Methodological aspects of determination of biological N-fixation of different forage legumes [Methodische Aspekte der Bestimmung der biologischen N-Fixierung verschiedener Futterleguminosen]

Knowledge about the amount of fixed nitrogen of different legume crops is very important for calculation of farm N balances. According to literature the choice of determination method may have an impact on the estimated amount of N fixed by a legume sward. The aim of the study was to compare the three most important field methods for determination of nitrogen fixation under different sward management systems. In the present study the natural 15N abundance method gave lower fixation rates than the two alternative methods (total-N-difference method and 15N enrichment technique). The determination of N fixation based only on N in harvestable plant material underestimated the amount of fixed N on average by 70 kg × ha-1 compared to techniques including also the amount of N in non harvestable plant parts

Dinitrogen fixation and residue nitrogen of different managed legumes and nitrogen uptake of subsequent winter wheat [N2-Fixierung und residualer Stickstoff verschiedener Futterleguminosen sowie N-Aufnahme der Folgefrucht Winterweizen.]

Fixed nitrogen accumulated by legumes is the main nitrogen source for organic farming systems. Knowledge about the amount of fixed nitrogen, its pathways into forage yield, crop residues, soil-N and yield formation of the following crop is needed for designing crop rotations. Two field experiments were conducted in Northern Germany with differently managed (cut, mulched) legumes (red clover, alfalfa, white clover) in pure stands and various mixtures with two companion grasses (Lolium multiflorum, Lolium perenne) have been grown to determine N2-fixation, residue nitrogen and N-uptake of subsequent crops. Cropped grass/legume reached higher N2-fixation than mulched. While green manure grass/legume left up to 280 kg ha-1 of N in mulch, stubble and roots on the field, most cropped grass/legume mixtures left less than 110 kg N ha-1 in crop residues. Pure legume swards or legume rich mixtures showed higher N2-fixation than grass rich mixtures. N-uptake in late autumn and at maturity of the subsequent wheat was strongly correlated to the legume content in DM-yield

Yield, forage quality, residue nitrogen and nitrogen fixation of different forage legumes

Fixed nitrogen accumulated by legumes is the main nitrogen source for organic farming systems. Knowledge about the amount of fixed nitrogen, its pathways into forage yield, crop residues, soil-N and yield formation of the following crop is needed for designing crop rotations. In a field experiment conducted in Northern Germany differently managed (cut, mulched) legumes (red clover, alfalfa, white clover) in pure stands and in mixture with a companion grass (Lolium perenne) have been grown to determine Yield, forage-quality, N2-fixation and residue nitrogen. Cropped grass/legume reached higher N2-fixation than mulched. While green manure grass/legume left up to 296 kg ha-1 of N in mulch, stubble and roots on the field, most cropped grass/legume mixtures left less than 120 kg N ha-1 in crop residues. Cropped swards showed higher N2-fixation than the mulched mixtures. Swards with red clover or alfalfa reached higher legume contents and harvestable biomass than swards with white clover. Conclusions The results show that biomass production, forage yields, residue nitrogen and N fixation of grass/legume mixtures can be influenced by various combinations of legume species and management. The factors listed have to be considered carefully when planning crop rotations

Comparison of NIRS based methods to determine legume content of mixed swards

Four established and two new NIRS calibrations for the determination of legume content in dry ground mixtures were used to estimate clover content in ten Finnish red clover-grass mixtures of known legume content

Methodological aspects of determining nitrogen fixation of different forage legumes

Knowledge about the amount of fixed nitrogen of different legume crops is very important for calculation of farm N balances. According to literature the choice of determination method may have an impact on the estimated amount of N fixed by a legume sward. The aim of the study was to compare the three most important field methods for determination of nitrogen fixation under different sward management systems. In the present study the natural 15N abundance method gave lower fixation rates than the two alternative methods (total-N-difference method and 15N enrichment technique). The determination of N fixation based only on N in harvestable plant material underestimated the amount of fixed N on average by 70 kg ha-1 compared to techniques including also the amount of N in non harvestable plant part

Ertrag, Futterqualität, N2-Fixierungsleistung und Vorfruchtwert von Rotklee- und Rotkleegrasbeständen

Zusammenfassung: In einem Feldversuch im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 192 wurde in den Jahren 1994 und 1995 der Einfluß der Faktoren Klee/Gras-Saatmischungsverhältnis (Prüfglieder: 100% Rotklee, 67 % Rotklee + 33 % Gras, 33 % Rotklee + 67 % Gras, 100% Gras), Begleitgrasart (Prüfglieder: Deutsches Weidelgras, Welsches Weidelgras) und Bestandstyp (Prüfglieder: 1-jähriger Futterbau, 2-jähriger Futterbau, 1-jährige Gründüngung) auf die Parameter Ertrag, Futterqualität, N2-Fixierungsleistung sowie Menge und Zusammensetzung der Ernterückstände untersucht. Durchgeführt wurden die Untersuchungen an jeweils im August der Jahre 1993 und 1994 durch Blanksaat etablierten Klee/Gras-Beständen. Nach dem Umbruch der Klee/Gras-Bestände im Herbst 1995 wurden im Versuchsjahr 1996 Erhebungen zu ausgewählten Parametern des N-Haushaltes und der Ertragsleistung von Winterweizen in Abhängigkeit der genannten Faktoren der Klee/Gras-Periode sowie des Umbruchzeitpunktes (Prüfglieder: Früherbst, Spätherbst) durchgeführt. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: 1. Eine Steigerung des Saatmischungsanteiles des Klees führt bei futterbaulich genutzten Klee/Gras-Beständen über zunehmende Klee-Erträge bzw. Klee-Anteile am TM-Ertrag zu deutlich zunehmenden N-Erträgen, RP-Gehalten im TM-Ertrag, N2-Fixierungsleistungen sowie Ernterückstands-N-Konzentrationen. Im folgenden Weizen zeigt sich mit steigendem Kleeanteil in der Vorfruchtsaatmischung eine steigende N-Freisetzung aus den Ernterückständen im Herbst sowie eine steigende N-Aufnahme des Weizens und eine Zunahme der Korn-RP-Gehalte. Die Parameter TM- bzw. Energieertrag, Nettoenergiegehalt des Erntegutes sowie N-Menge der Ernterückstände der futterbaulich genutzten Bestände mit Klee wie auch der Kornertrag der Nachfrucht Weizen bleiben vom Klee/Gras-Saatmischungsverhältnis weitgehend unbeeinflußt. 2. Die Klee/Gras-Bestände mit Deutschem Weidelgras als Begleitgras erzielen bei geringeren Begleitgras- und Nettoenergieerträgen, höhere Klee- und RP-Erträge, höhere RP-Gehalte im TM-Ertrag sowie höhere N2-Fixierungsleistungen als die Bestände mit Welschem Weidelgras. Auf die Ertragsleistung der Nachfrucht hat die Wahl der Begleitgrasart nur geringen Einfluß. 3. Gründüngung führt im Vergleich zu Schnittnutzung bei geringeren TM-Erträgen und N2-Fixierungsleistungen zu höheren Ernterückstands-N-Mengen. Bei höheren Klee-Erträgen erzielen die Bestände im 2. Hauptnutzungsjahr deutlich höhere Ertrags- sowie N2-Fixierungsleistungen als die Bestände im 1. Hauptnutzungsjahr. Von der Nutzungsart bzw. -dauer des Kleegrases geht nur ein geringer Effekt auf den Ertrag der Folgefrucht aus. 4. Bedingt durch die ausgeprägte Trockenheit im Herbst 1995 beeinflußt der Umbruchzeitpunkt der Klee/Gras-Bestände die Boden-N-Gehalte im Herbst nur gering. Die im Frühherbst bestellten Weizenbestände erzielen bei geringeren Korn-RP-Gehalten deutlich höhere Korn-Erträge und N-Aufnahmen als die im Spätherbst gesäten

The contribution of grass and clover root turnover to N leaching

Sources of inorganic and organic N leaching from grass-clover mixtures at field sites in Denmark, Germany and Iceland were investigated. Grass or clover was labelled with 15N-urea four times (autumn 2007, spring, summer and autumn 2008) prior to the leaching season in autumn and winter 2008. Soil water was sampled at 30 cm depth and analyzed for 15N-enrichment of dissolved inorganic N (DIN) and dissolved organic N (DON). Most 15N was recovered in DON for both labelled grass and clover at all sites. At the Danish site, grass and clover contributed more to the DON pool than the DIN whereas the opposite was observed at the German and Icelandic sites. The results show that both clover and grass contribute directly to N leaching from the root zone in mixtures, and that clover contribution is higher than grass. Furthermore, the present study indicates that roots active in the growth season prior to the drainage period contribute more to N leaching than roots active in the growth season the previous year, which is consistent with estimates of root longevity at the three sites

Comparative analysis of conventional and organic farming systems: Nitrogen surpluses and nitrogen losses

Nutrient management is a key factor for both economic viability and environmental performance of farming systems. On 32 representative conventional and organic farms in Northern Germany, nutrient management was analyzed in the interdisciplinary monitoring project “COMPASS”. Organic farms had significantly lower nitrogen (N) surpluses compared with conventional farms. The majority of organic farms had very low or even negative N surpluses, indicating insufficient N supply in the cropping system. Nitrogen leaching, however, was too high in many cases on both conventional and organic farms. Strategies for a more targeted nutrient supply in organic farming need to be developed and implemented

Ertrag und Futterqualität von Rotklee und Luzerne als Reinsaat sowie im Gemenge mit Gräsern

Rotklee bzw. Luzerne als Reinsaat bzw. im Gemenge mit Gräsern stellen in zahlreichen ökologisch wirtschaftenden Betrieben die Basis der Winterfutterversorgung dar. Wenige vergleichende Untersuchungen liegen zum Leistungspotential von Rotklee und Luzerne unter mitteleuropäischen Klimaverhältnissen vor. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen eines Feldversuches der Einfluß der Faktoren Leguminosenart (Rotklee, Luzerne), Leguminosen/Gras-Saatmischungsverhältnis (Leguminosereinsaat, Grasreinsaat, leguminosereiche bzw. leguminosenarme Saatmischung) sowie Begleitgrasart (Dt. Weidelgras, W.Weidelgras) auf die Parameter Ertrag, Leguminosenanteil sowie die Futterqualitätsparameter RP-Gehalt, Nettoenergiekonzentration, ADF-, und ADL-Gehalt untersucht. Im Mittel der Saatmischungen führt Rotklee zu höheren TM- bzw. Nettoenergiekonzentrationen und damit auch zu höheren Energieerträgen als die Luzerne, welche im Gegensatz dazu über höhere RP-Gehalte höhere RP-Erträge erreicht. Eine Steigerung des Saatmischungsanteiles der Leguminose führt über zunehmende Leguminosen-Teil-Erträge bzw. Leguminosen-Anteile am TM-Ertrag zu deutlich zunehmenden RP-Gehalten sowie RP-Erträgen. DieBestände mit Dt. Weidelgras als Begleitgras erzielen bei geringeren Begleitgras- und Nettoenergieerträgen höhere Leguminosen-Teil-Erträge und damit höhere RP-Gehalte bzw. RP-Erträge als die Bestände mit W. Weidelgras. Fazit: Ertragsleistung und Futterqualität sind durch zahlreiche pflanzenbauliche Steuergrößen in weiten Bereichen beeinflussbar

Nitratauswaschung, Ertrag und N-Bilanz zweier Fruchtfolgen mit unterschiedlichem Leguminosenanteil im mehrjährigen Vergleich

Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojektes Hof Ritzerau wurden zwei Fruchtfolgen mit unterschiedlichem Leguminosenanteil (40% bzw. 25%) über einen fünfjährigen Zeitraum (2004/05 – 2008/09)in Bezug auf Nitratauswaschung, Ertrag und N-Bilanz verglichen. Im Mittel der Sickerwasserperioden wurde ein deutlicher Einfluss der einzelnen Fruchtfolgeglieder auf das Ausmaß der Nitratauswaschung im folgenden Winter festgestellt. Nach Körnerleguminosen auf die intensive Bodenbearbeitung folgte bzw. nach Herbstumbruch von Kleegras wurden mit ca. 60 kg NO3-N/ha die höchsten Auswaschungen festgestellt, was bei einer Sickerwassermenge von ca. 313 mm eine deutliche Überschreitung der kritischen Nitratkonzentration von 50 mg je Liter Sickerwasser bedeutet. Frühjahrsumbruch von Kleegras führte im 4jährigen Durchschnitt zu deutlich geringeren NO3-N-Auswaschungen als Herbstumbruch. Die gemessene Auswaschung von knapp 10 kg N/ha lag damit sogar niedriger als die unter der naturnahen Referenzfläche Wald festgestellten Messwerte. Nach Getreide wurden ebenfalls deutlich niedrigere N-Auswaschungen als nach Kleegrasherbstumbruch oder Körnerleguminosen festgestellt. Mit zunehmendem zeitlichen Fruchtfolgeabstand von der Vorfrucht Kleegras ergaben sich jeweils sinkende Mengen ausgewaschenen Nitrates. In Bezug auf N-In- und Output schließen beide Fruchtfolgen mit einem geringfügigen durchschnittlichen jährlichen Überschuss ab. Dieser Überschuss ist geringer als die durchschnittlichen jährlichen Auswaschungsverluste, die im Falle der intensiven Fruchtfolge mit 40% Leguminosenanteil 35,3 kg N/ha und im Falle der extensiven Fruchtfolge mit 25% Leguminosenanteil 27,3 kg N/ha betragen. Dieses bedeutet, dass die Fruchtfolgen jährlich zwischen 25 und 30 kg N/ha vom Bodenvorrat zehren. Die Studie zeigt deutlich einige Problembereiche auf viehlos wirtschaftenden Betrieben, wo der alleinige Leguminosenanbau ohne Rückfuhr von Wirtschafts-düngern es kaum vermag, den N-Bedarf der Getreidekulturen zu decken. Relativ hohe N-Auswaschungsverluste gerade bei ungünstigem Management nach Kleegras und Körnerleguminosen können somit zu einer unerwünschten Zehrung vom Boden-N-Vorrat führen. Es gilt im Einzelfall Optimierungsstrategien wie z.B. Zwischenfrucht-anbau, Kleegrasumbruch im Frühjahr bzw. betriebsinterne Verwertung von Kleegras mit N-Rückführung (z.B. Biogas) zu finden, um ausgeglichene N-Bilanzen zu erzielen