l Kelpak pro ha) durch geführt. Alle Versuchs glieder wurden zusätzlich
einheitlich mit Monceren gebeizt. Jede Va riante bestand aus 12 Dämmen über
die gesamte Schlaglänge. Das Auslegen der Kartoffeln geschah am 09.04.2009
(Sorte Marabel) und 10.04.2009 (Sorte Krone). Die Blatt behandlungen wurden
am 24.05.2009 und 07.06.2009 durchgeführt. Der Praxisversuch wurde
am 03.10.2009 gerodet, je Parzelle erfolgte eine Kernbeerntung der mittleren 4
Dämme der gesamten Parzelle. Zusätzlich wurden an vier Stellen in jeder Langparzelle
die Knollen von 15 (Marabel) bzw. 12 Pflanzen (Krone) separat in Probesäcken
erfasst. Davon wurden Knollengewicht und -anzahl der Fraktionen
55 mm sowie der Stärkegehalt ermittelt.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Wichtiger Bestandteil des Praxisversuchs waren ferner vier Zwi schenerntetermine
für die Beprobung von Kraut, Knollen und Wurzel system (16.06., 02.07.,
23.07. und 18.08.2009). Aus Zeit- und Kos tengründen wurde dabei auf die
Beprobung der Variante 4 (1x Blatt behandlung; Tab. 2) verzichtet. Je Variante
wurden aus drei Pflan zenreihen mit jeweils drei Pflanzen (gesamt neun Pflanzen)
in vierfa cher Wiederholung sowohl das Kraut als auch die Knollen der Pflanzen
von Hand geerntet. Zusätzlich erfolgte die Beprobung des Wur zelsystems
mit der von Schuurman und Goedewagen (1971) sowie Böhm (1979) beschriebenen
Bohrkernmethode in jeweils vierfacher Wiederholung. Die Bestimmung
der Wurzellänge der aufbereiteten Proben wurde nach der Schnittpunktmethode
von Newman (1966) durchgeführt. Die Wurzelfrischmasse wurde mittels
Wurzelradius und Trockensubstanzgehalt errechnet.
3.3 Verfahren zur statistischen Auswertung
Die statistische Auswertung erfolgte mit den Programmen „Minitab“ und „SAS“.
Es wurde für jeden Versuchsstandort eine mehrfaktorielle Varianzanalyse unter
Anwendung des allgemeinen linearen Modells (GLM) durchgeführt. Für den
paarweisen Vergleich der Mittelwerte wurden zur Auswertung des Parzellenversuchs
sowohl der Tukey- als auch der Student-Newman-Keuls-Test benutzt. Im
Praxisversuch ohne (echte) Wiederholungen wurde der Dunnett-Test verwendet.
4. Ergebnisse
4.1 Parzellenversuch
Im Parzellenversuch konnten in den Merkmalen Ertrag (Abb. 1), Marktwareertrag,
Sortierfraktionen (55 mm), Einzelknollengewicht
und Anzahl der Triebe je Pflanze keine signifi kanten Unterschiede festgestellt
werden. Lediglich die Knollenanzahl pro Staude der Sorte Krone war in den mit
Kelpak behandelten Ver suchsgliedern geringfügig (nicht signifikant) höher als
in der Kontrolle. Ansonsten konnte eine unterschiedliche Reaktion der einzelnen
Sor ten auf die Kelpak-Behandlungen nicht festgestellt werden. Im Ge gensatz zu
den Ertragsreaktionen wiesen die Kartoffeln der Variante „gebeizt“ jedoch signifikant
höhere Stärkegehalte, die Knollen der Applikation „1x Blattbehandlung“
dagegen signifikant niedrigere Stär kegehalte auf als die restlichen Versuchsglieder
(Abb. 1).
-475 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Ertrag
(dt ha-1 Ertrag
(dt ha ) -1 )
600
550
500
450
a
a
aa a a
400
Kontrolle Beizung Beizung Beizung Beizung +
2x Blatt
1x Blatt 2x Blatt
20,0
19,5
19,0
18,5
18,0
17,5
17,0
Kontrolle Kontrolle Beizung Beizung +
2x Blatt
1x 1x Blatt 2x 2x Blatt
-476 -
Stärke
(%)
Abb. 1: Einfluss der Kelpak-Behandlung auf Ertrag und Stärke ge halt der Kartoffel
im Parzellenversuch (Mittel der 3 Sorten). Werte mit gleichen
Buchstaben unter scheiden sich nicht sigifikant (SNK-Test, α = 0,05)
4.2 Praxisversuch
Ähnlich dem Parzellenversuch konnten auch im Praxisversuch keine signifikanten
Ertragsunterschiede nachgewiesen werden, weder im Vergleich der
Gesamt-Erträge der jeweiligen Großparzellen noch im Vergleich des Mittels der
jeweils vier Teilproben pro Variante (Tab. 3). Die Stärkegehalte der verschiedenen
Varianten beider Sorten hinge gen zeigten erneut die für den Parzellenversuch
beschriebenen Un terschiede (Tab. 3). Es deutete sich jedoch auch hier
eine Wirkung von Kelpak auf die Anzahl der Knollen pro Pflanze an, allerdings
wa ren die Effekte abhängig von der Sorte (signifikante Erhöhung in der Sorte
Marabel durch einmalige Blattbehandlung, tendenziell höhere Knollenanzahl in
der Sorte Krone durch eine Beizung mit anschlie ßender zweifacher Blattbehandlung;
Tab. 3). In der Sorte Marabel deutete sich zudem ein höherer Anteil an Knollen
der Sortierfraktion 35-55 mm an.
Wichtigstes Ergebnis der Zwischenernten waren Unter schiede im Wachstumsverlauf
der Pflanzen mit unterschiedlicher Kel pakapplika tion. So konnte eine
zweifache Blattbehand lung der Sorte Marabel die Entwicklung der Kartoffeln
beschleunigen, erkennbar an einer stärkeren Krautentwicklung zu frühen Entwicklungsstadien
mit anschließend auch stärkerer Knollenentwicklung (Abb. 2).
Bei der Sorte Krone hatte diese Kelpakbehandlung dagegen eher eine Verzögerung
im Ver lauf des Wachstums zur Folge (nicht dargestellt). Die Be trachtung
der Wurzeltrocken masse der einzelnen Kelpakapplikatio nen ließ keine größeren
Unter schiede erkennen.
b
a
b
c
b

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 3: Einfluss der unterschiedlichen Kelpak-Behandlungen auf den Ertrag,
den Ertragsaufbau und den Stärkegehalt der beiden Kartoffelsorten im
Praxisversuch (Mittel aus 4 Teil ernten der jeweiligen Großparzelle)
Marabel Krone
Variante Ertrag Knollen Stärke Ertrag Knollen Stärke
dt ha -1 pro Pfl. % dt ha -1 pro Pfl. %
Kontrolle 532 11,5 12,5 797 14,1 12,3
Beizung 562 12,7 12,8 790 13,8 13,3
B.+2x Bl. 576 12,2 12,6 788 15,1 12,9
1x Blatt 577 14,2** 12,2 803 13,9 12,4
2x Blatt 576 12,4 11,7 768 14,3 12,8
** hoch signifikanter Unterschied zu Kontrolle (Dunnett-Test, α = 0,05)
g pro Pflanze
700
600
500
400
300
200
100
00
Kraut
***
01.01.00 02.01.00
Termin
03.01.00
g g pro Pflanze
1800
1500
Kontrolle
1200
gebeizt
900 geb.+ 2x Bl.
2x Bl. Bl.
600
300
0
-477 -
Knollen
**
01.01.00 01.01.00 02.01.00
Termin
03.01.00
Kontrolle
gebeizt
geb. + 2x Blattb Blattb
2x Blattb.
Abb. 2: Einfluss der unterschiedlichen Kelpak-Behandlungen auf den Verlauf
des Kraut- und Knollenwachstums der Sorte Marabel (Zwischenernten
im Praxisversuch); Unterschied zur Kon trolle: ***sehr hoch bzw.
**hoch signifi kant, Dunnett-Test: α = 0,05
5. Diskussion
Weder im Parzellenversuch noch im Praxisversuch konnte die vom Her steller
ausgelobte Ertragswirkung von Kelpak bestätigt werden. Dabei ist jedoch zu
berücksichtigen, dass im Jahr 2009 auf beiden Stand orten vom Auspflanzen
der Kartoffeln bis zur Sikkation hervor ragende Wachstumsbedingungen vorherrschten,
was in den jeweils hohen Erträgen zum Ausdruck kam. Positive Wir-

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
kungen von Pflan zenhilfs mitteln wie Kelpak sind unter solchen weitgehend optimalen
Bedin gungen kaum zu erwarten.
Dennoch deuteten sich in den Versuchen positive Wirkungen hin sichtlich des
Wachstumsverlaufs, der Anzahl Knollen pro Pflanze so wie des Stärkegehaltes
an. Letztere war auch vom Hersteller so nicht erwartet worden.
Eine Wirkung auf die Wurzelentwicklung konnte nicht nachgewiesen werden.
Dabei ist jedoch darauf hinzuweisen, dass methodisch be dingt nur Momentaufnahmen
des Wurzelsystems zum jeweiligen Be probungstermin erfasst wurden.
Die Dynamik von Wurzelauf- und -abbau wurde nicht im Detail verfolgt, könnte
aber unter Umständen ein etwas anderes Bild ergeben.
Die sich im Wachstum und in der Knollenbildung andeutende sorten spezifische
Wirkungen von Kelpak bedürfen weitergehender Untersu chung. Ähnliches gilt
für die Art und den Zeitpunkt der Applikation, die zum Teil signifikante Effekte auf
unterschiedliche Parameter hatten. Die hormonelle Wirkung des Algenpräparats
dürfte sehr stark vom jeweiligen Entwicklungszustand der Pflanzen (Sorten)
und den Um weltbedingungen zum jeweiligen Applikationszeitpunkt abhängen.
Ins gesamt besteht für eine gezielte Anwendung weitergehender For schungs-
bzw. Entwicklungsbedarf.
6. Zusammenfassung
Ziel dieser Diplomarbeit war es zu ermitteln, inwiefern sich das Phytohormonpräparat
Kelpak, appliziert zu verschiedenen Entwicklungs stadien,
auf verschiedene Ertragsparameter der Kartoffel auswirkt. Hierzu wurden ein
Parzellen- und ein Praxisversuch durchgeführt. In dem Versuchsjahr mit sehr
guten Wachstumsbedingungen konnten keine Ertragseffekte nachgewiesen
werden. Jedoch zeigten sich Wir kungen auf den Wachstumsverlauf, die Anzahl
Knollen pro Pflanze sowie insbesondere den Stärkegehalt. In einzelnen Parametern
zeigten sich Wechselwirkungen zwischen dem Applikationstermin und
den Sorten. Für einen gezielten Einsatz von Kelpak in der Praxis besteht weiterer
Forschungsbedarf.
-478 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
7. Literatur
Biolchim, 2010: http://www.biolchim.de/produkte/kelpak.html.
Böhm, W., 1979: Methods of studying root systems. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg.
Newman, E.I., 1966: A method of estimating the total length of root in a sample. J.
appl. Ecol, 3. 139-145.
Schuurman, J.J., Goedewagen M.A.J., 1971: Methods for the ex amination of
root system and root. Pudoc 2dt Ed., Wageningen 22-42.
-479 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
C-, N-, P-, S-(Im-)Mobilisierung vs. „Sequestrierung“
in der Landwirtschaft und Forstwirtschaft unter
besonderer Berücksichtigung des Klima- und
Umweltschutzes
R. Isermann , K. Isermann
Büro für Nachhaltige Ernährung, Landnutzung und Kultur, Hanhofen
1. Einleitung
1.1 Vorsätzlicher Missbrauch der C-, N-, P-, (S-) „Sequestrierung“
durch Wissenschaft und Politik vor dem Hintergrund des
Emissionshandels hinsichtlich des Klimawandels
Insbesondere hinsichtlich der Maßnahmen gegen den Klimawandel werden
mangels ausreichender Minderung an klimarelevanten Gasen (THGs) insbesondere
von CO2 die CO2-C-Senkenleistung von Böden sowie Biomassen
(Aufwuchs) und deren Förderung durch Bewirtschaftungsmaßnahmen als
primäre Minderungsmaßnahmen sowohl in der Landwirtschaft als auch in der
Forstwirtschaft hervorgehoben. Damit werden geldwerte Leistungen im Emissionshandel
bean sprucht, um im Rahmen dieses Emissionshandels in perverser
Weise aus dem Klimawandel auch noch Kapital zu schlagen. Dies geschieht
sowohl ernsthaft durch die politikabhängige Wissenschaft (z.B. JKI, VTI, KTBL,
VDLUFA) (Abb. 1, Abb. 2) als auch u. a. demzufolge propagandistisch durch
Lobby (Bauernverband, 2010) und Politik (BMELV, 2010, FAO, 2010), z. B. während
der Grünen Woche in Berlin (2010), der Weltklimakonferenz in Kopenhagen
(2009), den Vorbereitungstreffen in Bonn (2010) zur UN-Weltklimakonferenz in
Mexiko (2010). Irreführend werden hierbei die Prozesse der langfristigen Sequestrierung
(Fixierung) und Immobilisierung synonym betrachtet und jeweils mit
dauerhafter „C-Bindung“ gleichgesetzt.
-480 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Abbildung 1: Entwicklung der Treibhausgasemissionen und Senken in der Land- und Forstwirtschaft von 1990 bis 2006
Osterburg et al. (2009)
Mio. t CO2-eq.
150
100
50
0
-50
-100
Quelle: NIR 2008.
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
-481 -
2002
2003
2004
2005
2006
Brennstoffe 1.A4c (incl. Fischerei)
Fermentation bei der Verdauung 4.A
Wirtschaftsdüngermanagement 4.B
Landwirtschaftliche Böden 4.D
LULUC Acker 5.B
LULUC Grünland 5.C
LULUC Wald 5.A
Anmerkung Osterburg, 01.03.2010: Die Senkenfunktion des Waldes wird auf Grundlage neuer
Zahlen deutlich geringer eingeschätzt, daher empfehle ich eine aktualisierte Abbildung zu
verwenden, mindestens aber auf diesen Umstand hinzuweisen.
Abb. 2: Landnutzung und Treibhausgasemissionen in Deutschland (2007) Flessa (2010)
re1196
Re1149

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
1.2 Sequestrierung von C, N, P, S
Weder die Landwirtschaft noch die Forstwirtschaft fixieren dauerhaft THGs, auch
nicht CO2. Unter Fixierung = Sequestrierung von C, N, P, S versteht man über Jahrhunderte
bis Jahrmillionen (vor 55 Mio. Jahren: Carbon = während 65 Millionen
Jahren) dauernde natürliche Prozesse wie Anreicherung von inertem C (N, P, S) in
Humus(Humuskohle), Bildung von Torf, Kohle(Diamant), Erdöl und Erdgas durch
metamorphe Prozesse, ferner Bildung von Carbonat, welche durch den Menschen
nicht beeinflussbar sind. Auf deren Zerstörung durch Verbrennung, Freisetzung
von umsetzbarem C, N, P, S durch Bodenbearbeitung und Auflösungsprozesse
(z. B. Carbonatlösung durch Versauerung der Meere) nur in Sekunden, Tagen
oder Jahren, begünstigt jeweils durch die Temperaturerhöhung des Klimawandels
(„Klimawandel durch Klimawandel“), ist dieser Klimawandel durch „Lostreten fossiler
CTBs“ ja wesentlich, gerade ursächlich, anthropogen zurückzuführen.
1.3 Immobilisierung von C, N, P, S
Unter Immobilisierung von C, N, P, S wird hingegen deren kurzfristiger (wenige
Tage bis Jahrzehnte), reversibler Einbau in lebende Biomasse sowie in abgestorbene,
umsetzbare OBS (Nährhumus) verstanden, ferner Adsorption und
Retention in mineralischer Bindung (bes. NH4 +, K, P), mit der Folge vorübergehend
eingeschränkter Verfügbarkeit für Organismen (Mikroben, Pflanzen),
Reaktions- und Transportprozessen (Retention, Retardation). Kurzfristige
Immobilisierung von C, N, P, S in der umsetzbaren Fraktion der OBS und in Biomassen
(z. B. Holzzuwachs der Wälder) ist zwar einmalig möglich, aber (durch
Remobilisierung) reversibel.
2. Ergebnisse, Diskussion, Schlussfolgerungen
2.1 CO2-C-(Im-)Mobilisierung vs. N2O- und CH4-Emissionen der
Landwirtschaft in Europa
Die Wälder/Forstwirtschaft z. B. (im Osten) Europas können nur kurzfristig (2000-
2005) CO2 im Holzzuwachs und im Boden binden, was aber hinsichtlich der Klimarelevanz
völlig aufgehoben wird schon durch die CH4- und N2O-Emissionen
nur der Landwirtschaft. Zudem werden hierbei wesentliche CO2-Emissionen
durch Wald- und Moorbrände (2010 in Russland ca. 200 000ha) nicht berücksichtigt
(Tab. 1).
-482 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Importance of Carbon dioxide (CO2)-immobilization (sequestration“) by forests and grasslands
and methane (CH4)-emissions from feedstock and nitrous oxide (N2O)-emissions from arable agriculture
for Europe´s terrestrial net greenhouse-gas (GHG) balance only between 2000 and 2005
(Schulze et al. 2009 / Nature Geoscience DOI.10.10.38 / NGEO 686)
Ecosystems Total Net Greenhouse Gas Balances: CO2 + CH4 + N2O
[g C . m 2 . yr -1 ]
1. Forests (compare
Krug 2009/re1161)
Short-term sinks: – 74 ( ± 22) (storage in wood over post decades: 70% of total NBP)
2. Grasslands
Short-term sinks: – 14 ( ± 18)
3. Croplands Long-term sources: 40 ( ± 40)
CO2-, CH4 -, N2O – GHG-Balances [TgC . yr -1 Atmosphere-based
and land-based
]
biological GHG fluxes
Entire Continental Europe Only EU-25
Flux Uncertainty Flux Uncertainty
A) Atmosphere-based fluxes:
1. Subtotal (industrial and
geological)
…of them:
[100] 1,782
115
[100] 1,158
63
-fossil fuel CO2 emissions [89] 1,586 (100)
79
[91] 1,052 (100)
53
2. Biological fluxes:
2.1 CO2 flux
(sinks: forests, grasslands)
2.2 N2O flux
(source: arable agriculture
2.3CH4 flux (source feedstock)
2.4 Subtotal ( 2.1+2.2+2.3)
B) Atmosphere and landbased
biological fluxes:
1. only CO2 flux
2. Total GHG flux
(CO2+N2O+CH4)
- 313 (-19)
221
77
- 15 (-1)
-274 (100)
-29 (-11)
164 / 300
131 / 130
49 /60
215 / 330
163
194
-483 -
-120 (-12)
103
58
40 (4)
-111 (100)
34 (31)
73 /150
54 /50
40 /45
100 /164
Conclusions:
1. CH4 - and N2O-emissions from agriculture cancel the biological CO2sink fully in continental Europe and nearly fully in EU-25
2. The trends towards increased instead of formerly reduced forest harvesting and towards more intensive agriculture
(also in bioenergy production and use) is likely to make Europe´s land surface a significant source of GHGs re1223
2.2 Wälder als Orte temporärer C- und N-Sequestrierung und als
C- und N-Quellen
Die Netto-CO2-Senkenleistung z. B. der Wälder Deutschlands nach 1945 ergeben
sich durch verminderte Holzernte und wurde durch verstärkte Holzentnahme
im Zeitraum 1990/2009 von 80 auf 0 Mt. CO2-Eq a -1 gesenkt (Abb. 3).
84
99

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abb. 3: Senkenleistung aus Waldbewirtschaftung in Deutschland (1990/2020) Krug (2010)
So wirken z. B. die Wälder Baden-Württembergs bereits durch Humusschwund
infolge von u. a. Klimaerwärmung, N-Sättigung und Zunahme von Laubholz als
CO2-C- und (N2O-, NO-, NO3 - -)N-Quellen (Abb. 4).
Humusgewicht (t/ha)
Trend 1992-2006 Auflagehumus-Vorrat
120
100
80
60
40
20
0
x = 36
x= 24.8
BZE 1 BZE 2
Abb. 4 : Bodenentwicklung hier Trend Auflagehumus-Vorrat in Baden-Württemberg
zwischen 1992 (BZE 1) und 2007 (BZE 2)
[v. Wilpert und Schäffer (2010)] re1237
-484 -
re1161

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
2.3 Landwirtschaftlich genutzte Böden als C- und N-Quellen
Auch bei landwirtschaftlicher Nutzung der Böden erfolgt Humusde gradation
sowie CO2-C und N-Quellenwirkung durch Klimawandel. Dies verdeutlichen die
Ergebnisse des Dauerversuches von Thyrow (Körschens, 2010).
2.4 C-und N-Anreicherung in der OBS
C-und N-Anreicherung erfolgt in der OBS (nahezu) nur in der umsetzbaren
(im-)mobilisierbaren Fraktion, während die dauerhaft nicht umsetzbare Fraktion
unbeeinflusst bleibt. Dies verdeutlichen als erster analytischer Nachweis
die Ergebnisse des Dauerversuchs von Heitkamp et al., (2009; Abb. 5). Bereits
die Anreicherung und der Erhalt der umsetzbaren Humusfraktion durch Bewirtschaftung
insbesondere über das ökologische und soziale und u. a. deshalb
auch langfristig ökonomisch tragbare Ausmaß hinaus, z. B. durch Zufuhren an
Stallmist, Flüssigmist und Gärresten wird durch bedeutsame Emissionen an
reaktiven Verbindungen des C, N, P, S erkauft: Mit der Zufuhr an Primärsubstanz
erfolgt im (Nähr-)Humus nur eine Anreicherung von ca. 20-35 % des C und 10 %
des N, 32 % des P und 8 % des S, verbunden mit Emissionen in Atmosphäre
(CO2, CH4, NH3, N2O, NO) und Hydrosphäre (DOC, NO3 > NH4 + , DON, anorg. P
> DOP sowie SO4 2- >> DOS) (Tab. 2). Solche Anreicherungen an umsetzbarem
(Nähr-)Humus sind insbesondere über das nachhaltig vertretbare Ausmaß hinaus
nochmals chemische Zeitbomben (CTBs) für nachfolgende Generationen
hinsichtlich der Emissionen der o. e. reaktiven Verbindungen von C, N, P, S und
bewirken demzufolge massive Umweltschäden durch Klimawandel, Versauerung,
Eutrophierung und Verlust an Biodiversität.
-485 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abb.5: Impact of fertilizer type (Mineral-N+ Straw incorporation and farmyard manure resp.) and fertilizer rate (60, 100,
140 kg N . ha -1 . yr -1 ) on labile and intermediate C- and P-pools in soils 27 years after fertilizer treatments
(long-term field trial Darmstadt (1980 –2006) [Heitkamp et al. 2009]
re1235
Tab.2: Balance of the nutrients C, N, P, S and their efficiency in SOM incorporation by the input of organic
matter (OM) e.g. with farmyard manure (FYM)
(average values)
Nutrients
(% or kg . ha -1 . yr -1 Balances
)
C N P S
A) Input of OM (e.g.FYM) into the soil
100 1) 100 1)
(Excretion: 156)
100 100
B) Output with OM (e.g.FYM)
100
100
100
100
1. Yield (Net)
2. Environment
…off it:
2.1 Soil:
2.1.1 % in organic fraction
(Schröder 1969)
2.1.2 SOM: Efficiency
of C, N, P, S incorporation
2.2 Atmosphere
2.3 Hydrosphere
< 100
-
> 65 (70-80)
FYM: 35
(Slurry: 20-30)
65 ( 70-80)
(CO2 >> CH4)
< 1
(DOC)
-486 -
> 98
< 10
30
60
20 1)
(N2> N2O < NO)
40
(NO3 - >NH4 + ~ DON)
20 (long term 0)
40 (25-60)
32
< 0.5
(wind erosion)
< 1
(Inorg. P>> DOP)
4
< 96
80 (60-95)
< 8
< 1
(wind erosion)
95
(SO4 2- >>DOS)
1) Additional losses e.g. of N by volatisation of ca. 56 kg NH3-N . ha -1 . yr -1 in housings, during storage and application of FYM
� - Only about

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
2.5 Die OBS als chemische Zeitbombe (CTB)
Die OBS wirkt als chemische Zeitbombe (CTB) hinsichtlich C- und N-Emissionen
durch Humusdegradierung infolge von Moorkultivierung sowie Umbruch von
Grünland und Stilllegungsflächen, auch bewirkt durch Energiepflanzenanbau.
Dies wird in extremer Weise verdeutlicht am Beispiel der Landwirtschaft Niedersachsens
in Tabelle 3. Die Humusdegradierung bewirkt, dass sich z. B. das aktuelle
(2004/2008) N-Überschusssaldo der deutschen Landwirtschaft (Hoftorbilanz)
von ca. 110 auf 160, also um ca. 50 kg N ha -1 a -1 erhöht, dementsprechend
mit zusätzlich sehr hohen Emissionen an CO2 bzw. N2O, NOx (Þ Klimawandel/
Versauerung, Eutrophierung) und NO3 - (Þ Eutrophierung) (Isermann und Isermann,
2010) zu rechnen ist.
Tab.:3 A) – C): Mittlere N- und C-Mineralisierung (N-Anlieferung) durch Grünlandumbruch und Umnutzung Stillle-
gung in Niedersachsen im Zeitraum 2003-2007 sowie sich daraus ergebende (potentielle) Emissio-
nen der Treibhausgase N2O und CO2 mit entsprechendem Treibhauspotential im Vergleich zu:
D): WGG: N-Reduzierung Trinkwasser-Kooperation von 3 kt N
E): EG-WRRL: N-Reduzierungsziel bis 2027 um ca. 17%: ~ 38 kt N (nach von Buttlar 2009)
Maßnahmen A) Grünland- B) Umnutzung C) Summe
Zum Vergleich:
Umbruch Stilllegung (1. + 2.) D) WGG:
E) EG-WRRL:
N-Reduzierung N-Reduzierungsziel
Trinkwasserkooperation bis 2027 um ca. 17%
1. Flächen [ha]
50 000 120 000 170 000 124 000 k.A.
2. N-Mineralisierung
2.1 [kt . a -1 ]
2.2 [kg N . ha -1 . a -1 ]
3. Potentielle N2O-N
Emission (4% von 2.)
3.1 [[kt . a -1 ]
3.2 [kg N . ha -1 . a -1 ]
4. C-Mineralisierung
� CO2 -Emission
(2) x 10x3,67]
4.1 [kt . a -1 ]
4.2 [t . ha -1 . a -1 ]
5. Treibhauspotential
(3.) x 298 +4) x 1]
[CO2-eq]
5.1 [kt . a -1 ]
5.2 [t . ha -1 . a -1 ]
15 (5) [0,4]
300
(100-500)
0,6
12,0
551
11,0
179 + 551 = 730
3,5 +11,0 = 14,5
18 (6) [0,5]
150
(50 – 250)
0,7
6,0
661
5,5
209+661=870
1,7+5,5 =7,2
33 (11) [0,9]
195
(65-324)
1,3
7,8
-487 -
1212
7,1
387+1212= 1599
2,3+7,1= 9,4
- 3 (1)
-25
- 0,12
- 1,0
-
-
- 38 [1]
k.A.
- 1,52
-
-
-
Vergleiche (2005):
Treibhauspotential Landwirtschaft
ohne Umbruch von Grünland und
Stilllegung 8,5 t CO2eq . ha -1 . a -1
(Isermann u. Isermann 2008)
re1288
2.6 Die temporäre Senken- und Quellenwirkung der OBS
Die temporäre Senken- und Quellenwirkung der OBS hinsichtlich C- und N
infolge von Landnutzungsänderungen verdeutlicht nochmals zusammenfassend
Tabelle 4.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Tabelle 4 Bewertung der Änderung von Nutzungs-/Bearbeitungssystemen im Hinblick auf die
N-Mineralisations- und Immobilisationspotenziale (Nieder und Benbi, 2008)
Ergänzung: Für C und Mineralböden gelten etwa die 10fachen Werte (Isermann 2010)
Änderung der Nutzung/ Bearbeitung Systemtyp N-Mineralisationspotenzial
1) Acker zu Grünland
2) Hochmoor-Sandmischkultur
3) Dauer-Grünbrache
4) Einführung von Mulchsystemen
5) Krumenvertiefung (10 cm)
6) Konstante Bewirtschaftung
7) Grünland zu Acker (4.-20. Jahr)
8) Innutzungnahme von Grünbrachen
9) Grünland zu Acker (1.-3. Jahr)
10) Entwässerte humusreiche Gleye /
Anmoorgleye
11) Niedermoor (Grünland)
12) Niedermoor (Ackerland)
2.7 Fazit
Senke
Senke
Senke
Senke
Senke
Gleichgewicht
Quelle
Quelle
Quelle
Quelle
Quelle
Quelle
-488 -
kg N ha -1
. 30 cm -1 a -1
-
-
-
-
-
±0
100-300
ca. 50
1.000-5.000
>500
ca. 500
ca. 1.000
N-
Immobilisation
s-potenzial
kg N ha -1
. 30 cm -1 a -1
50-100
~200
50-100
0-50
~50
±0
-
-
-
-
-
-
Dauer
nach
Einführung
(Jahre)
bis zu 50
~40
bis zu 50
5-10
30
~20
?
~ 20
?
bis zu 100
bis zu 100
Schlussfolgernd führt kein Weg - auch nicht jener der C-, N-, P-, S- (Im)Mobilisierung
in Böden und Biomassen und schon gar nicht der hinsichtlich Klima- und
Umweltschutz kontraproduktive Anbau von Energiepflanzen und deren Nutzung
- daran vorbei, unverzüglich z. B. in Deutschland die Emissionen an THGs aller
Verursacher der Wirtschaft, auch jene der Landwirtschaft/Ernährungswirtschaft
/Bioenergiewirtschaft bis 2020 (und nicht bis 2050) um 80 % insgesamt von ca.
10 t auf 2 t CO2 Eq E -1 a -1 zu senken. Dies prägt auch die Anforderungen an eine
nachhaltige Humuswirtschaft in Landwirtschaft und Forstwirtschaft (Isermann
und Isermann, 2010).
3. Literatur
Bauernverband, 2010: Landwirtschaft und Klimaschutz: Statement und Eigenpublikation
15 S. Grüne Woche, 14.-16.01.2010, Berlin.
BMELV, 2010: Landwirtschaft und Klimawandel – neue Konzepte von Politik und
Wissenschaft. Statements Grüne Woche, 16.01.2010, Berlin.
Buttlar von, C, Kräling, B., Mund, H., Reulein. J., Rode, A. ,2009: Modell- und
Pilotvorhaben „Untersuchung zur Optimierung des Biomasseanbaus
Re1222

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
sowie des Betriebs von Biogas-anlagen unter den Anforderungen des
Gewässerschutzes zur Sicherung einer nach-haltigen Nutzung von Bioenergie“.
Studie im Auftrag des NLWKN Aurich, erstellt durch die Ingenieurgemeinschaft
für Landwirtschaft und Umwelt, Göttingen.
FAO, 2010: How the food industry can reverse climate change quickly and profitably.
Statement Grüne Woche, 14.-16.01.2010, Berlin, 6 S.
Flessa, H., 2010: Beiträge der Landwirtschaft zum Klimaschutz. Statement
Grüne Woche, 16.01.2010, Berlin.
Heitkamp, F., Raupp, J., Ludwig, B., 2009: Impact of fertilizer type and rate on
carbon and nitrogen pools in a sandy cambisol. Plant Soil (2009) 319, 259-
275.
Isermann, R., Isermann, K., 2008: Mensch und Umwelt im Klimawandel: Klimarelevante
Luftschadstoffe und Treibhauspotentiale von Landwirtschaft,
Ernährungsbereich und Bioenergiewirtschaft in Deutschland im Bezugsjahr
2005: VDLUFA-Schriftenreihe 64, Kongressband Jena 2008, 378-
390.
Isermann, K., Isermann, R., 2010: Nachhaltige Humuswirtschaft in der Landwirtschaft
und Forstwirtschaft unter besonderer Berücksichtigung des Klimaund
Umweltschutzes. VDLUFA-Schriftenreihe, Kongressband Kiel (im
Druck).
Körschens, M., 2010: Der organische Kohlenstoff im Boden - Bedeutung, Bestimmung.
Archives of Agronomy and Soil Science, 56:4, 375-392.
Krug, J., 2010: Forstwirtschaft im Spannungsfeld zwischen Senkenaufbau und
nachhaltiger Holzproduktion. Statement Grüne Woche, 15.01.2010, Berlin.
Nieder, R., Benbi, D.K., 2008: Carbon and Nitrogen in the Terrestrial Environment.
Springer-Verlag, 430 p.
Osterburg, B., 2010: Landwirtschaft und Klimawandel, Statement Grüne Woche,
15.01.2010, Berlin.
Schulze et al. 2009: Importance of methane and nitrous oxide for Europe´s terrestrial
greenhouse-gas balance. Nature Geoscience, Vol. 2, Dec. 2009,
1-9.
Wilpert, von, K., Schäffer, J., 2010: Bodenentwicklung in Baden-Württemberg
zwischen 1992 (BZE1) und 2007 (BZE2) Poster-Beitrag FVA-Kolloquium
18./19.Mai 2010 in Freiburg, FVA -Berichtband (im Druck).
-489 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Das Gasbildungspotenzial von pflanzlicher
Biomasse bei der Biogasgewinnung
F. Weißbach
Elmenhorst
1. Aufgabenstellung und Lösungsweg
Ernteprodukte des Pflanzenbaus werden in zunehmendem Umfang für die Biogasgewinnung
genutzt. Daraus ergibt sich die Aufgabe, sie nach ihrem Gasbildungspotenzial
zu bewerten. Das ist nicht nur für die Planung des Substratbedarfs
einer Anlage sowie die Auswahl und den Anbau der Energiepflanzen
notwendig, sondern auch für den rationellen Anlagenbetrieb. Um entscheiden
zu können, wie viel von der jeweiligen Silagepartie einzusetzen ist, damit die
angestrebte Gasmenge erreicht werden kann, muss das Gasbildungspotenzial
möglichst genau bekannt sein. Und schließlich ergibt sich zudem das Erfordernis,
im Falle einer Arbeitsteilung zwischen Biomasseerzeugern und Anlagenbetreibern,
die Substrate qualitätsabhängig finanziell zu bewerten. Das wichtigste
Qualitätsmerkmal auch dafür ist das Gasbildungspotenzial.
Bei den pflanzlichen Ernteprodukten, die als Substrate zur Biogasgewinnung
genutzt werden, handelt es sich bisher praktisch ausnahmslos um Futterpflanzen.
Man kann deshalb die Biogasgewinnung aus pflanzlicher Biomasse in vielerlei
Hinsicht als eine andere Verwertungsform von Futtermitteln auffassen.
Natürlich bestehen, was den technologischen Prozess angeht, große Unterschiede
zwischen Tierproduktion und Biogasgewinnung. Aber als Prozesse der
Stoffwandlung betrachtet gibt es auch viele Gemeinsamkeiten. In beiden Fällen
geht es um die biologische Nutzung von Nährstoffen, und was von diesen im Verdauungssystem
der Wiederkäuer und im Fermenter einer Biogasanlage nutzbar
ist, stimmt überraschenderweise weitgehend überein. Es ist deshalb möglich
und sinnvoll, den umfangreichen Kenntnis- und Erfahrungsstand der Tierernährung
und der Futtermittelkunde auch für die Biogasgewinnung zu nutzen.
Eine der grundlegenden Erfahrungen der Tierernährung besteht darin, dass es
sehr zweckmäßig ist, zwischen der Bewertung der einzelnen Futtermittel und der
Verwertung des Futters zu trennen. Das Ziel der Bewertung eines Futtermittels
ist die Beschreibung seines Lei stungspotenzials. Dazu dienen genau stan-
-490 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
dardisierte Verdauungsversuche an Schafen. Wie viel von dem so gemessenen
Leistungspotenzial bei der Fütterung in tierische Leistung umgesetzt wird, hängt
dagegen von vielerlei Faktoren ab, auch von solchen, die nichts mit dem Leistungspotenzial
des einzelnen Futtermittels zu tun haben (Rationsgestaltung,
Leistungsfähigkeit des Tieres usw.).
Dieses Prinzip kann auf die Biogasgewinnung übertragen werden. So ist es
zweckmäßig, zwischen dem stofflichen Gasbildungspoten zial der jeweiligen
pflanzlichen Biomasse und der unter den gegebenen Bedingungen damit
erreichbaren Gasausbeute zu unterscheiden. Beide müssen durchaus nicht
übereinstimmen. Die Gasausbeute ist vielmehr das mathematische Produkt aus
a) dem stofflichen Gasbildungspotenzial des Substrats und
b) dem Ausnutzungsgrad dieses Potenzials durch die Gestaltung desFermentationsprozesses.
Die Unterscheidung von Gasbildungspotenzial und Gasausbeute hat den Vorteil,
dass Substratqualität und Effizienz des Fermentationsprozesses getrennt
von einander bewertet werden können. Gegen stand der Substratbewertung
kann nur das von der Gestaltung des Fermentationsprozesses unabhängige
Gasbildungspotenzial sein. Die Kenntnis dieses Potentials erlaubt es auch, seinen
Ausnutzungsgrad und damit die Effizienz des Fermentationsprozesses zu
bewerten.
2. Ableitung eines neuen Parameters
Eine weitere Möglichkeit, Nutzen aus den Kenntnissen der Futtermittelkunde für
die Substratbewertung zu ziehen, besteht darin, die dort vorliegenden umfangreichen
Daten zur Verdaulichkeit der Nährstoffe zu verwenden. Das geschieht
seit einigen Jahren bereits. Die bisher vielfach genutzte Methode zur „Berechnung
von Gaserträgen“ beruht auf der Untersuchung der Substrate nach der
kompletten Weender Futtermittelanalyse und der Verwendung von Verdauungsquotienten
aus der DLG-Futterwerttabelle für Wiederkäuer. Mit diesen Verdauungsquotienten
werden die Gehalte an den einzelnen verdaulichen Nährstoffen
berechnet und diese schließlich mit Gasbildungswerten aus der Literatur
(Baserga, 1998) multipliziert. Diese Methode ergibt aber wesentlich niedrigere
Gaserträge, als sie in zahlreichen Fermentationsversuchen im Labor und inzwischen
auch in der Praxis gemessen werden.
-491 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Ursache dafür ist, dass hier fälschlich die an Schafen gemessene scheinbare
Verdaulichkeit mit der biologischen Abbaubarkeit gleichgesetzt wird (Weißbach,
2008). Die Differenz zwischen der vom Tier aufgenommenen und der mit
dem Kot ausgeschiedenen Nährstoffmenge gilt bekanntlich als verdaulich. Der
Kot der Tiere besteht aber nicht nur aus den unverdaulichen Nährstoffen des
aufgenommenen Futters, sondern auch aus so genannten metabolischen Ausscheidungen,
die nicht direkt aus dem Futter stammen (Van Soest, 1987). Wenn
man diese metabolische Nährstoffausscheidung kennt, kann man die wahr verdaulichen
Nährstoffe berechnen. Erwartungsgemäß fällt dann die Gasbildung
je kg organischer Trockensubstanz (oTS) deutlich höher aus, im Durchschnitt
der Futterarten um etwa 10 %. Um Aussagen über die biologische Abbaubarkeit
unter anaeroben Bedingungen treffen zu können, ist es deshalb besser, von der
wahren Verdaulichkeit auszugehen.
Es ist untersucht worden, wie groß der Einfluss der so ermittelten biologischen
Abbaubarkeit einerseits und der Einfluss der unterschiedlichen Nährstoffgehalte
andererseits auf die potentielle Gasausbeute ist (Weißbach, 2008). Dazu sind für
ein weites Spektrum von Futterarten die Gehalte an den biologisch nutzbaren,
d. h. fermentierbaren Nährstoffen sowie die demgemäß zu erwartende potenzielle
Gasausbeute berechnet worden. Außerdem wurden die einzelnen Gehalte
an fermentierbaren Nährstoffen zum Gehalt an fermentierbarer organischer
Trockensubstanz (FoTS) zusammengefasst. Das Ergebnis enthält Tabelle 1.
Wie sich zeigt, sind die berechneten Erwartungswerte für die potenzielle Gasausbeute,
wenn man sie auf die FoTS bezieht, bei allen Futterarten praktisch gleich.
Ursache dafür ist, dass der bei weitem überwiegende Teil der fermentierbaren
Stoffe in den hier betrachteten Substraten stets aus Kohlenhydraten besteht und
die Unterschiede im Gehalt an den anderen Nährstoffen nur wenig ausmachen.
Die Bestimmung der einzelnen Nährstofffraktionen (Rohprotein, Rohfett, Stärke
usw.) ist somit nicht notwendig, um das Gasbildungspotenzial von pflanzlicher
Biomasse abzuschätzen.
Im Mittel kann hiernach mit etwa 800 Litern Biogas und davon 420 Litern Methan
je kg FoTS gerechnet werden. Der Schätzfehler, den man bei einer so getroffenen
Vorhersage der maximal möglichen Gasausbeute zu erwarten hat, ist -
gemessen an den verfahrenstypischen Messfehlern z. B. von Batchversuchen
- sehr gering.
-492 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Tab. 1: Berechnung der potenzielle Biogasausbeute aus dem Gehalt an fermentierbaren
Nährstoffen
Substrate
Gehalt in g je
kg TS
Biogas Methan
oTS FoTS
Liter
je kg
Liter
je kg
Liter
je kg
Liter
je kg
oTS FoTS oTS FoTS
Konzentrate
Maiskorn 980 950 756 780 402 415
Weizenkorn 981 933 749 788 399 419
Zuckerrüben
Ganzpflanzen
953 908 750 787 384 403
Maisganzpflanzen, gut 950 763 638 794 335 417
Maisganzpflanzen, mäßig 950 744 622 794 327 418
Weizenganzpflanzen, gut
Weizenganzpflanzen,
mäßig
Grünschnittpflanzen
940
923
671
632
567
543
794
793
299
288
419
421
Grünroggen 894 766 670 782 364 424
Intensivgras 889 762 672 783 368 429
Luzerne 882 642 567 779 319 438
Extensivgras
Getreidestroh
913 507 437 787 240 432
Gerstenstroh 941 530 448 796 231 409
Weizenstroh 922 493 425 795 220 412
Mittelwert 932 715 603 789 321 420
Standardabweichung 32 155 118 6 63 9
Variationskoeffizient [%] 20 1 20 2
Deshalb ist vorgeschlagen worden, künftig den Gehalt an FoTS als Parameter
zur Beurteilung des Gasbildungspotenzials der Substrate zu verwenden (Weißbach,
2008). Dadurch vereinfacht sich die Laboruntersuchung erheblich. Von
der Trockensubstanz wird bisher schon die Rohasche abgezogen, um zur oTS
zu gelangen. Zusätzlich ist nur noch der Betrag an nicht nutzbarer organischer
Substanz zu subtrahieren, um die FoTS zu berechnen.
3. Schätzung des Gehaltes an FoTS
Es ist weiter untersucht worden, auf welche Weise sich der biologisch nicht nutzbare
Anteil der oTS anhand einer Laboranalyse schätzen lässt. Dazu sind die
-493 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Ergebnisse großer Serien von Verdauungsversuchen an Schafen (Weißbach
et al, 1991; Weißbach et al., 1999). ausgewertet worden. Dabei zeigte sich,
dass die Gehalte an biologisch nicht nutzbarem Rohprotein und Rohfett bei der
jeweiligen Futterart praktisch konstante Größen sind und dass der Gehalt an
biologisch nicht nutzbaren Kohlenhydraten in enger Beziehung zum Gehalt an
Rohfaser (XF) oder an anderen Zellwandfraktionen steht. Bei den meisten Substraten
kann der Gehalt an nicht nutzbaren Kohlenhydraten über eine Regressionsgleichung
anhand von XF geschätzt werden. Andere Faserfraktionen
(wie etwa ADForg) brachten in der Regel keine höhere Genauigkeit. Die einzigen
Ernteprodukte, bei denen weder mit XF noch mit anderen Faserfraktionen eine
stets ausreichende Genauigkeit erzielt wurde, sind die verschiedenen Grasaufwüchse.
Deshalb sollte bei den Gräsern oder Grassilagen die Schätzung mittels
des Gehaltes von „enzymunlöslicher organischer Substanz“ (EulOS) bevorzugt
werden (Weißbach et al., 1999).
Tab. 2: Gleichungen zur Schätzung des Gehaltes an fermentierbarer organischer
Trockensubstanz (FoTS) in Substraten zur Biogasgewinnung
Substrate Schätzgleichungen für FoTS (g je kg TS)
Getreide und Getreidekornsilagen
Weizen, Roggen FoTS = 990 - (XA) - 1,89 (XF)
Gerste, Hafer FoTS = 991 - (XA) - 1,38 (XF)
Getreide
samtinsge-
FoTS = 991 - (XA) - 1,53 (XF)
Zuckerrüben und Zuckerrübensilagen
FoTS = 991 - (XA) - 0,70 (XF)
Maisganzpflanzen, Lieschkolben und Maiskorn sowie daraus hergestellte
Silagen
FoTS = 984 - (XA) - 0,47 (XF) - 0,00104 (XF) 2
Getreideganzpflanzensilagen
Weizen, Triticale FoTS = 982 - (XA) - 0,53 (XF) - 0,00102 (XF) 2
Roggen FoTS = 983 - (XA) - 0,82 (XF) - 0,00022 (XF) 2
Gerste FoTS = 981 - (XA) - 0,81 (XF) - 0,00006 (XF) 2
andere Grünfutterarten sowie daraus hergestellte Silagen
Grünroggen FoTS = 975 - (XA) + 0,23 (XF) - 0,00230 (XF) 2
Grünhafer FoTS = 976 - (XA) + 0,30 (XF) - 0,00297 (XF) 2
Luzerne FoTS = 971 - (XA) - 0,41 (XF) - 0,00101 (XF) 2
Gras, intensive Nutzung (1. und 2. Aufwuchs)
FoTS = 969 - (XA) + 0,26 (XF) - 0,00300 (XF) 2
Gras, alle Intensitätsstufen und Aufwüchse
FoTS = 1000 - (XA) - 0,62 (EulOS) - 0,000221 (EulOS) 2
-494 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
In Tabelle 2 sind die auf diese Weise abgeleiteten Schätzgleichungen für den
FoTS-Gehalt in den einzelnen Arten von Substraten dargestellt (Weißbach,
2008). In diesen Gleichungen haben die einzusetzenden Analysenergebnisse
(XA, XF bzw. EulOS) wie auch die Zielgröße FoTS stets die Dimension g je kg
TS.
Alle diese Gleichungen gelten sowohl für die einzelnen Ernteprodukte als auch
für die daraus hergestellten Silagen. Die Anwendung der Gleichungen auf Silagen
setzt jedoch voraus, dass der TS-Gehalt auf flüchtige Stoffe korrigiert worden
ist. Die Silagen enthalten stets verschiedene Gärprodukte (Säuren und
Alkohole), die bei der Trocknung von Proben zum Zweck der Bestimmung des
TS-Gehaltes verdampfen. Diese flüchtigen Stoffe haben ein hohes Methanbildungspotenzial
und müssen zum Rückstand der Probentrocknung hinzugezählt
werden, um zum korrigierten TS-Gehalt (TSk) zu gelangen. Dafür gibt es spezielle
Korrekturgleichungen (Weißbach und Strubelt, 2008a, 2008b, 2008c).
4. Berechnung des Gasbildungspotenzials
Für die bisher üblicherweise als Substrate zur Biogasgewinnung genutzten
Halm- und Körnerfrüchte errechnet sich das Gasbildungspotenzial je kg TS - und
bei den daraus hergestellten Silagen je kg TSk - über folgende einfachen Gleichungen
(Weißbach, 2009 b):
Biogas (Normliter/kg TSk) = 0,800 FoTS (g/kg TSk)
Methan (Normliter/kg TSk) = 0,420 FoTS (g/kg TSk)
Als Bezugsgröße wird hier bewusst die TS gegenüber der oTS bevorzugt.
Landwirte rechnen bei Flächenerträgen, Futter- und Sub stratmengen üblicherweise
mit Gewichtseinheiten TS und nicht oTS. Wo es notwendig sein sollte,
weil bestimmte, aus der Abfallwirtschaft stammende Kenngrößen in oTS ausgedrückt
sind, lassen sich die Angaben zum Gasbildungpotenzial problemlos
nachträglich auch auf oTS umrechnen.
Bei frischen und silierten Zuckerrüben ist im Gegensatz zu Halm- und Körnerfrüchten
eine differenziertere Berechnung der potenziellen Gasausbeute je kg
FoTS notwendig (Weißbach, 2009 c). Für die frischen Zuckerrüben ergibt sich
dadurch, dass hier die Hauptmenge an FoTS nicht aus Polysachariden (Stärke,
Cellulose, Hemicellulosen) wie bei den Halm- und Körnerfrüchten, sondern
-495 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
aus einem Disaccharid (Saccharose) besteht, eine niedrigere Gasausbeute je
kg FoTS. Der Zucker hat ein etwas geringeres Gasbildungspotenzial. Bei den
silierten Rüben kommt hinzu, dass der Alkohol gegenüber dem Zucker, aus dem
er entstanden ist, ein erheblich größeres Gasbildungspotenzial besitzt. Deshalb
müssen die Alkoholgehalte von Zuckerrübensilagen untersucht und entsprechende
Zuschläge gemacht werden.
Die Gleichungen zur Berechnung des Gasbildungspotenzials je kg TS oder TSk
von frischen bzw. silierten Zuckerrüben lauten wie folgt (AL = Summe aller Alkohole
in g/kg TSk):
Biogas (Normliter/kg TSk) = 0,750 FoTS + 0,18 AL (g/kg TSk)
Methan (Normliter/kg TSk) = 0,375 FoTS + 0,32 AL (g/kg TSk)
Diese Gleichungen sind denen analog, die für die Halm- und Körnerfrüchte vorgeschlagen
wurden, nur dass die variable, vom Alkoholgehalt abhängende Gasbildung
je kg FoTS hier Berücksichtigung findet. Bei frischem Erntegut, so auch
bei frischen Zuckerrüben, entfallen selbstverständlich die TS-Korrektur und die
Zuschläge für AL.
5. Überprüfung der Methode
Alle diese Berechnungen zum Gasbildungspotenzials sind an die Richtigkeit der
getroffenen Annahmen (z. B. der Gleichsetzung der wahr verdaulichen mit den
potenziell fermentierbaren Nährstoffen) gebunden. Um zu überprüfen, ob die
vorgeschlagen Methode richtige Ergebnisse liefert, sind Untersuchungen in der
Praxis durchgeführt worden. Dazu erfolgte ein dreimonatiges Monitoring von 3
Fermentern einer industriellen Anlage zur Biogaserzeugung, die zeitgleich und
parallel nebeneinander mit einer identischen Substratration betrieben wurden.
Die Substratration bestand - nach oTS-Anteilen gerechnet - zu 2 % aus Gülle,
15 % aus Getreideschrot und 83 % aus Maissilage.
Zunächst wurde gemessen, wie viel von der eingebrachten FoTS in den Fermentern
umgesetzt worden ist. Das kann auf der Basis einer Systemanalyse, wie sie in
dem Diagramm (Abbildung 1) dargestellt ist, anhand der Zunahme des Rohaschegehaltes
in der TS vom Substrat zum Gärrest errechnet werden (Weißbach,
2009a). Der Ausnutzungsgrad ist in dem Diagramm durch den Nutzungsquotienten
(NQ) symbolisiert. Bei der Berechnung des wahren Ausnutzungsgrades
muss außerdem noch das Ausmaß der im Fermenter gebildeten und im Gärrest
-496 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
verbleibenden Bakterienbiomasse (BQ) berücksichtigt werden. Die Untersuchungen
ergaben, dass die FoTS im Durchschnitt des gesamten Monitorings
zu mehr als 98 % ausgenutzt wurde. Bei professionellem Fermenterbetrieb ist
hiernach also eine vollständige Ausnutzung des umsetzbaren Anteils der oTS
durchaus möglich.
Die nachweislich produzierte Menge an Biogas, Methan und elektrischem Strom
(kWh) wurde dann durch die umgesetzte FoTS-Menge dividiert und so die spezifische
Gasbildung je kg FoTS berechnet. Die Resultate, die so erzielt wurden,
stimmen gut mit den vorausgesagten rund 800 Litern Biogas mit 420 Litern
Methan je kg FoTS überein, was für die Richtigkeit der getroffenen Annahmen
spricht.
Abb. 1: Fraktionen der Substrat-TS und ihr Schicksal im Fermenter
FQ = Fermentationsquotient (FoTS/oTS)
NQ = Nutzungsquotient (umgesetzte FoTS/zugeführte FoTS)
BQ = Biomassebildungsquotient (oTS in Bakterienbiomasse/um -
gesetzte FoTS)
-497 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Zur weiteren Absicherung der vorgeschlagenen potenziellen Gasausbeuten je
kg FoTS sind schließlich umfangreiche stöchiometrische Berechnungen (Stöchiometrie
= mengenmäßige Beschreibung chemischer Reaktionen) über das
Gasbildungspotenzial der einzelnen Nährstoffe durchgeführt worden. Dafür gibt
es exakte Gleichungen (Buswell und Mueller, 1952; Boyle, 1976). Diese Gleichungen
wurden auf die einzelnen chemischen Verbindungen angewendet, aus
denen sich die FoTS zusammensetzt (Weißbach, 2009 d). Dann wurde von den
so berechneten theoretischen Gasausbeuten der Nährstoffe generell 5 % zum
Ausgleich des Verbrauchs an umgesetzter FoTS für den Einbau in bakterielle
Biomasse subtrahiert. Diese für das Wachstum der Bakterien im Fermenter verbrauchte
Menge an FoTS steht nicht für die Biogasbildung zur Verfügung.
Das Gesamtergebnis dieser Studien ist in Tabelle 3 zusammengefasst. Dabei
sind die angegebenen Gasmengen aus dem Praxisversuch auf Normbedingungen
(273 K und 1013 hPa) umgerechnet worden. Die angegebenen Spannweiten
betreffen beim Praxisversuch die realisierte Gasausbeute in den einzelnen
Fermentern, beim stöchiometrischen Gasbildungspotenzial betreffen sie die
untersuchten Substratarten. Im Durchschnitt ergab sich eine überraschend gute
Bestätigung des auf der Basis der bisherigen Annahmen ermittelten Gasbildungspotenzials
je kg FoTS.
Tab. 3: Vergleich des stöchiometrischen Gasbildungspotenzials von Halm-
und Körnerfrüchten mit Ergebnissen von Fermenterbilanzen
Methode der Ermittlung Biogas Methan
Methangehalt
im Biogas
(Liter/kg
FoTS**)
(Liter/kg
FoTS**)
(%)
Messung von Gasvolumen 802 418 51,7
und Methangehalt (789…819) (402…434) (48,9…53,2)
Berechnung aus der 414 51,6
elektrischen Arbeit (kWh) (405…421) (50,6…52,8)
Stöchiometrische Berechnung*
bei bisherigen Kalkulationen zur
Substratbewertung unterstellt
809 420 51,9
(801…813) (414…425) (51,0…52,3)
800 420 52,5
*Annahme von 5 % Inkorporation der umsetzbaren FoTS in bakterielle Biomasse
**umgesetzte bzw. umsetzbare FoTS
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
6. Schlussfolgerungen
Der Gehalt an FoTS eignet sich zur Kennzeichnung des Gasbildungspotenzials
der nachwachsenden Rohstoffe. Die Gehalte an FoTS lassen sich pro-
blemlos in potenzielle Gaserträge umrechnen. Diese Methode führt im Vergleich
zu der bisherigen Untersuchungspraxis zu höheren, richtigeren und die Qualitätsunterschiede
differenzierter erfassenden Ergebnissen. Gegenüber Gärtests
nach dem Batch-Verfahren hat die Methode den Vorteil, dass sie sehr gut
re produzierbare Ergebnissen liefert. Ihre Ergebnisse erlauben auch Aussagen
zur möglichen Biogasbildung unter Praxisbedingungen, was für Gärtests (nach
der einschlägigen VDI-Richtlinie 4630) ausdrücklich nicht gilt. Außerdem ist die
Methode wesentlich schneller und kostengünstiger.
Die FoTS ist als diejenige Menge an oTS zu definieren, die unter anaeroben
Bedingungen potenziell durch Mikroorganismen abgebaut werden kann und die
sich deshalb unter optimalen Prozessbedingungen und bei ausreichend langer
Prozessdauer in Biogasanlagen nutzen lässt. Sie ist identisch mit dem Gehalt an
wahr verdaulicher organischer Substanz, wie dieser anhand von standardisierten
Verdauungsversuchen an Schafen berechnet werden kann.
Mit der Kenntnis dieses Potenzials kann die Beschickung der Fermenter bedarfsgerecht
erfolgen. Erstmals kann damit auch kontrolliert werden, wie gut die Ausnutzung
der Substrate bei der Fermentation war, d. h. wie effizient die Substrate
verwertet wurden.
Die Umrechnung des Gehaltes an FoTS in das Gasbildungspotential der Biomasse
von Halm- und Körnerfrüchten mit den angegebenen Faktoren, nämlich
800 Liter Biogas bzw. 420 Liter Methan je kg FoTS, kann als hinreichend gesichert
gelten. Für frische und silierte Zuckerrüben sind spezielle Gleichungen
erforderlich.
7. Literatur
Baserga, U., 1998: Landwirtschaftliche Co-Vergärungs-Biogasanla gen - Biogas
aus organischen Reststoffen und Energiegras. FAT-Berichte Nr. 512,
1-11.
-499 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Boyle, W.C., 1976: Energy recovery from sanitary landfills - a review. A seminar
held in Göttingen 1976, 119-138. Published in: Schlegel, H. G. and Barnea,
S. (Edit.): Microbial Energy Conversion, Oxford Pergamon Press.
Buswell, A.M., Mueller, H.F., 1952: Mechanism of methane fermentation. Industriell
and Engineering Chemistry 44 (1952), No. 3, 550-552.
Van Soest, P.J., 1987: Nutritional ecology of the ruminant. Comstock Publishing
Associates, Cornell University Press, Ithaca and London.
Weißbach, F., 2008: Zur Bewertung des Gasbildungspotenzials von nachwachsenden
Rohstoffen. Landtechnik 63, H. 6, 356-358.
Weißbach, F., 2009a: Ausnutzungsgrad von Nawaros bei der Biogas gewinnung.
Landtechnik, 64 H. 1, 18-21.
Weißbach, F., 2009b: Das Gasbildungspotenzial von Halm- und Körnerfrüchten
bei der Biogasgewinnung. Landtechnik 64, H. 5, 317-321.
Weißbach, F., 2009c: Das Gasbildungspotenzial von frischen und silierten Zukkerrüben
bei der Biogasgewinnung. Landtechnik 64, H. 6, 394-397.
Weißbach, F., 2009d: Die Bewertung von nachwachsenden Rohstoffen für die
Biogasgewinnung. Teil I: Das Gasbildungspotenzial der fermentierbaren
Nährstoffe. Pflanzenbauwissenschaften 13, 72-85.
Weißbach, F., Kuhla, S., Prym, R., Block, H.-D., 1991: Estimation of nutritive
value by analytical parameters. Landbauforschung Völkenrode, Sonderheft
123, 218-234.
Weißbach, F., Kuhla, S., Schmidt, L., Henkels, A., 1999: Schätzung der Verdaulichkeit
und der umsetzbaren Energie von Gras und Grasprodukten. Proc.
Soc. Nutr. Physiol. 8, 72.
Weißbach, F., Strubelt, C., 2008a: Die Korrektur des Trockensub stanzgehaltes
von Maissilagen als Substrat für Biogasanlagen. Landtechnik 63, H. 2,
82-83.
Weißbach, F., Strubelt, C., 2008b: Die Korrektur des Trockensub stanzgehaltes
von Grassilagen als Substrat für Biogasanlagen. Landtechnik 63, H. 4,
210-211.
Weißbach, F., Strubelt, C., 2008c: Die Korrektur des Trockensub stanzgehaltes
von Zuckerrübensilagen als Substrat für Biogasanlagen. Landtechnik 63,
H. 6, 354-355.
-500 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Danksagung
Der Autor dankt der NAWARO ® BioEnergie AG für die finanzielle Förderung und
die versuchstechnische Unterstützung des Projektes, dessen Ergebnisse hier
dargestellt sind.
-501 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Aminosäuremuster von Mikroben, Autolysat und
verschiedenen Bodenextrakten
W. Wenzl 1 , W. Hartl 2 , H. Unterfrauner 3
1 LFZ Raumberg-Gumpenstein, Irdning, 2 Bioforschung-Austria, Wien,
3 BoWaSan, Graz
1. Einleitung
In einer bilanzierenden Düngungsplanung sind Informationen zum pflanzenverfügbaren
Bodenstickstoff (Norg) von steigendem Interesse (Olfs, 1995; Ros,
2009). Die Umsetzung der organischen Residuen mit Humusbildung und Freisetzung
der Nährstoffe erfolgt unter wesentlicher Beteiligung der Bodenmikroben.
Je enger die C/N-Verhältnisse der Ressourcen, desto besser ist die Stickstoffverfügbarkeit.
Die mobilen Fraktionen in Form wasserlöslicher organischer
Substanzen (WOS) bzw. die enthaltenen, farblosen, stickstoffreichen Nichthuminstoffe
(SRNH) entstehen durch enzymatische Umwandlungen von pflanzlicher
und passiv durch den Zerfall mikrobieller Biomasse nach Autolyse und Sporulation.
Die Massenverhältnisse der SRNH nähern sich jenen von Proteinen, da
Aminosäuren (AS) als dominierende Bestandteile in der Norg-Fraktion enthalten
sind. Dessen chemische Natur wird als „proteinähnlich“ bezeichnet (Scheller,
2005). In variierenden Wasserextrakten zur Abschätzung des nachlieferbaren
Stickstoffs aus organischen Reservestoffen finden sich stets 2 Größenfraktionen
in einem Bereich ±10 000 und von >70 000 Da (Wenzl, 1990). Ungeachtet
der Komplexität der Bildung, Bevorratung und Mobilisierung des Norg könnte die
Kenntnis der Biochemie die Routineanalytik mit effizienten Schnellverfahren,
wie die NIRS-Methode, erleichtern (Bussink, 2002-2010; Wenzl, 2009).
2. Ausgangslage und Zielsetzung
In Extrakten des PEON (phosphate buffer extractable organic nitrogen) wurden
die 18 häufigsten Aminosäuren in einer Menge von 7,08 % gefunden, der Anteil
der Aminozucker betrug 2,02 % (Matsu-Moto und Ae, 2004). Die Autoren verglichen
auch Auszüge mit 0.01 M CaCl2, Electro-Ultrafiltration (EUF) sowie 0.05 M
HCl und kamen zum Ergebnis, dass wasserlöslicher Norg unabhängig vom Bestimmungsverfahren
folgendermaßen charakterisiert werden kann:
-502 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
• Die C/N -Verhältnisse der Extrakte sind sehr ähnlich
• Die Hauptbestandteile sind proteinähnliche N-Komponenten
• Die Aminosäuremuster erscheinen homolog, unabhängig vom Bodentyp,
Extraktionsprozess und organischer Düngung
• Der extrahierbare Norg im Boden dürfte hinsichtlich seines Molekulargewichts
einheitlich sein
• Die Komponenten dürften von den Zelllwänden der Mikroorganismen stammen
• Norg ist an der Tonoberfläche adsorbiert
Auch für Heißwasserauszüge wird ein enges C/N-Verhältnis von 7,2 angegeben,
welches darauf hindeutet, dass Aminosäuren wesentliche Bestandteile
auch bei dieser Extraktion bilden (Körschens, 1990). Wird der Boden als Raum
eines standortspezifischen Kontinuums ineinanderfließender Mikrobenpopulationen
mit den bekannten Wachstumsphasen angesehen, kann die Frage nach
der Homologie nicht nur zwischen verschiedenen Extrakten sondern auch zwischen
Norg und mikrobieller Biomasse gestellt werden. Es sollte geprüft werden,
ob das Aminosäuremuster mikrobieller Biomasse bzw. eines in-vitro Autolysats
jenen von verschiedenen Bodenextrakten ähnlich ist. Dazu sollten EUF-, CaCl2-,
Heißwasser- und Phosphatpufferextrakte aus dem selben Boden sowie Zellpräparate
und Autolysate aus Inkubaten in einem Minimalmedium (M9) hergestellt
und die Aminosäuremuster (AS-Muster) zueinander in Beziehung gesetzt werden.
Damit sollte ein Hinweis erhalten werden, ob Norg nicht nur aus den Zellwänden,
sondern auch aus dem Zellplasma der Mikroben resultiert, in Analogie zu
dem von im Pansen akkumulierten Mikrobenprotein und Freisetzung im Darm
von Wiederkäuern. Lineare und multivariate Korrelationen sollen die Verwandtschaft
der AS-Muster klären.
3. Material und Methoden
Geräte: EUF-Apparatur, Überkopfschüttler, Rotavapor, Gefriertrockner, präparative
Trennsäule mit porenkontrolliertem Glas (SERVA CPG 10, 156 A, 120-200
mesh) und Sampler (Detektion bei 260 nm), HPLC zur AS-Analyse, Extrakte: 10
g kalkhaltige Braunerde in 50 ml Elutionslösung: 1 h bei 21 °C, 39 °C bzw. 95 °C.
Für die mikroaerophile Kultivierung von frischen Zellen (Inkubat einer Impföse
Boden bei 21 °C) wurde ein M 9 Minimal-Medium (Winkler, 1972) verwendet:
Glucose 2 g/l, Na2HPO4.H2O 6 g/l, KH2PO4 3 g/l, NaCl 0,5 g/l, NH4Cl 1 g/l, CaCl2
-503 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
0,1 mM, MgS04.7H20 1,0 mM. Zellpräparat: Zentrifugation nach 96 h und Gefriertrocknung.
Zellautolysat: Weiterbebrütung bis zum Flockungsprozess der Kultur
und Stabilisierung (Klimax) als klare, leicht gelbliche, Lösung (nach 10 Wochen
bei 21 °C) Datenauswertung: UNSCRAMBLER® (PCA, PLS).
4. Ergebnisse
Die AS-Muster des Zellpräparates, des MO-Autolysats, der Bodenextrakte und
der zwei CPG-getrennten Fraktionen der Molekulargrößenchromatografie sind
in 12 Spalten der Tabelle 1 zusammengefasst:
Tab. 1: AS-Muster des Zellpräparates, des MO-Autolysats, der Bodenextrakte
und der zwei CPG-getrennten Fraktionen der Molekulargrößenchromatografie
Die Anteile der 17 AS in den unterschiedlichen Proben wurden paarweise in
direkte Beziehung gesetzt und die Zahlenmatrix im Hinblick auf die Homologie
der Präparate mittels multivariater Datenanalyse untersucht. In der Abbildung
1 sind die Trendlinien der Einfachkorrelationen der einzelnen AS zueinander
-504 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
von Mikrobenprotein (frische Zellen) und einem EUF- Präparat und einem PPB-
Extrakt dargestellt.
Aminosäuren in PPB
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Relation von Mikroben und PPB
y = 0,5989x - 0,0399
R 2 = 0,7164
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Aminosäuren Mikroben
-505 -
Aminosäuren EUF
Relation von Mikroben / EUF-Norg
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
y = 0,3203x - 0,0054
R 2 = 0,8456
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Aminosäuren Mikroben
Abb. 1: Direkte Korrelationen im Paarvergleich von Variablen
Tab. 2: R 2 der Extraktpaare und Molekulargewichtsfraktionen
Eine prinzipielle Komponentenanalyse (PCA) erklärt 95 % der Daten.

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abb. 2: Einfluss und „Hebelwirkung“ einzelner Aminosäuren
Der Abbildung 2 kann auch entnommen werden, dass in diesem Modell der ersten
und zweiten Ableitung aus jeder Aminosäurefamilie (Textblock) 6 von 17
Aminosäuren besonders wichtig erscheinen.
• Serinfamilie > Glycin • Pyruvatfamilie > Alanin • Aspartatfamilie >
Asparaginsäure, Methionin •Glutamatfamilie > Glutaminsäure, Prolin
Die Graphiken des PLS–Modells der x-y-Variablen zur Projektion auf das AS-
Muster des Mikrobenpräparats zeigen Abbildung 3 und 4.
Abb. 3: Projektionsmodell der 11 Norg-Muster auf frische Zellen (MO)
-506 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Abb. 4: Multiple Korrelation der Norg-Muster und frischer Zellen (MO)
Wird die eigene Matrix der 12 gemessenen Variablen laut Tabelle 1 mit Literaturdaten
eines AS-Musters des PEON eines Andosols (Ae et al., 2008) erweitert,
zeigt sich im multivariaten Korrelationsmodell gegenüber der hochsignifikanten
Übereinstimmungen mit einem R² von 0,97 ein immer noch signifikantes R² von
0,87.
5. Diskussion
Im Datensatz von 17 Aminosäuren in 12 Variablen (frisches, mikrobielles Zellpräparat,
Autolysat, extrahierter und aufgetrennter Norg) wurde ein hoher biochemischer
Verwandtschaftsgrad gefunden. Dies könnte dadurch erklärt werden,
dass mikrobielle Zellen in allen Wachstumsphasen je nach Gramaufbau der
Zellwände bzw. unterschiedlichen Berstkräften im Zuge der Sukzession zu partikulärem
Detritus zerfallen und stickstoffreiches Zellplasma als Hydrolysat dem
Boden zugeführt wird. Dabei bleibt das Grundmuster der mit jeweils als „gewichtig“
erschienenen 6 Aminosäuren aus jeder der 4 AS-Familien erhalten, woraus
sich ein Hinweis auf einen „gebremsten“ Abbau durch Bindung des Norg an den
Ton-Humus-Komplex ergibt. Die Abbildung 5 zeigt die energieliefernden Schritte
für die Destruenten, bei denen Protoplasma teilweise zu Pepton oder weiter ganz
zu Aminosäuren abgebaut wird (Odum, 1998). Unterschiedliche Anteile können
als Norg in den Bodenvorrat aufgenommen werden oder schließlich als Ammonium
in die Bodenlösung gelangen.
-507 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abb 5: Energiefluss beim Auf- und Abbau von Mikrobenplasma
Die biochemische Analogie von Zellmasse, Autolysat, Norg-Extrakten und dessen
Größenfraktionen macht deutlich, dass in WOS nicht nur mikrobielle Zellwände,
sondern nach einer partiellen Hydrolyse des proteinreichen Zellplasmas
auch Teile in Form von Pepton enthalten sind. Die PCA sagt aus, dass in der Zahlenmatrix
eine hohe multiple Übereinstimmung der x- und y-Variablen besteht,
da nach der 1. und 2. Ableitung 95 % der unterschiedlichen Einheiten erklärt sind.
Auch die nach der Molekülgröße getrennten Präparate zeigen, dass trotz unterschiedlichen
Molekulargewichts und möglicher Verbindung des Norg mit weniger
polaren Zellwandbestandteilen die Muster in den Fraktionen 1 und 2 nach dem
Gehalt an Aminosäuren homolog sind. Wird die eigene Datenmatrix mit den
Extrakten einer Braunerde mit dem Aminosäuremuster eines PEON (Phosphatpufferextrakts
laut Literaturangabe) erweitert und eine multiple Korrelation zu
Aminosäuren frischer Zellen einer Minimalmedienkultur gerechnet, bleibt eine
hohe Signifikanz aufrecht. Dieser Befund weist darauf hin, dass die im Norg anzutreffenden
Aminosäuremuster auch unabhängig vom Bodentyp sein könnten.
6. Zusammenfassung und Ausblick
Es wurde der Frage nachgegangen, wie wässrige, stickstoffreiche Bodenauszüge
(Norg-Extrakte) gebildet werden und welche Aminosäuremuster sie im
Vergleich zu mikrobiellem Zellmaterial bzw. Zellautolysat aufweisen. Es zeigte
sich, dass wasserlösliche organische Substanzen (WOS) bzw. ungefärbte
Nichthuminstoffe (SRNH) aufgrund der Aminosäuregehalte weitgehend von
der mikrobiellen Biomasse abgeleitet werden können. Anhand von Modellen
einer prinzipiellen Komponentenanalyse (PCA) und einer multiplen Regression
(PLS) wurden für verschiedene Norg-Extrakte aus Braunerde hohe „innere“ Übereinstimmung
sowie entsprechend einer Literaturangabe auch zu Andosol deut-
-508 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
lich. Das Molekulargewicht der Zellhydrolysate liegt bei zwei immer anzutreffenden
Fraktionen im Bereich von 10 000 Da und >70 000 Da. Auch in der weniger
polaren Größenfraktion mit Zellwandbestandteilen sind homologe Aminosäuremuster
zu allen anderen Auszugsvarianten und Fraktionen anzutreffen. Die
Paarkorrelationen und die multivariate Datenanalyse zeigten, dass unabhängig
von der Elutionsmethode eine hohe Ähnlichkeit der Muster auch bei unterschiedlichen
Böden zutrifft. Die Hinweise auf die biochemische „Einheitlichkeit“ des
Norg könnte die Interpretation der unterschiedlichen Extraktionsmethoden zur
Bestimmung des wasserlöslichen, organisch gebundenen Stickstoffpotentials
im Hinblick auf die Nachlieferung sowie eine Schnellanalytik unter Anwendung
der NIRS erleichtern. Zur Frage, wie im Zuge der komplexen Stoffdynamik des
Bodens immer zwei Molekülgrößenfraktionen des Norg entstehen, konnte noch
keine Antwort gefunden werden.
7. Literatur
Ae, N., Matsumoto, S., Koyama, Y., Iijima, K., 2008: The Potential Role of Peon
(Phosphate Buffer-Extractable Organic Nitrogen) in the Soil for Plant Nutrition
and Its Implication for Organic Farming. Kobe University, Biological
and Environmental Science.
Bussink, W., 2002-2010: persönliche Mitteilungen.
Körschens, M., Schulz, E., Behm, R., 1990: Heißwasserlöslicher C und N als Kriterium
für das N-Nachlieferungsvermögen. Zentralblatt für Mikrobiologie,
145, 305-311.
Matsumoto, S., Ae, N., 2004: Characteristics of extractable soil organic nitrogen
determined by using various chemical solutions and its significance for nitrogen
uptake by crops. Soil Sci. Plant Nutr. 50, 1–9.
Odum, E. ,1983: Grundlagen der Ökologie, Thieme-Verlag, Stuttgart.
Olfs, H.W.,1995: Ermittlung des N-Düngerbedarfs von Winterweizen: Eignung
verschiedener N-Fraktionen und Düngerberatungssysteme. Agribiol.
Res. 48 (2), 127-137.
Ros, G.H., Hoffland, E., Van Kessel, C., Temminghof, E.J.M., 2009: Extractable
and dissolved soil organic nitrogen - a quantitative assessment. Soil Biology
& Biochemistry 41, 1029-1039.
Scheller, E., Raupp, J., 2005: Der Zusammenhang von Aminosäurenstoffwechsel
im Boden und Humusniveau im Darmstädter Düngungsversuch, 8.
-509 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau.
Wenzl, W., 1990: Extraktion und Charakterisierung von stickstoffreichen Huminstoffen
einer Braunerde. VDLUFA Schriftenreihe Bd. 32, 337-344, Kongressband
1990 Berlin, VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
Wenzl, W., Hartl, W., Diethart, I., Unterfrauner, H., 2009: Eine Schnellmethode
(NIRS) zur Bestimmung von Stickstoff und Kohlenstoff der wasserlöslichen
organischen Substanz (WOS) in Bodenextrakten, VDLUFA-Schriftenreihe
Bd. 65/II, 456-465, Kongressband 2009 Karlsruhe VDLUFA-Verlag,
Darmstadt.
Winkler, U., Rüger, W. Wackernagel, W.,1972: Bakterien-, Phagen- und Molekulargenetik.
Praktikum der Genetik, Bd 1. Berlin, Springer Verlag.
-510 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Eignung des Online-Messverfahrens VERIS MSP
zur Erfassung der räumlichen Variabilität von
pH-Werten in Ackerböden: Validierung anhand von
Labor- und Felduntersuchungen
A. Borchert, D. Trautz, H.-W. Olfs
Hochschule Osnabrück
1. Einleitung
Die Eignung eines Bodens als Pflanzenstandort hängt maßgeblich von seinem
pH-Wert ab. Als eine der wichtigsten chemischen Eigen schaften des Bodens
hat dieser Einfluss auf Nährstoffverfügbarkeit und -festlegung, Bodenorganismen,
Struktur des Bodens und somit auf das gesamte Pflanzenwachstum
(Kretzschmar, 2010).
Eine Versauerung landwirtschaftlich genutzter Böden tritt aufgrund von natürlichen
Prozessen sowie durch ackerbauliche Maßnahmen mit der Zeit ein (Marschner,
1995). Um dem entgegenzuwirken ist eine regelmäßige Zufuhr basisch
wirkender Düngemittel nötig. Kalk Düngeempfehlungen in Deutschland berücksichtigen
dabei, dass mit steigendem Ton-Gehalt höhere pH-Werte und bei
höheren Humus-Gehalten der Ziel-pH-Wert niedrig anzusetzen ist (VDLUFA,
2000).
Eine kleinräumige Differenzierung der pH-Werte im Boden ist nach weislich feststellbar,
wie von Bianchini und Mallarino (2002) sowie McBratney und Pringle
(1997) beschrieben. Teilflächen-angepasste Bewirtschaftung würde sich somit
anbieten. Derzeit erfolgt die Kalk düngung jedoch meist flächeneinheitlich, da die
gewünschte pH-Wert-Probendichte aus Zeit- und Kostengründen durch manuelle
Boden beprobung und Laboranalyse nach VDLUFA Verbands methode nicht
erzielt werden kann.
Seit 2003 bietet die mobile Sensorplattform Veris MSP, ein von der Firma VERIS
Technologies (Salina, Kansas, USA) in Zusammen arbeit mit der University of
Nebraska (Lincoln, Nebraska, USA) entwickeltes Anbaugerät, die Möglichkeit.
kleinräumig georeferen zierte pH-Werte im Boden zu messen (Viscarra Rossel
und McBratney, 1997; Adamchuk et al., 1999).
-511 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Unter amerikanischen Produktionsbedingungen ist der Sensor bereits umfangreich
erprobt (u. a. Lund et al., 2005). Um seine Eignung unter hiesigen Praxisbedingungen
bewerten zu können, wurde der Sensor auf seine Möglichkeiten
zur Erfassung der räumlichen Variabilität von Boden-pH-Werten hin überprüft,
denkbare Einflussfaktoren auf die pH-Wert-Messung (Einstabmesskette, Suspendierungsmittel)
getes tet sowie die Vergleichbarkeit der Sensor pH-Werte mit
nach Verbands methode analysierten Bodenproben untersucht.
2. Material und Methoden
Zur Evaluierung der Praxistauglichkeit des Veris MSP sind 9 Schläge (insgesamt
ca. 50 ha) im Raum Osnabrück mit der mobilen Sensorplattform auf Boden-pH-
Wert kartiert worden (Tab. 1). Eine Probenahme¬dichte von 20-90 Proben/ha
wurde bei Fahrge-schwindigkeiten von 4-9 km/h und Fahrspurabständen von
7,5-30 m realisiert.
Tab. 1: Standorteigenschaften und Bodenprobenanzahl
2 Schlag Material Größe und [ha] Methoden Bodenart
Bodenprobenanzahl
Veris MSP Verbandsmethode
Zur BAUEvaluierung 19,1 der Praxistauglichkeit S - t'L des Veris 465 MSP sind 9 Schläge (insgesamt
GRO ca. 50 ha) im 5,8 Raum Osnabrück hl'S mit der mobilen 240 Sensorplattform 74auf
BodenpH-Wert
HAS kartiert worden 3,2 (Tab. llS 1). - t'LEine Probenahme 126 dichte von 20-90 39 Proben/
ha KLU wurde bei Fahrge 6,3 schwindigkeiten l'S - sL von 4-9 km/h 255 und Fahrspurabständen von
7,5-30 LEC m realisiert. 5,9 l'S 350 74
MUE 2,5 S 173
Tab. RIE 1: Standorteigenschaften 3,3 hl'S und Bodenprobenanzahl
156
ROL 7,1 hl'S 428 49
SUD 1,9 l'S 169
Die als Anbaugerät an der Hochschule Osnabrück zur Verfügung stehende Sensorplattform
Veris MSP umfasst die Module „pH-Manager“ und „Soil EC Surveyor“,
wobei letzteres die elektrische Leitfähigkeit (EC) des Bodens misst. Für
die Bestimmung des Boden-pH-Wertes nimmt das Veris MSP automatisch mithilfe
eines hydrau lisch gesteuerten Probenahmeschuhs Bodenproben aus einer
Tiefe von 8-10 cm und speichert diese mit ihrer geografischen Position. Durch
direkten Kontakt zwischen feldfeuchter Bodenprobe und zwei parallel angeord-
-512 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
neten Antimon-Elektroden wird der pH-Wert als Durchschnittswert dieser beiden
Elektroden erfasst, wenn die pH-Wert Differenz zwischen den Elektroden

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
3. Ergebnisse und Diskussion
Die Verwendung von Antimon-Elektroden zur pH-Wert-Messung an stelle von
Glas-Elektroden wies keinen nennenswerten Einfluss auf die pH-Wert-Ergebnisse
bei Messung im Überstand auf (r² >0,9; Abb. 1). Im tiefen pH-Wert Bereich
lagen die von der Antimon-Elektrode ermittelten pH-Werte allerdings durchgängig
über den Werten nach Messung mit der Glas-Elektrode, was schon in Untersuchungen
von Zetschwitz (1952) aufgezeigt wurde. Bei Messung im Bodensatz,
was dem Messverfahren des Veris MSP Sensors unter Praxisbedingun gen
nahe kommt, traten tendenziell schwächere Beziehungen mit r² = 0,5 auf. Die
Ermittlung der pH-Werte mit unterschiedlichen Was serqualitäten (destilliertes
Wasser oder Leitungswasser) als Sus pendie rungsmittel für die Analyse zeigten
eine sehr enge Beziehung (r² > 0,9) mit den pH-Wert-Ergebnissen der Verbandsmethode
(Abb. 1). Analysen mit destilliertem Wasser ergaben dabei um durchschnittlich
0,6 pH-Wert Einheiten höhere Werte, was auf ein Fehlen der Ca 2+ -
Ionen zurückzuführen sein dürfte. Der Carbonatpuffer des Leitungswassers ist
vermutlich Ursache dafür, dass die pH-Werte der Variante Leitungswasser zwischen
0,1-1,5 pH-Wert-Einheiten höher lagen als bei der Verbandsmethode.
a) Einstabmesskette
Abb. 1: Einflussfaktoren auf die pH-Wert Messung
a) Einstabmesskette; b) Suspendierungsmittel
Auf den 9 untersuchten Schlägen konnten mittels der Sensorplattform Veris
MSP kleinräumige pH-Wert Differenzen festgestellt werden (Abb. 2). Über alle
Schläge hinweg wurden pH-Werte zwischen pH 4,3-7,6 erfasst, wobei Spannweiten
von 0,7-2,6 pH-Wert-Einheiten innerhalb der Schläge auftraten.
-514 -
b) Suspendierungsmittel

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
Die Vergleichsbodenprobenahme mit nachfolgender pH-Wert-Analyse nach
Verbandsmethode ergab ebenfalls auf allen unter suchten Schlägen klare pH-
Wert-Unterschiede innerhalb der Schläge (Abb. 2). Es sind pH-Werte zwischen
pH 3,7-7,3 gemessen worden, die somit erheblich tiefer lagen als bei der Messung
mit dem Veris MSP. Die berechneten Variationskoeffizienten lagen bei den
nach Verbands methode bestimmten pH-Werten bei 0,05-0,16 und bei den vom
Veris MSP ermittelten Werten bei 0,02-0,07. Die pH-Wert-Differen zen innerhalb
der Schläge sind also bei der Messung nach Verbandsmethode ausgeprägter.
Eine Überschätzung der pH-Werte durch das Online-Verfahren ist gerade im
tiefen pH-Wert Bereich (>pH 5,5) festzustellen (Abb. 3). Ab pH-Wert 6,8 ist vereinzelt
auch eine Unterschätzung der pH-Werte erkennbar. Die Beziehung zwischen
Verbandsmethode und Veris MSP pH-Wert ist mit r² = 0,6 mäßig, variiert
jedoch zwischen den Schlägen (Olfs et al., 2010).
Abb. 2: Darstellung und statistische Auswertung der pH-Wert-Analyseergebnisse
nach Anwendung der pH-Wert-Mess verfahren Veris MSP (VERIS; grau)
und Verbands methode (LUFA; weiß) auf den Versuchschlägen
Mithilfe von interpolierten pH-Wert-Karten lassen sich unterschiedli che pH-Wert-
Zonen innerhalb der beprobten Fläche darstellen (Abb. 4). Dabei weisen interpolierte
Karten auf Basis von Veris MSP Kartie rungen gleiche pH-Wert Zonen aus wie
nach Rasterbeprobung und anschließender pH-Wert Analyse nach Verbandsmethode.
Das pH-Wert Niveau ist wie oben beschrieben jedoch verschieden.
-515 -

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Abb. 3: Vergleich der Ergebnisse der pH-Wert-Bestimmung nach Verbandsmethode
und Veris MSP (n = 236)
Abb. 4: Interpolierte pH-Wert-Karten der Fläche LUE erstellt aus Veris MSP
Daten (n = 240; oben) bzw. Daten nach Ver bandsmethoden Analyse
(n = 74; unten)
-516 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Pflanzliche Produktion
4. Zusammenfassung und Ausblick
Die Sensorplattform Veris MSP stellt eine zuverlässige Möglichkeit dar, kleinräumige
pH-Wert Differenzen direkt auf dem Acker zu erfas sen, die als interpolierte
Karten dargestellt werden können. Die Ergebnisse der pH-Wert Messung werden
dabei durch die Verwen dung von Antimon-Elektroden als Einstabmesskette
sowie durch variierende Suspendierungsmittel aufgrund von unterschiedlichen
Wasserqualitäten beeinflusst. Im Vergleich mit nach Verbands methode ermittelten
pH-Werten zeichnet sich bei Verwendung aller Daten der 4 untersuchten
Flächen eine mäßige Beziehung (r² = 0,6) ab, wobei die Veris MSP pH-Werte vor
allem im tiefen pH-Wert-Be reich (

Pflanzliche Produktion Kongressband 2010
Wageningen Academic Publishers, Wageningen, The Netherlands.
Marschner, H., 1995: Mineral nutrition of higher plants. Academic Press, London,
Großbritannien.
McBratney, A., Pringle, M., 1997: Spatial variability in soil implications for precision
agriculture. In: J.V. Stafford (Hrsg.) Precision Agriculture 1997, 3-31.
BIOS, Oxford, Großbritannien.
Olfs, H.-W., Borchert, A., Trautz, D., 2010: Validation of on-the-go soil pH-measurements
- primary results from Germany. In: R. Khosla (Hrsg.) Proceedings
of the 10th International Conference on Precision Agriculture, Denver,
CO, USA (CD-Rom).
VDLUFA, 2000: Ermittlung des Kalkbedarfs von Acker- und Grün landböden auf
Basis des pH-Wertes. In: Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs-
und Forschungsanstalten (Hrsg.) Methodenbuch I „Die Untersuchung
von Böden“. VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
Viscarra Rossel, R.A., and McBratney, A.B. 1997: Preliminary experiments
towards the evaluation of a suitable soil sensor for continuous ‚on-the-go‘
field pH measurements. In: J.V. Stafford (Hrsg.) Precision Agriculture
1997, 493–502. BIOS, Oxford, Großbritannien.
Webster, R., Oliver, M., 2007: Geostatistics for environmental scientists. John
Wiley & Sons, New York, USA.
Zetschwitz, E.V., 1952: Praktische Erfahrungen bei der pH-Messung mit der
Antimonelektrode zwecks Vereinfachung der Kalkbe darfsbestimmung
im Boden. Z. Pflanzenernähr. Düng. Bodenkd. 58, 231-244.
Danksagung
Dieses Projekt wird gefördert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung
(Fördernummer 80029307) und die NBank.
-518 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Einschätzungen zur Homogenität von
produziertem Getreidesaatgut in Sachsen 2007
W. Jackisch 1 , B. Krellig 1 , G. Wustmann 2
1 Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Nossen,
2 Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft, Dresden
1. Einleitung
Publizierte Ergebnisse zu Homogenitätseinschätzungen von Getreidepartien
sind selten, sie beruhen meist auf Untersuchungen an einzeln ausgewählten
Partien. Nach einer Literaturauswertung über Heterogenitätstests verschiedener
Arten im Zeitraum von 1956 bis 1990 schlussfolgerte Coster (1996) das
etwa 40 % der überprüften Partien heterogen sind. Diese Einschätzung steht im
Widerspruch zu unseren Erkenntnissen mit Saatgetreide. Von 597 überprüften
Siloinhalten mit Einlagerungsmengen über 250 dt aus fünf Bundesländern wiesen
nur etwa 5 % der Silos Heterogenität auf (Jackisch and Krellig, 2008). Dies
bestätigte sich bei einem Vergleich der Attestwerte von 52 lose eingelagerter
Getreidepartien in 8 Großsilos (insges. 13 948 dt) mit den überprüften Beschaffenheitswerten
bei der Auslagerung. Alle ermittelten Reinheits-, Besatz- und
Keimfähigkeitswerte lagen im Zufallsbereich der Einlagerungsqualität, die
Homogenität betrug 100 % (Jackisch, et al., 2009). In die Diskussion zur Heterogenität
von Saatgut wird das Argument der Partiebegrenzung einbezogen, da
mit einer Vergrößerung der zulässigen Partiemasse eine zunehmende Heterogenität
einhergehen soll (Kruse, 2004). Für die Überprüfung dieser Auffassung
eignen sich die Produktionsergebnisse der saatguterzeugenden Betriebe in den
neuen Bundesländern auf Grund ihrer Größenstruktur. In Sachsen ist die durchschnittliche
Vermehrungsfläche einer zur Anerkennung angemeldeten Getreidesorte
(Z1) pro Betrieb – nachstehend Vermehrung genannt - etwa 25 ha, von
dieser Fläche werden ca. 1 500 dt Saatgut erzeugt. In dieser Studie steht nicht
die einzelne Partie, sondern die Gesamtheit der von der feldanerkannten Fläche
eines Betriebs erzeugten Saatgutmenge im Focus der Analyse. Die Daten
der amtlichen Beschaffenheitsbefunde aller Vermehrungen von Winterweizen
und Wintergerste aus dem Erntejahr 2007 werden in dieser Untersuchung zur
Einschätzung der Homogenität des produzierten Saatgutes pro Vermehrung
genutzt.
-519 -

Saatgut Kongressband 2010
2. Material und Methode
Alle Daten der Saatgutzertifizierung aus dem Erntejahr 2007 von Wintergerste
und Winterweizen wurden in die Analyse über die Homogenität des erzeugten
Saatgutes einer jeden Vermehrung einbezogen. Die 230 feldanerkannten Vermehrungen
dieser Getreidearten erzeugten auf 6 226 ha vertraglich gebundener
Fläche 1 564 Partien mit einer Tonnage von 36 596 t. 97 % der untersuchten
Partien erfüllten die Mindestnormen (Reinheit ≥ 98 %, KF ≥ 92 %, Getreidebesatz
≤ 3 Stck./500 g). Tabelle 1 gibt eine Übersicht zum Umfang und der Struktur der
Saatgutproduktion. Im Mittel erbrachte jede Vermehrung 6 Partien. Für die Auswertung
wird unterstellt, dass die produzierte Saatgutmasse pro Vermehrung
eine Grundgesamtheit darstellt.
Tab. 1: Kennzahlen der Saatgutproduktion von Gerste und Weizen in Sachsen
2007
Wintergerste Winterweizen
Fläche (ha) 2.069 4.157
erzeugte Saatgutmenge (t) 13.452 23.144
Anz. Vermehrungen 84 146
Ø Fläche/Vermehrung (ha) 24,6 28,5
Ø Produktion/Vermehrung (t) 160,1 158,5
Ø Anz. Partien/Vermehrung 6,5 6,4
Gemäß den Vorschriften wird die erzeugte Rohware pro Vermehrung nach der
Aufbereitung in Partien aufgeteilt und deren Reinheit, Besatz und Keimfähigkeit
(KF) bestimmt. Die attestierten Werte bilden die Grundlage für die Analyse. Als
Testverfahren wird in Anlehnung an die industrielle Qualitätskontrolle ein Verfahren
- basierend auf dem natürlichen Toleranzbereich (3σ-Grenzen) - gewählt
(Juran and Gryna, 1970; Storm, 2001). Als Kontrollgrenzen für die Beschaffenheitswerte
wird der erwartete theoretische 3σ-Bereich genutzt und diese Formel
um einen Zusatzterm für den multiplen Mittelwertvergleich ergänzt (Autorenkollektiv,
1961). Die Berechnung der oberen und unteren Vertrauensgrenze (VG)
für die Qualitätsparameter Reinheit und Keimfähigkeit erfolgt mit nachstehender
Formel:
-520 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
hierbei steht p für den Mittelwert des Beschaffenheitsmerkmals der Grundgesamtheit,
n für die Anzahl der geprüften Samen pro Test und l für die Anzahl der
Partien pro Grundgesamtheit. Die berechneten Grenzwerte für die Keimfähigkeit
werden auf die nächstgrößere ganze Zahl, die der Reinheit auf die nächstgrößere
erste Dezimalstelle gerundet. Da das Poisson-Modell für den Besatz
extrem von der Normalverteilung abweicht und keine eindeutigen Grenzwerte
zwischen den 3σ- und 2,57σ-Bereichen festgelegt werden können, werden die
nach ISTA zulässigen Toleranzen (Tabelle D 3) für den Vergleich genutzt. Die
Kontrollkarten spiegeln die Qualitäts ergebnisse eines laufenden Produktionsprozesses
wieder. Ein Vermehreraufwuchs ist homogen, wenn die beobachtete
Spannweite zwischen den einzelnen Partien kleiner oder gleich der zulässigen
Spannweite ist (Rbeob ≤ Rzul.), anderenfalls ist der Vermehreraufwuchs heterogen.
3. Ergebnisse
3.1 Einschätzung der Homogenität für die Reinheitswerte
Für die Homogenitätsbewertung der erzeugten Saatgutmasse jeder Vermehrung
wird beispielhaft das Qualitätsergebnis einer Vermehrung über 54 ha Wintergerste
‚Lomerit’ diskutiert. Von dieser Fläche wurden 4 400 dt produziert, die
bei der Aufbereitung in 15 Saatgutpartien aufgeteilt wurde. Das Gesamtmittel
der Reinheit aller Partien beträgt 98,7 % und ist der geschätzte ‚wahre’ Wert der
Grundge samt heit. Die obere und untere Vertrauensgrenze der Prüfergebnisse
der Grundgesamtheit sind 98 % und 99,4 %. Alle Reinheitswerte der Partien dieser
Vermehrung liegen innerhalb der Vertrauensgrenzen. Die Prüfergebnisse
der 15 Partien sind somit Zufallsabweichungen, die produzierte Gesamtmasse
von 4 400 dt könnte mit dem mittleren Reinheitswert von 98,7 % attestiert werden.
Die Ergebnisse sind in Kurzform als Spannweiten-Test zu interpretieren.
Zwischen den Partien ist die maximale Differenz der Reinheitswerte 99,1 % -
98,0 % = 1,1 % und damit kleiner als die berechnete zulässige maximale Spannweite
von 1,4 %.
Die Reinheitswerte aller Vermehrungen wurden analog analysiert, die zulässige
Spannweite berechnet und diese im Vergleich zu den beobachteten maximalen
Differenzen der Saatgutpartien je Vermehrung graphisch dargestellt (Abb. 2),
die Wertepaare sind nach den zulässigen Spannweiten absteigend sortiert.
-521 -

Saatgut Kongressband 2010
Reinheit (%)
100,0
99,5
99,0
98,5
98,0
97,5
VGo = 99,4%
VGu = 98,0%
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Anz. Partien
Abb.1: Kontrollkarte Reinheit von 15 Partien Wintergerste ‚Lomerit’ produziert
auf 54 ha Vermehrungsfläche
Reinheit (Range)
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Anz. Vermehrerr
Wintergerste
Reinheit (Range)
-522 -
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0 20 40 60 80 100 120 140
Anz. Vermehrer
Winterweizen
Abb. 2: Beobachtete maximale Reinheitsdifferenzen zwischen den Partien
der einzelnen Vermehrungen von Gerste und Weizen im Vergleich zu
den zulässigen Abweichungen
Beide Graphiken zeigen tendenziell übereinstimmende Ergebnisse. Bei allen 86
Vermehrungen von Wintergerste sind die maximalen Differenzen in der Reinheit
zwischen den Partien der Vermehrer kleiner oder gleich der zulässigen Abweichung.
Bei Winterweizen weist nur eine von 146 Vermehrungen Differenzen zwischen
den Partien auf, die größer als die zulässigen Abweichungen sind. Diese
Vermehrung ist nach dem Testverfahren als heterogen zu werten. Die Resultate
der Teststatistik für die Reinheitsergebnisse zeigen, dass 100 % der Vermehrungen
von Wintergerste und 99,7 % von Weizen als homogen zu bewerten sind.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
3.2 Einschätzung der Homogenität für die Keimfähigkeitswerte
Die erzeugte Saatgutmenge einer Vermehrung ist homogen, wenn die Keimfähigkeitswerte
zwischen den Partien nur Zufallsabweichungen sind. Am Beispiel
der Vermehrung von 54 ha Wintergerste ‚Lomerit’ wird die Streuung der KF-
Werte der 15 Partien analysiert.
KF %, n = 400
100
98
96
94
VGo = 98%
92
VGu = 92%
Grower: RADI
90
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Anz. Partien
Abb. 3: Kontrollkarte Keimfähigkeit von 15 Partien Wintergerste ‚Lomerit’ produziert
auf 54 ha Vermehrungsfläche
Das KF-Mittel der 15 Partien beträgt 95,3 % und ist die geschätzte ‚wahre’ Keimfähigkeit
der Grundgesamtheit. Die obere und untere Vertrauensgrenze der Prüfergebnisse
mit 400 Samen betragen 98 % bzw. 92 %. Die Kontrollkarte belegt,
dass die KF-Werte aller Partien des Vermehrers innerhalb der Vertrauensgrenzen
liegen. Die beobachteten Keimfähigkeitswerte der Partien sind Zufallsabweichungen,
die produzierte Gesamtmasse von 4 400 dt könnte mit dem mittleren
KF-Wert von 95 % attestiert werden. Die Bewertung der Prüfergebnisse in
Kurzform: Zwischen den Partien ist die maximale KF-Differenz 97 % - 92 % = 5 %
und damit kleiner als die zulässige maximale Spannweite von 6 %.
Für alle betrachteten Vermehrungen wurden die zulässigen KF-Abweichungen
berechnet. Diese tolerierbaren Abweichungen sind im Vergleich zu den beobachteten
maximalen KF-Differenzen der Partien je Vermehrung in Abbildung
4 zusammengefasst, die Wertepaare sind nach den zulässigen Spannweiten
absteigend sortiert.
-523 -

Saatgut Kongressband 2010
KF% (Range)
25
20
15
10
5
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Anz. Vermehrer
Wintergerste
KF% (Range)
-524 -
25
20
15
10
5
0
0 20 40 60 80 100 120 140
Anz. Vermehrer
Winterweizen
Abb. 4: Beobachtete maximale Keimfähigkeitsdifferenzen zwischen den Partien
der einzelnen Vermehrungen von Gersten und Weizen im Vergleich
zu den zulässigen Abweichungen
Bei der Wintergerste sind bei allen 86 Vermehrungen die maximalen KF-Differenzen
zwischen den Partien der Vermehrer kleiner oder gleich der zulässigen
Abweichung. Bei Winterweizen weisen 5 von 146 Vermehrungen KF-Differenzen
zwischen den Partien größer als die zulässigen Abweichungen auf und sind
damit als heterogen zu werten. Somit sind die KF-Ergebnissen bei Wintergerste
zu 100 % und bei Weizen zu 96,5 % aller Vermehrungen als homogen einzuschätzen.
3.3 Einschätzung der Homogenität für die Besatzwerte
Der ermittelte Besatz mit anderem Getreide in den Partien aus der Vermehrung
Wintergerste ‚Lomerit’ auf 54 ha ist 1,1 Stck./500 g. Alle Werte liegen unterhalb
der oberen Vertrauensgrenze. Da die zulässige Abweichung (Rzul. = 5) für die
Grundgesamtheit mit einem tatsächlichen Besatz von 1,1 Stck./500 g nicht überschritten
wird, ist die Vermehrung auch homogen in puncto Besatz mit anderem
Getreide.
Die Homogenitätsbewertung für alle Vermehrungen von Wintergerste und
Winterweizen hinsichtlich des Besatzes mit anderem Getreide basiert auf der
zusammenfassenden Darstellung in Abbildung 5. Bei Wintergerste sind alle
beobachteten Besatzdifferenzen zwischen den Partien kleiner oder gleich den
zulässigen Abweichungen, bei Weizen trifft dies für zwei Vermehrungen nicht zu.
Im Ergebnis der Teststatistik für den Besatz sind 100 % der Vermehrungen von
Gerste und 98,6 % von Weizen als homogen zu bewerten.
44
51
54
55
59
62
66
68
69
71
72
75
79
84

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Besatz (Stck./500g) (Range)
10
8
6
4
2
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Anz. Vermehrer
Wintergerste
-525 -
Besatz (Stck./500g (Range)
12
10
8
6
4
2
0
0 20 40 60 80 100 120 140
Anz. Vermehrer
Winterweizen
Abb. 5: Beobachtete maximale Differenzen im Besatz mit anderem Getreide
(Stck./500 g) zwischen den Partien der einzelnen Vermehrungen von
Gerste und Weizen im Vergleich zu den zulässigen Abweichungen
4. Diskussion und Schlussfolgerungen
Gegenstand der Analyse war die Homogenitätsprüfung von Z1-Saatgutpartien
von Wintergerste und Winterweizen der feld-anerkannten Vermehrungen
Sachsens des Jahres 2007. Grundlage für die Einschätzung der Homogenität ist
der 3σ-Bereich der einzelnen Beschaffenheitsmerkmale, der in der industriellen
Qualitätskontrolle überwiegend angewandt wird. Das Testverfahren entspricht
weitgehend den ISTA-Vorschriften bei Über schreitung der maximalen
Partiegröße beim Transport von Grasarten in loser Schüttung in Containern
(Kapitel 17) mit der Abänderung, dass die Signifikanzgrenze nicht auf 1 %
sondern auf 0,3 % festgelegt wurde. Welche Signifikanzgrenze man für
ausreichend hält, ist ein fachliches und kein statistisches Problem (Risiko
für Produzenten und Konsumenten). Die vorgenommene Abänderung des
Signifikanz niveaus erweitert die Vertrauensgrenzen für die KF-Werte bei
Prüfung von 400 Samen im Mittel um 1 Prozentpunkt und für die Reinheitswerte
bei Prüfung mit etwa 2 000 Samen um durchschnittlich 0,1 Prozentpunkte. In
die ISTA-Vorschriften wurden 2004 für die Heterogenitätsprüfung zusätzliche
Faktoren für die Variationen in Saatgutpartien (Tabelle 2C) aufgenommen,
die zu Erweiterung bis 1 (2) Prozentpunkte bei den KF-Spannweiten, bis
0,4 (0,5) Prozentpunkte bei den Reinheits-Spannweiten und bis 3 (5) Stück
bei den Besatz-Spannweiten in den zutreffenden Qualitäts bereichen für die
Anerkennung von Gerste und Weizen führten. Die in Klammern gesetzten
Zahlen sind die entsprechenden Erweiterungen für schwerfließende Samen.
Durch die Einführung der zusätzlichen Faktoren bei der Heterogenitätsprüfung
wurden die Vertrauensgrenzen demnach in etwa auf σ ≥ 3 verändert.

Saatgut Kongressband 2010
Durch die Ergebnisse der Teststatistik ist nachgewiesen, dass in Sachsen 2007
bei 222 der 230 überprüften Vermehrungen von Weizen und Gerste keine signifikanten
Abweichungen zwischen den Partien auftraten, nur in 8 Fällen lagen
die Abweichungen bei einzelnen Qualitätskriterien (Reinheit, Keimfähigkeit,
Besatz) außerhalb der Zufallsbereiche. Das bedeutet, 96,5 % der landwirtschaftlichen
Betriebe erzeugten homogene Saatware. Das Qualitätsniveau wird
primär im Produktionsabschnitt auf dem Feld bestimmt und ist bei beiden Arten
hinsichtlich Keimfähigkeit und Besatz wenig in der Aufbereitung zu beeinflussen,
wie der fehlende Zusammenhang zwischen Korngröße (TKM) und Keimfähigkeit
zeigt (r² = 0,02).
Zwischen der Flächengröße und der Qualität der erzeugten Saatware einer Vermehrung
besteht keine Beziehung. Das bedeutet, bei Einhaltung der agrotechnischen
und technologischen Erfordernisse der Produktion und Aufbereitung
werden überwiegend hohe und homogene Qualitäten sowohl auf kleineren Vermehrungsflächen
(5 ha) als auch auf Großflächen (70 ha) erzeugt. Damit widersprechen
diese Analysenergebnisse der vielfach publizierten Meinung, dass
mit einer Vergrößerung der zulässigen maximalen Partiegröße die Gefahr einer
Zunahme von im Handel befindlichen heterogenen Saatgutpartien einhergehen
würde. In allen Fällen, bei denen die Homogenität des Vermehrungsaufwuchses
vorliegt, könnte die maximale Partiemasse heraufgesetzt werden, ohne dass
sich das Risiko für den Saatgutverbraucher erhöht.
5. Literatur
Autorenkollektiv, 1961: Biometrisches Wörterbuch, Band 1. VEB Deutscher
Landwirtschaftsverlag, Berlin.
Coster, R., 1996: Report of the Bulking and Sampling Committee. 24. ISTA Congress,
Seed Science and Technology 24, 88-93.
ISTA, 2010: Internationale Vorschriften für die Prüfung von Saatgut. Inter national
Seed Testing Association. Zürich, Schweiz.
Jackisch, W., Krellig, B., 2008: Analyse der Vereinbarkeit von Qualitätsparametern
lose lagernder Getreidepartien in Großsilos. VDLUFA-
Schriften reihe 64, Kongressband 2008, 660-668.
Jackisch, W., Krellig, B., Wustmann, G., 2009: Ergebnisse von Heterogenitätsuntersuchungen
zertifizierter Saatgetreidepartien. VDLUFA-
-526 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Schrif tenreihe 65, Kongressband 2009, 419-427.
Juran, M.J., Gryna, F.M., 1970: Quality Planning and Analysis. Mc Graw –Hill
Company, New York.
Kruse, M., 2004: ISTA Handbook on Seed Sampling. International Seed Testing
Association. Zürich, Schweiz.
Storm, R., 2001: Wahrscheinlichkeitsrechnung, mathematische Statistik und
statistische Qualitätskontrolle. Fachbuchverlag Leipzig, München, Wien.
-527 -

Saatgut Kongressband 2010
Probenahme und Probenreduktion bei
Gräsersaatgutmischungen
C. Reinhardt, S. Spretnjak, M. Kruse
Universität Hohenheim, Fachgebiet Saatgutwissenschaft und -tech nologie,
Stuttgart
1. Einleitung
Die internationalen Vorschriften für die Prüfung von Saatgut der ISTA enthalten
keine Regelungen für die Beprobung von Saatgutmischungen. Gerade bei Gräsermischungen
mit Komponenten, die unterschiedliche Fließeigenschaften und
spezifische Dichten besitzen, kann eine Separierung der Komponenten während
der Bearbeitung der Partie oder auch bei der Probenahme selbst entstehen
(Pitard, 1993). Deswegen sind gerade hier sachgerechte Probenahmevorschriften
für die Saatgutverkehrskontrolle dringend notwendig. Durch die Erweiterung
des OECD-Seed Scheme für Grassaatgut auf Gräsermischungen und die dabei
vorgesehene Nachkontrolle der Mischungen hat diese Notwendigkeit sogar
noch zugenommen.
Aus diesem Grund ist das Ziel dieses Projektes, eine Verfahrensvorschrift für die
Probenahme für Saatgutmischungen insbesondere von Gräsern zu erstellen
und der ISTA zur Aufnahme in die ISTA-Vor schriften vorzuschlagen. Für diesen
Zweck werden die in der ISTA übliche Probenahmemethoden auf die Eignung
bei der Beprobung von Gräsermischungen geprüft. Im ersten Teil wurden
verschiedene Probeteiler und Probeteilungsmethoden mit unterschiedlichsten
Mischungen getestet. Im zweiten Teil wurde der Nobbe-Probestecher als Probenahmemethode
getestet.
Das Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft
und Verbraucherschutz (BMELV) über die Bundesanstalt für Landwirtschaft
und Ernährung (BLE) gefördert.
2. Material und Methoden
2.1 Untersuchung der Probeteilungsverfahren
Für die Reduktion einer gezogenen Probe sind in den ISTA-Vorschriften unter-
-528 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
schiedliche Methoden beschrieben (Anonymus, 2009) von verschiedenen
Handmethoden bis zur maschinellen Reduktion. Für die folgenden Probeteilungsverfahren
wurden die Treff- und Wiederholgenauigkeit bei Gräsermischungen
bestimmt:
− der Rotationsteiler,
− zwei Riffelteiler mit 10 bzw. 18 Kanäle,
− die Handhalbierungsmethode und
− der Zentrifugalteiler mit zwei unterschiedlichen Protokollen.
Die Verfahren wurden bei fünf verschiedenen Mischungen angewendet, die sich
bezüglich Fließfähigkeit, Größe, Gewicht oder der Beschaffenheit der Samen
der verwendeten Arten unterscheiden.
Die Hauptkomponente war in allen Mischungen das Welsche Weidelgras (Lolium
multiflorum) mit einem Anteil von 87,5 % bzw. 75 % bei Mischung c.
Mischung a ist bedingt schwer fließend. Sie besteht aus 87,5 % Welschem Weidelgras
und 12,5 % Wiesenlieschgras (Phleum pratense), die zu den Arten mit
schwer fließenden Samen gezählt werden (Anonymus, 2009), aber sich in der
Form der Samen stark unterscheiden.
Mischung b ist bedingt schwer fließend. Sie besteht aus 87,5 % Welschem Weidelgras
und 12,5 % Weißklee (Trifolium repens). Weiß klee wird zu den leicht fließenden
Arten gezählt.
Mischung c ist extrem schwer fließend. Sie besteht aus 75 % Welschem Weidelgras,
12,5 % Wiesenfuchsschwanz (Alopecurus pratensis) und 12,5 % Weißklee.
Durch seine starke Behaarung und Begrannung verringert der Wiesenfuchsschwanz
die Fließfähigkeit der Mischung deutlich.
Mischung d ist schwer fließend. Sie besteht aus 87,5 % Welschem Weidelgras
und 12,5 % Rotem Straußgras (Agrostis capillaris). Beide Arten sind schwer fließend,
das Straußgras zudem sehr kleinsamig (TKM-Verhältnis zum Weidelgras
~ 1:40).
Mischung e ist schwer fließend. Sie besteht aus 87,5 % Welschem Weidelgras
und 12,5 % Wiesenrispe (Poa pratensis). Beide Arten sind schwer fließend, aller-
-529 -

Saatgut Kongressband 2010
dings sind Unterschiede zwischen dem Welschen Weidelgras und der Wiesenrispe
wesentlich geringer (TKM-Verhältnis ~ 1:13) als bei der Mischung d. Diese
Mischungen repräsentieren bezüglich der Artenzusammensetzungen Mischungen
aus dem Handel, nur die Anteile wurden für den Test vereinheitlicht.
Alle Proben wurden nach dem ISTA Handbook on Seed Sampling (Anonymus,
2005) mit dem jeweiligen Verfahren in vier Teilungsschritten von 100 g auf 6,25 g
geteilt. Bei dem Zentrifugalteiler werden zwei verschiedene Varianten angewandt:
1. Das Gerät ist beim Einfüllen der Probe bereits eingeschaltet (nach den
ISTA-Vorschrif ten; Anonymus, 2009). 2. Das Gerät wird erst nach dem Einfüllen
eingeschalten (nach dem ISTA Handbuch; Anonymus, 2005).
Alle Kombinationen von Mischungen und Verfahren wurde 20fach wiederholt,
wobei die Handhabung der Geräte immer in gleicher Weise und von derselben
Person erfolgte.
Eine gewonnen Probe muss die Voraussetzung erfüllen, dass die Wahrscheinlichkeit,
dass ein Bestandteil in ihr vertreten ist, nur durch die Häufigkeit seines
Auftretens in der Partie bestimmt ist (Anonymus, 2009). Also muss eine Probenreduktion
einer Zufallsstichprobe entsprechen. Um dies zu überprüfen,
wurden die Treffgenauigkeit und die Wiederholgenauigkeit der Probenreduktion
geprüft. Die Treffgenauigkeit wurde mittels der Signifikanz der Abweichung
des Mittelwertes der 20 Wiederholungen vom wahren Wert in einem einseitigen
t-Test berechnet (alpha = 0,05) (Piepho, 2005). Die Wiederholgenauigkeit wurde
mittels der Signifikanz der Abweichung der Standardabweichung der 20 Wiederholungen
von der theoretische Standardabweichung nach der Binomial-Verteilung
(Kruse, 1996) in einem F-Test berechnet (alpha = 0,05). Bei der Mischung c
wurden hierbei das Welsche Weidelgras und der Wiesenfuchsschwanz als eine
Komponenten zusammengefasst.
2.2 Untersuchung der Nobbe-Probestecher
Die Treff- und Wiederholgenauigkeit der Probenziehung aus Gräsermischungen
wurde an vier verschiedenen Nobbe-Probestechern (Anonymus, 2009)
mit Innendurchmessern von 10, 12, 14 und 16 mm bestimmt. Hierfür wurden die
Mischungen b, c und d (s. o.) verwendet. Die Beprobung erfolgte nach den Protokollen
im ISTA Handbuch (Anonymus, 2005) an einen dafür speziell konstruier-
-530 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
ten Probestecherteststand. Die Größe der Erstproben betrug etwa 56 g, die der
Untersuchungsprobe 3,5 g. Für die Probenreduktion wurde der Riffelteiler mit 18
Kanälen verwendet. Dieser Teiler hat in dem vorherigen Tests gute Ergebnisse
gezeigt. Insgesamt wurde jeder Durchlauf 10fach wiederholt.
Die statistische Verrechnung wurde nach dem selben Schema wie in Kapitel 2.1
durchgeführt. Der Teilungsfaktor wurde bei der Berechnung der theoretischen
Standardabweichung nicht berücksichtigt.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Treffgenauigkeit der Probeteiler
Die mit den Probeteilern erreichten Treffgenauigkeiten sind in Abbildung 1 dargestellt.
Aufgetragen sind die mittleren Anteile der fein-samigen Komponenten
für alle Probeteiler und Mischungen.
Der Rotations- und die Riffelteiler zeigen nur geringe Abweichungen vom wahren
Wert. Hier sind einzelne signifikante Abweichungen vorhanden, die sich jedoch
gleichmäßig auf allen Mischungen verteilen, ohne eine Tendenz zu zeigen.
Mittelwert (in %)
20,0%
17,5%
15,0%
12,5%
10,0%
7,5%
5,0%
2,5%
0,0%
*
* *
*
* *
Rotationsteiler Riffelteiler (10) Riffelteiler (18) Hand-
Halbierung
*
*
*
-531 -
*
*
*
*
*
*
*
Zentrifugalteiler
(Motor an)
*
*
*
*
*
Zentrifugalteiler
(Motor aus)
WelW / WL (a) Mischung WelW / WKL (b) WelW+WFU / WKL (c) WelW / rStr (d) WelW / WR (e)
Abb. 1: Mittelwerte der feinsamigen Komponente der sechs verschiedenen
Probeteilungsverfahren (* = signifikant vom wahren Wert 12,5 % verschieden
bei alpha = 0,05)

Saatgut Kongressband 2010
Die Handhalbierung und der Zentrifugalteiler hingegen zeigen deutliche und signifikante
Abweichungen vom wahren Wert. Bei diesen drei Teilern wirken sich
zudem die Mischungen differenzierter aus. So hat der Wiesenfuchsschwanz in
der Mischung c durch seine schlechte Fließeigenschaft die Beweglichkeit des
Weißklees in der Mischung so beeinträchtigt, dass bei allen drei Teilern dessen
Werte nahe am wahren Wert liegen. Weiterhin sind die Abweichungen bei der
Wiesenrispen-Mischungen geringer als die bei der Straußgras-Mischung.
3.2 Wiederholgenauigkeit der Probenreduktion
Für die Wiederholgenauigkeit wurde die beobachtete Standardabweichung
mit der erwarteten Standardabweichung verglichen. Beson ders die Handhalbierung
sticht bei der Höhe der Standardabweichung heraus (Abb. 2). War die
Treffgenauigkeit dieser Methode noch vergleichsweise gut, so ist Wiederholgenauigkeit
der Handhalbierungsmethode mit Abstand die Schlechteste. Auch der
Zentrifugalteiler zeigte eine unzureichende Wiederholgenauigkeit. Allein der
Rotationsteiler zeigte keine signifikant höhere Streuung über alle Mischungen
hinweg und damit eine exzellente Wiederholgenauigkeit.
Standardabweichung
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
*
* * *
*
* *
-532 -
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
* *
Rotationsteiler Riffelteiler (10) Riffelteiler (18) Hand-Halbierung Zentrifugalteiler
(Motor an)
*
*
Zentrifugalteiler
(Motor aus)
WelW / WL (a) Mischung WelW / WKL (b) WelW+WFU / WKL (c) WelW / rStr (d) WelW / WR (e)
Abb. 2: Wiederholgenauigkeit anhand der beobachteten Standardabweichung
der verschiedenen Probeteilungsverfahren (rote Linie = mittlere
erwartete Standardabweichung; * = signifi kant höhere Streuung
als die erwartete Standardabweichung bei alpha = 0,05)

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Fasst man die Ergebnisse der beiden Prüfungen zusammen, bleibt festzuhalten, dass
zwar bei allen Methoden eine Selektivität sichtbar war, aber nicht bei allen Methoden in
gleicher Höhe. Am besten geeignet sind der Rotationsprobe- und der Riffelteiler.
3.3 Treffgenauigkeit der Nobbe-Probestecher
Die Treffgenauigkeit der getesteten Stecher ist äußerst schlecht ausgefallen
(Abb. 3). Nur bei drei Kombinationen von Mischung und Stecher waren die
Abweichungen zwischen Mittelwert und wahrem Wert nicht signifikant. Alle übrigen
Abweichungen waren signifikant.
Mittelwert (%)
20.0%
17.5%
15.0%
12.5%
10.0%
7.5%
5.0%
2.5%
0.0%
10
*
12
*
14
*
16
*
10
*
12
*
-533 -
14
*
16
n.s.
*
10
*
12
14
n.s.
Mischung DW / WKL (a) DW / rStr (b ) DW+WFU / WKL (c)
Abb. 3: Mittelwerte der feinsamigen Komponente der vier verschiedenen
Nobbe-Probestecher (* = signifikant vom wahren Wert 12,5 % verschieden
bei alpha = 0,05)
3.4 Wiederholgenauigkeit der Nobbe-Probestecher
Auch bei der Wiederholgenauigkeit waren mit einer Ausnahme die beobachteten
Standardabweichungen signifikant höher als die theoretische Standardabweichung
(Abb. 4).
Die Ergebnisse zeigen somit, dass keiner der verwendeten Nobbe-Probestecher
die Erwartungen an eine zufallsgemäße Probenziehung erfüllen konnte.
16
n.s.

Saatgut Kongressband 2010
Dies gilt sowohl für die Treffgenauigkeit als auch für die Wiederholgenauigkeit.
Standardabweichung
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
10
*
12
*
14
*
16
*
10
*
12
*
-534 -
14
*
16
*
10
n.s.
Mischung DW / WKL (a) DW / rStr (b ) DW+WFU / WKL (c)
Abb. 4: Wiederholgenauigkeit an Hand der beobachteten Standardabweichung
der verschiedenen Nobbe-Probestecher (rote Linie = mittlere
erwartete Standardabweichung; * = signifi kant höhere Streuung als
die erwartete Standardabweichung bei alpha = 0,05)
4. Zusammenfassung
Das Ziel dieses Projektes ist die Erstellung einer Verfahrensvorschrift für die Probenahme
für Saatgutmischungen insbesondere von Gräsern und diese Verfahrensvorschrift
der ISTA zur Aufnahme in die ISTA-Vorschriften vorzuschlagen.
Verschiedene Probeteilungsverfahren und der Nobbe-Probestecher wurden
auf ihre Treff- und Wiederholgenauigkeit hin untersucht.
Mit den gewonnen Ergebnissen der verschiedenen Probeteilungsmethoden
können bereits Geräte für die Verfahrensvorschrift empfohlen werden. Keine
der getesteten Methoden ist bei allen Mischungen gleichermaßen geeignet. Die
geringsten Probleme weisen die Riffelteiler und der Rotationsprobeteiler auf.
Bei den verwendeten Nobbe-Probestechern wurden die Erwartungen an eine
zufallsgemäße Probenziehung nicht erfüllt. Die Ergebnisse weiterer Versuche
mit anderen Probestechern oder der Handmethode müssen zeigen, ob bessere
12
*
14
*
16
*

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Methoden für die Probeziehung aus Grassaatgutmischungen überhaupt zur
Verfügung stehen. Falls nicht, müssen die Streuungen, die insbesondere durch
die Probestecher entstehen, sachgerecht in Toleranztabellen integriert werden.
Hierdurch wird eine neue Verfahrensvorschrift für die Probenahme von Mischungen
erstellt, die dann in einer internationalen Studie validiert wird.
5. Literatur
Anonymus, 2005: ISTA Handbook on Seed Sampling. The International Seed
Testing Association, Bassersdorf, Schweiz.
Anonymus, 2009: Internationale Vorschriften für die Prüfung von Saatgut. The
International Seed Testing Association, Bassersdorf, Schweiz.
Kruse, M., 1996: Der Probenahmefehler. Maßnahmen zur Qualitätssicherung
bei der Probenteilung in der Saatgutprüfung, Bericht über die 47. Arbeitstagung
1996 der Arbeitsgemeinschaft der Saatzuchtleiter im Rahmen der
„Vereinigung österreichischer Pflanzenzüchter“, BAL Gumpenstein, 26.-
28. November 1996.
Piepho, H.P., 2005: Vorlesungsskript zur Statistik für Studierende der Agrarbiologie.
Institut für Pflanzenbau und Grünland, Fachgebiet Bioinformatik,
Universität Hohenheim.
-535 -

Saatgut Kongressband 2010
Einbeziehung pflanzenbaulicher
Aspekte bei der Fest legung zulässiger
Keimfähigkeitsabweichungen von Saatgetreide
W. Jackisch 1 , L. Boese 1 , B. Krellig 2
1 Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt,
Bernburg, 2 Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie,
Nossen
1. Einleitung
Für die Bewertung von Beschaffenheitsmerkmalen bei Saatgut sind unterschiedliche
Toleranzen je nach Prüfgegenstand vorgegeben. Sie basieren
auf rein statistischer Basis und unterschiedlichen Signifikanzlevels (α = 5 %,
2,5 % und 1 %). Toleranzen auf dem natürlichen Streubereich statistischer Prozesse,
dem 3 σ-Signifikanzniveau (α = 0,3 %), werden nicht genutzt, obwohl in
der industriellen Prozesskontrolle oft angewandt. Mit der Verkleinerung des
Signifikanzniveaus weiten sich die zulässigen Abweichungen. Deshalb ist zu
prüfen, welche praktisch relevanten Auswirkungen 3 σ-Toleranzbereiche für
Produzenten und Konsumenten von Saatgetreide besitzen. Derartige Analysen
sind bisher nur nach statistischen Grundsätzen über die Operationscharakteristika
der Prüfpläne interpretiert worden, ihre konkreten Auswirkungen
auf Kornerträge wurden nicht untersucht. An Fallbeispielen werden deshalb die
Wirkungen der Zufallsstreuung von Keim fähigkeit (KF) und Tausendkornmasse
(TKM) auf die Saatstärke (Kö/m²) und den Getreideertrag untersucht. Für die
quantitativen Einschätzungen der Effekte abweichender Zufalls ergebnisse von
den ‚wahren’ Qualitätswerten der Saatgutpartie auf den Kornertrag wird die in
vierjährigen Feldversuchen beobachtete Abhängigkeit des Ertrages von der
Saatstärke bei Winterweizen für einen Standort in Sachsen-Anhalt genutzt. Aus
den Regressions beziehungen zwischen Saatstärke und Kornertrag wird die
Eignung oder Nichteignung der 3σ-Toleranzbereiche für die Bewertung der KF-
Ergebnisse von Saatgutpartien diskutiert.
2. Material und Methode
Die Toleranzen für beobachtete Keimfähigkeitswerte basieren auf der Approximation
der Binomial- durch die Normalverteilung. Für die Berechnung werden
-536 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
nachstehende Parameter benötigt: (1) der Stichprobenumfang n für die Ermittlung
der prozentualen Keimfähigkeit, (2) die theoretische Standardabweichung
σ des KF-Schätzwertes und (3) das Quantil zα der Normalverteilung für die
gewünschte Signifikanz. Die 3σ-Toleranzbereiche (α = 0,3 %) werden nach folgender
Formel berechnet: Die für verschiedene
attestierte KF-Werte abgeleiteten Extremwerte der 3σ-Toleranzbereiche
bei 400 untersuchten Samen sind nachstehend ausgewiesen.
Tab. 1: 3 σ-Toleranzbereiche für verschiedenen Keimfähigkeiten bei 400
geprü ften Samen
KF (%) 96 94 92 90 87 85
Tmax 99 98 96 95 92 90
Tmin 93 90 88 85 82 80
Die zugrunde gelegte Abhängigkeit des Weizenertrages von der Saatstärke
basiert auf Ergebnissen einortiger Feldversuche der Jahre 2003-2006 mit zwei
Liniensorten (Ritmo, Ludwig), einer Hybridsorte (Hybnos 1) und vier Saatzeiten
(Boese 2007). Die Versuche ergaben bei den variierten Saatstärken (keimfähige
Körner/m²) im Mittel der Jahre und Saatzeiten folgende Kornerträge:
Tab. 2: Kornerträge von Linien- und Hybridsorten in 2003-2006
2 Liniensorten 1 Hybridsorte
keimf. Kö/m² 200 300 400 500 50 100 150 200
Ertrag (dt/ha) 84,4 85,6 87,4 88,1 78,3 87,6 91,6 91,4
In diese Sekundäranalyse werden definierte maximale Abweichungen der KF
und TKM für verschiedene Qualitätslevels in die Feldversuchsergebnisse projiziert,
um daraus die Auswirkungen auf den Ertrag zu schätzen. Zur Anpassung
der Versuchsergebnisse an verschiedene Qualitätswerte wird die allgemein
bekannte Formel zur Berechnung der Saatmenge genutzt: Saatmenge in kg/
ha = [angestrebte keimfähige Kö/m² * TKM (g)/KF (%)]. Nach Umstellung der
Formel wird aus der ausgebrachten Saatmenge pro Hektar für abweichende KF-
und TKM-Werte die Kornzahl/m² berechnet: [kg/ha * KF (%)/TKM (g)] = Kö/m².
Die in den Feldversuchen ermittelten Kornerträge passen sich der exponentiellen
Modellfunktion y = a e -b/x (Myers, 1990) gut an. Die Regressionskoeffizienten
a und b werden aus den Versuchs ergebnis sen abgeleitet, e ist eine Konstante
(Euler’sche Zahl = 2,72) und x ist die Anzahl keimfähiger Körner/m². Mittels der
-537 -

Saatgut Kongressband 2010
abgeleiteten Regressionsfunktionen werden die Effekte der möglichen maximalen
KF- und TKM-Abweichungen von den ‚wahren’ Werten der Saatgutpartie auf
den Kornertrag geschätzt.
3. Ergebnisse
3.1 Zufallsstreuung der KF-Werte und ihre Effekte auf Saatstärke
und Kornertrag bei Liniensorten
Die Weizenerträge der Linien- und Hybridsorten aus den Feldversuchen je nach
Saatstärke sind in Abbildung 1 dargestellt. Die Ertragskurve der Liniensorten folgen
einer exponentielle Regressionsfunktion mit den Koeffizienten a = 90,45 und
b = -14,42. Im Mittel der Liniensorten, der Saattermine und Versuchsjahre stieg
der Kornertrag mit zunehmender Saatstärke im Bereich von 200 bis 500 keimfähiger
Körner/m² um 3,7 dt/ha (von 84,4 auf 88,1 dt/ha) an, wobei kein Ertragswert
extrem von der Funktion abweicht.
Ertrag dt/ha
100
80
60
40
20
yH = 97,50 e -(10,88/x)
yL = 90,45 e -(14,42/x)
0
0 100 200 300 400 500 600
keimf. Körner/m²
-538 -
Ertrag dt/ha
96
92
88
84
80
H-Sorte
L-Sorten
76
0 100 200 300 400 500 600
keimf. Körner/m²
Abb.1: Modellierte Ertragskurven von Hybrid- und Liniensorten in Abhängigkeit
von der Saatstärke. Ertragswerte nach Boese (2007). Rechte Graphik:
y-Achse gezoomt
Der Effekt von stochastischen Abweichungen der KF-Ergebnisse vom ‚wahren’
Wert auf den Kornertrag wird an einer Weizenpartie mit einer attestierten KF = 96 %
und einer TKM von 45 g geschätzt. Der 3 σ-Toleranzbereich für die ‚attestierte’ KF
von 96 % ist 93 % bis 99 %. Für beide möglichen KF-Extremwerte, die bei der Prüfung
und Attestierung auftreten können, wird die Auswirkung auf den Kornertrag
bei den vier Saatstärken kalkuliert, die TKM wird konstant gehalten.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Tab. 3: Weizenertrag (Liniensorten) in Abhängigkeit von der Saat stärke und
Kalkulationen über Effekte von abweichenden KF-Ergebnissen auf
den Kornertrag. Attestwerte der Partie: KF = 96 %, TKM = 45 g
Varianten:
keimfähige Körner/m²
200 300 400 500
Kornertrag (dt/ha)
lt. Versuchsserie
84,4 85,6 87,4 88,1
Aussaatmenge (abgeleitete von den Attestwerten) und Beeinflussung der
Saatstärke und des Ertrages bei ‚wahren’ KF-Werten der Partie
Aussaatmenge (kg/ha) 93,8 140,6 187,5 234,4
KFwahr = 93 % ►
Kö/m²- Ertrag dt/ha
KFwahr = 96 % ►
Kö/m²- dt/ha
KFwahr = 99 % ►
Kö/m²- dt/ha
194-84,0 291-86,1 388-87,1 484-87,8
200-84,2 300-86,2 400-87,2 500-87,9
206-84,3 309-86,3 413-87,3 516-88,0
Ertragsdifferenz dt/ha ±0,1 ±0,1 ±0,1 ±0,1
Mit der angestrebten Saatstärke und den attestierten Werten wurde die
Aussaat menge in kg/ha berechnet. Die keimfähigen Körner/m² für die unterstellten
‚wahren’ KF-Werte ergeben sich aus der Umstellung der Formel für die
Berechnung der Saatstärke. Unter Einbeziehung der exponentiellen Regres-
sionsbeziehung aus Abbildung 1 werden die Kornerträge für die verschiedenen
Saatstärken aus diesen Werten geschätzt. Die durch mögliche KF-Extremwerte
des 3 σ-Toleranzbereiches verursachten Differenzen in der ausgesäten
Anzahl keimfähiger Körner liegen bei den einzelnen Saatstärkevarianten zwischen
±6 und ±16 Körner/m². Diese Abweichungen sind für die Ertragshöhe
bedeutungslos, da der rechnerisch induzierte mittlere Einfluss bei ±0,1 dt/ha
liegt.
Kalkulationen zu den Effekten der möglichen Zufallsabweichungen der KF-
Ergebnisse einer Weizenpartie mit einer ermittelten KF = 85 % und einer TKM
von 45 g (3 σ-Toleranzbereich für ‚wahre’ Keimfähigkeit: 80 %-90 %) zeigen
ähnliche Ergebnisse. Die möglichen KF-Differenzen zum ‚wahren’ KF-Wert
verursachen Abweichungen in der Anzahl gesäter keimfähiger Körner, sie
liegen bei den einzelnen Saatstärkevarianten zwischen ±12 und ±29 Kö/m².
-539 -

Saatgut Kongressband 2010
Diese durch die abweichenden KF-Werte von ±5 % induzierten Differenzen
zur Soll-Saatstärke bewirken Ertragsunterschiede in diesem Fall von durchschnittlich
±0,3 dt/ha.
3.2 Zufallsstreuung der KF-Werte und ihre Effekte auf Saatstärke
und Kornertrag bei der Hybridsorte
Die Saatstärke bei Hybridweizen wird in der Praxis gegenüber den Liniensorten
annähernd um die Hälfte reduziert. Die modellierte Ertragskurve für die Sorte
Hybnos 1 in Abhängigkeit von der Saatstärke aus den Feldversuchen weicht
nicht grundsätzlich von der Liniensorten ab (Abb. 1). Im Mittel aller Saattermine
und Versuchsjahre stieg der Kornertrag mit zunehmender Saatstärke im geprüften
Bereich von 50 bis 200 keimfähiger Körner/m² degressiv an, um nach Erreichen
des Sättigungsplateaus bei 165 Kö/m² weitgehend konstant zu bleiben. Die
den Ertragswerten angepasste exponentielle Funktion weist Regressionskoeffizienten
von a = 97,5 und b = -10,88 auf.
Der Effekt der möglichen Zufallsabweichung der KF-Ergebnisse vom ‚wahren’
KF-Wert wird ebenfalls an einer Partie mit einer attestierten KF = 96 %
und einer TKM von 45 g berechnet. Die durch die KF-Extremwerte des
3 σ-Toleranzbereiches verursachten Differenzen in der gesäten Anzahl keimfähiger
Körner liegen bei den einzelnen Saatstärken der Hybridsorte zwischen ±2
und ±6 Körner/m². Diese geringen Abweichungen in der Soll-Saatstärke bewirken
maximale Ertrags abweichungen von ±0,6 bis ±0,2 dt/ha.
Kalkulationen zu den Effekten der möglichen Zufallsabweichungen der KF-
Ergebnisse einer Partie Hybridweizen mit einer niedrigen KF = 85% und einer
TKM von 45 g auf den Kornertrag zeigen tendenziell ähnliche Ergebnisse
(Tab. 3). Die durch die Extremabweichungen vom ‚wahren’ KF-Werte des
3 σ-Toleranzbereiches (85 % ±5 %) verursachten Differenzen in der Anzahl
gesäter keimfähiger Körner, liegen bei den einzelnen Varianten zwischen ±3 und
±12 Körner/m². Diese induzierten Abweichungen in der Saatstärke bewirken Differenzen
im Kornertrag von ±1,0 bis ±0,3 dt/ha. Die größte Differenz von ±1,0 dt/
ha tritt bei der in der Praxis unüblichen Saatstärke von 50 Kö/m² auf, da sie im steil
aufsteigenden linearen Teil des Kurvenverlaufes liegt. Diese Variante zeigt in
den Feldversuchen die größte Streuung und ist für die Praxis nicht relevant, sie
liegt im Ertrag hoch signifikant unter den Erträgen der anderen Saatstärken.
-540 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Tab. 4: Weizenertrag (Hybridsorte) in Abhängigkeit von der Saatstärke und
Kalkulationen über den Effekt von abweichenden KF-Ergebnissen auf
den Kornertrag. Attestwerte der Partie: KF = 85 %, TKM = 45 g
Saatstärke:
keimfähige Körner/m²
50 100 150 200
Ertrag (dt/ha)
lt. Versuchsserie
78,3 87,6 91,6 91,4
Aussaatmenge (abgeleitete von den Attestwerten) und Beeinflussung der
Saatstärke und des Ertrages bei ‚wahren’ KF-Werten der Partie
Aussaatmenge (kg/ha) 26,5 52,9 79,4 105,9
KFwahr= 80 % ►
Kö/m²- Ertrag dt/ha
47-77,4 94-86,9 141-90,3 188-92,0
KFwahr= 85 % ►
Kö/m²- dt/ha
50-78,4 100-87,4 150-90,7 200-92,3
KFwahr= 90 % ►
Kö/m²- dt/ha
53-79,4 106-88,0 159-91,0 212-92,6
Ertragsdifferenz dt/ha ±1,0 ±0,6 ±0,4 ±0,3
Wird eine Partie Hybridweizen mit einer ermittelten Keimfähigkeit von 92 %
betrachtet, so sind bei wiederholter Prüfung Extremwerte von 87 %-96 % möglich.
Das bedeutet im Umkehrschluss, dass eine Partie mit einer ‚wahren’ Keimfähigkeit
von 87 % ebenso mit einem bei der KF-Prüfung auftretenden Wert von 92 %
attestiert werden kann (statistischer Fehler 2. Art). In diesem Fall werden anstatt
der angestr ebten Saatstärke mit 140 Kö/m² mit einer TKM von 45 g (→ 68,5 kg/
ha) nur 132 Kö/m² gesät. Diese um 8 Kö/m² reduzierte Saatstärke induziert eine
Ertragsminderung von 0,4 dt/ha.
Bei der Hybridsorte liegt der Ertragseffekt der maximalen KF-Abweichung des
3 σ-Toleranz bereiches, bezogen auf praxisübliche Saatstärken, bei ±0,4 dt/
ha (±0,5 % zum Ertrag). Aus ökonomischer und pflanzenbaulicher Sicht verursachen
die maximal möglichen KF-Werte innerhalb der 3 σ-Toleranzbereiche
keine unvertretbaren Risiken für den Getreideproduzenten.
-541 -

Saatgut Kongressband 2010
3.3 Zufallsstreuung von KF- und TKM-Werten und ihre gemeinsamen
Effekte auf Saatstärke und Kornertrag
Zur Berechnung der Saatmenge (kg/ha) wird neben der Keimfähigkeit auch die
TKM benötigt. Da jeder attestierte Beschaffenheitsparameter Zufallsabweichungen
unterliegt, wird für die Streuung der TKM-Werte - in Anlehnung an empirische
Erhebungen - eine maximale Abweichung von ±2 g zum ‚wahren’ Wert
unterstellt. Die gemeinsamen Auswirkungen von KF- und TKM-Abweichungen
auf die Saatstärke und den Kornertrag wird an einer Partie Hybridweizen diskutiert.
Mittels der Ertragfunktion y = 97,5e -10,88/x wird der Referenzertrag nach den
Attestwerten und die Ertragsdifferenzen bei abweichenden ‚wahren’ KF- und
TKM-Werten geschätzt.
Tab. 5: Differenzen zum Referenzertrag von Weizen (Hybridsorte) in Bezug
zu der angestrebten Saatstärke von 140 Kö/m² und den Effekten von
abweichenden ‚wahren’ KF- und TKM-Werten. lt. Attest: KF = 93 %,
TKM = 45 g → Saatmenge 67,7 kg/ha
‚wahre’ Partiewerte Saatstärke Ertrag* Differenz
KF % TKM g kg/ha Kö/m² dt/ha dt/ha
93 43 147 90,5 +0,3
93 45 67,7 140 90,2
93 47 134 89,9 -0,3
96 43 151 90,7 +0,5
96 45 145 90,4 +0,2
96 47 138 90,1 -0,1
90 43 142 90,3 +0,1
90 45 135 90,0 -0,2
90 47 130 89,7 -0,5
*) kalkuliert nach abgeleiteter Regressionsfunktion y = 97,5 e-10,88/x
Entsprechend den Attestwerten (KF = 93 %, TKM = 45 g) und einer angestrebten
Saatstärke von 140 Kö/m² ist die Aussaatmenge 67,7 kg/ha. In den unterstellten
Szenarien weicht der Attestwert um ±3 % von der ‚wahren’ KF und um ±2 g von der
‚wahren’ TKM ab. Die primären Effekte sind abweichende Saatstärken von der
Sollzahl (Kö/m²) und diese beeinflussen sekundär die Ausprägung der Ertragskomponenten
und damit den Kornertrag. Bei festgelegter Saatmenge führt eine
TKM-Abweichung von +2 g zu einer Reduzierung der Saatstärke um 6 Kö/m² und
eine entsprechende Minusabweichung zu einer Erhöhung um etwa 6 Kö/m². Der
Effekt einer KF-Abweichung von +3 % führt tendenziell zu einer Erhöhung der
-542 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Saatstärke um 5 Kö/m² und bei einer KF-Abweichung von -3 % zu einer Reduzierung
um etwa den gleichen Betrag. Da die KF- und TKM-Werte der Partie
unabhängig voneinander auf die Saatstärke wirken, können sich die Effekte der
Abweichungen summieren, so dass es zu maximalen Differenzen von ±11 Kö/
m² kommt. Tritt dieser Fall ein, so sind maximale Ertragsdifferenzen von etwa
±0,5 dt/ha zu erwarten. Kalkuliert wurden die Ertragseffekte bei unterstellten
hohen KF- und TKM-Abweichungen von den Attestwerten. Diese Konstellation
des Zusammentreffens der Extremwerte wird selten eintreten, so dass nach dem
3 σ-Toleranzbereich die Ertragsdifferenzen in der Praxis bei ±0,2 bis 0,4 dt/ha liegen
könnten.
4. Diskussion und Schlussfolgerungen
Von der Logik her ist es zunächst nicht verständlich, weshalb beispielsweise
KF-Abweichungen von minus 5 % zur ‚wahren’ Keimfähigkeit einer Partie keine
signifikanten Ertragseffekte verursachen. Ein KF-Ergebnis mit 400 geprüften
Samen wird als repräsentativ für die Saatgutpartie angesehen, 5 % Differenz
zur tatsächlichen Keimfähigkeit entsprechen 20 nicht gekeimte Samen. Werden
bei einer Weizenpartie mit ‚wahrer’ KF = 95 % abweichende KF-Ergebnisse von
±5 % ermittelt und ist die angestrebte Saatstärke 380 Kö/m², dann weicht die auf
der Grundlage der Attestwerte kalkulierte Saatstärke von der angestrebten Saatstärke
um ±20 Kö/m² ab. Auf einen Hektar bezogen wären es ±200 000 Samen.
Die berechneten Ertragsdifferenzen bleiben jedoch bei diesem und anderen
Fallbeispielen im Mittel unter ±0,5 dt/ha. Das heißt, wenn auch die Saatstärke um
±5 % variiert, traten in diesen Versuchen mit einem Ertragsniveau von ca. 90 dt/
ha Ertragseffekte von maximal 0,6 % auf.
Dieser scheinbare Widerspruch löst sich durch Kenntnis der Wechselwirkungen
zwischen den Ertragskomponenten. Zwar bilden die attestierten KF- und TKM-
Werte die Grundlage für die Justierung der Saatmenge pro Hektar, die Bestandesbildung
und die Etablierung der Ertragskomponenten in ihrer Wechselwirkung
erfolgt jedoch weitestgehend selbstregulierend nach der ausgebrachten
Saatstärke und den ‚wahren’ Beschaffenheitswerten unter dem Einfluss der
Standortbedingungen, der Produktionsintensität und der Witterung. Die Interaktion
der Ertragskomponenten zwischen Saatstärke, Bestockung und ährentragender
Halme/m² ist allgemein bekannt, sie wirkt jedoch mehr oder minder stark
im Komplex zwischen allen Ertragskomponenten und Umwelteinflüssen.
-543 -

Saatgut Kongressband 2010
Ableitend aus diesen Regressionsanalysen könnte bei Winterweizen unabhängig
vom 3-Sigmabereich die zulässige KF-Abweichungen bei Prüfungen mit 400
Samen auf ±5 % für Partien mit KF ≥85 % festgelegt werden, da keine statistisch
und praktisch relevanten Ertragseffekte sichtbar wurden.
Die zulässigen Abweichungen zur Bewertung von Prüfergebnissen und der Heterogenität
in den ISTA-Vorschriften sind bisher überwiegend von statistischen
Grundsätzen abgeleitet worden. Pflanzenbauliche Aspekte wurden wenig oder
kaum berücksichtigt. Der Einfluss variierter Saatstärken von 50-500 Kö/m² auf
den Kornertrag von Weizen in einer vierjährigen Feldversuchsserie mit Linien-
und Hybridsorten (Boese, 2007) ist deutlich ausgeprägt, jedoch verursachen
geringe Abweichungen von den praxisüblichen Saatstärken keine relevante
Effekte auf die Kornerträge. Ähnliche Ergebnisse sind aus der Literatur bekannt
(Conry and Hearty, 1992; Spink et al., 2000). Die Ergebnisse dieser Sekundäranalyse
offenbaren, dass die zulässigen Abweichungen für die Bewertung von
KF-Ergebnisse bei Weizen auf den 3-Sigmabereich erweitert werden können,
da die damit verbundene Erweiterung der zulässigen Abweichungen um 1-2
Prozentpunkte keine signifikanten negative Wirkungen bei dem Weizenanbauer
verursacht.
Das Fazit dieser Analyse: Auftretenden ±5 %-Abweichungen der attestierten
KF von dem ‚wahren’ Partiewert verursachen bei Saatstärken von 250-450 Kö/
m² (Liniensorten) und bei Saatstärken von 130-160 Kö/m² (Hybridsorte) nur
schwache Wirkungen auf den Weizenertrag. Selbst die additive Wirkung stochastischer
KF- und TKM-Abweichungen der Attestwerte von den ‚wahren’ Werten
der Partie weist nur geschätzte mittlere Ertragsabweichungen von ±0,4 dt/
ha auf. Anders ausgedrückt, attestierte KF-Abweichungen von ±5 % und TKM-
Abweichungen von ±2 g von den ‚wahren’ Werten zeigen geschätzte maximale
Ertragseffekte von etwa ±0,6 %. Derartige schwache Effekte sind für den Getreideanbauer
praktisch nicht spürbar, sie sind selbst in Feldversuchen statistisch
nicht zu sichern. Untersuchungen pflanzenbaulicher Aspekte für die Überprüfung
der zulässigen Keimfähigkeitsabweichungen sollten unter Einbeziehung
auch anderer Getreidearten weitergeführt werden.
5. Literatur
Boese, L., 2007: Wann und mit welcher Saatstärke Wintergetreide säen?-
Chancen und Risiken der Frühsaat. Bernburger Agrarberichte 2007, H. 1,
19-31.
-544 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Conry, M. J. and Heraty, A., 1992: Effect of sowing date and seed rate on the grain
yield and protein content of winter barley. Journal of agricultural Science
118, 279-287.
ISTA , 2010: Internationale Vorschriften für die Prüfung von Saatgut. International
Seed Testing Association. Zürich, Schweiz.
Myers, R. H., 1990: Classical and modern regression with applications. PWS-
Kent. Publishing Company.
Spink, J. H., Semere, T., Sparkes D. L., Whaley J. M., Foulkes M. J., Clare R. W.,
Scott, R. K., 2000: Effect of sowing date on the optimum plant density of
winter wheat. Annals of Applied Biology 137, 18, 179-188.
-545 -

Saatgut Kongressband 2010
Zusammenhang zwischen dem Sauerstoffverbrauch
während der Keimung und der
Keimfähigkeit von Saatgut verschiedener Arten
S. Bopper, M. Kruse
Universität Hohenheim, Fachgebiet Saatgutwissenschaft und -technologie,
Stuttgart
1. Einleitung
Der Zellstoffwechsel von trockenem Saatgut ist während der Lagerung kaum
nachweisbar. Aber bereits wenige Stunden nach Beginn der Quellung steigt
dessen Aktivität rapide, so dass sich aus dem Samen in Folge der Keimung ein
gesunder Keimling entwickeln kann. Für den wieder aktivierten Stoffwechsel
benötigen die Samen der meisten Arten Sauerstoff als Elektronenakzeptor für
die innere Atmung (Roberts 1973). Die Empfindlichkeit der Samen gegenüber
niedrigen Sauerstoffpartialdrücken während der Keimung ist von Kulturart zu
Kulturart unterschiedlich. Auch der Verbrauch an Sauerstoff während der Keimung
unterliegt einer großen Schwankung.
Ziel des hier vorgestellten Projekts ist es, den relativen Sauerstoffverbrauch
einzelner Samen während der Keimung zu messen und mit der Keimfähigkeit
in Beziehung zu setzen. Die Hypothese ist, dass Samen einer qualitativ hochwertigen
Saatgutpartie einen rascheren und mit einer sigmoid verlaufender
Verbrauchskurve verbundenen Sauerstoffverbrauch aufweisen. Samen einer
bereits geschädigten Saatgutpartie zeigen dagegen einen langsameren Sauerstoffverbrauch
mit einer nahezu linear verlaufenden Verbrauchskurve.
2. Material und Methoden
Die Untersuchungen wurden an Saatgut von vier Zwiebel-, 20 Raps-, drei Rotklee-
und sieben Weizen-Partien durchgeführt. Die Keimfähigkeiten der einzelnen
Partien lagen zwischen 0 und 100 %, bei den 20 Rapspartien mit einer Ausnahme
von ca. 40 % zwischen 70 und 100 %.
-546 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Mit dem Messgerät Q2-Scanner der Firma ASTEC Global wurde der relative Verbrauch
an Sauerstoff einzelner Samen während der Quellung und beginnenden
Keimung in einem hermetisch verschlossenen Gefäß gemessen. Die Messung
beruht auf einem in dem Gefäß befindlichen Indikator, der in Abhängigkeit vom
Sauerstoffpartialdruck seine Fluoreszenzeigenschaften verändert. Der Scanner
misst nun diese Fluoreszenzänderung und leitet daraus wiederum, mit Hilfe
einer Kalibration, den relativen Sauerstoffgehalt in dem jeweiligen Gefäß ab.
Für die Messung des Sauerstoffverbrauchs wurden jeweils zufällig 2 * 48 Samen
der ausgewählten Saatgutpartien in Mikroröhrchen eingekeimt. Bei den Rapspartien
wurden 2 * 96 Samen in Mikrotiterplatten eingekeimt. Als Keimsubstrat in
dem Röhrchen und in den Platten diente eine definierte Menge an Agar-Lösung.
Die Versuchsdauer betrug 120 Stunden, wobei in 30-minütigen Abständen Einzelmessungen
erfolgten.
Der Q2-Scanner ermittelt für jeden einzelnen Samen eine Sauerstoffverbrauchskurve.
Diese Verbrauchskurven wurden anschließend mit der Q2-Analysesoftware,
welche mit dem Gerät ausgeliefert wird, ausgewertet. Die Software kategorisiert
die Kurven anhand definierter Parameter nach folgendem Verfahren:
In einem ersten Schritt wird an die Verbrauchskurve eine Gerade angepasst und
deren Standardfehler bestimmt. Ist der Fehler kleiner als ein zuvor definierter
Wert, erfolgt anhand der Steigung dieser Geraden eine Zuordnung in die Kategorien
„linear flach“, „linear mittel“ und „linear steil“. Ist der Standardfehler der
Geraden jedoch größer als der zuvor definierte Wert, wird eine sigmoide Kurve
angepasst und deren Standardfehler bestimmt. Zusätzlich werden auch die
Endwerte der sigmoiden Kurve errechnet. Anhand des Standardfehlers und des
Endwerts erfolgt dann eine Zuordnung in die Kategorien „Anpassung falsch“,
„sigmoid unvollständig“ und „sigmoid vollständig“. Die Analysesoftware kategorisiert
somit die Verbrauchskurven in insgesamt sechs Kategorien, drei Kategorien
mit linearer und drei Kategorien mit sigmoider Anpassung. In der weiteren
statistischen Auswertung wurden nun die prozentualen Anteile dieser Kategorien
errechnet und der Zusammenhang zwischen den Anteilen der Kategorien
„linear steil“ und „sigmoid vollständig“ und der Keimfähigkeit in Korrelationsanalysen
untersucht. Die Keimfähigkeit wurde nach den ISTA Vorschriften (2009)
mit jeweils 200 Samen bestimmt.
-547 -

Saatgut Kongressband 2010
3. Ergebnisse und Diskussion
Die Zusammenhänge zwischen den Anteilen der Kategorien „linear steil“ und
„sigmoid vollständig“ und der Keimfähigkeit sind in Abbildungen 1 und 2 dargestellt.
Die Abbildungen 1 (A) und (B) zeigen die Ergebnisse für Rotklee, (C) und
(D) für Raps. Die linken Graphiken (A) und (C) beziehen sich auf die Kategorie
„linear steil“ und die rechten Graphiken (B) und (D) auf die Kategorie „sigmoid
vollständig“. Des Weiteren ist in den Graphiken (B) und (D) eine Diagonale mit
y = x eingezeichnet, die eine 1:1-Beziehung beider Merkmale darstellt.
Die Ergebnisse für Rotklee zeigen in Abbildung 1 (B), dass eine Saatgutpartie
mit einer hohen Keimfähigkeit, einen hohen Anteil an „sigmoid vollständigen“
Kurven aufweist und umgekehrt. In diesem Fall ist entsprechend der Hypothese
die Keimfähigkeit positiv mit dem Anteil an „sigmoid vollständigen“ Kurven korreliert.
Dies wird auch durch Abbildung 1 (A) belegt, welcher zu entnehmen ist, dass
die Keimfähigkeit mit dem Anteil an „linear steilen“ Geraden negativ korreliert ist.
Beide Korrelationskoeffizienten sind hoch, aber nicht signifikant, was sicherlich
der geringen Partieanzahl zuzuschreiben ist. Weiter ist ersichtlich, dass sich die
Regressionsgerade in Graphik (B) sehr nahe der eingezeichneten Diagonalen,
also dem idealen Zusammenhang beider Merkmale, befindet.
Beim Raps wurden 20 Partien geprüft. Es wurde der gleichgerichtete Zusammenhang
zwischen den beiden Merkmalen wie zuvor beim Rotklee beobachtet. Jedoch
war der Korrelationskoeffizient mit 0,88 niedriger, wie der Graphik (D) zu entnehmen
ist. In einer zweiten Korrelationsanalyse wurde die Partie mit der besonders
niedrigen Keimfähigkeit von ca. 40 % entfernt. Hier betrug der Korrelationskoeffizient
nur noch 0,64. In beiden Fällen waren die Korrelationen aber signifikant. Auch
bei Raps ist der Anteil an „linear steilen“ Geraden negativ mit der Keimfähigkeit korreliert.
Grob ist zu beobachten, dass sich die Anteile der dargestellten Kategorien in
(C) und (D) fast zu 100 % aufaddieren. Dies lässt darauf schließen, dass kaum Kurven
den übrigen vier, hier nicht weiter betrachteten, Kategorien zugeordnet wurden.
Insgesamt ist eine positive Korrelation der beiden Merkmale Anteil „sigmoid
vollständig“ und der Keimfähigkeit für die Kulturarten Rot klee und Raps zu beobachten.
Die Keimfähigkeit der Rotkleepartien wurden mit der hier vorgestellten
Methode leicht überschätzt und die der Rapspartien unterschätzt. Dies wird
durch die Lage der Datenpunkte in den Graphiken (B) und (D) oberhalb bzw.
unterhalb der Diagonalen sehr deutlich.
-548 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Anteil "linear steil" [%]
Anteil "linear steil" [%]
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0
(A)
(C)
r = - 0,97 n.s.
r = - 0,87 **
r = - 0,63 **
0 20 40 60 80 100
Keimfähigkeit [%]
Anteil "sigmoid vollständig" [%]
Anteil "sigmoid vollständig" [%]
-549 -
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0
(B)
r = 0,99 n.s.
y = x
(D)
y = x
r = 0,64 **
r = 0,88 **
0 20 40 60 80 100
Keimfähigkeit [%]
Abb. 1: Zusammenhänge zwischen den Anteilen der beiden Kategorien
„linear steil“ und „sigmoid vollständig“ und der Keimfähigkeit die Graphiken
(A) und (B) zeigen die Ergebnisse für Saatgut von drei Rotklee-
und (C) und (D) für 20 Raps-Partien; Regressionsgerade mit r = Korrelationskoeffizient;
r in (C) und (D) mit und ohne Ausreißer; Signifikanz
Die Graphiken der Abbildung 2 sind sinngemäß wie die Graphiken in Abbildung 1
aufgebaut, jedoch wurde hier auf die Einzeichnung einer Diagonalen verzichtet.
Die Ergebnisse der Saatgutpartien der Kulturart Zwiebel sind den Graphiken (A)
und (B) zu entnehmen, und die der Kulturart Weizen den Graphiken (C) und (D).
Auch hier wurde wieder eine Korrelationsanalyse durchgeführt, um den Zusammenhang
der beiden Merkmale genauer betrachten zu können. Im Sinne der
zuvor dargestellten Ergebnisse für Rotklee und Raps wäre auch für diese beiden

Saatgut Kongressband 2010
Kulturarten zu erwarten, dass der Anteil an „sigmoid vollständigen“ Kurven positiv
mit der Keimfähigkeit korreliert ist. Wie aber in der Graphik (B) für die Zwiebelpartien
zu sehen ist, ist dies nicht der Fall. Die beiden Merkmale sind negativ und
nicht signifikant miteinander korreliert. Erstaunlich ist nun aber, dass der Anteil
an „linear steilen“ Geraden mit der Keimfähigkeit positiv und signifikant korreliert
ist. Das heißt also für die Kulturart Zwiebel, dass ein hoher Anteil von linear steilen
Geraden auf eine qualitativ gute Saatgutpartie schließen lässt.
Anteil "linear steil" [%]
Anteil "linear steil" [%]
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0
(A) (B)
100
(C)
r = 0,99 **
r = 0,01 n.s.
0 20 40 60 80 100
Keimfähigkeit [%]
Anteil "sigmoid vollständig" [%]
Anteil "sigmoid vollständig" [%]
-550 -
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0
(D)
r = - 0,68 n.s.
r = - 0,01 n.s.
0 20 40 60 80 100
Keimfähigkeit [%]
Abb. 2: Zusammenhänge zwischen den Anteilen der beiden Kategorien
„linear steil“ und „sigmoid vollständig“ und der Keimfähigkeit; die Graphiken
(A) und (B) zeigen die Ergebnisse für Saatgut von vier Zwiebel-
und (C) und (D) von sieben Weizen-Partien; Regressionsgerade mit r =
Korrelationskoeffizient; Signifikanz

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Für die untersuchten Weizenpartien ist hingegen weder bei dem Anteil „sigmoid
vollständig“, noch „linear steil“ ein Zusammenhang mit der Keimfähigkeiten der
Partien zu beobachten. Die Korrelationsgeraden in den Graphiken (C) und (D)
sind daher auch nahezu waagerecht.
Eine mögliche Erklärung für die untypischen Ergebnisse von Weizen könnte
sein, dass Stärke als Hauptkomponente von totem Nährgewebe in einer Weizenkaryopse
vorkommt. Für die untypischen Ergebnisse von Zwiebel könnte die
langsame Keimung und das späte Erscheinen der Sprossachse eine Erklärung
sein.
4. Zusammenfassung
Die Messung des relativen Sauerstoffverbrauchs eines einzelnen Samens ist
mit Hilfe des Q2-Scanners möglich. Die Analysesoftware des Herstellers erlaubt
eine Kategorisierung der Verbrauchskurven.
Die Hypothese dieses Projekts, dass der Anteil an Samen mit sigmoid verlaufender
Verbrauchskurve mit der Keimfähigkeit korreliert, konnte für die Kulturarten
Rotklee und Raps bestätigt werden. Hierbei waren die beiden Merkmale positiv
miteinander korreliert. Für die Kulturarten Zwiebel und Weizen war dies nicht der
Fall. Bei den untersuchten Zwiebelpartien war jedoch eine positive Korrelation
der Merkmale „linear steil“ und Keimfähigkeit zu beobachten. Für Weizen konnte
keinerlei Zusammenhang festgestellt werden.
5. Literatur
International Seed Testing Association (ISTA) (Hrsg.), 2009: Internationale Vorschriften
für die Prüfung von Saatgut. Bassersdorf, Schweiz.
Roberts, E.H., 1973: Oxidative processes and the control of seed germination.
Seed Ecology, (Ed.: Heydecker, W.), 189-218, Butterworth, London.
-551 -

Saatgut Kongressband 2010
Beeinflusst die Tausendkornmasse den
Feldaufgang von Hybrid-Raps-Saatgut unter
Trockenstressbedingungen?
M. Tullius, M. Kruse
Universität Hohenheim, Fachgebiet Saatgutwissenschaft und -technologie,
Stuttgart
1. Zusammenfassung
Labor- und Gewächshausversuche wurden durchgeführt, um den Einfluss der
Tausendkornmasse innerhalb von Hybridsorten auf den Feldaufgang bei verschlämmtem
Boden zu messen. Es wurde Saatgut von drei Partien mit niedriger,
mittlerer und hoher Tausendkornmasse von jeweils fünf Sorten von fünf
verschiedenen Züchtern verwendet. Die Messung der Keimlingshöhe ergab,
dass größere Samen auch höhere Keimlinge hervorbringen. Eine signifikante
Zunahme des Feldaufgangs oder der Feldaufgangsgeschwindigkeit mit zunehmender
Tausendkornmasse konnte nicht nachgewiesen werden.
2. Einleitung
Bei Hybridsorten von Raps treten in Abhängigkeit von den Produktionsbedingungen
fallweise große Unterschiede zwischen den Saatgutpartien in
der Tausendkornmasse auf. Vor allem von Landwirten wird vermutet, dass diese
Unterschiede in der Tausendkornmasse das Feldaufgangsvermögen und damit
den Etablierungserfolg der Saatgutpartien beeinflussen. Folgende Aussagen
hierzu konnten bereits der Literatur entnommen werden:
1. Große Samen brauchen mehr Keimwasser, da mehr quellfähiges Gewebe
vorhanden ist. Sie haben eine kleinere Oberfläche pro Volumeneinheit.
Sie benötigen deshalb mehr Zeit um zu quellen. Dies könnte sich sogar
als Nachteil bei einer Keimung unter einer sich aushärtenden Kruste
herausstellen (Rathore et al., 1981).
2. Große Samen enthalten größere Embryonen mit größeren Kotyledonen,
Wurzel- und Sprossanlagen und bilden größere Keimlinge. Diese haben
-552 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
dickere Hypokotyle, welche, wenn hinreichend Wasser vorhanden ist um
das dickere Hypokotyl zu strecken, auch höhere Durchstoßkräfte entwickeln
(Rathore et al., 1981). Eine hierfür ausreichende Wasserversorgung könnte
unter Trockenstress nicht gewährleistet sein, sodass der große Same die
theoretisch hohen Durchstoßkräfte genau dann nicht aufbringen kann, wenn
es darauf ankommt.
So fanden Lamb and Johnson (2004) weder bei der OP-Sorte Hudson, noch
bei der Hybridsorte Hyola signifikante Effekte der Tausendkornmasse auf den
Feldaufgang bei verschiedenen Aussaattiefen. Major (1977) zog die Schlussfolgerung,
dass bei Raps die Samengröße wohl positiv die Keimlingsgröße beeinflusse,
jedoch nicht den Ertrag oder dessen Komponenten. Die Größensortierung
wäre somit nur von geringen oder gar keinem Nutzten für den Landwirt.
Die dennoch eingangs formulierte Vermutung der Landwirte aufgreifend wurde
folgende Hypothese für die Versuche formuliert: Saatgutpartien mit hoher Tausendkornmasse
erreichen unter Stressbedingungen einen höheren Feldaufgang
als Saatgutpartien mit niedriger Tausendkornmasse.
3. Material und Methoden
Von fünf Sorten Hybridraps verschiedener Züchter wurden jeweils drei anerkannte
Saatgutpartien mit niedriger, mittlerer und hoher Tausendkornmasse (TKM) untersucht.
Die Keimfähigkeiten der 15 Partien lagen zwischen 90 und 95 %.
Für die zwei Gewächshausversuche wurde zunächst der Boden in einem Beet
mit einer Wasserwaage eingeebnet und einer wasserdichten Folie sowie einem
Pflanzflies ausgelegt, welches mit einem breiten Wasserstrahl genässt wurde.
Auf diesem Pflanzflies wurden 30 Lochplatten mit jeweils 48 Zellen in zwei parallelen
Reihen ausgelegt. Jede der 1 440 Zellen wurde zu ¾ mit grob gesiebter Erde
(1,5 cm Maschenweite) gefüllt. Die Erde stammte von einem zur Verschlämmung
neigenden Versuchsfeld nahe Hohenheim (uL, Bodenzahl 55). Danach
wurde in jede Zelle ein Same gelegt. Die Zellen wurden dann in Versuch 1 mit fein
gesiebter (0,5 cm Maschenweite), in Versuch 2 mit grob gesiebter Erde (1,5 cm
Maschenweite) aufgefüllt und bündig abgezogen. Hierauf folgte die oberflächliche
Bewässerung mit einem breiten scharfen Wasserstrahl, wodurch die Oberfläche
verschlämmte und sich schon nach kurzer Zeit eine starke Kruste an der
-553 -

Saatgut Kongressband 2010
Oberfläche bildete. In Versuch 2 wurde in den folgenden Tagen zusätzlich zweimal
täglich mit einem schwachen Wasserstrahl gleichmäßig gegossen. In Versuch
1 erfolgte keine weitere Befeuchtung. In beiden Versuchen wurde während
14 Tagen nach der Aussaat zweimal pro Tag die Bildung von Rissen sowie das
Sichtbarwerden von Keimlingen gezählt. Am Ende von Versuch 2 wurde zusätzlich
die Keimlingshöhe mit einem Zollstock gemessen.
Der Versuch wurde als vollständig randomisierter Blockversuch (RCBD) mit zwei
Wiederholungen angelegt. Das Prüfglied war eine Lochplatte mit 48 Samen. Die
Luftfeuchtigkeit und Temperatur wurden während der Versuchsdauer mit einem
Datenlogger im 15minüt igen Abstand gemessen.
Tab. 1: Tausendkornmasse und Sortenzugehörigkeit der 15 Partien
Partie
Nr.
Sorte TKM (g) Partie
Nr.
-554 -
Sorte TKM
(g)
1 A 4,0 10 D 4,1
2 A 4,7 11 D 5,2
3 A 6,4 12 D 8,0
4 B 4,0 13 E 4,4
5 B 6,3 14 E 6,4
6 B 9,3 15 E 9,6
7 C 4,8
8 C 5,9
9 C 7,8
4. Ergebnisse und Diskussion
Die Temperatur schwankte zwischen 15 und 40 °C, wobei es im Versuch 2 etwas
kühler war. Die relative Luftfeuchtigkeit schwankte zwischen 40 und 80 %.
In Versuch 1 wurde ein sehr hohes Stressniveau gewählt, denn es wurde nachdem
die Erde zu anfangs verschlämmt wurde nicht mehr gegossen. So bestand
ein besonders hoher Trockenstress sowie eine sehr dicke, stabile Erdplatte über
den Keimlingen. Dieses hohe Stressniveau äußert sich in einem sehr geringen
mittleren Feldaufgang von nur 14 % (Abb. 1). Eine varianzanalytische Auswertung
ergab, dass weder die Hauptwirkungen „Sorte“ und „TKM“ noch die Wechselwirkung
„Sorte x TKM“ Signifikanz erreichten.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Sichtbare Keimlinge (%)
100
80
60
40
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Partie Nr.
Abb. 1: Anteil sichtbarer Keimlinge (%) am Ende des Versuchs 1. Die fünf
Sorten sind durch unterschiedliche Farben gekennzeichnet, innerhalb
der Sorten steigt die Tausendkornmasse der Proben von links
nach rechts
Sichtbare Keimlinge (%)
100
80
60
40
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Partie Nr.
Abb. 2: Anteil sichtbarer Keimlinge (%) am Ende des Versuchs 2. Die fünf Sorten
sind durch unterschiedliche Farben gekennzeichnet, innerhalb der Sorten
steigt die Tausendkornmasse der Proben von links nach rechts
In Versuch 2 wurde daraufhin ein geringeres Stressniveau gewählt um zu ermitteln,
ob bei weniger Trockenstress und einer weicheren Kruste ein Einfluss der
Tausendkornmasse auf den Feldaufgang zu beobachten ist. Durch das geringere
Stressniveau war der mittlere Feldaufgang mit 81 % deutlich höher als in
Versuch 1 (Abb. 2 und 3). Allerdings erreichten wiederum weder die Hauptwirkungen
„Sorte“ und „TKM“, noch die Wechselwirkung „Sorte x TKM“ Signifikanz.
-555 -

Saatgut Kongressband 2010
Sichtbare Keimlinge (%)
100
90
80
70
60
A B C D E
50
3 4 5 6 7 8 9 10
TKM (g)
Abb. 3: Anteil sichtbarer Keimlinge (%) am Ende des Versuchs 2 aufgetragen
über der Tausendkornmasse der Partien; die fünf Sorten sind durch
Buchstaben gekennzeichnet
Die Feldaufgangsgeschwindigkeit wurde nur in Versuch 2 ausgewertet. Es zeigten
sich auch hier keine konsistenten Effekte der Tausendkornmasse. So hatte
die Partie mit hoher Tausendkornmasse bei Sorte A die geringste, bei Sorte B die
höchste Feldaufgangsgeschwindigkeit (Abb. 4). Die in der Literatur getroffene
Aussage, dass große Samen mehr Zeit benötigen um zu keimen, konnte anhand
der Feldaufgangsgeschwindigkeit in diesem Versuch nicht bestätigt werden.
Die in Versuch 2 gemessene Höhe der Keimlinge bestätigte deutlich die Aussagen
anderer Autoren. Hohe Tausendkornmasse ergeben höhere Keimlinge
(Abb. 5). Die Hauptwirkungen “Sorte” und “TKM” erreichten Signifikanz. Die
durchschnittliche Keimlingshöhe betrug bei kleiner TKM 1,69 cm, bei mittlerer
TKM 1,74 cm und bei großer TKM 2,0 cm. Die Höhe der Keimlinge nimmt durchschnittlich
um 8,4 mm zu, wenn die Tausendkornmasse um 1 g zunimmt. Anders
lässt sich fest stellen, dass ab einer Tausendkornmasse von etwa 7 g die Keimlinge
deutlich höher sind (Abb. 6).
-556 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
sichtbare Keimlinge (%)
100
80
60
40
20
0
4
5
6
40 60 80 100 120 140 160
Versuchsdauer (h)
-557 -
sichtbare Keimlinge (%)
100
80
60
40
20
0
1
2
3
40 60 80 100 120 140 160
Versuchsdauer (h)
Abb. 4: Feldaufgangsgeschwindigkeit der drei Partien der Sorten A (links) und
B (rechts)
Höhe der Keimlinge (cm)
2,5
2
1,5
1
0,5
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Partie Nr.
Abb. 5: Mittlere Höhe der Keimlinge am Ende von Versuch 2; die fünf Sorten
sind durch unterschiedliche Farben gekennzeichnet, innerhalb der
Sorten steigt die Tausendkornmasse der Proben von links nach rechts

Saatgut Kongressband 2010
Höhe der Keimlinge (cm)
2,4
2,2
2
1,8
A
B
C
D
E
1,6
3 4 5 6 7 8 9 10
TKM (g)
Abb. 6: Höhe der Keimlinge am Ende des Versuchs 2 aufgetragen über der
Tausendkornmasse der Partien; die fünf Sorten sind durch Buchstaben
gekennzeichnet
5. Schlussfolgerungen
Die Durchführung der Versuche in Lochplatten im Gewächshaus erlaubt die
Erstellung einer Erdkruste und Trockenstress bis zu einem Maße, dass der Feldaufgang
unter 20 % bleibt.
Unter den verschiedenen Stressbedingungen in den Versuchen 1 und 2 konnte
kein Vorteil einer hohen Tausendkornmasse für raschen und hohen Feldaufgang
festgestellt werden. Dies scheint daran gelegen zu haben, dass die aus großen
Samen hervorgehenden großen Keimlinge für eine potentiell auch erreichbare
größere Durchstoßkraft mehr Wasser benötigen, welches aber unter den Trokkenstressbedingungen,
die zur Krustenbildung führten, nicht vorhanden war.
Somit war die größere Tausendkornmasse nicht von Vorteil.
Alleinig war eine positive Beziehung zwischen Tausendkornmasse und Keimlingsgröße
nachweisbar. Somit erreichen Saatgutpartien mit hoher Tausendkornmasse
unter Stressbedingungen keinen höheren Feldaufgang als Saatgutpartien
mit niedriger Tausendkornmasse.
-558 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
6. Literatur
Lamb, K.E., Johnson, B.L., 2004: Seed size and seedling depth influence on
canola emergence and performance in the northern Great Plains. Agronomy
Journal, 96, 454-461.
Major, D.J., 1977: Influence of seed size on yield and yield components of rape.
Agronomy Journal, 69, 541-543.
Rathore, T.R., Ghildyal, B.P., Sachan, R.S., 1981: Germination and emergence
of soybean under crusted soil conditions. Plant Soil, 62, 97–105.
-559 -

Saatgut Kongressband 2010
Einfluss von Keimfähigkeit und Triebkraft auf den
Feldaufgang und Ertrag bei Mais
B. Voit 1 , R. Schnellhammer 2 , J. Eder 1 , B. Killermann 1
1 2
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising, Höhere Landbauschule
Rotthalmünster, Rotthalmünster
1. Einleitung
Der Maisanbau hat seit den 70er Jahren in Deutschland kontinuierlich zugenommen.
Mit der Einführung des Energiepflanzenanbaus hat der Mais eine zusätzliche
Steigerung erfahren. Als C4-Pflanze stellt Mais höhere Ansprüche an die
Temperatur bei der Keimung und beim Auflaufen (Voit et al. 2009). Die höheren
Ansprüche an das Saatgut werden im Rahmen des Anerkennungsverfahrens
nicht geprüft. Die Keimfähigkeit wird bei 20 bzw. 25 °C im sterilen Quarzsand
bzw. auf Papier festgestellt. Eine Triebkraftprüfung ist nicht vorgeschrieben.
Nicht in jedem Frühjahr liegen die Bodentemperaturen bei 15 °C und darüber,
die für einen problemlosen Feldaufgang notwendig sind. In Jahren mit kaltem
oder nasskaltem Frühjahr werden besondere Ansprüche an die Saatgutqualität
gestellt, d. h. eine hohe Triebkraft ist notwendig (Killermann und Voit, 2007).
An die Saatgutprüfstelle Freising werden bei Mais die meisten Beschwerdeproben
wegen schlechtem Feldaufgang zur Untersuchung eingesandt. Dies war
der Anlass, warum ein 3-jähriger Labor- und Feldversuch mit unterschiedlichen
Saatgutqualitäten durchgeführt wurde.
2. Material und Methoden
Keimfähigkeit
Die Keimprüfungen werden nach den Internationalen Vorschriften zur Prüfung
von Saatgut (ISTA, 2010) durchgeführt, d. h. in sterilem Quarzsand bei 20 °C und
Wechsellicht.
Triebkraft
Das Keimergebnis im standardisierten Laborversuch lässt keine Aussage über
den zu erwartenden Feldaufgang zu, weil die Prüfung unter optimalen Tempera-
-560 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
turbedingungen durchgeführt wird. Bei Fruchtarten wie Mais, mit einem hohen
Temperaturanspruch, ist eine weitere Prüfung im Labor unter Stressbedingungen,
die den Feldaufgang beeinflussen, notwendig (Killermann und Voit, 2006).
Am besten dafür eignen sich Triebkraftprüfungen (Fuchs, 1997). Triebkraftprüfungen
sind Keimprüfungen unter erschwerten Bedingungen, d. h. als Keimmedium
wird Ackererde verwendet und die Keimtemperatur deutlich abgesenkt. Bei
Mais werden die Keimschalen eine Woche einer Stressphase bei 10 °C im Klimaschrank
ausgesetzt. Im Anschluss werden die Keimschalen in die Klimakammer
gebracht und die Keimlinge bei 25 °C herangezogen.
Feldaufgang
Die Versuche wurden auf zwei Standorten angebaut. Ein Standort war Rotthalmünster
im tertiären Hügelland mit den günstigsten klimatischen Bedingungen
in Bayern. Der zweite Standort Freising mit Aueböden und Spätfrostgefahr gilt
als klimatisch durchschnittlich. Die Versuche wurden als randomisierte Blockanlage
mit 3-facher Wiederholung bei einer Parzellengröße von 10 m² angelegt. Die
Saatzeit war praxisüblich Ende April/Anfang Mai. Der Feldaufgang wurde von
der ganzen Parzelle ermittelt.
Ertrag
Zur Ertragsermittlung wurde ein sogenannter Kerndrusch durchgeführt, d. h. die
beiden Randreihen wurden nicht geerntet, um positive und negative Randeffekte
zu vermeiden.
3. Ergebnisse und Diskussion
Im ersten Versuchsjahr wurden 3 unterschiedliche Sorten (A, B, C) mit jeweils
einer guten und weniger guten Saatgutqualität geprüft. Als Qualitätskriterium
wurde die Triebkraft herangezogen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Keimfähigkeit
nicht mit den Werten der Triebkraft korreliert (Tab. 1). Fast alle Partien liegen
in der Keimfähigkeit über 90 %, während die Triebkraftergebnisse zwischen 40
und 98 % liegen. Damit wird unterstrichen, wie wichtig die Triebkraftprüfung im
Labor ist, da mit der Keimfähigkeitsprüfung die unterschiedlichen Saatgutqualitäten
nicht festgestellt werden können. Beim Feldaufgang zeigen sich deutliche
Unterschiede zwischen den Saatgutqualitäten. Die Auflaufergebnisse der guten
Saatgutqualität wurden dabei jeweils relativ = 100 gesetzt, was auch gerechtfertigt
ist. Alle guten Saatgutqualitäten wiesen in jedem Versuchsjahr einen her-
-561 -

Saatgut Kongressband 2010
vorragenden Feldaufgang auf. Von den ausgesäten Körnern wich die Zahl der
aufgelaufenen Körner nur minimal zwischen 0 und 3 % ab. Der Feldaufgang der
schlechten Saatgutqualitäten lag über den Triebkraftwerten. Bei der Sorte A wurden
nur 66 bzw. 61 % aufgelaufene Pflanzen im Vergleich zur guten Saatgutqualität
ermittelt.
Tab. 1: Ergebnisse Keimfähigkeit, Triebkraft, Feldaufgang und Ertrag bei drei
unterschiedlichen Sorten (A, B, C) und zwei verschiedenen Saatgutqualitäten
(gut, schlecht) im 1. Versuchsjahr
Saatgutpartien
Keimfähigkeit
Triebkraft
Feldaufgang
Rotthalm. Freising Rotthalmünster
Ertrag
Freising
Sorte / Qualität relativ üüü absolut üüü absolut üüü
% %
dt/ha
dt/ha
A gut 98 98 100 100 122,1 100 130,2 100
A schlecht 88 40 66 61 101,3 83 82,5 64
B gut 95 90 100 100 114,2 100 103,8 100
B schlecht 97 80 98 96 111,4 98 105,6 102
C gut 97 94 100 100 104,4 100 93,1 100
C schlecht 92 62 86 97 94,7 91 88,8 95
Erwartungsgemäß wirkte sich der schlechtere Feldaufgang auch auf den Ertrag
aus. Es waren aber Schwankungen zwischen den Standorten zu beobachten,
insbesondere bei der schlechten Saatgutqualität der Sorte A. So lag auf dem
Standort Rotthalmünster der Ertrag bei relativ = 83 und auf dem Standort Freising
bei nur 64, obwohl sich beim Feldaufgang eine Differenz von nur 5 % zur guten
Saatgutqualität zeigte. Das heißt, je niedriger die Saatgutqualität ist, umso größer
können die Ertragsschwankungen sein. Dies muss aber nicht so sein, wie
die Ergebnisse von Sorte B und C zeigen. Sorte C weist mit nur 62 % einen niedrigen
Triebkraftwert auf, erreicht aber mit relativ 91 bzw. 95 ein erstaunlich hohes
Ertragsniveau.
In jedem Jahr mussten die Versuche mit anderen Sorten durchgeführt werden,
da von der gleichen Sorte die unterschiedlichen Saatgutqualitäten nicht zur Verfügung
standen.
Die Versuchsjahre 2 und 3 bestätigen die Ergebnisse des 1. Ver suchsjahres
(Tab. 2 und 3). Zusätzlich wurde zu jeder Sorte (D, E, F, G, H, I) eine mittlere Saatgutqualität
geprüft. Dabei zeigte sich, dass selbst bei der mittleren Saatgutquali-
-562 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
tät in der Mehrzahl der Fälle Ertragsverluste bis zu 8 % gegenüber der guten Saatgutqualität
zu verzeichnen waren. Ähnlich verhielt es sich mit dem Feldaufgang.
Tab. 2: Ergebnisse Keimfähigkeit, Triebkraft, Feldaufgang und Ertrag bei drei
unterschiedlichen Sorten (D, E, F) und drei verschiedenen Saatgutqualitäten
(gut, mittel und schlecht) im 2. Versuchsjahr
Saatgutpartien
Keimfähigkeit
Triebkraft
Feldaufgang
Rotthalm. Freising Rotthalmünster
Ertrag
Freising
Sorte / Qualität
relativ üüü absolut üüü absolut üüü
% %
dt/ha
dt/ha
D gut 98 97 100 100 135,1 100 125,2 100
D mittel 96 92 97 94 136,7 101 117,3 94
D schlecht 91 88 88 95 127,4 94 123,6 99
E gut 96 95 100 100 137,9 100 119,3 100
E mittel 92 91 95 97 129,1 94 109,9 92
E schlecht 91 80 92 96 129,4 94 112,9 95
F gut 97 95 100 100 151,3 100 132,2 100
F mittel 99 92 99 100 144,2 95 124,9 95
F schlecht 99 84 93 100 151,9 100 123,5 93
Tab. 3: Ergebnisse Keimfähigkeit, Triebkraft, Feldaufgang und Ertrag bei drei
unterschiedlichen Sorten (G, H, I) und drei verschiedenen Saatgutqualitäten
(gut, mittel und schlecht) im 3. Versuchsjahr
Saatgutpartien
Keimfähigkeit
Triebkraft
Feldaufgang
Freising
Rotthalmünster
Ertrag
Freising
Sorte / Qualität
relativ absolut üüü absolut üüü
% %
dt/ha
dt/ha
G gut 95 92 100 125,0 100 146,1 100
G mittel 96 90 97 122,6 98 143,6 98
G schlecht 90 78 89 115,7 93 138,4 95
H gut 96 98 100 141,9 100 154,1 100
H mittel 93 91 99 133,0 94 163,0 106
H schlecht 92 85 96 129,8 91 149,7 97
I gut 93 95 100 132,3 100 164,3 100
I mittel 93 93 90 135,3 102 151,2 92
I schlecht 93 78 100 97,2 73 174,2 106
Auch hier wurde ein um bis zu 10 % niedrigerer Feldaufgang gegen über der
guten Saatgutqualität festgestellt. Beobachtet wurde, dass die Anfangsentwicklung
bei den guten Saatgutqualitäten schneller und gleichmäßiger war, als bei
den weniger guten Qualitäten (Abb. 1 und 2).
-563 -

Saatgut Kongressband 2010
Abb. 1: Feldaufgang mit guter Saatgutqualität (Triebkraftwert 98 %) der Sorte
H im 3. Versuchsjahr (Wuchshöhe 30 cm markiert)
Abb. 2: Feldaufgang mit schlechter Saatgutqualität (Triebkraftwert 85 %) der
Sorte H im 3. Versuchsjahr (Wuchshöhe 30 cm markiert)
4. Zusammenfassung und Ausblick
Es zeigt sich, dass der Feldaufgang und Ertrag umso sicherer sind je höher die
Triebkraft ist. Umgekehrt gilt, je niedriger die Triebkraft, umso unsicherer ist der
Feldaufgang und umso größer können die Ertragsschwankungen sein.
Mit dem Triebkrafttest können schwache Saatgutpartien hervorragend bestimmt
werden. Leider war in den 3 Versuchsjahren kein einziges nasskaltes Frühjahr
-564 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
dabei, in dem die Triebkraft der Maiskörner richtig gefordert gewesen wäre. Weitere
Faktoren, die auf den Feldaufgang Einfluss nehmen sind die Bodenstruktur,
Saatbettbereitung und, bei Tierhaltung bzw. Biogas, die Gülle-Gärresteausbringung.
An beiden Standorten waren diese Faktoren in Ordnung. In der Praxis trifft
dies nicht immer zu. Wenn die aufgeführten Beeinträchtigungen zugetroffen
hätten, wäre mit Sicherheit der Feldaufgang und der Ertrag bei manch schlechter
Saatgutqualität noch deutlich niedriger gewesen, wie Reklamationen an der
Saatgutprüfstelle Freising in der Vergangenheit gezeigt haben.
Unser Dank gilt der Höheren Landbauschule Rotthalmünster sowie der Arbeitsgruppe
Mais an der LfL für die Durchführung und Betreuung der Feldversuche.
5. Literatur
Fuchs, H., 1997: Der Erd-Kalttest als Triebkraftprüfung; Möglichkeiten und Grenzen
seines Einsatzes in der praktischen Saatgutprüfung. VDLUFA Schriftenreihe
46, 87-90.
ISTA (International Seed Testing Association), 2010: International Rules for
Seed Testing (Internationale Vorschriften für die Prüfung von Saatgut).
Zürich, Schweiz.
Voit, B., Wutz S., Kunz, S., Roller, A., Sticksel, E., Killermann, B., 2009: Keimfähigkeit,
Triebkraft und Feldaufgang bei Hirse. Tagungsband der 59. Jahrestagung
der Vereinigung der Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute
Österreichs, 93 - 96.
Killermann, B., Voit, B., 2006: Keimen in der Kälte. Warum ist die Triebkraftprüfung
bei Maissaatgut notwendig? Bayerisches Landwirtschaftliches
Wochenblatt, Heft 8, 39.
Killermann, B., Voit, B., 2007: Mais: Triebkraft beachten. dlz Agrarmagazin, Heft
12, 32-33.
-565 -

Saatgut Kongressband 2010
Methodischer Ansatz zur
Beschaffenheitsuntersuchung von
Wiesendruschproben
G. Aßmann 1 , U. Gierke 1 , M. Stolle 2
1 Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt,
Saatgutprüfung und Anerkennung, Halle; 2 Wildpflanzenvermehrung und -handel,
Halle
1. Einleitung
Die Verwendung von Wildpflanzensaatgut nach naturschutz-rechtlichen
Bestimmungen ist inzwischen in vielen Bereichen der Ingenieurbiologie zum
Standard geworden. Bei der Begrünung in Frage kommender Flächen wird
häufig sogenannter Wiesendrusch verwendet. Es handelt sich um Saatgut, das
direkt von Spenderflächen ohne Zwischenvermehrung in zeitlicher Staffelung
gewonnen wird.
Die am 31. August 2010 veröffentlichte EU-Richtlinie 2010/60/EU mit den Ausnahmeregelungen
für das Inverkehrbringen von Futterpflanzensaatgutmischungen
zur Erhaltung der natürlichen Umwelt thematisiert nun auch Wildpflanzensaatgutmischungen
und Wiesendrusch aus saatgutrechtlicher Sicht. Hier ist
in Artikel 1, Buchstabe c) der Begriff „direkt geerntete Mischung“ definiert als eine
Saatgutmischung, die so wie am Entnahmeort geerntet (gereinigt oder ungereinigt)
in den Verkehr gebracht wird. Damit wird in erster Linie Wiesendrusch angesprochen,
aber auch Heudrusch ® fällt unter diese Erklärung.
Der Begrünungserfolg mit solchen Mischungen hängt in starkem Maße von den
Qualitätsparametern des zur Verfügung gestellten Saatguts ab. In einschlägigen
Methodenhandbüchern zur Saatgutprüfung, wie z. B. in den ISTA-Rules,
sind jedoch nur zu sehr wenigen Wildpflanzenarten standardisierte Methoden
vorhanden. Aus diesem Grund bleibt es unerlässlich, mit Hilfe von Hausmethoden
und Tastversuchen zu praktikablen Methodenvorschlägen zu kommen, die
für den Anwender aussagekräftige Werte liefern.
Im Gegensatz zur Beschaffenheitsuntersuchung nach den ISTA- Vorschriften
wurden bei der Bearbeitung der Wiesendruschproben im Saatgutuntersu-
-566 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
chungslabor der LLFG Sachsen-Anhalt zum Teil bewusst andere Fachbegriffe
verwendet, da dieses Saatgut sowohl eine ganz andere Entstehung erfährt, als
auch eine andere Zielfunktion zu erfüllen hat.
Abgeleitet von den Qualitätsvorgaben für landwirtschaftlich genutztes Saatgut
wurden Untersuchungsparameter so formuliert, dass verschiedene Untersuchungsmodule
methodisch angewendet werden können, in denen folgende
Kriterien unterschiedlich intensiv untersucht werden: Anteil unschädlicher Verunreinigungen
(UV), zahlenmäßige und gewichtsanteilige Zusammensetzung
der Arten in der Probe und das aktuelle Keimverhalten bzw. die aktuelle Keimrate
der Reinen Sameneinheiten (RS) nach unterschiedlichen Methoden. Reine
Sameneinheiten können in dem vorgestellten Methodenansatz sowohl Samen
aber auch Fruchtstände, Teilfrüchte und Multi-Seed-Units sein. Die Bildung solcher
Untersuchungsmodule (Tab. 1) ergibt sich aus den sehr variablen Zusammensetzungen
und Verwendungszielen der Wiesendruschproben. Als Bezugsgröße
dient eine Untersuchungsmenge von 5 g, die aus einer Einsendungsprobe
im Labor herausgeteilt wird. Die Untersuchungsmenge wurde festgelegt, weil in
vielen ingenieurbiologischen Projekten ca. 5 g/m² als Aussaatmenge dienen.
Tab. 1: Untersuchungsmodule
Variante 1 (Modul 1) Variante 1 (Modul 1 + Modul 2) Variante 1 (Modul 1 + Modul 3)
Bestimmung des Anteils Reiner
Sameneinheiten und der
aktue l len Keimrate relativ und
Same n einheiten/m²
Bestimmung des Anteils Reiner
Sameneinheiten und der
aktue l len Keimrate relativ und
Same n einheiten/m²
und
Bestimmung der Leitarten für
den angegebenen Mischungstyp
-567 -
Bestimmung des Anteils Reiner
Sameneinheiten und der
aktue l len K eimrate relativ und
Same n einheiten/m²
Bestimmung aller Arten in der
Mischung
Variante 2: Bestimmung des aktuellen Keimverhaltens (Sameneinheiten/m²) ohne vorherige Trennung von Rei-
Variante 2: Bestimmung des aktuellen Keimverhaltens (Sameneinheiten/m²) ohne vorherige Trennung
nen von Reinen Sameneinheiten Sameneinheiten (RS) und (RS) unschädlichen und unschädlichen Verunreinigungen Verunr einigungen (UV) (UV)
2. Methodik
Die Reinheitsuntersuchung wurde je nach Zielsetzung mit unterschiedlicher
Intensität durchgeführt.
und

Saatgut Kongressband 2010
In beiden Varianten und allen modularen Kombinationen werden aus der Einsendungsprobe
5 g als Untersuchungsprobe mit einem Rotationsprobenteiler
geteilt.
Danach werden ebenfalls mit dem Rotationsprobenteiler aus den 5 g 10 überschaubare
Arbeitsteilproben erstellt, von denen 4 zufällig ausgewählte als
Wiederholungen für die zahlenmäßige Artenbestimmung, die Ermittlung der
Gewichtsanteile der Einzelarten und für die Keimprüfung dienen (Abb. 1).
In Variante 1 werden entsprechend der Modulkombination diese Arbeitsteilproben
weiterbearbeitet. In Variante 2 werden 4 Wiederholungen (4 Arbeitsteilproben)
direkt, ohne Reinheitsanalyse der Keimprüfung unterzogen.
Untersuchungsprobe 5 g
Probenteilung zur Herstellung überschaubarer Arbeitsproben z.B. üüü
0,5 g 0,5 g 0,5 g 0,5 g 0,5 g 0,5 g 0,5 g 0,5 g 0,5 g 0,5 g
UV in 5 g [%]
Durch Teil- und
Zusammenführungsschritte
werden 4 repräsentative
Wiederholungen zu je 100
Sameneinheiten für die
Keimprüfung erstellt. erstellt.
Abb. 1: Methodischer Ansatz
-568 -
Wiegen je Wiederholung
Zählen je Wiederholung
Artenbestimmung je
Wiederholung
+
RS – Reine Sameneinheiten
Wiegen
RS
Reine
Sameneinheiten
in
5g
in Prozent
absolut in 5 g
(Anzahl je Art
üüü
Die Keimprüfung erfolgt grundsätzlich auf Filterpapier („Top of Paper“ oder „Pleated
Paper“), um weitestgehende Standardbedingungen zu erreichen. Die Wassersättigung
des Keimmediums liegt bei 85 % der maximalen Wassersättigung.
Die Keimdauer beträgt 28 Tage bei 20 °C und 8 Stunden Licht.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Es wurden 4 Vorbehandlungen variiert:
1. ohne Vorkühlung
2. mit Vorkühlung, 3 Tage bei 7 °C
3. mit Vorkühlung, 10 Tage bei 7 °C
4. mit Vorkühlung, 10 Tage bei -2/+2 °C Wechseltemperatur und 16/8 Stunden
Dunkel/Licht
3. Erste Ergebnisse
Erste Untersuchungen nach dem Methodenansatz in Abbildung 1 ergaben je
nach Artenzusammensetzung der Proben eine aktuelle Keimrate von 41 % bis
64 % der reinen Sameneinheiten unter Laborbedingungen (Tab. 2) und einen
Anteil an unschädlichen Verunreinigungen von 41,7 % bis 53,7 %. Bei der Keimprüfung
wurde auf die Erfassung und Bewertung von anomalen Keimlingen
vollständig verzichtet, da einerseits dazu die Erfahrungen fehlen, andererseits
davon auch kein praktischer Nutzen zu erwarten ist.
Tab. 2: Aktuelle Keimrate (in %) von ausgewählten Wiesendruschproben
nach unterschiedlichen Vorbehandlungen (Vorkühlung)
Vorbehandlung
ohne Vorbehandlung Vorkühlung 5 Tage bei 7°C
Probe monokotyle dikotyle gesamt monokotyle dikotyle gesamt
WDMD9 37 6 43 36 5 41
Bernburg Ost 0 45 45 0 48 48
Schwedenwiese 16 7 23 20 8 28
Vorbehandlung Vorkühlung 10 Tage bei 7°C Vorkühlung 10 Tage bei -2/+2°C
Probe monokotyle dikotyle gesamt monokotyle dikotyle gesamt
WDMD9 33 7 40 35 6 41
Bernburg Ost 1 58 59 0 64 64
Schwedenwiese 22 9 31 29 7 36
Am Beispiel der Probe „Bernburg Ost“ (Tab. 3) wird deutlich, dass bei einer
Gesamtanzahl an Sameneinheiten von über 3 100 Stück in der Untersuchungsprobe
von 5 g und einer Keimrate von 64 % nach 28-tägiger Keimdauer fast 2 000
Sameneinheiten gekeimt haben.
-569 -

Saatgut Kongressband 2010
Tab. 3: Anzahl der Samen je Art und insgesamt in 5 g
4. Fazit
Bei der Gegenüberstellung des Verwendungsziels von Wiesendruschsaatgut
und den hier ermittelten Ergebnissen zur Qualitätsprüfung von Wiesendruschproben
wird deutlich, dass mit dem vorgestellten Methodenansatz eine Vielzahl
praxisrelevanter Aussagen getroffen werden kann, obwohl es sich bei dem zur
Verfügung stehenden Probenmaterial um sehr variable Ausgangsqualitäten
handelt. Entsprechend den Anforderungen des Auftraggebers können quantitative
Angaben zur Samenanzahl, zum Artenspektrum (auch anteilig) und zum
aktuellen Keimverhalten der Probe gemacht werden, sodass eine Steuerung der
Aussaatmenge möglich wird (Bezugsbasis: 5 g Wiesendrusch/m² (2 000-3 000
Samen/5 g) für 200 - 400 Pfl/m²).
Aus den Ergebnissen der Probe „Bernburg Ost“ könnte z. B. eine Empfehlung für
eine niedrigere Aussaatmenge abgeleitet werden.
Allerdings gibt es auch noch eine Reihe offener Fragen. Es sollte möglich sein,
das Spektrum der Keimmethoden für eine spezielle Probe einzugrenzen. In den
ersten Versuchen wurde nur der Frage der Vorkühltemperatur und der Vorkühl-
-570 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
dauer nachgegangen. Ebenso muss der Einfluss chemischer Reagenzien, wie
z. B. Kaliumnitrat, Gibberellinsäure usw. oder des Lichts auf das Keimverhalten
geprüft werden. Auch andere Temperaturregimes als 20 °C während der Keimung
könnten je nach Mischungstyp relevant sein.
Die Frage, welches Keimverhalten eine einzelne Art der jeweiligen Mischung
aufweist, konnte mit diesem Methodenansatz nicht beantwortet werden, da zum
Teil die Einzelarten in nur sehr geringem Umfang vorlagen und somit keine repräsentative
Keimprüfung erfolgen konnte. Sollte der Auftraggeber diesbezüglich
Wert auf bestimmte Leitarten des jeweiligen Mischungstyps legen, sollten entsprechend
geprüfte Wildsamen einer Wiesendruschpartie beigemischt werden.
Die vorgestellten Ergebnisse legen nahe, dass sowohl eine intensive methodische
Weiterarbeit, aber auch eine Mitgestaltung der Fachgruppe Saatgut des
VDLUFA an der Umsetzung der EU-Richtlinie in deutsches Recht notwendig und
wünschenswert ist.
-571 -

Saatgut Kongressband 2010
Einfluss von Ernte- und Reinigungsmaßnahmen
auf die Keimfähigkeit von Wildpflanzensaatgut
unter Berücksichtigung des optimalen
Samenertrags
V. Geyer 1 , J. Krimmer 2 , B. Voit 1 , B. Killermann 1
1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising, 2 Wildpflanzensaatgut-
produzent, Pulling
1. Einleitung
Wildpflanzen sind unverfälschte Produkte der Natur, da sie nicht durch menschliche
Züchtung entstanden sind. Sie haben sich im Laufe vieler Jahrtausende
an die regionalen und lokalen Umweltverhältnisse angepasst. Die Zahl der
Wildpflanzenarten, die jährlich in die rote Liste mit aufgenommen werden muss,
nimmt ständig zu. Der Nachbau und der richtige Einsatz von heimischen Wildpflanzen
tragen zum Erhalt der Artenvielfalt bei.
Wie die Praxis zeigt ist die Produktion von Wildpflanzensaatgut schwierig und
erfordert eine große Spezialisierung der Betriebe. Da es sich um Arten handelt,
für die es weder Kulturanleitungen noch eine Produktions- sowie Erntetechnik
gibt, sind auf diesem Gebiet noch viele Fragen zu klären.
Ziel dieser Arbeit ist es, das optimale Ernte- bzw. Reinigungsverfahren anhand
von Keimfähigkeitsprüfungen für ausgewählte Wildpflanzenarten herauszuarbeiten.
Nur durch qualitativ hochwertiges Saatgut kann eine nachhaltige
Begrünung erreicht werden. Durch das erworbene Wissen können der Maschineneinsatz
und der damit verbundene Zeitaufwand optimal genutzt werden.
Die ausgewählten Wildpflanzenarten sind: Succisa pratensis (Gewöhnlicher
Teufelsabbiss), Agrostis capillaris Rotes Straußgras), Tetragonolobus maritimus
(Gelbe Spargelerbse) und Ranunculus acris (Scharfer Hahnenfuß). Das
Saatgut wurde im ISTA Saatgutlabor der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft
in Freising getestet.
-572 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
2. Material und Methoden
Für die Versuchsdurchführungen wurde Saatgut aus dem Betrieb Krimmer bei
Freising verwendet. Der Betrieb hat sich auf die Produktion von Wildpflanzensaatgut
spezialisiert.
Die Faktoren, deren Einfluss auf die Keimfähigkeit überprüft wurde, waren zum
einen verschiedene Reifezeitpunkte, zum anderen verschiedene Erntezeitpunkte
sowie eine Fraktionierung nach Gewicht der Samen nach der Reinigung.
Bei Succisa pratensis sind über die gesamte Ernteperiode alle generativen Stadien
beginnend von der blühenden Pflanze bis hin zu Pflanzen mit reifen Samen
anzutreffen. Da der optimale Reifetermin nicht bekannt war, wurden an drei
Ernteterminen (Mitte bis Ende Oktober) sowohl unreife Samen als auch reife
Samen per Hand gepflückt. Die reifen Samen begannen bereits auszufallen. Als
Vergleichsernte wurden ab Mitte September Samen im reifen Zustand geerntet.
Die Reinigung nach Reifezeitpunkt mit einem Steigsichter ergab 5 Fraktionen
mit unterschiedlichen Gewichten. Für die Keimfähigkeitsprüfung wurden die
Samen in Faltenfilter gelegt und mit 40 ml H2O bewässert. Der Keimversuch dauerte
44 Tage bei 20/30 °C Wechseltemperatur. Mit allen 5 Fraktionen wurde ein
Tetrazoliumtest (TTC Test) durchgeführt.
Bei Agrostis capillaris wurde der gesamte Bestand gedroschen und das Stroh
auf Schwad abgelegt. Es war unklar, ob das auf Schwad abgelegte Stroh noch
keimfähige Samen enthält. Deshalb wurde der Schwad zu zwei späteren Zeitpunkten
nochmals aufgenommen und gedroschen. Aus der Reinigung nach Erntezeitpunkt
mit einem Steigsichter ergaben sich 4 Fraktionen.
Zur Keimfähigkeitsprüfung wurden die Samen mit 0,2 %iger KNO3-Lösung
bewässert und für 7 Tage bei 10 °C vorgekühlt. Anschließend wurden die Samen
in den Rodewald-Keimapparat bei 20/30 °C verbracht. Bereits nach 7 Tagen
konnten die Keimversuche abgeschlossen werden.
Die Hülsen von Tetragonolobus maritimus wurden allesamt per Hand geerntet.
Nach der Reinigung mit einem Steigsichter ergaben sich drei Fraktionen unterschiedlichen
Gewichts.
-573 -

Saatgut Kongressband 2010
Die Samen jeder Fraktion wurden jeweils eine Stunde in Gibberellinsäure (1 g
GA3/l) eingeweicht und anschließend bei 20 °C in Papierkeimschalen in 9 Tagen
zur Keimung gebracht. In jeder Fraktion verblieb ein großer Anteil an harten
Samen. Diese wurden mit Hilfe des Tetrazoliumtest auf ihre Lebensfähigkeit
überprüft.
Der gesamte Bestand von Ranunculus acris wurde mit einem Schneidlader
abgeerntet und das Erntegut mit einem Steigsichter vorgereinigt. Durch die
anschließende Reinigung mit einem Tischausleser entstanden vier in Farbe und
Gewicht unterschiedliche Fraktionen. Die Samen aus jeder Fraktion wurden für
die Keimfähigkeitsprüfung in Faltenfilter gelegt und mit Gibberellinsäure (40 ml;
1 g GA3/l) bewässert und 10 Tage bei 10 °C vorgekühlt. Zur Keimung wurden die
Samen in den Rodewald-Keimapparat bei 20/30 °C verbracht. Die Samen aller 4
Fraktionen wurden auf Lebensfähigkeit überprüft.
3. Ergebnisse und Diskussion
Von den fünf Versuchsgliedern von Succisa pratensis gab es nur für die Vergleichsernte
und der schweren Fraktion keimfähiges Saatgut. Die leichteren
Fraktionen der reifen und unreifen Samen brachten keinen Keimling hervor. Die
Keimfähigkeit der Vergleichsernte war am höchsten. In allen 3 Fraktionen gab es
viele nicht gekeimte Samen. Eine große Anzahl Samen zeigte Schimmelbefall
(Tab. 1).
Tab. 1: Keimfähigkeit (KF) der Samen von Succisa pratensis in % sowie Einteilung
in Kategorien
Kategorie
Vergleichsernte
Schwere
Fraktion – reife
Samen
Schwere Fraktion
– unreife
Samen
Anzahl Samen (absolut)
normal anomal
nicht gekeimte
Samen
-574 -
KF (%)
225 0 175 56
183 2 215 46
91 0 309 23

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Im TTC Test waren die Samen der Vergleichsernte zu 90 % lebensfähig. Die
schwere Fraktion der reifen und unreifen Fraktion enthielt zur Hälfte lebensfähige
Embryonen. Die nicht lebensfähigen bestanden zum größten Teil aus leeren
Samenhüllen (Abb. 1).
100%
80%
60%
40%
20%
0%
Vergleichsernte 1. Wahl reif 1. Wahl unreif
lebensfähig 90% 52% 53%
nicht lebensfähig 10% 48% 47%
Abb. 1: Lebensfähigkeit von Succisa pratensis in %
Bei Succisa pratensis liegt zum einen Proterandrie (Vormännlichkeit) vor.
Selbstbestäubung wird verhindert oder erschwert und Fremdbefruchtung gefördert.
Zum anderen ist sie eine gynodiözische Pflanze. Gynodiözie bedeutet,
dass Pflanzen mit rein weiblichen Blüten und solche mit zwittrigen Blüten gebildet
werden. Grünbauer (2001) fand heraus, dass die Samengewichte nach freier
Bestäubung deutlich höher waren als nach Selbstbestäubung. Er vermutete
auch, dass sich viele Samen nach Selbstbestäubung überhaupt nicht entwickeln
und leere Hüllen bilden. Zur Erntezeit der Versuchsglieder (ab Mitte Oktober)
hatten sich die meisten Pflanzen vermutlich schon selbst bestäubt, da zu dieser
Zeit vermutlich schon weniger Insekten fliegen.
Da die Versuche mit den Samen in unreifem Zustand kein befriedigendes
Ergebnis lieferten, ist von diesem Erntezeitpunkt abzuraten. Die ursprüngliche
Methode, das Saatgut in reifem Zustand ab Mitte September zu pflücken, sollte
fortgeführt werden.
Bei Agrostis capillaris erzielten alle vier Fraktionen eine hohe Keimfähigkeit.
Allerdings sank die Keimfähigkeit vom 1. zum 3. Drusch von 91 auf 77 % ab.
Je später der Drusch erfolgte, desto höher war die Anzahl der nicht gekeimten
Samen (Tab. 2).
-575 -

Saatgut Kongressband 2010
Tab. 2: Keimfähigkeit (KF) von Agrostis capillaris nach verschiedenen
Druschterminen in %
Anzahl Samen (absolut)
Druschtermine normal anomal nicht gekeimte Samen KF (%)
1. Drusch 373 2 33 91
2. Drusch 329 8 64 82
3. Drusch 327 17 83 77
Mischung 356 13 58 84
Die Anteile der gesamten Ernte von Agrostis capillaris setzte sich folgendermaßen
zusammen: der 1. Drusch ergab 67 %, der 2. Drusch 24 % und der
3. Drusch 9 %. Die Mischung setzte sich anteilig aus allen drei Druschterminen
zusammen. Dadurch kann die hohe Keimfähigkeit der Mischfraktion erklärt werden.
Nach der maschinellen Reinigung der Proben wurden die drei Druschtermine
in gleichgroße Behälter abgewogen. Diese zeigten vom 1. zum 3. Drusch
ein abnehmendes Gewicht. Mit der Gewichtsabnahme nimmt parallel dazu die
Keimfähigkeit ab.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass sich der Aufwand den Schwad ein zweites
und drittes Mal aufzunehmen tatsächlich lohnt.
Die schwerste Fraktion von Tetragonolobus maritimus erzielte die höchste
Keimfähigkeit. Die Keimfähigkeit war bei der leichtesten Fraktion am niedrigsten.
In der schweren Fraktion blieb fast die Hälfte der Samen hart. In der mittleren und
leichten Fraktion waren ca. ¼ der Samen hart. Nicht gekeimte Samen waren
größtenteils von Schimmel befallen (Tab. 3).
Tab. 3: Keimfähigkeit (KF) von Tetragonolobus maritimus der verschiedenen
Fraktionen in %
Fraktion normal anomal
Anzahl Samen (absolut)
nicht gekeimte Samen harte Samen KF (%)
schwer 191 11 12 184 48
mittel 113 43 147 96 28
leicht 69 52 177 98 17
-576 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Die Ergebnisse des Tetrazoliumtests zeigten, dass annähernd alle harten
Samen lebensfähig sind (Abb. 2).
Aufgrund der Ergebnisse kann die schwere und mittlere Fraktion als Mischware
verkauft werden. Die Entscheidung dazu, die leichte Fraktion in die Mischung mit
aufzunehmen, hängt von deren Anteil in der Gesamternte ab. Der Arbeitsschritt,
das Erntegut nach Gewicht zu reinigen, könnte dann entfallen.
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
schwer mittel leicht
lebensfähig 100% 98% 99%
nicht lebensfähig 0% 2% 1%
Abb. 2: Lebensfähigkeit der harten Samen von Tetragonolobus maritimus in %
Je schwerer das Saatgut von Ranunculus acris war (1. Fraktion), desto höher war
die Anzahl an gekeimten Samen. Je leichter die Samen waren (z. B. 4. Fraktion),
desto mehr anomale und nicht gekeimte Samen wurden festgestellt (Tab. 4). Die
nicht gekeimten Samen waren alle von Schimmel überzogen. Darunter hätten
auch keimfähige Samen sein können. Deswegen wurde mit allen vier Fraktionen
ein Tetrazoliumtest durchgeführt.
Tab. 4: Keimfähigkeit (KF) von Ranunculus acris in % und Einteilung in Fraktionen
Anzahl Samen (absolut)
Fraktionen normal anomal nicht gekeimte Samen KF (%)
1. Fraktion 345 17 38 86
2. Fraktion 304 26 70 76
3. Fraktion 201 38 161 50
4. Fraktion 71 25 304 18
-577 -

Saatgut Kongressband 2010
Je schwerer die Fraktion war, desto mehr lebensfähige Samen enthielt sie. Je
leichter sie war, desto höher lag der Anteil an nicht lebensfähigen Samen (Abb. 3).
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1. Wahl 2. Wahl 3. Wahl 4. Wahl
lebensfähig 93% 86% 72% 33%
nicht lebensfähig 7% 14% 28% 68%
Abb. 3: Lebensfähigkeit von Ranunculus acris in %
Eine Fraktionierung über den Tischausleser ist notwendig, damit die Fraktionen
unterschiedlichen Gewichts voneinander getrennt werden können. Die Ergebnisse
liefern einen guten Anhaltspunkt über eine mögliche Zusammenstellung
der Verkaufsware.
4. Weiterführende Aspekte
Der Erfolg einer Begrünung und die Schnelligkeit der Etablierung der Pflanzen in
einer Anlage oder renaturierten Fläche hängen in erster Linie von Pflanzenmaterial
und Saatgut ab. Ein weiterer Faktor ist, in welcher Zusammensetzung Saatgut
ausgebracht wird. Mischungen sollten Samen enthalten, die sich nicht durch
ihre Wuchskraft gegenseitig verdrängen. Für Pflanzen, die sich überwiegend
generativ vermehren, ist es wichtig, diese bis zur Samenreife kommen zu lassen.
5. Literatur
Geyer, V., 2010: Einfluss von Ernte- und Reinigungsmaßnahmen auf die Keimfähigkeit
von Wildstaudensaatgut unter Berücksichtigung des optimalen
Samenertrags. Diplomarbeit an der FH Weihenstephan.
-578 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Grünbauer, G., 2001: Phänotypische und genetische Variation von Wildpflanzen
am Beispiel von Succisa pratensis (Moench), Dissertation an der TU
München, Lehrstuhl für Vegetationsökologie.
Gutowsky, D., 2009: Mündliche Mitteilungen vom 23.11.2009 und vom
8.12.2009.
Krimmer, J., 2009/2010: Mündliche Mitteilungen von September 2009 bis April
2010.
Dank
Unser Dank gilt in erster Linie dem Saatgut-Team Freising. Ebenso danke
möchte ich Herrn J. Krimmer, Herrn Prof. Dr. B. Hertle und insbesondere Frau D.
Gutowsky.
-579 -

Saatgut Kongressband 2010
Keimfähigkeit, Triebkraft und Feldaufgang bei
Hirse
B. Voit 1 , A. Roller 2 , B.Killermann 1
1 2
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft , Freising, Technologie- und Förderzentrum,
Straubing
1. Einleitung
Der Energiepflanzenanbau hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Der
Mais nimmt dabei eine dominierende Rolle ein. Zur Auflockerung dieser Energiepflanzen-Fruchtfolge
ist Hirse eine interessante Alternative, weil sie ähnlich
hohe Erträge pro ha liefert wie Mais. Hirse gehört zu den C4-Pflanzen und stellt
damit hohe Ansprüche an Temperatur und Licht. Die Mindestkeimtemperatur
liegt bei 12 °C und ist damit höher als bei Mais (10 °C). Der hohe Temperaturanspruch
beeinflusst den Feldaufgang wesentlich. Es stellt sich daher die Frage, ob
ein Prüfverfahren im Saatgutlabor entwickelt werden kann mit dem sich der Feldaufgang
vorhersagen lässt. In Deutschland ist Hirse nicht im Artenverzeichnis
des Saatgutverkehrsgesetztes (SaatG) enthalten, d. h. für Hirsesaatgut gelten
keine Mindestanforderungen für Keimfähigkeit, Reinheit, etc.. In der EU Richtlinie
für Saatgut ist Sorghum enthalten, d. h. hier gibt es Mindestanforderungen
(z. B. Keimfähigkeit: 80 %).
2. Material und Methoden
2.1 Keimfähigkeit
In einem Gemeinschaftsprojekt mit dem TFZ Straubing wurden im 1. Versuchsjahr
30 und im 2. Versuchsjahr 40 Hirseproben im Labor untersucht und parallel
dazu im Feld angebaut. Die Keimprüfungen wurden nach den Internationalen
Vorschriften zur Prüfung von Saatgut (ISTA Rules) durchgeführt, d. h. auf Filterpapier
bei 25 °C und Wechsellicht. Im Anschluss daran konnten 3 Keimfähigkeitsgruppen
gebildet werden:
Gruppe I - Keimfähigkeit < 80 %;
Gruppe II - Keimfähigkeit ≥ 80 % und ≤ 90 %
Gruppe III - Keimfähigkeit > 90 %.
-580 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
2.2 Triebkraft
Das Keimergebnis aus dem standardisierten Laborversuch unter optimalen
Temperaturen lässt keine Aussage über den zu erwartenden Feldaufgang zu,
weil am Feld die Temperaturen nicht gesteuert werden können. Gerade bei
Fruchtarten mit sehr hohem Temperaturan spruch ist eine weitere Prüfung im
Labor unter Stressbedingungen, die den Feldaufgang beeinflussen notwendig.
Am besten dafür eignen sich Triebkraftprüfungen. Triebkraftprüfungen sind
Keimprüfungen unter erschwerten Bedingungen, d. h. als Keimmedium wird
Ackererde verwendet und die Keimtemperatur wird deutlich abgesenkt. Seit 30
Jahren wird die Triebkraftprüfung bei Mais erfolgreich durchgeführt und nachgefragt.
Es ist daher naheliegend das Prüfungsverfahren bei Mais ebenfalls für
Hirse anzuwenden. Das bedeutet, dass die Hirseproben eine Woche im Klimaschrank
bei 10 °C (Stressphase) und im Anschluss in der Klimakammer bei 25 °C
angezogen werden. In Vorversuchen hat sich eine weitere Prüfungsvariante bei
15 °C konstanter Temperatur herauskristallisiert.
2.3 Feldaufgang
Der Feldaufgang ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig, z. B. Saatgutqualität,
Saatbettvorbereitung, Saattechnik, Witterung usw.. Der Versuch wurde in
Straubing, Niederbayern auf einem Lößlehm mit 72 Bodenpunkten durchgeführt.
Die Jahresdurchschnittstemperatur beträgt 8,3 °C bei 673 mm Niederschlag.
Der Versuch wurde als Blockanlage in dreifacher Wiederholung durchgeführt.
Die Saatstärke betrug 25 Körner pro m 2 . Pro Parzelle wurden 6 Reihen
mit einer Länge von 7,2 m bei einem Reihenabstand von 50 cm ausgesät. Wegen
Randeffekten wurde nur der Kernbereich der Parzellen ausgezählt, d. h. die inneren
4 Reihen.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Keimfähigkeit
Die Ergebnisse zeigen, dass die Qualität des verwendeten Saatgutes sehr unterschiedlich
war (Tab. 1 bis 3). Insbesondere im 1. Versuchsjahr war der Anteil von
Saatgutpartien mit mäßiger Keimqualität höher. Die Einteilung in 3 Gruppen wurde
deshalb vorgenommen um zu sehen, ob sich die unterschiedlichen Saatgutqualitäten
in der Triebkraftprüfung und beim Feldaufgang ähnlich verhalten.
-581 -

Saatgut Kongressband 2010
Tab. 1: Ergebnisse der Keimfähigkeit und Triebkraft des 1. und 2. Versuchsjahres
- Gruppe I - Keimfähigkeit

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Tab. 3: Ergebnisse der Keimfähigkeit und Triebkraft des 1. und 2. Versuchsjahres
- Gruppe III - Keimfähigkeit >90 %
1. Versuchsjahr 2. Versuchsjahr
Proben-Nr. Keimfähigkeit (%) Triebkraft (%) Keimfähigkeit (%)
Triebkraft (%)
25 °C 10/25 °C ~15 °C 25 °C 10/25 °C ~15 °C
1 91 89 88 91 93 90
2 91 91 94 91 85 78
3 92 93 95 92 87 90
4 92 79 77 92 92 90
5 92 87 78 93 69 70
6 94 93 96 93 91 74
7 96 96 96 94 94 93
8 96 96 85 94 91 77
9 97 96 95 94 91 77
10 98 91 89 94 95 94
11 94 96 88
12 95 90 83
13 96 96 94
14 96 89 73
15 96 84 86
16 96 91 91
17 97 97 98
18 97 81 93
19 97 97 89
20 97 95 97
21 97 86 74
22 97 86 91
23 99 98 98
Mittelwert 94 91 89 95 90 86
4.3 Feldaufgang
Beim Feldaufgang ist ein deutlicher Jahreseffekt festzustellen (Tab. 4 bis 6). Im
1. Versuchsjahr lag der Feldaufgang bei allen 3 Gruppen unter den Triebkraftwerten.
Überraschend dabei war vor allem, dass bei der besseren Saatgutqualität
(Gruppe II und III) der Feldaufgang zwischen 20 und 30 % unter den Werten
der Triebkraft lag. Bei der schwächeren Saatgutqualität (Gruppe I) hat der Feldaufgang
die Triebkraftwerte nur knapp unterschritten.
Tab. 4: Ergebnisse der Triebkraft und des Feldaufganges des 1. und 2. Versuchsjahres
- Gruppe I - Keimfähigkeit

Saatgut Kongressband 2010
Im 2. Versuchsjahr zeigte sich eine gute Übereinstimmung zwischen Triebkraft
und Feldaufgang bei der besseren Saatgutqualität (Gruppe II und III). Bei der
schwächeren Saatgutqualität (Gruppe I) übertraf der Feldaufgang die Triebkraftwerte
erheblich. Warum der Feldaufgang zwischen den beiden Versuchsjahren
so stark schwankte lässt sich mit der Bodentemperatur zur Saatzeit erklären
(Tab. 7).
Tab. 5: Ergebnisse der Triebkraft und des Feldaufganges des 1. und 2. Versuchsjahres
– Gruppe II - Keimfähigkeit ≥80≤90 %
1. Versuchsjahr 2. Versuchsjahr
Proben-Nr.
Triebkraft (%) Feldaufgang (%) Triebkraft (%)
Feldaufgang (%)
10/25 °C ~15 °C 10/25 °C ~15 °C
1 80 78 63 58 56 68
2 59 75 40 62 65 79
3 84 87 65 87 75 87
4 92 88 64 89 78 83
5 75 78 70 70 75 70
6 91 93 52 79 69 77
7 81 77 65 87 80 89
8 88 90 81
9 87 83 77
10 90 90 87
11 90 89 79
12 91 88 92
13 86 78 81
Mittelwert 80 82 60 82 78 81
Tab. 6: Ergebnisse der Triebkraft und des Feldaufganges des 1. und 2. Versuchsjahres
– Gruppe III - Keimfähigkeit >90 %
1. Versuchsjahr 2. Versuchsjahr
Proben-Nr.
Triebkraft (%) Feldaufgang (%) Triebkraft (%)
Feldaufgang (%)
10/25 °C ~15 °C 10/25 °C ~15 °C
1 89 88 42 93 90 83
2 91 94 41 85 78 83
3 93 95 48 87 90 80
4 79 77 65 92 90 81
5 87 78 75 69 70 76
6 93 96 76 91 74 80
7 96 96 60 94 93 93
8 96 85 77 91 77 90
9 96 95 62 91 77 83
10 91 89 82 95 94 82
11 96 88 81
12 90 83 75
13 96 94 88
14 89 73 85
15 84 86 86
16 91 91 88
17 97 98 95
18 81 93 88
19 97 89 94
20 95 97 92
21 86 74 83
22 86 91 84
23 98 98 84
Mittelwert 91 89 63 90 86 85
-584 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Obwohl im 1. Versuchsjahr die Aussaat erst am 7. Juni erfolgte, lag die Bodentemperatur
nur bei 14 °C und damit nur knapp über der Mindestkeimtemperatur
von 12 °C. Erst am 5. Tag nach der Saat erreichte die Bodentemperatur 20 °C. Im
2. Versuchsjahr lag die Bodentemperatur bereits zur Aussaat bei 20 °C, was zu
einem deutlich höheren Feldaufgang führte.
Die Korrelation zwischen Feldaufgang und Triebkraft liegt im mittleren Bereich
(R 2 = 0,55-0,72), wobei zwischen den beiden Triebkraftvarianten keine signifikanten
Unterschiede bestehen.
Tab. 7: Bodentemperaturen zur Saat und zum Feldaufgang im 1. und 2. Versuchsjahr
-585 -

Saatgut Kongressband 2010
5. Zusammenfassung und Ausblick
Die Witterung zur und nach der Saat beeinflusst den Feldaufgang erheblich.
Liegt die Bodentemperatur zur Aussaat und danach nur geringfügig über der
Mindestkeimtemperatur, ist der Feldaufgang z. T. deutlich unter den festgestellten
Werten der Triebkraft. Im Gegensatz zu Mais kann sich die Hirse bestocken
und verfügt damit über ein Regulativ dünne Bestände wie z. B. im 1. Versuchsjahr
bis zu einem bestimmten Grad auszugleichen. Zwischen den beiden getesteten
Triebkraftvarianten (10/25 °C und 15 °C konstant) besteht ein geringer Unterschied.
Vielleicht gelingt es mit Hilfe der Züchtung, kältetolerantere Sorten zu
schaffen und damit den Feldaufgang zu stabilisieren. Die Aufnahme der Hirse
in das Artenverzeichnis des Saatgutverkehrsgesetztes ist anzustreben, damit
zukünftig am Saatgutmarkt eine Mindestqualität für Hirsesaatgut angeboten
werden muss.
6. Literatur
Fuchs, H., 1997: Der Erd-Kalttest als Triebkraftprüfung; Möglichkeiten und Grenzen
seines Einsatzes in der praktischen Saatgutprüfung. VDLUFA Schriftenreihe
46, 87-90.
ISTA (International Seed Testing Association), 2008: International Rules for
Seed Testing (Internationale Vorschriften für die Prüfung von Saatgut).
Zürich, Schweiz.
-586 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Mehrjährige Ergebnisse zur Strategie gegen
Zwerg-steinbrand (Tilletia controversa) und
Steinbrand (Tilletia caries) im Ökologischen
Getreidebau
M. Dressler, B. Voit, P. Büttner, B. Killermann
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising
1. Einleitung
Besonders in Jahren mit günstigen Infektionsbedingungen treten verstärkt der
regional vorkommende Zwergsteinbrand (Tilletia controversa) und der Steinbrand
(Tilletia caries) im Öko-Landbau auf (Killermann et al., 2008). Im Rahmen
des dreijährigen Forschungsprojektes wird untersucht inwieweit die Schwellenwerte
für Zwergsteinbrand und Steinbrand am Saatgut ausreichend sind, oder
ob künftig das Sporenpotenzial im Boden stärker berücksichtigt werden muss.
Bei Steinbrand liegt der Schwellenwert für Saatgut in Bayern bei 20 Sporen/Korn,
während für Zwergsteinbrand noch kein Schwellenwert existiert. Für den Boden
gibt es für beide Brände noch keinen Schwellenwert.
2. Material und Methoden
Die Versuche wurden auf Öko-Praxisflächen durchgeführt, die bereits ein Brandsporenpotenzial
im Boden aufwiesen. Die mehrfaktorielle Anlage der Feldversuche
(Saatzeit, Sorte, Infektionsstufe) erfolgte als randomisierte Streifenanlagen
mit vier Wiederholungen und einer Parzellengröße von 10-13 m². Die Versuche
wurden mit anfälligen und weniger anfälligen Winterweizen- und Dinkelsorten,
unterschiedlicher Infektionsstufen (Kontrolle, 20 und 100 Sporen/Korn) und vier
Wiederholungen durchgeführt. Da der Befall mit Zwergsteinbrand stark witterungsabhängig
ist, wurde zusätzlich eine Variante mit künstlicher Bodeninfektion
(0,5 g Sporen/m²) angelegt.
Die Steinbrandinfektion findet während des Auflaufens statt und ist stark von der
Witterung abhängig. Daher wurde ein früher und später Saatzeitpunkt gewählt.
Während der Vegetation wurden mehrmals Bonituren auf den Befall mit Brand-
-587 -

Saatgut Kongressband 2010
krankheiten durchgeführt. Am Saat- und Erntegut wurde der Brandsporenbesatz
nach ISTA (Handbook on Seed Health Testing, Working Sheet No 53) bestimmt.
Die Ermittlung des Sporenpotenzials im Boden erfolgte durch Auswaschen der
Sporen aus dem Boden (Nassfiltration) und anschließender Bestimmung nach
ISTA.
Erstmalig wurde in 2009 ein Sortenversuch angelegt. Es wurde die Anfälligkeit
von 12 Sorten gegenüber Steinbrand geprüft.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Zwergsteinbrand (Tilletia controversa)
Die Hauptinfektion bei Zwergsteinbrand findet über den Boden während der
Bestockung statt. Eine langandauernde Schneedecke und ein nicht gefrorener
Boden begünstigen den Befall. Trotz fehlender Schneedecke im Winter
2007/2008 reichten die vorherrschenden Bedingungen (Nebel, Bewölkung)
sowie ein offener Boden für einen leichten Befall aus (Dressler et al., 2010). Wie
zu erwarten erfolgte die Hauptinfektion über den Boden. Somit hatte die Variante
Bodeninfektion signifikant den höchsten Befall. Der Dinkel war unter diesen
Bedingungen deutlich weniger befallen als der Weizen. Zwischen den Weizen-
und Dinkelsorten konnten keine signifikanten Sortenunterschiede festgestellt
werden.
Eine langandauernde Schneedecke 2008/2009, bei gleichzeitig offenem Boden,
verursachte am Standort in Baden-Württemberg einen sehr starken Zwergsteinbrandbefall
sowohl beim Weizen als auch Dinkel.
Bei Dinkel hatte die Variante Bodeninfektion bei der weniger anfälligen Sorte B
mit rund 32 000 Sporen/Korn signifikant den höchsten Befall, während bei den
anderen Infektionsstufen der Befall zwischen 2 600 und 16 600 Sporen/Korn lag
(Abb. 1). Entscheidend für den Befall waren somit weniger die unterschiedlichen
Saatgutinfektionsstufen, als vielmehr das Sporenpotenzial des Bodens. Zwischen
den beiden Sorten konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt
werden.
Bereits bei der Ährenbonitur war dieser starke Befall deutlich erkennbar. So wur-
-588 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
den zum Beispiel bei dem anfälligen Dinkel A bei der Bodeninfektion 17 % befallene
Brandähren festgestellt.
In Bayern waren die Voraussetzungen für einen natürlichen Befall zur Ernte 2009
nicht gegeben. Bei der Bodeninfektion lag der Befall der anfälligen Sorte A bei nur
56 Sporen/Korn. Signifikante Sortenunterschiede konnten an beiden Standorten
nicht festgestellt werden. Aufgrund von Hagelschaden konnten die Versuche
bei Weizen und Dinkel in Oberösterreich nicht beerntet werden.
Abb. 1: Zwergsteinbrandbesatz am Erntegut 2009 bei Dinkel an den Standorten
Bayern und Baden-Württemberg bei der Bodeninfektion und unterschiedlichen
Saatgutinfektionsstufen
Das Sporenpotenzial im Boden war zur Saat des Dinkels an den beiden Standorten
unterschiedlich hoch und wieder inhomogen verteilt. In Baden-Württemberg
lag das Sporenpotenzial zur Saat 2008, außer bei der Bodeninfektion, im Mittel
bei 99 Sporen in 10 g Boden, während in Bayern, außer bei der Bodeninfektion,
im Mittel 34 Sporen in 10 g Boden vorgefunden wurden (Tab. 1). Aufgrund der
künstlichen Bodeninfektion wies an beiden Standorten diese Variante nach der
Saat signifikant das höchste Sporenpotenzial auf. Durch den starken Zwergsteinbrandbefall
am Standort in Baden-Württemberg, führte dies zu einem signifikanten
Anstieg des Sporenpotenzials im Boden nach der Ernte. Das höchste
Sporenpotenzial nach der Ernte hatte die anfällige Sorte A bei der Bodeninfektion
mit 65 770 Sporen in 10 g Boden. Somit nahm in dieser Variante das Sporenpotenzial
gegenüber dem Sporenpotenzial zur Saat um mehr als das 240fache
zu. Zwischen den Sorten und den Saatgutbehandlungen waren keine deutlichen
Tendenzen ableitbar.
-589 -

Saatgut Kongressband 2010
Durch das geringe Befallsauftreten beim Dinkel am Standort in Bayern, war auch
die Zunahme des Sporenpotenzials im Boden nach der Ernte gering. Nur die
Bodeninfektion wies nach der Ernte signifikant das höchste Sporenpotenzial im
Boden auf.
Tab. 1: Zwergsteinbrandpotenzial im Boden bei Dinkel zum Zeitpunkt der Saat
2008 und nach der Ernte 2009 auf den Standorten Bayern (BY) und
Baden-Württemberg (BW) bei der Bodeninfektion und unterschiedlichen
Saatgutinfektionsstufen
BY BW
Anzahl Sporen in 10 g Boden
Sorte Behandlung zur Saat nach Ernte zur Saat nach Ernte
Sorte A Kontrolle 30 72 101 24 060
Sorte B Kontrolle 0 29 72 3 744
Sorte A Bodeninfektion
0,5 g Sporen/m²
245 346 274 65 772
Sorte B Bodeninfektion
0,5 g Sporen/m²
302 562 116 2 808
Sorte A 20 Sporen/Korn 43 44 58 3 546
Sorte B 20 Sporen/Korn 58 101 29 1 872
Sorte A 100 Sporen/Korn 29 58 187 26 352
Sorte B 100 Sporen/Korn 43 144 144 792
3.2 Steinbrand (Tilletia caries)
Die Steinbrandinfektion findet bereits während der Keimung statt. Das Temperaturoptimum
für die Infektion liegt bei 10 °C. Weicht die Temperatur davon deutlich
ab, sinkt die Infektionsrate. In Bayern führte der trockene Herbst 2007 zu einer
langen Auflaufphase. So wurden selbst in der Kontrolle über 27 000 Sporen/Korn
bei der anfälligen Sorte A bei der Frühsaat festgestellt. Dies bestätigt, dass auch
eine Infektion über den Boden erfolgt (Dressler et al., 2009). Signifikant geringer
war die weniger anfällige Sorte E befallen. Der sächsische Standort hatte mit
über 1 200 Sporen in 10 g Boden das höchste Sporenpotenzial zur Saat 2007 im
Boden. Aber ein zügiger Auflauf führte „nur“ zu einem maximalen Befall von 1 300
Sporen/Korn bei der anfälligen Sorte A bei der Variante 100 Sporen/Korn.
Aufgrund der optimalen Infektionstemperaturen nach der Saat 2008 und während
des Auflaufens, hatte das Erntegut 2009 bei der Frühsaat am Standort in
Sachsen signifikant den höchsten Steinbrandbefall (Abb. 2). Wieder konnte
-590 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
festgestellt werden, dass mit steigendem Sporenbesatz am Saatgut der Befall
am Erntegut zunahm. Signifikant war dieser Befall aber nur bei der Variante 100
Sporen/Korn in Nordrhein-Westfalen. An den anderen Standorten waren die
Bedingungen für ein hohes Befallsauftreten nicht gegeben. An allen Standorten
zeigte sich, außer in Baden-Württemberg, dass das Erntegut der weniger anfälligen
Sorte E einen signifikant niedrigeren Besatz hatte. Durch den späteren Saattermin
sank an allen Standorten der Sporenbesatz am Erntegut, signifikant war
er nur in Sachsen.
Abb. 2: Steinbrandbesatz am Erntegut 2009 bei Winterweizen auf an den
Standorten Bayern, Baden-Württemberg, Nordrhein-Westfalen und
Sachsen bei unterschiedlichen Saatgutinfektionsstufen und Frühsaat
Zur Saat 2008 wies der sächsische Standort das höchste Sporenpotenzial im
Boden auf (Tab. 2). Aufgrund des hohen Sporenpotenzials und günstiger Infektionsbedingungen,
führte dies zu einem starken Befall und somit zu einem signifikanten
Anstieg des Sporenpotenzials im Boden nach der Ernte. An den anderen
Standorten traten hingegen keine nennenswerten Unterschiede zwischen dem
Sporenpotenzial im Boden gegenüber der Saat und nach der Ernte auf. Auch bei
der Spätsaat hatte der sächsische Standort mit über 1 600 Sporen in 10 g Boden
das höchste Sporenpotenzial. Durch den späteren Saattermin und damit verbunden
niedrigeren Temperaturen, war der Befall am Erntegut und somit auch
das Sporenpotenzial im Boden nach der Ernte signifikant niedriger.
-591 -

Saatgut Kongressband 2010
Tab. 2: Steinbrandpotenzial im Boden bei Winterweizen – Frühsaat zum Zeitpunkt
der Saat 2008 und nach der Ernte 2009 auf den Standorten Bayern
(BY), Baden-Württemberg (BW), Nordrhein-Westfalen (NRW) und
Sachsen (SN) bei unterschiedlichen Saatgutinfektionsstufen
BY BW NRW SN
Anzahl Sporen in 10 g Boden
Sorte Behandlung
zur
Saat
nach
Ernte
zur
Saat
nach
Ernte
zur
Saat
nach
Ernte
zur
Saat
nach
Ernte
Sorte A Kontrolle 58 29 44 519 0 0 943 13.392
Sorte E Kontrolle 15 58 15 533 0 43 968 418
Sorte A 20 Sporen/Korn 15 72 29 432 0 86 1170 10.236
Sorte E 20 Sporen/Korn 29 29 58 144 0 43 907 1.176
Sorte A 100 Sporen/Korn 15 130 43 389 0 58 1206 29.376
Sorte E 100 Sporen/Korn 15 72 58 562 0 29 792 1.075
3.3 Steinbrandanfälligkeitsprüfung von Winterweizensorten
Zum Anbau kamen 12 Sorten, die für Bayern eine Anbaubedeutung haben.
Der Versuch wurde auf einer Fläche mit Sporenpotenzial im Boden angebaut.
Das ausgesäte Saatgut wies nahezu keinen Brandsporenbefall auf. Die Ernte
erfolgte von Hand, sodass alle Sporen am Erntegut verblieben sind, weil der Mähdrescher
als „Verlustquelle“ ausgeschieden ist. Beim Sporenbesatz am Erntegut
zeigten die Sorten große Unterschiede im Befall auf. Diese Unterschiede konnten
bereits bei der Ährenbonitur beobachtet werden. Drei Sorten zeigten keinen
Befall, bei den anderen neun Sorten wurde ein Befall zwischen 1 500 bis 20 000
Sporen/Korn festgestellt. Der Versuch wird nächstes Jahr wiederholt, um eine
sichere Aussage über die Anfälligkeit der Sorten treffen zu können.
4. Zusammenfassung und Ausblick
Bei Zwergsteinbrand zeigte sich, dass die diffusen Lichtverhältnisse (Bewölkung,
Nebel) bei gleichzeitig offenem Boden auch in dem schneelosen Winter 2007/2008
zu einem leichten Befall führten. Bei einer langandauernden Schneedecke und offenem
Boden, wie am Standort in Baden-Württemberg (2008/2009), reichten bereits
wenige Sporen (< 50 Sporen in 10 g Boden) für einen hohen Befall aus. Zwischen
den Sorten konnten keine nennenswerten Unterschiede im Befall festgestellt werden.
Ein Schwellenwert von 20 Sporen/Korn ist nach den derzeitigen Ergebnissen
-592 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
auch für Zwergsteinbrand ausreichend, da die Ergebnisse gezeigt haben, dass beim
Zwergsteinbrand für eine Infektion das Infektionspotenzial im Boden entscheidend
ist. Da ein Abschätzen der Infektionsbedingungen während der Bestockung schwer
möglich ist, sollte über einen Schwellenwert für den Boden diskutiert werden. Nach
einem einmalig hohen Befall kann noch kein Schwellenwert abgeleitet werden.
Die Ergebnisse bei Steinbrand zeigen, dass für einen Befall die Witterung entscheidend
ist. Trockene Witterung nach der Saat oder Temperaturen zwischen
5 und 10 °C sind ideale Infektionsbedingungen für den Steinbrand. Die Saatzeit
der Bodenfeuchte anzupassen ist möglich. Schwieriger gestaltet sich die Einschätzung
der Keimtemperatur. Nach zwei vorliegenden Versuchsjahren hat
sich gezeigt, dass bei einer frühen Saat hoher Steinbrandbefall auftrat und nicht
bei später Saat. Es konnte auch nachgewiesen werden, dass die Infektion vom
Boden erfolgt. Dem Steinbrandbefall kann mit einer gezielten Sortenwahl entgegengewirkt
werden. Die zweijährigen Ergebnisse zeigen, dass die Sortenwahl
signifikant über das Befallsauftreten entscheidet. Auch bei der Sortenprüfung
gegenüber der Steinbrandanfälligkeit zeigten sich Unterschiede. Zur Aussaat
sollte nur gesundes Z-Saatgut verwendet werden. Denn je höher das ausgesäte
Saatgut bereits mit Brandsporen befallen ist, umso höher ist der Befall im nächsten
Jahr beim Erntegut, wie es die unterschiedlichen Infektionsstufen in den
Versuchen zeigten. Ziel des Weizenanbaus muss sein, das Sporenpotenzial im
Boden und am Erntegut so gering wie möglich zu halten. Für einen Grenzwert im
Boden besteht bei Steinbrand derzeit keine Notwendigkeit.
5. Literatur
Dressler, M., Voit, B., Büttner, P., Killermann, B., 2010: Strategien gegen Zwergsteinbrand
(Tilletia controversa) und Steinbrand (Tilletia caries) im ökologischen
Getreidebau. In: Berichte über die 60. Tagung der Vereinigung
der Pflanzenzüchter und Saatkaufleute Österreichs LFZ Raumberg-
Gumpenstein, 24.-26. November 2009,115-120.
Dressler, M., Voit, B., Büttner, P., Killermann, B., 2009: Strategien gegen Zwergsteinbrand
(Tilletia controversa) und Steinbrand (Tilletia caries) im ökologischen
Getreidebau. In: Beiträge aus den öffentlichen Sitzungen der
Fachrichtungen Pflanzen- und Tierproduktion, Teil 2, 121. VDLUFA-Kongress,
Karlsruhe, 16./17. September 2009 VDLUFA-Schriftenreihe Bd.
65/2009, 539-547.
-593 -

Saatgut Kongressband 2010
Killermann, B., Voit, B., Büttner, P., 2008: Brandkrankheiten bei Weizen – Erfahrungen
und Ergebnisse aus der Saatgutuntersuchung und Stand der derzeitigen
Diskussion. In: Berichte über die 58. Tagung 2007 der Vereinigten
Pflanzenzüchter und Saatgutkaufleute Österreichs LFZ Raumberg-Gumpenstein,
20.-22. November 2007, 41-44.
Dank
Besonderer Dank geht an die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung
(BLE) in Bonn für die finanzielle Förderung.
-594 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Chemische Analytik von Maissaatgut zur Kontrolle
der Einhaltung der MaisPflSchMV
T.G. Nagel
Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg, Karls ruhe
1. Bienensterben und MaisPflSchMV
Als Folge des massiven Bienensterbens in Deutschland im Jahr 2008 erließ das
Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz am
11. Februar 2009 die Verordnung über das „Inverkehrbringen und die Aussaat
von mit bestimmten Pflanzenschutzmitteln behandeltem Maissaatgut“ - MaisPflSchMV
(BMELV, 2009). Die Verordnung besagt im Wesentlichen, dass
mit den Pflanzenschutzmittelwirkstoffen Clothianidin, Imidacloprid und/oder
Thiamethoxam behandeltes Maissaatgut weder eingeführt, noch in Verkehr
gebracht oder ausgesät werden darf. Methiocarb-gebeiztes Maissaatgut darf
nur eingeführt oder in Verkehr gebracht werden, wenn der Abrieb den Grenzwert
von 0,75 g/100 000 Korn - ermittelt nach einer näher beschriebenen Methodik
(„Heubach-Test“) - nicht überschreitet. Sollte das Methiocarb-gebeizte Saatgut
mit einem pneumatischen Sägerät, das mit Unterdruck arbeitet, ausge bracht
werden, so ist dies nur zulässig, wenn das Sägerät mit einer Vorrichtung ausgestattet
ist, die die Abdrift an Beizmittelabrieb um 90 % (gegenüber Sägeräten
ohne Vorrichtung) mindert.
2. Kontrollen zur Einhaltung der MaisPflSchMV
Entscheidend bei den Kontrollen zur Einhaltung der MaisPflSchMV ist somit -
neben der Bestimmung des Abriebwertes und der Überprüfung des verwendeten
Sägerätes - die Kenntnis des bei der Beizung verwendeten Pflanzenschutzmittelwirkstoffes.
Am Landwirtschaftlichen Technologiezentrum (LTZ) Augustenberg,
Referat 21 - Organische Analytik, wurde daher eine analytische Methode
zur Bestimmung der relevanten Wirkstoffe Clothianidin, Imidacloprid, Thiamethoxam
und Methiocarb aus gebeiztem Maissaatgut entwickelt und validiert. Zur
Probenaufbereitung werden die Wirkstoffe zunächst mit Hilfe eines organischen
Lösungsmittels von den Saatgutkörnern eluiert. Zur Unterstützung des Lösungsvorganges
dient die Anwendung von Ultraschall und anschließendes Schütteln.
-595 -

Saatgut Kongressband 2010
Die gewonnene Lösung wird filtriert und auf ein dem analytischen Arbeitsbereich
entsprechendes Maß verdünnt. Die Analyse erfolgt flüssigkeitschromatographisch
mit massenspektrometrischer Detektion (LC-MS bzw. LC-MS/MS).
3. Ergebnisse 2009 und Schlusssfolgerungen
Aus den im Jahr 2009 in Baden-Württemberg durchgeführten Analysen zur Überprüfung
der Einhaltung der MaisPflSchMV im Rahmen der Fachrechtskontrollen
im Pflanzenschutz liegt umfangreiches Datenmaterial vor. 300 Maissaatgutproben
wurden vor Ort bei der Aussaat gezogen und anschließend untersucht. Die
Beanstandungsquote war mit 1,7 % sehr zufrieden stellend und zeigt, dass die
MaisPflSchMV im Jahr ihres Erlasses von den Bewirtschaftern bereits in hohem
Maße umgesetzt wurde. Im Rahmen der Saatgutverkehrskontrolle und LTZinterner
Versuche wurden weitere 80 Proben auf eine unzulässige Beizung mit
den Wirkstoffen Clothianidin, Imidacloprid und/oder Thiamethoxam untersucht.
Hierbei wurden keine Beanstandungen festgestellt. Die Proben wurden zusätzlich
auf den Wirkstoff Methiocarb analysiert. Abbildung 1 zeigt ein Histogramm
der ermittelten Gehalte an Methiocarb.
Anzahl Proben
30
25
20
15
10
5
0
35-45 45-55 55-65 65-75 75-85 85-95 95-105 105-115
Gehalt Methiocarb [g/SE]
Abb. 1: Histogramm Gehalte Methiocarb
Aufgrund der Kenntnis der Tausendkornmasse konnte hierbei jeweils ein mengenbezogener
(auf Saatguteinheiten) Gehalt an Methiocarb berechnet werden.
-596 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Saatgut
Vergleicht man die erhaltenen Gehalte mit den zu erwartenden Werten aus der
Anwendungsempfehlung (zulässige Aufwandmenge: 75 g/SE), so zeigt sich,
dass die in der Praxis gefundenen Gehalte überwiegend den zu erwartenden
Gehalt wiederspiegeln bzw. ihm nahe kommen. Die Dosierung und homogene
Verteilung des Wirkstoffes auf dem Saatgut bei der Beizung scheint somit in der
Praxis technisch gut realisierbar zu sein.
4. Literatur
BMELV, 2009: Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz,
Verordnung über das Inverkehrbringen und die Aussaat von
mit bestimmten Pflanzenschutzmitteln behandeltem Maissaatgut. BGBI.
Nr. 23, 519-520, zuletzt geändert durch BGBI., 2009, Nr. 48, 2341.
-597 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Untersuchungen zur Verbesserung der aeroben
Stabilität von Pressschnitzelsilagen
C. Potthast 1 , S. Brinker 2 , K. Maier 3 , O. Steinhöfel 4
1 Südzucker AG, Ochsenfurt, 2 Pfeifer & Langen KG, Euskirchen, 3 Verein der
Zuckerindustrie e. V., Bonn, 4 Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft
und Geologie, Köllitsch
1. Einleitung und Problemstellung
Pressschnitzel sind ein Einzelfuttermittel aus der Zuckerrübenverarbei tung. Sie
bestehen aus gereinigten, geschnitzelten und weitgehend entzuckerten Zuckerrüben.
Pressschnitzel werden überwiegend in der Rinderfütterung eingesetzt,
begründet u. a. durch ihren hohen Energiegehalt (ca. 7,4 MJ NEL je kg TM).
Pressschnitzel sind leicht silierbar. Allerdings sind Pressschnitzelsilagen,
bedingt durch den hohen Energiegehalt und die relativ geringe Trockenmasse
(ca. 22 bis 28 % TM), anfällig für aeroben Verderb.
Frische Pressschnitzel verlassen den Produktionsprozess mit etwa 60 bis 70°C
und sind dann nahezu keimfrei. Im Verlauf von Lagerungs- und Transportprozessen
findet jedoch eine Reinfektion mit erwünschten Milchsäurebakterien - aber
auch mit unerwünschten Hefen und Schimmelpilzen - statt. Um letztere in ihrer
Vermehrung zu bremsen, müssen die Schnitzel entweder schnell verfüttert oder
unverzüglich einsiliert werden. Die Silierung stoppt zwar das Wachstum und die
Vermehrung der unerwünschten Mikroorganismen, bewirkt aber keine Keimabtötung.
Bei Öffnung der Silage wird das Hefe- und Schimmelpilzwachstum durch
Sauerstoffzutritt und Temperaturen von über 8 °C reaktiviert. Die Hefen bauen
Milchsäure und ggf. Restzucker zu Kohlendioxid, Wasser und thermischer Energie
ab. Der pH-Wert, die Temperatur und der Wassergehalt in den Silagen steigen
und die Vermehrung von Schimmelpilzen wird beschleunigt.
Der Zeitraum, den eine Silage nach Luftzutritt stabil bleibt, wird aerobe Stabilität
(ASTA) genannt. Gemessen wird dabei der Zeitraum, in dem sich die Silage weniger
als 3 °C über die Umgebungstemperatur eines Raumes von 20 °C erwärmt.
Je schneller sich die Silage erwärmt, umso instabiler ist sie. Die aerobe Stabilität
von Pressschnitzelsilagen schwankt bei derartigen Untersuchungen zwischen
einem und fünf Tagen (Weber, 2006).
-598 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Neben der Optimierung der produktionstechnischen Bedingungen bei Anlage
und Management des Pressschnitzelsilos, kann der Zusatz von Siliermitteln die
aerobe Stabilität von Silagen verbessern. Geeignet sind Siliermittel zur Erhöhung
der aeroben Stabilität (DLG Wirkungsrichtung 2). Biologische Siliermittel
dieser Wirkungsrichtung 2 sind aufgrund der hohen Einlagerungstemperaturen
von über 40 °C und der notwendigen langsamen Abkühlung von 1 bis 2 °C je Tag
nicht wirksam, da die enthaltenen Milchsäurebakterien keine ausreichende Hitzetoleranz
aufweisen.
Bei Weber (2006) betrug die ASTA einer Silage aus unbehandelten Pressschnitzeln
nach 6 Monaten Lagerdauer im Folienschlauch 2,7 Tage. Die ASTA wurde
durch Zusatz von 2,5 l/t eines Natriumpropionat/Natriumbenzoat-Gemisches
(Mais-Kofasil liquid®) auf 6,0 Tage verlängert. Eine Verdopplung der Aufwandmenge
auf 5 l/t brachte keinen weiteren Effekt. Betrug die Silierdauer nur 14 Tage,
war die ASTA der unbehandelten Kontrolle mit 1,4 Tagen sehr gering und konnte
mit 2,5 l/t des Zusatzes nicht verbessert werden. Hier konnte erst eine Aufwandmenge
von 5 l/t die ASTA auf 4,2 Tage verlängern.
Wegen der besonderen Temperaturbedingungen in Pressschnitzelsilagen ist
die Übertragbarkeit von Laborversuchen („Weckglasmethode“) zur Pressschnitzelsilierung
in die Praxis nur sehr eingeschränkt möglich. Aus diesem Grund
wurde ein praxisnaher Versuchsansatz gewählt, in Anlehnung an erste Untersuchungen
von Weber (2006).
Ziel der eigenen Untersuchungen war die Prüfung von drei chemischen Siliermitteln
der DLG Wirkungsrichtung 2 zur Verbesserung der aeroben Stabilität bei der
Pressschnitzelsilierung unter Praxisbedingungen im Folienschlauch. Die Prüfung
der Wirksamkeit der Präparate sollte bei hohen Außentemperaturen und
Öffnung der Silos im Sommer erfolgen, wobei ein größtmöglicher „Hitzestresses“
simuliert werden sollte. Diese „Stresssituation“ wurde durch Verzicht auf
eine tägliche Silageentnahme noch verstärkt.
2. Material und Methoden
Die Pressschnitzel wurden im November 2007 an der Landesanstalt für Landwirtschaft,
Forsten und Gartenbau, Zentrum für Tierhaltung und Technik in Iden
siliert.
-599 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Es wurden die folgenden 4 Varianten mit jeweils 50 t Pressschnitzeln geprüft:
Variante 1: unbehandelte Kontrolle (K)
Variante 2: 2 l/t Propion-/Sorbin-/Phosphorsäure (MycoCurb liquid®, MYC)
Variante 3: 3 l/t Na-Benzoat/Na-Propionat (Mais Kofasil liquid®, MK)
Variante 4: 400 g/t Ka-Sorbat gelöst in 1 l Wasser (Sila-fresh, SF)
Es wurden jeweils zwei Varianten in einem Folienschlauch mit einem Durchmesser
von 8 Zoll (ca. 2,4 m) verpresst (Abb. 1).
- 13 m - - 13 m -
Variante 1 (K)
Variante 2 (MYC)
Kontrolle
MycoCurb liquid
unbehandelt
(üüü -üüü -/Phosphorsäure)
Variante 3 (MK)
Variante 4 4 (SF)
Mais üüü üüü
Sila-fresh
(Na-Benzoat/Na-Propionat)
(Ka-üüü
- 13 m -
- 13 m -
Abb. 1: Schema der Versuchsanlage.
Die Aufwandmenge und Applikation der Siliermittel wurde von den jeweiligen
Herstellern festgelegt. Die Einlagerung erfolgte nach „guter fachlicher Praxis“.
Die erstmalige Öffnung fand nach 188 Tagen Lagerdauer im Juni 2008 statt. Alle
Varianten wurden zeitgleich geöffnet, d.h. die Öffnung der Schläuche erfolgte
beidseitig.
Die Tagesmitteltemperaturen über den gesamten Öffnungszeitraum lagen oberhalb
von 25 °C. Zum Zeitpunkt der ersten Öffnung wurden mindestens 2 Meter
Silage je Anschnittsfläche entnommen und eine frische Anschnittsfläche (F)
geschaffen. Die frische Anschnittsfläche wurde zeitnah mit einfacher Wiederholung
beprobt und anschließend 7 Tage mit Folie abgehängt stehen gelassen.
Diese alte Anschnittsfläche (A) wurde nach 7 Tagen beprobt. Anschließend wurden
wiederum 2 Meter Silage entnommen. Das entsprechende Probenahmeschema
zeigt Tabelle 1. In der Summe entstanden drei Wiederholungen.
-600 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 1: Entnahme bzw. Probenahmeschema
frischer
Anschnitt (F)
1. Öffnung/Entnahme x
-601 -
7 d alter
Anschnitt (A)
2. Öffnung/Entnahme x x
3. Öffnung/Entnahme x x
4. Öffnung/Entnahme x
In den Silagen wurden die Temperaturen erfasst, wobei je Variante 6 Messgeräte
20 bis 80 cm hinter der Anschnittsfläche platziert wurden. Die Aufzeichnungen
erfolgten über den gesamten Öffnungszeitraum mit 48 Messwerten pro Tag.
Die Anschnittsflächen der Silagen wurden beprobt und die Silageproben unmittelbar
nach den Probenahmen gekühlt. Die Proben wurden nach akkreditierten
Hausmethoden mikrobiologisch auf Hefen und Schimmelpilze untersucht
(Doppelbestimmungen), wobei die Untersuchungen noch am Entnahmetag
begannen. Hinsichtlich der Gehalte an Schimmelpilzen wurde keine Unterscheidung
in Keimgruppen („produkttypische Schimmel- und Schwärzepilze“ bzw.
„verderbanzei gende Schimmelpilze“) vorgenommen. Die Nachweisgrenze für
Hefen- und Schimmelpilze lag bei 10 2 KbE/g. Proben, deren Werte unter halb der
Nachweisgrenze lagen, wurden mit der halben Nachweisgrenze (10 1 KbE/g) verrechnet.
Die aerobe Stabilität (ASTA) wurde nach dem Verfahren von Honig (1990) in
Doppelbestimmungen ermittelt. Instabilität trat ein, sobald die Silagetemperatur
die Raumtemperatur von 20 °C erstmals um 3 °C überschritt. Messbeginn
war der Zeitpunkt, an dem Silagen in den Messbehältern die Raumtemperatur
erreicht hatten. Die Messung erfolgte mit automatischen Temperaturloggern.
3. Ergebnisse
Die Temperaturentwicklung 20 bis 80 cm hinter den Anschnittsflächen der Silagen
(Abb. 2) zeigt ein insgesamt ansteigendes Temperaturniveau im Entnahmezeitraum
von 17-19 °C bei der 1. Öffnung bis auf 20-22 °C bei der 4. Öffnung.

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Hinsichtlich des Temperaturverlaufs von der 2. bis zur 3. Öffnung ist nicht erklärbar,
warum die Temperatur bei K ansteigt, während die Temperatur aller anderen
Varianten absinkt.
27,0 °C
25,0 °C
23,0 °C
21,0 °C
19,0 °C
17,0 °C
15,0 °C
1. Öffnung
SF K
MK MYC
2. Öffnung
3.6 4.6 5.6 6.6 7.6 8.6 9.6 10.6 11.6 12.6 13.6 14.6 15.6 16.6 17.6 18.6 19.6 20.6 21.6 22.6 23.6 24.6
-602 -
3. Öffnung
4. Öffnung
Abb. 2: Temperaturentwicklung (°C, Tagesmittelwerte) in den Pressschnitzelsilagen
(20 bis 80 cm hinter der Anschnittsfläche) im Versuchsverlauf
von der 1. bis zur 4. Öffnung
Bei Betrachtung der Hefegehalte im Zeitverlauf über die Öffnungstermine
(Tab. 2) ergab sich das höchste Niveau bei der unbehandelten Kontrolle.
Tab. 2: Hefegehalte (KbE/g) in den Pressschnitzelsilagen im Versuchsverlauf
(7 Tage alter Anschnitt)
2. Öffnung 3. Öffnung 4. Öffnung
K-A 4,7 * 107 1,0 * 107 8,2 * 106 MYC-A 4,3 * 104 2,0 * 103 1,5 * 105 MK-A 4,0 * 102 5,0 * 101 8,8 * 102 SF-A 5,0 * 102 5,0 * 101 7,5 * 105 Es war bei allen Varianten kein eindeutiges Bild eines ansteigenden Niveaus der
Messwerte ersichtlich; bei der Kontrolle bleiben die Werte auf einheitlich hohem

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Niveau. Zum Zeitpunkt der 2. Öffnung ergeben sich in der Tendenz eher geringere
Hefekeimgehalte, die dann zur 3. Öffnung zum Teil wieder deutlich ansteigen.
Dieser Verlauf verhält sich analog zum Temperaturverlauf.
Ein Vergleich der Hefegehalte der frischen mit den 7 Tage alten Anschnittsflächen
(Tab. 3) zeigt das insgesamt höchste Niveau bei der Kontrolle. Eine Reduzierung
der Hefegehalte bei den frischen gegenüber den alten Anschnitten ist
bei allen Varianten bis auf Mais-Kofasil, das in beiden Anschnitten ein einheitlich
niedriges Niveau im Bereich der Nachweisgrenze aufwies, ersichtlich.
Die Gehalte an Schimmelpilzen (Tab. 4) in den frischen Anschnitten bewegten
sich im Bereich der Nachweisgrenze. Das Niveau der gemessenen Werte war
sowohl für die frischen als auch die alten Anschnitte relativ einheitlich und niedrig.
Allerdings war festzustellen, dass nach 7 Tagen alle Versuchsvarianten sichtbar
verschimmelte Ober flächen aufwiesen.
Tab. 3: Mittelwerte (3 Probenahmen) der Hefegehalte (KbE/g) in den Versuchsvarianten
im frischen (F) und 7 Tage alten Anschnitt (A)
F A
K 9,6 * 10 5 2,2 * 10 7
MYC 2,2 * 10 3 6,4 * 10 4
MK 4,5 * 10 2 4,4 * 10 2
SF 4,4 * 10 3 2,5 * 10 5
Tab. 4: Mittelwerte (3 Probenahmen) der Schimmelpilzgehalte (KbE/g) in den
Versuchsvarianten im frischen (F) und 7 Tage alten Anschnitt (A)
F A
K 5,0 * 10 1 5,7 * 10 3
MYC 1,8 * 10 2 3,8 * 10 2
MK 5,0 * 10 1 5,0 * 10 1
SF 1,8 * 10 2 1,9 * 10 3
Die ASTA (Tab. 5) zum Zeitpunkt der 1. Öffnung konnte durch alle Behandlungen
gegenüber der unbehandelten Kontrolle, wo sie 4,0 Tage betrug, deutlich erhöht,
d. h. mindestens verdoppelt, werden.
-603 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 5: ASTA (in Tagen) der Versuchsvarianten im frischen Anschnitt (F) im
Versuchsverlauf von der 1. bis zur 3. Öffnung/Entnahme
1. Öffnung 2. Öffnung 3. Öffnung
K-F 4,0 3,0 1,4
MYC-F 8,2 3,3 2,8
MK-F 8,8 8,5 6,6
SF-F 10,0 7,8 3,8
Die ASTA verringert sich im Zeitraum von der 1. bis zur 3. Öffnung für alle Varianten;
allerdings war die ASTA der behandelten Silagen auch zur letzten Öffnung
mindestens doppelt so hoch wie die der Kontrolle, wo sie nur noch 1,4 Tage
betrug. Der Rückgang der ASTA war für Mais-Kofasil weniger ausgeprägt als für
MycoCurb und Sila-Fresh.
4. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Die Hefegehalte in den Silagen waren an den 7 Tage alten Anschnitts flächen
deutlich höher als nach 2 m Silageentnahme an den frisch geschaffenen
Anschnitten. Insgesamt konnte das Niveau der Hefegehalte durch die zugesetzten
chemischen Siliermittel gegenüber der unbehandelten Kontrolle reduziert
werden.
Im Versuchsverlauf erhöhten sich weder die Hefe- noch die Schimmelpilzkonzentrationen
in dem Maße, in dem die ASTA reduziert wurde. Die ASTA der
unbehandelten Kontrollsilage verringerte sich im Verlauf von der 1. bis zur 3. Öffnung
von 4,0 auf 1,4 Tage. Alle zugesetzten chemischen Siliermittel der DLG
Wirkungsrichtung 2 bewirkten zum Zeitpunkt der 1. und 3. Öffnung/Entnahme im
Vergleich zur Kontrolle mindestens eine Verdopplung der ASTA.
Allerdings verringerte sich auch die ASTA der mit Siliermitteln behandelten Silagen,
je länger die Silagen geöffnet waren, wobei diese Verringerung bei der mit
Mais-Kofasil behandelten Silage weniger ausgeprägt war, als bei Sila-Fresh und
MycoCurb.
Insgesamt war eine Silagewand von ca. 2 m Dicke nicht ausreichend, um die
Silagen über 7 Tage zu stabilisieren; das zeigte sich im Versuchsverlauf in der
sinkenden ASTA sowie im ansteigenden Temperaturniveau der Silagen.
-604 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Alle zugesetzten chemischen Siliermittel der DLG-Wirkungsrichtung 2 waren in
der Lage, die ASTA der Pressschnitzelsilagen gegenüber der unbehandelten
Kontrolle deutlich zu verbessern und können damit insbesondere in der Sommerfütterung
den aeroben Verderb reduzieren.
Der Zusatz von Siliermitteln zu Pressschnitzelsilagen ersetzt nicht die „gute fachliche
Praxis“ bei Anlage und Management eines Silos. Ein ausreichender täglicher
Entnahmevorschub und kurze Entnahmeintervalle tragen maßgeblich zur
Sicherung der aeroben Stabilität bei.
Die alleinige Betrachtung der mikrobiologischen Befunde (Hefe- und Schimmelpilzkonzentrationen)
bei Pressschnitzelsilagen ist nur bedingt für eine abschließende
Bewertung eines möglichen aeroben Verderbs geeignet. Notwendig ist
vielmehr ein Gesamtbild von Laborbefunden, Optik und Sensorik.
5. Literatur
Honig, H., 1990: Evaluation of aerobic stability. Proc. Eurobac. Conf., Uppsala,
12.-16.8.86. Grovfoder, Grass and Forage Reports, Special Issue 3,
76-82.
Weber, U., 2006: Untersuchungen zur Silierung von Zuckerrübenpressschnitzeln
in Folienschläuchen. Diss. rer. agr., Univ. Berlin.
Danksagung
Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen eines Verbundprojektes unter Beteiligung
von: Verein der Zuckerindustrie e.V., Bonn; Sächsisches Landesamt für
Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Köllitsch; Landesanstalt für Landwirtschaft,
Forsten und Gartenbau, Zentrum für Tierhaltung und Technik, Iden; BAG
Budissa Agroservice GmbH, Malschwitz; Dr. Pieper GmbH, Neuruppin; ADD-
CON GROUP GmbH, Bonn; Kemin Deutschland GmbH, Köln.
Allen Beteiligten sei herzlich gedankt für die gute und konstruktive Zusammenarbeit!
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Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Genauigkeit der Energieschätzgleichungen für
Wiederkäuermischfutter
M. Pries, A. Menke
Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen, Münster
1. Einleitung
Der Gehalt an umsetzbarer Energie in Futtermitteln (ME) für Wiederkäuer wird aus den
verdaulichen Rohnährstoffen gemäß den Vorgaben der GfE (1995, 2001) berechnet.
Aus der ME wird der Gehalt an Nettoenergie-Laktation (NEL) unter Berücksichtigung
der Umsetzbarkeit der umsetzbaren Energie ermittelt (GfE, 1995, 2001).
Im Jahre 2009 wurden seitens der GfE zwei neue Gleichungen zur Schätzung
des ME-Gehaltes in Rindermischfuttern zur Anwendung empfohlen. Mittlerweile
wurde die Gleichung mit dem in-vitro-Parameter Gasbildung gemäß Hohenheimer
Futterwerttest ins Futtermittelrecht übernommen. In der amtlichen Futtermittelüberwachung
ist die Überprüfung der Energiedeklaration mit Hilfe dieser
Gleichung seit dem 01.09.2010 verbindlich vorgeschrieben. Der NEL-Gehalt
soll hierbei mit einem vereinfachten Verfahren nach Weißbach (1996) ermittelt
werden. Im Folgenden wird die Genauigkeit der Schätzgleichungen durch Vergleich
mit der Energiebestimmung aus Verdaulichkeitsmessungen untersucht.
2. Material und Methoden
Für die Untersuchungen standen die Ergebnisse aus Verdaulichkeitsmessungen
an 130 Mischfuttern, die von Mitte 2008 bis Mitte 2010 im Rahmen der energetischen
Futterwertprüfung der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen
im Landwirtschaftszentrum Haus Riswick, Kleve, geprüft wurden, zur Verfügung.
Die Verdaulichkeit der Rohnährstoffe wurde für jedes Futter an fünf Hammeln
ermittelt. Das methodische Vorgehen entspricht den Empfehlungen der GfE
(1991) zur Durchführung von Verdaulichkeitsmessungen mit Wiederkäuern.
Die chemischen Analysen der Futtermischungen sowie der Kotproben wurden in
der LUFA NRW, Münster gemäß den Vorgaben des VDLUFA durchgeführt. Die
Aufteilung der Futter auf die Prüfjahre und Futtertypen ist der Tabelle 1 zu entnehmen.
Überwiegend handelt es sich hierbei um Milchleistungsfutter.
-606 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 1: Mischfutter aus der energetischen Futterwertprüfung ab 2008, n = 130
Jahr
MilchleistungsfutterRindermastfutter
Schaffutter Gesamt
2010 25 8 - 33
2009 44 9 4 57
2008 36 - 4 40
Gesamt 105 17 8 130
Tab. 2: Rohnährstoffgehalte, Verdaulichkeiten und Energiegehalte der
geprüften Mischfutter für Wiederkäuer, n = 130
m s 5 % Quantil 95 % Quantil
TM g/kg 881 8,7 869 895
XA g/kg TM 77 16,8 57 108
XP g/kg TM 241 60,2 193 391
XL g/kg TM 42 8,9 30 58
XF g/kg TM 97 26,8 62 145
XS g/kg TM 243 102,3 63 389
XZ g/kg TM 87 17,1 57 115
NDFom g/kg TM 265 66,7 173 369
ADFom g/kg TM 130 38,5 74 198
Gb ml/(200 mg TM) 57,4 4,9 47,5 63,4
ELOS g/kg TM 798 49,9 717 862
DOM % 85 2,7 79 89
DXP % 82 3,3 77 88
DXL % 83 7,1 68 91
DXF % 50 10,2 34 61
DOR % 88 2,3 84 92
ME* MJ/kg TM 12,57 0,44 11,81 13,16
NEL* MJ/kg TM 7,83 0,34 7,23 8,31
* aus den verdaulichen Rohnährstoffen bestimmt
ADFom = Säure-Detergenzien-Faser, aschefrei; DOM = Verdaulichkeit organischen
Masse, DXP = Verdaulichkeit Rohprotein, DXL = Verdaulichkeit Rohfett,
DXF = Verdaulichkeit Rohfaser, DOR = Verdaulichkeit organischer Rest,
ELOS = Enzymlösliche organische Substanz; Gb = Gasbildung; ME = umsetzbare
Energie, MJ = Mega Joule, NEL = Nettoenergie-Laktation, NDFom = Neutral-Detergenzien-Faser,
aschefrei; TM = Trockenmasse, XA = Rohasche, XP
= Rohprotein, XL = Rohfett, XF = Rohfaser, XS = Stärke, XZ = Zucker
-607 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
3. Ergebnisse
In der Tabelle 3 sind die Schätzfehler und Bias-Werte für die bisher gültigen sowie
für die neuen Energieschätzgleichungen dargestellt. Mit ± 1,65 % ergibt sich für die
neue ME-Gleichung ein niedriger Schätzfehler. Der Bias-Wert ist mit 0,04 MJ ME/
kg TM nahe bei Null. Bei Anwendung der alten ME-Gleichung ergibt sich ein leicht
höherer Schätzfehler. Der Bias zeigt, dass die bisherige Gleichung den Energiegehalt
systematisch um 0,25 MJ ME/kg TM unterschätzt hat. Für den Gehalt an NEL
ergeben sich je nach Gleichung Schätzfehler zwischen 2,08 und 2,17 %. Die NEL-
Gehalte nach bisheriger Gleichung werden systematisch unterschätzt. Der NEL-
Gehalt, ermittelt über das vereinfachte Berechnungsverfahren von Weißbach
(1996), führt zu einer tendenziellen Überschätzung der Energiegehalte.
Tab. 3: Güte verschiedener Energieschätzgleichungen für Wiederkäuermischfutter,
n = 130
Schätzfehler,
%
Bias, MJ ME/
kg TM
ME
GfE´09
ME
GfE
´96
NEL
GfE´01
-608 -
NEL ´09
Weißbach
NEL
GfE
´96
XA, g/kg
TM
1,65 1,93 2,08 2,17 2,14 77
0,04 -0,25 0,03 0,10 -0,11
Die Abbildung 1 zeigt den Vergleich der wahren ME-Gehalte, berechnet aus den
verdaulichen Rohnährstoffen, mit dem über die Schätzgleichungen ermittelten
ME-Werte.
ME, MJ/kg TM
14,0 14,0
13,5 13,5
13,0 13,0
12,5
12,0
11,5
11,0
ME, GfE ´09 ME, GfE ´96
R 2 = 0,79 R 2 R = 0,69
2 = 0,79 R 2 = 0,69
10,5
10,5 11,0 11,5 11,5 12,0 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0
in vivo ME, MJ/kg MJ/kg TM
Abb. 1: Vergleich der ME-Gehalte aus Verdaulichkeitsmessung und Schätzung,
Mischfutter ab 2008, n = 130

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Bei Anwendung der GfE-Schätzgleichung von 1996 werden insbesondere die
energiereichen Mischfutter deutlich unterschätzt. Die Problematik tritt hingegen
bei Verwendung der neueren Schätzgleichung nicht auf, worin die Vorteilhaftigkeit
der neuen Schätzgleichung zum Ausdruck gebracht wird.
Auch bei sehr hohen oder sehr niedrigen Gehalten an verschiedenen Rohnährstoffen
soll die Energieschätzung zuverlässig erfolgen. Beispielhaft wird in der
Tabelle 4 die Güte verschiedener Gleichungen bei unterschiedlichen Rohproteingehalten
gezeigt.
Tab. 4: Güte verschiedener Energieschätzgleichungen in Abhängigkeit des
Rohproteingehaltes (XP), n = 130
ME GfE
´09
ME GfE
´96
XP kleiner 205 g/kg TM, n = 32
Schätzfehler,
%
Bias, MJ ME/
kg TM
NEL
GfE
´01
-609 -
NEL ´09
Weißbach
NEL
GfE
´96
XA, g/kg
TM
1,83 1,80 2,30 2,20 2,12 71
0,00 -0,27 0,00 0,04 -0,12
XP von 205 bis 246 g/kg TM, n = 65
Schätzfehler,
%
1,58 1,56 2,00 2,05 2,14 70
Bias, MJ ME/
kg TM
XP größer 246 g/kg TM, n = 33
Schätzfehler,
%
Bias, MJ ME/
kg TM
XP größer 300 g/kg TM, n = 16
Schätzfehler,
%
Bias, MJ ME/
kg TM
0,06 -0,28 0,05 0,10 -0,10
1,62 2,59 2,02 2,04 2,22 95
0,05 -0,18 0,04 0,18 -0,13
1,43 2,80 1,77 1,77 1,83 105
0,04 -0,23 0,03 0,21 -0,18

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Bei Mischfuttern mit weniger als 205 g Rohprotein je kg TM beträgt der Schätzfehler
für die ME 1,80 bzw. 1,83 %, womit wiederum niedrige Werte gegeben sind. Mit
-0,27 MJ ME/kg TM besteht eine systematische Unterschätzung bei Nutzung der
alten Schätzgleichung. Bei Anwendung der neuen Gleichung wird eine systematische
Über- bzw. Unterschätzung nicht festgestellt. Bei Mischfuttern mit höheren
Rohproteingehalten ergeben sich in allen Rohproteinklassen kleinere Schätzfehler
und geringere systematische Abweichungen durch die neue Schätzgleichung.
Diese Aussage gilt grundsätzlich auch für den Gehalt an NEL. Es wird jedoch deutlich,
dass mit höherem Rohproteingehalt eine systematische Überschätzung des
NEL-Gehaltes mit dem vereinfachten Verfahren nach Weißbach (1996) gegeben
ist. Diese Überschätzung erklärt sich in erster Linie durch die steigenden Aschegehalte
in den Futtern bei zunehmendem Gehalt an Rohprotein.
Von 130 Prüffuttern konnte in 38 Fällen den Begleitpapieren entnommen werden,
dass in diesen Futtern Komponenten mit Proteinschutz, vor allem Rapsextraktionsschrot,
eingemischt waren. Auch für dieses Teilkontingent können die
ME- und NEL-Gehalte auf Basis der neuen Gleichung mit ähnlich guter Genauigkeit
geschätzt werden wie im Gesamtmaterial.
In der Tabelle 5 sind die Gütekriterien der verschiedenen Schätzgleichungen in
Abhängigkeit des Stärkegehaltes der Mischfutter wiedergegeben.
Tab. 5: Güte verschiedener Energieschätzgleichungen in Abhängigkeit des
Stärkegehaltes (XS), n = 130
ME GfE
´09
ME GfE
´96
-610 -
NEL GfE
´01
NEL ´09
Weißbach
NEL GfE
´96
XS kleiner 171 g/kg TM, n = 32
Schätz-fehler,
%
Bias, MJ ME/
kg TM
1,85
0,02
2,59
-0,16
2,30
0,01
2,49
0,15
2,31
-0,13
XS von 171 bis 311 g/kg TM, n = 65
Schätz-fehler,
%
Bias, MJ ME/
kg TM
1,51
0,02
1,67
-0,25
1,90
0,01
1,97
0,07
2,05
-0,10
XS größer 311 g/kg TM, n = 34
Schätz-fehler,
%
Bias, MJ ME/
kg TM
1,67
0,11
1,47
-0,33
2,12
0,09
2,13
0,12
2,22
-0,14

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Die ME-Gleichung von 1996 führt insbesondere bei Futtern mit hohen Stärkewerten
zu einer deutlichen Unterschätzung in der Größenordnung von 0,33 MJ ME/
kg TM. Dagegen wird der ME-Gehalt durch die neue Gleichung mit geringeren
Schätzfehlern und sehr niedrigen Bias-Werten ermittelt. Auch für den NEL-
Gehalt führen sehr niedrige und sehr hohe Stärkegehalte in den Mischfuttern zu
keiner schlechteren Energieschätzung.
4. Schlussfolgerungen
An einem unabhängigen Datensatz aus 130 Verdauungsversuchen mit Wiederkäuermischfutter
konnte eine hohe Genauigkeit der Energieschätzung bei
Anwendung der vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Gleichung erzielt werden.
Je nach Auswertungsmaterial liegen die Schätzfehler unter 2 % und die Biaswerte
in der Größenordnung von Null, so dass keine systematische Unter- oder
Überschätzung gegeben ist. Zu beachten ist, dass bei Anwendung der Gleichung
folgende Restriktionen für die Variablen eingehalten werden:
Tab. 6 Empfohlener Anwendungsbereich
Variable von bis
XA g/kg TM 55 140
XP g/kg TM 155 455
XL g/kg TM 15 100
XS g/kg TM 35 440
NDFom g/kg TM 150 450
ADFom g/kg TM 55 370
Gb ml/200 mg TM 40 65
ELOS g/kg TM 645 920
Die Schätzgleichungen für den ME-Gehalt und auch die Gleichung zur Ermittlung
des NEL-Gehaltes gelten streng genommen nur für Mischfutter. Der Energiegehalt
von Einzelfuttern wird aus den verdaulichen Rohnährstoffen nach der
Vorgabe der GfE (1995, 2001) ermittelt. Fehlen Angaben zu Verdaulichkeiten für
Futterchargen aus aktuellen Verdaulichkeitsmessungen, so können hilfsweise
die in der DLG-Futterwerttabelle aufgeführten Verdaulichkeiten genutzt werden.
Die so berechneten Energiegehalte der Einzelkomponenten sind Grundlage
-611 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
für die Optimierung der Mischfutter. Die Energieschätzgleichungen dienen zur
Überprüfung des Energiegehaltes in einem Mischfutter für Milchkühe, Mastrinder,
Kälber oder Schafe.
5. Literatur
GfE, 1991: Ausschuss für Bedarfsnormen der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie:
Leitlinien zur Bestimmung der Verdaulichkeit von Rohnährstoffen
an Wiederkäuern. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 65, 229-234.
GfE, 1995: Ausschuss für Bedarfsnormen der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie:
Zur Energiebewertung beim Wiederkäuer. Proc. Soc. Nutr. Physiol.
4, 121-123.
GfE, 1996: Ausschuss für Bedarfsnormen der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie:
Formeln zur Schätzung des Gehaltes an Umsetzbare Energie
und Nettoenergie-Laktation in Mischfuttern,.Proc. Soc. Nutr. Physiol. 5,
153-155.
GfE, 2001: Ausschuss für Bedarfsnormen der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie:
Energie- und Nährstoffbedarf landwirtschaftlicher Nutztiere, Nr.
8: Empfehlungen zur Energie- und Nährstoffversorgung der Milchkühe
und Aufzuchtrinder,.DLG-Verlag, Frankfurt a. Main.
Weißbach, F.; Schmidt, L., Kuhla, S., 1996: Vereinfachtes Verfahren zur Berechnung
der NEL aus der umsetzbaren Energie. Proc. Soc. Nutr. Physiol. 5,
117.
-612 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Trockenschlempe und Rapsextraktionsschrot als
alleiniger Proteinergänzer in Futterrationen für
Hochleistungskühe
S. Dunkel 1 , Ch. Potthast 2 , J. Eggers 3 , K. Trauboth 1 , G.
Früh 4
1 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena, 2 Südzucker AG, Mannheim/
Ochsenfurt, 3 Verband der ölsaatenverarbeitenden Industrie in Deutschland
e.V., Berlin, 4 Landwirtschaftsgenossenschaft e.G., Förtha
1. Einleitung
In der Milchkuhfütterung stellt sich in jüngster Zeit die Frage, inwieweit die Rationen
auch für Hochleistungskühe ausschließlich mit „heimischen“ Proteinfuttermitteln
gestaltet werden können. Ein genereller Ersatz von Sojaschrot ist bei
allen Tierarten allerdings schon von der verfügbaren Menge der Eiweißfuttermittel
her kritisch zu hinterfragen. Die Frage nach geeigneten Alternativen stellt sich
vor allem für Betriebe, die nicht GVO kennzeichnungspflichtige (gentechnisch
veränderte Organismen) Futtermittel einsetzen möchten oder dürfen. Außerdem
ist - je nach Marktsituation - der Einsatz alternativer Eiweißfuttermittel aus
Kostengründen für Milchviehbetriebe interessant.
Die bei der Produktion von Bioethanol anfallenden Nebenprodukte finden ihren
Einsatz als Schlempen bzw. Schlempefuttermittel. Bei der Bioethanolproduktion
aus Getreide und/oder zuckerhaltigen Stoffen werden Stärke und Zucker in Alkohol
umgewandelt. Dabei fällt Schlempe als ein Nebenprodukt an.
Extraktionsschrote sind Futtermittel, die bei der Ölgewinnung durch Extraktion
aus Ölfrüchten anfallen. Sowohl Soja- als auch Rapsextraktionsschrot sind
als alleinige Proteinträger in Rationen für Hochleistungskühe geeignet (Kluth,
2005; Ettle, 2007; Engelhard, 2008). Die Extraktionsschrote aber auch Trockenschlempen
können durch ihren hohen nXP-Gehalt wesentlich zur Bedarfsdeckung
der Milchkuh beitragen.
Die in der Literatur dargestellten Versuchsergebnisse zum Einsatz von Trockenschlempe
(Dunkel, 2005; Ettle, 2007; Urdl, 2010) belegen, dass Sojaextraktionsschrot
in Futterrationen von Hochleistungskühen anteilig durch Tro-
-613 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
ckenschlempe ersetzt werden kann, wobei der Einsatz von Trockenschlempen
als alleinige Eiweißquelle bis zu einer Milchleistung von etwa 30 kg möglich ist.
Jedoch bleibt die Frage offen, inwieweit die Trockenschlempe in Kombination
mit Rapsextraktionsschrot Futterrationen von Hochleistungskühen leistungsgerecht
mit Protein ergänzen kann.
Zur Klärung dieser Fragestellung wurde an der Thüringer Landesan stalt für Landwirtschaft
eine Untersuchung mit Milchkühen durchgeführt. In dem Gesamtprojekt
sollten unter Praxisbedingungen die Auswirkungen des Ersatzes von Sojaextraktionsschrot
durch eine Kombination von Trockenschlempe (ProtiGrain ® ) und
Rapsextrak tionsschrot auf Futteraufnahme, Milchleistung und Stoffwechsel geprüft
werden.
2. Material und Methoden
Der Milchkuhversuch wurde über einen Zeitraum von 6 Monaten unter Produktionsbedingungen
durchgeführt.
2.1 Fütterung
Für den Fütterungsversuch wurden zwei Rationen mit gleichen Grundfutteranteilen
(Mais-, Grasanwelksilage und Heu) kalkuliert (Tab. 1). Der Silageanteil in der Trockenmasse
lag in beiden Gruppen bei 50,8 %. Das Grundfutter bestand in beiden Gruppen
aus 38 % Grassilage (1. Schnitt, 27,8 % T, 5,5 MJ NEL/kg T, 139 g XP/kg T, 125g nXP/
kg T) sowie 58 % Maissilage (32 % T, 6,6 MJ NEL/kg T, 77,3 g XP/kg T, 132 g nXP/kg T)
in Ergänzung mit Heu. Zusätzlich erhielten die Tiere täglich 330 g eines Mineralstoffgemisches
einschließlich Natriumbicarbonat, Futterkalk und Viehsalz.
Das Kraftfutter in den beiden Rationen setzte sich aus verschiedenen Energieträgern
(Gerste, Weizen, Fett, Glycerin) und Proteinträgern (Sojaextraktionsschrot,
Rapsextraktionsschrot, Rapskuchen, Trockenschlempe) sowie zwei
Mischfuttermitteln zusammen (Tab. 1). Das Mischfuttermittel deuka MK 204-M
enthielt 25,1 % Rapsextrak tionsschrot und 9,5 % Rapskuchen. Im Futtermittel
deukalac 234 waren Raps- und Sojaextraktionsschrot in pansengeschützter
Form zu je 25 % enthalten. In der Kontrollration war Sojaextraktionsschrot Hauptproteinträger.
In der Versuchsration erfolgte ein vollständiger Ersatz des Sojaextraktionsschrotes
durch ProtiGrain ® und Rapsextraktionsschrot.
-614 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Die Rationen waren ansonsten entsprechend den Versorgungsempfehlungen
der GfE (2001) unter Einbeziehung betrieblicher Vorgaben kalkuliert und isokalorisch
und isonitrogen zusammengesetzt (Tab. 1). Grundlage der Kalkulation
war eine tägliche Milchleistung von 42 kg bei 4,0 % Fett und 3,4 % Eiweiß (Tab. 1).
Die Fütterung erfolgte zweimal täglich über eine TMR-Vorlage. Es wurden die folgenden
täglichen Parameter je Gruppe erfasst: Futtermenge, Restfuttermenge,
Tierzahl pro Gruppe sowie Trockensub stanz der TMR. In festgelegten Abständen
wurden die Rohnährstoffgehalte der Grob-, Kraftfutter und TMR- Mischungen
analysiert.
Tab. 1: Zusammensetzung (kg Frischmasse) und kalkulierte Gehalte in der
Ration
Rationen
-615 -
Kontrolle
(SES)
Versuch
(ProtiGrain ® /RES)
Maissilage 27,0 27,0
Grassilage 17,0 17,0
Heu 0,5 0,5
Gerste/Weizen 4,1 3,0
Deukalac 243 2,1 -
Deuka MK 204-M 1,5 4,5
Melasse 1,0 1,0
Rapskuchen 1,6 -
Rapsextraktionsschrot - 2,6
Sojaextraktionsschrot 2,4 -
ProtiGrain ® - 2,1
Futterfett (Palmit) 0,1 0,1
Glycerin 0,2 0,2
Mineralstoffgemisch 1 0,4 0,4
Trockenmasseaufnahme, kg/d 25,0 25,3
TS-Aufnahme aus Grobfutter, kg/d 13,1 13,1
XP, g/kg T 164 161
nXP, g/kg T 162 159
RNB, g/d 11 10
XF, g/kg T 146 148
MJ NEL/kg T 7,0 6,9
1 einschließlich Natriumbicarbonat, Futterkalk, Viehsalz
Die Nährstoff- und Energiegehalte der Versuchsfuttermittel Proti Grain ® und
Rapsextraktionsschrot sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 2: Nährstoff- und Energiegehalte von ProtiGrain® und Rapsextraktionsschrot
ProtiGrain ® Rapsextraktionsschrot
Herstellerangabe Herstellerangabe
Trockenmasse, % 93,1 87,7
XP, g/kg T 313 374
XF, g/kg T 76 148
XL, g/kg T 89 39
nXP bei UDP 5, g/kg T 242 251
RNB bei UDP 5, g + 11,4 + 19,7
XS, g/kg T 32,0 74,0
XZ, g/kg T 46,0 91,0
NEL, MJ/kg T 7,5 7,4
2.2 Tiere im Versuch
Die Milchkühe für die Versuchs- und Kontrollgruppe im Fütterungsversuch wurden
aus der Milchviehherde der Landwirtschaftsgenossenschaft e.G. Förtha
(Rasse Deutsche Holstein) zusammengestellt. Da für die Versuchsfrage ein
hohes Leistungsniveau gefordert war, wurden Kühe aus dem ersten Laktationsdrittel
ausgewählt. Neben mehrkalbigen Milchkühen wurden für den Versuch
auch Erstkalbinnen genutzt. Die Kühe standen in den Gruppen 2 und 3. Gruppe
2 war die Kontrollgruppe, Gruppe 3 die Versuchsgruppe. Da der Versuch unter
Produktionsbedingungen stattfand, war es notwendig, trächtige Tiere der Kontroll-
und Versuchsgruppe in nachfolgende Fütterungsgruppen umzustallen.
Die freien Plätze wurden mit Milchkühen ergänzt, die die Kolostralmilchperiode
beendet hatten und keine gesundheitlichen Probleme aufwiesen. Die Einteilung
der Tiere erfolgte nach der aktuellen Milchleistung, der vorherigen Laktationsleistung
sowie der Anzahl der Laktationen. Die Kenndaten der Versuchs- und
Kontrollgruppe zu Versuchsbeginn sind der Tabelle 3 zu entnehmen. Unter Versuchsbeginn
ist der Eintritt des Tieres in die jeweilige Gruppe definiert.
Die Milchkühe wurden während der Untersuchungen in einem Liegeboxenlaufstall
mit Gummimatten im Liegebereich, Vollspaltenboden und Fressgittern
gehalten. Wasser stand den Tieren ad libitum zur Verfügung.
-616 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 3: Kenndaten der Gruppenzusammensetzung zu Versuchsbeginn
Parameter Versuch Kontrolle
Tierzahl 166 176
Anzahl Erstlingskühe, % 34 41
Milch, kg/d 35,8 35,9
Laktationstag 75 79
Laktationsnummer 2,1 2,2
2.3 Milchleistung
Die Milchleistung wurde täglich über den Melkstand erfasst. Milchproben wurden
zweimal pro Monat zu jeder Melkung (früh, mittags, abends) genommen und die
Milchinhaltsstoffe im Milchlabor des TVL bzw. der TLL ermittelt.
2.4 Stoffwechsel
Zur Beurteilung der Stoffwechselsituation in den beiden Gruppen wurden im
Blutserum von klinisch gesunden Milchkühen geeignete Stoffwechselparameter
bestimmt (Tab. 4).
Tab. 4: Ausgewählte Stoffwechselparameter
Parameter Stoffwechselprofil
Zellstoffwechsel ASAT
Leberstoffwechsel GLDH, Harnstoff
Kohlenhydrat-/Fettstoffwechsel ß-Hydroxybutyrat, Bilirubin, Cholesterol
Proteinstoffwechsel Harnstoff
2.5 Statistik
Zur mathematisch-statistischen Auswertung der Versuchsdaten kam ein
gemischtes lineares Modell (Testtagsmodell) zur Anwendung. Die Schätzung
der Parameter erfolgte mit den Programm SAS (proce dure mixed). Ausgewertet
wurden alle Tiere mit mindestens 50 bis maximal 150 Versuchstagen.
-617 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
3. Ergebnisse
In Tabelle 5 sind von ausgewählten Futtermitteln die durchschnittlichen Nährstoff-
und Energiegehalte angegeben. Die Laboranalysen von Rapsextraktionsschrot
und ProtiGrain ® zeigten eine gute Übereinstimmung mit den Herstellerangaben
(Tabelle 2). Sojaextraktionsschrot hatte von den eingesetzten
Proteinfuttermitteln den höchsten Gehalt an Rohprotein und nutzbarem Rohprotein
und entsprach in den Analysenwerten den Angaben laut DLG-Futterwerttabelle.
Tab. 5: Analysenwerte der Nährstoff- und Energiegehalte einzelner Futtermittel
(je kg Trockenmasse)
Grassilage
Maissilage
Sojaextraktionsschrot
-618 -
Rapsextraktionsschrot
ProtiGrain ®
(n = 6) (n = 6) (n = 6) (n = 6) (n = 6)
T, g 278 320 868 895 912
XP, g 139 77 483 375 327
XL, g 36 31 30 38 73
XA, g 90 85 71 77 73
XF, g 287 187 82 156 79
ME, MJ 9,4 11,0 13,7 12,1 12,0
NEL, MJ 5,5 6,6 8,6 7,4 7,3
nXP, g 125 132 285 239 246 1
RNB, g +2 -9 +32 +22 +13
1 UDP-Gehalt 40 %
Die Ergebnisse des Fütterungsversuchs sind in Tabelle 6 und Tabelle 7 dargestellt.
Der Anteil an Gras- und Maissilage war in beiden Gruppen gleich. Der Heuanteil
variierte nur gering. Trotz gleicher Futtervorlage über den Futtermischwagen
(26 kg Trockenmasse/Tier und Tag) zeigten sich Unterschiede in der Futteraufnahme
zwischen den Gruppen. Die Trockenmasseaufnahme lag in der
Versuchsgruppe mit 23,4 kg/Kuh und Tag im Mittel um 5 % niedriger als in der
Kontrollgruppe. Das Ergebnis deckt sich nicht mit den Untersuchungen von Urdl
(2010), der eine gleichbleibende Futteraufnahme bei vollständigem Austausch
von Soja- und Rapsextraktionsschrot durch getrocknete Getreideschlempe

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
(Weizen) festgestellte. Inwieweit die Kombination von Trockenschlempe und
Rapsextraktionsschrot Einfluss auf die Futteraufnahme hatte, ist schwierig zu
beurteilen, da die Messung der Futteraufnahme nur gruppenweise und nicht über
das Einzeltier erfolgte. Die Futteraufnahme im Versuch könnte auch durch individuelle
Schwankungen bei Einzeltieren mit beeinflusst worden sein (Tabelle 5).
Aus der unterschiedlichen Trockenmasseaufnahme ergaben sich Unterschiede
in der Nährstoff- und Energieaufnahme zwischen den Gruppen. Die Kontrollgruppe
nahm in Mittel pro Tag rund 13 MJ NEL mehr auf. Die ruminale Stickstoffbilanz
war in allen Gruppen positiv, sank jedoch von +12 g/Tag in der Kontrollgruppe
auf +6 g/Tag in der Gruppe mit Trockenschlempe.
Tab. 6: Ergebnisse der Energie-, Nährstoff- und Trockenmasseaufnahme
Versuch Kontrolle
Futtervorlage in % der Trockenmasse
Maissilage 33,7 34,3
Grassilage 18,4 18,7
Heu 1,8 2,1
Gerste/Weizen- Mischung 9,0 12,6
Deukalac 243 - 7,6
Deuka MK 204-M 15,6 6,1
Melasse 2,7 2,8
Rapskuchen - 5,7
Rapsextraktionsschrot 9,3 -
Sojaextraktionsschrot - 8,2
ProtiGrain ® 7,5 -
Glycerin 0,8 0,9
Mineralstoffgemisch 1,1 1,1
Trockenmasseaufnahme, kg /d
Energie- und Nährstoffaufnahme
23,4 24,6
XP, g/kg T 145 155
nXP, g/kg T 143 152
RNB, g/d +6 + 12
XF, g/kg T 140 142
XZ+XS, g/kg T 233 290
NEL, MJ/kg T 6,8 7,0
1 einschließlich Natriumbicarbonat, Futterkalk, Viehsalz, Futterfett
Tabelle 7 zeigt ein insgesamt hohes Leistungsniveau der Milchkühe. Bei der Milchleistung
ergaben sich signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen. Die Differenz
in der Milchmenge lag bei 2,6 kg Milch/Kuh und Tag. Die Ursache dafür könnte in der
niedrigeren Gesamttrockenmasseaufnahme liegen (Tab. 6). Im Versuch von URDL
2010 wurden keine Unterschiede in der Milchleistung festgestellt. Allerdings lagen
-619 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
hier die mittleren Milchleistungen bei ca. 25 kg/Tier und Tag. In der eigenen Untersuchung
wurden in der Versuchs- und Kontrollgruppe gleiche Eiweißgehalte von 3,4 %
ermittelt und der Fettgehalt unterschied sich nicht signifikant. Engelhard (2007)
zeigte in seinen Untersuchungen, dass der Austausch von Rapsextraktionsschrot
gegen die Trockenschlempe ProtiGrain ® im Bereich von ca. 3 kg je Tier und Tag nicht
zu statistisch gesicherten Differenzen zwischen den Milchleistungen, den Milchfett-
und Eiweißgehalten sowie den Futteraufnahmen führte.
Die Milchharnstoffgehalte waren zwischen der Kontroll- und Versuchsgruppe
signifikant verschieden (Tab. 7). Geht man von den Werten der RNB (Tab. 6) aus,
so spiegeln sich die Unterschiede in der Höhe der RNB zwischen den Futterrationen
auch im Milchharnstoffgehalt wider. Aber auch die um 12 MJ NEL niedrigere
Energieaufnahme könnte Einfluss auf den Milchharnstoffgehalt haben (Tab. 6).
Tab. 7: Ergebnisse der Milchleistung (Signifikanzniveau 0,05)
Parameter Versuch Kontrolle P
n 76 72
Milchmenge, kg/d 35,7 ± 0,64 38,3 ± 0,62 0.0030
ECM, kg/d 34,4 ± 0,53 36,3 ± 0,52 0.0185
Fettgehalt, % 3,71 ± 0,06 3,56 ± 0,06 0.0698
Eiweißgehalt, % 3,37 ± 0,02 3,42 ± 0,02 0.1035
Fett-Eiweiß-Quotient 1,04 ± 0,01 1,05 ± 0,01 0.3796
Harnstoffgehalt, mg/l 255 ± 3,44 292 ± 3,39 < 0.0001
Die Stoffwechselparameter unterscheiden sich nicht signifikant (Tab. 8). Die Aktivitätssteigerung
bei ASAT in der Kontroll- als auch in der Versuchsgruppe kann als
leicht erhöht eingestuft werden. Dabei gilt ein Wert bis zur dreifachen Aktivitätserhöhung
als leicht erhöht. Die GLDH-Werte, als spezifische Indikatoren der Lebergesundheit
lagen im Mittel in den Fütterungsgruppen zwischen 290 und 248 nkat/l.
Der Grenzwert für GLDH wird in beiden Gruppen nicht überschritten, sodass bei
den untersuchten Tieren in Verbindung mit dem Parameter ASAT nicht auf eine
stärkere, prognostisch ungünstige Leberbelastung geschlossen werden kann.
Die Harnstoffwerte als Mittelwert im Blutserum waren in der Gruppe mit Sojaextraktionsschrot
mit 4,9 mmol/l am niedrigsten. Das korrespondiert nicht mit den
Milchharnstoffgehalten. Die Werte bewegten sich jedoch auch am oberen Grenzwert
des physiologischen Bereiches. Da in beiden Fütterungsgruppen der obere
Grenzwert fast erreicht bzw. überschritten wird, ist eine Energieunterversorgung
-620 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
im Futter in beiden Gruppen bzw. ein Proteinmangel in der Versuchsgruppe nicht
auszuschließen. Die Ergebnisse decken sich auch mit der Nährstoffaufnahme aus
der TMR (Tab. 6). In der Versuchsgruppe ist die Energieversorgung im Vergleich
zur Kontrollgruppe geringer einzustufen. Die mittlere Energieaufnahme betrug in
dieser Gruppe nur 159 MJ NEL/Tag. Die über den Grenzwert hinausgehenden Bilirubin-Werte
der Kontrollgruppe entsprechen der natürlichen Reaktion der Tiere
auf eine Energieunterversorgung während der Laktation. Konzentrationen über
50 µmol/l sind in der Regel prognostisch weniger günstig einzustufen und kommen
in der Regel bei nekrotisierenden Mastitiden oder Endometritiden vor.
Tab. 8: Stoffwechselparameter (Blutserum, Mittelwert, alle Parameter P >
0,05)
Stoffwechselparameter
Versuch
n = 11
-621 -
Kontrolle
n = 13
Grenzwert 1
unterer oberer
Harnstoff (UREA), mmol/l 5,5 ± 0,8 4,9 ± 1,3 2,5 5
Ketonkörper (HBS), µmol/l 719,4 ± 160,3 799,2 ± 229,7 0 900
Aspartat-Amino-Transfe rase
(ASAT), nkat/l
1 327,5 ± 220,0 1 527,1 ± 475,9 0 1 300
Bilirubin, µmol/l 3,0 ± 0,9 6,5 ± 4,4 0 5
Glutamat-Dehydro genase
(GLDH), nkat/l
290,5 ± 202,7 248,2 ± 176,1 0 300
Cholesterin (CHOL), mmol/l 3,8 ± 1,5 3,4 ± 2,0 2,5 6
1 Grenzwerte der Thüringer Tierseuchenkasse, Tiergesundheitsdienst
4. Schlussfolgerungen
Ziel des Fütterungsversuches war es, Sojaextraktionsschrot in Futterrationen
von Hochleistungskühen durch eine Kombination von Trockenschlempe und
Rapsextraktionsschrot vollständig zu ersetzen und die Effekte auf die Futteraufnahme,
die Milchleistung und Stoffwechselparameter zu untersuchen.
Zwischen der Kontrollgruppe (Sojaschroteinsatz) und der Versuchsgruppe
(Kombination von Trockenschlempe und Rapsextraktionsschrot) zeigten sich
unter den vorliegenden Versuchsbedingungen signifikante Unterschiede in der
Milchleistung und dem Milchharnstoffgehalt. Der vollständige Ersatz von Soja-

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
extraktionsschrot führte zu einer Verringerung der Milchmenge und des Milchharnstoffgehaltes.
Wie verschiedene Ergebnisse aus der Literatur (Kluth, 2005; Ettle, 2007;
Engelhard, 2008) zeigen, kann sowohl der Einsatz von Trockenschlempe oder
Rapsextraktionsschrot in der Milchkuhfütterung eine Alternative zu Sojaextraktionsschrot
sein. Inwieweit eine Kombination von Trockenschlempe mit Rapsextraktionsschrot
Sojaextraktionsschrot in Rationen für Hochleistungskühe
mit einer täglichen Milchleistung oberhalb von 36 kg vollständig ersetzen kann,
ist aus den Ergebnissen dieses Versuches nicht abschließend zu bewerten, da
zwar in der Versuchsgruppe eine Verringerung der täglichen Trockenmasseaufnahme
ermittelt wurde, diese jedoch nur gruppenweise und nicht für das Einzeltier
festgestellt werden konnte.
5. Literatur
DLG, 1997: DLG-Futterwerttabellen - Wiederkäuer. 7. Auflage, DLG-Verlag,
Frankfurt/Main.
Dunkel, S., 2005: Fütterung von getrockneter Weizenschlempe an Milchkühen.
http://www.lfl.bayern.de/ite/rind/14695/linkurl_0_4.pdf [2.11.2010].
Engelhard, T., Helm, L., Kluth, H., 2008: Vergleich der Fütterungseigenschaften
von Trockenschlempe und Rapsextraktionsschrot.
h t t p : / / l s a - s t 2 3 . s a c h s e n - a n h a l t . d e / l l g / i n f o t h e k / d o k u m e n t e /
Trockenschlempe2007.pdf [2.11.2010].
Ettle, Th., 2007: Einsatz industriell erzeugter Proteinfuttermittel (RaPass,
Schlempe) in der Milchviehfütterung (Forschungsprojekt 100079). http://
www.actiprot.at/downloads/endbericht_protein fut termittel_milchvieh.
pdf [2.11.2010].
GfE (2001): Empfehlungen zur Energie- und Nährstoffversorgung der Milchkühe
und Aufzuchtrinder. DLG-Verlag, Frankfurt/Main.
Kluth, H., Engelhard, T., Rodehutscord, M., 2005: Zum Ersatz von Sojaextraktionsschrot
durch Rapsextraktionsschrot in der Fütterung der Hochleistungskuh.
Züchtungskunde, 77, (1) 58-71.
Urdl, M., Leithold, A., Schauer, A.. 2010: Abschlussbericht ActiProt. https://
www.dafne.at/prod/dafne_plus_common/attachment_download/
b 0 b f 3 7 2 9 6 f 5 1 8 b d 5 6 a 9 9 5 8 f f e 6 9 8 d 5 c 2 / U R D L _ A c t i P r o t - M i l c h _
Abschlussbericht.pdf [2.11.2010].
-622 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Erhebungen zum Einfluss von pansengeschütztem
Methionin auf Leistungsparameter, Wirtschaftlichkeit
und Effizienz der Stickstoffverwertung in
proteinreduzierten Rationen
A. Schröder 1 , I. Eisner 1 , R. Bennett 2 , H. Rulquin 3
1 Kemin Deutschland GmbH, Köln; 2 Adisseo, Antony (Frankreich), 3 INRA, St-Gil-
les (Frankreich)
1. Einleitung und Problemstellung
Vor dem Hintergrund steigender Futterkosten und zunehmender Volatilität der
Milchpreise ist der Landwirt mehr denn je gezwungen, die Produktivität und Effizienz
auf dem Betrieb zu verbessern.
Eine Möglichkeit kann darin bestehen, den Proteingehalt der Ration bei gezielter
Balancierung der Aminosäuren zu reduzieren; dies bei gleicher Milchleistung
und zusätzlich positiven Effekten auf Gesundheit, Fruchtbarkeit und Umwelt.
Für Geflügel und Schweine ist dieses ein anerkanntes und praktiziertes Konzept,
wodurch die Stickstoffverluste in die Umwelt reduziert, Energieverluste im
Stoffwechsel eingespart, der Stoffwechsel entlastet und Rationskosten gesenkt
werden können. Aber auch im Wiederkäuerbereich gibt es weltweit effektive
Fortschritte der Wissenschaft der höchsten Effizienz der Proteinverwertung
nahezukommen: so wurden die Aminosäuren in das INRA System (Rulquin und
Verité, 1993, INRA, 2007) als auch in das NRC System (NRC, 2001) integriert.
Entsprechende Vorschläge für Erweiterungen und Anwendung in der landwirtschaftlichen
Praxis gibt es auch im niederländischen DVE System, im dänischen
AAT/PBV System, im skandinavischen NorFor System sowie im deutschen
nXP- System (Schröder et al., 2008).
Das Ziel der vorgestellten Erhebungen bestand darin, unter Praxisbedingungen
den Einfluss von pansengeschütztem Methionin (MetaSmart®) auf Leistungsparameter
und Wirtschaftlichkeit sowie Effizienz der Stickstoffverwertung zu
untersuchen. Des Weiteren sollte überprüft werden, inwieweit die Effizienz der
Proteinverwertung mit der „Rulquin-Gleichung“ (Rulquin, 2009), die die Qualität
des metabolisierbaren Proteins in die Effizienzberechnung einbezieht,
geschätzt werden kann.
-623 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Dazu wurden im Jahr 2009 auf 11 europäischen Milchviehbetrieben Erhebungen
mit proteinreduzierten und nach Aminosäuren balancierten Rationen durchgeführt.
2. Material und Methoden
Auf den beteiligten Betrieben standen 5 500 Kühe, von denen 2 200 in die Feldversuche
einbezogen waren. In neun Herden wurden 9 000 bis 11 000 kg Milch mit Kühen
der Rasse Holstein Friesian gemolken, in zweien 6 000 bis 7 000 kg Milch mit Jersey-
Kühen. Die Erhebungen erfolgten unter praktischen Bedingungen im OFF-ON-OFF
Design, wobei die Dauer der einzelnen Phasen jeweils 4 bis 8 Wochen betrug.
Die Genauigkeit der ermittelten Futteraufnahmen in den 11 Felderhebungen war
unterschiedlich. Soweit vorhanden, wurde ein Futtermischwagen mit Wiegeeinrichtung
genutzt. In wenigen Fällen wurde angenommen, dass die aufgenommene
Ration der errechneten Ration unter Berücksichtigung der am Transponder aufgenommenen
Konzentratmengen entsprach.
Die Rationsberechnung erfolgte auf Basis der jeweils landestypischen Bewertungssysteme,
wobei für die Grobfuttermittel Analysenwerte zur Verfügung standen und
für die Konzentrate bzw. Einzelkomponenten Tabellenwerte bzw. Angaben der
Mischfutterproduzenten genutzt wurden. Die Aminosäuregehalte sämtlicher Futtermittel
wurden Tabellenwerken entnommen (INRA, 2007; Misciattelli, et al., 2002).
Das Grobfutter bestand in sechs Betrieben überwiegend aus Maissilage, in fünf
Versuchen überwiegend aus Grassilage. Hauptproteinfuttermittel waren Sojaextraktions-
und Rapsextraktionsschrot; Bier treber und Maiskleberfutter waren
in jeweils vier Rationen enthalten. Zur Proteinabsenkung wurde oftmals Soja
durch Raps und Maiskleberfutter durch Energieträger ersetzt. Es erfolgte eine
Balancierung der Aminosäuren der Rationen mit 30 bis 40 g MetaSmart ® . Dabei
wurde das Verhältnis von metabolisierbarem Lysin zu Methionin (LysDi und
MetDi entsprechend dem französischen System; nXLys und nXMet entsprechend
dem deutschen System) von durchschnittlich 3,6:1 auf 3,1:1 (F) bzw. von
3,1 auf 2,7:1 (D) verbessert.
Zur besseren Einordung der Ergebnisse wurde die Effizienz der Proteinverwertung
für alle Rationen mit dem französischen PDI-System aus der produzierten
-624 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Milchproteinmenge und der aufgenommenen Menge an metabolisierbarem Protein
(PDI) - bereinigt um den Anteil, der für die Erhaltung benötigt wird - geschätzt.
3. Ergebnisse
Die Rohproteingehalte der Rationen lagen vor der Proteinabsenkung im Mittel
bei 16,6 % Rohprotein (RP i. TM; 14,8 bis 18,5 %). Die reformulierten, proteinreduzierten
Rationen hatten 14,3 bis 17,5 % RP i. TM und die maximale RP-Absenkung
betrug 3 %-Punkte.
Trotz Absenkung der Rohproteingehalte der Rationen war eine tägliche Leistungssteigerung
um bis zu 2,3 kg Milch/Tag, 1,5 g/kg Milcheiweiß und 2,5 g/kg
Milchfett bei mittleren Werten von 0,4 kg Milch/Tag, 0,6 g/kg Eiweiß und 0,4 g/kg
Milchfett zu beobachten.
Die Erhebungen bestätigen eine Verbesserung der Proteinverwertung von proteinreduzierten
und mit geschütztem Methionin balancierten Rationen von im
Mittel 5,5 %Punkten auf 62,1 %, wobei die Vorhersage durch eine von Rulquin
(2009) an einem breiten Datenmaterial erstellte Regressionsgleichung sehr gut
ist.
*kPDI = Effizienz der Milchproteinsynthese, (g Michprotein/100 g PDI für Leistung)
Abb. 1: Effekt des Methionin-Lysin-Verhältnisses auf die Effizienz der Milcheiweißproduktion
(Rulquin, 2009)
-625 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Durch die höhere Leistung und eingesparte Futterkosten war das Verfahren trotz
sehr niedriger Milchpreise im Jahr 2009 wirtschaftlich.
4. Zusammenfassung
Felderhebungen bestätigen, dass Proteinreduzierungen mit Aminosäuren
balancierten Rationen ohne Leistungseinbußen möglich sind, wodurch die Effizienz
der Proteinverwertung bei überzeugendem wirtschaftlichen Nutzen deutlich
verbessert wird. Die Effizienz der Proteinverwertung wird sehr gut durch die
„Rulquin-Gleichung“ beschrieben. Die Ableitung einer entsprechenden Gleichung
für das erweiterte nXP-System, bei der der Einfluss der Qualität des nutzbaren
Rohproteins auf die N-Effizienz geschätzt wird, wird derzeit bearbeitet.
Eine Erweiterung der offiziellen deutschen Bedarfsnormen auf nutzbare Aminosäuren
erscheint sinnvoll, um einer breiteren Praxis die Nutzung des Aminosäurenkonzeptes
zu ermöglichen und dadurch die Effizienz der Proteinverwertung
weiter zu verbessern.
5. Literatur
INRA, 2007: Alimentation des bovins, ovins et caprins - Besoins des animaux -
Valeurs des aliments - Tables INRA 2007. Editions Quae, c/o INRA, Versailles,
France.
Misciattelli, L., Madsen, J., Møller, J., Thogersen, R., Kjeldsen, A.M., 2002:
Fodermidlernes indhold af aminosyrer og aminosyrernes andel af AAT.
Rapport nr. 98. Landbrugets Radgivningscenter.
NRC, 2001: Nutrient Requirements of Dairy Cattle. National Academy Press,
Washington D.C.
Rulquin, H., Verité, R., 1993: Amino acid nutrition of dairy cows: Productive
effects and animal requirements. In: Recent Advances in Animal Nutrition.
Garnsworthy, P.C., Cole, D.J.A. (Eds.), Nottingham University Press, Nottingham.
Rulquin, H., 2009: unveröffentlichte Ergebnisse.
Schröder, A., Bennett, R., Rulquin, H., 2008: Rationsgestaltung mit Aminosäuren:
Das nXAA-System - eine Erweiterung des nXP-Systems. VDLUFA-
Schriftenreihe Bd. 64, 305-312, VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
-626 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Verbesserung der Aufzuchtqualität von weiblichen
Jungrindern der Rasse Deutsche Holstein -
Ergebnisse aus einem Mehrländerprojekt
B. Losand 1 , S. Dunkel 2 , H.-J. Löhnert 2 , B. Fischer 3 , J. Trilk 4 , K.
Münch 4 , I. Steinhöfel 5
1 Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern,
Institut für Tierproduktion, Dummerstorf, 2 Thürin ger Landesanstalt
für Landwirtschaft (TLL), Jena, 3 Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und
Gartenbau, Zentrum für Tierhaltung und Tech nik, Iden, 4 Landesamt für Ländliche
Entwicklung, Landwirtschaft und Flur neuordnung Brandenburg (LELF),
Frankfurt(Oder), 5 Sächsi sches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie,
Abteilung Tierische Erzeugung, Köllitsch
1. Einleitung
In einigen Landesanstalten für Landwirtschaft Ost- und Nordostdeutschlands
wurden Versuche auf den Weg gebracht, die sich mit den Auswirkungen verschiedener
Aufzuchtverfahren und -inten si tätsstufen auf die Nutzungsdauer
und Lebensleistung der späteren Kühe beschäftigen. Wegen der Vielfältigkeit
der betrieblichen Bedingungen und deren Einfluss auf die Wahl des Verfahrens
und der möglichen Aufzuchtintensität bzw. -geschwindigkeit einerseits und der
erwarteten Robustheit der abzuleitenden Empfehlungen diesen Gegebenheiten
gegenüber andererseits haben sich die Ländereinrichtungen der ost- und
nordostdeutschen Bundesländer darauf geeinigt, ihre Versuche jeweils an
einer Standardvariante zu messen, auf dieser Basis deren Ergebnisse in einen
gemeinsamen Datenpool zu geben und in einem Mehrländerprojekt auszuwerten.
In einem ersten Schritt sind die sehr variablen Aufzuchtdaten sowie die
Ergebnisse der Milchleistung und Fruchtbarkeit bis Ende der ersten Laktation
zusammengetragen und miteinander in Beziehung gesetzt worden. Für die vorliegende
Ergebnispräsentation sind ausschließlich die jeweiligen Standardvarianten
der teilnehmenden Versuchsansteller ausgewertet worden.
2. Material und Methoden
Gearbeitet wurde mit Tiermaterial der Rasse Deutsche Holstein ab Ende des
6. Lebensmonats. Bis dahin wurden die Kälber jeweils betriebsüblich aufgezo-
-627 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
gen. Bis auf einen Versuchsansteller haben alle die Geburtsmasse erfasst. Hier
wurde pauschal eine Geburtsmasse von 40 kg unterstellt. Die entsprechenden
Ausgangsdaten für alle in die Auswertung einbezogenen Tiergruppen zeigt
Tabelle 1. Beacht lich ist die Varianz des Wachstums bereits bis Versuchsbeginn.
Die bis zum Ende des ersten Lebenshalbjahres erreichte mittlere Le bend masse
variierte zwischen den Versuchen von 165,7 bis 205,7 kg.
Tab. 1: Anzahl, mittlere Lebendmasse und mittlere Lebenstagszunahme zum
Zeitpunkt des Versuchsbeginns nach Versuchsanstellern und Herkunft
der Tiere
Versuchsansteller
Herkunft Anzahl
Geb.masse
LM6 LTZ6
kg kg g/Tag
1 1 20 40 165,7 687
1 2 19 40 193,6 836
2 87 41,1 167,5 726
3 15 43,3 205,7 888
4 76 44,4 203,8 871
5 1 90 41,1 200 868
5 2 70 41,8 194,9 833
gesamt 377 41,9 189,6 817
± 25,9 128
Durch den Versuchsansteller 1 wurden die benötigten Kälber erst zu Versuchsbeginn
aus zwei Produktionsbetrieben zugekauft, unter Ver suchsbedingungen
bis zum 7. Trächtigkeitsmonat aufgezogen und anschließend wieder an die Herkunftsbetriebe
zurück gegeben. Bei den anderen Versuchsanstellern erfolgte
die Aufzucht und der anschließende Produktionseinsatz durchgehend im Herkunftsbetrieb
unter betriebsüblichen Bedingungen.
Untersucht wurden der Besamungsaufwand bis zur Trächtigkeit der Jungrinder,
der Kalbeverlauf sowie die Milchleistung in der 1. Laktation und die Zwischenkalbezeit
zur zweiten Kalbung. Mit Hilfe der Varianzanalyse wurden
diese Ergebnisse mit dem Wachstum im ersten Lebenshalbjahr sowie bis zum
15. Lebensmonat, der Lebendmasse zur 1. Konzeption bzw. zur 1. Besamung,
dem Färsenkonzeptionsalter bzw. dem Erstkalbealter, der Körperkondition zur
1. Konzeption, der Lebendmasse zur ersten Kalbung sowie dem Versuchsansteller/Versuchsbetrieb
in Beziehung gesetzt.
-628 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
3. Ergebnisse
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse zum Besamungserfolg, Wachstum bis zur erfolgreichen
Besamung, zum Erstkalbealter, der Milchleistung in der ersten Laktation
wie auch der Zwischenkalbezeit sowie deren Spannbreite zwischen den Versuchen.
Die trotz der Ausrichtung auf gleiches Wachstum und ein gleiches Erstkalbealter
erreichte Variabilität der Ergebnisse rechtfertigt die Anwendung der Varianzanalyse.
Tab. 2: ausgesuchte Ergebnisse der Standardgruppen zu Reproduktion und
Milchleistung in Aufzucht bzw. 1. Laktation
Versuchsansteller
BI
LMKonzeption
kg
BCSKonzep-
tion
Note
1…5; mm
-629 -
EKA
Monate
Milch305
kg
ZKZ
Tage
3 1,6 442 16,6 24,5 8 990 385
± 0,8 45,7 3,1 1,6 1 157 51
5 1,7 460 3,44 25,3 9 222 412
± 0,9 47,5 0,32 2,8 1 482 69
4 1,8 457 24,8 8 053 397
± 1,5 54,0 2,4 1 331 66
1 2,95 418 10,5 25,3 8 665 459
± 2,1 75,1 2,2 2,4 1 521 77
1 2,1 465 25,8 9 398 397
± 1,6 55,4 2,3 1 802 60
2 2,1 438 14,4 25,4 8 793 413
± 1,0 36,5 3,3 1,8 1 400 55
5 1,5 435 3,75 24,4 8 566 410
± 1,0 28,3 0,31 1,3 1 188 63
gesamt 1,85 447 25,1 8 797 410
± 1,2 47,1 2,2 1 435 64
Unter den gegebenen Bedingungen der Aufzucht auf ein gewünschtes Erstkalbealter
von 24 Monaten ergab sich ein gegenüber anderen Faktoren dominan-

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
ter Einfluss der Ausschöpfung des Wachstumspotentials der Kälber im ersten
Lebenshalbjahr auf den Besamungsaufwand (Abb. 1), das Erstkalbealter, die
Milchleistung (Abbildung 2) und die Zwischentragezeit.
Abb. 1: Besamungsaufwand (BA) in Abhängigkeit von der Lebenstagszunahme
im ersten Lebenshalbjahr
Abb. 2: Erstlaktationsleistung in Beziehung zum Lebenstagszunahme im ersten
Lebenshalbjahr
Das Färsenkonzeptionsalter hatte keinen Einfluss auf Erstlaktationsleistung
und Kalbeverlauf zur 1. Kalbung. Eine zu späte erste Konzeption (>18 Monate)
verzögerte jedoch auch die zweite Trächtigkeit. Die Lebendmasse zur ersten
-630 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Besamung (357 … 504 kg) hatte keinen Einfluss auf den Besamungsaufwand
1. Trächtigkeit, wie auch die Konzeptionsmasse (379 … 538 kg) in keiner Beziehung
zur späteren Milchleistung stand. Der Kalbeverlauf war bei Kalbemassen
(p. p.)

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Einfluss des Wachstumsstadiums von
Dauerwiesen futter auf Ertrag, Futterwert,
Futteraufnahme und Leistung bei Milchkühen im
Laufe einer ganzen Vegetationsperiode
L. Gruber 1 , A. Schauer 1 , J. Häusler 1 , A. Adelwöhrer 1 ,
K.-H. Südekum 2 , F. Wielscher 3 , M. Urdl 1 , S. Kirchhof 4
1 Institut für Nutztierforschung, Lehr- und Forschungszentrum für Land wirtschaft
Raumberg-Gumpenstein, Irdning; 2 Institut für Tierwissenschaften, Universität
Bonn, Bonn; 3 Institut für Nutztierwissensch., Univ. für Bodenkultur, Wien; 4 Institut
für Tierwissenschaften, Univ. Hohenheim, Stuttgart
1. Einleitung und Fragestellung
Um den Energiebedarf hochleistender Milchkühe zu einem hohen Ausmaß und
bei wiederkäuergerechter Rationsgestaltung decken zu können, ist eine hohe
Grobfutterqualität die unbedingte Voraus setzung (Daccord, 1992; Spiekers et
al., 2009). Denn nur auf diesem Weg wird sowohl eine hohe Energiekonzentration
als auch eine hohe Futteraufnahme erzielt, die - als Produkt der beiden Faktoren
- zu einer hohen Energieaufnahme führt (Crampton et al., 1960; Mott und
Moore, 1969). Diese Frage war daher in den letzten Jahrzehnten in vielen Ländern
ein wichtiges Forschungsthema (Burns, 2008).
Bei Wiesenfutter - als grasbetonte Bestände oder auch als Dauer wiese mit mehreren
bzw. vielen botanischen Arten (Gräser, Kräuter, Leguminosen) - übt das
Vegetationsstadium der Pflanzen den über ra genden Einfluss auf den Futterwert
aus, der sich sowohl in der Futter auf nahme als auch in der Verdaulichkeit manifestiert
(INRA, 1989; Minson, 1990; Van Soest, 1994; Gruber et al., 1996 und 1999).
Das Vegetationsstadium bestimmt den Anteil und die Zusammen setzung der
Gerüstsubstanzen und auch die Art der Zellinhaltsstoffe. Junge Pflanzen beginnen
die Vegetation mit einer starken Ent wicklung der Assimilationsfläche. Der
Anteil der Blätter gegenüber dem Stängel ist also zunächst relativ groß. Blätter
enthalten mehr verfügbare Nähr- und Mineralstoffe als Stängel. Die Zellinhaltsstoffe
(Protein, Nichtfaser-Kohlenhydrate wie Zucker und Stärke, Fette) sind
nahezu vollständig verdaulich (Van Soest, 1967). Mit fortschreit ender Vegetation
nimmt der Anteil des Stängels bis zur Blüten- und Samenbildung laufend zu
(z. B. Pritchard et al., 1963; Terry und Tilley, 1964; Mowat et al., 1965a und b; Hak-
-632 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
ker und Minson, 1981; Hides et al., 1983; Wilman et al., 1996; Wilman und Rezvani,
1998). Der Stän gel besteht vorwiegend aus Gerüstsubstanzen (Zellulose,
Hemizellu lose, Lignin). Während die Faserkohlenhydrate (Zellulose, Hemizellulose)
von den Pansenmikroben durchaus abgebaut werden können - wenn auch
bei relativ geringen Abbauraten - (Van Soest, 1967; Sniffen et al., 1992), ist Lignin
unverdaulich und durch seine chemi sche Komplexbildung mit Hemizellulose
sowie durch die physikal ische Inkrustierung der Faserkohlenhydrate verantwortlich
für den Rück gang der Verdaulichkeit mit fortschreitender Vegetation (Van
Soest, 1967). Übersichtsarbeiten zur chemischen Zusammen setzung, Analytik
sowie zur Bedeutung pflanzlicher Gerüstsub stanzen in der Ernährung der Wiederkäuer
finden sich u. a. bei Van Soest et al. (1991), Jung und Deetz (1993), Van
Soest (1994), Oestmann et al. (1995), Südekum et al. (1995), Mertens (1997),
NRC (2001), Mertens (2002), Zebeli et al. (2008), Gruber (2009).
Die Futterwerttabellen in verschiedenen Ländern geben Nährstoff gehalte und
Verdaulichkeit bei verschiedenen Vegetationsstadien für die einzelnen Aufwüchse
an (u. a. INRA, 1989 und 2007; DLG, 1997; RAP, 1999; NRC, 2001;
Rostocker Futterbewertungssystem, 2004; ÖAG-Futterwerttabelle, 2006).
Nach Van Soest et al. (1978) ist das Futter das kumulative Ergebnis des Pflanzenwachstums
und der Umweltfaktoren, welche die Verteilung der bei der
Photosynthese erzeugten Nährstoffe und Energie in der Pflanze bewirken. Die
entscheidenden Faktoren für die Unterschiede der Grobfutterqualität liegen in
der Pflanzenspecies, der geographischen Region und der Wachstumssaison.
Durch die Umweltfaktoren Licht und besonders Temperatur sowie die Wasserversorgung
werden die Bildung der Faser-Kohlenhydrate und der Nichtfaser-
Kohlenhydrate sowie die Lignifizierung gesteuert. Das Wachstumsstadium ist
demnach ein sekundärer Effekt der Umweltfaktoren.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des Wachstumsstadi ums von Dauerwiesenfutter
auf Ertrag, Nährstoffgehalt und Verdau lichkeit, Futteraufnahme
sowie Leistung bei Milchkühen über 3 Jahre hindurch im Laufe ganzer Vegetationsperioden
untersucht.
2. Material und Methoden
2.1 Versuchsplan
Der Versuchsplan sah vor, dass pro Jahr die ganze Vegetations periode in
3 Aufwüchsen untersucht wurde, wobei je Aufwuchs 7 Wochen erhoben wurden
(Tab. 1). Um klimatisch bedingte Unterschiede im Vegetationsverlauf zwi-
-633 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
schen den Jahren zu berück sichtigen, wurde der Versuch für eine Dauer von
drei Jahren anberaumt. Die Versuchsfläche wurde in 3 Abschnitte geteilt, um
den Vegetationsverlauf des Wiesenfutters in den drei Aufwüchsen verfolgen zu
können. Jeder Aufwuchs wurde für die Dauer von sieben Wochen geerntet und
in frischem Zustand für die Versuche herangezogen. Der 1. Aufwuchs wurde
von der 2. Maiwoche bis Ende Juni verfolgt. Auf der Versuchsparzelle für den
zweiten Auf wuchs wurde der 1. Aufwuchs - der landesüblichen Nutzung entsprechend
- Ende Mai geerntet und auch der 2. Aufwuchs sieben Wochen hindurch
geprüft. Ebenso wurden auf der Versuchsfläche für den 3. Aufwuchs der 1. und
2. Aufwuchs landesüblich Ende Mai bzw. Ende Juli gemäht und der 3. Aufwuchs
von Ende August bis Mitte Oktober untersucht.
Tab. 1: Versuchsplan (Erhebungswochen)
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
Versuchsfütterung 1. Aufw. 1. Schnitt: 4. Maiwoche 1. Schnitt: 4. Maiwoche
Versuchsfütterung 2. Aufw. 2. Schnitt: 4. Juliwoche
Versuchsfütterung 3. Aufw.
Mai Juni
2 3 4 1 2 3 4 Juli August
1 2 3 4 1 2 3 A September Okt
4 1 2 3 4 1 2
2.2 Versuchsfläche und Grünlandbewirtschaftung
Der Versuch wurde auf einer Dauerwiese (11,5 ha) des Versuchs betriebes des
Lehr- und Forschungszentrums (LFZ) Raumberg-Gumpenstein in den Jahren
2000, 2001, 2002 und 2003 durch geführt. Im Jahr 2000 wurde der 2. Aufwuchs
durch Hagel und im Jahr 2002 der 3. Aufwuchs durch Hochwasser vernichtet. Die
beiden Aufwüchse wurden für die Auswertungen nicht berücksichtigt und im Jahr
2003 wiederholt. Die Versuchsfläche lag auf einem relativ feuchten Standort am
Talboden der Enns (Obersteiermark). Von den Artengruppen waren die Gräser
zu 51 %, die Leguminosen zu 21 % und die Kräuter zu 28 % im Pflanzenbestand
vertreten. Die Wiese wurde im Herbst mit 13 m³ Gülle (korrigiert auf 10 % TM)
gedüngt, zum 2. und 3. Aufwuchs wurden jeweils 40 kg N (150 kg NAC) pro ha
verabreicht. Mineralischer Stickstoff zum 2. und 3. Aufwuchs wurde verwendet,
um mögliche negative Auswirkungen einer Güllegabe auf die Futteraufnahme zu
verhindern, da das Grünfutter frisch verab reicht wurde. Zur Abdeckung der Phosphor-
und Kaliumversorgung wurden 160 kg Hyperkorn (26 %) und 370 kg Kornkali
(40 %) pro ha gedüngt. Eine möglichst homogene Zusammensetzung des
Pflanzenbestandes wurde durch Nachsaat einer Dauerwiesensaat gutmischung
im Frühjahr erreicht.
-634 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Pro Tag wurde eine Menge geerntet, die den Futterbedarf von 15 Kühen bei ad
libitum-Fütterung im Fütterungsversuch deckte (siehe Abschnitt 2.4). Im Zuge
dieses Erntevorganges wurde auch der Grünlandertrag an Trockenmasse (TM)
erhoben (Breite des Mäh werkes [m] × Länge des Schwades [m]; Nettogewicht
des Grüngu tes [kg] × TM-Gehalt des Grünfutters [%]).
2.3 Bestimmung des Futterwertes
2.3.1 Chemische Analysen
An jedem Erntetag wurden Proben gezogen (Mo-Sa) und der Gehalt an TM
bestimmt (Trocknung 24 h bei 104 °C). Die bei der Trocknung von Grünfutter
und Silagen entstehenden Verluste über flüchtige Substanzen wurden nach den
Angaben von Weißbach und Kuhla (1995) korrigiert. Parallel dazu wurden Grünfutterproben
täglich nach der Ernte tiefgefroren und pro Woche zu einer Sammelprobe
verei nigt. Diese Proben wurden zur Vermeidung von Saftverlusten
vorsichtig angetaut und anschließend der chemischen Analyse unter zogen. Die
Weender Analyse (Trockenmasse [TM], Rohprotein [XP], Rohfett [XL], Rohfaser
[XF], Rohasche [XA]) erfolgte nach den Methoden von VDLUFA (1976) bzw.
ALVA (1983) mit Tecator-Geräten. Die Gerüstsubstanzen (NDF, ADF, ADL) wurden
nach Van Soest et al. (1991) ebenfalls mit Tecator-Geräten analysiert. Ca
und Mg wurden komplexometrisch bestimmt, P spektralfotometrisch sowie K,
Na, Mn, Zn und Cu mit Atomabsorptionsspektroskopie.
2.3.2 Abbaubarkeit der TM in situ mit pansenfistulierten Ochsen
Die in situ-Untersuchungen wurden nach den Vorgaben von Orskov et al. (1980),
Michalet-Doreau et al. (1987), Madsen und Hvelplund (1994), Huntington und
Givens (1995) und NRC (2001) durchgeführt. Die nylon bags wurden von der
Firma Ankom (Maschenweite 53 µm; Fairport, New York, USA) gekauft. Das
Verhältnis Einwaage zu Beutel-Oberfläche betrug etwa 15 mg pro cm², d. h. 6 g
Probe pro Beutel (20 × 10 cm). Die Proben wurden schonend (50 °C) ge trocknet
und durch ein 2 mm-Sieb gemahlen. Für die Inkubationen wurden 4 pansenfistulierte
Ochsen (im Mittel 1 130 kg Lebendmasse) herangezogen, die in 4 Mahlzeiten
pro Tag eine Ration auf Erhal tungs niveau erhielten (75 % Grobfutter, 25 %
Kraftfutter). Die Ration war vielseitig zusammengesetzt (Grobfutter: ⅓ Heu,
⅓ Grassilage, ⅓ Maissilage; Kraftfutter: 35 % Gerste, 25 % Weizen, 15 % Trokkenschnitzel,
15 % Sojaextraktionsschrot, 7 % Weizen kleie, 3 % Mineralstoffmischung).
Die Inkubationszeiten waren mit 0, 3, 6, 10, 14, 24, 42, 65, 92 und 120
-635 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
h festgesetzt (Mertens, 1993). Der Wasch vorgang zur Bestimmung der Wasserlöslichkeit
wurde mit einer Haushaltswaschmaschine mit kaltem Wasser 45 min
lang schonend durchgeführt (Programm Wolle). Die Daten wurden nach dem
Modell von Orskov und McDonald (1979) ausgewertet:
deg = a + b × [1 - exp(-c × (t - lag))] für t >lag
deg = Abbau eines Futtermittels (Nährstoffs) zur Zeit t (%)
a = rasch und vollständig lösliche Fraktion (%)
b = unlösliche, potenziell abbaubare Fraktion (%)
c = Abbaurate (pro h)
lag = lag-Phase (h), verzögerter Beginn der mikrobiellen Aktivität
Die lag-Phase wurde mit der Gleichung von Orskov und Ryle (1990) errechnet:
Lag = 1/c × ln[b/(a + b - a‘)]
Da die Abbaubarkeit wesentlich von der Passagerate im Ver dauungs trakt beeinflusst
wird, wurde auch die effektive Abbaubarkeit (ED2, ED5, ED8, in %) bei einer
unterstellten Passagerate von k = 0.02, 0.05 bzw. 0.08 (pro h) nach den Angaben
von McDonald (1981), modifiziert nach Südekum (2005), errechnet:
ED = a + [(b × c)/(k + c)] × exp(-k × lag)
Der Datencheck, die deskriptive Statistik und die Auswertung der in situ-Daten
nach dem Modell von Orskov und McDonald (1979), McDonald (1981) sowie
Orskov und Ryle (1990) erfolgte mit dem Programm Statgraphics Plus 5 (2000).
2.3.3 Verdauungsversuche sowie Energie- und Proteinbewertung
Die Verdaulichkeit des Grünfutters während der Vegetation wurde von jedem
Aufwuchs mit einem sogenannten kontinuierlichen Verdauungs versuch - mit
Schafen - bestimmt (Nehring 1963, Ombabi et al. 1999). Jeweils 3 Tage einer
Woche (Mo-Mi, Do-Sa) wurden zusammen gefasst und aus Futteraufnahme und
Kotausscheidung die Verdaulichkeit berechnet. Die Kotausscheidung wurde
um zwei Tage versetzt angenommen (Mi-Fr, Sa-Mo). Von den anderen Futtermitteln
des Fütterungsversuches mit Milchkühen (siehe Abschnitt 2.4) wurde
die Verdaulichkeit in vivo mit Hammeln nach den Leitlinien der Gesellschaft für
Ernährungsphysiologie (GfE, 1991) für die Be stim mung der Verdaulichkeit von
Rohnährstoffen festgestellt (14 Tage Vorperiode und 14 Tage Sammelperiode,
Futterniveau 1 kg TM Ver suchs ration pro Tag, 4 Tiere pro Futter mittel). Für die
beiden Kraftfutter kam die Regressionsmethode zur Anwendung (0, 25, 50, 75 %
Kraftfutter).
-636 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Die Energiebewertung der einzelnen Futtermittel wurde nach den Gleichungen
der GfE (2001) vorgenommen. Die Versorgung mit nutz ba rem Rohprotein
am Dünndarm (nXP) wurde entsprechend den Angaben der GfE (2001) - unter
Berücksichtigung des in den DLG-Futterwerttabellen (DLG, 1997) angegebenen
UDP-Anteils der einge setz ten Futtermittel - kalkuliert.
2.4 Fütterungsversuch mit Milchkühen
Von jedem Aufwuchs wurde während der 7 Wochen ein Fütterungs versuch mit
15 Milchkühen durchgeführt (Rasse Fleckvieh, Brown Swiss, Holstein Friesian).
Die Kühe wurden für die weiteren Aufwüchse nicht verwendet, um den Einfluss
des Laktationsstadiums auf Futteraufnahme und Milchleistung möglichst
gering zu halten. Das Wiesenfutter wurde täglich ein Mal geerntet und frisch an
die Kühe (und Hammel des kontinuierlichen Verdauungsversuches) gefüttert.
Die Grobfutterration bestand aus 75 % Grünfutter (= Ver suchsfutter), 10 % Heu
und 15 % Maissilage (auf TM-Basis). Die Ergänzung mit Mineralstoffen erfolgte
bedarfsgerecht als Differenz zwi schen Bedarf (GfE, 2001) und dem Angebot an
Mineralstoffen aus Grob- und Kraftfutter. Als Mineralfutter wurde kohlensaurer
Fut terkalk (38 % Ca), Viehsalz (37 % Na) und eine phosphorreiche Mineralstoffmischung
(9.2 % Ca, 12.6 % P, 4.3 % Mg, 11.7 % Na) verwendet. Die Ergänzung
an Spurenelementen und Vitaminen erfolg te konstant mit einer Vormischung
(120 g je Tag). Die mit dem Vegetations stadium und Kraftfutterniveau sich
ändernde ruminale N-Bilanz (RNB; GfE, 2001) wurde mit Futterharnstoff ausgeglichen.
Die 15 Kühe wurden jeweils 5 Kraftfutter-Gruppen möglichst gleicher Milchleistung
und Futteraufnahme zu je 3 Tieren zugeteilt. Die Kraftfutter-Gruppen
unterschieden sich in der Menge (0, 25, 50 % der Futteraufnahme, TM-Basis)
und Zusammensetzung des Kraftfutters (langsam [L] und schnell [S] fermentierbar).
Dies ergab folgende Kraftfutter-Gruppen: 0, L25, S25, L50, S50;
Zusammensetzung des langsam fermentierbaren Kraftfutters: 45 % Mais, 30 %
Sorghum-Hirse, 10 % Sojaschalen, 10 % Trocken schnitzel, 5 % Weizenkleie;
Zusammensetzung des schnell fermentierbaren Kraftfutters: 25 % Gerste, 25 %
Weizen, 25 % Roggen, 25 % Hafer;
Der Einfluss des Kraftfutters ist Gegenstand einer eigenen Publi kation (Gruber et
al., in Vorbereitung).
-637 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Die Milchleistung wurde in der 2. Woche vor Versuchsbeginn bei bedarfsgerechtem
Kraftfuttereinsatz erhoben und die Futteraufnahme in der 1. Woche vor
Versuchsbeginn bei einem konstanten Kraft futteranteil von 25 % der TM. Beide
Parameter wurden als Basis für die Gruppeneinteilung verwendet und auch als
Kovariable im statistischen Modell berücksichtigt.
Die Futteraufnahme wurde individuell für jedes Tier zu jeder Mahlzeit erhoben,
indem von jedem Futtermittel die Ein- und Rückwaage inklusive TM-Gehalt
festgestellt wurde. Die Fütterungszeit dauerte 8 Stunden (04:30-08:30 Uhr und
15:00-19:00 Uhr). Die Futtermittel wurden in der Reihenfolge (1) Kraftfutter
inkl. Mineralstoffe, (2) Heu, (3) Maissilage und (4) Grünfutter angeboten. Die
Milchleis-tung wurde bei jeder Melkung (05:00 und 16:00 Uhr) erhoben (mittels
Tru-Test von Westfalia). Die Milchanalyse erfolgte mit einem MilcoScan MSC-
605, Foss Electric) aus einer Sammelprobe pro Tag. Die Kühe wurden ein Mal pro
Woche um die gleiche Tageszeit (13:00 Uhr) gewogen.
2.5 Statistische Auswertung
Die Daten wurden mit dem Programm SAS (2010) nach der Pro zedur GLM statistisch
ausgewertet. In den Ergebnistabellen werden die LS means und die
gepoolte Standardabweichung innerhalb Gruppen (RSD, Wurzel Durchschnittsquadrat
Rest) sowie die P-Werte für die Effekte und das Bestimmtheitsmaß R²
angeführt.
Das statistische Modell für die Ergebnisse des Ertrages und des Futterwertes
(chemische Analysen, Abbaubarkeit im Pansen in situ, Verdaulichkeit in vivo)
berücksichtigte die fixen Effekte Aufwuchs, Woche und Jahr sowie die Interaktion
Aufwuchs × Woche):
yijk = Ai + Wj + Jk + (A × W)ij + eijk
Ai = fixer Effekt Aufwuchs i, i = 1, 2, 3
Wj = fixer Effekt Woche j, j = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
Jk = fixer Effekt Jahr k, k = 1, 2, 3, 4
(A × W)ij = Interaktion Aufwuchs i × Woche j
eijk = Restkomponente
Im statistischen Modell zur Auswertung des Fütterungsversuches waren zusätzlich
zu den Effekten Aufwuchs, Woche und Jahr sowie der Interaktion Auf-
-638 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
wuchs × Woche noch die Kraftfutter-Gruppe, Rasse und Laktationszahl
sowie die Interaktionen Aufwuchs × Kraft futter-Gruppe, Woche × Kraftfutter-Gruppe
sowie die Kovariablen Laktationstag vor Versuchsbeginn, Futteraufnahme
vor Versuchs beginn, Milchleistung vor Versuchsbeginn,
Milch fettgehalt vor Ver suchsbeginn, Milcheiweißgehalt vor Versuchsbeginn
enthalten:
yijklmn = Ai + Wj + Jk + Kl + Rm + Ln
+ (A × W)ij + (A × K)il + (W × K)jl
+ b1TvVb + b2IvVb + b3MvVb + b4FvVb + b5EvVb + eijklmn
Ai = fixer Effekt Aufwuchs i, i = 1, 2, 3
Wj = fixer Effekt Woche j, j = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
Jk = fixer Effekt Jahr k, k = 1, 2, 3, 4
Kl = fixer Effekt Kraftfutter-Gruppe l, l = 1, 2, 3, 4, 5
Rm = fixer Effekt Rasse m, m = 1, 2, 3
Ln = fixer Effekt Laktationszahl n, n = 1, 2, 3, 4, 5, 6
(A × W)ij = Interaktion Aufwuchs i × Woche j
(A × K)il = Interaktion Aufwuchs i × Kraftfutter-Gruppe l
(W × K)jl = Interaktion Woche j × Kraftfutter-Gruppe l
b1TvVb = Kovariable Laktationstag vor Versuchsbeginn
b2IvVb = Kovariable Futteraufnahme vor Versuchsbeginn
b3MvVb = Kovariable Milchleistung vor Versuchsbeginn
b4FvVb = Kovariable Milchfettgehalt vor Versuchsbeginn
b5EvVb = Kovariable Milcheiweißgehalt vor Versuchsbeginn
eijklmn = Restkomponente
3. Ergebnisse und Diskusion
3.1 Ertrag des Grünlandes
Der durchschnittliche Ertrag an Trockenmasse in den 3 Aufwüchsen bzw. den
7 Versuchswochen sowie die Interaktion Aufwuchs × Wo che ist in Tabelle 2
angeführt. Im Mittel aller Versuchs wochen ging der Ertrag von Aufwuchs 1 bis
Aufwuchs 3 zurück (4 000, 3 599, 3 119 kg TM je ha). Im Mittel der 3 Aufwüchse
stieg der Ertrag wäh rend der Vegetation kurvilinear (degressiv) an, und zwar von
1 808 kg TM in der 1. bis 4 812 kg TM in der 7. Versuchswoche.
Die Interaktion Aufwuchs × Woche war hochsignifikant (P

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
des Ertrages innerhalb der 3 Aufwüchse unterscheidet sich grundsätzlich voneinander
ist in Abbildung 1 dargestellt. Aus gehend von sehr ähnlichen Erträgen
in Woche 1 (im Mittel 1 800 kg TM je ha), stieg der Ertrag in Aufwuchs 1 auf
5 782 kg TM in Wo che 7 an. Der Anstieg des Ertrages in Aufwuchs 2 war etwas
gerin ger (auf 4 916 kg TM in Woche 7). In Aufwuchs 3 war bis Versuchs woche 5
ein abgeschwächter Zuwachs zu verzeichnen, ab der 5. Woche war jedoch kaum
ein Ertragszuwachs festzustellen. Der Ertragsverlauf in den 3 Aufwüchsen lässt
sich durch folgende Poly nome 3. Grades beschreiben:
1. Aufw.: TM = 677,7 + 1 024,7×Wo - 24,06×Wo² - 2,639×Wo³ (R² = 0,999)
2. Aufw.: TM = 837,1 + 1 005,0×Wo - 74,43×Wo² + 2,056×Wo³ (R² = 0,998)
3. Aufw.: TM = 1192,6 + 841,8×Wo - 85,57×Wo² + 2,417×Wo³ (R² = 0,994)
TM = Ertrag (kg TM je ha), Wo = Versuchswoche
Aus der 1. Ableitung dieser Funktionen lässt sich der Zuwachs pro Tag errechnen.
Diese Ergebnisse sind in Abbildung 1 (rechts) dargestellt und sie besagen,
dass der tägliche Zuwachs im 1. Auf wuchs von 138 auf 43 kg TM zurückgeht, im
2. Aufwuchs von 123 auf 38 kg und im 3. Aufwuchs von 97 auf 0 kg TM.
Tab. 2: Ertrag des Grünlandes (Einfluss von Aufwuchs und Woche)
Aufwuchs Woche RSD P-Werte R2 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 A W J A×W
Ertrag kgTM/ha 4 000 3 599 3 119 1 808 2 556 3 236 3 821 4 215 4 559 4 812 571 ,000 ,000 ,000 ,000 ,804
Wo 1 2 3
1. Aufwuchs
4 5 6 7
Anz. 3 3 3 3 3 3 3
Ertr. 1 692 2 579 3 439 4 302
2. Aufwuchs
4 842 5 361 5 782
Wo 1 2 3 4 5 6 7
Anz. 3 3 3 3 3 3 3
Ertr. 1 764 2 586 3 201 3 860
3. Aufwuchs
4 179 4 686 4 916
Wo 1 2 3 4 5 6 7
Anz. 3 3 3 3 3 3 3
Ertr. 1 968 2 502 3 068 3 302 3 625 3 629 3 739
-640 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Ertrag (kg TM pro ha)
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
Ertrag Ertragszuwachs
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
Ertragszuwachs (kg TM pro Tag)
-641 -
150
130
110
90
70
50
30
10
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
Abb. 1: Verlauf von Ertrag und Ertragszuwachs in 3 Aufwüchsen
Gruber et al. (2000) haben auf einem vergleichbaren Standort - nach Abzug der
Konservierungsverluste bei Heuwerbung - einen mittleren täglichen Zuwachs
an TM von 66, 45 bzw. 21 kg je ha im 1., 2. und 3. Aufwuchs ermittelt, also ebenfalls
einen deutlichen Rückgang vom 1. bis zum 3. Aufwuchs. Umfangreiche,
länderübergreifende Unter suchungen zum Wachstumsverlauf von Wiesen und
Weiden im Alpenraum (Schweiz, Österreich, Italien, Deutschland) wurden von
Caputa (1966) veröffentlicht. Der Verlauf des Wachstums von Deutschem Weidelgras
(Lolium perenne) wurde von Taube (1990) beschrieben. Die angeführten
Arbeiten stimmen dahingehend über ein, dass innerhalb eines Aufwuchses
von einem nicht-linearen, sogenannten sigmoidaler Wachstumsverlauf auszugehen
ist und dass der Anstieg des Wachstums bei späteren Aufwüchsen geringer
ist. Dies ist klarerweise mit den klimatischen Wachstumsfaktoren Licht und
Temperatur zu erklären.
3.2 Futterwert des Wiesenfutters
3.2.1 Gehalt an Nährstoffen, Gerüstsubstanzen und Mineralstoffen
Der Gehalt an Weender Rohnährstoffen, Gerüstsubstanzen sowie Mineralstoffen
ist in Tabelle 3 und 4 für die Haupteffekte Aufwuchs und Woche und die
Wechselwirkung Aufwuchs × Woche angeführt.

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Beim Gehalt an Weender Nährstoffen (XP, XF, XX, XA) übte der Aufwuchs (bis
auf XL) einen hochsignifikanten Einfluss aus (P

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 3: Gehalt an Nährstoffen, Gerüstsubstanzen und Mineralstoffen (Haupteffekte Aufwuchs und Woche)
Aufwuchs Woche RSD P-Werte R2 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 A W J A×W
Nährstoffe
TM g/kg FM 179 170 165 154 161 162 160 178 187 198 16 0,044 0,000 0,160 0,524 0,690
XP g/kg TM 152 171 184 208 193 176 164 154 141 146 14 0,000 0,000 0,000 0,284 0,887
XL g/kg TM 22 22 21 24 22 22 22 21 20 20 2 0,706 0,001 0,004 0,339 0,632
XF g/kg TM 292 290 271 249 262 279 294 296 304 306 13 0,000 0,000 0,000 0,000 0,904
XX g/kg TM 439 406 413 403 413 415 419 429 432 423 21 0,000 0,089 0,270 0,217 0,577
XA g/kg TM 96 112 110 117 109 107 101 100 103 106 10 0,000 0,013 0,013 0,092 0,683
Gerüstsubstanzen und Nichtfaser-Kohlenhydrate
NDF g/kg TM 592 582 570 542 556 568 603 594 608 600 24 0,032 0,000 0,000 0,010 0,827
ADF g/kg TM 350 347 324 297 312 325 362 354 367 364 17 0,000 0,000 0,000 0,000 0,884
ADL g/kg TM 39 48 39 36 36 39 44 46 48 48 5 0,000 0,000 0,004 0,285 0,756
NFC g/kg TM 138 113 114 109 119 127 110 131 129 128 29 0,027 0,521 0,000 0,749 0,497
Mengen- und Spurenelemente
Ca g/kg TM 6,6 8,0 7,9 7,4 7,8 7,7 7,7 7,3 7,1 7,7 1,2 0,004 0,854 0,000 0,602 0,640
P g/kg TM 2,7 3,0 3,1 3,4 3,2 2,9 2,9 2,8 2,7 2,6 0,3 0,001 0,000 0,012 0,140 0,721
Mg g/kg TM 2,1 2,8 3,5 2,8 2,9 2,9 2,8 2,9 2,6 2,7 0,4 0,000 0,805 0,000 0,976 0,796
K g/kg TM 30,4 30,3 26,7 31,8 31,6 29,8 28,8 27,1 27,6 27,2 3,8 0,010 0,044 0,267 0,626 0,503
Na g/kg TM 0,50 0,39 1,32 0,68 0,69 0,83 0,85 0,83 0,66 0,62 0,39 0,000 0,775 0,000 0,987 0,758
Mn mg/kg TM 114 137 130 132 124 114 121 136 127 136 22 0,017 0,339 0,000 0,348 0,702
Zn mg/kg TM 31 35 36 38 36 35 34 33 32 31 3 0,000 0,000 0,002 0,042 0,740
Cu mg/kg TM 10,5 11,4 12,1 13,5 12,6 11,5 11,4 10,5 9,6 10,3 2,2 0,119 0,007 0,000 0,998 0,682
-643 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 4: Gehalt an Nährstoffen, Gerüstsubstanzen und Mineralstoffen (Interaktion
Aufwuchs × Woche)
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
Nährstoffe
TM g/kg FM 159 161 166 165 188 192 223 147 162 160 168 176 194 185 157 160 160 147 172 175 186
XP g/kg TM 202 181 160 146 127 117 129 216 197 178 161 155 139 148 206 202 190 186 179 166 160
XL g/kg TM 24 23 24 21 21 19 19 26 22 22 23 21 21 20 22 22 22 22 21 20 21
XF g/kg TM 222 250 283 314 315 333 326 252 269 282 295 300 308 323 272 266 273 273 274 272 268
XX g/kg TM 446 446 435 425 446 437 435 377 389 402 418 420 436 399 385 406 409 414 420 423 434
XA g/kg TM 106 100 98 94 90 93 91 129 123 117 104 105 96 110 115 104 106 105 106 118 117
Gerüstsubstanzen und Nichtfaser-Kohlenhydrate
NDF g/kg TM 521 562 572 620 615 633 623 537 545 555 596 603 619 620 568 561 575 592 564 572 558
ADF g/kg TM 272 304 332 373 371 396 401 307 319 333 362 368 369 369 312 311 309 352 323 336 322
ADL g/kg TM 29 30 33 40 44 47 50 42 44 48 48 53 52 52 36 32 37 44 40 43 42
NFC g/kg TM 147 134 146 118 146 138 138 91 113 128 117 116 126 102 89 111 107 95 130 123 144
Mengen- und Spurenelemente
Ca g/kg TM 6,1 6,7 6,1 6,6 7,0 6,3 7,7 7,6 8,0 9,1 8,0 7,9 7,8 7,8 8,4 8,6 8,1 8,7 6,8 7,1 7,5
P g/kg TM 3,4 3,2 2,9 2,6 2,3 2,3 2,2 3,5 3,2 2,8 3,0 3,0 2,8 2,9 3,4 3,1 2,9 3,1 3,0 3,1 2,7
Mg g/kg TM 2,2 2,2 2,0 2,2 2,1 2,1 2,1 3,0 2,8 2,9 2,8 2,9 2,6 2,7 3,2 3,6 3,7 3,4 3,8 3,2 3,4
K g/kg TM 33,5 33,2 33,5 30,9 28,1 27,5 26,2 34,2 34,5 28,2 29,6 29,4 28,1 27,8 27,7 27,1 27,8 25,8 23,7 27,4 27,5
Na g/kg TM 0,48 0,46 0,49 0,56 0,50 0,50 0,54 0,34 0,37 0,46 0,42 0,48 0,30 0,36 1,22 1,25 1,54 1,57 1,52 1,18 0,97
Mn mg/kgTM 112 111 104 112 125 122 115 153 157 108 134 139 123 143 129 105 130 117 144 136 150
Zn mg/kgTM 37 35 31 30 30 27 23 39 37 37 35 34 30 33 38 35 36 36 35 37 37
Cu mg/kgTM 13,1 11,8 10,8 10,1 9,9 8,3 9,7 13,7 13,4 11,9 11,3 10,4 9,5 9,8 13,6 12,7 11,9 12,7 11,2 10,9 11,5
-644 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Rohprotein (g/kg TM)
NDF (g/kg TM)
225
200
175
150
125
100
650
600
550
500
Rohprotein Rohfaser
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche
-645 -
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche
NDF Anteil von ADL an NDF (%)
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
Rohfaser (g/kg TM)
ADL/NDF (%)
350
300
250
200
9
8
7
6
5
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
Abb. 2: Verlauf von Rohprotein und Gerüstsubstanzen in 3 Auf wüchsen
Der mit fortschreitender Vegetation einhergehende Anstieg der Gerüstsubstanzen
und die intensive Lignifizierung sind in vielen Fut terwert-Tabellen
(u. a. INRA, 1989 und 2007 DLG, 1997; RAP, 1999; NRC, 2001 Rostocker Futterbewertungssystem,
2004; ÖAG-Futter werttabellen, 2006) und Untersuchungen
dokumentiert. Die für öster reichische Produktionsbedingungen (Klima,
botanische Zusam men setzung, geographische Lage, Nährstoffversorgung)
zutref fendsten ÖAG-Futterwerttabellen (2006) geben für den 1. Auf wuchs
Grünfutter einen Bereich der Rohfaser von 196 bis 342 g/kg TM an und für die
Folgeaufwüchse 185 bis 304 g/kg TM. Die ent sprechenden Werte der DLG-Futterwert-Tabelle
für Wiederkäuer (1997) sind 195 bis 323 g/kg TM (1. Aufwuchs)

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
bzw. 208 bis 283 g/kg TM (2. Aufwuchs), also durchaus vergleichbar. Besonders
soll auf die stärkere Lignifizierung des 2. Aufwuchses hingewiesen werden, die
nach Van Soest et al. (1978) und Van Soest (1994) auf die höheren Temperaturen
in die sem Zeitraum zurückzuführen ist. Umfangreiche Untersuchungen zum
Einfluss des Klimas auf die Nährstoff zusammensetzung und Verdaulichkeit wurden
von Deinum et al. (1968) durchgeführt.
3.2.2 Ruminale Abbaubarkeit der Trockenmasse in situ
Die in situ-Abbaubarkeit der Trockenmasse im Pansen ist in den Tabellen 5
(Haupteffekte) und 6 sowie in der Abbildung 4 (Wechsel wirkung Aufwuchs × Versuchswoche)
dargestellt. Die Abbaukurven der einzelnen Versuchswochen in
den 3 Aufwüchsen finden sich in Abbildung 3.
Der Einfluss des Aufwuchses auf die Parameter des in situ-Abbaus war großteils
signifikant oder an der Signifikanzschwelle (P ≤0,05; Tab. 5). Die sofort lösliche
Fraktion (a) machte in Aufwuchs 1, 2 bzw. 3 28.3, 25.9 bzw. 25.9 % aus. Die unlösliche,
potenziell abbaubare Fraktion (b) unterschied sich dagegen nicht signifikant
(51.5, 51.6, 53.7 %). Die potenzielle Abbaubarkeit (Summe von a und b) des
2. Aufwuchses war niedriger als die der Aufwüchse 1 und 3 (79.8, 77.5, 79.6 %).
Die lag-Phase erhöhte sich mit der Nummer des Auf wuchses signifikant (0.7,
0.9, 1.8 h). Die effektive Abbaubarkeit (d. h. unter Berücksichtigung einer Passagerate)
ging signifikant bzw. tendenziell mit der Nummer des Aufwuchses zurück
(54.0, 51.2, 50.5 ED0,05 (%); P = 0,051).
Analog zum Gehalt an Gerüstsubstanzen übte die Versuchswoche in den
wesentlichen Kriterien der in situ-Abbaubarkeit einen hoch signifikanten Einfluss
aus (P ≤0,001). Nur die sofort lösliche Fraktion (a) und die lag-Phase unterschieden
sich zwischen den Versuchs wochen nicht. Die Abbaurate pro h ging von 7,5
auf 4,3 % zurück, die potenzielle Abbaubarkeit (a + b) von 82,1 auf 73,2 % sowie
die effek tive Abbaubarkeit (ED0,05) von 58,2 auf 46,9 %.
Eine signifikante Wechselwirkung zwischen Aufwuchs und Versuchs woche
ergab sich in keinem der in situ-Abbau-Parameter (Tab. 5 und 6). Die Ergebnisse
in Tabelle 6 zeigen jedoch, dass bezüglich Fraktion a und der effektiven Abbaubarkeiten
(ED0,02, ED0,05, ED0,08) in Aufwuchs 1 ein deutlich stärkerer Rückgang
festzustellen war als in Aufwuchs 2 und ganz besonders in Aufwuchs 3. Aus
Abbildung 3 geht außerdem klar hervor, dass sich die in situ-Abbaubarkeit zwi-
-646 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
schen den Versuchswochen in Aufwuchs 1 wesentlich stärker unterscheidet als
in Aufwuchs 2 und besonders in Aufwuchs 3.
Die in situ-Abbaubarkeit der TM von Wiesenfutter unterschiedlichen Vegetationsstadiums
(Gräser und Leguminosen) wurde in zahl reichen Versuchen
geprüft. Abgesehen von methodischen Unter schieden der in situ-Technik (z. B.
Auswertung der Daten, praktische Durchführung der Methode etc.) zeigen alle
Untersuchungen, dass die Abbbaurate (c) sowie die potenzielle (a+b) und effektive
Abbaubarkeit (ED) mit fortschreitender Vegetation deutlich zurück gehen.
Cleale und Bull (1986) untersuchten früh und spät geerntete Gras/Leguminosen-Silagen
des 1. Aufwuchses (6. und 25. Juni; Ladi no-Klee, Luzerne, Trespe
und Timothe, Bundesstaat Maine USA). Die Abbaurate der TM betrug 5.0 und
3.2 %/h. Balde et al. (1993) prüften 4 Wachstumsstadien von frischem Knaulgras
und fanden bei 573, 583, 639 bzw. 681 g NDF/kg TM Abbauraten der TM von 6.8,
7.2, 4.7 und 5.4 %/h. Hoffman et al. (1993) stellten die in situ-Abbaubarkeit der
TM von 8 Grobfuttermitteln (5 Gräserarten, 3 Legu minosenarten) bei 3 Vegetationsstadien
fest. Im Mittel der 5 Gräser arten machte die Abbaurate der TM in
den 3 Vegetations stadien (474, 540 und 616 g NDF/kg TM) Werte von 8.6, 6.0
und 4.2 %/h aus. Elizalde et al. (1999) ermittelten die in situ-Abbaubarkeit der TM
von Trespe (bromus biebersteinii) und Wiesenschwingel (festuca arun dinacea)
des 1. Aufwuchses bei 4 Vegetationsstadien (530, 581, 624, 667 g NDF/kg TM
im Mittel der beiden Gräserarten). Die Abbaurate (c) belief sich auf durchschnittlich
10.1, 7.0, 6.3 und 4.2 %/h. Chaves et al. (2006) in Neuseeland und Owens
et al. (2008) in Irland untersuchten die in situ-Abbaubarkeit der TM von Folgeaufwüchsen
des Raygrases. Auch in diesen Untersuchungen ging die Abbaurate
mit fortschreitendem Vegetationsstadium zurück, wenn auch nicht so ausgeprägt
wie im 1. Aufwuchs. Huhtanen und Jaakkola (1994) untersuchten den
Einfluss des Vegetationsstadiums eines Gräserbestandes vom 1. Aufwuchs
(Mischung aus phleum pratense und festuca pratensis). Die Abbauraten der TM
betrugen
-647 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 5: Parameter der in situ-Abbaubarkeit der Trockenmasse im Pansen (Haupteffekte Aufwuchs u. Woche)
Aufwuchs Woche RSD P-Werte R2 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 A W J A×W
a % 28,3 25,9 25,9 28,5 27,5 26,6 27,1 25,8 26,8 24,7 2,4 0,028 0,232 0,004 0,404 0,406
b % 51,5 51,6 53,7 53,7 54,5 53,7 53,1 53,1 49,2 48,5 2,2 0,122 0,001 0,252 0,631 0,464
c % 5,58 5,55 5,18 7,54 6,05 5,43 4,81 4,96 4,31 4,96 0,88 0,619 0,000 0,240 0,186 0,595
a+b % 79,8 77,5 79,6 82,1 82,0 80,3 80,3 78,9 75,9 73,2 2,2 0,024 0,000 0,040 0,214 0,725
lag h 0,68 0,93 1,80 1,11 0,98 1,09 1,01 1,34 1,04 1,38 0,69 0,011 0,917 0,000 0,331 0,289
ED2 % 65,1 62,5 62,9 69,3 67,2 64,5 63,5 62,4 59,6 58,0 2,9 0,068 0,000 0,073 0,140 0,659
ED5 % 54,0 51,2 50,5 58,2 55,5 52,6 51,5 50,3 48,3 46,9 3,3 0,051 0,000 0,033 0,207 0,584
ED8 % 47,9 45,1 43,9 51,6 48,8 46,2 45,3 43,9 42,6 41,1 3,4 0,035 0,001 0,016 0,276 0,536
-648 -
Tab. 6: Parameter der in situ-Abbaubarkeit der Trockenmasse im Pansen (Interaktion Aufwuchs × Woche)
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
a % 31,5 31,2 28,3 28,4 26,2 27,5 25,3 27,6 26,8 26,9 26,0 26,6 25,7 21,7 26,3 24,6 24,6 27,0 24,6 27,1 27,2
b % 54,5 53,8 53,5 51,7 52,7 47,3 47,0 52,8 53,2 51,8 52,8 51,8 48,0 50,5 53,6 56,4 55,9 54,9 54,8 52,1 47,9
c % 8,61 5,78 6,20 5,37 4,62 4,22 4,25 7,33 7,07 5,63 4,82 5,39 3,89 4,72 6,68 5,30 4,45 4,24 4,87 4,82 5,92
a+b % 86,0 84,9 81,8 80,1 78,9 74,9 72,3 80,4 80,0 78,6 78,8 78,4 73,7 72,2 79,9 81,0 80,5 81,9 79,4 79,2 75,0
lag h 1,16 0,17 0,57 0,74 1,56 0,53 0,06 1,26 0,78 0,92 0,57 0,85 0,96 1,17 0,91 2,00 1,78 1,71 1,62 1,64 2,92
ED2 % 74,2 70,6 67,7 65,2 61,6 59,2 57,1 67,6 67,2 64,0 62,7 63,3 56,7 56,1 66,1 63,8 61,9 62,6 62,2 62,7 60,8
ED5 % 63,4 59,4 56,5 54,0 49,4 48,6 46,7 56,5 56,3 52,7 51,0 51,9 45,7 44,6 54,8 50,8 48,7 49,7 49,5 50,6 49,4
ED8 % 56,5 53,1 50,2 47,8 43,1 43,3 41,5 49,9 49,7 46,4 44,8 45,7 40,3 38,6 48,3 43,7 42,0 43,2 42,8 44,2 43,2

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Abbaubarkeit der TM (%)
Abbaubarkeit der TM (%)
Abbaubarkeit der TM (%)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
90
80
70
60
50
40
30
20
10
90
80
70
60
50
40
30
20
10
1. Aufwuchs
0 24 48 72 96 120
2. Aufwuchs
0 24 48 72 96 120
3. Aufwuchs
0 24 48 72 96 120
Inkubationszeit im Pansen (h)
-649 -
Woche 1
Woche Woche 2
Woche Woche 3 33
Woche 4 44
Woche 5 55
Woche Woche 6 66
Woche 7
Woche 1
Woche 2
Woche 3
Woche 4
Woche 5
Woche 6
Woche 7
Woche 1
Woche Woche 2
Woche 3
Woche 4
Woche 5
Woche 6
Woche 7
Abb. 3: Verlauf des Trockenmasse-Abbaues in situ im Pansen in den 7 Versuchswochen
sowie den 3 Aufwüchsen

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Potenzielle Abbaubarkeit [a+b]
(% der TM)
Verdaulichkeit der OM (%)
Potenzielle Abbaubarkeit a + b (%) Abbaurate c (pro h)
87
83
79
75
71
80
75
70
65
60
Abbaurate [c] (pro h)
1 2 3 4 5 6 7
0,03
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche Versuchswoche
Verdaulichkeit der OM Energiekonzentration
Energiekonzentration (MJ ME/kg TM)
8,0
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche Versuchswoche
-650 -
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
11,0
10,5
10,0
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs 1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
Abb. 4: Verlauf einiger in situ-Abbau-Parameter (a+b, c) sowie der VerdaulichkeitOM
und Energiekonzentration (ME) in 3 Auf wüchsen
7.2, 5.6, 4.8, 5.0, 3.5 und 3.5 %/h bei einem NDF-Gehalt von 546, 585, 577, 603,
627 bzw. 629 g/kg TM (7-Tage-Intervalle ab dem 30. Mai, Finnland). Cone et al.
(1999) ernteten einen Grasbestand (> 80 % Raygras) nach einem Vorschnitt
Ende April im Abstand von etwa je einer Woche bis Anfang Juli und untersuchten
die in situ-Abbau barkeit der TM als Grünfutter und als Silage. Im Mittel beider
Konservierungsformen machte die Abbaurate (c) 6.9, 5.7, 5.1, 4.9, 4.3, 4.2 und
3.8 %/h aus, bei einem NDF-Gehalt von 526, 543, 538, 566, 562, 586 und 603 g/
kg TM.
9,5
9,0
8,5

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Die Literaturangaben stimmen im Wesentlichen mit den Ergebnissen der vorliegenden
Arbeit überein. Mit Fortdauer der Vegetation gehen Abbaubarkeit
und Abbaurate zurück. Allerdings müssen methodische Unterschiede der in
situ-Technik (z. B. Probenvorbereitung, Wasch vorgang, nylon bags etc.) bei
der Interpretation der Daten berück sichtigt werden sowie weitere Einflüsse wie
botanische Art, Konser vierungsform des Wiesenfutters etc. Die Ursache für die
verminderte Abbaubarkeit liegt in der zunehmenden Lignifizierung der Gerüstsubstanzen,
die den Zutritt der fibrolytischen Enzyme an den Lignin-Kohlenhydrat-Komplex
räumlich behindert (Jung und Deetz, 1993).
3.2.3 Verdaulichkeit in vivo der Nährstoffe, der Faser- und Nichtfaser-
Kohlenhydrate sowie Proteinwert und Ener gie konzentration
Die Verdaulichkeit ist in den Tabellen 7 und 8 sowie in der Abbil dung 4 dargestellt.
Mit Ausnahme der N-freien Extraktstoffe (XX) übte die Nummer des Aufwuchses
einen signifikanten Einfluss auf die Verdaulichkeit aus (P ≤0,05), und zwar stieg
in den meisten Nährstoffen die Verdaulichkeit mit der Zahl des Aufwuchses an.
So betrug die Verdaulichkeit der organischen Masse (OM) im 1., 2. bzw. 3. Aufwuchs
70.5, 70.3 bzw. 72.7 %, der Rohfaser 70.9, 73.0 bzw. 75.7 % und der NDF
70.3, 71.6 bzw. 75.4 %. Der Gehalt an verdau icher organischer Masse in der TM
(DOMD) machte 637, 624 bzw. 647 g/kg TM aus und die Energiekonzentration
9.61, 9.42 bzw. 9.77 MJ ME/kg TM (Tab. 9 und 10 sowie Abb. 4). Da der Proteingehalt
mit der Nummer des Aufwuchses stark anstieg (Tab. 3), nicht jedoch die
Energiekonzentration, erhöhte sich der Gehalt an nXP nur unwesentlich von 128
auf 130 und 135 g/kg TM (Tab. 9). Damit verbunden ist allerdings ein signifikanter
Anstieg der ruminalen N-Bilanz (RNB) von 3.8 auf 6.5 bzw. 7.9 g/kg TM.
Die Versuchswoche erwies sich - wie aus den bisher dargestellten Daten der
Gerüstsubstanzen und der ruminalen Abbaubarkeit zu erwarten - als hochsignifikanter
Einflussfaktor auf die Verdaulichkeit aller Rohnährstoffe (Ausnahme
XL) sowie der Faser- und Nichtfaser-Kohlenhydrate sowie auf den Proteinwert
und die Energiekonzen tration (P ≤0,001). Im Mittel der 3 Aufwüchse ging die
Verdaulichkeit der OM von der 1. bis zu 7. Versuchswoche von 77.3 auf 63.8 %
zurück (Abb. 4), noch deutlicher die Verdaulichkeit der Zell wände (NDF), nämlich
von 80.8 auf 62.7 %. Damit war ein Rückgang der Energiekonzentration von
10.4 auf 8.6 MJ ME bzw. von 6.3 auf 5.0 MJ NEL pro kg TM verbunden. Da der
Rohproteingehalt noch stärker auf das Vegetationsstadium reagierte als die
Energiekonzen tration, änderte sich auch die RNB signifikant mit den Versuchs-
-651 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
wochen. Zu Vegetationbeginn wurde ein sehr hoher N-Überschuss von 10 g festgestellt,
der auf 3 bis 4 g je kg TM zurückging.
Eine signifikante Wechselwirkung zwischen Aufwuchs und Versuchs woche
ergab sich (mit Ausnahme der NFC) in keinem der in vivo-Verdaulichkeits-Parameter
(Tab. 7 und 8) sowie auch nicht beim Proteinwert und der Energiekonzentration
(Tab. 9 und 10).
Der Einfluss des Vegetationsstadiums von Wiesenfutter auf die Verdaulichkeit
und den Futterwert im weiteren Sinn ist vielfach belegt und Gegenstand umfangreicher
Forschungsarbeiten der letzten Jahrzehnte auf der ganzen Welt (u. a. Van
Soest, 1967; Van Soest et al., 1978; Van Soest, 1994; Burns 2008). Die Ursache
für den Rückgang der Verdaulichkeit mit fortschreitender Vegetation liegt einerseits
in der morphologischen Veränderung der Pflanze, d. h. Zunahme des faserreichen
Stängelanteiles (u. a. Pritchard et al., 1963; Terry und Tilley, 1964; Mowat
et al., 1965a und b; Hacker und Minson, 1981; Hides et al., 1983; Wilman et al.,
1996; Wilman und Rezvani 1998; Čop et al., 2009), und andererseits in der intensiven
Lignifizierung der Gerüstsubstanzen (u. a. Jung und Fahey, 1983; Jung
und Vogel, 1986; Jung und Allen, 1995). Die pflanzlichen Gerüstsubstanzen sind
sehr heterogen und komplex zusammen gesetzt, wobei die Pflanzenspecies und
das Vegetationsstadium von großem Einfluss sind. Zellulose, Hemizellulose
und Lignin sind die drei wichtigsten Komponenten. Zellulose ist ein Polysaccharid
aus Tausenden von Glukosemolekülen, die unter Wasserabspaltung in
β-1-4-glukosidischer Bindung mit einander verbunden werden. Die
β-Stellung der OH-Gruppe am C1-Atom bestimmt, dass die poly merisierten
Moleküle weitgehend linear zu Ketten angeordnet wer den. Parallel angeordnete
Ketten bilden Fibrillen, die unter einander Wasserstoffbrücken ausbilden. Die
Hemizellulosen sind eine hetero gene Gruppe von nichtzellulosischen Polysacchariden
(Pentosane und Hexosane). Sie stellen die Hauptmasse der Zellwandmatrix
dar und sind stark mit Lignin assoziiert.
-652 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 7: Verdaulichkeit der Rohnährstoffe sowie Faser- u. Nichtfaser-CHO (Haupteffekte Aufwuchs u. Woche)
Aufwuchs Woche RSD P-Werte R2 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 A W J A×W
OM % 70,5 70,3 72,7 77,3 76,3 73,2 71,5 69,2 66,8 63,8 2,9 0,041 0,000 0,153 0,625 0,814
XP % 69,5 72,0 73,6 77,6 76,4 73,6 72,1 69,0 66,0 67,3 4,2 0,024 0,000 0,063 0,996 0,674
XL % 30,9 20,8 15,7 23,4 19,6 19,3 23,8 23,5 24,9 22,6 10,6 0,001 0,893 0,001 0,880 0,566
XF % 70,9 73,0 75,7 80,0 79,0 75,5 74,0 71,0 68,2 64,6 3,5 0,001 0,000 0,044 0,269 0,822
XX % 72,5 70,5 73,0 78,8 77,3 74,2 72,1 70,1 67,8 63,8 3,7 0,132 0,000 0,450 0,230 0,773
NDF % 70,3 71,6 75,4 80,8 78,7 74,7 73,5 69,1 67,3 62,7 3,7 0,001 0,000 0,009 0,287 0,838
ADF % 68,5 67,7 70,9 76,2 74,9 71,0 70,8 66,2 64,4 59,7 3,6 0,034 0,000 0,016 0,862 0,814
NFC % 77,9 71,3 70,7 74,1 75,5 75,0 69,1 76,7 70,7 72,1 7,0 0,000 0,000 0,000 0,003 0,308
Tab. 8: Verdaulichkeit der Rohnährstoffe sowie Faser- und Nichtfaser-CHO (Interaktion Aufwuchs × Woche)
-653 -
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
OM % 78,2 78,1 72,6 70,4 68,5 64,9 60,8 75,8 74,8 72,3 70,8 68,4 67,3 62,9 78,0 75,9 74,6 73,4 70,7 68,3 67,7
XP % 75,1 75,2 71,7 70,6 66,3 61,5 66,2 79,3 76,0 73,6 71,6 69,7 67,0 67,2 78,5 77,9 75,4 74,1 71,2 69,4 68,5
XL % 21,9 27,0 32,9 33,0 34,3 34,2 32,8 26,2 18,0 14,8 23,5 19,1 25,8 18,2 21,9 14,0 10,1 15,0 17,2 14,7 16,8
XF % 79,3 79,4 73,3 71,6 69,2 66,1 57,2 78,8 77,1 74,6 73,2 70,3 69,4 67,7 82,0 80,5 78,8 77,2 73,5 69,0 68,9
XX % 82,0 81,3 74,6 70,9 69,9 65,8 62,7 76,7 75,8 73,2 71,4 69,2 67,7 59,8 77,8 75,0 74,8 73,9 71,1 69,8 68,8
NDF % 81,1 80,6 73,0 70,9 66,4 63,2 56,5 78,7 76,1 73,5 71,8 68,9 68,3 63,7 82,5 79,5 77,6 77,7 72,1 70,3 67,8
ADF % 76,8 77,2 71,2 69,6 65,1 62,9 56,9 74,0 72,3 69,8 69,0 65,7 63,8 59,1 77,7 75,2 71,9 73,9 67,8 66,3 63,1
NFC % 80,0 79,6 77,6 71,4 82,6 77,8 76,4 77,0 73,3 73,2 68,6 74,4 67,7 65,0 65,2 73,6 74,1 67,4 73,3 66,5 75,0

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 9: Proteingehalt (nXP-System) und Energiekonzentration (in der TM) (Haupteffekte Aufwuchs u. Woche)
Aufwuchs Woche RSD P-Werte R2 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 A W J A×W
Proteingehalt (nXP-System)
degXP % 84,6 84,4 84,8 85,3 85,1 84,7 84,5 84,4 84,2 84,2 0,3 0,001 0,000 0,000 0,000 0,888
nXP g 128 130 135 145 142 135 132 126 120 117 6 0,002 0,000 0,035 0,766 0,854
RNB g 3,8 6,5 7,9 10,1 8,2 6,6 5,2 4,4 3,2 4,6 1,7 0,000 0,000 0,000 0,177 0,863
Energiekonzentration
DOMD g 637 624 647 683 680 654 643 622 600 570 27 0,057 0,000 0,063 0,609 0,669
ME MJ 9,61 9,42 9,77 10,41 10,29 9,87 9,69 9,36 9,00 8,59 0,42 0,059 0,000 0,031 0,639 0,802
NEL MJ 5,69 5,56 5,81 6,27 6,18 5,87 5,74 5,51 5,26 4,97 0,30 0,056 0,000 0,033 0,615 0,804
-654 -
Tab. 10: Proteingehalt (nXP-System) und Energiekonzentration (in der TM) (Interaktion Aufwuchs × Woche)
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
Proteingehalt (nXP-System)
degXP % 86,2 85,6 84,8 84,2 84,2 83,7 83,9 85,1 84,8 84,6 84,4 84,3 84,2 83,8 84,8 84,9 84,8 84,8 84,8 84,8 84,8
nXP g 146 143 133 128 122 115 111 143 139 133 130 125 122 116 146 143 139 137 132 125 123
RNB g 9,0 6,0 4,3 3,0 0,9 0,4 2,8 11,7 9,3 7,2 5,0 4,9 2,7 5,2 9,6 9,4 8,2 7,8 7,5 6,6 5,9
Energiekonzentration
DOMD g 699 704 655 638 623 589 553 660 656 639 635 612 608 560 691 680 668 657 632 602 598
ME MJ 10,64 10,65 9,91 9,59 9,33 8,79 8,32 10,11 9,95 9,63 9,56 9,19 9,11 8,40 10,47 10,28 10,06 9,92 9,55 9,09 9,03
NEL MJ 6,44 6,44 5,89 5,66 5,48 5,12 4,78 6,05 5,95 5,71 5,65 5,39 5,33 4,84 6,31 6,17 6,00 5,90 5,65 5,34 5,30

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Lignine sind Mischpolymere aus Phenylpropanen (Cumaryl-, Coni feryl- und
Sinapyl-Alkohol), die sich zu einem dreidimensionalen Gitter vernetzen und so
die Zellwand durchdringen. In der Zellwand wird Lignin aus hoch-kondensierten
Phenylpropan-Einheiten gebildet (sog. Kern-Lignin). Zwischen Kernlignin
und Hemizellulose erfolgt eine Quervernetzung hauptsächlich über die beiden
phenolischen Mono mere p-Cumarsäure und Ferulasäure durch Ester- und
Ether bindungen. Lignin ist verantwortlich für die verminderte Verdaulichkeit der
Zellwand. Die Zellwand besteht aus mehreren Schichten (Mittel lamelle vorwiegend
aus Pektin, Primärzellwand aus Hemi zellu lose, Sekun därzellwand aus
Zellulose). Lignin-Polymere sind in der Primär zellwand über Ether- und Ester-
Bindungen der Ferula säure mit Arabinoxylan verankert (Jung und Deetz, 1993;
Van Soest, 1994; Gruber 2009). Nach Allen und Mertens (1988) wird die Faserverdauung
im Pan sen durch den unver dau lichen Anteil der Faser sowie die
Abbau- und Passage-Rate der fer men tierbaren Faser be grenzt. Der Einfluss
des Vegetationsstadiums auf die Verdaulichkeit ist besonders in den diversen
Futterwerttabellen verschiedener Län der dokumentiert (u. a. INRA, 1989 und
2007; DLG, 1997; RAP, 1999; NRC, 2001; Rostocker Futterbewertungssystem,
2004; ÖAG-Futter werttabellen, 2006). Daneben gibt es eine große Zahl an
syste matischen Untersuchungen zum Einfluss des Vegeta tionsstadiums auf die
Verdaulichkeit (Spahr et al., 1961; Blaxter und Wilson, 1963; Blaser 1964, Bachmann
et al. 1975, Kühbauch und Voigtländer 1979, Steacy et al., 1983; Ackermann
et al., 1984; Givens et al., 1989 und 1993; Kristensen und Skovborg, 1990;
Demarquilly und Andrieu, 1992; Hasselmann et al., 1995; Rinne et al., 1997; Gruber
et al., 2000 und 2006; Ombabi et al., 2001; Schubiger et al., 2001; Tasi und
Barcsák, 2003; Čop et al., 2009).
Alle diese Untersuchungen zeigen einen deutlichen Rückgang der Ver daulichkeit
mit fortschreitender Vegetation, wie auch in der eigenen Untersuchung.
Das Ausmaß dieses Rückganges fällt aber verschieden aus. Die Hauptursachen
für die Unterschiede sind die Nummer des Aufwuchses und die botanische
Art bzw. bei ge mischten Pflanzenbeständen (Dauerwiesen) die botanische
Zusam men setzung (Gräser, Kräuter, Leguminosen). Die chemische Zusammensetzung
der Gerüstsubstanzen der Artengruppen ist recht unter schiedlich
(Van Soest, 1967 und 1994). Die Ursache für die verminderte Verdaulichkeit liegt
in der zunehmenden Lignifizierung der Gerüst substanzen, die den Zutritt der
fibrolytischen Enzyme an den Lignin-Kohlenhydrat–Komplex räumlich behindert
(Jung und Deetz, 1993).
-655 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
3.3 Ergebnisse des Fütterungsversuches mit Milchkühen
Die Ergebnisse des Fütterungsversuches mit Milchkühen sind in den Tabellen 11
und 12 sowie in Abbildung 5 dargestellt. Die Nummer des Aufwuchses wirkte
sich in allen Kriterien der Futter- und Nähr stoffaufnahme, der Nährstoffkonzentration
sowie der Milchleistung hochsignifikant aus (P ≤0,001). Die Grobfutteraufnahme
(GF) war im 3. Aufwuchs am höchsten (12.2, 12.2 und 12.7 kg TM)
und ebenso die Gesamtfutteraufnahme (18.1, 18.3 und 18.9 kg TM GES) in Aufwuchs
1, 2 und 3. Die Aufnahme an NDF machte 13.0, 13.1 bzw. 13.5 g pro kg LM
aus und war damit etwas höher als der von Mertens (1994) angegebene Mittelwert
von 12,5 g. Die Energie aufnahme war im 2. Aufwuchs am niedrigsten, was
vor allem durch die niedrige Energiekonzentration in diesem Aufwuchs bedingt
war. Obwohl das Kraftfutter ausschließlich aus Energieträgern bestand und die
Grob futterration neben Gras 10 % Heu und 15 % Maissilage enthielt, ergab sich
dennoch ein N-Überschuss im Pansen (1.8, 1.9 bzw. 2.7 g RNB pro kg TM), bei
einem Rohprotein-Gehalt von 149, 150 und 157 g/kg TM. Die Milchleistung (22.2,
22.2 und 23.1 kg) und der Gehalt an Milchinhaltsstoffen waren im 3. Aufwuchs
am höchsten (4.20, 4.10 und 4.35 % Fett sowie 3.28, 3.27 und 3.44 % Protein),
ebenso der Milchharnstoff-Gehalt, was mit der ruminalen N-Bilanz gut übereinstimmt
(Steinwidder und Gruber, 2000). Die nach Energie-Aufnahme aus dem
Grobfutter erzielbare Milchleistung betrug 10.6, 9.9 bzw. 11.7 kg. Die aus der
Gesamtration (GES = GF plus KF) nach NEL theoretisch mögliche Milchmenge
war höher als die tatsächliche Milchleistung, was auf einen Energieüberschuss
schließen lässt.
Mit Ausnahme des Milchfett-Gehaltes übte die Versuchswoche auf alle Parameter
der Futter- und Nährstoffaufnahme, der Nährstoff konzentration und der
Milchleistung einen hochsignifikanten Einfluss aus (P ≤0,001). Im Mittel aller drei
Aufwüchse ging die Grobfutter aufnahme in den 7 Versuchswochen von 12,9
um 1,6 kg TM auf 11,3 kg TM zurück, die Gesamtfutteraufnahme von 19,0 um
1,8 kg TM auf 17,2 kg TM. Verbunden mit der im Laufe der Vegeta tion abnehmenden
Energiekonzentration verminderte sich die Auf nah me an Energie von 80 auf
59 MJ NEL. Die RNB ging von 3,3 auf 0,9 g/kg TM zurück. Entsprechend der Energieaufnahme
reduzierte sich die Milchleistung von 25,1 auf 19,5 kg ECM. Die aus
der Energie aufnahme über das Grobfutter theoretisch mögliche Milch menge
betrug 13,4 und 6,7 kg und die über die Gesamtration theoretisch erzielbare
Milchleistung machte 28,3 kg in Woche 1 und 20,7 kg in Woche 7 aus. Zwischen
Aufwuchs und Versuchswoche wurde in allen Kriterien der Futter- und Nährstoff-
-656 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
aufnahme, Nährstoff konzentration sowie Milchleistung eine signifikante Wechselwirkung
festgestellt (Tab. 11 und 12).
Die Futteraufnahme von Wiederkäuern wird sowohl über physi kalische als auch
über physiologische Faktoren reguliert. Das Ziel des Organismus ist dabei die
Aufrechterhaltung einer ausge glichenen Energiebilanz (physiologische Steuerung,
Wangsness und Muller, 1981). Für den Wiederkäuer sind neben den physiologischen
noch physikalisch-mechanische Steuerungsmechanismen von
großer Bedeutung, d. h. die Futteraufnahme wird ganz entscheidend auch von
der Füllung des Pansens bestimmt. Je schneller der Pansen inhalt abnimmt,
desto höher ist die Futteraufnahme. Die Füllung des Pansens wird einerseits
durch die mikrobielle Verdauung und an dererseits durch die sog. Passage des
Futters bestimmt. Der mikro bielle Abbau des Futters wird stark von der Futterqualität
(Abbaurate) beeinflusst, die Passagegeschwindigkeit hängt neben der
Verdau lichkeit vom Zerkleinerungsgrad und der Futterstruktur ab (Van Soest,
1994; Forbes, 1995; Jung und Allen, 1995). Nach Mertens (1994) entscheidet
der erstlimitierende der beiden Faktoren (physiologisch vs. physikalisch) über
die tatsächliche Futterauf nahme. Auch Weston (1996) geht von dem zweigeteilten
Modell aus, dass die Futter aufnahme einerseits über den Energiehaushalt
gesteu ert wird, der bei Energiemangel durch Hun gersignale die Futteraufnahme
in Gang setzt. Andererseits kommen durch die Last des Verdauungsinhaltes im
Pansen Sättigungssignale an das Zen tral nervensystem, welche zur Einstellung
der Futter aufnahme führen. Nach Allen (1996) kann die Futteraufnahme von
Wiederkäuern durch Dehnung eingeschränkt werden, die sich aus dem begrenzten
Digesta-Fluss durch den Verdauungstrakt ergibt. Die Kapazität des Tieres für
dessen Füllung hängt ab vom Gewicht und dem Volumen des Verdauungsinhaltes,
der die Dehnung verursacht, und von der Flussrate des Verdauungs inhaltes
aus dem Organ, in dem die Dehnung auftritt. Die Dehnung im Reticulorumen
wird generell als die Ursache angesehen, die die Futteraufnahme von Rationen
mit hoher Füllungswirkung begrenzt. Oba und Allen (1999) verglichen in einer
Metaanalyse aus 28 Publi kationen Rationen mit niedriger und hoher Verdaulichkeit
der NDF, also mit unterschied licher Füllwirkung. Futter aufnahme und Milchleistung
waren bei hoher Verdaulichkeit der NDF signifikant höher.
Diesen theoretischen Grundlagen entsprechen auch die Ergebnisse von Fütterungsversuchen
mit Milchkühen, welche die Futter auf nahme und Milchleistung
bei unterschiedlichem Vegetations stadium des Wiesenfutters verglichen. Spahr
et al. (1961) verfütterten Heu (belüftet) des 1. Aufwuchses (⅓ Luzerne, ⅓ Klee,
-657 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
⅓ Timothe) als alleiniges Grobfutter, das in 2-Wochen-Abständen am 25. Mai, 9.
Juni bzw. 24. Juni geerntet wurde (Pennsylvania, USA). Der Gehalt an Rohfaser
belief sich auf 251, 302 bzw. 328 g/kg TM und die Verdaulichkeit der Energie (in
vivo, Schafe) betrug 69.2, 62.6 bzw. 58.3 %. Die Kühe nahmen von diesem Grobfutter
15.5, 14.0 bzw. 11.9 kg TM auf und leisteten 18.3, 16.8 bzw. 14.9 kg FCM
(Annahme von 590 kg LM). Steacy et al. (1983) ernteten Heu (gepresst) des 1.
Aufwuchses (Trespe, Luzerne) in 3-Wochen-Abständen am 10. Juni, 30. Juni
und 22. Juli in Saskatoon (Kanada), bei einem Rohfaser-Gehalt von 255, 287 und
303 g/kg TM. Die Ver daulichkeit der OM (in vivo, Ochsen) betrug 72.8, 67.8 und
60.0 %. Bei einem Kraftfutteranteil von 28, 29 und 36 % der TM nahmen die Kühe
16.2, 15.1 und 13.7 kg TM Heu auf und gaben 23.8, 22.5 und 22.3 kg Milch bei 3.5,
3.9 und 4.3 % Fett. Kristensen und Skovborg (1990) untersuchten den Einfluss
eines unter schiedlichen Ernte termins beim 1. Aufwuchs (Anfang, Mitte und Ende
Juni) über 3 Jahre mit Raigras und Konservierung als Silage bei 3 Kraftfutterniveaus
in Dänemark. Dieser 1. Aufwuchs hatte bei der Ernte einen Gehalt an
Rohfaser von 223, 287 und 297 g/kg TM und eine Verdaulichkeit der OM (in vivo,
Schafe) betrug 81.4, 74.1 und 67.5 %. Bei niedrigem Kraftfutter niveau (4 kg/d)
nahmen die Kühe 12.9, 10.2 bzw. 10.3 kg TM Grassilage auf und gaben 23.3,
18.5 bzw. 17.8 kg ECM. Gruber et al. (1995) verfütterten eine gemischte Grobfutter-Ration
von niedriger bzw. hoher Qualität (35 % Heu, 40 % Grassilage, 25
% Maissilage) in einem langfristigen Versuch über eine vollständige Laktation
an Kühe der Rassen Fleckvieh und Holstein Friesian bei 3 Kraftfutterniveaus
(0, 50 und 100 % des Er gänzungsbedarfes). Die Qualität des Wiesenfutters (1.
Aufwuchs) wurde über den Erntezeitpunkt variiert und die der Maissilage über
den Kolbenanteil. Die Verdaulichkeit der OM (in vivo, Schafe) betrug beim Heu
57.6 bzw. 65.8 %, bei der Grassilage 59.4 bzw. 69.7 % und bei der Maissilage
69.6 bzw. 72.0 %. Im Mittel der Kraftfutter-Stufen und Rassen nahmen die Kühe
bei 2.2 kg TM Kraftfutter 11.9 und 13.7 kg TM Grobfutter auf und erbrachten eine
Milchleistung von 16.9 und 20.5 kg ECM.
-658 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 11: Ergebnisse des Fütterungsversuches mit Milchkühen (Haupteffekte Aufwuchs und Woche)
Aufwuchs Woche RSD P-Werte R²
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 A W K A×W
Lebendmasse kg 644 637 627 626 631 636 634 637 641 644 38 0,001 0,010 0,000 0,852 0,631
Futter- und Nährstoffaufnahme (pro Tag)
Grobfutter kg TM 12,21 12,23 12,72 12,86 12,84 12,81 12,44 12,60 11,87 11,29 0,97 0,000 0,000 0,000 0,000 0,878
Kraftfutter kg TM 5,50 5,78 5,89 5,94 5,79 5,72 5,47 5,76 5,82 5,55 0,76 0,000 0,000 0,000 0,002 0,964
Gesamtfutter kg TM 18,08 18,28 18,88 19,04 18,94 18,85 18,24 18,67 18,00 17,16 1,31 0,000 0,000 0,000 0,038 0,781
NDF pro LM g/kg 13,0 13,1 13,5 13,3 13,4 13,4 13,5 13,5 13,0 12,2 1,3 0,000 0,000 0,000 0,019 0,553
nXP g 2509 2532 2664 2799 2742 2659 2535 2552 2417 2275 193 0,000 0,000 0,000 0,001 0,854
NEL MJ 115,6 115,4 121,3 127,4 125,1 121,5 116,0 117,1 111,3 103,7 9,1 0,000 0,000 0,000 0,000 0,864
Nährstoffkonzentration (in der TM)
XP g 149 150 157 167 163 155 150 145 139 143 7 0,000 0,000 0,000 0,000 0,838
XF g 217 213 205 194 201 211 219 219 219 219 9 0,000 0,000 0,000 0,000 0,961
NDF g 465 457 452 441 447 454 472 465 466 461 15 0,000 0,000 0,000 0,000 0,952
NEL MJ 6,35 6,28 6,38 6,67 6,59 6,41 6,33 6,23 6,13 5,98 0,13 0,000 0,000 0,000 0,000 0,935
RNB g 1,76 1,90 2,68 3,30 3,02 2,35 1,90 1,47 0,91 1,82 0,96 0,000 0,000 0,000 0,000 0,849
Milchleistung (pro Tag)
Milchleistung kg 22,2 22,2 23,1 25,0 24,7 24,0 22,6 21,7 20,4 19,2 2,0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,881
Fettgehalt % 4,20 4,10 4,35 4,15 4,21 4,23 4,23 4,23 4,26 4,21 0,35 0,000 0,265 0,000 0,044 0,568
Proteingehalt % 3,28 3,27 3,44 3,31 3,34 3,31 3,31 3,31 3,36 3,38 0,17 0,000 0,003 0,000 0,000 0,754
Harnstoff mg/kg 200 195 221 233 224 208 199 194 195 182 50 0,000 0,000 0,000 0,000 0,670
ECM kg 22,4 22,1 23,9 25,1 25,1 24,4 22,9 21,9 20,8 19,5 2,3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,854
Milch GF kg 10,6 9,9 11,7 13,4 13,0 12,0 10,9 10,5 8,5 6,7 2,0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,865
Milch GES kg 24,4 24,5 26,5 28,3 27,6 26,4 24,7 25,0 23,1 20,7 2,9 0,000 0,000 0,000 0,000 0,861
-659 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 12: Ergebnisse des Fütterungsversuches mit Milchkühen (Interaktion Aufwuchs × Woche)
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
Lebendmasse kg 632 637 648 646 647 647 649 632 634 636 637 637 641 639 615 622 624 620 628 634 643
Futter- und Nährstoffaufnahme (pro Tag)
Grobfutter kg TM 13,34 12,70 12,86 12,06 12,32 11,52 10,66 12,44 12,87 12,53 12,48 12,48 11,61 11,20 12,80 12,95 13,03 12,78 13,01 12,48 12,02
Kraftfutter kg TM 5,45 5,61 5,39 5,37 5,66 5,63 5,40 6,03 5,68 5,83 5,74 5,76 5,84 5,57 6,34 6,09 5,93 5,30 5,86 5,98 5,69
Gesamtfutter kg TM 19,04 18,67 18,63 17,84 18,38 17,55 16,45 18,69 18,83 18,65 18,50 18,51 17,73 17,05 19,37 19,32 19,26 18,39 19,13 18,73 17,98
NDF pro LM g/kg 13,2 13,2 13,2 13,2 13,5 12,9 11,8 12,8 13,1 13,0 13,5 13,7 12,8 12,5 14,0 13,8 14,0 13,8 13,5 13,2 12,3
nXP g 2818 2724 2616 2457 2478 2312 2154 2726 2696 2611 2554 2511 2385 2239 2851 2804 2749 2594 2667 2553 2432
NEL MJ 129,1 125,9 120,3 113,1 115,2 107,3 98,5 123,0 122,0 118,8 117,1 114,8 110,3 101,6 129,9 127,5 125,2 117,9 121,3 116,4 111,0
Nährstoffkonzentration (in der TM)
XP g 169 160 152 146 138 134 142 169 164 154 145 143 134 140 164 166 160 160 155 148 146
-660 -
XF g 186 196 217 231 229 234 226 194 205 209 217 221 219 227 204 203 207 209 206 204 203
NDF g 437 449 460 481 476 478 470 435 443 446 467 472 468 471 449 448 456 469 448 451 443
NEL MJ 6,76 6,73 6,43 6,30 6,23 6,06 5,91 6,56 6,46 6,34 6,30 6,17 6,18 5,92 6,68 6,58 6,47 6,38 6,30 6,15 6,12
RNB g 3,44 2,31 1,93 1,41 0,59 0,62 2,02 3,71 3,36 2,23 1,20 1,19 0,04 1,54 2,77 3,39 2,87 3,09 2,64 2,07 1,90
Milchleistung (pro Tag)
Milchleistung kg 25,6 25,0 23,8 22,4 21,3 19,5 18,1 24,4 24,6 23,6 22,1 21,3 20,2 19,3 25,0 24,6 24,8 23,1 22,5 21,3 20,3
Fettgehalt % 4,21 4,10 4,23 4,31 4,20 4,21 4,14 3,97 4,19 4,14 4,08 4,07 4,13 4,10 4,27 4,35 4,31 4,31 4,41 4,45 4,39
Proteingehalt % 3,28 3,31 3,31 3,25 3,23 3,28 3,29 3,28 3,33 3,27 3,24 3,25 3,28 3,28 3,38 3,38 3,35 3,44 3,45 3,52 3,57
Harnstoff mg/kg 216 190 218 162 179 239 193 242 230 189 179 175 171 179 241 253 215 257 229 176 173
ECM kg 25,9 25,0 24,1 22,9 21,4 19,7 18,1 23,9 25,0 23,6 21,9 20,9 20,2 19,1 25,6 25,4 25,5 23,9 23,5 22,5 21,2
Milch GF kg 15,1 13,6 12,3 10,1 10,0 7,7 5,4 11,8 12,3 10,9 10,6 9,8 8,1 6,1 13,4 13,2 12,8 12,1 11,7 9,8 8,7
Milch GES kg 28,8 27,8 25,9 23,6 24,3 21,8 19,0 26,9 26,6 25,5 25,0 24,3 22,8 20,1 29,3 28,4 27,7 25,5 26,4 24,8 23,0

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Grundfutteraufnahme (kg TM/Tag)
Milchleistung (kg ECM/Tag)
14,0
13,5
13,0
12,5
12,0
11,5
11,0
10,5
10,0
27
25
23
21
19
17
Grundfutteraufnahme NDF-Aufnahme
NDF-Aufnahme (g/kg LM)
1 2 3 4 5 6 7
11,5
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche Versuchswoche
Milchleistung (ECM) Milchleistung aus Gesamtfutter
Milch aus Gesamtfutter (kg/Tag)
Milch Milcherzeugungswert
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
-661 -
14,5
14,0
13,5
13,0
12,5
12,0
30
28
26
24
22
20
18
1 2 3 4 5 6 7
Versuchswoche
1. Aufwuchs 2. Aufwuchs 3. Aufwuchs
Abb. 5: Verlauf der Futteraufnahme und Milchleistung in 3 Auf wüchsen
In einem weiteren Versuch erzeugten Gruber et al. (2000) drei unterschiedliche
Heu-Qualitäten durch 2-, 3- bzw. 4-Schnittnutzung auf einer Dauerwiese
im österreichischen Alpenraum. Alle Aufwüchse einer jeweiligen Schnittvariante
wurden entsprechend dem Anteil am Ertrag 100 Laktationstage hindurch
als alleiniges Grobfutter an Kühe bei 3 Kraftfutterniveaus gefüttert (Null, nach
Norm, 25 %). Der nach Ertrag der Einzelaufwüchse gewichtete Gehalt an NDF
machte 627, 552 bzw. 467 g/kg TM aus und die Verdaulichkeit der OM (in vivo,
Schafe) belief sich auf 58.0, 65.6 bzw. 72.2 %. Die Kühe nahmen von diesem
Grobfutter in der Gruppe ohne Kraftfutter 11.6, 14.5 bzw. 17.2 kg TM auf und

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
erbrachten eine Milchleistung von 11.0, 16.0 bzw. 20.4 kg ECM, wobei die Energieversorgung
eine theoretische Milchleistung von 5.7, 12.7 bzw. 20.3 kg ECM
ermöglichte. Das Problem einer nicht bedarfsgerechten Energiezufuhr und die
damit verbundene Mobilisation bzw. Retention von Energie ist bei allen angeführten
Fütterungsversuchen zu bedenken, besonders bei kurzfristigen und solchen
mit change-over design. Rinne et al. (1999) ernteten den 1. Aufwuchs eines
Grasbestandes in Finnland (57 % Timothe, 43 % Wiesenschwingel) zu 4 Terminen
im Abstand einer Woche (13.06., 21.06., 28.06., 14.07.) und konservierten
das Futter als Nasssilage mit Ameisensäure. Neben einer unterschiedlichen
Pro tein ergänzung erhielten die Kühe 7 oder 10 kg Kraftfutter. Die Silagen wiesen
einen NDF-Gehalt von 512, 535, 619 bzw. 634 g/kg TM auf, die Verdaulichkeit der
OM (in vivo, Schafe) betrug 79.4, 77.9, 74.9 bzw. 68.2 %. Im Mittel der Kraftfutter-
und Protein-Niveaus verzehrten die Kühe 12.4, 12.2, 11.7 bzw. 10.8 kg TM
Silage (plus 7,4 kg TM Kraftfutter) bei einer Milchleistung von 30.7, 30.1, 29.5
bzw. 25.7 kg ECM.
Zusammenfassend ist von dieser systematischen Untersuchung zum Einfluss
des Wachstumsstadiums von Dauerwiesenfutter im Alpen raum bei 3-Schnitt-
Nutzung im Laufe einer ganzen Vegetations periode fest zuhalten:
• Der Ertrag folgt einem kurvilinear abnehmenden Verlauf. Der Rück gang des
täglichen Zuwachses im Laufe der Vegetation nimmt mit jedem Aufwuchs zu
(Wechselwirkung Aufwuchs × Ve ge tation).
• Der Gehalt an Faser (Rohfaser sowie Gerüstsubstanzen NDF und ADF)
nimmt wie erwartet im Laufe des Wachstums stark zu. Diese Zunahme ist
allerdings im 1. Aufwuchs wesentlich stärker aus geprägt als im 2. und besonders
im 3. Aufwuchs, in dem der Gehalt an Gerüstsubstanzen kaum ansteigt
(Wechselwirkung Aufwuchs × Vegetation).
• Der 2. Aufwuchs weist den höchsten Ligningehalt auf und auch den höchsten
Anteil des Lignins an den Gerüstsubstanzen. Dadurch ist die Verdaulichkeit
dieses Aufwuchses trotz etwas geringerem Gehalt an Faser nicht höher als im
1. Aufwuchs.
• Die Abbaubarkeit im Pansen (in situ) sowie die Verdaulichkeit im gesamten
Verdauungstrakt sowie die Energiekonzentration ver mindern sich im Laufe
der Vegetation sehr deutlich, und zwar in allen Aufwüchsen in vergleichbarem
Ausmaß (keine Wechsel wirkung Aufwuchs × Vegetation). Durch diese
unterschiedliche Entwicklung von Gerüstsubstanzen und Verdaulichkeit im
Laufe der Vegetation ist deren Beziehung zueinander in den 3 Auf wüchsen
sehr unterschiedlich.
-662 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
• Entsprechend dem Gehalt an Gerüstsubstanzen und der Verdau lichkeit geht
auch die Futteraufnahme des Wiesenfutters mit fortschreitender Vegetation
zurück und in der Folge auch die aus dem Futter erzielbare Milchleistung.
Dieser Rückgang ist im 1. Aufwuchs wesentlich deutlicher als im 2. und ganz
besonders als im 3. Aufwuchs (Wechselwirkung Aufwuchs × Vegetation).
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Mais- oder grassilagebasierte Rationen in der
frühen Trockenstehzeit und ihre Auswirkungen auf
Ca-, P- und Mg-Plasmagehalte trockenstehender
und frischlaktierender Milchkühe
J. Ertl , J. Groß , F. J. Schwarz
Technische Universität München, Lehrstuhl für Tierernährung, Department für
Tierwissenschaften, Freising-Weihenstephan
1. Einleitung
Hypocalcämie, auch als Gebärparese oder Milchfieber bezeichnet, ist eine
Stoffwechselstörung des Mineralstoffhaushalts, die mit der Abkalbung und dem
Einsetzen der Laktation von Milchkühen auftritt. Sie zählt mit einer Inzidenz von
1,4-27 % (Lucey und Rolands, 1983) zu den bedeutendsten peripartalen Erkrankungen,
die insbesondere leistungsstarke Milchkühe mit mehreren Abkalbungen
betrifft. In den USA wird das Auftreten einer subklinischen Hypocalcämie bei
Färsen mit bis zu 25 %, bei Kühen sogar bis über 50 % angegeben (Reinhardt et
al., 2010). Das klinische Erscheinungsbild mit Festliegen tritt mit einer Häufigkeit
von 5-10 % auf (Goff, 2008). Nicht nur die direkten Behandlungskosten einer
klinischen, sondern auch die Folgen einer subklinischen Hypocalcämie (geringere
Milchleistung, höhere Inzidenz für das Auftreten von Mastitis, Labmagenverlagerung,
Ketose oder Nachgeburtsverhalten) führen zu einer wesentlichen
Beeinträchtigung der Gesundheit des Tieres und zu erheblichen finanziellen Einbußen
(Goff, 2008).
Bei den Möglichkeiten der Gebärpareseprophylaxe ist die Fütterung anionenreicher
Rationen relativ neu im Management trockenstehender Milchkühe. Durch
die Erniedrigung der Kationen-Anionen-Bilanz („dietary cation-anion balance“
– DCAB) in der Ration kommt es zu einer Verschiebung des Säure-Basen-Haushalts
im Tier in Richtung metabolische Azidose, welche die Calciummobilisierung
aus dem Knochen fördert.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Effekte zweier auf verschiedenen Grundfuttermitteln
basierenden Rationen mit unterschiedlichem Ca-Gehalt und DCAB
in der frühen Trockenstehzeit von Milchkühen auf die Versorgungslage und die
-671 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Plasmagehalte von Ca, P und Mg bis zur vierten Laktationswoche zu untersuchen.
Zudem stand das Auftreten von klinischen Fällen einer Gebärparese im
Mittelpunkt der Untersuchung.
2. Material und Methoden
2.1 Tiermaterial und Versuchsbedingungen
In zwei nacheinander durchgeführten Versuchen (V1 und V2) an mehrkalbigen
Milchkühen der Rasse Red Holstein (V1: n = 51, 3,2 ± 1,4 Laktationen; V2: n = 20,
2,4 ± 0,8 Laktationen) wurden in der frühen Trockenstehzeit (Trockenstehphase
1: 8. Woche ante partum (a. p.) bis einschließlich 4. Woche a. p.) zwei Rationen
(TMR1 (V1) und TMR2 (V2)) mit unterschiedlicher DCAB und Ca-Gehalt eingesetzt.
TMR1 (38,6 % Maissilage, 44,6 % Stroh, 15,5 % Rapsextraktionsschrot,
1,3 % Mineralfutter, i. d. T) und TMR2 (47,5 % Grassilage, 51,1 % Heu, 1,3 %
Mineralfutter, i. d. T) wurden ad libitum verfüttert. In Trockenstehphase 2 (ab
3. Woche a. p. bis zur Abkalbung) sowie der Frühlaktation war das Fütterungsregime
in V1 und V2 identisch. In diesem Zeitraum stand den Tieren eine teilaufgewertete
Mischration (PMR; 44,9 % Maissilage, 33,7 % Grassilage, 6,4 %
Heu, 14,9 % Ausgleichskraftfutter inkl. Mineralfutter, i. d. T) zur freien Aufnahme
sowie Leistungskraftfutter (LKF) begrenzt zur Verfügung. Nach der Abkalbung
wurde das LKF mit einem automatischen Anfütterungsprogramm gesteigert.
Die Versorgung der trockenstehenden und laktierenden Milchkühe mit Energie
und Nährstoffen folgte den Empfehlungen der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie
(GfE, 2001). Die Futteraufnahme wurde in Trockenstehperiode 1
gruppenweise als wöchentlicher Mittelwert, ab Trockenstehphase 2 täglich tierindividuell
erfasst. Die eingesetzten Rationen wurden in 2-wöchentlichen Mischproben
analysiert. Die Blutentnahme aus der Vena jugularis erfolgte ab der letzten
Woche in Trockenstehphase 1 (Woche 4 a. p.) in wöchentlichem Abstand.
Zusätzlich wurde in V1 im Zeitraum von 5-24 h nach der Abkalbung (= Woche 0)
eine Blutprobe gewonnen.
2.2 Analytik der Futtermittel
Die eingesetzten Rationen wurden nach VDLUFA-Methodenbuch III (Vorschriften
3.1, 4.1.2, 5.1.1, 6.1.2, 8.1) auf ihre Rohnährstoffgehalte untersucht. Die
Berechnung der Energiegehalte erfolgte nach Vorgaben der GfE (2001). Die
Mengenelemente Ca, P, Mg, Na und K wurden nach VDLUFA-Methodenbuch
-672 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
III, 10.8.2 mittels Atomemissionsspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma
bestimmt, die Elemente S und Cl nach VDLUFA-Verbandsmethoden 10.7.1
und 10.5.1. Die Berechnung der DCAB erfolgte nach folgender Formel (Oetzel,
1991), wobei Na, K, S und Cl in g/kg-T angegeben werden:
DCAB (meq/kg T) = 43,5*Na + 25,6*K – 28,2*S – 62,4*Cl
Die Energie-, Rohnährstoff- und Mengenelementgehalte sowie die DCAB der
eingesetzten Rationen und des Kraftfutters sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tab. 1: Energie-, Rohnährstoff- und Mengenelementgehalte sowie die DCAB
der eingesetzten Rationen und des Kraftfutters
TMR1 (V1) TMR2 (V2) PMR LKF
Rohasche
66 94 72 76
Rohfaser
Rohfett
g/kg T
296
216
272
28
214
29
62
24
Rohprotein 104 141 144 216
Energie MJ NEL /kg T 5,3 5,7 6,5 8,0
Ca
6,0 11,8 9,3 14,2
P 3,8 3,7 3,6 6,5
Mg 2,9 3,9 3,1 3,9
K g/kg T
13,6 26,0 17,6 10,9
Na 2,2 1,5 2,0 2,9
Cl 3,4 7,2 4,9 3,6
S 1,9 2,3 1,8 2,3
DCAB meq/kg T 174 216 183 113
2.3 Analytik des Blutplasmas
Na-Heparin-Plasmaproben wurden vom IDEXX-Vet-Med-Labor (Ludwigsburg)
auf die Gehalte von Ca, P und Mg untersucht. Die Bestimmung der Mengenelemente
erfolgte photometrisch durch Messung der Extinktion der gebildeten
Komplexe.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 V1: Versorgungslage und Plasmagehalte
Die Daten zur Futter- und Energieaufnahme in V1 sind in Tabelle 2 dargestellt.
In Trockenstehphase 1 betrug die mittlere Futteraufnahme 10,8 kg/d, in
-673 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Trockenstehphase 2 14,2 kg/d. Die durchschnittliche Energieaufnahme lag bei
ca. 58 MJ NEL/d bzw. 94 MJ NEL/d in den beiden Trockenstehphasen. Die mittlere
Futteraufnahme in den ersten vier Laktationswochen betrug 17,5 kg/d bei
einer Energieaufnahme von 120 MJ NEL/d. In Tabelle 2 ist zudem die Aufnahme
an Mengenelementen Ca, P, Mg und K sowie Bedarfsangaben für die Trockenstehzeit
und Laktation aufgeführt. Die Bedarfsangaben folgen den Empfehlungen
der GfE (2001). Für die laktierenden Milchkühe wurde eine tägliche Milchleistung
von 30 kg unterstellt.
Tab. 2: Mittlere Futter- (kg T/d) und Energieaufnahme (MJ NEL/d), Aufnahme
an Mengenelementen Ca, P, Mg und K (g/d) sowie Angaben bei
bedarfsgerechter Versorgung (GfE, 2001)
F u t t e r a u f -
nahme
Trockenstehphase
1
Versuch1 Versuch 2
Trockenstehphase
2
Laktation
-674 -
Trockenstehphase
1
Trockenstehphase
2
Laktation
10,8 14,2 17,5 12,0 13,5 16,4
E n e r g i e -
aufnahme
57,5 93,8 119,7 68,8 90,0 112,6
Ca 64 132 186 140 128 178
Bedarf 34 34 115 34 34 115
P 41 53 74 43 52 72
Bedarf 22 22 71 22 22 71
Mg 31 44 58 46 44 57
Bedarf 16 16 32 16 16 32
K 149 247 285 300 248 269
Bedarf 100 100 203 100 100 203
In V1 nahmen die Kühe in der frühen Trockenstehzeit durchschnittlich 64 g Ca
täglich auf, in Trockenstehphase 2 waren es 132 g/d und in der Frühlaktation im
Mittel 186 g/d (Tab. 2). Die P-Aufnahme belief sich in den jeweiligen Abschnitten
im Mittel auf 41, 53 bzw. 74 g/d. Die Mg-Aufnahme in V1 betrug entsprechend 31,
44 und 58 g/d. Die Versorgung mit Mengenelementen war während des gesamten
Versuchszeitraums bedarfsdeckend.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Der Plasma-Ca-Gehalt in V1 war über den gesamten Versuchszeitraum relativ
konstant und betrug im Mittel aller Messwerte (ohne Probe zur Kalbung in Woche
0) 2,28 mmol/l. Zum Zeitpunkt der Abkalbung (Woche 0) konnte ein deutlicher
Abfall im Plasmagehalt von Ca und P festgestellt werden. Die Konzentrationen
an P betrug im Mittel 1,29 mmol/l mit tendenziell höheren Werten a. p., die Mg-
Konzentration im Blutplasma betrug 0,99 mmol/l mit steigender Tendenz p. p.
(Abb. 1).
3.2 V2: Versorgungslage und Plasmagehalte
In V2 war die mittlere Futteraufnahme in Trockenstehphase 1 mit 12 kg/d höher
im Vergleich zu V1 (Tab. 2). Dieser Unterschied lässt sich auf die unterschiedliche
Akzeptanz der TMR aufgrund der Zusammensetzung zurückführen. In
Trockenstehphase 2 war die Futteraufnahme mit 13,5 kg/d auf ähnlichem Niveau
wie in V1. Nach der Abkalbung war in V2 die Futteraufnahme mit durchschnittlich
16,4 kg/d um rund 1 kg niedriger im Vergleich zu V1. Entsprechend dem höheren
Energiegehalt von TMR2 (Tab. 1) und der höheren Futteraufnahme war die mittlere
Energieaufnahme in Trockenstehphase 1 mit ca. 69 MJ NEL/d höher als in
V1 (Tab. 2). Für Trockenstehphase 2 war die Energieaufnahme mit 90 MJ NEL/d
auf ähnlichem Niveau zu V1. Die Differenz in der Futteraufnahme p. p. zwischen
V1 und V2 zeigt sich auch in der geringeren Energieaufnahme in V2 mit durchschnittlich
113 MJ NEL/d (Tab. 2).
In der frühen Trockenstehzeit in V2 war die Aufnahme an Ca mit 140 g/d und an K
mit 300 g/d deutlich höher im Vergleich zu V1 (Tab. 2). Die hohe Versorgung mit
Ca während der Trockenstehphase 1 in V2 lässt sich auf den hohen Ca-Gehalt
der eingesetzten Grassilagen (12 g/kg T für 1. Schnitt, 20 g/kg T für Folgeaufwüchse)
zurückführen. In Trockenstehphase 2 war die Aufnahme mit 128 g/d
vergleichbar zu V1, nach der Abkalbung etwas geringer (Tab. 2). Die P- und Mg-
Aufnahme war über den Untersuchungszeitraum in etwa gleich für V1 und V2.
Der Plasma-Ca-Gehalt in V2 betrug im Mittel aller Messwerte 2,50 mmol/l und
war über den gesamten Versuchszeitraum höher im Vergleich zu V1 (Abb. 1).
Der P-Gehalt im Blutplasma war mit 1,39 mmol/l etwas höher im Vergleich zu V1,
der Mg-Gehalt mit 0,95 mmol/l in V2 auf gleichem Niveau zu V1.
Die DCAB war für TMR1 zwar niedriger im Vergleich zu TMR2, dennoch war der
Unterschied nur gering, da die TMR2 höhere Cl- und S-Gehalte aufwies (Tab. 1),
-675 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
was zu einer geringeren DCAB führte. Als Richtwert für eine DCAB in der Prophylaxe
der Gebärparese wird in der Literatur ein Bereich zwischen –100 und –150
meq/kg T angegeben (Beede, 1996; Moore et al., 2000). In der vorliegenden
Untersuchung konnten diese Zielwerte der DCAB aufgrund der verwendeten
Futtermittel nicht realisiert werden.
Mg [mmol/l]
P [mmol/l]
Ca [mmol/l]
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
Woche
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
V2
V1
Woche
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
V2
V1
Woche
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Abb. 1: Plasmakonzentrationen von Ca, Mg und P in V1 und V2
-676 -
V2
V1

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
3.3 Klinische Fälle einer Hypocalcämie in V1 und V2
In V1 waren insgesamt fünf Fälle einer klinischen Gebärparese zu verzeichnen,
in V2 dagegen waren keine klinisch auffälligen Tiere. Vier der fünf festliegenden
Kühe aus V1 waren bereits in der vorausgegangenen Laktation festliegend.
Unterstellt man eine subklinische Hypocalcämie bei einer Plasma-Ca-Konzentration
< 1,9 mmol/l und eine klinische Form bei Werten unter 1,5 mmol/l (Goff und
Horst, 1997), so ließ sich in V1 feststellen, dass ein Tier auch bei einer Ca-Konzentration
> 1,5 mmol/l festliegend war. Andererseits traten auch Ca-Konzentrationen
< 1,5 mmol/l bei Tieren auf, die keine klinischen Symptome zeigten. Diese
Variation beim Auftreten einer Hypocalcämie innerhalb einer Milchviehherde
können nur teilweise durch die eine Gebärparese begünstigenden Faktoren wie
Alter, hohe Einsatzleistung, hohe Ca-Aufnahme in der Trockenstehzeit, Überkonditionierung
zur Abkalbung oder hohe DCAB erklärt werden. Neueste Forschungsergebnisse
lassen als weiteren Erklärungsansatz eine unterschiedliche
Signalverarbeitung des Vitamin-D-Rezeptors vermuten (DeLuca, 2009). Mögliche
Polymorphismen sind bislang noch nicht in Beziehung zu einer Prädisposition
bzw. Resistenz gegenüber der Gebärparese nachgewiesen worden.
4. Schlussfolgerungen
Der Einsatz einer maissilage- und strohbasierten Ration in der frühen Trockenstehzeit
ermöglichte eine Minderung der Kationen-Anionen-Bilanz und der Ca-
Zufuhr im Vergleich zu einer grassilage-basierten Ration. Die Plasmagehalte
an Ca, P und Mg waren weitgehend stabil und nicht durch die unterschiedlichen
Rationen beeinflusst. Eine weitere Absenkung der DCAB in der Trockenstehzeit
wäre nur durch den Einsatz saurer Salze möglich.
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Prevalence of subclinical hypocalcemia in dairy herds. Vet. J. (in press).
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 2006: Methode 3.1: Feuchtigkeit, Methode
4.1.2: Rohprotein (DUMAS-Verbrennungsmethode), Methode 5.1.1:
Rohfett, Methode 6.1.2: Rohfaser, Methode 8.1: Rohasche, Methode
10.5.1: Chloride, Methode 10.7.1: Gesamtschwefel Methode 10.8.2:
Ausgewählte Elemente in pflanzlichem Material und Futtermitteln mit
ICP-OES. In: Handbuch der Landwirtschaftlichen Versuchs- und Untersuchungsmethodik
(VDLUFA-Methodenbuch), Bd. III Die chemische
Untersuchung von Futtermitteln, 3. Aufl., VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
-678 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Kälberaufzuchtfutter im Warentest
K.-H. Grünewald 1 , G. Steuer 2
1 Verein Futtermitteltest, Bonn; 2 VFT-Koordinierungsstelle bei der DLG e. V.,
Groß-Umstadt
1. Einleitung
Die frühzeitige Rau- und Kraftfutter-Aufnahme ist für eine erfolgreiche Aufzucht
der Kälber notwendig. Daher ist außer der Grundfutter- auch die Kraftfutterqualität
von großer Bedeutung. Neben betrieblichen Eigenmischungen werden
spezielle Mischfutter für Aufzuchtkälber eingesetzt, die neben guter Schmackhaftigkeit
eine ausreichende Ergänzung der Versorgung mit Energie-, Nähr- und
Wirkstoffen gewährleisten müssen.
Zur Information der Landwirte über die Futterqualität hat der Verein Futtermitteltest
(VFT) die Prüfung von Kälberaufzuchtfutter ab dem Herbst 2008 in seinen
Warentest einbezogen und prüft diese Futter nun regelmäßig. Der vorliegende
Bericht soll über die Konzeption der Futter, analysierte Nährstoffgehalte und
Beurteilung des VFT (Auffälligkeiten, Bewertung) informieren.
2. Material und Methoden
Für den vorliegenden Bericht wurden die Proben aus dem Warentest von Oktober
2008 bis Dezember 2009 einbezogen (n = 138). Die Beprobung erfolgte durch
geschulte Probenehmer im Werk, im Handel oder im landwirtschaftlichen Betrieb
(aus abgefertigter Ware bzw. bei der Anlieferung). Die Analysen werden im Auftrag
des VFT bei verschiedenen Laboren unter Anwendung der VDLUFA Methoden
durchgeführt. Analyseparameter: Energie, Rohnährstoffe, Mineralstoffe (Calcium,
Phosphor). Bei anstehenden Abweichungen von Vorgaben erfolgt eine Bestätigung
durch zusätzliche Analyse. Die Beurteilung im Warentest umfasst: 1. Deklarationseinhaltung;
2. Fachliche Bewertung (nach Bewertungsschema basierend auf Fütterungshinweis
mit Einsatzzweck und Vergleich von Analysebefund und Richtwert).
Die Abweichungen bei den einzeln beurteilten Kriterien werden gewichtet und
üblicherweise zu einer abschließenden Bewertung zusammengefasst.
-679 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
3. Ergebnisse
3.1 Energie- und Nährstoffgehalte
In den Test wurden 52 Futter aus dem Herbst 2008 und 86 Futter aus dem Jahr
2009 (insgesamt 138 Futter) einbezogen. Diese waren 61 beteiligten Herstellern
(72 Werke) zuzuordnen. Insgesamt wurden 98 verschiedene Futter in der
Prüfung einbezogen. Wie schon in einer früheren Erhebung (Grünewald und
Steuer, 2008), zeigten sich auch bei der Untersuchung der vorliegenden Kälberaufzuchtfutter
große Spannbreiten bei den Energie- und Nährstoffgehalten, die
in Tabelle 1 aufgeführt sind.
Tab. 1: Deklarierte und analysierte Gehalte geprüfter Kälberfutter
Nährstoff laut Deklaration laut Analyse
n Mittel von - bis Mittel von - bis
Energie (ME) MJ 131 10,9 10,0-12,1 11,0 10,2-11,9
Rohasche % 137 7,1 5,5-9,0 6,6 4,5-8,4
Rohprotein % 138 18,8 15,0-27,0 18,5 14,1-26,6
Rohfett % 138 3,3 2,0-7,4 3,6 2,3-7,5
Rohfaser % 138 7,7 3,6-15,5 7,3 3,6-15,7
Calcium % 132 0,98 0,02-1,5 1,04 0,55-1,61
Phosphor % 132 0,57 0,33-0,78 0,57 0,35-0,94
Im Mittel waren die geprüften Kälberaufzuchtfutter mit 18,5 % Rohprotein und
11,0 MJ ME/kg sowie 1,04 % Calcium und 0,57 % Phosphor ausgestattet. Die
Spannbreite bei den einzelnen Parametern ist jedoch immens und reicht bei
Rohprotein von ca. 14 bis 27 % und bei Energie von 10,2-11,9 MJ ME/kg. Ebenso
große Spannen zeigen sich bei den anderen Rohnährstoffen und den Mineralstoffen.
Im Mittel stimmen die analysierten Werte recht gut mit den konzipierten
Werten überein.
Im ersten Schritt der Warentestprüfung werden die wesentlichen Nährstoffgehalte
analytisch überprüft und (soweit deklariert) mit den angegebenen Werten
verglichen. Bei insgesamt 946 überprüften Einzelwerten zeigten 30 eine futtermittelrechtliche
Abweichung auf (3,2 %). Die Häufigkeit und Richtung der Abweichung
differierte zwischen den verschiedenen Parametern (Tab. 2). Trotz der
sehr guten Deklarationstreue (96,8 %) war doch eine größere Anzahl der Futter
von diesen Abweichungen betroffen (17,4 %), einige Futter zeigten Abweichungen
bei mehreren Parametern (n = 6 bzw. 4,3 %).
-680 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 2: Häufigkeit der Deklarationsabweichungen
Parameter deklariert Abweichungen nach FMV
n n in % n ê n é
Energie (ME) 131 2 1,5 2 0
Rohasche 137 6 4,4 2 4
Rohprotein 138 5 3,6 4 1
Rohfett 138 2 1,4 2 0
Rohfaser 138 6 4,3 1 5
Calcium 132 6 4,5 3 3
Phosphor 132 3 2,3 3 0
Gesamt 946 30 3,2 17 13
Die wesentlichen Zusätze (Vitamine, Spurenelemente u. a.) sind in Tabelle 3 laut
Angabe dargestellt. Diese streuen für einige Parameter ebenfalls in einem weiten
Bereich. Allen Futtern wurde Vitamin A und D, meist auch Vitamin E sowie
Kupfer zugesetzt, weitere Zusätze waren seltener, z. T. nur in einigen Fällen
angegeben.
Tab. 3: Zusätze an Spurenelementen und Vitaminen im Kälberfutter
Nährstoff laut Deklaration
n Mittel von - bis
Vitamin A I. E. 138 20 997 5 500-40 000
Vitamin D I. E. 138 2 244 825-4 000
Vitamin E mg/kg 126 56 5-200
Kupfer mg/kg 95 15,0 1-80
Selen mg/kg 42 0,44 0,20-0,80
Zink mg/kg 7 89 15-270
Säuren 22
3.2 Angaben zum Einsatzzweck – Fütterungshinweise
Aufgrund unterschiedlicher Einsatzzwecke und Nährstoffgehalte der einzelnen
Kälberaufzuchtfutter, ist für den zielgerichteten Einsatz beim Landwirt ein
Fütterungshinweis des Herstellers mit Aussagen zum Einsatzbereich (insbesondere
bei speziellen Vorgaben für Alter, Wachstumsverlauf, Tränkeperiode,
bestimmte Grundfutter, zusätzlich nötige Mineralergänzung etc.) und zur
Einsatzmenge notwendig und erleichtert dem Tierhalter die Optimierung der
Fütterung. Soweit es sich um „Standardfutter“ handelt, reicht ein knapperer Füt-
-681 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
terungshinweis (Angabe der empfohlenen Futtermenge) aus. Die Häufigkeit
verschiedener Angaben im Fütterungshinweis ist in Tabelle 4 aufgelistet. Es ist
ersichtlich, dass Futter für unterschiedliche Einsatzbereiche und in unterschiedlicher
Futtermenge empfohlen werden. Überwiegend wird ein Einsatz von der
zweiten Woche bis zum Ende des Monats mit bis zu 2 kg/d empfohlen.
Tab. 4: Angaben zum Einsatzzweck
n
Angaben laut Hersteller
Ergänzungsfutter für Zucht- und Mastkälber 4
10
nur „Ergänzungsfutter für Aufzuchtkälber“
8
zur frühen Anfütterung/Frühentwöhnung
25
zur Milchtränke/Milch und Grundfutter
117
Angaben zur Futtermenge
(0,3 à 1,5 kg/d … bis 2 kg/d … 3 kg/d … ad libitum)
47
Angaben zum zeitlichen Einsatzbereich (ab 3. Tag … ab 2. Wo …
ab 3. Mon/bis 3. Mon … bis 4. Mon … bis 6. Mon)
Angaben zum Grundfutter (Heu, Grassilage, Maissilage)
Einsatz nach Rationsberechnung
Beispiele:
• ab 3. Wo mit 0,1 kg/d mit MAT oder Vollmilch füttern, bis 12. Wo auf 2 kg/d steigern
• EF für Aufzuchtkälber, bis max. 2 kg/d füttern
3.3 Fachliche Bewertung
Im zweiten Prüfbereich sieht der VFT eine fachliche Beurteilung des Futters aufgrund
der Übereinstimmung der analysierten Gehalte mit den fachlichen Vorgaben
unter Berücksichtigung des Einsatzzweckes vor. Hierbei wird vom VFT
ein abgestuftes Bewertungssystem berücksichtigt, was auch gegenüber den
gesetzlichen Toleranzen eingeschränkte Latitüden enthält. Bei den einzelnen
Parametern werden Unter- und Überschreitungen sowie fehlende Angaben
moniert und je nach Stärke der Abweichung gewichtet zu einer Gesamtbewertung
zusammengefasst. Die Tabelle 5 zeigt für die einzelnen Parameter die
-682 -
13
9

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Anforderungen des VFT und die Häufigkeit der Män gel auf. Fehlende Angaben
bei Energie, Calcium und Phosphor ermöglichen keine Bilanzierung der Versorgung
(z. B. notwendige Mineralfutterergänzung). Geringere Rohprotein- und
Calciumgehalte sind in gewissem Umfang während der Tränkeperiode noch
akzeptabel, danach wäre eine ausreichende Versorgung ggf. nicht gewähr-
leistet.
Tab. 5: Anforderungen und Häufigkeit der Mängel der Kälberfutter
Anforderung
(RW)
ME XP Ca P Fütterungshinweis
Einhaltg. Dekl. Angabe Wert ME-Dekl. in
Est.,
≥10,2 MJ/kg 18 - 22 % ≥1,0 % ≥0,45 %
Einsatzzweck,
Einsatzmenge
Auffälligkeiten/Mängel
o. Angabe 5 % - 4 % 4 % 9 %
Abw. Est. 9 % - - -
(unzureichend)
< RW 1 % 12 % 14 % 1 %
> RW 10 % 1 % 1 % 4 %
Aus den Mängeln/Auffälligkeiten bei den einzelnen Parametern resultiert beim
VFT die abschließende Bewertung der Futter mit „1“ bis „4“. Dabei stellt die Note
„1“ die beste Bewertung dar, eine „2“ zeigt leichte Abweichungen von den Vorgaben,
die „3“ stärkere Abweichungen und ein mit „4“ bewertetes Futter wäre nicht
zu empfehlen. In diese Beurteilung fließen auch die Fütterungshinweise ein, die
den Einsatzzweck aufzeigen. Eine Bewertung „4“ musste nicht vergeben werden.
71 % der Futter waren als sehr gut zu bewerten („1“), allerdings mussten
auch 29 % der Futter aufgrund der genannten Mängel abgewertet werden (20 %
mit „2“, 9 % mit „3“).
3.4 Zusammensetzung der Futtermittel
Für die hohe Schmackhaftigkeit und Verdaulichkeit ist die Auswahl der Komponenten
für Kälberaufzuchtfutter von besonderer Bedeutung. Die Angabe der
-683 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
verwendeten Komponenten erfolgte überwiegend mit Angabe der Gemengteile
in Prozent (%), in einzelnen Fällen lediglich in absteigender Reihenfolge der
Gemengteile ohne Prozentangabe. In Tabelle 6 wird die Einsatzhäufigkeit verschiedener
Komponenten dargestellt. Hinsichtlich der vorrangig genutzten Getreidearten
und Proteinfuttermittel wird die Häufigkeit der jeweils zuerst genannten Futtermittel
(dem höchsten Anteil) aufgeführt. Daneben wird die Häufigkeit anderer im Kälberaufzuchtfutter
wichtiger Komponenten dargestellt, wobei hier lediglich die Häufigkeit
des Einsatzes, nicht jedoch der Mischungsanteil berücksichtigt wird.
Im Gegensatz zu einer älteren Erhebung (Grünewald und Steuer, 2008) war
im Jahr 2008/2009 weniger Maiskleberfutter im Einsatz, statt dessen wurden
jedoch vereinzelt Rapsprodukte eingesetzt. Bei Getreide wurde Weizen mit
großem Abstand vor Gerste und Mais eingesetzt. Bei den Proteinkomponenten
standen Sojaextraktionsschrot und -bohnen mit Abstand an erster Stelle. Besondere
Bedeutung auf Grund der Häufigkeit des Einsatzes hatten darüber hinaus
Rübenschnitzel und Leinprodukte (Saat, Kuchen, Extraktionsschrot), zum Teil
wurden auch hydrothermisch aufgeschlossene Komponenten eingesetzt und
als „natürliches“ faser- und vitaminreiches Produkt werden Grünmehle (Gras,
Luzerne) erfasst (23 % der Futter).
Tab. 6: Einsatzhäufigkeit spezieller Komponenten
Verwendete Komponenten %
„Hauptkomponenten“ Weizen 63
Getreide Gerste 19
Mais 15
„Hauptkomponenten“ Sojaex.schrot und -bohnen 60
Proteinträger Rapsprodukte 17
Leinprodukte 13
Trockenschnitzel/Melasseschnitzel 72
Leinprodukte (Leinsaat, -kuchen, -extraktionsschrot) 62
„aufgeschlossene“ Komponenten 21
Grünmehle 20
4. Zusammenfassung und Fazit
Im Herbst 2008 wurde Kälberaufzuchtfutter in die Warentestprüfung des VFT
aufgenommen. Im Zeitraum 2008/2009 wurden 138 Kälberaufzuchtfutter
-684 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
geprüft. Die Ergebnisse zeigen eine große Spannbreite der Energie- und Nährstoffgehalte
in diesem Futtertyp auf. Die Deklaration wird sehr gut eingehalten
(Beanstandungsquote 3,2 %). Bei der fachlichen Bewertung waren aber 29 %
der Futter abzuwerten. Neben Energie, Protein und Mineralstoffen (viele niedrige
Ca-Gehalte) waren die Fütterungshinweise zu bemängeln. Auch zukünftig
sind neben der Einhaltung der angegebenen und der notwendigen Gehalte ausreichende
Fütterungshinweise für einen optimalen Einsatz wichtig.
Wegen der rechtlichen Änderung bei der Futtermittelkennzeichnung ist die Art
und Weise der zukünftigen Darstellung dieser Informationen abzuwarten.
5. Literatur
FMV, 2007: Neufassung der Futtermittelverordnung, BGBl. Nr. 22 vom
31.05.2007, 770.
Grünewald, K.-H., Steuer, G., 2007: Übersicht zur Konzeption am Markt befindlicher
Aufzuchtfutter für Kälber. VDLUFA-Schriftenreihe Bd. 63, 519-525,
Kongressband 2007 Göttingen, VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
Schönherr, J., Peterhänsel, M., 2008: Zur Untersuchung von Futtermitteln - Neue
Ausgabe der Analysenspielräume des VDLUFA. Kraftfutter-Feed Magazine,
91 (7-8), 20-27.
VFT, 2008: Erläuterung zur Bewertung von Rinderfutter, http://
www.futtermitteltest.de/pdf/bewrinderfutter.pdf, 1-2, 7.
Die Prüfung von Mischfutter durch den Verein Futtermitteltest e. V. wird insbesondere
durch Zuschüsse des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft
und Verbraucherschutz (BMELV) gefördert.
-685 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Zur Auswertung von Verdauungsversuchen mit
Beifutter
K. Rutzmoser, H. Lindermayer, T. Ettle
Institut für Tierernährung und Futterwirtschaft, Grub
1. Verdaulichkeit, Verdauungsquotient
1.1 Definition der Verdaulichkeit
Die Verdaulichkeit ist festgelegt als der verdaute Anteil in Futter. Die verdaute
Menge ist die Differenz von Futter abzüglich Kot. Als Verdauungsquotient (VQ)
wird das Verhältnis der verdauten Menge zum Futter bestimmt. Üblicherweise
wird der VQ in Prozent (*100) ausgedrückt und kann in dieser allgemeinen Formel
beschrieben werden (Kirchgessner, 2008):
VQ = (Futter - Kot)/Futter * 100
Die Verdaulichkeit kann sich auf einzelne Rohnährstoffe oder Summen davon
beziehen und für Einzelfutter oder Futtermischungen ermittelt werden.
1.2 Bedeutung der Verdaulichkeit
Bei der Energiebewertung von Wiederkäuern (ME), Schweinen (ME) und auch
Pferden (VE) werden die verdaulichen Rohnährstoffe mit den Energiefaktoren
der Rohnährstoffe (als Maß des vom Tier verwertbaren Brennwertes) gewichtet.
Der Beitrag eines Rohnährstoffes Xn ergibt sich aus dessen Gehalt, VQ und Faktor:
Gehalt Xn * VQ Xn * Faktor Xn
Folglich geht die Verdaulichkeit eines Rohnährstoffes direkt in die Berechnung
der Energie ein.
2. Folgen falscher Verdaulichkeiten
Bei der Auswertung der Futteruntersuchung in Bayern ergaben sich bei den
Sojaschrotproben mit 48 % Rohprotein niedrigere Energiegehalte als für die
Sojaschrotproben mit 44 % Rohprotein, obwohl die Rohfasergehalte im erwar-
-686 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
teten Bereich lagen. Die Ursache lag in den eingesetzten Verdaulichkeiten nach
den DLG-Tabellen. Die festgestellten Werte für die beiden Futterarten aus dem
Jahr 2009 mit den zugehörigen VQ sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tab. 1: Futteruntersuchung LKV Bayern, 2009
Sojaschrot 44 % RP
g/TM VQ %
-687 -
Sojaschrot 48 % RP
g/TM VQ %
Anzahl Proben 81 68
Rohasche 75 74
Rohprotein 492 91 533 92
Rohfett 35 68 31 0
Rohfaser 73 82 47 85
NfE 325 94 315 93
ME Rind MJ 13,78 13,31
Die aufgeführten Verdaulichkeiten sind so in den DLG-Tabellen für Wiederkäuer
(1997) bei Sojaextrationsschrot für ungeschälte Saat (44 % RP) und geschälte
Saat (48 % RP) enthalten. Der um rund 0,5 MJ ME niedrigere Gehalt bei den
Sojaschrotproben 48 % RP lässt sich mit der Verdaulichkeit des Rohfettes von 0
erklären.
3. Verdauungsversuche mit Beifutter
3.1 Verdaulichkeiten von 0 oder negativ
Verdaulichkeiten von 0 sind in den DLG-Futterwerttabellen meist bei niedrigen
Gehalten im Futtermittel aufgeführt, vor allem bei Rohfett und Rohfaser. Ein VQ
von 0 wird üblicherweise eingesetzt, wenn im Verdauungsversuch negative Verdaulichkeiten
ausgewertet wurden. Negative Verdaulichkeiten sagen aus, dass
im Kot mehr ausgeschieden würde als mit dem Futter aufgenommen. Die mögliche
Erklärung durch endogene Zufuhr im Darm wäre bei Rohfett denkbar, bei
Rohfaser erscheint dies aber ausgeschlossen.
3.2 Versuche mit Beifutter als Differenzrechnung
Im Umgang mit Verdauungsversuchen zeigt sich, dass negative Verdaulichkeiten
praktisch nur bei Versuchen mit Beifutter auftreten, wenn mit der Differenzrechnung
ausgewertet wird.

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Verdauungsversuche mit Beifutter sind erforderlich, wenn das Prüffutter nicht als
alleiniges Futter geeignet ist. Die Grundbedingung eines Verdauungsversuches
ist, dass die gesamte Futterration dem Tier zuträglich ist und die Verdauungsvorgänge
normal ablaufen können. Die Gesamtration muss deshalb gewisse Bereiche
einhalten, beispielsweise bei Rohprotein, Rohfett und Rohfaser. Um auch
Futtermittel mit einseitigen Nährstoffgehalten prüfen zu können, müssen diese
mit angemessenem Beifutter ergänzt werden.
Für solche Beifutterversuche wird die Auswertung nach der Differenzrechnung
empfohlen (GfE, 2005). Dabei werden für die Rohnährstoffe des Beifutters in der
Regel die in einem Vorversuch ermittelten VQ eingesetzt und die Differenz zu
dem gesamt verdauten Rohnährstoff dem Prüffutter zugeschlagen und der VQ
für das Prüffutter berechnet.
3.3 Beispielsrechnung für einen Versuch
Im folgenden Beispiel wird die Verdaulichkeit des Rohproteins (XP) und des Rohfettes
(XL) aus einem Verdauungsversuch mit Schweinen in Grub (VS779) nach
der Differenzrechnung ermittelt. Es werden die Werte vom Tier Nummer 2 dargestellt.
Als Prüffutter wurde Sojaextraktionsschrot (Soja) mit 20 %, als Beifutter
eine Grundmischung (Gerste) mit 80 % in der Mischung eingesetzt. Die Berechnung
bezieht sich auf den Versuchszeitraum der Sammelperiode von 7 Tagen.
Die eingesetzten VQ der Gerste (VQ XP 70,3 %, VQ XL 62,7 %) wurden in einem
Vorversuch ermittelt.
Im ersten Schritt wird die Aufnahme der Rohnährstoffe in den beiden Futtermitteln
(Aufnahme kg TM im Versuchzeitraum * Gehalt g/kg TM Futter) sowie die
Gesamtaufnahme als Summe berechnet. Die Ausscheidung im Kot ergibt sich
aus den Ergebnissen der Kotanalyse mit Kotmenge (kg TM) * Gehalt g/kg TM Kot.
Als verdaut (gesamt) wird die Differenz von Aufnahme im Futter und der Kotausscheidung
berechnet. Diese verdaut-Menge der Rohnährstoffe wird aufgeteilt
auf die Futtermittel, verdaut Gerste (Beifutter) aus Aufnahme Rohnährstoff mit
dessen VQ (aus Vorversuch), die Differenz zu gesamt Verdaut wird dem Soja
(Prüffutter) zugeschrieben. Der Quotient von verdaut zu Futter des Rohnährstoffes
ist definitionsgemäß die Verdaulichkeit.
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Aufnahme im Futter XP g XL g
Gerste: 4,202 kg TM * 132 = 553 * 26 = 108,4
Soja:1,036 kg TM * 498 = 515 * 20 = 20,6
gesamt 1 068 129,0
Ausscheidung im Kot
Kot: 0,973 kg TM * 261 = 254 * 71,7 = 69,8
verdaut g
Aufnahme - Kot 1 068 - 254 = 815 129,0 - 69,8 = 59,2
verdaut aus Gerste
Aufnahme * VQ 553 * 70,3 % = 389 108,4 * 62,7 % = 68,0
verdaut für Soja
gesamt - Gerste 815 - 389 = 426 59,2 - 68,0 = -8,8
VQ % für Soja
verdaut/Aufnahme 426/515 = 82,7 % -8,8/20,6 = -42,2 %
Für das Rohprotein ergibt sich bei Soja ein VQ von 82,7 %. Bei der Auswertung
von Rohfett ist die von der Gerste berechnete verdaute Menge (68 g) größer
als die im Versuch insgesamt verdaute Menge (59,2 g). Dies ist natürlich nicht
möglich und beweist, dass die angesetzte Verdaulichkeit des Beifutters Gerste
(VQ XL 62,7 %) falsch ist. In der weiteren Berechnung ergeben sich negative
Werte an verdauter Menge und beim VQ für das Prüffutter Sojaschrot, die auch
falsch sein müssen.
4. Alternative Auswertung von Beifutterversuchen
Da die angesetzte Verdaulichkeit des Rohfettes der Gerste offensichtlich falsch
ist, stellt sich die Frage, wie man die echten Verdaulichkeiten im Versuch näherungsweise
erreichen kann.
4.1 Auswertung mit der Anpassungsrechnung
Die entscheidende Frage ist, wie die gesamt verdauten Rohnährstoffe (entsprechend
Kot) auf die beiden Futtermittel (Prüf- und Beifutter) aufgeteilt werden können.
Es kann nur die Gesamtmenge (verdaut, Kot) gemessen werden, die Aufteilung
ist nur rechnerisch möglich.
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Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
4.2 Auswertung mit Vorgabe-VQ auch für Prüffutter
Wird den Rohnährstoffen im Prüffutter auch eine Vorgabe-Verdaulichkeit zugewiesen,
kann man die erwartete verdaute Menge nach Vorgabe berechnen (für
Prüffutter, Beifutter und gesamt) und auf die im Versuch gemessene gesamte
verdaute Menge anpassen. Die Vorgehensweise wird im Weiteren Anpassungsrechnung
genannt und am aufgeführten Beispiel dargestellt.
4.3 Beispiel der Anpassungsrechnung
Bei der Anpassungsrechnung an Vorgabe-VQ wird die Aufnahme an Rohnährstoffen
im Futter und gesamt sowie Ausscheidung im Kot und verdaut (gesamt)
gleich wie bei der Differenzrechnung ermittelt. Als nächstes wird mit Vorgabe-
VQ die erwartete verdaute Menge (verdaut Vorgabe) sowohl für Gerste (VQ XP
70,3 %, VQ XL 62,7 % aus Vorversuch) wie auch für Soja (VQ XP 93 %, VQ XL
28 % aus DLG-Tabellen) berechnet und aufsummiert zu gesamt (Vorgabe). Dies
kann in der folgenden Zusammenstellung nach verfolgt werden.
Aufnahme im Futter XP g XL g
Gerste: 4,202 kg TM * 132 = 553 * 26 = 108,4
Soja: 1, 036 kg TM * 498 = 515 * 20 = 20,6
gesamt
Ausscheidung im Kot
1 068 129,0
Kot 0,973 kg TM
verdaut gesamt
* 261 = 254 * 71,7 = 69,8
Aufnahme - Kot
verdaut Vorgabe
1068 - 254 = 815 129,0 - 59,2 = 59,2
Gerste: 553 * 70,3 % = 389 108,4 * 62,7 % = 68,0
Soja: 515 * 93 % = 479 20,6 * 28 % = 5,8
gesamt
Anpassung verdaut
868 73,8
Anpassfaktor 815/868 59,2/73,8
Gerste: * 389 = 365 * 68,0 = 54,6
Soja:
VQ % anpass verdaut
* 479 = 450 * 5,8 = 4,6
Gerste: 365/553 = 66,0 % 54,6/108,4 = 50,4 %
Soja: 450/515 = 87,3 % 4,6/20,6 = 22,5 %
-690 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Aus dem Verhältnis von Gesamt verdaut zu Vorgabe verdaut ergibt sich der
Anpassungsfaktor (z. B. XP 815/868). Damit wird ausge drückt, wie dieser Rohnährstoff
gegenüber den erwarteten Vorgabe-Verdaulichkeiten tatsächlich
verdaut wurde. Wird dieser Anpassungsfaktor auf die erwarteten verdauten
(Vorgabe-) Rohnährstoffe der Futtermittel angewendet, ergeben sich die angepassten
verdauten Roh nährstoffe der Futtermittel. Diese in Bezug zu der Aufnahme
(aus dem Futtermittel) gesetzt, ergeben die gesuchten Verdaulichkeiten,
hier VQ XP 87,3 % und VQ XL 22,5 % für Soja.
4.4 Anpassung an Kotausscheidung
Wenn die errechnete erwartete verdaute Gesamtmenge eines Rohnährstoffes
kleiner als die im Versuch gemessene verdaute Menge ist, empfiehlt sich,
die Anpassungsrechnung auf die erwartete und gemessene (gesamt-)Kotaussscheidung
anzuwenden. Damit werden in extremen Fällen mögliche negative
Ergebnisse vermieden.
5. Darstellung der Anpassungsrechnung als Formel
Der gezeigte Rechenweg der Anpassungsrechnung zur Auswertung von Verdauungsversuchen
mit Beifutter wird im Folgenden als Formelsatz dargestellt.
Dazu werden zuerst die gemessenen (gewogenen, analysierten) Werte definiert.
Diese beziehen sich auf das Tier und den Versuchszeitraum (Sammelperiode).
Daraus wird dann die VQ-Formel gebildet.
5.1 Messwerte Futter und Kot, Vorgabe-VQ
Gehalte an Rohnährstoff Xn im Prüffutter und Beifutter, g/kg TM:
− GehXnPrüf: Gehalt Rohnährstoff Xn im Prüffutter
− GehXnBeif: Gehalt Rohnährstoff Xn im Beifutter
Aufnahme an Prüffutter und Beifutter, kg TM, Zeitraum:
− Aufnahme Prüffutter = Aufnahme Mischung, kg TM * Prüffutter %
− Aufnahme Beifutter = Aufnahme Mischung, kg TM * Beifutter %
Aufnahme Rohnährstoff Xn im Prüffutter und Beifutter, g, Zeitraum:
− AufnXnPrüf = GehXnPrüf * Aufnahme Prüffutter, kg TM
− AufnXnBeif = GehXnBeif * Aufnahme Beifutter, kg TM
− AufnXnGes = AufnXnPrüf + AufnXnBeif
-691 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Ausscheidung im Kot, aus Kotanalysen, g, Zeitraum:
− KotTM: Ausscheidung an Kot, kg TM, Zeitraum:
− GehXnKot: Gehalt Rohnährstoff Xn im Kot, g/kg TM
− KotXn = KotTM * GehXnKot
VQ Vorgabe für Rohnährstoff Xn Prüffutter und Beifutter, %:
− VQVorgXnPrüf: VQ Vorgabe Rohnährstoff Xn im Prüffutter %
− VQVorgXnBeif: VQ Vorgabe Rohnährstoff Xn im Beifutter %
5.2 Berechnung verdauter Rohnährstoff und aus Vorgabe
Verdauter Rohnährstoff Xn gesamt, g, Zeitraum:
− VdXnGes = AufnXnGes - KotXn
Verdauter erwarteter Rohnährstoff Xn mit Vorgabe-VQ, g, Zeitraum:
− VdErwXnPrüf = AufnXnPrüf * VQVorgXnPrüf
− VdErwXnBeif = AufnXnBeif * VQVorgXnBeif
− VdErwXnGes = VdErwXnPrüf + VdErwXnBeif
5.3 Berechnung der (angepassten) Verdaulichkeit VQ
für Rohnährstoff Xn bei Prüffutter und Beifutter, %:
− Wenn VdErwXnGes größer VdXnGes:
VQAnpXnPrüf = (VdErwXnPrüf * VdXnGes/VdErwXnGes)/AufnXnPrüf
VQAnpXnBeif = (VdErwXnBeif * VdXnGes/VdErwXnGes)/AufnXnBeif
− Wenn VdErwXnGes kleiner VdXnGes:
(die erwarteten Xn im Kot werden angepasst)
VQAnpXnPrüf = (AufnXnPrüf - (AufnXnPrüf - VdErwXnPrüf) * (AufnXn-
Ges - VdXnGes)/(AufnXnGes - VdErwXnGes))/AufnXnPrüf
VQAnpXnBeif = (AufnXnBeif - (AufnXnBeif - VdErwXnBeif) * (AufnXn-
Ges - VdXnGes)/(AufnXnGes - VdErwXnGes))/AufnXnBeif
6. Anwendung der Anpassungsrechnung
Bei der Anpassungsrechnung zur Auswertung von Verdauungsversuchen
mit Beifutter werden sowohl für Prüf- wie für Beifutter die VQ der Rohnährstoffe
berechnet. Man kann davon ausgehen, dass damit die bei dem betreffenden
-692 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tier vorhandenen Verdauungsbedingungen angenähert werden und diese VQ-
Ergebnisse genauer sind als die Werte aus einer Differenzrechnung.
Die Vorgabe-VQ des Prüffutters kann man den DLG-Tabellen entnehmen oder
schrittweise den mittleren Werten (über Tiere) annähern oder auch andere Quellen
(andere Versuche) verwenden. Da die Definition der Verdaulichkeit und die
Messgrößen (Futter, Kot) allgemein gelten, kann die Anpassungsrechnung auf
alle Verdauungsversuche mit Beifutter bei allen Tierarten angewendet werden.
Verdaulichkeiten unter 0 oder über 100 % sind absolut ausgeschlossen. Die
Streuung der VQ von Prüffutter (und Beifutter) zwischen den Tieren bewegt sich
in der Regel in der Größenordnung der Streuung der Gesamtration. Damit erhöht
sich die Genauigkeit der VQ-Bestimmung für das Prüffutter gegenüber der Differenzrechnung.
Unterschiede von verschiedenen Futtermitteln können mit einer
größeren Schärfe geprüft werden.
7. Literatur
DLG, 1991: DLG-Futterwerttabellen Schweine. 6. Auflage, Frankfurt a. Main.
DLG, 1997: DLG-Futterwerttabellen Wiederkäuer. 7. Auflage, Frankfurt a. Main.
GfE, 2005: Mitteilungen des Ausschusses für Bedarfsnormen: Bestimmung der
Verdaulichkeit zur energetischen Futterbewertung für Schweine. Proc.
Soc. Nutr. Physiol. 14, 207-213.
Kirchgeßner, M., Roth, F. X., Schwarz, F. J., Stangl, G. I. , 2008: Tierernährung.
12. neu überarbeitete Auflage, Frankfurt a. Main.
-693 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Einfluss einer Staffelung der Protein-Energie-
Konzentration im Futter auf das Wachstum von
Stubenküken
I. Halle 1 , H. Kluth 2 , L. Hüther 1 , S. Dänicke 1
1 Friedrich-Loeffler-Institut, Institut für Tierernährung, Braunschweig, 2 Martin-
Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften,
Halle/Saale
1. Einleitung
Der Name Stubenküken kommt aus der früheren Haltungsform der Küken im
Wohnbereich, um sie vor Kälte zu schützen. Stubenküken sind alle männlichen
Küken, die bei dem Schlupf der zukünftigen Legehennen, die zur Produktion von
Konsumeiern benötigt werden, ebenso schlüpfen, aber normalerweise nicht aufgezogen
werden. Laut Vermarktungsnorm haben die Hähne nach einer Mastzeit
von 6-8 Wochen ein Schlachtgewicht von weniger als 650 g. Die Fütterung orientiert
sich hierbei an Verfahren wie sie für Broiler üblich sind, da Informationen zu
Versorgungsempfehlungen von Stubenküken gegenwärtig nicht verfügbar sind.
Das Ziel der jetzigen Untersuchung bestand darin, den Einfluss einer gestaffelten
Protein-Energie-Konzentration im Futter auf das Wachstum von Stubenküken
verschiedener Herkunft zu untersuchen.
2. Material und Methoden
In dem Mastversuch über 49 Tage wurden 378 männliche Eintagsküken der Herkunft
Lohmann Brown und 378 Tiere der Herkunft Lohmann Tradition in 9 Gruppen
mit jeweils 7 Abteilen a 12 Tieren aufgeteilt (davon je 3 Abteile LB, 3 Abteile
LT, 1 Abteil LB+LT). Die 9 Versuchsgruppen ergaben sich aus einer dreifachen
Protein (180/200/215 g/kg)- und Energiestaffelung (11/12/12,5 MJ ME/kg) im
Futter (Tab. 1). Das Futter wurde zur freien Aufnahme angeboten (Tab. 2). Dabei
wurden die ansteigenden Gehalte an Protein und Energie, ausgehend von der
Futtermischung der Gruppe 1, im Wesentlichen durch eine Erhöhung der Anteile
an Sojaextraktions schrot und Sojaöl realisiert. Faserreiche Grünmehle und
Kleien waren in der Mischung mit dem höchsten Energie- und Proteingehalt für
die Gruppe 9 nicht mehr enthalten. Einmal wöchentlich erfolgten eine Futterrück-
-694 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
waage und die Wägung der Stubenküken. Parallel dazu wurde ein Stoffwechselversuch
durchgeführt zur Ermittlung der Energie- und Nährstoffverdaulichkeit.
Tab. 1: Einteilung der Versuchsgruppen
Futtermischung - Energie
(ME MJ/kg)
Kalkulation
Berechnung aus
11,0
Rohnährstoffen 11,2
Kalkulation
Berechnung aus
12,0
Rohnährstoffen 12,4
Kalkulation
Berechnung aus
12,5
Rohnährstoffen 13,1
-695 -
Futtermischung - Protein (g/kg)
Kalkulation: 180
Analyse: 171
200
191
215
207
1 2 3
4 5 6
7 8 9
Tab 2: Zusammensetzung der Versuchsmischungen der Gruppen 1 und 9 (g/kg)
Gruppe 1 9
Weizen/Mais
Soja
Kleie/Grünmehl
Sojaöl
Vitamine/Mineralstoffe
660
207
94
-
39
550
380
-
35
35
Die statistische Auswertung der Merkmale erfolgte unter Verwendung des
Programmpaketes „Statistica for the Windows TM Operating System“. Für die
Varianzanalyse der Merkmale wurde die Prozedur ANOVA benutzt. Die Anpassung
der zeitabhängig erfassten Lebendmassedaten (kumulatives Wachstum)
erfolgte regressiv an die Wachstumsfunktion nach Gompertz.
3. Ergebnisse
Die Lebendmassezunahmen der Stubenküken wurden in jedem Altersabschnitt
der 7 Wochen Mast sowohl von dem Protein- als auch dem Energiegehalt im

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Futter statistisch gesichert beeinflusst (Tab. 3). Die höchsten Zunahmen von
825-846 g bzw. 824-830 g erreichten die Hähnchen der Herkunft Lohmann Tradition
bzw. Lohmann Brown bei Fütterung einer Ration mit 207 g Rohprotein und
11,2-12,4 MJ ME pro kg Futter. Während die Herkunft der Stubenküken keine
statistisch gesicherte Bedeutung für die Futteraufnahme und die Lebendmasseentwicklung
der Tiere hatte, war sie von gesicherter Bedeutung für den Futteraufwand.
Der Stubenküken der Herkunft Lohmann Tradition verwerteten das
aufgenommene Futter statistisch gesichert besser (2,19 kg/kg) als die Lohmann
Brown Tiere (2,21 kg/kg).
Tab. 3: Einfluss einer gestaffelten Protein/Energie-Versorgung auf das
Wachstum von Stubenküken bei einer Mastdauer von 49 Tagen
Einflussfaktoren
Protein 171 g
191 g
207 g
Energie ,2 MJ
12,4 MJ
13,1 MJ
Herkunft
Lohmann Brown
LohmannTradition
Futteraufnahme
(g/Tier)
1 664
1 712
1 800
1 901
1 714
1 562
1 726
1 724
-696 -
Zunahme
(g/Tier)
717
774
821
795
780
736
767
774
Futterauf wand
(kg/kg)
2,27
2,17
2,15
2,34
2,16
2,09
2,21
2,19
PSEM
ANOVA, P

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Abb. 1: Vergleich des Wachstums der Stubenküken Lohmann Brown
(Energiegehalt im Futter: 12 4 MJ/kg)
4. Schlussfolgerungen
Aus den Ergebnissen lässt sich schlussfolgern, dass für ein intensives Wachstum
während der ersten 49 Lebenstage von Stuben küken (Lohmann Brown,
Lohmann Tradition) 210 g Rohprtein (Lysin 1,15 g/kg, Methionin 0,6 g/kg) und
eine Energiekonzentration von 11,2-12,4 MJ ME pro kg Futter notwendig sind.
Bei dieser Versor gungslage erreichen die Tiere im Alter von 49-51 Tagen ihre
maximale tägliche Lebendmassezunahme und die Futterverwertung liegt bei
2,1 kg verzehrtem Futter pro kg Lebendmassezunahme.
-697 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Eine einfache und spezifische Methode zur
Bestimmung der Phytinsäure und anderer
Inositolphosphate in Lebens- und Futtermitteln
U. Schlemmer
Max Rubner-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel,
Institut für Physiologie und Biochemie der Ernährung, Karlsruhe
1. Einleitung
Die Phytinsäure, das myo-Inositol-1,2,3,4,5,6-hexakis dihydrogen phosphat
(Abb. 1), besitzt für die Human- und für die Tierernährung eine völlig unterschiedliche
Bedeutung. Während für die Human ernährung positive Aspekte, wie die antikanzerogene,
die antioxi dative und die nierensteinverhindernde Wirkung der Phytinsäure,
in den Vordergrund des Interesses gerückt sind, konzentriert sich die Tierernährung
vor allem auf die Nutzung des Phytat-Phosphors als natürliche Phosphatquelle des
Tierfutters (Schlemmer et al., 2009). Beide Disziplinen, wie auch die Futtermittelkunde,
haben deshalb ein großes Interesse, Phytinsäure und ihre Abbauprodukte
mittels einer genauen, spezifischen und einfachen Methode in Lebens- und Futtermittel
sowie auch in Organen und Körperflüssigkeiten bestimmen zu können.
Wurden bisher vor allem unspezifische Methoden für den Phytinsäurenachweis
wie die AOAC-Methode aus dem Jahre 1986 (N.N., 1986) angewandt, so sind
in den letzten Jahren eine ganze Reihe von spezifischen HPLC-Methoden entwickelt
worden (vergl. Schlemmer et al., 2009), die leider bisher kaum Eingang
in die Untersuchungen der Tierernährung oder anderer agrarwissen schaftlicher
Bereiche gefunden haben. Zwei Gründe scheinen hierfür ausschlaggebend zu
sein. Zum einen ist die ‚alte’ AOAC-Methode (N.N., 1986) in vielen Labors seit
langem etabliert und zum anderen scheint die Befürchtung verbreitet zu sein,
wonach eine spezifische Phytinsäureanalyse nur mittels einer sehr aufwendigen
HPLC-Analytik durchgeführt werden kann. Die hier vorgestellte HPLC-Methode
ist eine einfache und spezifische Methode zur Bestimmung der Phytinsäure
und ihrer Abbauprodukte, der Inositolphosphate mit unterschiedlicher Anzahl
an Phosphatgruppen sowie der meisten ihrer Stellungsisomere in biologischen
Proben. Im Unterschied zur unspezifischen AOAC-Methode (N.N., 1986) kann
mit dieser HPLC-Methode der Gehalt an Phytinsäure und anderer Inositolphosphate
exakte und spezifisch bestimmt werden.
-698 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Phytinsäure
myo-Inositol -1,2,3,4,5,6 - hexakis - dihydrogenphosphat
Abb. 1: Strukturformel der Phytinsäure (InsP6)
2. Methode
2.1 Methodenbeschreibung
-699 -
Konformation: 5 axial / 1 äquatorial bei pH 6-7
(nach Castello et al., 1976)
Schlemmer, U., 2009
Die HPLC-Methode basiert auf der Trennung der Phytinsäure und anderer Inositolphosphate
an Mono-Q (HR 5/5, 0,5 x 5 cm; Partikel durchmesser: 10 µm),
einem starken Anionaustauscher (eingehend beschrieben von Mayr (1988)),
nach Extraktion mit HCl (0,7 M) oder TCA (0,5 M) aus dem trockenen Probenmahlgut
(

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
(AG 1 x 8) mit anschließender Einengung in HCl mit steigender Konzentrationen
(

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
vante Rolle spielen, da sie nur in geringsten Spuren auftreten. Der Nachteil dieser
Trennung an CarboPac PA 100 ist allerdings, dass der Säulen ge gendruck
mit >350 bar 10 mal höher ist als bei Mono-Q, wodurch sich zahlreiche praktische
Probleme ergeben, wie häufiges Verstopfen der Säule, ständige Undichtigkeiten
etc., die diese Säule für die Routine analytik ungeeignet machen. Der Unterschied
in der Trennleistung von CarboPac PA 100 (oben) und Mono-Q (unten)
ist in Abbildung 2 gezeigt. Abbildung 2 verdeutlicht aber auch, dass die für die
Lebens mittel- und Futtermittelanalyse relevanten Inositolphosphate, wie die
Phytinsäure (InsP6) und die Inositolpentaphosphate (InsP5), präzise und in einer
kürzeren Laufzeit an Mono-Q getrennt und bestimmt werden können, so dass
aus praktischen Erwägungen die Inositol phosphat-Trennung an Mono-Q vorzuziehen
ist.
Abb. 3: Inositolphosphate in ausgewählten Zerealien, bestimmt mittels der
vorgestellten HPLC-Methode nach Trennung an Mono-Q (HR 5/5; 0,5
x 5 cm)
-701 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Abb. 4: Inositolphosphate in ausgewählten Leguminosen, bestimmt mittels
der vorgestellten HPLC-Methode nach Trennung an Mono-Q (HR 5/5;
0,5 x 5 cm)
2.3 Anwendung der Methode
An ausgewählten Lebensmitteln wurde die HPLC-Methode mit der Inositolphosphat-Trennung
an Mono-Q angewendet. Die Analysen zeigen, dass bei
unverarbeiteten Zerealien und Leguminosen, neben InsP6 auch InsP5 nachgewiesen
werden kann (Abb. 3 und Abb. 4), was eine differenzierte Bestimmung
der einzelnen Inositolphosphate nötig macht. Während bei Zerealien
der Anteil von InsP5 gering ist (

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Abbildung 5 zeigt, dass mit der HPLC-Methode auch verschimmelte bzw. verdorbene
Lebens- und Futtermittel identifiziert werden können, da in den verschimmelten
Sojabohnen spezifische Inositol phosphate nachweisbar sind, die durch
spezielle Schimmel pilzphytasen aus Phytat gebildet werden.
Ebenso können mit der HPLC-Methode Nahrungsergänzungsmittel auf ihre Inositolphosphat-Zusammensetzung
untersucht werden. Da phytinsäurehaltige
Nahrungsergänzungsmittel z. B. als ‚IP6’ oder ‚Ca-Mg-Phytin’ beworben werden,
wird suggeriert, dass diese Nahrungs ergänzungsmittel vor allem Phytinsäure
bzw. ihre Salze enthalten. Die Inositolphosphat-Analyse zeigt allerdings, dass
neben InsP6 große Mengen anderer Inositolphosphate, die Abbauprodukte der
Phytinsäure, vorhanden sind. Dadurch stellen diese Präparate keine ‚reinen’
Phytinsäure- bzw. Phytate-Präparate dar, sondern weisen ein breites Spektrum
an unterschiedlichen Inositolphosphaten auf, in dem u. a. auch Phytinsäure bzw.
Phytat enthalten ist (Abb. 6).
Abb: 5: Inositolphosphate in unbelasteten und verschimmelten Sojabohnen,
bestimmt mittels der vorgestellten HPLC-Methode und der Trennung
an Mono-Q (HR 5/5; 0,5 x 5 cm)
-703 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Abb. 6: Inositolphosphate in Nahrungsergänzungsmittel, die als ‚IP6’ oder als
‚Ca-Mg-Phytin’ beworben werden im Vergleich zu einem Na-Phytat
Standard (Reinheit < 98%)
3. Diskussion und Schlussfolgerung
Die wenigen Anwendungsbeispiele zeigen, dass zur Bestimmung der Phytinsäure
und ihrer Abbauprodukte in Lebens- und Futtermitteln heute eine einfache,
zuverlässige und spezifische HPLC-Methode unverzichtbar ist und unspezifische
Methoden, wie die AOAC-Methode aus dem Jahre 1986 (N.N., 1986) keine
Anwendung mehr finden sollten. Die vorgestellte HPLC-Methode ist einfach und
spezifisch. Sie zeigt eine hohe Empfindlichkeit, hohe Stabilität und gute Reproduzierbarkeit.
Sie ist seit langem erprobt, ist für den Dauereinsatz in der Routineanalyse
geeignet und kann in jedem Standardlabor durchgeführt werden.
-704 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
4. Literatur
Mayr, G.W., 1988: A novel metal-dye detection system permits picomolar-range
h.p.l.c. analysis of inositol phosphates from non-radioactively labelled cell
or tissue specimens. Biochem. J., 254, 585-591.
N.N., 1986: Phytate in Foods – Anion-exchange method, J. Assoc. Off. Anal.
Chem., 69, 356-357.
Schlemmer, U., Frølich, W., Prieto, R.M., Grases, F., 2009: Phytate in foods
and significance for humans - food sources, intake, processing, bioavailability,
protective role and analysis. Molecular Nutrition and Food Research
53, (Suppl.), 330-375.
-705 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Bestimmung der Pufferkapazität und des Zuckergehaltes
in pflanzlichem Material – Ergebnisse
eines Ringversuchs
T.G. Nagel
Landwirtschaftliches Technologiezentrum (LTZ) Augustenberg, Karls ruhe
1. Hintergrund
Im Jahr 2009 führte das Landwirtschaftliche Technologiezentrum (LTZ) Augustenberg
zusammen mit dem Landwirtschaftlichen Zentrum für Rinderhaltung,
Grünlandwirtschaft, Milchwirtschaft, Wild und Fischerei Baden-Württemberg
(LAZBW) den Augustenberger Ringversuch Pufferkapazität durch, der gleichzeitig
die Enquête 385 Q der Fachgruppe VI Futtermitteluntersuchung des Verbandes
Deut scher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsan stalten
bildet. Der Ringversuch diente der Validierung der Methoden zur Bestimmung der
Pufferkapazität und der wasserlöslichen Kohlenhydrate (Zucker) aller Teilnehmer
sowie der Erzeugung von Referenzmate rial. Pufferkapazität und Zuckergehalt
stellen wichtige Parameter bei der Silierung von pflanzlichem Material dar.
2. Durchführung
Als Probenmaterial dienten Deutsches Weidelgras, Wiesenschwingel und Rotklee
(jeweils 1. Aufwuchs 2009). Die Pufferkapazität war durch eine Titration mit
Milchsäure bis zu einem Endpunkt von pH 4,0 zu bestimmen. Für die Analyse
der wasserlöslichen Kohlenhydrate (Zucker) wurden keine einschränkenden
Vorgaben gemacht. Von den Laboren wurde bei beiden Parametern jeweils eine
Fünffachbestimmung durchgeführt.
3. Auswertung und Ergebnisse
Es nahmen 8 Labore an dem Ringversuch teil. Die Auswertung erfolgte nach
DIN ISO 5725-2 - getrennt nach den einzelnen Parametern. Die Teilnahme am
Ringversuch wurde für das jeweilige Labor als erfolgreich angesehen, wenn der
Mittelwert der Messwerte für den einzelnen Parameter bei mindestens 2 Probenmaterialien
innerhalb des Toleranzbereiches (lZul

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Folgende Zu-Werte für die einzelnen Labors (L01-L08) und statistische Kennzahlen
ergaben sich aus den eingereichten Analysenergebnissen:
Tab. 1: Zu-Werte Weidelgras
Labor Pufferkapazität
Wasserlösliche
Kohlenhydrate
L01 0,35 -0,10
L02 -0,64 0,25
L03 0,40 0,19
L04 -1,41 1,34
L05 0,82 0,39
L06 1,35 -1,20
L07 0,03 0,44
L08 -1,27 -1,81
Tab. 2: Statistische Kennzahlen Weidelgras
Kennzahl Pufferkapazität
Wasserlösliche
Kohlenhydrate
Mittelwert 4,16 g/100 g TM 215 g/kg TM
Rel. Vergleichs-Standardabw. 17,7 % 20,7 %
Rel. Wiederhol-Standardabw. 2,9 % 1,9 %
Horrat 5,48 8,21
Tab. 3: Zu-Werte Wiesenschwingel
Labor Pufferkapazität
Wasserlösliche
Kohlenhydrate
L01 0,46 -0,31
L02 -0,62 0,18
L03 0,26 0,41
L04 -1,18 1,44
L05 1,01 0,24
L06 1,22 -0,86
L07 0,13 0,26
L08 -1,54 -1,90
-707 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 4: Statistische Kennzahlen Wiesenschwingel
Kennzahl Pufferkapazität
Wasserlösliche
Kohlenhydrate
Mittelwert 3,66 g/100 g TM 159 g/kg TM
Rel. Vergleichs-Standardabw. 14,7 % 20,9 %
Rel. Wiederhol-Standardabw. 2,1 % 1,7 %
Horrat 4,46 7,91
Tab. 5: Zu-Werte Rotklee
Labor Pufferkapazität
Wasserlösliche
Kohlenhydrate
L01 0,55 -0,91
L02 -0,69 0,06
L03 0,68 0,71
L04 -1,45 1,02
L05 1,00 -0,22
L06 1,01 -1,94
L07 -0,12 -0,30
L08 -1,27 0,75
Tab. 6: Statistische Kennzahlen Rotklee
Kennzahl Pufferkapazität
Wasserlösliche
Kohlenhydrate
Mittelwert 7,47 g/100 g TM 65,7 g/kg TM
Rel. Vergleichs-Standardabw. 14,8 % 27,0 %
Rel. Wiederhol-Standardabw. 1,6 % 3,6 %
Horrat 5,01 8,95
Alle teilnehmenden Labore haben den Ringversuch für die beiden Parameter
Pufferkapazität und wasserlösliche Kohlenhydrate erfolgreich abschlossen. Die
niedrigen relativen Wiederhol-Standardabwei chungen sprechen dafür, dass
innerhalb der Labore die Bestimmungen mit einer hohen Präzision erfolgen. Die
höheren relativen Vergleichs-Standardabweichungen resultieren zum einen
aus der geringen Anzahl der teilnehmenden Labors, zum anderen aus methodischen
Unterschieden und Besonderheiten.
-708 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
4. Literatur
DIN ISO, 2002: DIN ISO 5725-2: Genauigkeit (Richtigkeit und Präzision) von
Messverfahren und Messergebnissen - Teil 2: Grundlegende Methode für
Ermittlung der Wiederhol- und Vergleichpräzision eines vereinheitlichten
Messverfahrens. Beuth Verlag GmbH,Berlin.
Danksagung
Das LTZ Augustenberg dankt dem Landwirtschaftlichen Zentrum für Rinderhaltung,
Grünlandwirtschaft, Milchwirtschaft, Wild und Fischerei Baden-Württemberg
(LAZBW), insbesondere Herrn Dr. Hansjörg Nußbaum, für die freundliche
Kooperation.
-709 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Zum Einfluss des Frischegrades des Pansensaftes
auf die Gasbildung im Hohenheimer Futterwerttest
(HFT)
I. Hanke 1 , W. Richardt 2 , E. Herzog 1 , J. Bargholz 1 , F. Schöne 1
1 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, TLL, Referat Futtermittel und Produktprüfung,
Jena, 2 Landwirtschaftliches Untersuchungswesen LKS mbH,
Lichtenwalde
1. Einleitung
Die Bildung von Gärgas im Pansen, das vorwiegend aus Methan besteht, korreliert
hochsignifikant mit der Verdaulichkeit bzw. Verfügbarkeit der Energie
bei Rind und Schaf. Deshalb hat sich für das Futter der Wiederkäuer die Energieschätzung
mit der Messung der Gasbildung im Hohenheimer Futterwerttest
(HFT) durchgesetzt. In der Neufassung der Futtermittelverordnung von 2010
enthalten die Schätzgleichungen für die Umsetzbare Energie und die Nettoenergie
Laktation der Mischfuttermittel für Wiederkäuer die Gasbildung (Futtermittelverordnung,
10. Änderung 2010); der Parameter dient aber auch der Energieschätzung
von Gras und dessen Konservaten, v. a. von Grassilagen (Pries et
al., 2010; Herzog et al., 2010).
Im HFT wird die Probe mit Pansensaft inkubiert (VDLUFA, 1997) und die in
24 Stunden bei 39 °C gebildete Gasmenge charakterisiert die Verfügbarkeit
energetisch relevanter Nährstoffe aus dem Futter. Als Standards werden neben
der Inkubationslösung ein Kraftfutter- und ein Heustandard mitgeführt. Der Pansensaft
sollte frisch, möglichst innerhalb einer halben Stunde nach der Gewinnung,
verwendet werden (Steingaß, pers. Mitt.).
Sind keine Schafe oder Rinder mit Pansenfistel in Labornähe vorhanden und
muss Pansensaft über weite Strecken transportiert werden, stellt sich die Frage
nach dessen mikrobiologischer Aktivität in ungewohnter Schärfe. Im Zusammenhang
mit dem Auslaufen der Haltung fistulierter Schafe in Nähe des Futtermittellabors
der TLL und der Beschaffung des Pansensaftes aus Lichtenwalde/
Sachsen war zu klären 1) wie sich eine 24stündige Kühllagerung von Pansensaft
auf dessen Aktivität gemessen an der Gasbildung auswirkt und 2) was die Kon-
-710 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
sequenzen eines 1,5 bis 2-stündigen Transportes des Pansensaftes im Thermosgefäß
sind.
2. Methoden
Untersuchungsteil 1 erfolgte mit zu drei Terminen entnommenem Pansensaft,
der sofort nach Entnahme in Eiswasser gekühlt, so im vollen Gefäß (Luftabschluss)
transportiert und dann über etwa einen Tag kühl gelagert wurde. Am
zweiten Tag für die Inkubation erfolgte die Erwärmung des Pansensaftes auf
39 °C.
Untersuchungsteil 2 mit 26 Terminen beinhaltete das Befüllen eines 700 ml-
Thermosgefäßes mit dem körperwarmen Pansensaft noch im Schafstall, den
Transport über 120 km, überwiegend Autobahn, und die sofortige Verwendung
im Labor.
3. Ergebnisse
Nach Kühllagerung des Pansensaftes im Untersuchungsteil 1 nimmt die Gasbildung
besonders aus dem Heustandard ab (Tab. 1), der Gesamtfaktor zur Korrektur
der Enzymaktivität wird größer als zulässig.
Tab. 1: Gasbildung bezogen auf 200 mg Futtermittel und Faktoren aus der
Inkubationslösung (Blindwert) und dem Heu- und Kraftfutterstandard
in Untersuchungsteil 1 mit 24 h gekühltem Pansensaft. Der zulässige
Bereich der Faktoren von 0,9 bis 1,1 wird überschritten.
Datum Blindwert Heu-Standard Kraftfutter-Standard
Gas
ml
Gas
ml/200 mg
-711 -
Faktor
Gas
ml/200 mg
Faktor
22.10.2008 8,8 41,4 1,20 58,15 1,12
07.04.2009 6,9 41,4 1,20 58,9 1,11
06.05.2009 5,4 41,4 1,20 57,6 1,13
Im Untersuchungsteil 2 bei Halten des Pansensaftes bis zu den getesteten 2
Stunden nach Entnahme unter physiologischen Bedingungen (anaerobes

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Milieu bei 39 °C) bleibt die Gasbildung weitgehend unbeeinflusst (Tab. 2). Dementsprechend
ist in 24 der insgesamt 26 Untersuchungen der Faktor im zulässigen
Bereich zwischen 0,9 und 1,1.
Eben falls die geringe Differenz zwischen den Heustandard- und Kraftfutterstandard-Faktoren,
besonders im letzten Drittel des Untersuchungszeitraumes,
belegt eine hohe Qualität des Pansensaftes auch nach längerem Transport.
Tab. 2: Gasbildung bezogen auf 200 mg Futtermittel und Faktoren aus der
Inkubationslösung (Blindwert) und dem Heu- und Kraftfutterstandard
in Untersuchungsteil 2 mit frischem Pansensaft, 1,5 bis 2 h nach Entnahme
Datum
09.06.2009
Blindwert
Gas
ml
7,7
Heu-Standard
Gas
Faktor
ml/200 mg
45,3 1,10
Kraftfutter-Standard
Gas
Faktor
ml/200 mg
61,4 1,06
16.06.2009 9,0 46,0 1,08 61,5 1,06
23.06.2009 8,4 45,1 1,10 61,6 1,06
30.06.2009 7,8 45,5 1,09 60,5 1,08
07.07.2009 8,9 45,2 1,10 60,7 1,07
21.07.2009 10,5 45,3 1,10 60,4 1,08
28.07.2009 9,0 44,5 1,11 60,0 1,09
04.08.2009 5,0 45,5 1,09 61,3 1,06
11.08.2009 7,0 45,0 1,10 60,8 1,07
18.08.2009 8,0 45,8 1,08 61,3 1,06
25.08.2009 7,7 46,1 1,08 61,7 1,06
01.09.2009 7,4 45,1 1,10 61,1 1,07
08.09.2009 9,6 44,8 1,11 61,1 1,07
15.09.2009 6,5 45,3 1,10 62,1 1,05
06.10.2009 8,0 45,5 1,09 61,1 1,07
13.10.2009 8,6 45,1 1,10 60,3 1,08
03.11.2009 10,7 46,9 1,06 62,1 1,05
24.11.2009 6,5 47,0 1,06 62,4 1,04
01.12.2009 8,7 46,5 1,07 61,7 1,06
08.12.2009 8,6 46,2 1,07 61,0 1,07
17.12.2009 9,0 46,4 1,07 61,6 1,06
11.02.2010 7,3 46,8 1,06 61,7 1,06
04.03.2010 10,3 47,2 1,05 61,7 1,06
16.03.2010 6,7 46,6 1,06 61,8 1,05
23.03.2010 9,3 48,0 1,03 61,8 1,05
30.03.2010 7,9 48,4 1,02 63,2 1,03
Mittelwert 8,2 46,0 1,08 61,4 1,06
Min 5,0 44,5 1,02 60 1,03
Max 10,7 48,4 1,11 63,2 1,09
Standardabweichung
1,3 1,0 0,02 0,7 0,01
-712 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
4. Schlussfolgerungen
Ein nach der Gewinnung bis zu zweistündiges Aufbewahren des Pansensaftes
bei Körpertemperatur und unter Luftabschluss wirkt sich auf dessen Aktivität
praktisch nicht aus. Die zwischenzeitliche Kühlung ist nicht möglich, verringert
sich dadurch doch besonders die zellulolytische Aktivität des Pansensaftes. Die
Untersuchungen belegen, dass die Durchführung des HFT für die Energieschätzung
laut Futtermittelverordnung nicht an das Vorhandensein von Schafen oder
Rindern mit Pansenfistel in Labornähe gebunden ist und dass im Pansensaft
unter Luftabschluss und bei Vermeidung jeder Abkühlung während Gewinnung
und Transport eine hohe Aktivität über den oben genannten Zeitraum aufrecht
erhalten wird.
5. Literatur
Herzog, E., Schöne, F., 2009: Nun weniger Energie im Silo. Für Gras- und Maisprodukte
ist eine neue energetische Bewertung eingeführt worden. Bauernzeitung
51, Heft 9 (2010) 36-37.
Pries, M., Losand, B., Menke, A., Tholen, E., Gruber, L., Hertwig, F., Jilg, T., Kluth,
H., Spiekers, H., Steingaß, H., Südekum, K.-H., 2008: Schätzung des
Energiegehaltes von Grasprodukten. Kongressband 119. VDLUFA Kongress
Göttingen. VDLUFA Schriftenreihe 63 (2007) 403-412.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 1976: Methode 25.1, 1-12, 1997: Bestimmung
der Nettoenergie Laktation (Schätzmethode), Gasbildung nach
Hohenheimer Futterwerttest. In: Handbuch der Landwirtschaftlichen Versuchs-
und Untersuchungsmethodik (VDLUFA-Methodenbuch), Bd. III
Die chemische Untersuchung der Futtermittel, 3. Aufl., VDLUFA-Verlag,
Darmstadt.
Futtermittelverordnung (FuttMV) in der Neufass. V. 7.März 2005, 10. FuttM-
RÄndV v. 22.07.2010 BGBl. I S. 996 (Nr. 39); Geltung ab 30.07.2010,
abweichend Artikel 2 ab 01.09.2010
-713 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Zum Einsatz von Weizenschlempe mit
Lysinergänzung in der Fresseraufzucht
T. Ettle 1 , A. Obermaier 1 , J. Danier 2 , H. Spiekers 1
1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Tierernährung und Futterwirtschaft,
Poing-Grub, 2 Technische Universität München, Zentralinstitut für
Ernährungs- und Lebensmittelforschung (Ziel)/Bioanalytik
1. Einleitung
Seit einigen Jahren ist im deutschsprachigen Raum ein erhöhtes Angebot an heimischen
Proteinträgern aus der Erzeugung von Bioethanol in Form getrockneter
Schlempen zu verzeichnen. Untersuchungen zur Einsatzwürdigkeit in der Nutztierernährung
wurden vor allem beim Wiederkäuer durchgeführt. Eine Reihe
von Milchviehfütterungsversuchen erbrachte dabei bei Einsatz von Schlempen
auf Getreide bzw. Getreide/Mais-Basis zufriedenstellende Ergebnisse (Urdl et
al., 2006; Ettle, 2007). In der Rindermast zeigte sich dagegen, dass bei Einsatz
von Trockenschlempen auf Getreidebasis als alleinigem Proteinergänzer mit
Einbußen in der Zuwachsleistung zu rechnen ist (Spiekers et al., 2006; Ettle et
al., 2009). Da ein Merkmal der Trockenschlempen ein vergleichsweise niedriger
Lysingehalt ist und andererseits Lysin unter bestimmten Bedingungen die
erstlimitierende Aminosäure für wachsende Rinder darstellen kann (Schwab et
al., 2005), sollte in vorliegender Untersuchung überprüft werden, ob durch eine
Zulage an pansengeschütztem Lysin bei schnell wachsenden Rindern solche
Minderleistungen verhindert werden.
2. Material und Methoden
Der Fütterungsversuch wurde mit 42 männlichen Fleckviehtieren auf der Versuchsstation
Karolinenfeld der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft
(LfL) über einen Zeitraum von insgesamt 14 Wochen hinweg durchgeführt. Die
Tiere waren zu Versuchsbeginn im Mittel 42 ± 9 Tage alt und 80 ± 4 kg schwer.
Sie wurden unter Berücksichtigung von Lebendmasse, Alter und Abstammung
(Vater) gleichmäßig auf drei Versuchsgruppen aufgeteilt und getrennt nach Versuchsgruppe
in 3 Tiefstreubuchten untergebracht. Das Kraftfutter der Versuchsgruppe
1 („Raps“) enthielt als Hauptproteinträger Rapsextraktionsschrot, das
-714 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Kraftfutter der Versuchsgruppe 2 („DDGS“) Weizenschlempe (Tab. 1). Im Kraftfutter
der Versuchsgruppe 3 („DDGS+Lys“), das ebenfalls Weizenschlempe als
Hauptproteinträger enthielt, wurde der Brutto-Lysin-Gehalt durch Zulage von
pansengeschütztem Lysin auf das Niveau im Kraftfutter der Versuchsgruppe
Raps angehoben. Da es sich bei dem pansengeschützten Lysin um ein fettummanteltes
Produkt handelt, wurde der Fettgehalt in den Kraftfuttern der Gruppen
Raps und DDGS durch Zulagen eines geschützten Fettes der selben Qualität
(gleicher Hersteller) angepasst. Die Kraftfutter waren so konzipiert, dass der
Rohprotein- (20 % in der TM) und Energiegehalt (12,4 MJ ME/kg TM) für die 3
Versuchsgruppen gleich war. Der analysierte Lysingehalt der Kraftfutter Raps,
DDGS und DDGS+Lys betrug 0,97 ± 0,15 % der TM, 0,46 ± 0,05 % der TM und
0,90 ± 0,12 % der TM (n = 4 je Kraftfutter).
Tab. 1: Zusammensetzung (%) der Kraftfutter
Versuchsgruppe
Raps DDGS DDGS+Lys
Rapsextraktionsschrot 35,0 - -
Schlempe - 32,0 30,2
Gesch. Lysin - - 2,1
Gesch. Fett 2,5 1,6 -
Gerste 24,5 24,4 24,5
Weizen 24,0 28,0 29,2
Trockenschnitzel 10,0 10,0 10,0
Mineralfutter 4,0 4,0 4,0
Das Kraftfutter wurde in Mischung mit Maissilage und Heu als TMR täglich einmal
zur freien Aufnahme vorgelegt. Die TMR wurde für jede Versuchswoche
nach Plan angepasst, wobei der Anteil der Einzelkomponenten an der TMR der
drei Versuchsgruppen stets gleich war. In den ersten 38 Versuchstagen wurde
neben der TMR Milchaustauschertränke (MAT mit 40 % Magermilchpulveranteil,
100 g/l Tränke, MAT-Aufwandmenge 25 kg/Tier) am Tränkeautomaten nach
Plan angeboten. Von den TMR wurden wöchentliche Mischproben erstellt und
daran die Rohnährstoff- bzw. Energiegehalte nach der Weender Analyse ermittelt
(Naumann et al., 1997) bzw. mit dem Programm „Zifo“ unter Nutzung der hinterlegten
Verdaulichkeiten berechnet (Tab. 2). Die Energie- und Rohnährstoffversorgung
wurde aus den täglich ermittelten TMR- und MAT-Aufnahmen und
deren Rohnährstoffgehalten errechnet. Die Versorgung mit Lysin wurde anhand
-715 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
der Aufnahme an Einzelkomponenten und den analysierten (Naumann et al.,
1997) Lysingehalten der Einzelkomponenten errechnet. Die Lebendmasse der
Tiere wurde alle 2 Wochen festgestellt und daraus die Tageszunahmen errechnet.
Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Programmpaket SAS (Varianzanalyse,
Mittelwertsvergleich). Signifikante Unterschiede (p ≤ 0,05) wurden
mit unterschiedlichen Hochbuchstaben gekennzeichnet.
Tab. 2: Rohnährstoff- und Energiegehalte der TMR im Mittel des Versuches
(n = 14 je Gruppe)
TM XA XP XL XF ME
g/kg g/kg TM MJ/kg TM
Raps 685 ± 58 59 ± 7 161 ± 16 39 ± 3 160 ± 14 11,5 ± 0,2
DDGS 692 ± 48 55 ± 3 158 ± 9 37 ± 3 145 ± 10 11,7 ± 0,2
DDGS+Lys 689 ± 63 56 ± 4 162 ± 13 36 ± 3 140 ± 14 11,8 ± 0,2
3. Ergebnisse und Diskussion
Die TM-Aufnahme lag während der Tränkephase in der Gruppe DDGS+Lys
etwas höher, als in den Vergleichsgruppen (Tab. 3).
Tab. 3 Tägliche Futter-, ME-, XP- und Lysinaufnahme je Tier in den Mastabschnitten
Versuchsgruppe
Raps DDGS DDGS+Lys
Tränkephase
TM-Aufnahme (kg) 1,23 1,28 1,34
ME-Aufnahme (MJ) 17,0 17,6 18,4
XP-Aufnahme (g) 240 248 260
Lys-Aufnahme (g)
Absetzen-Versuchsende
14,9 12,6 16,3
TM-Aufnahme (kg) 4,62 4,51 4,20
ME-Aufnahme (MJ) 53,5 53,0 49,3
XP-Aufnahme (g) 714 690 647
Lys-Aufnahme (g)
gesamter Versuch
28,6 15,8 24,8
TM-Aufnahme (kg) 3,27 3,28 3,14
ME-Aufnahme (MJ) 38,8 39,6 38,0
XP-Aufnahme (g) 523 521 507
Lys-Aufnahme (g) 22,7 14,5 21,2
-716 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Während der Phase vom Absetzen bis zum Versuchsende lag die Futteraufnahme
in der Gruppe DDGS+Lys dagegen niedriger, als in den anderen Versuchsgruppen,
was sich auch in den Mittelwerten über den gesamten Versuchszeitraum
hinweg zeigt. Insgesamt lag die TM-Aufnahme auf dem Niveau früherer
Versuche an derselben Einrichtung bei TMR-Fütterung (Ettle et al., 2010) und
damit höher als in Versuchen mit getrennter Kraftfuttervorlage über Automaten
(z. B. Spiekers et al., 2006). Die niedrigere Futteraufnahme in der Phase nach
dem Absetzen führte im Mittel des Versuches in der Gruppe DDGS+Lys zu einer
um 3-4 % erniedrigten ME- und XP-Aufnahme. Die tägliche Aufnahme an Lysin
fällt in der Gruppe DDGS gegenüber der Gruppe Raps deutlich ab. In den Gruppen
Raps und DDGS+Lys war die Lysinaufnahme auf Grund der Zulage an pansengeschütztem
Lysin zum Kraftfutter der Gruppe DDGS+Lys vergleichbar.
Tab 4: Gewichtsentwicklung und tägliche Zunahmen
Raps
Versuchsgruppe
DDGS DDGS+Lys
Lebendmasse (kg)
Beginn 79,8 ± 3,8 79,6 ± 3,8 79,4 ± 3,5
Absetzen 110,4 ± 8,5 110,6 ± 6,5 109,8 ± 8,3
Ende
tägliche Zunahmen (g)
206,0 ± 15,3 194,5 ± 11,7 196,9 ± 17,1
Tränkephase 826 ± 219 838 ± 137 822 ± 192
nach Absetzen 1568 ± 134 a
1376 ± 168 b
1427 ± 177 b
gesamter Versuch 1288 ± 155 1173 ± 125 1199 ± 165
Die täglichen Zunahmen während der Tränkeperiode zeigten keine Unterschiede
zwischen den Versuchsgruppen. Auch bei Spiekers et al. (2006) zeigten
sich nach Austausch von Sojaextraktionsschrot durch Weizenschlempe im
Kraftfutter für Fresserkälber während der Tränkephase keine Unterschiede in
den täglichen Zunahmen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Anteil des Kraftfutters
an der Gesamtfutter- und Nährstoffaufnahme in den ersten Wochen der
Fresseraufzucht vergleichsweise gering ist. In der Phase nach dem Absetzen
bis zum Versuchsende waren die täglichen Zunahmen in der Gruppe DDGS
gegenüber der Gruppe Raps um annähernd 200 g (p

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
der Austausch von Rapsextraktionsschrot durch Weizenschlempe bei Fressern
in der Phase nach dem Absetzen bei einem insgesamt etwas geringeren
Leistungsniveau zu signifikant verringerten Zuwachsleistungen führte. In ähnlicher
Weise führte der Austausch von Sojaextraktionsschrot durch getrocknete
Weizen-Gerste-Zucker-Schlempe in der Mast von Fleckviehbullen (220-750 kg
Lebendmasse) zu deutlich verringerten Zuwachsraten (Ettle et al., 2009). In der
Mast von schwarzbunten Bullen führte der vollständige Austausch von Soja-
oder Rapsextraktionsschrot durch Weizen-Gerste-Schlempe zu etwa 100 g/
Tag verminderten Zuwachsleistungen, wobei die Effekte in dieser Untersuchung
nicht signifikant waren (Meyer et al., 2008). Keine Minderleistungen wurden
beobachtet, wenn die Trockenschlempen nur einen Anteil am Proteinergänzer
in der Mast ausmachten (Meyer et al., 2008; Leitgeb et al., 2010). Insgesamt
zeigen die angeführten Ergebnisse in Übereinstimmung mit vorliegender Untersuchung,
dass Trockenschlempe auf Getreidebasis als alleiniges Proteinfuttermittel
in der Rindermast im Vergleich zu Soja- oder Rapsextraktionsschrot
zu verminderten Zuwachsleistungen führt. Als Ursache wurden eine ungünstige
Aminosäurenzusammensetzung der Trockenschlempen bzw. deren vergleichsweise
niedriger Lysingehalt diskutiert (Spiekers et al., 2006), was in
voliegender Untersuchung überprüft werden sollte. Dabei führte die Zulage von
pansengeschütztem Lysin in der Gruppe DDGS+Lys im Vergleich zur Gruppe
DDGS nur zu einem geringfügigen Anstieg der Zuwachsleitungen. Im Vergleich
zur Gruppe Raps waren die täglichen Zunahmen in der Phase nach dem Absetzen
auch in der Gruppe DDGS+Lys noch deutlich verringert. Dementsprechend
lässt sich folgern, dass der Lysingehalt der Ration in vorliegender Untersuchung
nicht den allein limitierenden Faktor für die Mastleistung darstellte. Auch wenn
die Lysinzulage im Kraftfutter DDGS+Lys analytisch annähernd wieder gefunden
wurde, bleibt dabei unklar, ob der Lysinbedarf bereits in der Gruppe DDGS
gedeckt war oder ob das zugelegte Lysin zumindest teilweise im Pansen abgebaut
wurde und dementsprechend wenig zu einer gesteigerten Bedarfsdeckung
beitrug. Bei der Untersuchung von bei allen Tieren zu Versuchsende gezogenen
Proben von Blutplasma konnte kein freies Lysin nachgewiesen werden. Die
Gesamtgehalte an Lysin im Plasma lagen in allen Versuchsgruppen auf sehr
niedrigem Niveau und zwischen den Gruppen ergaben sich keine Unterschiede.
Dementsprechend lassen sich auch aus diesem Parameter keine Rückschlüsse
ziehen. In einer Untersuchung von Krugmann (2001) mit Fleckviehfressern im
Lebendmassebereich von 110 bis 190 kg wurden verschiedene Zulagestufen
an pansengeschütztem Lysin (0, 4 bzw. 8 g Lysin/kg Kraftfutter) zu einem Kraftfutter
mit pansengeschütztem Methionin (3 g Methionin/kg Kraftfutter) bei einer
-718 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
auf Mais und Heu basierenden Ration überprüft. Bei vergleichbaren Gehalten an
Methionin im Kraftfutter ergaben sich für die Versuchsgruppen ohne bzw. mit 4
und 8 g Lysin/kg Kraftfutter Aufnahmen von 15,4, 23,4 und 28,0 g Lysin/Tag. Die
Abstufung in der Lysinversorgung lag damit in einem mit vorliegender Untersuchung
vergleichbaren Bereich. Bei einem relativ niedrigen Zunahmeniveau von
etwa 1 000 g/Tag ergaben sich in dieser Untersuchung nur geringfügige Unterschiede
in der Mastleistung zwischen den Gruppen. Insgesamt lässt sich folgern,
dass der Lysinbedarf bei Fressern bei praxisüblichen Rationen bzw. Kraftfuttern
relativ bald gedeckt ist und dementsprechend durch Zulagen an pansengeschütztem
Lysin keine Leistungssteigerungen zu erwarten sind. Andererseits
wird auch die Feststellung bestätigt, dass der geringe Lysingehalt von Trockenschlempen
auf Getreidebasis nicht den entscheidenden Einfluss auf Leistungskriterien
in der Rindermast hat.
4. Schlussfolgerungen
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass in vorliegender Untersuchung
der vollständige Austausch von Rapsextraktionsschrot durch Trockenschlempe
Leistungseinbußen in der Fresseraufzucht bewirkte, die auch durch Zulage an
pansengeschütztem Lysin nicht kompensiert werden konnten. Nach derzeitigem
Kenntnisstand sollte Trockenschlempe dementsprechend nicht als alleiniger
Proteinergänzer in der Rindermast eingesetzt werden. Nach Empfehlungen
der DLG (2009) sind für Fresser bzw. Mastbullen je nach Alter und Rationsanteil
bis 0,5 bzw. 1 kg Trockenschlempe je Tier und Tag zu empfehlen, was in etwa
50 % des gesamten Proteinergänzers entspricht.
5. Literatur
DLG, 2009: Futterwert und Einsatz von getrockneter Weizen- und Weizen/
Gerste-Schlempe aus der Bioethanolproduktion beim Rind. Stellungnahme
des DLG-Arbeitskreises Futter und Fütterung. www.futtermittel.
net.
Ettle, T., 2007: Einsatz industriell erzeugter Proteinfuttermittel (RaPass,
Schlempe) in der Milchviehfütterung. Abschlussbericht Forschungsprojekt
100079, BMLFUW, Wien.
Ettle, T., Obermaier, A., Preißinger, W., Hitzlsperger, L., Meiser, H., Spiekers, H.,
-719 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Potthast, C., 2009: Einsatz von getrockneter Getreideschlempe (Weizen-
Gerste-Zucker), Raps- und Sojaextraktionsschrot in der intensiven Mast
von Bullen der Rasse Fleckvieh. In: Forum angewandte Forschung in der
Rinder- und Schweinefütterung, Fulda 2009, Herausgeber: Verband der
Landwirtschaftskammern (VLK), Bonn, 58-61.
Ettle, T., Obermaier, A., Schuster, H., 2010: Vergleich zweier Fütterungsstrategien
in der Fresseraufzucht. In: Tagungsband 9. BOKU-Symposium
Tierernährung, 300-305.
Krugmann, D., 2001: Experimentelle Untersuchungen zum Einfluss von Rohproteinversorgung
und pansengschütztem Methionin und Lysin auf Leistungskriterien
bei Aufzuchtkälbern. Diplomarbeit, Technische Universität
München-Weihenstephan.
Leitgeb, R., Wiedner, G., Hirschböck, J., Figl-Wolfsberger, T., 2010: Einsatz von
DDGS im Eiweißergänzungsfutter für die Stiermast. In: Tagungsband 9.
BOKU-Symposium Tierernährung, 112-119.
Meyer, U., Schwabe, A., Flachowsky, G., 2008: Untersuchungen zum Einsatz
von Getreideschlempe, Raps- und Sojaextraktionsschrot in der Bullenmast.
In: Forum angewandte Forschung in der Rinder- und Schweinefütterung,
Fulda 2008. Verband der Landwirtschaftskammern, Bonn, 109-
112.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 2007: Band III Die chemische Untersuchung
von Futtermitteln. VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
Schwab, C. G., Huhtanen, P., Hunt, C. W., Hvelplund, T., 2005: Nitrogen Requirements
of Cattle. In: Pfeffer, E., Hristov, A. (Hrsg.): Nitrogen and Phosphorus
Nutrition of Cattle, CAB international, U.K., 13-70.
Spiekers, H., Gruber, L., Preißinger, W., Urdl, M., 2006: Bewertung und Einsatz
von Getreideschlempen beim Wiederkäuer. In: 5. BOKU-Symposium
Tierernährung, 25-34.
Urdl, M., Gruber, L., Häusler, J., Maierhofer, G., Schauer, A., 2006: Influence of
distillers dried grains with solubles (Starprot) in dairy cow feeding. Slovak.
J. Anim. Sci., 43-50.
-720 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Jodgehalt von Gras- und Maissilage unter dem
Einfluss verschiedener Aufschlussmedien
F. Schöne, K. Franke, A. Schlecht, E. Herzog, M. Leiterer
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena
1. Einleitung
Die Jodbestimmung im Futter unterscheidet sich von der in Lebensmitteln nach
dem verwendeten Aufschlussmedium. Für Lebensmittel wird eine wässrige
Lösung mit 25 % Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) genutzt (ASU, 1998),
für Mischfutter eine 0,5%ige Ammoniak-Lösung (VDLUFA, 2008). Ausgangshypothese
war, dass die für Futter mit Jodzusatz bewährte Extraktion der mit TMAH
unterlegen ist: TMAH soll auch schwerer lösliche Jodverbindungen im nativen
Material in Lösung bringen.
2. Material und Methoden
Das zu untersuchende Material aus dem Silagemonitoring Thüringen 2007
umfasste 17 Grassilagen und 15 Maissilagen. Die Auswahl erfolgte aus insgesamt
151 Gras- und 106 Maissilageproben über einen Gesamtbereich der analysierten
Aschekonzentrationen von 6 bis 19 % Asche in der Grassilage-Trockenmasse
(T) und von 3 bis 7 % Asche in der MaissilageT (Bestimmung T und
Rohasche nach VDLUFA, 1976). Jod wurde nach den in der Einleitung beschriebenen
beiden Aufschlussverfahren in dem luftgetrockneten (60 °C) fein-gemahlenen
Material mittels Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma
(ICP-MS) analysiert.
3. Ergebnisse und Diskussion
In den Grassilagen wurde nach ammoniakalischem Aufschluss knapp die Hälfte
der Jodkonzentration wie aus dem TMAH-Aufschluss analysiert (Tab. 1). Für die
Maissilagen bestand lediglich die Tendenz eines Jodmehrgehaltes nach TMAH-
Aufschluss. Bezogen auf die Roh asche stimmte die Jodkonzentration der beiden
Silagen nach TMAH-Aufschluss überein und auch die Differenz zur Maissilage
nach ammoniakalischem Aufschluss war gering. Zwischen dem Aschegehalt
-721 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
und dem Jodgehalt der Grassilagen (Abb. 1) besteht eine Beziehung (R 2 = 0,80;
P0,05).
Tab. 1: Jodgehalt in Gras- und Maissilagen nach Aufschluss mit TMAH oder
NH4OH in µg/kg T = Trockenmasse, F = Frischmasse, beide korrigiert
für flüchtige Silagebestandteile
Grassilage
(n = 17; 42,9 ± 14,4 % T)
-722 -
Maissilage
(n = 15; 32,7 ± 3,4 % T)
TMAH NH4OH TMAH NH4OH
Jod in der T, µ ± s 321** ± 278 132 ± 108 109 ± 42 90 ± 24
Min. - Max. Bereich 105 bis 949 23 bis 342 54 bis 197 60 bis 144
Jod in der F, µ ± s 160** ± 194 65 ± 69 35 ± 13 29 ± 8
Min. - Max. Bereich 32 bis 742 8 bis 244 17 bis 63 18 bis 42
Jod in der Asche, µ ± s 2 646* ± 1 281 1 077 ± 562 2 610 ± 957 2 223 ± 722
Min. - Max. Bereich 1 437 bis 5 360 349 bis 2 075 1 138 bis 4 594 799 bis 3 367
Signifikanz der Differenzen nach dem Vorzeichentest zwischen den beiden Aufschlüssen
in der Grassilage: **P

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
J (µg/kg korr T)
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
TMAH-Extraktion Gras
NH4OH-Extraktion Gras
TMAH-Extraktion Mais
NH4OH-Extraktion Mais
Linear (TMAH-Extraktion Gras)
Linear (NH4OH-Extraktion Gras)
-723 -
y = 5,8x - 309
R 2 = 0,78
y = 2,35x - 121
R 2 = 0,82
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Rohasche (g/kg T)
Abb.1: Jodkonzentrationen von Gras- und Maissilagen nach TMAH- bzw.
ammoniakalischem Aufschluss in Abhängigkeit vom Gehalt an Asche,
für die Maissilage keine Signifikanz der Beziehung, Signifikanz und
Darstellung der Regressionsgeraden nur für die Grassilage-Ergebnisse
T = Trockenmasse korrigiert für flüchtige Silagebestandteile
Gräser, besonders vom Feld, wirken beim Schnitt, dem Anwelken und dem Aufnehmen
auf den Futterlader wie die Haare eines Besens, in welchem sich der
Schmutz verfängt, wogegen die hohen und auseinander stehenden Maispflanzen
beim Mähhäckseln und Transport sogar anhaftende Schmutzteilchen noch
verlieren. Die hochsignifikanten Regressionen des Jods auf die Asche zeigen
demnach vor allem den Erdbesatz bei dem silierten Gras auf, durch die Probenauswahl
vermittelt, über einen sehr großen Bereich. Ein stärkerer Anstieg der
Geraden nach TMAH-Behandlung deutet auf die höhere Ausbeute des Jods
nicht nur aus der Pflanze, sondern auch aus Erde hin. Ja, mit steigender Erdkontamination
wirkt TMAH im Vergleich zu NH3 immer besser, wie auch die große

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
und hochsignifikante Differenz zwischen beiden Aufschlüssen lediglich bei dem
erdreicheren Material, also der Grassilage, zeigt (Tab. 1).
4. Literatur
Amtl. Sammlung Untersuchungsmethoden (ASU), 1998: Untersuchung von
Lebensmitteln. Hrsg. Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit
(BVL) L49.00-6: Bestimmung von Jod in diätetischen
Lebensmitteln mit der ICP-MS.
Franke, K., Leiterer, M., Schlecht, A., Schöne, F., 2010: Vergleichsmessung zur
Jodbestimmung in Futtermitteln mit ICP-MS. VDLUFA-Schriftenreihe Bd.
66 650-653. Kongressband 2010 Kiel. VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 1976: Methode 3.1-1976: Bestimmung der
Feuchtigkeit, Methode 8.1-1976: Bestimmung von Rohasche. In: Handbuch
der Landwirtschaftlichen Versuchs- und Untersuchungsmethodik
(VDLUFA-Methodenbuch), Bd. III Die chemische Untersuchung der Futtermittel,
Dritte Aufl., VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 2008: 2.2.2.3-2008: Bestimmung des Gehaltes
an extrahierbarem Iod in Futtermitteln mittels ICP-MS. In: Handbuch der
Landwirtschaftlichen Versuchs- und Untersuchungsmethodik (VDLUFA-
Methodenbuch), Bd. VII Umweltanalytik, Dritte Aufl., VDLUFA-Verlag,
Darm stadt.
-724 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Quantitative Bestimmung ausgewählter
Arsenspezies in Futtermitteln mittels HPLC-
ICP-MS
M. Leiterer 1 , D. Pick 2 , J.W. Einax 2
1 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena, 2 Friedrich-Schiller-Universität
Jena, Institut für Anorganische und Analytische Chemie, Lehrbereich
Umweltanalytik, Jena
1. Einleitung
Die Toxizität von Arsenverbindungen ist abhängig von der chemischen Bindungsform.
Organische Arsenverbindungen wie Dimethyl arsinsäure (DMA) und
Arsenobetain (AsB) sind in vergleichbaren Konzentrationen deutlich weniger
toxisch als die anorganischen Formen As(III) und As(V). Das häufig in marinen
Organismen vorkommende AsB kann sogar als weitgehend ungiftig für Menschen
und Tiere eingestuft werden [LD 50 Oral (Maus) > 10 000 mg/kg] (Tab. 1).
Arsen kommt in der Umwelt ubiquitär vor und kann sich in Pflanzen und Organismen
anreichern. Die Unterscheidung zwischen anorganisch und organisch
gebundenem Arsen fand inzwischen auch Eingang in die gesetzlichen Regelungen
zur Begrenzung unerwünschter Stoffe in Futtermitteln (EU, 2009). Aus
diesem Grund ist es notwendig, spezifische Untersuchungen an verschiedenen
Futtermitteln durchzuführen, um die einzelnen Arsenspezies zu charakterisieren.
Tab. 1: Toxizität verschiedener Arsenspezies
Spezies
LD50 (oral) in mg/kg
Maus Ratte
As(III) 20 10
As(V) 55 8
DMA 1 200 644
AsB > 10 000
-725 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
2. Material und Methoden
Die Untersuchungen zur Arsenspeziesverteilung in Futtermitteln wurden mit
der Kopplungstechnik HPLC (Perkin Elmer Series 200) - ICP-MS (Perkin Elmer
ELAN DRC-e) durchgeführt (Abb. 1). Bei der experimentellen Optimierung der
Messbedingungen mussten sowohl die Einschränkungen bei der Wahl der
HPLC-Bedingungen für eine ausreichend gute Trennung als auch die notwendigen
Flussraten für die angewendete pneumatische Zerstäubung für die ICP-
MS berücksichtigt werden (Tab. 2). Zielstellung war dabei die Entwicklung eines
schnellen, routinetauglichen Kopplungsverfahrens, welches einen kurzfristigen,
unkomplizierten Wechsel mit der „normalen“ ICP-MS-Elementanalytik von
landwirtschaftlichen und Umweltproben an einem Messgerät ermöglicht. Für die
analytische Charakterisierung wurden die anorganischen Spezies As 3+ und As 5+
sowie die organischen Spezies DMA und AsB ausgewählt. Die Auswertung der
Daten erfolgte mit dem Softwareprogramm Origin 5.0 Professional.
Abb. 1: Angewendete Kopplungstechnik HPLC-ICP-MS
-726 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab 2: Messbedingungen der HPLC-ICP-MS
HPLC Perkin Elmer Series 200
Säule
Fluss 1,3 mL/min
Injektionsvolumen 20 µL
IonPac AS7 (4 x 250 mm, 10 µm) und IonPac AG7
(4 x 50 mm, 10 µm)
Eluent A 0,5 mM HNO3; 0,05 mM BDSA; 0,05 % (v/v) MeOH
Eluent B 50 mM HNO3; 0,05 mM BDSA; 0,05 % (v/v) MeOH
Gradient
2 min 100 % A
1 min 50 % A und 50 % B (linear)
5 min 50 % A und 50 % B
ICP-MS ELAN DRC-e Perkin Elmer
Probeneinführung Cross-Flow-Zerstäuber / Scott-Kammer
Bei der Extraktion der Arsenspezies darf die in der Probe vorliegende chemische
Bindungsform möglichst nicht verändert werden. Zur Anwendung kam deshalb
eine mikrowellenunterstützte, wässrige Extraktion. Die Extraktion der Arsenverbindungen
erfolgte aus der Original- bzw. der bei 60 ºC schonend getrockneten,
fein gemahlenen Probe (1 g Probe/10 ml Wasser) in geschlossenen
50 ml-Quarzglasdruck gefäßen (MultiWave, Anton Paar) bei 550 W für 12 min
(Aufheizphase: 75 W à 550 W in 5 min). Anschließend wurde der wässrige Probenextrakt
zentrifugiert und über einen Membranfilter (0,45 µm) filtriert.
3. Ergebnisse und Diskussion
Zur Validierung des Analysenverfahrens wurden verschiedene Verfahrenskenndaten
bestimmt. Die Bestimmung der Messpräzision erfolgte durch
10-malige Wiederholungsmessung je eines Extraktes zweier Beispielfuttermittel
(Fischmehl, Luzerne). Für die Ermittlung der Präzision des gesamten Analysenganges
(Methodenpräzision) wurden die beiden ausgewählten Futtermittel
jeweils 10-mal extrahiert und die Speziesverteilung in den Extrakten anschließend
mittels HPLC-ICP-MS gemessen. Die ermittelte Analysenpräzision für die
vier Arsenspezies As(III), As(V), DMA und AsB betrug, in Abhängigkeit von der
-727 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Konzentration der jeweiligen chemischen Spezies in der Probe und der Matrix,
zwischen 2,3 und 20,0 % (Tab. 3).
Die Retentionszeiten der Analytspezies werden durch geringfügige Änderungen
der Zusammensetzung der Eluenten (pH-Wert, Konzentration des Ionenpaarungsreagenz)
stark beeinflusst. Messungen unter Verwendung der Dynamischen
Reaktionszelle (DRC) mit Sauer stoff als Reaktionsgas für die Derivatisierung
des Arsens führten zu keiner Verbesserung der Ergebnisse.
Tab. 3: Mess- und Methodenpräzision
Messpräzision
Fischmehl Luzerne
Methodenpräzision
-728 -
Messpräzision
Methodenpräzision
(RSD in %) (RSD in %) (RSD in %) (RSD in %)
As(III) 1,1 7,5 3,3 19,0
DMA 3,4 20,0 - -
As(V) 16,8 14,7 3,8 4,7
AsB 1,4 2,3 - -
Die mit der Kalibriergeradenmethode nach DIN 32645 durch eine 10-Punkt-Kalibration
(Messbereich: 0,6 bis 2,4 µg/l) experimentell ermittelten Bestimmungsgrenzen
(P = 0,95; k = 3) lagen zwischen 0,7 und 0,9 µg/l. Unter Berücksichtigung
der normalen Empfindlichkeitsschwankungen des Messgerätes (Tag zu Tag)
wurde für die Routineanalytik eine einheitliche Bestimmungsgrenze für alle vier
analysierten Arsenspezies von 1 µg/l abgeleitet. Dies ermöglicht eine quantitative
Analyse ab Gehalten von 10 µg/kg in der Probe.
Die quantitative Bestimmung der vier ausgewählten Arsenspezies As(III), As(V),
DMA und AsB in 20 ausgewählten, typischen Futtermitteln ergab eine sehr unterschiedliche
Verteilung (Tab. 4). Erwartungsgemäß ist der Anteil des organisch
gebundenen Arsens in Proben mit Anteilen marinen Ursprungs deutlich höher.
Abbildung 2 zeigt ein Beispiel-Chromatogramm zweier ausgewählter Futtermittelproben.
Im Alleinfutter für Fische sind 30 % Fischmehl und 18 % Fischöl enthalten.
Das Ergänzungsfuttermittel für Ferkel beinhaltet keine Zusätze marinen
Ursprungs.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Bei der Plausibilitätsprüfung der Ergebnisse der Speziesanalyse (HPLC-ICP-
MS) mit den Gesamtgehaltsbestimmungen in den wässrigen Extrakten (ICP-
DRC-MS) wurden Wiederfindungsraten von 85 bis 121 % erhalten (Tab. 4).
Die Extraktionsausbeuten mit Wasser im Vergleich zum Mikrowellen-Druckaufschluss
mit H2O2/HNO3 lagen überwiegend nur zwischen 40 und 60 % (Tab. 4).
Mögliche Ursachen hierfür sind eine zeitlich verzögerte Lösung in Wasser oder
auch das zusätzliche Vorhandensein schwerer löslicher organischer Spezies,
wie Arsenozucker, Arsenolipide oder Arsenocholin. Die höchsten Extraktionsausbeuten
wurden für das Ergänzungsfuttermittel für Ferkel (79 %), Zuckerrübenmelasseschnitzel
(90 %) und Luzerne (92 %) erreicht. Aufgrund der geringen
Arsenkonzentration in den Extrakten konnte für einige pflanzliche Futtermittel
sowie für den Milchaustauscher keine Speziesverteilung ermittelt werden.
Abb. 2: Chromatogramm zweier ausgewählter Futtermittelproben
4. Zusammenfassung
Für die quantitative Analyse der Arsenspezies As 3+ , As 5+ , DMA und AsB in Futtermitteln
wurde ein routinetaugliches, einfaches Verfahren, bestehend aus einer
mikrowellenunterstützten wässrigen Extraktion und der Messung mit HPLC-
ICP-MS, entwickelt und validiert. Die Methodenpräzision ist abhängig von der
Probenart und den analysierten As-Spezies. Die experimentell ermittelten RSD-
-729 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 4: Ergebnisse der Futtermitteluntersuchungen
Referenzwerte
Hydrid-
AASb ICP-
DRC-
MSb ICP-
DRC-
MSa HPLC-ICP-MS
Futtermittel
As(III) DMA As(V) AsB Asgesamt As As As As
µg/kg µg/kg µg/kg µg/kg µg/kg µg/kg µg/kg µg/kg µg/kg
Legemehl Ei-Vit 116 mit Digestarom 7,7 n. b. 61,5 n. b. 69,2 63,1 375 369
Legemehl LH 114 18,4 n. b. 77,9 n. b. 96,3 83,2 429 435
Fischmehl 300 32,4 9,8 3 016 3 358 3 155 5 154 217
Legehennenfutter 54,0 n. b. n. b. n. b. 54,0 60,5 145 124
Maissilage 38,8 n. b. n. b. n. b. 38,8 42,5 76,4 57,5
Grassilage 128 n. b. n. b. n. b. 128 145 311 314
Heu n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. 17,6 37,3 42,0
Wintergerste n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. 4,8 9,3 12,0
Körnermais n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. 8,9 7,4 < 10,0
Sojaextraktionsschrot n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. 22,0 87,1 82,0
Rapskuchen n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. 5,3 8,5 < 10,0
Zuckerrübenmelasseschnitzel 218 n. b. 63,0 n. b. 281 270 312 319
Weizen n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. 4,5 10,2 < 10,0
Milchaustauscher f. Aufzuchtkälber n. b. n. b. n. b. n. b. n. b. 17,8 37,4 27,0
Mischfutter 23,8 n. b. 194 n. b. 218 179 419 391 360 „ 120
Ergänzungsfuttermittel für Ferkel 36,3 n. b. 359 n. b. 395 402 500x 457 455 „ 242
Mineralfutter 94,6 n. b. 742 n. b. 837 988 2 094 1 812 1 700 „ 720
Alleinfutter für Fische 71,1 46,5 < 9,0 552 670 627 2 003 133
Alleinfutter für Fische 142 18,4 119 2 405 2 684 2 684 4 906 419
Luzerne 53,1 n. b. 346 n. b. 399 397 435 447 425 „ 36
a b = wässrige Extraktion, = Mikrowellen-Druckaufschluss mit H2O2/HNO3, x = Standard-Modus, n. b. = nicht bestimmbar
-730 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Werte lagen zwischen 2,3 und 20 %. Die nach DIN 32645 (Kalibriergeradenmethode)
experimentell ermittelten Bestimmungsgrenzen lagen zwischen 0,7 und
0,9 µg/L. Die Retentionszeiten der Analytspezies werden durch geringfügige
Änderungen der Zusammensetzung der Eluenten stark beeinflusst. Messungen
mit der DRC (O2 als Reaktionsgas) führten zu keiner Verbesserung der Ergebnisse.
Mit dem angewendeten Extraktionsverfahren werden 40 bis 60 % des chemisch
gebundenen Arsens extrahiert. Die vier ausgewählten Spezies charakterisieren
die Zusammensetzung des wässrigen Extraktes jedoch gut. Die Plausibilitätsprüfung
der Ergebnisse der Speziesanalyse mit den Gesamtgehaltsbestimmungen
in den wässrigen Extrakten ergab Wiederfindungsraten von 85 bis 121 %.
5. Literatur
EU, 2009: Richtlinie 2009/141/EG der Kommission vom 23. November 2009 zur
Änderung von Anhang I der Richtlinie 2002/32/EG des Europäischen Parlaments
und des Rates hinsichtlich der Höchstgehalte für Arsen, Theobromin,
Datura sp., Ricinus communis L., Croton tiglium L. und Abrus
precatorius L. ABl. L 140 vom 30.5.2002, 10-23.
European Food Safety Authority (EFSA), 2009: Scientific opinion on arsenic in
food. EFSA Journal 7 1 – 199.
Goessler, W., Pavkov, M., 2003: Accurate quantification and transformation
of arsenic compounds during wet ashing with nitric acid and microwave
assisted heating. Analyst, 128, 706 -802.
Kohlmeyer, U., Kuballa, J., Jantzen, E., 2002: Simultaneous separation of 17
inorganic and organic arsenic compounds in marine biota by means of
high-performance liquid chromatography/inductively coupled plasma
mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom. 16, 965 – 974.
Leermakers, M., Baeyens, W., De Gieter, M., Smedts, B., Meert, C., De Bisschop,
H. C., Morabito, R., Quevauviller, P., 2006: Toxic arsenic compounds in
environmental samples: Speciation and validation. Trends Anal. Chem.
25, 1 – 1.
Sicherheitsdatenblätter Arsenic(III)oxide und Arsenic(V)oxide, Version 4,
Sigma Aldrich, Steinheim (2010)
-731 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Ruminale Abbaubarkeit verschiedener
Eiweißfuttermittel sowie Ermittlung der Gehalte an
UDP und nXP
C. Schröder, F.J. Schwarz
Technische Universität München, Lehrstuhl für Tierernährung, Department für
Tierwissenschaften, Freising-Weihenstephan
1. Einleitung
In der Rationsberechnung zur Proteinversorgung der Milchkühe ist der Gehalt
an nutzbarem Rohprotein (nXP) eine wichtige Größe. Besonders bei Eiweißfuttermitteln
ist eine genaue Kenntnis des nXP-Gehalts notwendig. Die Schätzgleichungen
zur Berechnung des nXP-Gehaltes enthalten die Kenngrößen Rohprotein,
im Pansen nicht abgebautes Futterrohprotein (UDP) und umsetzbare
Energie (ME), eventuell ergänzt um eine Korrekturgröße bei fettreichen Futtermitteln.
Dabei können die Gehalte an UDP innerhalb einzelner Futtermittel stark
schwanken. Sie sind zudem in Tabellenangaben (z. B. DLG-Futtermitteldatenbank)
häufig nur mit wenigen Messwerten hinterlegt. Vorliegend wurde daher
die ruminale Abbaubarkeit der TS und des XP von 12 Eiweißfuttermitteln mittels
in situ-Versuch gemessen und die Gehalte an UDP bzw. der prozentuale Anteil
an UDP ermittelt. Unter Einbringung von XP und den Gehalten an ME wurden die
nXP-Gehalte der Futtermittel berechnet.
2 . Material und Methoden
Zur Bestimmung der ruminalen Abbaubarkeit der TS und des XP wurde ein in
situ-Versuch an der Versuchsanlage für Tierernährung der Technischen Universität
München in Weihenstephan durchgeführt.
2.1 Proben und Aufbereitung
Als handelsübliche Proteinfuttermittel standen 4 Extraktionsschrote (Lein-,
Raps-, Soja- und Sonnenblumenextraktionsschrot), 3 Presskuchen (Lein-,
Palm- und Rapskuchen) und 5 Nebenprodukte der Getreideverarbeitung (Bier-
-732 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
treber, Trockenschlempe, Malzkeime, Mais- und Weizenkleberfutter) zur Verfügung.
Um für den in situ-Versuch eine möglichst einheitliche Korngröße ohne
übermäßigen Anteil von Feinteilen zu erhalten, wurde vor der Vermahlung das
Feinmaterial über ein Sieb mit einer Maschenweite von 3 mm getrennt. Die gröberen
Partikel wurden mit einer Schlagkreuzmühle mit einem 3 mm Segmentsieb
(Nelles u. Co., Braunschweig) vermahlen. Anschließend wurden beide
Anteile wiederum homogen vermischt. Die Futtermittel Raps- und Sojaextraktionsschrot
sowie Leinkuchen wurden nicht vermahlen. Für die Rohnährstoffanalytik
und den Hohenheimer Futterwerttest wurden die Futtermittel mit einem
1 mm-Sieb vermahlen.
2.2 Versuchstiere und Fütterung
Als Versuchstiere wurden sechs trockenstehende pansenfistulierte Holstein-
Kühe (LM ca. 750 kg) eingesetzt. Alle Versuchstiere waren mit einer Fistel im
dorsalen Pansenansatz versehen. Sie standen in Anbindehaltung in einem
vollklimatisierten Stall strohlos auf Gummimatten. Die Fütterung erfolgte in Einzeltrögen
jeweils um 7.00 h und 16.00 h. Während der Versuchsperiode bestand
die Ration aus 2,8 kg TS Maissilage, 2,8 kg TS Heu und 2,4 kg TS einer Kraftfuttermischung
aus Sojaextraktionsschrot, Körnermais, Weizen, Trockenschnitzel
und Mineralfutter R-Lactol mit Biotin. Alle Tiere hatten über Selbsttränken jederzeit
freien Zugang zu Tränkewasser. Zur Adaption an die Futterration wurde eine
zehntägige Vorperiode durchgeführt.
2.3 Versuchsdurchführung
Für den in situ-Versuch wurden jeweils sechs Futtermittel in drei Kühen beprobt.
Die Zahl der Wiederholungen pro Futtermittel und Kuh differierte je nach Inkubationszeit
von 3 bis 6 Beutel. Die Inkubation im Pansen erfolgte für 2, 4, 8, 16, 24,
48 und 96 Stunden. Die Inkubationen erfolgten getrennt voneinander. Zusätzlich
wurden die Auswaschverluste (0 h) ermittelt. Sie wurden nach Kurtz und Schwarz
(2005) in wasserlösliche Substanz und kleine Partikel (KLP) unterschieden. Die
Berechnung der ruminalen Abbauparameter sowie der effektiven ruminalen
Abbaubarkeit der TS und des XP erfolgte nach Ørskov und McDonald (1979)
bzw. McDonald (1981). Als Passagerate wurden 6 % pro Stunde angesetzt.
-733 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
2.4 Analytik
Die Analyse von Rohasche (XA), Rohprotein (XP), Rohfett (XL) und Rohfaser
(XF) im Probenmaterial erfolgte nach dem Weender Verfahren (VDLUFA III,
3.1, 4.1.2, 5.1.1, 6.1.2, 8.1, 1997). Zur Berechnung der Abbaubarkeit wurde der
XP-Gehalt der Residuen und der KLP ebenfalls bestimmt. Für die nXP- Berechnung
wurde der Energiegehalt der Proben mit dem Hohenheimer Futterwerttest
erfasst. Aus den gewonnenen Daten wurde der nXP-Gehalt der Futtermittel mit
Schätzgleichungen von Lebzien et al. (1996) ermittelt.
3. Ergebnisse und Diskussion
Die Gehalte an Trockenmasse, Rohnährstoffen und Energie des Proben-
materials sind der Tabelle 1 zu entnehmen.
Tab. 1: Rohnährstoff- und Energiegehalte im Probenmaterial
T XA XF XL XP ME
(%) (g/kg TS) (MJ/kg TS)
Extraktionsschrote
Lein- 89,3 62,2 127 55,5 417 11,8
Raps- 89,3 74,4 165 34,1 381 11,5
Soja- 89,0 61,5 63 16,6 559 13,9
Sonnenblumen-
Presskuchen
89,7 68,2 242 15,6 355 10,7
Lein- 91,4 52,8 122 135 370 12,1
Palm- 91,2 55,6 166 72,5 194 10,6
Raps- 90,7 67,5 163 106 376 11,5
Nebenprodukte der Getreideverarbeitung
Biertreber 90,9 42,2 161 106 296 11,0
Trockenschlempe 92,3 58 86 73,3 342 12,2
Malzkeime 96,7 77,2 122 7,90 380 11,5
Maiskleberfutter 88,4 56,8 101 29,1 239 12,3
Weizenkleberfutter 90,5 49,6 71,7 30,5 220 12,5
Eine Beschreibung der Abbaucharakteristika der Eiweißfuttermittel findet
sich in Tabelle 2. Dabei steht a für die schnelllösliche Fraktion des
XP, b bezeichnet die nicht lösliche, aber abbaubare Fraktion. In Summe
-734 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
ergeben beide Werte die insgesamt abbaubare Fraktion des XP (d). Die
Abbaugeschwindigkeit in % h -1 wird mit c bezeichnet. Zum Teil begann der
XP-Abbau erst nach einer Verzögerungszeit t0. Bei Annahme einer Passagerate
k von 6 % h -1 ergab sich die effektive ruminale Abbaubarkeit des
XP (EXP 6). Dabei differiert die ruminale Abbaubarkeit deutlich zwischen
den einzelnen Proteinfuttermitteln. Sehr hohe Abbauraten des Rohproteins
weisen Leinkuchen und Sonnenblumenextraktionsschrot (>80 %)
bzw. die Kleberfutter (>70 %) auf. Im mittleren Bereich (60-70 %) liegen
Lein-, Raps- und Sojaextraktionsschrot sowie Biertreber und Malzkeime.
Demgegenüber weisen Rapskuchen und Trockenschlempe eine niedrige
Abbaubarkeit (etwa 51 %) auf. Das Rohprotein des Palmkuchens ist
mit etwa 28 % überraschend nochmals geringer abbaubar.
Tab. 2: Parameter der ruminalen Abbaubarkeit des XP
a (%) b (%) d (%) c (% h-1 Extraktionsschrote
) t0 (h) EXP 6 (%)
Lein- 15,2 72,5 87,7 17,8 0 69,1cd Raps- 13,5 76,9 90,4 12,7 0 65,3d Soja- 10,2 89,8 100 12,1 0,74 64,3d Sonnenblumen- 23,7 69,8 93,5 30,2 0 82,0a Presskuchen
Lein- 35,7 58,5 94,2 25,8 0,17 82,6a Palm- 15,9 72,8 88,7 5,77 16,7 27,5f Raps- 4,77 87,2 91,9 7,55 0,59 51,4e Nebenprodukte der Getreideverarbeitung
Biertreber 17,4 68,3 85,7 17,7 0,27 67,2d Trocken-
19,6 63,9 83,5 5,85 0 51,0e schlempe
Malzkeime 36,0 50,3 86,3 9,15 0 66,3d Maiskleberfutter 48,4 44,4 92,8 9,68 0,98 74,2b Weizenkleberfutter
22,4 68,1 90,4 18,8 0,16 73,3bc Werte mit unterschiedlichen Hochbuchstaben innerhalb einer Spalte unterscheiden
sich signifikant (P

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 3: UDP- und nXP-Gehalte der verschiedenen Proteinfutter mittel
-736 -
UDP 6 nXP
(%) (g pro kg T)
Extraktionsschrote
Lein- 30,9 cd ± 2,67 233,7
Raps- 34,7 c ± 1,51 245,9
Soja- 35,7 c ± 5,83 337,7
Sonnenblumen- 18,0 f ± 1,37 181,0
Presskuchen
Lein- 17,4 f ± 0,96 159,5
Palm- 72,5 a ± 1,55 219,6
Raps- 48,6 b ± 4,11 262,4
Nebenprodukte der Getreideverarbeitung
Biertreber 32,8 c ± 1,27 184,4
Trockenschlempe 49,0 b ± 3,41 258,5
Malzkeime 33,7 c ± 0,44 242,9
Maiskleberfutter 25,8 e ± 1,76 189,2
Weizenkleberfutter 26,7 de ± 1,81 187,2
Werte mit unterschiedlichen Hochbuchstaben in einer Spalte unterscheiden
sich signifikant( P

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
4. Zusammenfassung
Die Untersuchung zeigt, dass die handelsüblichen Proteinfuttermittel in ihren
nXP-Gehalten eine hohe Variation aufweisen. Für eine möglichst genaue Rationsformulierung
sind daher weitere Arbeiten hinsichtlich einer besseren und
schnelleren Erfassung von nXP dringend angebracht.
5. Literatur
Kilic, A., Metwally, A., Zeller, F., Schuster, M., 2009: Ruminal crude protein
degradability of different concentrates. Proceedings of the Society of Nutrition
Physiology 18, 123.
Kurtz, H., Schwarz, F.J., 2005: In situ-Abbaukinetik von Restpflanzen verschiedener
Maishybriden im Reifeverlauf. Übers. Tierernährg. 33, 111-120.
Kurtz, H., Eisenreich, R., Schuster, M., Schwarz, F.J., 2007: Zur ruminalen Abbaubarkeit
des Rohproteins von Biertreber, Weizenschlempe sowie Raps- und
Sonnenblumenextraktionsschrot. VDLUFA Kongressband 2007, Göttingen,
573-577.
Lebzien, P., Voigt, J., Gabel, M., Gädeken, D., 1996: Zur Schätzung der Menge des
nutzbaren Rohproteins am Duodenum von Milchkühen. J. Anim. Physiol. a.
Anim. Nutr. 76, 218-223.
McDonald, I., 1981: A revised model for estimation of protein degradability in the
rumen. J. Agric. Sci., Camb. 96, 251-252.
Ørskov, E.R., McDonald, J., 1979: The estimation of protein degradability in the
rumen from incubation measurements weighted according to rate of passage.
J. Agric. Sci. Camb. 92, 499-503.
Trinkl, S., Kurtz, H., Scheuermann, S., Schwarz, F.J., 2005: Utililiza ble crude protein
(nXP) of treated lupines, peas and soybean meal and the performance
of dairy cows. Proceedings of the Society of Nutrition Physiology, 14, 143.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 1997: Methode 3.1: Feuchtigkeit, Methode
4.1.2: Rohprotein (DUMAS-Verbrennungsmethode), Methode 5.1.1: Rohfett,
Methode 6.1.2: Rohfaser, Methode 8.1: Rohasche. In: Handbuch der
Landwirtschaftlichen Versuchs- und Untersuchungsmethodik (VDLUFA-
Methodenbuch), Bd. III Die chemische Untersuchung von Futtermitteln, 3.
Aufl., 1.-4. Ergänzungslieferung, VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
-737 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Zum Einsatz von druckhydrothermisch
behandelten Ackerbohnen in Milchkuhrationen
S. Dunkel 1 , K. Trauboth 1 , W.I. Ochrimenko 1 , D. Zacher 2
1 2 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena , Thüringer Lehr-, Prüf- und
Versuchsgut, Buttelstedt
1. Einleitung
In der Milchkuhfütterung werden nach Möglichkeiten einer „GVO (gentechnisch
veränderte Organismen)-freien“ Fütterung gesucht. Der Einsatz von GVOfreiem
Sojaextraktionsschrot (SES) oder alternativer einheimischer Eiweißfuttermittel
wie Rapsschrot/-kuchen, Ackerbohne, Erbse bzw. Lupine bietet sich
dabei als mögliche Lösung an.
GVO-freies SES ist bezüglich der Rohnährstoffzusammensetzung identisch
mit GVO-SES. Sein Einsatz wird aber durch die Verfügbarkeit und die Preisent-
wicklung am Weltmark stark eingeschränkt.
In der Milchkuhfütterung liegen bei Rapsschrot/-kuchen umfassende Studien
und Einsatzempfehlungen vor. Diese Futtermittel sind in Futterrationen bei
Milchkühen bereits gut etabliert.
Körnerleguminosen weisen eine hohe Abbaubarkeit des Rohproteins im Pansen
und somit im Vergleich zum Proteingehalt relativ geringe nXP (nutzbares
Rohprotein)-Gehalte und hohe RNB (Ruminale Stickstoffbilanz)-Werte auf,
sodass bei höheren Milchleistungen eine ausreichende Proteinversorgung der
Kühe am Dünndarm mit Ackerbohnen, Erbsen und Lupinen als alleinige Proteinquelle
nicht gewährleistet werden kann. Körnerleguminosen besitzen ferner
eine hohe phytosanitäre Wirkung in getreidereichen Fruchtfolgen, hinterlassen
eine gute Bodengare und stellen für die Fruchtfolge eine kontinuierlich fließende
Stickstoffquelle dar.
Ackerbohnen enthalten vor allem Rohprotein und Stärke, deren Anteile von
der Sorte, der Blühfarbe (buntblühend, weißglühend), dem Standort und dem
Anbaujahr abhängen. Sie sind sowohl als Protein- als auch Energieträger einzu-
-738 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
stufen. Buntblühende Ackerbohnen weisen neben höheren Ernteerträgen auch
höhere Rohprotein- und höhere Tanningehalte auf. Tannine (Gerbstoffe) wirken
sich negativ auf die Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit aus. Diese Wirkung
ist jedoch beim Wiederkäuer aufgrund der dadurch veränderten Abbaubarkeit
von Nährstoffen im Pansen als vorteilhaft zu bewerten. Rohprotein und Stärke
buntblühender Ackerbohnen sind aufgrund der Tannine pansenstabiler und wirken
dem sonst relativ schnellen Abbau durch die Mikroorganismen entgegen.
Die Tanningehalte sind auch Ursache u. a. für die erheblichen Schwankungen
im Energiegehalt. Zwischen den Konzentrationen an Gesamtphenolen und der
Umsetzbaren Energie besteht eine signifikante Beziehung. Nur tanninarme
Sorten erreichten ein Energieniveau von 13 MJ ME und darüber. Andererseits
besteht eine signifikante positive Beziehung zwischen dem Tanningehalt und
dem Gehalt an nXP (nutzbares Rohprotein). Bezüglich der Sortenwahl ist daher
abzuwägen, ob ein hoher Energiegehalt oder ein hoher Gehalt an nXP bevorzugt
werden soll.
Neben dem Tannin kommen in Ackerbohnen auch antinutritive Substanzen wie
z.B. Lectine, Galaktoside, Vicin, Convicin und Antivitamin vor. Diese spielen
jedoch beim Wiederkäuer eine untergeordnete Rolle, da sie einem intensiven
Abbau im Pansen unterliegen. Trotzdem werden zur Vermeidung unerwünschter
Effekte durch die sekundären Inhaltsstoffe Obergrenzen in der Fütterung
empfohlen, bei deren Einhaltung keine negativen Auswirkungen auf die Futteraufnahme,
die Futterverwertung oder die Leistung der Tiere auftreten. Für Milchkühe
liegt die Einsatzempfehlung bei bis zu 4 kg/Kuh und Tag. Für eine gezielte
Rationsgestaltung ist aufgrund der Schwankungen eine Analyse auf den Rohproteingehalt
in der Ackerbohne zu empfehlen.
Wegen der zunehmenden Bedeutung des heimischen Eiweißfuttermittels
Ackerbohne, der noch geringen Erfahrung bzw. der starken Zurückhaltung der
Landwirte gegenüber dem Einsatz bei Milchkühen in Mischrationen, wurde eine
Untersuchung zum Einsatz von Ackerbohnen bei Milchkühen unter Praxisbedingungen
durchgeführt.
2. Lösungsweg und Ergebnisse
Die Untersuchungen wurden an Milchkühen der Rasse Deutsche Holstein in der
Milchviehanlage des TLPVG Buttelstedt über 42 Tage durchgeführt. Je Fütte-
-739 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
rungsvariante standen 64 Tiere zur Verfügung. Tiere, die im Untersuchungszeitraum
die Gruppen verließen, wurden durch andere Tiere ersetzt. Dies entsprach
dem Produktionsrhythmus im Betrieb. Die Zuordnung der Milchkühe in die Fütterungsgruppen
erfolgte nach der Milchleistung, der Laktation und dem Laktationstag.
Die Tiere wurden im Laufstall gehalten.
Die betriebsspezifische Rationszusammensetzung bezüglich der Komponenten
sowie die Nährstoffgehalte zeigt Tabelle 1. Basis der Rationsplanung waren
die Analysen des betriebseigenen Grundfutters und der Einzelkomponenten
sowie Deklarationen der zugekauften Futtermittel. Die Fütterungstechnik TMR
(Totale Mischration) war für beide Gruppen identisch. Die TMR wurde über den
Futtermischwagen gefüttert und jeweils zweimal/Tag vorgelegt. Zwischen den
einzelnen Mahlzeiten erfolgte mehrmals täglich ein Heranschieben des Futters.
Die Futterrationen wurden für eine durchschnittliche Milchleistung von 40 kg/Kuh
und Tag bei 4 % Fett und 3,4 % Eiweiß kalkuliert. Grundlage der Rationsplanung
waren die Bedarfsnormen der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie von 2001
sowie die betriebsübliche Rationsgestaltung. Als Lebendmasse sind 650 kg
unterstellt. Die Rohnährstoffgehalte in den Grundfuttermittel und der TMR konnten
im zweiwöchentlichen, die Kraftfuttermittel im vierwöchentlichen Rhythmus
ermittelt werden. Die Grundration bestand aus Mais- und Luzernesilage, Heu
und Stroh. Der Anteil an Grundfutter in der Futterration war mit ca. 45 % der T in
beiden Gruppen gleich. Die Bereitstellung der hydrothermisch behandelten
Ackerbohne wurde durch das TLPVG Buttelstedt übernommen. Die Rohproteinfraktionierung
der hydrothermisch behandelten Ackerbohne erfolgte durch den
LKV Lichtenwalde (Hausmethode, LICITRA 1996). In der Versuchsration wurde
Sojaextraktionsschrot zu 85 % durch hydrothermisch behandelte Ackerbohne
ersetzt. Dies entspricht 1,8 kg Ackerbohne/Kuh und Tag. Durch den Einsatz der
Ackerbohne sank die RNB in der Versuchsgruppe um 18 g in der Gesamtration.
Auch der Anteil an nutzbarem Rohprotein in der Gesamtration lag in der Versuchsgruppe
mit 6 g/kg T niedriger. Der Gesamtbedarf an nXP wurde dennoch
abgedeckt. Gleiches gilt für den Gehalt an Rohprotein in den Gruppen. Der Energiegehalt
der Futterration war ausgeglichen (Tabelle 1).
Die Milchleistung wurde täglich über den Melkstand erfasst. Die Analyse der
Milchinhaltsstoffe fand monatlich im Rahmen der Milchleistungsprüfung statt.
Die Prüfung der Mittelwertdifferenzen der erfassten Parameter zwischen den
Varianten auf Signifikanz erfolgte im Programm SPSS.
-740 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 1: Rationszusammensetzung
-741 -
Kontrollgruppe
Versuchsgruppe
Trockenmasseaufnahme (kg/Kuh/Tag) 24,0 24,1
Grundfutter (i% der TM-Aufnahme) 44,9 44,8
davon
Maissilage (%) 53,7 53,7
Luzernesilage (%) 36,2 36,2
Heu/Stroh (%) 10,1 10,2
Kraftfutter (% der TM- Aufnahme) 55,1 55,2
davon
Ackerbohne (%) 0,0 11,7
Sojaextraktionsschrot (%) 13,2 2,0
Pressschnitzel (%) 10,5 10,4
Luzernepellets (%) 6,8 6,8
Hofmischung (%) 37,3 37,1
Rapskuchen (%) 7,0 7,0
Bioprofin R (%) 10,5 10,5
Melasse (%) 5,8 5,8
Milchleistungsfutter 20/4 (%) 6,7 6,6
Viehsalz und Mineralfutter (%) 2,1 2,1
NEL (MJ/kg T) 7,0 7,0
NEL (MJ/Kuh und Tag) 169 168
RNB (g N) +26 +8
nXP (g/kg T) 171 165
nXP (g/Kuh und Tag) 4 100 3 982
XP (g/kg T) 178 168
In Tabelle 2 sind Rohnährstoff- und Energiegehalte sowie die Werte der Rohproteinfraktionierung
für die hydrothermisch behandelte Ackerbohne dargestellt.
Der Parameter PNDF (Protein-Neutrale Detergenzfaser) befindet sich außerhalb
des Grenzwertes. Eine exakte Berechnung des UDP-Anteils ist nicht möglich.
Prinzipiell kann aber von den in Tabelle 2 ausgewiesenen UDP-Gehalt ausgegangen
werden. Ab einer Milchleistung von 25 bis 30 kg/Tier und Tag kann mit
einer ruminalen Passage-Rate von 8 %/h gerechnet werden und damit der Wert
für UDP 8 angenommen werden (Tabelle 2).

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Durch die hydrothermische Behandlung der Ackerbohnen stieg der UDP-Wert
von 15 % (unbehandelte Ackerbohne, Tabellenwert) auf 20 % (Tabelle 2). Der
nXP-Wert erhöhte sich jedoch nur unwesentlich (11 g/kg T). Bei einer Einsatzmenge
von 1,8 kg behandelter Ackerbohne stehen der Kuh dadurch 17 g nXP/
Tag mehr zur Verfügung. Dies entspricht annähernd 0,2 kg Milch/Kuh und Tag.
Tab. 2: Rohnährstoffgehalte, Energiewerte und Rohproteinfraktionierung der
hydrothermisch behandelten Ackerbohne
Parameter
TLL- Analysen
(n = 3)
TLL- Analysen
mit
UDP 20
(n = 3)
LKS Lichtenwalde
Analyse
(n=1)
Trockensubstanz g 889 889 869
Rohasche
38 38
Rohfaser 208 208
Rohprotein 301 301 300
Rohfett g/kg T
21 21
PNDF 161
ADF 98 98 104
NDF 117 117
ME MJ/kg T 13,7 13,7
NEL MJ/kg T 8,7 8,7
RNB g/kg T 17 15
nXP g/kg T 196 207
UDP
15¹ 20
UDP 2 in % des
4
UDP 5 XP
13
UDP 8 20
¹DLG-Futterwerttabellen Wiederkäuer, 1997, Ackerbohne unbehandelt
Die Mittelwerte der Milchleistung und andere Milchleistungsparameter der
Milchkühe für beide Fütterungsgruppen sind in Tabelle 3 dargestellt. Es ergaben
sich im Mittel keine signifikanten Vorteile für die mit einem höheren Sojaschrotanteil
in der Ration gefütterten Tiere in den Parametern native Milch, ECM, Fett-
und Eiweißprozent. Die erreichte Milchleistung spiegelt die TMR-Zusammensetzung
wider. Die Milchharnstoffgehalte betrugen in der Ackerbohnengruppe
240 ppm und in der Sojagruppe 267 ppm, womit ein signifikanter Unterschied
zwischen den beiden Gruppen vorlag.
-742 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 3: Milchleistung
Parameter Kontrollgruppe Versuchsgruppe Signifikanz¹
Milchleistung (kg/d) 35,5 35,6 n. s.
ECM (kg/d) 34,2 34,0 n. s.
Milchfett (%) 3,7 3,7 n. s.
Milcheiweiß (%) 3,49 3,48 n. s.
Harnstoff (ppm) 267 240 *
¹p

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
4. Literatur
Abel, H., Sommer, W., Weiß, J., 2004: Inhaltsstoffe, Futterwert und Einsatz von
Ackerbohnen in der Nutztierfütterung. UFOP- Praxisinformation, Berlin
DLG (Hrsg.), 1997: DLG-Futterwerttabellen-Wiederkäuer. 7. Auflage, DLG-Verlag,
Frankfurt am Main
GfE (2001): Empfehlungen zur Energie- und Nährstoffversorgung der Milchkühe
und Aufzuchtrinder. DLG-Verlag, Frankfurt am Main -Union zur Förderung
von Oel- und Proteinpflanzen (UFOP) (Hrsg.), 2007: Heimische
Körnerleguminosen mit geschütztem Protein in der Milchviehfütterung.
UFOP- Schriften, Heft 33, Berlin
-744 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Fettsäuremuster des Milchfettes in Abhängigkeit
der Energieversorgung frischlaktierender
Milchkühe
G. Schlegel 1 , M. Schuster 2 , F.J. Schwarz 1
1 Technische Universität München, Lehrstuhl für Tierernährung, Department
für Tierwissenschaften, Freising-Weihenstephan, 2 Landesanstalt für Landwirtschaft,
Abteilung Qualitätssicherung und Untersuchungswesen, Poing
1. Einleitung
Das Fettsäuremuster des Milchfetts wurde mit der Steigerung des Ernährungsbewusstseins
der Menschen ein aus Sicht der Humanernährung viel
beachtetes Thema. Die Frage nach ernährungsphysiologisch bedeutsamen
und gesundheitsrelevanten Fettsäuren wird immer wieder aufgeworfen.
Auch die Eignung der Milch zur Butter- oder Käseproduktion steht mit dem
Fettsäuremuster des Milchfetts in engem Zusammenhang. Die frischlaktierende
Hochleistungskuh kann zu Beginn der Laktation kaum bedarfsdeckend
gefüttert werden, so dass sie in ein Energiedefizit gerät, das stoffwechselphysiologische
Regulations- und Anpassungsvorgänge nach sich
zieht. Unter anderem erfolgt eine starke Mobilisierung von Körperreserven,
insbesondere Depotfett, die Auswirkungen auf die Milchfettzusammensetzung
haben kann.
2. Material und Methodik
2.1 Tiermaterial und Probenahme
Als Versuchstiere standen 33 Milchkühe der Rasse Red Holstein x Fleckvieh
der Versuchsstation Hirschau der Technischen Universität München zur Verfügung.
Die Tiere waren in einem vierreihigen Boxenlaufstall mit Hochboxen
und planbefestigten Laufflächen untergebracht. Es wurde zweimal täglich in
einem 2 x 6-Fischgrätenmelkstand (DeLaval) gemolken. Die Fütterung einer
Teilmischration (PMR) erfolgte in Wiegetrögen (System Landtechnik Weihenstephan)
mit Einzeltiererkennung an einem Außenfuttertisch, die des Leistungskraftfutters
(LKF) an zwei Kraftfutterabrufstationen im Stall. Somit konnten die
-745 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
tägliche PMR- sowie Kraftfutteraufnahme tierindividuell computergesteuert
genau bestimmt werden. Die Aufzeichnung der Lebendmasse der Einzeltiere
erfolgte über eine automatische Waage (Landtechnik Weihenstephan)
in einer der Kraftfutterstationen. Von den eingesetzten Futtermitteln wurden
regelmäßig Proben genommen. Von der PMR (Zusammensetzung: 50,5 %
Maissilage, 28,0 % Grassilage, 6,0 % Heu, 15,5 % Ausgleichskraftfutter (AKF))
wurden wöchentliche Mischproben genommen. Von den Kraftfuttermischungen
(Zusammensetzung: AKF: 46,5 % Sojaextraktionsschrot, 29,5 % Weizen,
16,0 % Erbsen, 4,0 % Mineralfutter, 2,0 % Futterkalk, 2,0 % Viehsalz; LKF:
25,0 % Sojaextraktionsschrot, 23,0 % Weizen, 22,0 % Körnermais, 15,5 % Zuckerrübenschnitzel,
12,5 % Gerste, 2,0 % Mineralfutter) wurde bei der wöchentlichen
Herstellung jeweils eine Probe homogen vermischt in Beutel abgefüllt
und zur Rohnährstoffanalyse verwendet. Die Erfassung und Speicherung der
Milchleistungsdaten der Einzeltiere erfolgte im Melkstand vollautomatisch über
ein Herdenmanagementprogramm. In der Biestmilchphase und bei Erkrankungen
konnte die Milchmenge anhand von Standeimern mit Milchmengenskala
abgelesen werden. Einmal wöchentlich wurden repräsentative Milchproben aus
dem Abend- und Morgengemelk der Einzelkühe zur Inhaltsstoff- und Fettsäuremusterbestimmung
gewonnen.
2.2 Analytik
Von den Futterproben wurde zunächst durch Trocknung bis zur Gewichtskonstanz
der Trockensubstanzgehalt (T) bestimmt. Die Rohnährstoffanalytik
erfolgte sowohl in den Einzelkomponenten als auch in zwei- (PMR, Maissilage,
Grassilage) bzw. vierwöchig (LKF, AKF) vermahlenen Mischproben mit gemittelten
T-Werten. Die Bestimmung der Rohnährstoffgehalte Rohasche, Rohprotein,
Rohfett und Rohfaser erfolgte nach dem Weender Verfahren (VDLUFA III,
3.1, 4.1.2, 5.1.1, 6.1.2, 8.1, 1997). Die Gehalte an den Gerüstsubstanzen ADF
und NDF wurden nach van Soest et al. (1991) analysiert. Milchfett-, Milcheiweiß-,
Laktose- und Harnstoffgehalt der Milch wurden vom Milchprüfring Bayern e. V.
mittels Infrarotspektroskopie (Milkoscan, Foss A/S, Dänemark) ermittelt. In den
Milchproben der zweiten, sechsten und 12. Laktationswoche wurde das Fettsäuremuster
bestimmt. Die Fettextraktion erfolgte nach einer Schnellextraktionsmethode
in Anlehnung an die von Hallermayer (1976) modifizierte Methode
von Bligh und Dyer (1959). Die Messung der einzelnen Fettsäuren (FS) fand
mit einem Hewlett Packard 6890 Network GC System-Gaschromatographen
statt (100 m Supelco Fused Silica SP 2380 Trennsäure, Flammenionisations-
-746 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
detektor). Die Auswertung der Chromatogramme wurde mit dem Programm
Chromeleon Client durchgeführt. Mit der 100 %-Methode wurde aus den durch
Integration der Peaks ermittelten Flächen der prozentuale Anteil der einzelnen
Fettsäuremethylester errechnet. Die Umrechnung in g/100 g Milchfett entsprach
folgender Gleichung: ((FS-Gehalt in g/100 g FS)*0,94 = FS-Gehalt in g/100 g
Milchfett). Dabei stellt 0,94 einen Korrekturfaktor nach Mosley et al. (2006) dar.
2.3 Berechnung der Energieversorgung
Anhand der Rohnährstoffanalysen und unter Einbindung der tabellarischen
Verdaulichkeiten (DLG, 1997) konnten gemäß GfE (2001) die Energiegehalte
der Futtermittel berechnet werden. Die Multiplikation der T-Aufnahme an PMR
und LKF mit dem Energiegehalt der Futtermittel ergab die Energieaufnahme
(MJ NEL) der Einzeltiere. Der Energiebedarf wurde als Summe von Erhaltungs-
und Leistungsbedarf nach den Formeln der GfE (2001) für jedes Tier in
Abhängigkeit der Lebendmasse sowie der Höhe der Milchleistung und der Milchinhaltsstoffe
berechnet. Die Gegenüberstellung von Energieaufnahme und
Energiebedarf jeder einzelnen Kuh ergab schließlich mittlere tägliche Energiebilanzen
je Kuh und Laktationswoche. Anhand der über die ersten 14 Laktationswochen
gemittelten täglichen Energiebilanz erfolgte die Einteilung der 33 Versuchstiere
in zwei Gruppen: Gruppe EB- (negativ) (n = 17) bestand aus den
Tieren, die im Mittel über den gesamten Versuchsablauf einen Wert von unter
-10 MJ NEL/d aufwiesen, Gruppe EB+ (positiv) (n = 16) aus denen, die Werte von
über -10 MJ NEL/d vorweisen konnten.
3. Ergebnisse
3.1 Futter- und Energieaufnahme sowie Milchleistung und
Milchinhaltsstoffe
Die mittlere tägliche Futteraufnahme (kg T) der beiden Versuchsgruppen in den
ersten zwei, sechs bzw. 12 Laktationswochen ist in Tabelle 1 aufgeführt. Die
Gruppen zeigen eine ähnliche mittlere Futteraufnahme über die betrachteten
Zeiträume.
Der mittlere Energiegehalt der PMR lag bei 6,61 MJ NEL/kg T, der des LKF bei
8,10 MJ NEL/kg T. Die mittlere Energieaufnahme pro Tag (MJ NEL/d) ist ebenso
in Tabelle 1 angeführt.
-747 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 1: Mittlere tägliche Aufnahme an PMR und LKF (kg T) sowie an Energie
(MJ NEL) der Versuchsgruppen in den ersten zwei, sechs bzw. 12 Laktationswochen
(LW)
Mittel
über
die
LW
1 - 2
1 - 6
1 - 12
EB-
(n = 17)
10,8
± 2,51
11,8
± 2,19
12,4
± 1,70
PMR (kg T) LKF (kg T)
EB+
(n = 16)
10,6
± 2,43
12,0
± 2,15
13,0
± 2,00
EB-
(n = 17)
3,15
± 0,46
4,51
± 0,62
5,44
± 0,77
-748 -
EB+
(n = 16)
3,18
± 0,52
4,57
± 0,63
5,23
± 0,79
Energieaufnahme
(MJ NEL/d)
EB-
(n = 17)
96,5
± 19,0
114,4
± 17,8
125,8
± 15,7
EB+
(n = 16)
95,8
± 19,3
116,2
± 17,6
128,2
± 17,3
Die mittlere tägliche Milchleistung (kg) sowie die mittleren Gehalte an Milchfett
und Milcheiweiß (%) der beiden Versuchsgruppen in den ersten zwei, sechs bzw.
12 Laktationswochen sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tab. 2: Mittlere tägliche Milchleistung (kg) sowie mittlere Gehalte an Milchfett
und Milcheiweiß (%) in den ersten zwei, sechs bzw. 12 Laktationswochen
(LW)
Mittel
über
die
LW
1 - 2
1 - 6
1 - 12
Milchleistung
(kg)
EB-(n = 17)
EB+
(n = 16)
32,7
28,1
± 5,79
± 6,18
36,1
31,0
± 5,98
± 6,13
36,4
31,5
± 5,65
± 5,81
Milchfettgehalt
(%)
EB-
(n = 17)
4,49
± 0,41
3,93
± 0,28
3,75
± 0,17
EB+
(n = 16)
4,28
± 0,69
3,84
± 0,38
3,71
± 0,24
Milcheiweißgehalt
(%)
EB-
(n = 17)
3,46
± 0,26
3,12
± 0,16
3,07
± 0,15
EB+
(n = 16)
3,38
± 0,26
3,14
± 0,19
3,10
± 0,18

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Die Gruppe EB- weist eine höhere mittlere Milchleistung mit etwas höherem
Milchfettgehalt in den ersten Wochen der Laktation auf. Der Milcheiweißgehalt
unterscheidet sich nicht.
3.2 Lebendmasse
Die mittlere Lebendmasse (kg) in der zweiten Laktationswoche lag in beiden
Gruppen bei 664 kg. In der sechsten LW betrugen die mittleren Lebendmassen
der Gruppen EB- und EB+ 646 bzw. 651 kg, während in LW 12 die Werte bei 628
bzw. 652 kg lagen. Man erkennt einen etwas stärkeren Lebendmasseabbau der
Gruppe EB- über die ersten 12 Laktationswochen hinweg.
3.3 Energiebilanzen
Die mittlere Energieaufnahme unterscheidet sich nur geringfügig aufgrund der
ähnlichen mittleren Futteraufnahme in den beiden Gruppen. Der mittlere Energiebedarf
der Gruppe EB- übersteigt aufgrund der höheren Milchleistung mit
zum Teil etwas höheren Milchfettgehalten den der Gruppe EB+. Daraus resultiert
in Gruppe EB- eine größere Differenz zwischen mittlerer Energieaufnahme und
mittlerem Energiebedarf, was bedeutet, dass die mittleren täglichen Energiebilanzen
der Tiere der Gruppe EB- in einem deutlich negativeren Bereich liegen
als die der Gruppe EB+. Tabelle 3 stellt die über die ersten zwei, sechs bzw. 12
Laktationswochen gemittelten täglichen Energiebilanzen (MJ NEL/d) der Gruppen
EB- und EB+ dar.
Tab. 3: Gemittelte tägliche Energiebilanzen in MJ NEL/d über die ersten zwei,
sechs bzw. 12 Laktationswochen (LW)
Mittel über die LW
Energiebilanz (MJ NEL/d)
EB- (n = 17) EB+ (n = 16)
1 - 2 -51,3 ± 13,6 -33,6 ± 11,1
1 - 6 -34,5 ± 10,7 -16,3 ± 9,44
1 - 12 -21,1 ± 6,78 -4,12 ± 8,03
Im Durchschnitt gelangten die Tiere der Gruppe EB+ ab der sechsten Laktationswoche
in eine positive Energiebilanz, während die Tiere der Gruppe EB- diese
erst nach der 12. Laktationswoche erreichten.
-749 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
3.4 Milchfettsäuremuster
Die mittleren Fettsäuregehalte (g/100 g Milchfett) im Milchfett der beiden Versuchsgruppen
EB- und EB+ in den Laktationswochen zwei, sechs und 12 sind in
Tabelle 4 dargestellt.
Zum Zeitpunkt der zweiten Laktationswoche können in der Gruppe EB+ signifikant
höhere Gehalte an den Einzelfettsäuren C-6:0, C-8:0, C-10:0, C-12:0 und
C-14:0 im Vergleich zur Gruppe EB- festgestellt werden. Die Milchproben der
Gruppe EB- enthalten dagegen signifikant mehr C-18:1 cis 9. Für die genannten
Fettsäuren, außer C-14:0, wurden ebenso mittlere Korrelationen (|r|>0,5) mit
der Höhe der Energieversorgung errechnet. Zum Zeitpunkt der sechsten Laktationswoche
sind tendenzielle (p0,5) als abhängig
von der Höhe der Energieversorgung. Die Summen ∑ C-10:0-C-17:0 und
∑ ≥C-18:0 erscheinen auch in der sechsten Laktationswoche noch tendenziell
(p

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 4: Mittlere Fettsäuregehalte im Milchfett (g/100 g Milchfett) der beiden
Versuchsgruppen EB- (n = 17) und EB+ (n = 16) in den Laktationswochen
(LW) zwei, sechs und 12
Laktationswoche 2 6 12
Gruppe EB- EB+ EB- EB+ EB- EB+
C-6:0
2,16
± 0,53
2,65**
± 0,38
2,66
± 0,35
2,72
± 0,33
2,67
± 0,26
2,74
± 0,25
C-8:0
C-10:0
C-12:0
C-14:0
C-16:0
C-18:0
C-18:1 c9
∑ C-18:2
∑ C-18:3
CLA
SFA
MUFA
PUFA
∑ C-18:1
∑ C-4:0-C-8:0
∑ C-10:0-C-17:0
∑ ≥C-18:0
1,02
± 0,36
1,84
± 0,80
1,79
± 0,76
6,70
± 1,49
23,9
± 0,92
11,1
± 1,45
27,8*
± 3,66
2,36
± 0,25
0,56
± 0,13
0,44
± 0,13
56,8
± 4,00
32,5*
± 4,21
3,02
± 0,36
30,7*
± 3,75
8,39
± 1,19
39,6
± 3,13
46,0**
± 4,14
1,39**
± 0,32
2,69**
± 0,87
2,65**
± 0,92
8,03*
± 1,40
24,0
± 1,81
10,2
± 1,77
24,5
± 3,28
2,41
± 0,26
0,54
± 0,13
0,45
± 0,11
60,3*
± 3,62
29,0
± 3,63
3,09
± 0,39
27,4
± 3,33
9,53**
± 1,11
42,7*
± 4,11
41,8
± 4,09
-751 -
1,45
± 0,28
2,93
± 0,73
2,96
± 0,79
9,30
± 1,41
25,5
± 1,05
9,33
± 0,99
22,7 +
± 3,63
2,39
± 0,23
0,50
± 0,07
0,44
± 0,09
62,6
± 3,96
26,9
± 4,12
3,02
± 0,31
25,2
± 3,77
9,18
± 0,88
46,1
± 3,34
38,7 +
± 3,93
1,57
± 0,26
3,36 +
± 0,68
3,50 +
± 0,78
10,1
± 1,28
26,2
± 2,57
8,84
± 1,04
20,6
± 3,20
2,43
± 0,61
0,48
± 0,07
0,46
± 0,17
64,6
± 4,30
24,8
± 3,69
3,12
± 0,84
23,2
± 3,46
9,15
± 1,09
48,6 +
± 4,23
36,2
± 4,40
1,52
± 0,20
3,40
± 0,62
3,69
± 0,79
10,9
± 1,36
28,9
± 2,37
8,25
± 1,75
18,0
± 3,54
2,33
± 0,29
0,49
± 0,08
0,39
± 0,09
67,9
± 4,01
21,8
± 3,90
2,97
± 0,32
20,1
± 3,74
8,87
± 0,69
52,7
± 4,48
32,4
± 4,76
1,61
± 0,18
3,61
± 0,52
3,94
± 0,65
11,1
± 0,98
28,8
± 2,48
8,20
± 1,35
17,5
± 3,27
2,28
± 0,21
0,47
± 0,10
0,44
± 0,10
68,3
± 3,66
21,3
± 3,45
2,91
± 0,24
19,6
± 3,51
9,01
± 0,71
53,2
± 4,26
31,8
± 4,51
n.s. = nicht signifikant mit p >0,1; + = tendenziell mit 0,05

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
4. Schlussfolgerung
Der Einfluss der Energieversorgung von Milchkühen auf das Fettsäuremuster
des Milchfetts konnte durch den Vergleich zweier energetisch unterschiedlich
versorgter Versuchsgruppen sowie die Berechnung Pearson’scher Korrelationskoeffizienten
aufgezeigt werden. Am ausgeprägtesten sind die Auswirkungen
in der Frühlaktation, in der die Differenz zwischen Energieaufnahme und
Energiebedarf am größten ist. Die energetisch günstiger versorgten Tiere (EB+)
zeigen in der zweiten Laktationswoche höhere Gehalte der de-novo-synthetisierten
Fettsäuren, die in der größeren Aktivität der Fettsäurensynthese begründet
liegen. Die energetisch schlechter versorgte Gruppe (EB-), die vermehrt
Körperreserven mobilisieren muss, weist aufgrund der großen Verfügbarkeit
langkettiger Fettsäuren aus dem Depotfett sowie der hohen Desaturaseaktivität
im Milchdrüsenepithel einen signifikant höheren Ölsäuregehalt im Milchfett auf.
Auf bereits in der sechsten Laktationswoche verminderte Lipolysetätigkeit deutet
hin, dass in den LW sechs und 12 nur tendenzielle bzw. keine signifikanten
Unterschiede mehr auftreten.
5. Literatur
Bligh, E.G., Dyer, W.J., 1959: A rapid method of total lipid extraction and purification.
Can. Jour. Biochem. Phys. 37, 911-917.
DLG (Hrsg.), 1997: DLG-Futterwerttabellen - Wiederkäuer - 7. Erweiterte und
überarbeitete Auflage. DLG-Verlag, Frankfurt am Main.
Gesellschaft für Ernährungsphysiologie (GfE), 2001: Empfehlungen zur Energie-
und Nährstoffversorgung der Milchkühe und Aufzuchtrinder, DLG-
Verlag, Frankfurt am Main.
Hallermayer, R., 1976: Eine Schnellmethode zur Bestimmung des Fettgehaltes
in Lebensmitteln. Deutsche Le.mi.rundschau 10, 356-359.
Mosley, E.E., Shafii, B., Moate, P.J., McGuire, M.A., 2006: cis-9, trans-11
Conjugated Linoleic Acid Is Synthesized Directly from Vaccenic Acid in
Lactating Dairy Cattle. J. Nutr. 136, 570-575.
Van Soest, P.J., Robertson, J.B., Lewis, B.A., 1991: Methods for dietary fiber,
neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal
nutrition. J. Dairy Sci. 74, 3583-3597.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsan-
-752 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
stalten (VDLUFA) (Hrsg.), 1997: Methode 3.1: Feuchtigkeit, Methode
4.1.2: Rohprotein (DUMAS-Verbrennungsmethode), Methode 5.1.1:
Rohfett, Methode 6.1.2: Rohfaser, Methode 8.1: Rohasche. In: Handbuch
der Landwirtschaftlichen Versuchs- und Untersuchungsmethodik
(VDLUFA-Methodenbuch), Bd. III Die chemische Untersuchung von Futtermitteln,
3. Aufl., 1.-4. Ergänzungslieferung, VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
-753 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Vergleichsmessung zur Iodbestimmung in
Futtermitteln mit ICP-MS
K. Franke 1 , M. Leiterer 1 , A. Schlecht 2 , F. Schöne 1
1 2 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena, Friedrich-Schiller-Universität,
Jena
1. Einleitung
Iod ist ein essentielles Spurenelement und wichtiger Baustein für die Bildung von
Schilddrüsenhormonen (Triiodhyronin, T3 und Thyroxin, T4). Die empfohlene
Iodzufuhr für einen Erwachsenen beträgt 200 µd Iod/Tag (D-A-CH, 2000). Eine
Iodsupplementation von Mischfutter ist notwendig, um die Tiergesundheit und
Tierleistung (Milch, Fleisch, Eier) zu sichern. In der Regel erfolgt die Zugabe als
Ca(IO3)2, NaI oder KI.
2. Material und Methoden
Am Beispiel von zwei Mischfuttermitteln mit deklariertem Jodgehalt, zwei Mischfuttermitteln
aus einem früheren Ringversuch, ausgewählten Grobfutterproben
(Silagen, Heu) und Konzentraten (Getreide, Sojaextraktionsschrot und Rapskuchen)
sowie zwei zertifizierten, dotierten Magermilchpulvern werden unterschiedliche
Extraktionsverfahren für die Iodbestimmung verglichen:
- die Extraktion für Mischfutter mittels 0,5-%iger Ammoniak-Lösung (VDLUFA,
2008)
- die für Lebensmittel angewendete Extraktion mit einer wässrigen Lösung von
25 % Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) (ASU, 1998)
- der Sauerstoffautoklavenaufschluss (Trampitsch, 2009)
- die Extraktion mit TMAH wie unter 2, aber mikrowellenunter stützt
- Mikrowellendruckaufschluss mit HNO3/H2O2 (VDLUFA, 2008)
Die quantitative Bestimmung des Iods in den Extraktionslösungen erfolgte mittels
ICP-MS (ELAN DRC-e, Perkin Elmer), in Anlehnung an die DIN EN ISO 17294-
2:2005-02. Gemessen wurde in einer 1:10 Verdünnung auf der Elementmasse
126.9, mittels modifizierter Standardadditionskalibration unter Zugabe von
1 ml Tellur (40 µg/l) als interner Standard.
-754 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 1: Analysierte Iodkonzentrationen im Vergleich der Extraktionen/ des Aufschlusses
Sauerstoff-
Autoklavenaufschluss
TMAH-
Extraktion
(mikrowellenunterstützt)
TMAH-
Extraktion
Ammoniakalische
Extraktion
Deklarierter/zertifizierter
Iodgehalt
Probe
mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg
Legemehl LH Ei-Vit 3,8 1,53 3,49 2,27 2,32
Legemehl LH 14 1,5 1,38 1,80 1,09
Fischmehl PA 08/2 3,2 ± 2,7 1,30 1,96 1,87 2,15
Legehennenfutter PA08/3 5,5 ± 3,3 3,21 3,60 4,14 3,04
Maissilage

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Intensitaet (rel Bezug TMAH)
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
1 51 101 151 201
Zeit in s
NH4OH TMAH (MW) Alk. LG HNO3/H2O2 TMAH
Abb. 1: Ausspülverhalten von Iod in einer Fischmehlprobe im Vergleich der
Extraktionen/des Aufschlusses (zusätzliche Einbeziehung einer
Extraktion mit alkalischem Lösungsgemisch Alk. LG)
3. Ergebnisse
Mit den angewandten Extraktions- bzw. Aufschlussverfahren werden unterschiedliche
Anteile von Iod aus den Futtermitteln extrahiert. Die TMAH-Extraktion
und der Sauerstoffautoklavenaufschluss liefern vergleichbare Ergebnisse.
Durch die Anwendung der Mikrowelle wird die Effizienz der TMAH-Extraktion
nicht erhöht. Mit der ammoniakalischen Lösung (VDLUFA) wird ein geringerer
Iodanteil aus den Futtermitteln extrahiert. Die Extraktion mittels TMAH ist für die
Analyse des in der Regel sehr niedrigen nativen Iodgehaltes der pflanzlichen
Futtermittel das bessere, weil empfindlichere Verfahren.
Die mittels TMAH-Extraktion/ICP-MS-Messung in den mit Iod supplementierten
Mischfuttermitteln erhaltenen Iodgehalte stimmen gut mit den deklarierten
bzw. zertifizierten Werten überein. Die nach der ammoniakalischen Extraktion
gemessenen Iodkonzentrationen be friedigen nicht, hier sei aber auf die Ringuntersuchung
zur Methodenevaluierung verwiesen (VDLUFA 2008).
-756 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Eine Überprüfung der Richtigkeit anhand der zwei zertifizierten Milch pulver
(skim milk powder – BCR 151, non fat milk – SRM 1549) ergaben sowohl für die
ammoniakalische als auch die TMAH-Extraktion Analysenwerte im Bereich der
zertifizierten Werte.
Bei der ICP-MS-Messung der sauren Aufschlusslösungen treten transiente
Signale auf (Abb. 1). Außerdem wurden starke Memory effekte beobachtet.
Dieses Aufschlussverfahren ist deshalb für die Iodbestimmung ungeeignet. Als
Ursache wird die drastische Veränderung der Zerstäubungseffizienz durch die
Bildung von elementarem Iod vermutet.
4. Literatur
ASU, 1998: Bestimmung von Iod in diätetischen Lebensmitteln mit der ICP-
MS. Amtl. Sammlung Untersuchungsmethoden ASU nach § 35 jetzt § 64
LFGB, Untersuchung von Lebensmitteln. Bundesamt für Verbraucherschutz
und Lebensmittelsicherheit (BVL) (Hrsg.), L49.00-6.
D-A-CH, 2000: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. Deutsche, Österreichische
und Schweizerische Gesellschaft für Ernährung (Hrsg.), Umschau
Braus GmbH Verlagsgesellschaft, Frankfurt/Main.
DIN EN ISO 17294-1:2007-02: Anwendung der induktiv gekoppelten Plasma-
Massenspektrometrie (ICP-MS), Teil 1: E 36 Allgemeine Anleitung.
Hofer, G.F., 2008: ALVA Enquete, u. a. Iod in Futtermitteln. AG ES GmbH, Linz.
Trampitsch, C., 2009: Durchführung des Sauerstoffautoklavenaufschlusses.
Anton Paar GmbH, Graz.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 2008: Methode 2.2.2.3, Bestimmung des
Gehaltes an extrahierbarem Iod in Futtermitteln mittels ICP-MS. In: Handbuch
der Landwirtschaftlichen Versuchs- und Untersuchungsmethodik
(VDLUFA-Methoden buch), Bd. VII Umweltanalytik, 3. Aufl., VDLUFA-
Verlag, Darmstadt.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 2008: Methode 2.1.3, Mikrowellenbeheizter
Druckaufschluss. In: Handbuch der Landwirtschaftlichen Versuchs- und
Untersuchungsmethodik (VDLUFA-Methodenbuch), Bd. VII Umweltanalytik,
3. Aufl., VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
-757 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Futterwert von Heideaufwüchsen für Schafe in der
Landschaftspflege
M. Jurkschat 1 , D. Lüttschwager 2 , C. Ewald 2
1 Landesamt für Ländliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung des
Landes Brandenburg, Groß Kreutz, 2 Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung
e. V., Müncheberg
1. Einleitung
Heideflächen sind Lebensgrundlage für viele vom Aussterben bedrohte Tier-
und Pflanzenarten. Die derzeit am häufigsten angewendete Methode der Offenhaltung
ist die Beweidung mit Schafen. Zum Einsatz kommen überwiegend
Landschafrassen. Diese haben einen geringeren Nährstoffbedarf im Vergleich
zu Fleischschaf- oder Merinorassen und können sich den Besonderheiten von
Heideaufwüchsen verdauungsphysiologisch besser anpassen. Daten zum Futterangebot
auf Heideflächen in Brandenburg liegen nicht vor. Ziel des vorliegenden
Projektes ist es, das Nährstoffangebot zu ermitteln und dem Nährstoffbedarf
von Landschafen gegenüberzustellen sowie Empfehlungen für die Herdenbewirtschaftung
abzuleiten.
2. Material und Methode
2.1 Ermittlung der Nährstoff- und Energiegehalte
In einer Heideschäferei Brandenburgs wurden Futterproben vom Heidekraut
(Calluna vulgaris), Landreitgras (Calamagrostis epigejos) und Blattwerk von
Birke und Aspe einer Weender Futteranalyse unterzogen. Auf Basis der Rohnährstoffgehalte
bzw. der Verdaulichkeitskoeffizienten (Ahlert, 2005; Tab. 1)
konnten für Heidekraut und Landreitgras die Gehaltswerte an Umsetzbarer
Energie berechnet werden.
ME = 0,0312 g DXL + 0,0136 g DXF + 0,0147 g(DOS – DXL - DXF) + ,00234 g XP
ME = umsetzbare Energie (MJME/kg TS)
DXL = verdauliches Rohfett (g/kg TS)
DXF = verdauliche Rohfaser (g/kg TS)
DOS = verdauliche organische Substanz (g/kg TS)
XP = Rohprotein (g/kg TS)
-758 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 1: Verdaulichkeiten (%) für Rohfaser, Rohfett und organische Substanz
bei Landreitgras und Besenheide (Ahlert et.al., 2005)
Rohfaser Rohfett org. Masse
Landreitgras 39,9 55,1 48,6
Heidekraut 55,3 69,5 55,4
Weiterhin erfolgte die Ermittlung von den wichtigsten Mengenelementen (Ca, P,
Mg). Hinsichtlich der Spurenelemente wurden Selen (Se) und Kupfer (Cu) mit
einbezogen.
2.2 Ermittlung der Bedarfswerte
Es existieren keine Nährstoffbedarfsnormen für Landschafrassen. Basis für die
Ermittlung der notwendigen Nährstoffkonzentrationen zur Bedarfsdeckung in
den verschiedenen Reproduktionsstadien waren die Empfehlungen von Spiekers
und Menke (1997). Diese gel ten für ein „Standardschaf“ von 70 kg Lebendmasse.
Bei Abweichungen werden Zu- bzw. Abschläge empfohlen. Diese betragen
je 10 kg Lebendmasse 1,1 MJ ME bzw. 10 g Rohprotein. Für Heidschnucken
wurde in vorliegenden Untersuchungen eine Lebendmasse von 45 kg zugrunde
gelegt. Dementsprechend betrugen die Abschläge im gü sten und hochtragenden
Stadium 2,25 MJ ME sowie 25 g Rohprotein/Tier und Tag.
Die Bedarfswerte im säugenden Stadium ergaben sich aus der Zunahmeleistung
der Lämmer, dem Nährstoffbedarf des Lammes, dem Nährstoff- und Energiegehalt
der Milch, der notwendigen Milchlei stung zur Erzielung dieser Zunahmen
und den Nährstoffbedarfsnormen für das Mutterschaf zur Erzeugung von
Schafsmilch (Tab. 2).
Der Tagesbedarf an Mengenelementen wurde den Angaben von
Behrens et. al. (1993) für Heidschnucken entnommen. Für die Spurenelemente
Cu und Se wurde kein Tagesbedarf sondern der Mindestgehalt in der Futter-
trockensubstanz angegeben. Als untere Grenze für den Se-Gehalt wurden
0,1 mg/kg TS, für Cu 5,0 mg/kg TS angenommen (Kirchgeßner, 1992). In
Bezug auf den Cu-Gehalt musste zusätzlich die zulässige Obergrenze von
10,0 mg/ kg TS bei der Bewertung berücksichtigt werden (Behrens, 1987;Tab. 5).
-759 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 2: Ableitung der Bedarfsnormen für ein 45 kg schweres Mutterschaf zur
Erzielung von 200 g Tageszunahmen bei einem Einlingslamm während
der Säugezeit
-760 -
Energie Rohpr.
(MJ ME) (g)
Nährstoffbedarf für Lamm bei 200 g LTZ (Quantz, 2003) 7,60 110,00
Gehaltswerte Schafmilch (Maurer et. al., 2006) 4,75 56,10
Verdaulichkeit der oM aus der Milch (Schlolaut und
Wachendörfer, 1992)
90%
notwendige Milchaufnahme zur Erzielung von 200 g TZ (l) 1,78 1,78
Bedarfsnormen zur Erzeugung von 1 l Milch (Quantz, 2003) 8,00 140,00
täglicher Energie- und Proteinbedarf für Erhaltung 7,65 55,00
Tagesnährstoffbedarf Mutterschaf gesamt 21,87 304,20
Tabelle 3 gibt eine Übersicht zum täglichen Energie- und Nährstoffbedarf in
Abhängigkeit vom Reproduktionsstadium.
Tab. 3: Tagesbedarf an Energie, Rohprotein und Mengenelementen für ein
45 kg schweres Mutterschaf mit Einlingslamm
Reproduktions- TS-Aufn. Energie Rohpr. Ca P Mg
stadium
(kg/ T+T) (MJME/Tag (g/Tag) (g/Tag) (g/Tag) (g/Tag)
güst/niedertragend 1,20 7,65 55 8,5 6,0 1,0
hochtragend 1,37 10,10 120 15,0 7,5 1,5
säugend 2,00 21,90 300 20,0 10,0 3,0
Aus den Angaben zur maximalen Trockensubstanzaufnahme und dem täglichen
Nährstoffbedarf erfolgte die Errechnung der notwendigen Mindestkonzentration
in der TS, um den Nährstoffbedarf des Mutterschafes in den jeweiligen
Reproduktionsstadien zu decken (Tab, 4). Ausgehend von der festgestellten
Trockensubstanzaufnahme im güsten Stadium von 1,2 kg/Tier und Tag bei der
Heidschnucke (Fischer et.al., 2004) wurden die Werte für die Stadien „hochtragend“
bzw. „säugend“ aus den Verhältnissen beim 70 kg-Standardschaf abgeleitet
(güst : hochtragend bzw. säugend 1,14 bzw. 1,57).

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab 4: Mindestkonzentrationen in der Trockensubstanz bezüglich Energie,
Protein und Mineralstoffen für ein 45 kg schweres Mutterschaf mit Einlingslamm
Reproduktionsstadium
umsetzbare
Energie
RPr. Ca P Mg Se
-761 -
Cu
Untergr.
Cu
Obergr.
(MJME/kg TS) (g) (g) (g) (g) mg (mg) (mg)
güst/niedertr. 6,4 45,8 7,1 5,0 0,8 >0,1 5,0 10,0
hochtragend 7,4 87,6 10,9 5,5 1,1 >0,1 5,0 10,0
säugend 11,0 150,0 10,0 5,0 1,5 >0,1 5,0 10,0
3. Ergebnisse
3.1 Energie- und Nährstoffgehalte
In der Abbildung 1 ist der Gehalt an Umsetzbarer Energie in verschiedenen Heidepflanzen
dargestellt.
Energiekonz. (MJME/ kgTS)
12,0
11,0
10,0
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
27.4 7.5 17.5 27.5 6.6 16.6 26.6 6.7 16.7 26.7 5.8 15.8
Termin
Heidekraut
Landreitgras
Mindestkonz. güst
Mindestkonz. hochtr.
Mindestkonz. Säug.
Abb.1: Konzentration an Umsetzbarer Energie im Heidekraut (Calluna vulgaris)
sowie im Landreitgras (Callamagrostis epigejos) im Verhältnis
zu den Mindestgehalten für güste, hochtragende und säugende Heidschnuckenmuttern
Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass der Energiegehalt der Pflanzen ausreichend
ist, den Erhaltungsbedarf einer Heidschnucke abzudecken. Die Daten für

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
das Heidekraut deuten darauf hin, dass die im Früh- und Spätsommer verfügbare
Energie auch für hochtragende Mutterschafe dieser Rasse ausreichend ist. Der
Bedarf säugender Muttern wird jedoch bei weitem unterschritten. Landreitgras
genügt nach der hier verwendeten Methode der Energieberechnung lediglich
den Ansprüchen eines güsten Mutterschafes (Abdeckung Erhaltungs bedarf).
Im Unterschied zur Energiekonzentration genügen die Proteinkonzentrationen
im Heidekraut zu keiner Phase der Mindestanforderung für eine hochtragende
Heidschnucke (Abb. 2). Der Bedarf einer hochtragenden bzw. säugenden Mutter
kann nur über die ergänzende Beweidung von jungen Landreitgras bzw. Blattwerk
von Birke oder Aspe abgedeckt werden.
Rohpr. (g/ kg TS)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
17.1 11.2 8.3 2.4 27.4 22.5 16.6 11.7 5.8 30.8 24.9 19.10 13.11
-762 -
Heidekraut
Landreitgras
Birke
Aspe
Silbergras
Mindestkonz. güst
Mindestkonz. hochtr.
Mindestkonz. säug.
Abb.2: Konzentration an Rohprotein in verschiedenen Heidepflanzen sowie
im Blattwerk von Gehölzen im Verhältnis zu den Mindestgehalten für
güste, hochtragende und säugende Heidschnuckenmuttern
Stellvertretend für die Mineralstoffgehalte ist in Abbildung 3 der P- Gehalt in den
verschiedenen Heidepflanzen dargestellt. Es muss festgestellt werden, dass
der Erhaltungsbedarf der Heidschnucken durch Heidekraut oder Landreitgras
nicht zu decken ist. In den untersuchten Heidepflanzen wird die notwendige Mindestkonzentration
für die ausreichende Versorgung einer güsten Heidschnucke
deutlich unterschritten. Während der Heidebeweidung ist eine zusätzliche Versorgung
der Tiere mit einer geeigneten Mineralstoffmischung unerlässlich.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
P-Gehalt (g/ kg TS)
6
5
4
3
2
1
0
7.1 26.2 17.4 6.6 26.7 14.9 3.11
Termin
-763 -
Heide
Landreitgr.
Silbergras
Birke
Aspe
güst
hochtr.
Abb.3: Konzentration an P in verschiedenen Heidepflanzen sowie im Blattwerk
von Gehölzen im Verhältnis zu den Mindestgehalten für güste,
hochtragende und säugende Heidschnuckenmuttern
3.2 Lebendmasseentwicklung
Im Versuch wurden Mutterschafe und Lämmer bei Heideauftrieb und nach
Abtrieb von der Heide gewogen. Während der Heidebeweidungsphase wurde
weder zugefüttert noch auf Flächen außerhalb der Heide zugehütet. Veränderungen
in der Lebendmasse waren im vollen Umfang auf die Nährstoffverhältnisse
auf der Heide zurückzuführen (Tab. 5 und 6).
Tab. 5: Mittlere Lebendmasse von Muttern der Rasse „Graue Gehörnte Heidschnucke“
bei Auftrieb und nach Abtrieb von der Heidefläche
Beweidungszeitraum vor Auftrieb
(kg)
Mittel +/-s
09.06 - 30.10.2008
(n = 36)
26.05 - 30.10.2009
(n = 39)
51,2+/-6,52
54,4+/-6,98
nach Abtrieb
(kg)
Mittel +/-s
47,7+/-5,58
43,9+/-6,27
säug.
Differenz
(kg)
Mittel
-3,5
-10,5
Die säugenden Heidschnucken waren auf der Heide nicht in der Lage, die
Lebendmasse zu Beginn der Heidebeweidung über die Periode der Heidebewei-

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
dung zu halten. Im zweiten Versuchsjahr betrug der Lebendmasseverlust mehr
als 10 kg.
Tab. 6: Lebendmasseentwicklung von Bocklämmern der Rasse Graue
Gehörnte Heidschnucke bei ausschließlicher Heidebeweidung
Beweidungszeitraum
09.06 - 30.10.2008
(n = 36)
26.05 - 30.10.2009
(n = 39)
vor Auftrieb
(kg)
Mittel +/-s
20,1+/- 5,45
14,8+/-3,89
-764 -
nach
Abtrieb (kg)
Mittel +/-s
25,3+/-4,75
24,0+/-4,29
Differ.
(kg)
Mittel
5,2
9,2
TZ (g)
Mittel
+/-s
45+/-22
59+/-23
Die sehr geringen Zunahmen der Lämmer in den vorliegenden Untersuchungen
weisen darauf hin, dass die Nährstoffversorgung aus dem reinen Heideaufwuchs
unzureichend für eine gute Lämmerentwicklung ist.
4. Diskussion
Heidekraut in Verbindung mit jungem Landreitgras oder Blattwerk von Gehölzen
stellt ausreichend Nährstoffe für ein hochtragendes Mutterschaf bereit. Die
Pflanzen ergänzen sich komplementär hinsichtlich Energie- und Proteinversorgung.
Das Heidekraut liefert ausreichend Energie, junges Landreitgras und
Blattwerk das notwendige Protein für eine bedarfsgerechte Versorgung in diesem
Reproduktionsstadium.
Wie die Ergebnisse zeigen, enthält das Heidekraut selbst für die relativ kleine
Heidschnucke nicht genügend Energie und Mineralstoffe, um den Bedarf in der
Laktation abzudecken. Bei ausschließlicher Nutzung von Heideaufwüchsen in
diesem Reproduktionsstadium ist mit einem starken Lebendmasseverlust bei
den Muttern zu rechnen.
Die ermittelten Tageszunahmen von nur 45 g im ersten bzw. 59 g im zweiten Versuchsjahr
sind völlig unzureichend zur Erzeugung schlachtreifer Lämmer (35 kg
Lebendmasse) innerhalb der Vegetationsperiode. In früheren Untersuchungen
sind mit Heidschnuckenhammeln bzw. weiblichen Lämmern Tageszunahmen

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
von 190 g erzielt worden (Jurkschat, 2002). Diese Werte wurden jedoch auf Flächen
außerhalb der Heide ermittelt. Zur besseren Ausschöpfung des Wachstumsvermögens
sollten die besseren Standorte des Betriebes für die säugende
Muttern mit Lämmern vorbehalten bleiben.
Völlig unzureichend ist die Mineralstoffversorgung auf der Heide. Selbst die
erforderliche Mindestkonzentration für die Bedarfsdeckung im güsten/niedertragenden
Stadium wird unterschritten. Bei Heidebeweidung muss die zusätzliche
Versorgung der Schafe mit einer zusätzlichen Mineralstoffmischung unbedingt
abgesichert sein.
Die Untersuchungen zu den Futterinhaltsstoffen erfassten beim Heidekraut
die Gesamtheit der grünen Triebe bzw. Samen und Blüten und bei den anderen
Pflanzen den gesamten oberirdischen Pflanzenkörper. Es ist davon auszugehen,
dass in Abhängigkeit von der Weidetechnik den Schafen in unterschiedlichem
Maße erlaubt wird, zu selektieren. Die Gehaltswerte der tatsächlich aufgenommenen
Pflanzenteile werden bei einem lockeren Überhüten höher sein
als bei den gezogenen Futterproben. Sofern es mit dem Pflegeziel vereinbar
ist, sollte mit zunehmendem Anspruch an die Nährstoffversorgung der Mutter
in stärkerem Maße ein Selektieren erlaubt sein. Dies bedeutet eine schrittweise
Umstellung der Weidetechnik vom Koppeln/scharfen Hüten hin zu lockerem
Überhüten. Die Lammzeit sollte so gelegt werden, dass die Hochträchtigkeitsphase
nicht in eine Periode mit Zwang zu scharfem Verbiss fällt.
5. Fazit
Der Aufwuchs in der Heide ist ausreichend, um den Energie- und Proteinbedarf
einer Heidschnucke in der nieder- und hochtragenden Phase zu decken.
Günstig ist die Beweidung von Heidekraut in Kombination mit Heidegräsern im
frühen Vegetationsstadium und Blattwerk zurückzudrängender Gehölze.
Während der Laktation sollten Heiden von der Beweidung ausgenommen oder
in Kombination mit besseren Standorten außerhalb der Heide beweidet werden.
-765 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
6. Literatur
Ahlert, H.-J., 2005: Was steckt drin im Aufwuchs von Heideflächen?, Deutsche
Schafzucht 7/05, 4 - 5.
Behrens, H., Hamann, T., Seefeldt, G., 1993: Die Graue Gehörnte Heidschnucke.
Verband Lüneburger Heidschnuckenzüchter e. V.( Hrsg.), 3.
Auflage, Uelzen.
Fischer, A., Käding, H., Hasselmann, L., Behling, C., 2004: Rassenspezifische
Einordnungspotentiale von Schafen in unterschiedliche Grünlandbiotope
Brandenburgs. Archives of Agronomy and Soil Science 50, 201- 210.
Jurkschat, M., 2002: Bringt ein Fleischschafbock marktfähigere Lämmer? Deutsche
Schafzucht 94/4, 92-95.
Kirchgessner, M., 1992: Tierernährung, 8. Auflage, DLG-Verlag, Frankfurt/Main.
Quanz, G. 2003: Fütterung und Haltung von Schafen. In: Strittmatter, K., (Hrsg):
Schafzucht, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, 259-283.
Schlolaut, W., Wachendörfer, G., 1992: Handbuch der Schafhaltung, 1. Auflage,
Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart.
Spiekers, H., Menke, A., 1997: Beiträge zur tierischen Veredelungswirtschaft
- Futterwerttabellen für Schafe. Landwirtschaftskammer Rheinland
(Hrsg.), Bonn.
Weyreiter, H., v. Engelhardt, W., 1986: Adaptation of Heidschnucken and Merino
sheep to pasture conditions in the heather region of Northern Germany. J.
Anim. Physiol. A. Anim. Nutr. 56, 117-122.
-766 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Futterwert von Heulage und deren Aufnahme bei
Warmblutpferden
M.-C. Senckenberg 1 , J. Danier 2 , F.J. Schwarz 1
1 Technische Universität München, Lehrstuhl für Tierernährung, Department für
Tierwissenschaften, Freising-Weihenstephan 2 Technische Universität München,
Zentralinstitut für Ernährungs- und Lebensmittelforschung
1. Einleitung
Die wichtigsten Futtermittel zur Raufutterversorgung von Pferden sind Heu und,
bei Weidegang in der Vegetationsperiode, Grünfutter. Allerdings wird Heu verstärkt
durch Silage, vor allem aufgrund der Ballen-Siliertechnik, abgelöst. Dabei
gewinnt Heulage-Grünfutter, das auf ca. 60-75 % Trockenmasse (T) angewelkt,
gepresst und luftdicht verpackt wird, immer mehr an Bedeutung. Daten zum Futterwert
aus einer Praxiserhebung wurden anlässlich einer VDLUFA-Tagung
bereits vorgestellt (Schlegel et al., 2008). Vorliegend wurden diese Untersuchungen
vertiefend unter Einbindung der Futteraufnahme auf dem bayrischen
Haupt- und Landgestüt Schwaiganger fortgeführt.
2. Material und Methodik
2.1 Probenmaterial
Das Grüngut (1. Schnitt, Ende der Blüte, Erntejahr 2008) stammte von Dauerwiesen
des bayrischen Haupt- und Landgestütes Schwaiganger. Nach entsprechender
Anwelkphase wurde Heulage in Quaderballen verpresst erstellt. Die
Probenahme erfolgte getrennt für jeden Quaderballen im Fütterungszeitraum
Dezember - Februar. Um repräsentative Proben zu erhalten, wurde pro Ballen
insgesamt 1,5 bis 2,0 kg Material an mehreren Stellen des Ballens entnommen,
luftdicht verpackt und vor der weiteren Aufbereitung tiefgefroren. Ins gesamt wurden
61 Quaderballen beprobt.
2.2 Analytik
Das gesamte Probenmaterial wurde zur Trockenmasse(T)bestimmung 24 h bei
60 °C im Umluft-Trockenschrank getrocknet. Anschließend wurde wiederum
-767 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
das gesamte Material jeder Probe auf 5 mm vermahlen. Zur weiteren Analytik
wurden fütterungs- und Leistungsgruppen-abhängig 14 Mischproben erstellt.
Diese Mischproben wurden erneut nun auf 1 mm vermahlen. Es folgten eine
Bestimmung der Rohnährstoffe, Rohasche, Rohprotein, Rohfett und Rohfaser
(VDLUFA III, 3.1, 4.1.2, 5.1.1, 6.1.2, 8.1), der Mengenelemente Calcium,
Phosphor, Magnesium, Natrium und Kalium sowie der Spurenelemente Eisen,
Kupfer, Zink, Mangan und Selen (VDLUFA III, 10.8.2, 11.6.2). Die verdauliche
Energie (DE) wurde unter Berücksichtigung der analysierten Rohnährstoffgehalte
und Verdaulichkeitswerten der DLG-Futterwerttabelle für Pferde (1995)
entsprechend einer früheren Vorgehensweise (Schlegel et al., 2008) berechnet.
Gleichermaßen wurde das verdauliche Rohprotein bestimmt.
2.3 Futteraufnahme
Der Verzehr an Heulage wurde täglich über einen Zeitraum von drei Wochen
bei tragenden Stuten (im Mittel im 7. Trächtigkeitsmonat), Deckhengsten und
Reitpferden der Rasse Bayerisches Warmblut (n = 8 je Leistungsgruppe) sowie
Absetzern (weiblich und männlich, n = 24) und Jährlingen (Junghengste, n = 35)
gemessen. Während die Stuten, Deckhengste und Reitpferde in Einzelhaltung
standen, befanden sich die Jungpferde jeweils in Gruppenhaltung. Das mittlere
Lebendgewicht der Deckhengste und Reitpferde betrug etwa 610 kg, das der tragenden
Stuten etwa 680 kg. Die Absetzer wogen knapp 300 kg und die Jährlinge
etwa 470 kg. Die Heulage wurde den Stuten, Hengsten und Reitpferden zweimal
täglich restriktiv zugewogen. Futterreste wurden jeweils zurückgewogen. Die
Jungpferde erhielten einmal täglich die verwogene Heulage. Futterreste wurden
nicht erfasst. Die Rationen wurden je nach Leistungskategorie mit Hafer, Gerste,
Leinsamen, Fohlenstarter und Mineralfutter ergänzt. Der Verzehr und der Futterwert
dieser Rationsbestandteile wurden ebenfalls gemessen. Allen Pferden
standen Salzlecksteine und Wasser über Selbsttränken zur Verfügung.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Futterwert
Tabelle 1 enthält die mittleren Gehalte der Heulage an Trockenmasse, Rohnährstoffen,
verdaulicher Energie und verdaulichem Rohprotein. Der T-Gehalt im
Durchschnitt aller beprobten Quaderballen lag mit knapp 74 % im oberen Bereich
des angestrebten T-Gehaltes von Heulage. Allerdings war die Abweichung zwi-
-768 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
schen den einzelnen Quaderballen wiederum sehr hoch. Knapp 30 % aller Proben
(n = 17) hatten T-Gehalte >80 %, die sich somit nahe an der Heugewinnung
befanden. Demgegenüber hatten 11 Proben (18 %) T-Gehalte

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 2: Mittlere Gehalte an Mengenelementen sowie min.-max.-Werte (Werte
in Klammern)
-770 -
Heulage, 1. Schnitt (n = 14)
(Angaben in g/kg T)
Calcium 4,74 ± 0,79 (3,83-6,71)
Phosphor 2,81 ± 0,41 (2,11-3,62)
Magnesium 2,33 ± 0,29 (1,97-3,09)
Natrium 0,38 ± 0,19 (0,10-0,53)
Kalium 20,0 ± 2,84 (16,7-27,1)
Tab. 3: Mittlere Gehalte an Spurenelementen sowie min.-max.-Werte (Werte
in Klammern)
Heulage, 1. Schnitt
(Angaben in mg/kg T)
Eisen 386 ± 251 (138-859)
Kupfer 6,56 ± 0,85 (5,39-8,84)
Zink 33,3 ± 5,17 (26,3-44,4)
Mangan 61,3 ± 11,0 (47,1-81,2)
Selen

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
3.2 Futteraufnahme
In Tabelle 4 sind die mittleren Ergebnisse zur Aufnahme an Heulage bei den
einzelnen Leistungskategorien aufgeführt. Der Verzehr ist für alle Leistungskategorien
als hoch einzustufen. Damit wird der gewünschte Raufutteranteil in
Pferderationen unschwierig erreicht (Kirchgeßner et al., 2008). Allerdings ist in
praktischen Pferderationen in der Regel die Vorlagemenge an Raufutter eher
limitierend für die Höhe des Verzehrs als das Futteraufnahmevermögen des
Pferdes. Vorliegend verzehren alle Leistungskategorien (Ausnahme: Absetzer)
täglich zwischen 8 und 9 kg T Heulage. Damit werden zwischen knapp 70 bis
80 % der notwendigen Energiezufuhr erreicht. Heulage ist somit nicht nur eine
„Raufutterkomponente“ in der Ration, sondern bestimmt auch wesentlich die
Energieaufnahme.
Tab. 4: Mittlere Aufnahme an Heulage und relativer Anteil an der Gesamtenergieaufnahme
(Werte in Klammern, %)*
Aufnahme an Heulage
(kg T/Pferd und Tag)
Tragende Stuten 8,1 ± 3,21 (65)*
Deckhengste 9,4 ± 2,5 1 (71)
Reitpferde 8,3 ± 2,0 1 (69)
Jährlinge 8,6 ± 1,52 (79)
Absetzer 5,2 ± 2,42 (54)
1 2 Standardabweichung zwischen den Tieren, Standardabweichung zwischen
den Messtagen
4. Zusammenfassung
Heulage (1. Schnitt, Ende der Blüte) von insgesamt 61 Quaderballen wies im
Mittel einen hohen T-Gehalt von knapp 74 % auf. Trotz betriebsspezifisch gleicher
Erntebedingungen schwankte der T-Gehalt zwischen den Ballen von etwa
46 %-87 % erheblich. Die mittleren Rohnährstoffgehalte (g/kg T) an Rohasche
(66), Rohprotein (100), Rohfett (22) und Rohfaser (322) entsprachen weitgehend
den Gehalten von Wiesenbeständen, 1. Schnitt, Ende der Blüte. Die berechneten
Gehalte an verdaulicher Energie und verdaulichem Rohprotein betrugen
-771 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
9,4 MJ/kg T und 65 g/kg T. Weiterhin wurden die Mengenelement(Ca, P, Mg, Na,
K)- und Spurenelement(Fe, Cu, Zn, Mn, Se)gehalte analysiert. Der Verzehr an
Heulage (kg T/Pferd, Tag) be trug im Mittel bei hochtragenden Stuten 8,1, Deckhengsten
9,4, Reitpferden 8,3, Jährlingen 8,6 und Absetzern 5,2.
5. Literatur
Kirchgeßner, M., Roth, F.X., Schwarz, F.J., Stangl, G.I., 2008: Tierernährung,
12. Aufl., DLG-Verlag, Frankfurt.
Schlegel, G., Zeller, F., Schwarz, F.J., 2008: Untersuchungen zum Futterwert
von Heulage (haylage). VDLUFA-Schriftreihe Bd. 64, S. 239-244,
VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
DLG (Hrsg.), 1995: DLG-Futterwerttabellen - Pferde. 3., erw. und neu gestaltete
Auflage, DLG-Verlag, Frankfurt am Main.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 2006: Methode 3.1: Feuchtigkeit, Methode
4.1.2: Rohprotein (DUMAS-Verbren nungsmethode), Methode 5.1.1:
Rohfett, Methode 6.1.2: Rohfaser, Methode 8.1: Rohasche, Methode
10.8.2: Ausgewählte Elemente in pflanzlichem Material und Futtermitteln
mit ICP-OES, Methode 11.6.2: Selen (Fließinjektions-Hydrid-AAS-
Methode). In: Handbuch der Landwirtschaftlichen Versuchs- und Untersuchungsmethodik
(VDLUFA-Methodenbuch), Bd. III Die chemische
Untersuchung von Futtermitteln, 3. Aufl., VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
-772 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Zum Einsatz von Sojakuchen in der
Milchviehfütterung
T. Ettle 1 , C. Härle 2 , A. Obermaier 1 , H. Spiekers 1
1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Tierernährung und Futterwirtschaft,
Poing-Grub, 2 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Abteilung
Versuchsbetriebe, Poing-Grub
1. Einleitung
Die Versorgung mit Eiweißfuttermitteln ist in der BRD derzeit wieder Gegenstand
der Diskussion. Vor diesem Hintergrund bestehen von Seiten der Landwirte verstärkt
Nachfragen zur Einsetzbarkeit von aus heimischem Anbau gewonnenen
Sojaprodukten. In Bayern wird dabei derzeit in keiner Anlage Sojaextraktionsschrot
(Entölen mit Lösungsmitteln, anschließendes Toasten) produziert. In
einer Aufbereitungsanlage werden Sojabohnen getoastet, während von einem
weiteren Verarbeiter die Sojabohnen durch Pressen entölt werden und hydrothermisch
behandelter Sojakuchen erzeugt wird. Im Gegensatz zum Monogastriden
sollten in der Wiederkäuerfütterung Maßnahmen zur Inaktivierung von
Trypsininhibitoren oder zum Stärkeaufschluss von vergleichsweise geringer
Bedeutung sein. Andererseits ergeben sich für die Wiederkäuerfütterung bei
Einsatz von Sojakuchen andere Fragen zur Einsetzbarkeit, wie zum Beispiel der
Restfettgehalt oder eventuelle Einflüsse der Bearbeitung auf den Proteinwert.
Aus diesem Grund sollte in einem 10-wöchigen Fütterungsversuch geklärt werden,
inwieweit Sojakuchen, der aus Sojabohnen aus heimischem Anbau produziert
wurde, mit Erfolg in der Milchviehfütterung eingesetzt werden kann.
2. Material und Methoden
An der Versuchsstation Grub der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft
(LfL) wurde ein Fütterungsversuch mit 34 Fleckviehkühen über eine Versuchsdauer
von 10 Wochen hinweg durchgeführt. Die Kühe wurden unter Berücksichtigung
von Laktationsstand, Leistung und Milchinhaltsstoffen auf zwei Versuchsgruppen
(Kontrolle und Sojakuchen (SK)) aufgeteilt. Den Tieren wurde eine PMR
ad libitum angeboten, zusätzlich wurde ab einer Milchleistung von 24,5 kg/Tier
und Tag Leistungskraftfutter (LKF) nach Leistung verabreicht. Die PMR basierte
-773 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
auf Maissilage, Grassilage, Maiskornsilage und Heu (Tab. 1). In der Kontrollration
waren 10 % der TM Sojaextraktionsschrot und knapp 6 % Rapskuchen enthalten,
die in der PMR der Gruppe SK vollständig durch Sojakuchen (16 % der
TM) ersetzt wurden. Neben dem kalkulierten Energiegehalt und dem nXP-Gehalt
war damit auch der XL-Gehalt (ca. 3,7 % der TM) der beiden PMR vergleichbar.
Die Aufnahme an PMR wurde tierindividuell über automatische Wiegetröge
erfasst, die Aufnahme an LKF über die Kraftfutterstation des automatischen
Melksystems. Die Milchleistung wurde täglich erfasst, Milchproben wurden alle
2 Wochen von allen Teilgemelken eines Tages gezogen.
Von den PMR wurden wöchentlich Proben gezogen, die für die Rohnährstoffanalytik
zu 4-wöchigen Mischproben zusammengefasst wurden.
Tab. 1: Zusammensetzung (% der TM), Rohnährstoff-, nXP- und Energiegehalte
der PMR
Ration Kontrolle Sojakuchen
Maissilage 46,9 46,9
Grassilage 20,3 20,3
Maiskornsilage 10,6 10,6
Heu 3,0 3,0
Melasse 1,8 1,8
Mineralfutter 1,4 1,4
Sojaextraktionsschrot 10,2 -
Rapskuchen 5,8 -
Sojakuchen - 16,0
Inhaltsstoffe (n = 3 je Gruppe)
TM, g/kg 436 ± 44 432 ± 53
XA, g/kg TM 59 ± 2,3 57 ± 2,1
XP, g/kg TM 152 ± 2,5 153 ± 5,3
XL, g/kg TM 38 ± 2,1 37 ± 1,5
XF, g/kg TM 172 ± 4,9 164 ± 5,6
nXP, g/kg TM 154 ± 1,6 156 ± 1,8
NEL, MJ/kg TM 6,84 ± 0,06 6,95 ± 0,06
Aus den Futteraufnahmen und den Inhaltsstoffen der Futtermittel wurden die
Energie- und Rohproteinaufnahmen errechnet. Die Rohnährstoff- bzw. Energiegehalte
der eingesetzten Futtermittel wurden entsprechend der Weender Futtermittelanalyse
analysiert (Naumann et al., 1997) bzw. mit dem Programm „Zifo“
unter Nutzung der hinterlegten Verdaulichkeiten berechnet.
-774 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Programmpaket SAS (Varianzanalyse,
Mittelwertsvergleich). Signifikante Unterschiede (p ≤ 0,05) wurden mit
unterschiedlichen Hochbuchstaben gekennzeichnet.
3. Ergebnisse und Diskussion
Zwischen den beiden Versuchsgruppen ergaben sich keine Unterschiede in der
täglichen Futteraufnahme (Tab. 2). Bei vergleichbaren Rohnährstoff- und Energiegehalten
der Rationen war dementsprechend auch die tägliche Versorgung
mit nXP und Energie zwischen den Versuchsgruppen im Mittel der Versuchsperiode
ähnlich. Die Aufnahme an Rohfett lag in der Kontroll- und der Sojakuchengruppe
bei 761 bzw. 751 g/Tier und Tag. Aus derzeitigen Empfehlungen zum
maximalen Rohfettanteil der Ration von 4 % der TM (LfL, 2009) ergeben sich
maximale tägliche Aufnahmen von etwa 800 g Rohfett, die in vorliegender Untersuchung
in beiden Versuchsgruppen unterschritten wurden. Der eingesetzte
Sojakuchen hatte einen Rohfettgehalt von 8,8 % der TM, während der in der Kontrollgruppe
eingesetzte Rapskuchen einen Rohfettgehalt von 17,4 % der TM aufwies.
Die oben dargestellten maximalen Rohfettkonzentrationen der Ration sind
aus heutiger Sicht sicher als relativ niedrig einzustufen. Dabei war es auch nicht
Ziel der vorliegenden Untersuchung, maximale Mengen an Sojakuchen oder
maximale Fettgehalte in den Rationen zu überprüfen. Dennoch wird deutlich,
dass sich die Ölsaaten-Rückstände aus heimischer Produktion nach effizientem
Fettentzug -wie vorliegend bei Sojakuchen - wesentlich günstiger in Rationen
einsetzen lassen, als bei hohen Restfettgehalten.
Die Milchmenge und die ECM waren durch die Fütterung nicht beeinflusst. Der
geringfügig erniedrigte Milcheiweißgehalt in der Gruppe Sojakuchen lässt sich
auf gewisse Differenzen im Milcheiweißgehalt zwischen den Versuchsgruppen
bereits vor Versuchsbeginn (3,59 % vs. 3,53 % in der Kontroll- bzw. Sojakuchengruppe)
zurückführen. Der Milchfettgehalt lag bei Fütterung von Sojakuchen
tendenziell niedriger als bei den Tieren der Kontrollgruppe. Ursache könnte der
niedrigere XF-Gehalt in der Sojakuchenration sein.
-775 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 2: Leistung und Futteraufnahme zu Versuchsbeginn und im Mittel der
Versuchsperiode
Versuchsgruppe Kontrolle Sojakuchen
Lebendmasse 773 ± 62 773 ± 63
Milchleistung, kg/d 29,3 ± 7,8 28,7± 7,8
Milchfett, % 4,05 ± 0,49 3,97 ± 0,38
Milcheiweiß, % 3,56 ± 0,23 3,47 ± 0,25
Milchharnstoff, mg/100 ml 20,1 ± 3,7 b 23,5 ± 3,5 a
ECM, kg/d 29,4 ± 6,1 28,5 ± 6,6
Futteraufnahme, kg TM/d 20,8 ± 2,3 20,7 ± 2,6
nXP-Aufnahme, g/Tag 3272 ± 394 3220 ± 430
XP-Aufnahme, g/Tag 3294 ± 429 3263 ± 459
NEL-Aufnahme, MJ/Tag 145 ± 17 146 ± 19
XL-Aufnahme, g/Tag 761 ± 74 751 ± 88
XF-Aufnahme, g/Tag 3340 ± 248 3200 ± 322
a,b) Angaben mit Hochbuchstaben unterscheiden sich bei p

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
im Milchharnstoffgehalt zwischen den Versuchsgruppen nicht erklären. Nach
Steinwidder und Gruber (2000) steigt der Milchharnstoffgehalt bei einer Erhöhung
der RNB um 10 g/Tag um etwa 1,5 mg/dl an. Dementsprechend wäre in vorliegender
Untersuchung eine Differenz in der RNB zwischen den Versuchsgruppen
von annähernd 50 g/Tag notwendig, um die zu Versuchsende beobachteten
Differenzen im Milchharnstoffgehalt erklären zu können. Solche Differenzen
sind rechnerisch allerdings nur unter der Annahme zu erreichen, dass das Rohprotein
des Sojakuchens nahezu vollständig ruminal abgebaut wird.
Abb. 1: Mittlere Milchharnstoffgehalte (± Standardabweichung) im Versuchsverlauf
Der in vorliegender Untersuchung eingesetzte Sojakuchen wurde nach Herstellerangaben
zunächst bei ca. 100 °C erhitzt und im Anschluss expandiert
(130-140 °C). In Untersuchungen an Rapskuchen wurde der UDP-Gehalt
durch Expandieren bei einer Kopftemperatur von 120 °C im Vergleich zu unbehandeltem
Rapskuchen von 14 auf 27 % des XP erhöht (Dänner et al., 1999).
In ähnlicher Weise führte in einer Arbeit von Broderick (1986) das Erhitzen von
Sojakuchen auf bis zu 163 °C zu einer deutlichen Steigerung der UDP-Gehalte
im Vergleich zu Lösungsmittel-extrahiertem Sojaextraktionsschrot. Auch wenn
beim Expandieren neben der Temperatur auch andere Größen den UDP-Gehalt
beeinflussen werden, ist für den Sojakuchen in vorliegender Untersuchung nach
-777 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
dem Expandieren ein extrem niedriger UDP-Gehalt nicht anzunehmen. Da über
die Herstellung des eingesetzten Sojaextraktionsschrot und des Rapskuchens
keine Angaben vorhanden sind, und zudem keine Messungen der Abbaubarkeit
des Proteins in diesen Futtermitteln vorliegen, ist eine vergleichende Einordnung
unmöglich. Die beobachteten Differenzen im Milchharnstoffgehalt in vorliegender
Arbeit legen jedoch nahe, dass verstärkt Untersuchungen zur Einschätzung
der UDP-Gehalte in solchen Futtermitteln notwendig sind.
4. Fazit
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Sojakuchen unter den vorliegenden
Bedingungen sinnvoll in Milchviehrationen eingesetzt werden kann und im
Vergleich zu einer Ration mit Sojaextraktionsschrot und Rapskuchen keine Veränderungen
der Futteraufnahme und Leistung beobachtet wurden. Trotzdem
wäre eine Verarbeitung von heimisch verarbeiteten Sojaprodukten zu Sojaextraktionsschrot
für den Einsatz in der Tierernährung insgesamt von Vorteil und
anzustreben. Untersuchungen zur Beschreibung des Proteinwertes von Sojakuchen
nach unterschiedlicher Bearbeitung erscheinen angebracht.
5. Literatur
Broderick, G.A., 1986: Relative value of solvent and expeller soybean meal for
lactating dairy cows. J. Dairy. Sci. 69, 2948-2958.
Dänner, E., Schmidt, J., Kluge, H., Nonn, H., Jeroch, H., 1999: Einfluß technischer
Behandlungen von Rapskuchen auf die Abbaubarkeit des Futterrohproteins
im Pansen. J. Anim. Phys. Anim. Nutr. 82, 227-237.
DLG, 1997: DLG-Futterwerttabellen für Wiederkäuer. Erarbeitet von der Dokumentationsstelle
der Universität Hohenheim; 7. erweiterte und neugestaltete
Auflage, DLG-Verlag Frankfurt/Main.
LfL, 2009: Gruber Tabelle zur Fütterung der Milchkühe, Zuchtrinder, Schafe,
Ziegen. Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), Freising-Weihenstephan.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 2007: Band III Die chemische Untersuchung
von Futtermitteln. VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Steingaß, H., Essig-Kozo, C., Südekum, K.-H., 2008: Ruminaler Abbau der Trokkenmasse
und des Rohproteins von Rapskuchen. 120. VDLUFA-Kongress
in Jena, Kurzfassung der Referate, 54.
Steinwidder, A., Gruber, L., 2000: Fütterungs- und tierbedingte Einflussfaktoren
auf den Harnstoffgehalt der Milch von Kühen. Die Bodenkultur 51. 49-57.
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Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Einsatz von einem langsam verfügbaren Harnstoff
in der Jungrinderfütterung
W. Wetscherek, M. Friedrichkeit
Institut für Tierernährung, Tierische Lebensmittel und Ernährungsphysiologie,
Universität für Bodenkultur, Wien
1. Einleitung
Der diätische Einfluss von hohen Mengen an Harnstoff wird in der Rinderfütterung
vorrangig mit einem negativen Effekt auf den Leberstoffwechsel in Verbindung
gebracht. Dies resultiert aus der sehr raschen Abbaurate des Harnstoffs im
Pansen. Um diesen Nachteil aufzuheben, wurde Optigen ® von der Firma Alltech
entwickelt. Optigen ® ist ein langsam verfügbarer Harnstoff. Dies wird durch eine
Bindung des Harnstoffes in einer Fettmatrix erreicht. 100 g Optigen ® enthalten
41 g N. Bei einer ausreichende Versorgung mit Nährstoffen und Energie können
die Pansenmikroorganismen daraus 256 g Mikroben eiweiß aufbauen und dem
Rind zur Verfügung stellen. Diese Faktoren müssen auch in der Rationsgestaltung
berücksichtigt werden.
Die Besonderheit im Eiweißstoffwechsel der Wiederkäuer ist die Fähigkeit, nicht
nur Aminosäuren des Futters zu verwerten, sondern mit Hilfe der Pansenmikroorganismen
auch Nicht-Protein-Stickstoff quel len (NPN) für die Nährstoffversorgung
heranziehen zu können. Dies funktioniert dadurch, dass im Pansen die
Mikroorganismen vorhanden sind, welche neben den NPN-Verbindungen, wie
Harnstoff, auch sonst unverdauliche Kohlenhydrate, wie Hemicellulose oder
Cellulose, verwerten können. Die Mikroorganismen werden schließlich vom
Pansen in den Labmagen und Darm befördert, ihr Mikrobeneiweiß wird verdaut
und dem Tier werden so hochwertige Aminosäuren zur Verfügung gestellt.
2. Versuchsanstellung
Nachdem dieses Produkt bereits in mehreren Versuchen in der Fütterung von
Mastrindern und Milchkühen erfolgreich geprüft wurde, wird in der vorliegenden
Untersuchung der Einfluss von Optigen ® auf Lei stungs parameter von Jungrindern
in einem Lebendmassebereich von 95 bis 170 kg untersucht. Durch die
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VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
langsame Freisetzung des Nicht-Protein-Stickstoffs (NPN) aus der komplexen
Fettmatrix des Optigens ® soll eine konstante NH3-Konzentration im Pansen
sichergestellt werden. Die rohfaserabbauenden Mikroben im Pansen können
Harnstoff als N-Quelle für die Eiweißsynthese nutzen und werden in ihrem
Wachstum gefördert. Damit wird die Verdaulichkeit der Futterration verbessert.
Ein weiterer Vorteil ist der Austausch von platzzehrenden und teuren Eiweißkomponenten
durch Optigen ® . Eine Verbesserung der Energie- und Nährstoffzufuhr
wird dadurch ermöglicht und es gibt mehr Platz für wiederkäuergerechte
und strukturbringende Grundfuttermittel in der Ration.
Bei diesem 56 Tage dauernden Fütterungsversuch wurden 48 Fleckviehkälber
mit einem durchschnittlichen Alter von vier Wochen eingestallt und nach einer
Woche in die beiden Gruppen aufgeteilt und mit dem Versuch begonnen. Der
Versuch wurde in drei Durchgängen mit jeweils zwei Tieflaufboxen mit je acht
Tieren durchgeführt. Als Kriterium für die Gruppeneinteilung wurden neben
der Genetik, die Lebendmasse und das physiologische Entwicklungspotenzial
berücksichtigt.
Sowohl die Versuchs- als auch Kontrollgruppe wurde ab Einstelldatum drei
Wochen mit einem handelsüblichen Milchaustauscher gefüttert. In der 1. Versuchswoche
bekamen beide Gruppen Kälbermüsli ohne Optigen ® . Ab dem
8. Tag bis Versuchsende erhielten die Tiere einen Kälberstarter, welcher in der
Versuchsgruppe mit Optigen ® und geschrotetem Körnermais und in der Kontrollgruppe
mit HP Soja extraktionschrot ergänzt wurde. Die Einsatzmenge von Optigen
® wurde ab der 2. Versuchswoche von 50 g auf 170 g/Tier Tag in der Ration
gesteigert. Maissilage wurde erst ab dem 22. Tag bis Versuchende vorgelegt.
Die Lebendmasse der Tiere wurde zu Versuchsbeginn, am 21. Versuchstag und
in weiterer Folge wöchentlich erhoben. Das Futter wurde täglich dreimal als TMR
vorgelegt und die Aufnahme durch tägliches Ein- bzw. Rückwiegen ermittelt.
3. Versuchsergebnisse
In den drei Versuchsdurchgängen zeigten die Tiere weder Auffälligkeiten noch
traten gesundheitlichen Probleme auf. Dies wird durch die sehr gute Lebendmasseentwicklung
in beiden Gruppen belegt. Für die Auswertung konnte ein
Kalb der Kontrollgruppe nicht berücksichtigt werden, weil es zu geringe Tages-
-781 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
zunahmen erreichte. Der geschätzte Futterverzehr dieses Tieres wurde für die
betreffende Box in Abzug gebracht.
Die beiden Gruppen hatten ein fast identes durchschnittliches Lebendgewicht
zu Versuchsbeginn von 95,5 kg. Die durchschnittliche Lebendmasse der beiden
Gruppen entwickelte sich mit Fortdauer des Versuches immer stärker auseinander.
Ab der 7. Versuchswoche war die Differenz über 4 % zu Gunsten der
Versuchsgruppe und war statistisch signifikant abzusichern. Die Auswertung
des Tageszuwachses der Tiere ergab signifikant abgesicherte Unterschiede
zwischen den Gruppen ab der 5. Versuchswoche. Der Vorteil im Tageszuwachs
der Versuchsgruppe betrug für die letzten vier Versuchswochen etwa 200 g
(+ ca. 14 %) bzw. etwa 140 g bei der Betrachtung des gesamten Versuchszeitraumes.
Dies führte zu einem um 8,1 kg signifikant höheren Lebendgewicht der
Versuchsgruppe am Ende der Versuchsperiode (Tab. 1). Dieser positive Effekt
ist umso beachtlicher, weil er auf einem sehr hohen Leistungsniveau erreicht
werden konnte.
Tab. 1: Auswertung der Lebendmasse bzw. Tageszuwächse
Lebendmasse, kg
Kontrollgruppe
-782 -
Optigengruppe
P-Wert
Versuchsbeginn 95,1 95,5 0,8721
21. Versuchstag 116,2 117,3 0,6396
42. Versuchstag 142,4 147,3 0,0981
56. Versuchstag
Tageszuwachs, g
165,8 173,9 0,0212
1. bis 21. Versuchstag 1 005 1 042 0,5511
22. bis 42. Versuchstag 1 202 1 301 0,0517
43. bis 56. Versuchstag 1 562 1 824 0,0001
Die Tiere der Versuchsgruppe, welche als Eiweißergänzung Optigen® in der
Ration hatten, zeigten eine annähernd gleiche Trockenmasseaufnahme wie die
Kontrollgruppe. Die genaue Zusammensetzung der aufgenommenen Ration
ist in der Tabelle 2 dargestellt. Auch die N-Aufnahme war bei beiden Gruppen
gleich. Die Energieaufnahme war ab der 4. Versuchswoche in der Versuchsgruppe
etwas geringer.

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 2: Futteraufnahme und Rationsgestaltung
Kontrollgruppe
Futtermittel,
kg Frischmasse
je Tier und Tag
Versuchswoche
1 2 3 4 5 6 7 8
Milchaustauscher 0,4 0,3 0,2 - - - - -
Kälbermüsli 0,5 - - - - - - -
Kälberstarter - 0,7 1,3 1,3 1,9 2,0 2,1 2,0
Maissilage - - - 0,6 1,0 2,1 3,3 3,9
Heu 0,4 0,6 0,6 0,6 0,5 0,3 0,5 0,3
Sojaextraktionsschrot HP - 0,3 0,4 0,6 0,6 0,7 0,9 1,1
Optigengruppe
Futtermittel, kg Frischmasse
je Tier und Tag
Versuchswoche
1 2 3 4 5 6 7 8
Milchaustauscher 0,4 0,3 0,2 - - - - -
Kälbermüsli 0,5 - - - - - - -
Kälberstarter - 0,7 1,3 1,3 1,9 2,0 2,0 2,0
Maissilage - - - 0,6 1,0 2,1 3,3 3,8
Heu 0,4 0,6 0,6 0,6 0,5 0,3 0,5 0,3
Mais - 0,3 0,3 0,6 0,4 0,6 0,8 1,0
In der Abbildung 1 wird die durchschnittliche wöchentliche Rohproteinaufnahme
für die beiden Gruppen dargestellt. Für diese Darstellung wurde der Stickstoffgehalt
des Harnstoffes mit 6,25 multipliziert. In diesem Kriterium unterschieden sich
die beiden Gruppen nur geringfügig. Des Weiteren wird in der Abbildung 2 die
durchschnittliche wöchentliche Energieaufnahme der beiden Gruppen gegenübergestellt.
-783 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Abb. 1: Durchschnittliche tägliche Rohproteinaufnahme je Tier in den einzelnen
Versuchswochen
Abb. 2: Durchschnittliche tägliche Energieaufnahme je Tier in den einzelnen
Versuchswochen
-784 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
4. Schlussfolgerungen
Im Bereich der Fütterung von Milchvieh bzw. Mastrindern wird dem Produkt Optigen
® eine verbesserte N-Ausnutzung, Effizienzsteigerung der Pansenmikroben
und eine erhöhte Verdaulichkeit zugesprochen. Der vorliegende Versuch kann
diese Bewertung auch in der Jungrinderfütterung bestätigen; denn obwohl die
Tiere der Kontrollgruppe eine höhere Energieaufnahme bei gleicher Trockenmasse
und Rohproteinaufnahme auswiesen, waren die zootechnischen Leistungsdaten
in der Versuchsgruppe verbessert. Eine erhöhte Grundfutteraufnahme
der Tiere konnte in dem vorliegenden Versuch nicht festgestellt werden.
Da die Tiere beider Versuchsgruppen unter keinen ernährungsbedingten Durchfällen
litten, und die Leistungsdaten in der negativen Kontrollgruppe ebenso auf
hohem Niveau waren, stellt sich die Fragen, welche Effekte zu den beobachteten
Leistungsverbesserungen geführt haben. Die wahrscheinlichste Begründung
ist, dass durch die konstante N-Versorgung die Vermehrungsrate und das
Wachstum der Pansenmikroorganismen gefördert wurden. Dies führt zu einer
Verbesserung der aufgenommenen Nährstoffe, insbesondere der Faserstoffe.
Durch eine langsame und kontinuierliche Freisetzung des Harnstoffes konnte
das Leistungspotential der Jungrinder besser ausgeschöpft werden und auch
positive Effekte auf die ökologischen Parameter der Rindfleischerzeugung
erreicht werden.
Insgesamt bestätigt die vorliegende Studie den positiven Effekt von Optigen ®
auf die Leistungsparameter und die Einsetzbarkeit von hohen Mengen auch bei
Jungrindern.
-785 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Einfluss der Flavonoide Quercetin und Rutin auf
ruminale Fermentationsprozesse
M. Holstermann, R. Blank, S. Wolffram
Christian Albrechts Universität, Institut für Tierernährung und Stoffwechselphysiologie,
Kiel
1. Einleitung
Flavonoide, eine große Gruppe sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe, werden unter
anderem aufgrund möglicher positiver Effekte bei Mensch und Tier diskutiert. Im
Hinblick auf den oralen Einsatz bei Wiederkäuern ist die Frage, inwieweit Flavonoide
durch die mikrobielle Fermentation in den Vormägen abgebaut werden
und ob sie einen Einfluss auf Art und Ausmaß der Fermentation haben, von großer
Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurde daher der Einfluss des Flavonols
Quercetin (Q) und seines Glucorhamnosids Rutin (R) auf ruminale Fermentationsprozesse
untersucht.
2. Material und Methoden
Zur Bestimmung eines möglichen Einflusses von Q und R auf ruminale Fermentationsprozesse
wurde der Hohenheimer Futter werttest (HFT) verwendet
(VDLUFA, 2003). Die Volumenablesung erfolgte in Abweichung zur Originalmethode
nach 0, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 36, 48, 72, 82, 106 und 120 h, um die
Gasbildung im Zeit verlauf abbilden zu können. Als Substrat wurden jeweils ca.
200 mg Frischsubstanz Heu, Milchleistungsfutter (MLF) (18 % Rohprotein und
6,7 MJ NEL) oder ein Gemisch aus 50 % Heu und 50 % MLF genutzt. Je Substrat
wurden vier Dosierungen Q beziehungsweise R (0, 1, 10 und 50 µmol/l) mit sechs
Wiederholungen in zwei Durchgängen getestet. Zusätzlich zu den Futterproben
wurden je sechs Blindwerte mit 0, 1, 10 bzw. 50 µmol/l Q respektive R mitgeführt
um eine eventuelle Gasbildung bei der Fermentation des Q bzw. des R zu erfassen.
Die maximale, kumulative Gasproduktion sowie die kineti schen Parameter
der Gasbildung wurden mittels einer modifizierten Gompertz-Funktion (Zwietering
et al., 1992) ermittelt. Die erhobenen Parameter nach Gompertz (Graph-
PadPrism 4, GraphPad Software Inc., San Diego, CA, USA) wurden mittels einer
einfaktoriellen Varianzanalyse für jedes Substrat mit Dosierung als Variable und
-786 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
einem anschließenden Vergleich der Gruppenmittelwerte mit Hilfe des Tukey-
Testes analysiert (SAS, SAS Institute Inc., 9.1). Dosierungseffekte wurden mit
Hilfe von orthogonalen Polynomen untersucht.
3. Ergebnisse
Die Gasmenge bei den Blindwerten wurde durch Q und R nicht in nennenswertem
Umfang erhöht, bei der höchsten Dosierung (50 µmol/l) lag die Gasproduktion
von Q und R 0,3 ml bzw. 0,4 ml über dem mittleren Blindwert von 12,5 ml.
Bei der Fermentation von Heu (Tab. 1) übersteigt die kumulative Gasproduktion
bei 10 bzw. 50 µmol/l Q das Ausgangsniveau der Kontrollgruppe deutlich um 13
bzw. 19 %. Die maximale Rate der Gasbildung (Mue) war in den Gruppen mit
Quercetinzugabe von 1, 10 und 50 µmol/l gegenüber der Kontrolle signifikant um
23 %, 27 % und 34 % erhöht. Ebenso waren die Dauer der exponentiellen Phase
(Exphase) sowie die Zeit von der Inkubation bis zum Wendepunkt der Funktion
(TIP) bei Zugabe von Q um ca. zwei bzw. eine Stunde verkürzt. Es zeigte sich
allerdings kein Einfluss von Q auf die Lag-Zeit.
Bei der Fermentation der Mischration (Tab. 2) wurde die Gasmenge bei 50 µmol/l
Quercetinzusatz um ca. 19 % gegenüber der Kontrolle gesteigert. Die maximale
Rate der Gasproduktion wurde bereits durch einen Quercetinzusatz von 1 µmol/l
deutlich um 18 % gegenüber der Kontrolle erhöht. Es konnte kein Einfluss von Q
auf die Exphase und die TIP festgestellt werden.
Bei der Fermentation von MLF (Tab. 3) konnte die gebildete Gasmenge durch
eine Quercetinzulage von 50 µmol/l gegenüber der Kontrolle um 29 % gesteigert
werden. Die Gasbildungsrate wurde nicht beeinflusst. Ebenso fand sich kein
Einfluss von Q auf die Lag-Zeit, die Fermentation setzte immer unmittelbar nach
der Inkubation ein. Die Exphase war bei 50 µmol/l Q signifikant um 31 % erhöht.
Die TIP verlängerte sich gegenüber der Kontrolle in den Gruppen mit 10 bzw.
50 µmol/l Q deutlich um 22 bzw. 35 %.
Die Zulage von R zu Heu (Tab. 4) führte bei einer Konzentration von 10 µmol/l zu
einem signifikanten Anstieg der Gasproduktion um 8 % gegenüber einer Konzentration
von 1 µmol/l, allerdings ergaben sich bei keiner der beiden Konzentrationen
von Rutin signifikante Unterschiede zur Kontrollgruppe. Rutin hatte auf die
übrigen Fermentationsparameter bei Heu keinen Einfluss.
-787 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Eine Zulage von 50 µmol/l R zur Mischration (Tab. 5) verkürzte die Exphase um
6 % gegenüber der Kontrolle. Die Zeit bis zum Wendepunkt der Funktion verringerte
sich bei allen Rutindosierungen gegenüber der Kontrolle deutlich um ca.
9 %. R hatte keinen Einfluss auf das Fermentationsverhalten von MLF im HFT
(Tab. 6).
4. Diskussion
Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Einfluss von Q und R auf ruminale Fermentationsprozesse.
Es gibt prinzipiell mehrere Wege, über die Flavonoide
einen Einfluss auf die Gasbildung im HFT haben könnten. Zum einen ist dies
die Bildung von H2 beim Abbau von Flavonoiden (Blaut et al., 2003), zum anderen
eine hemmende oder stimulierende Wirkung entweder der Flavonoide oder
ihrer Abbauprodukte auf einzelne Mikroorganismen (Broudiscou und Lassalas,
2000). Die erstgenannte Möglichkeit kann weitgehend ausgeschlossen werden,
da die Gasbildung bei einem eventuellen Abbau der Flavonoide aufgrund der
geringen Mengen im Inkubationsansatz höchstens einen kleinen Teil der aufgetretenen
Unterschiede erklären könnte.
Bei Einsatz von Q war die Gasproduktion bei allen drei Substraten, im Gegensatz
zu den Blindwerten, deutlich erhöht. Die höhere Gasbildung kann als ein
Anzeichen für einen verstärkten Faserabbau gewertet werden, welcher auch
die höhere Gasbildungsrate der Q-Gruppen bei der Mischration und insbesondere
bei Heu erklären würde. In der Literatur finden sich keine Hinweise auf einen
direkten positiven Einfluss von Q auf die mikrobielle Aktivität. Vielmehr wird diesem
Flavonol eine antimikrobielle Wirkung zugeschrieben (Formica und Regelson,
1995). Die Tatsache, dass ein erkennbarer Einfluss einer Q-Zulage auf die
Gasbildung erst nach ca. zehn Stunden auftrat, spricht eher gegen eine direkte
positive Wirkung des Quercetinaglykons auf die Fermentationsprozesse, denn
in einer Studie zum Abbau von Q mit caecalem Inokulum vom Schwein (COSI-
TEC) waren zu diesem Zeitpunkt bereits über 80 % des Q durch caecale Mikroflora
abgebaut (Labib, 2006). Der mikrobielle Abbau von Q und ein positiver
Einfluss der dabei anfallenden Produkte auf einzelne Mikroorganismen wurden
dagegen des Öfteren beschrieben (Allison, 1965; Blaut et al., 2003; Cermak et
al., 2005; Krishnamurty et al., 1970; Labib, 2006; Stack et al., 1983). Blaut et al.
(2003) konnten zeigen, dass Eubacterium ramulus in der Lage ist, das Flavonoidringsystem
von Q aufzuspalten und energetisch zu nutzen. Hierbei entstehen
-788 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 1: Einfluss von Q auf die Fermentation von Heu
TIP
(h)
Exphase
(h)
Lag-Zeit
(h)
Mue
(ml/h)
Gasproduktion
(ml/g TS)
n
Substrat Quercetin
(μmol)
Heu 0 6 290 ± 10 a 9,3 ± 0,8 a 0,46 ± 0,49 22,4 ± 1,1 a 11,7 ± 0,4 a
1 6 318 ± 11ab 11,4 ± 0,9b 0,82 ± 0,27 20,2 ± 1,0b 10,9 ± 0,6ab 10 6 328 ± 16 b 11,8 ± 1,0b 0,72 ± 0,30 20,1 ± 0,8b 10,8 ± 0,5b 50 6 345 ± 28 b 12,5 ± 0,6b 0,83 ± 0,33 19,9 ± 1,1b 10,8 ± 0,4b P-Wert linear 0,0003

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Tab. 3: Einfluss von Q auf die Fermentation von MLF
TIP
(h)
Exphase
(h)
Lag-Zeit
(h)
Mue
(ml/h)
Gasproduktion
(ml/g TS)
n
Substrat Quercetin
(μmol)
MLF 0 6 299 ± 11 a 17,4 ± 1,8 -0,75 ± 0,19 12,5 ± 1,4a 5,5 ± 0,7a 1 6 345 ± 35ab 17,8 ± 1,1 -0,51 ± 0,19 13,9 ± 0,7ab 6,5 ± 0,2ab 10 6 357 ± 36ab 17,7 ± 1,1 -0,57 ± 0,39 14,5 ± 1,2ab 6,7 ± 0,4b 50 6 385 ± 50 b 17,0 ± 1,1 -0,80 ± 0,63 16,4 ± 3,1b 7,4 ± 1,0b P-Wert linear 0,0029 0,3635 0,3524 0,0025 0,0003
quadratisch 0,1364 0,6886 0,5437 0,3657 0,1034
kubisch 0,0620 0,6329 0,3203 0,2414 0,0286
verschiedene Buchstaben = signifikante Unterschiede (p

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
Tab. 5: Einfluss von R auf die Fermentation einer Mischration
Substrat Rutin
Gasproduktion Mue Lag Exphase TIP
n
(μmol)
(ml/g TS)
(ml/h) (h)
(h) (h)
Heu: 0 6 321 ± 20 13,7 ± 1,1 -1,06 ± 0,50 17,0 ± 0,5a 7,4 ± 0,4a MLF 1 6 311 ± 5 13,7 ± 0,5 -1,28 ± 0,24 16,4 ± 0,6ab 6,9 ± 0,2b 50:50 10 6 319 ± 18 14,3 ± 0,9 -1,33 ± 0,27 16,2 ± 0,4ab 6,7 ± 0,3b 50 6 313 ± 11 14,1 ± 0,9 -1,26 ± 0,35 16,0 ± 0,7b 6,8 ± 0,2b P-Wert linear 0,6093 0,4096 0,7048 0,0392 0,0129
quadratisch 0,6853 0,2536 0,3550 0,1098 0,0084
kubisch 0,2420 0,9023 0,3609 0,1585 0,0147
verschiedene Buchstaben = signifikante Unterschiede (p

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Acetat, Butyrat, Ethanol, H2 sowie 3,4-Dihydroxyphenylacetat in einem Verhältnis
von 19 : 10 : 1,8 : 1 : 4,3. Das als Intermediärprodukt entstandene Phloroglucinol
hat keinen Einfluss auf Art und Ausmaß der Fermentation und wird unter
anderem durch mehrere Stämme von E. ramulus, Streptococcus bovis und
Coprococcus sp. zu Acetat und Butyrat abgebaut (Blaut et al., 2003; Schneider
et al., 1999; Tsai und Jones, 1975).
Phenylessigsäure (PES) ist im Zusammenspiel mit Phenyl propionsäure laut
Stack et al., (1983) ein essentieller Faktor für Wachstum und Zelluloseabbau
des cellulolytischen Pansen bakteriums Ruminococcus albus 8. Als minimale
Konzentration für eine maximale cellulolytische Aktivität wurden 5,8 µmol/l PES
angegeben (Stack et al., 1983). PES kann von Bakterien und Proto zoen im Pansen
durch Carboxylierung zu Phenylpyruvat und nach folgender Transaminierung
zur Synthese der aromatischen Amino säure Phenylalanin genutzt werden,
wobei Bakterien im in-vitro Versuch eine um 24,8 % höhere Syntheseaktivität
als Protozoen aufwiesen (Amin und Onodera, 1997). Hierdurch wurden Ergebnisse
von Allison (1965) bestätigt, der zuvor bereits die Phenylalanin synthese
aus PES für Ruminococcus flavefaciens und Bacterioides succinogenes, zwei
bedeutende zellulolytische Bakterienarten im Pansen, nachweisen konnte. Eine
verbesserte Faserverdaulichkeit in den Versuchen mit Quercetinzulage könnte
daher mit einer verbes serten Phenylalaninversorgung der cellulolytischen Bakterien
erklärt werden. Die Nutzung von PES zur Phenylalaninsynthese kann
unter anaeroben Bedingungen zu einer Energieeinsparung, und damit zu einem
Wachstumsvorteil der Mikroben gegenüber der Synthese aus einfacheren Ausgangsstoffen,
führen (Allison und Robinson, 1967). Die Annahme, dass der
positive Effekt von Q auf die Gasbildung auf der positiven Wirkung von PES auf
cellulolytische Bakterien beruht, wird durch die zeitliche Übereinstimmung der
Differenzierung der Gas bildungskurven der einzelnen Konzentrationsgruppen
im vorliegenden Versuch nach ca. zehn Stunden mit dem Anstieg der Konzentration
von 3,4-Dihydroxyphenylessigsäure im COSITEC-Versuch (Labib, 2006)
gestützt.
R hatte im Gegensatz zu Q fast keinen Einfluss auf die Gasbildung im HFT. In
anderen Versuchen wirkten sich rutinhaltige Pflanzenextrakte positiv auf die
Fermentation einer Mischration aus Heu und MLF aus, allerdings konnten die
zugrunde liegenden Wirkmechanismen nicht geklärt werden (Broudiscou et al.,
2000). Wie bei Q gibt es auch bei R keine Hinweise auf einen direkten positiven
Effekt des Flavonoids auf ruminale Mikroorganismen. Nach einer Hydrolysie-
-792 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
rung des Glykosids wird das enstandene Aglykon weiter zu Phloroglucin und
3,4-Dihydroxyphenylessigsäure abgebaut (Blaut et al., 2003; Krishn amurty et
al., 1970). Es konnte allerdings, im Gegensatz zu Q, bei R kein positiver Effekt der
Abbauprodukte auf die Fermentation beo bachtet werden. Die für die Hydrolysierung
des R verantwortlichen α-Rhamnosidasen weisen in mehreren Versuchen
eine weitaus geringere Aktivität auf als die für die Spaltung des Flavonoidringes
verantwortlichen Enzyme (Aura et al., 2002; Cermak et al., 2005). Möglicherweise
war die α-Rhamnosidaseaktivität im vorliegenden Versuch nicht hoch
genug um eine, für eine positive Wirkung auf die Fermentation, ausreichende
Menge an Q und damit 3,4-Dihydroxy phenylessigsäure freizusetzen.
5. Schlussfolgerungen
Die Befunde dieser in-vitro Studie weisen auf eine Verbesserung der intraruminalen
Fermentation durch das Flavonol Quercetin appliziert als Aglykon hin.
Ein ausbleibender Effekt des Quercetin glucor hamnosids Rutin weist auf den
Einfluss der chemischen Form, in der Quercetin appliziert wird, hin. Dabei ist zu
erwähnen, dass Quercetin natürlicherweise in Pflanzen überwiegend in glykosidischer
Bindung vorliegt.
6. Literatur
Allison, M.J., 1965: Phenylalanine biosynthesis from phenylacetic acid by
anaerobic bacteria from the rumen. Biochem. Biophys. Res. Commun. 18,
30-35.
Allison, M.J., Robinson, I.M., 1967: Biosynthesis of phenylalanine from phenylacetate
by Chromatium and Rhodospirillum rubrum. J. Bacteriol. 93 (4),
1269-1275.
Amin, M.R., Onodera, R., 1997: Synthesis of phenylalanine and production of
other related compounds from phenylpyruvic acid and phenylacetic acid
by ruminal bacteria, protozoa, and their mixture in vitro. J Gen. Appl. Microbiol.
43, 9-1.
Aura, A.M., O’Leary, K.A., Williamson, G., Ojala, M., Bailey, M., Puupponen-
Pimiä, R., Nuutila, A.M., Oksman-Caldentey, K.M., Poutanen, K., 2002:
Quercetin derivates are deconjugated and converted to hydroxyphenylacetic
acids but not methylated by human fecal flora in vitro. J. Agric. Food.
-793 -

Tierische Produktion und Futtermittel Kongressband 2010
Chem. 50, 1725-1730.
Blaut, M., Schoefer, L., Braune, A., 2003: Transformation of flavonoids by intestinal
microorganisms. Int. J. Vitam. Nutr. Res. 73 (2), 79-87.
Broudiscou, L.P., Lassalas, B., 2000: Effects of lavandula officinales and equisetum
arvense dry extracts and isoquercitrin on the fermentation of diets
varying in forage contents by rumen microorganisms in batch culture.
Reprod. Nutr. Dev. 40, 431-440.
Broudiscou, L.P., Papon, Y., Broudiscou, A.F., 2000: Effects of dry plant extracts
on fermentation and methanogenesis in continuous culture of rumen
microbes. Anim. Feed Sci. Technol. 87, 263-277.
Cermak, R., Breves, G., Lüpke, M., Wolffram S., 2005: In vitro degradation of the
flavonol quercetin and of quercetin glycosides in the porcine hindgut. Arch.
Anim. Nutr. 60 (1), 1-10.
Formica, J.V., Regelson, W., 1995: Review of the biology of quercetin and related
bioflavonoids. Fd. Chem. Toxic. 33 (12), 1061-1080.
Krishnamurty, H.G., Cheng, K.J., Jones, G.A., Simpson, F.J., Watkin J.E., 1970:
Identification of products produced by the anaerobic degradation of rutin
and related flavonoids by Butyrivibrio sp. C3. Can. J. Microbiol. 16, 759-
767.
Labib, S., 2006: Ex-vivo-Studien zum intestinalen Metabolismus von Flavonoiden.
Dissertation Universität Würzburg.
Schneider, H., Schwiertz, A., Collins, M.D., Blaut, M., 1999: Anaerobic transformation
of quercetin-3-glucoside by bacteria from the human intestinal
tract. Arch. Microbiol. 171, 81-91.
Stack, R.J., Hungate, R.E., Opsahl, W.P., 1983: Phenylacetic acid stimulation of
cellulose digestion by Ruminococcus albus 8. Appl. Envir. Microbiol. 46
(3), 539-544.
Tsai, C.G.,Jones, G.A., 1975: Isolation and identification of rumen bacteria capable
of anaerobic phloroglucinol degradation. Can. J. Microbiol. 21 (6), 794-
801.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 2003: Handbuch der Landwirtschaftlichen Versuchs-
und Untersuchungsmethodik (VDLUFA-Methodenbuch), Bd. III,
Die Untersuchung von Futtermitteln, 3. Aufl., 1.-4. Ergänzungslieferung,
VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
Zwietering, M.H., Rombouts, F.M., van`t Riet, K., 1992). Comparison of definiti-
-794 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Tierische Produktion und Futtermittel
ons of the lag phase and the exponential phase in bacterial growth. J. Appl.
Bacteriol. 72: 139-145.
-795 -

Analytik Kongressband 2010
ANKOM Technologie – Systeme für die Faseranalytik
Vergleich der FilterBag-Technik mit den
konventionellen Methoden
B. Stadler
Gesellschaft für Analysentechnik, Salzwedel
1. Einleitung
Seit 1986 ist die Firma ANKOM TECHNOLOGY Hersteller von Analysesystemen
für die Bestimmung von Rohfett und Gesamt-Fett, für die Faserbestimmung
(Rohfaser, ADF, NDF, ADL), sowie für in-vitro Studien im Incubator zur Bestimmung
der Verdaulichkeit von Futtermitteln (NCGD, IVTD). Dabei ermöglicht die
ANKOM Filterbag-Technologie die halb- oder vollautomatische Analyse von
gleichzeitig bis zu 15 Proben mit den ANKOM-Fettanalysern, die Analyse von
gleichzeitig 24 Proben mit den ANKOM-Faseranalysern und die Untersuchung
von bis zu 100 Proben mit dem ANKOM Daisy II in-vitro Incubator.
Für die Bestimmung der Faserfraktionen wurde ein ausführlicher Methodenvergleich
der ANKOM FilterBag-Technologie mit den amtlichen Methoden nach
VDLUFA durchgeführt. Dabei wurden die Ergebnisse aus ca. 600 Messungen
mit Referenz- und Ringversuchsproben verglichen. Die Untersuchungen wurden
im LTZ Augustenberg, Außenstelle Forchheim, in der Bayrischen Landesanstalt
für Landwirtschaft, Qualitätssicherung und Untersuchungswesen und im
Labor der Gesellschaft für Analysentechnik durchgeführt.
2. FilterBag-Technologie
Die Basis der ANKOM FilterBag-Technologie sind die F57 FilterBags für Faser-
und In vitro – Bestimmungen sowie die XT4 FilterBags für die Fettextraktion.
ANKOM Technology fertigt diese FilterBags mit einer speziellen 3D-Matrix und
erreicht dadurch beste Wirkungsgrade bei der Löslichkeit der Komponenten,
ohne Partikelverlust.
-796 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Analytik
Abb. 1: F57 Filter Bags (Faser- und In vitro-Bestimmungen)
kein Gewebe, Co-Polymer; Porenweite 25 µ; chemisch inert; Asche
frei
Abb. 2: XT4 Filter Bags (Fettextraktion); beidseitig mit Teflon laminiertes Polymer,
Porenweite 1 µ
3. Systeme für die Faseranalyse
3.1 ANKOM 2000 -Faseranalyser
Der ANKOM 2000 -Faseranalysator ist ein vollautomatisches System zur Bestimmung
von Rohfaser, ADF und NDF. Die Zuführung der benötigten Lösungen
(Reagenzien, Wasser) erfolgt automatisch und programmkontrolliert. Nach der
automatischen Zuführung der Chemikalien wird die Lösung erhitzt und die entsprechenden
Faserbestandteile gelöst, ohne weiteren manuellen Eingriff. Die
Kanister für das Aufsatzgestell können dabei mit bis zu 20 l Reagenzlösungen
gefüllt werden, ausreichend für ca. 10 Extraktionen.
-797 -

Analytik Kongressband 2010
Abb. 3: A 2000 -Faseranalyser
Kenndaten
3.2 ANKOM Daisy II - In-vitro Inkubator
Abb. 4: In-vitro Inkubator
• Probeneinwaage bis 1,5 g
• Bestimmung von Rohfaser, ADF, und
NDF
• 24 Proben gleichzeitig
• vollautomatischer Programmablauf
inkl. Zuführung der Reagenzien und
Spülen
• Bearbeitungszeit: ADF = 60 min,
NDF = 75 min, CF = 80 min (ohne
automatischen Spülzyklus)
Der ANKOM Daisy II -In-vitro Inkubator kann für
die ADL-Bestimmung bis zu 100 Proben gleichzeitig
aufschließen. In den 4 Flaschen können
nach der ADF-Bestimmung je 25 FilterBags mit
der 72 %ige Schwefelsäure behandelt werden.
4. Methodenvergleich Faserbestimmung ANKOM / amtliche
Methode
4.1 Vergleich der Analysenmethoden
Ein Vergleich der Analysenmethoden zeigt, dass die ANKOM Gerätesysteme
zur Faserbestimmung den Vorgaben der amtlichen Methode entsprechen. Ein
-798 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Analytik
zusätzlicher Vorteil der ANKOM FilterBag Technologie liegt in der einheitlichen
Porenweite von 25 µ bei den FilterBags, die eine einheitliche Filtration der Probe
unter immer gleichen Bedingungen garantiert.
Durch die Mitführung von 2 Blank Bags in jeder Serie wird ein Korrekturfaktor
ermittelt und bei der Berechnung des Fasergehaltes berücksichtigt. Der ermittelte
Korrekturfaktor gibt vor allem Hinweise auf eventuelle Partikelverluste während
des Aufschlusses. Ein Korrekturfaktor C >1 zeigt an, dass Probenpartikel
aus den Filter Bags ausgespült wurden und sich an den Blank-Bags angelagert
haben. Jeder Partikelverlust aus den Filter Bags erzeugt falsche Ergebnisse.
Wenn Partikelverlust beobachtet wird, muss die Probenvorbehandlung (Mahlen
der Probe) überprüft werden.
4.2 Vergleichsmessungen Ringversuchsproben
Tab. 1: Vergleichsmessungen Rohfaser (g/kg TM)
Ringversuch Probenmatrix
-799 -
MW Ringversuch
MW HLS 1
Sachsen 2006 Getreideschlempe 135,24 137,65
Heu 332,49 329,76
Silomais 166,44 161,00
Sachsen 2007 Grünland 187,10 184,00
Totalmischration 217,10 212,90
Getreide, Hofmischung 75,50 73,90
Sachsen 2008 Trockengrün 225,02 214,55
Maissilage 159,59 153,35
Hofmischung, Schweine 84,84 86,75
Sachsen 2009 Maissilage 199,00 194,00
Totalmischration 177,00 168,00
1 HLS - Gesellschaft für Analysentechnik

Analytik Kongressband 2010
Tab. 2: Vergleichsmessungen NDF, org. (g/kg TM)
Ringversuch Probenmatrix
-800 -
MW
Ringversuch
MW HLS1
Sachsen 2006 Getreideschlempe 572,63 552,13
Heu 671,70 673,55
Silomais 401,56 422,10
Sachsen 2007 Grünland 572,63 552,13
Totalmischration 452,80 423,80
Maissilage 338,78 318,00
Sachsen 2009 Maissilage 414,00 409,00
1 HLS - Gesellschaft für Analysentechnik
Totalmischration 383,00 362,00
Tab. 3: Vergleichsmessungen ADF, org. (g/kg TM)
Ringversuch Probenmatrix
MW
Ringversuch
MW HLS1
Sachsen 2006 Getreideschlempe 192,54 214,50
Heu 386,10 408,55
Silomais 192,48 201,70
Sachsen 2007 Grünland 233,90 223,30
Totalmischration 262,40 241,60
Sachsen 2008 Trockengrün 280,36 256,25
Sachsen 2009 Totalmischration 207,00 211,00
1 HLS - Gesellschaft für Analysentechnik

VDLUFA Schriftenreihe 66 Analytik
Abb. 5: Vergleichsmessungen ADL, org. (Mittelwerte aus 4 Serien, 10fach
Bestimmungen)
5. Bestimmung von NDF, ADF und ADL in unterschiedlichen
Probenmatrizes
Um eine genauere Wertbestimmung von Futtermitteln, Biogassub straten, Fermenterinhalten
und Gärresten zu erhalten, benötigt man eine Differenzierung
der Faseranteile im Rahmen der „Erweiterten Weender Analytik“. Dabei werden
die Zellwandbestandteile zusammen mit Cellulose und Lignin untersucht.
Analytisch kommt es vor, dass die ADF-Gehalte die NDF Analysenwerte überschreiten.
Das ist theoretisch jedoch nicht möglich, da ADF eine Untermenge von
NDF ist. Dieses Problem, dass unabhängig von den verwendeten Gerätesystemen
auftritt, wurde am Beispiel von Praxisproben untersucht.
-801 -

Analytik Kongressband 2010
Abb. 6 Vergleich der Faserfraktionen
5.1 Untersuchungsergebnisse
Die Zugabe von Natriumsulfit vermindert in jedem Fall und bei beliebiger Matrix
die Ausbeute von NDF um 5-10 %. NDF kann daher stark unterschätzt werden.
Insbesondere bei hohen Ligningehalten und niedrigen Rohfaser- und Celluloseanteilen
kann dann NDF kleiner sein als ADF.
5.2 Schlussfolgerung
Fällt der NDF-Gehalt kleiner ADF aus, sollte versucht werden, in diesen Fällen
das Natriumsulfit wegzulassen. Grundsätzlich sollte man darüber nachdenken,
ob das Natriumsulfit in der amtlichen Vorschrift (VDLUFA) eventuell entbehrlich
ist!
-802 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Analytik
6. Zusammenfassung
Durch die ANKOM FilterBag Technologie werden die klassischen Bestimmungsverfahren
der Weender-Analyse und der Detergentien-Analyse nach
van Soest wesentlich vereinfacht und der Zeit- und Kostenaufwand auf bis zu
50 % gegenüber den konventionellen Methoden minimiert. Dabei werden alle
Anforderungen der amtlichen Methoden an die Gerätesysteme für die einzelnen
Bestimmungsmethoden bei den ANKOM-Gerätesystemen voll erfüllt.
Hauptvorteil der ANKOM Gerätesysteme ist die ANKOM FilterBag Technologie.
Die festgelegte Porenweite von 25 µ für die F57-FilterBags für Faser- und
In vitro-Bestimmungen sowie von 1 µ für die XT4-FilterBags für die Fettextraktion
garantiert immer gleiche Bedingungen für die Filtration der Proben. ANKOM
Technology fertigt diese FilterBags mit einer speziellen 3D-Matrix und erreicht
dadurch beste Wirkungsgrade bei der Löslichkeit der Komponenten, ohne Partikelverlust.
Die Gleichwertigkeit der ANKOM FilterBag Technologie konnte
mit den Vergleichsmessungen zur Faserbestimmung eindeutig nachgewiesen
werden.
-803 -

Analytik Kongressband 2010
Vergleichende Untersuchungen zur Rohfaseranalytik
mittels der amtlichen VDLUFA- Methode
und der FibreBag-Technologie (C. Gerhardt)
U. Fettweis 1 , J. Kühl 2 ,
1 C. Gerhardt GmbH & Co. KG, Königswinter, 2 Landwirtschaftliche Untersu-
chungs- und Forschungsanstalt Speyer
1. Einleitung
Die Bestimmung des Pflanzenfasergehaltes von Futtermitteln ist von großer
Bedeutung für deren Beurteilung und Einordnung. Der Rohfaseranteil (XF)
beschreibt die nicht oder schwerverdaulichen Pflanzenzellwandbestandteile.
Die Analyse des Rohfasergehaltes im Rahmen der Weender Analyse ist ein
Standardverfahren, welches weltweit angewandt wird und im EU-Futtermittelrecht
verankert ist (Europäische Kommission, 2009).
Bei der Bestimmung des Rohfasergehaltes werden die Futtermittel zunächst mit einer
sauren und anschließend in einer basischen Detergentienlösung gekocht. Nach
jedem Kochvorgang müssen die Proben gespült und filtriert werden (VDLUFA, 1993).
Der Filtrationsvorgang erfolgt dabei über eine Glasfritte mit definierter Porosität. Die
Filtration ist manchmal langwierig und es werden Filtrationshilfsstoffe benötigt. Eine
weitere Schwierigkeit bei dieser Art der Filtration ist, dass das gesinterte Glas der Fritten
bei häufiger Benutzung eine Änderung der Porosität zur Folge hat. Zudem sind
Dichtungsprobleme zwischen Fritte und Rücklaufkühlung häufig und ärgerlich.
Die Firma C. Gerhardt hat deshalb Systeme zur Bestimmung von Faserfraktionen
entwickelt (XF, ADF, ADFOM, ADL, NDF, aNDFOM), bei denen die Filtration
über Filterbeutel mit definierter Porenweite erfolgt. Durch den Einmalgebrauch
dieser Beutel unterliegen diese keiner Abnutzung und die Filtration erfolgt sehr
schnell. Bei der Veraschung der Proben verbrennen die FibreBags rückstandsfrei.
Der Fibretherm FT 12 arbeitet bei der Analyse von XF, ADF, ADFOM, NDF
und aNDFOM automatisch alle Koch-, Spül- und Filtrationsvorgänge ab. Ziel der
vorliegenden Arbeit war es zu untersuchen, in wie weit bei der Bestimmung der
Rohfasergehalte diese Technologie zu vergleichbaren Ergebnissen gegenüber
der amtlichen Methode (VDLUFA, 1993) führt.
-804 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Analytik
2. Material und Methoden
Im Vergleich erfolgten die Rohfaserbestimmungen nach der amtli chen VDLUFA-
Methode sowie mit einem Fibretherm FT 12 (FibreBag-Methode) der Fa. C. Gerhardt
GmbH & Co. KG. Die Ver gleichsuntersuchungen wurden von der Landwirtschaftlichen
Untersuchungs- und Forschungsanstalt in Speyer durchgeführt.
Bei der FibreBag-Methode werden die Proben in die Filterbeutel eingewogen
und die Filterbeutel anschließend zur besseren Benetzung der Proben mit
Spreizfingern aus Glas versehen. Bis zu 12 dieser Proben werden anschließend
in ein Probenkarussell gege ben, welches dann in ein Reaktionsgefäß gestellt
wird. Zum Start der Detergentienbehandlungen wird das Reaktionsgefäß in
den Fibre therm FT 12 eingesetzt und ein ausgewähltes Programm wird gestartet.
Eine optische Kontrolle ist während aller Arbeitsschritte gegeben. Mit jedem
System (Glasfritten und FibreBag) wurden mindestens Doppelbestimmungen
durchgeführt. Untersucht wurden die Rohfasergehalte von Schweinefutter,
Geflügelfutter und Rinder futter. Wesentliche, herstellerseitig voreingestellte
Programm parameter sind in Tabelle 1 aufgelistet. Einige Programmparameter
wurden laborspezifisch angepasst.
Tab. 1: Wesentliche, herstellerseitig voreingestellte Programm para meter im
Rohfaserprogramm, diese sind gegebenenfalls laborspezifisch anzupassen
• erstes Detergens: H2SO4 (Vorratskanister 1)
• Volumen: 1,3 Liter
• Heizleistung: 45 %
• Umwälzen der Detergenzienlösung: alternierend 10 s Umwälzen und
30 s Pause
• Filtration (Absaugen der Detergenzien): 2,0 min
• zweites Detergens: KOH (Vorratskanister 2)
• Volumen: 1,3 Liter
• Heizleistung: 45 %
• Umwälzen der Detergenzienlösung: alternierend 10 s Umwälzen und
30 s Pause
• Filtration (Absaugen der Detergenzien): 2,0 min
-805 -

Analytik Kongressband 2010
3. Ergebnisse
Die Beobachtung der Programmabläufe beim Fibretherm FT 12 zeigte ein
gleichmäßiges Kochen der Proben und ein regelmäßiges Drehen des Probenkarussells
in den Detergentienlösungen. Es kam zu mäßigen Schaumentwicklungen
bei den laborspezifisch eingestellten Programmparametern. Während der
Pumpvorgänge wurde jeder Probenbeutel von oben erneut mit der Detergentienlösung
benetzt. Für die Filtration der Probenlösungen waren die eingestellten
Absaugzeiten ausreichend.
Abb. 1: Rohfasergehalte (%) der Schweinefutter (dargestellt sind Mittelwerte
aus Doppelbestimmungen)
Die aus über 1 044 Einzelmessungen berechneten Mittelwerte weisen entsprechend
den Vorgaben der VDLUFA-Methode eine Wiederholungsabweichung
von maximal 0,3 % (bei einem Roh fasergehalt kleiner 10 %) und eine Wiederholungsabweichung
von maximal 3 % (bei einem Rohfasergehalt ab 10 %, relativ
zum höhe ren Wert) auf.
Die Rohfasergehalte der untersuchten Futtermittel lagen beim Schweinefutter
zwischen 0,63 % und 15,60 %, beim Geflügelfutter zwischen 2,18 % und 4,67 %
und beim Rinderfutter zwischen 4,40 % und 13,31 % (Abb. 1, Abb. 2, Abb. 3).
-806 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Analytik
Abb. 2: Rohfasergehalte der Geflügelfutter (dargestellt sind Mittel werte aus
Doppelbestimmungen)
Abb. 3: Rohfasergehalte der Rinderfutter (dargestellt sind Mittelwerte aus
Doppelbestimmungen)
-807 -

Analytik Kongressband 2010
Tab. 2: Mittlere Abweichungen der Ergebnisse des FibreBag-Systems von
denen des Glasfrittensystems sowie Mittel werte der Standardabweichungen
zwischen dem FibreBag-System und dem Glasfrittensystem
Futterart
Mittlere
Abweichung (%)
-808 -
Mittelwert der Standard
abweichung (%)
Schweinefutter -0,06 0,15
Geflügelfutter +0,02 0,07
Rinderfutter +0,15 0,19
Alle Futter +0,04 0,15
Die mittlere Abweichung der Ergebnisse des FibreBag-Systems von denen des
Glasfrittensystems betrug bei Schweinefutter -0,06 %, bei Geflügelfutter +0,02 %
und bei Rinderfutter +0,15 % (Tab. 2). Der Mittelwert der Standardabweichung war
bei Schweinefutter 0,15 %, bei Geflügelfutter 0,07 % und bei Rinderfutter 0,19 %.
Die mittlere Differenz aller untersuchten Proben betrug +0,04 %, die entsprechende
Standardabweichung 0,15 %. Der Korrelationskoeffizient zwi schen dem
mit Glasfritten und dem Fibretherm FT 12 ermittelten Rohfasergehalte betrug
0,997. Das errechnete Bestimmtheitsmaß (R 2 ) betrug 0,994 (Abb. 4).
Abb. 4: Rohfasergehalte aller Futterarten mit berechneter Funktionsgeraden
sowie Bestimmtheitsmaß (R 2 )

VDLUFA Schriftenreihe 66 Analytik
4. Diskussion und Schlussfolgerungen
Der Vergleich der Ergebnisse, die mit beiden Systemen ermittelt wurden, zeigt
eine sehr hohe Übereinstimmung der Rohfaserwerte für alle untersuchten Futterarten.
Die großen Übereinstimmungen werden belegt durch die geringen
Standardabweichungen und durch den hohen Korrelationskoeffizienten. Im
automatisch arbeitenden System FT 12 wird dies offensichtlich gewährleistet
durch eine gute Benetzung der Proben mit den Detergentien (Spreizfinger, Drehen
des Probenkarussells, Umwälzen der Detergentienlösung) und durch intensive
Spülvorgänge. Als wesentlich für die gute Übereinstimmung können zudem
die guten Filtrationseigenschaften der FibreBags sowie ihre präzise Porenweite
angesehen werden. Die Ergebnisse zeigen, dass bei den untersuchten Futterarten
Schweinefutter, Rinderfutter und Geflügelfutter mit dem Fibretherm FT 12
mit Bezug auf die amtliche VDLUFA-Methode gleichwertige Ergebnisse erzeugt
werden. Durch die Automatisierung und die hohe Probenanzahl stellt die Rohfaserbestimmung
mit dem Fibretherm FT 12 eine zeit- und platzsparende Alternative
zur VDLUFA-Methode dar.
5. Zusammenfassung
Es wurden Vergleichsuntersuchungen durchgeführt, bei denen die Rohfasergehalte
von Futtermitteln sowohl entsprechend der amtlichen VDLUFA-Methode
als auch mit dem Fibretherm FT 12 der Firma C. Gerhardt ermittelt wurden. Der
Fibretherm FT 12 arbeitet automatisch alle Koch-, Spül- und Filtrationsvorgänge
bei der Rohfaserbestimmung von bis zu 12 Proben automatisch ab. In insge samt
über 1 044 Einzelmessungen wurden Schweinefutter, Rinder futter und Geflügelfutter
vergleichend analysiert. Die Ergebnisse zeigen eine sehr hohe Übereinstimmung
der Rohfaserwerte für alle untersuchten Futterarten. Der ermittelte
Korrelationskoeffizient beträgt 0,997. Der Fibretherm FT 12 kann somit gleichwertig
zur amtlichen VDLUFA-Methode für die Analyse der Rohfasergehalte der
untersuchten Futterarten eingesetzt werden. Durch die automatische Probenbehandlung
und die hohe Probenanzahl stellt er gegenüber der herkömmlichen
Methode eine sehr effiziente, zeit- und platz sparende Alternative dar.
-809 -

Analytik Kongressband 2010
6. Literatur
Europäische Kommission, 2009: Verordnung (EG) Nr. 152/2009 der Kommission
vom 27. Januar 2009 zur Festlegung der Probenahmeverfahren
und Analysemethoden für die amtliche Untersuchung von Futtermitteln.
Amtsblatt der Europäischen Union, 26.2.2009.
Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
(VDLUFA) (Hrsg.), 1993: Methode 6.1.1. Bestimmung der
Rohfaser (WEENDER-Verfahren). Handbuch der Landwirtschaftlichen
Versuchs- und Untersuchungs methodik (VDLUFA-Methodenbuch), Bd.
III Die Untersuchung von Futtermitteln, 3. Aufl., VDLUFA-Verlag, Darmstadt.
Danksagung
Ein besonderer Dank gilt Frau Beuthling und Frau Küfner für ihren großen Einsatz
bei der Durchführung der Arbeiten.
-810 -

VDLUFA Schriftenreihe 66 Autorenindex
Autorenindex
Adelwöhrer, A. 632
Albert, E. 428
Alert, H.-J. 468
Andermann, L. 287
Apelt, B. 422
Armbruster, M. 276
Aßmann, G. 566
Bargholz, J. 710
Baumann, E. 317
Bennett, R. 623
Bischoff, J. 245
Blank, R. 786
Boecker, H. 287
Boese, L. 536
Bopper, S. 546
Borchert, A. 511
Brandhuber, R. 416
Brinker, S. 598
Brock, C. 353
Buczko, U. 261, 268
Bussink, D.W. 253
Büttner, P. 587
Ceynowa, J. 19
Danier, J. 714, 767
Diepolder, M. 151, 401, 416
Dressler, M. 587
Dunkel, S. 613, 627, 738
Dänicke, S. 694
Döhler, H. 307
Ebertseder, T. 361, 472
Eder, J. 560
Eggers, J. 613
Einax, J.W. 725
Eisner, I. 623
Engels, C. 317
Ertl, J. 671
-811 -
Ettle, T. 686, 714, 773
Ewald, C. 758
Fettweis, U. 804
Fischer, B. 627
Flick, G. 393
Franke, K. 721, 754
Friedrichkeit, M. 780
Früh, G. 613
Gans, W. 422
Geyer, V. 572
Gierke, U. 566
Gierus, M. 176, 453
Greiner, B. 157
Groß, J. 671
Gruber, L. 632
Grünewald, K.-H. 679
Gödeke, K. 193, 437
Halle, I. 694
Hanke, I. 710
Hartl, W. 502
Heeren, S. 393
Hengelhaupt, F. 460
Herbst, F. 422
Hertwig, F. 157
Herzog, E. 7 1 0 ,
721
Heyn, J. 217, 226,
317
Hochberg, H. 107, 157, 169, 193
Hoedtke, S. 127
Holstermann, M. 786
Holz, F. 245
Horn, D. 361
Hoyer, U. 353
Huguenin-Elie, O. 71
Härle, C. 773

Autorenindex Kongressband 2010
Häusler, J. 632
Häußermann, U. 307
Hülsbergen, K.-J. 287, 353
Hüther, L. 694
Isermann, K. 373, 480
Isermann, R. 373, 480
Isselstein, J. 27
Jackisch, W. 518, 536
Jasper, J. 209
Jurkschat, M. 758
Jänicke, H. 184
Kage, H. 201
Kellermann, A. 472
Killermann, B. 560, 572, 580, 587
Kirchhof, S. 632
Kluth, H. 694
Kohlhase, M. 437
Krawutschke, M. 176, 453
Krellig, B. 518, 536
Kreuter, T. 416
Krimmer, J. 572
Kruse, M. 528, 546, 552
Kuchenbuch, R.O. 261, 268
König, V. 445
Körschens, M. 317
Kühl, J. 804
Laun, N. 276
Leiterer, M. 721, 725, 754
Leithold, G. 317, 353
Lindermayer, H. 686
Losand, B. 627
Löhnert, H.-J. 627
Lüttschwager, D. 758
Maier, K. 598
Maier, H. 361
Menke, A. 606
Meurer, P. 393
Molkentin, J. 83
-812 -
Munzert, M. 361
Münch, K. 627
Nagel, T.G. 595, 706
Neff L. 472
Nehring, A. 460
Obermaier, A. 714, 773
Ochrimenko, W.I. 738
Olfs, H.-W. 511
Pahlow , G. 38
Paul, R. 385
Pick, D. 725
Potthast, C. 598, 613
Pries, M. 606
Raschbacher, S. 151, 401, 416
Reijneveld, A. 253
Reimer, W. 13
Reinhardt, C. 528
Reinhold, G. 437
Reinhold, J. 317
Richardt, W. 710
Riehl, G. 157, 468
Roller, A. 580
Rulquin , H. 623
Rutzmoser, K. 686
Sauermann, W. 201
Schauer, A. 632
Schlecht, A. 721, 754
Schlegel, G. 745
Schlemmer, U. 698
Schliephake, W. 428
Schmid, H. 287
Schmid, H. 472
Schnellhammer, R. 560
Schori, F. 117
Schröder, A. 623
Schröder, C. 732
Schröter, H. 236
Schultze, D. 393

VDLUFA Schriftenreihe 66 Autorenindex
Schuppenies, R. 157
Schuster , M. 745
Schwarz, F.J. 671, 732, 745,767
Schöne, F. 710, 721, 754
Senckenberg, M.-C. 767
Sieling, K. 201
Spiekers, H. 714, 773
Spretnjak, S. 528
Stadler, B. 796
Steingaß, H. 56
Steinhöfel, I. 627
Steinhöfel, O. 598
Steuer, G. 679
Stolle, M. 566
Stolzenburg, K. 296
Strauß, Ch. 460
Südekum, K.-H. 632
Taube, F. 38, 176, 453
Temminghoff, E.J.M. 253
Tillmann, P. 145
Trauboth, K. 613, 738
-813 -
Trautz, D. 511
Trilk, J. 627
Trott, H. 93
Tullius, M. 552
Unterfrauner, H. 502
Urdl, M. 632
van Rotterdam, A.M.D. 253
Voit, B. 560, 572, 580, 587
von Wulffen, H.-U. 245
Wachendorf, M. 66
Weiher, N. 176, 453
Weißbach, F. 490
Wenzl, W. 502
Wetscherek, W. 780
Wielscher, F. 632
Wiesler, F. 276
Witzel, D. 217
Wolffram, S. 23, 786
Wustmann, G. 518
Zacher, D. 738
Zopf, D. 107, 169, 236