Leistung und langfristige Wirkung auf Humus- und Nährstoffhaushalt verschie-dener Anbausysteme des ökologischen Landbau – Ergebnisse der 1. Rotation eines Dauerfeldversuches

The increased importance of organic farming in recent years, has led to a diversifica-tion of production systems. Since 1998 different farming systems were compared in a long-term field trial at the university of Halle-Wittenberg. The systems simulated either arable or mixed farming with various tillage treatments. In the first rotation the crop yields showed a clear response to the different farming systems. The balances of organic substances were mainly affected by the amount of organic fertilisers applied, whereas the nitrogen balance was influenced by the nitrogen fixation capacity of the clover-lucerne sward

Nitratausträge landwirtschaftlich genutzter Flächen

Seit 1990 wird in Sachsen auf landwirtschaftlichen Dauertestflächen der Nitratgehalt im Frühjahr und im Herbst gemessen. Aus den gleichzeitig erhobenen Bewirtschaftungsdaten kann mit dem Modell REPRO der potenzielle Nitrataustrag unterhalb der durchwurzelbaren Bodenzone abgeschätzt werden. Im Ergebnis zeigt sich, dass weiterhin, vor allem in Trockengebieten in Nordsachsen, mit teilweise hohen Nitratkonzentrationen gerechnet werden muss. Die Düngungsauflagen in Wasserschutzgebieten bewirken sowohl geringere Stickstoffsalden als auch abnehmende Nitratgehalte im Boden. Auf ökologisch bewirtschafteten Flächen war die auswaschungsgefährdete Nitratmenge sehr gering

Optimierung N-Management

In 16 sächsischen Landwirtschaftsbetrieben wurde das Stickstoff-Management umfassend analysiert. Das Projekt hatte zum Ziel, die N-Bilanzüberschüsse zu reduzieren und betriebsbezogene Maßnahmen zur optimalen N-Nutzung abzuleiten. Es geht konform mit der Vorgabe der Wasserrahmenrichtlinie, die Nährstoffeinträge in Gewässer und Grundwasser wirksam zu verringern. Bilanziert wurde mit dem in Sachsen entwickelten Programm BEFU und dem Umwelt- und Betriebsmanagementsystem REPRO. Die untersuchten Betriebe wiesen aufgrund der Standortbedingungen eine hohe Auswaschungsgefahr für N-Überschüsse auf. In den Szenariorechnungen mit REPRO zeigte sich, dass durch den Anbau von Zwischenfrüchten und einem reduzierten N-Einsatz die N-Salden und die potenzielle Nitratauswaschung deutlich reduziert werden können. Der Bericht enthält zahlreiche Vorschläge zur Optimierung des N-Managements im Betrieb und beweist das erhebliche Potenzial zur Minderung der Nitratverluste und Nitratbelastung

Impact of perennial and anual crops on arthropod communities – dynamics and driving forces within agro – ecosystems

Untersuchungen mit Bodenfallen zum Einfluss der Kulturarten auf die Dynamik von Arthropodengesellschaften werden vorgestellt. Sie betreffen vier perennierende Kulturen (extensives Grünland, Chinaschilf und die Baum­arten Pappel und Weide) sowie die Wintergerste als annu­elle Frucht. Die Kulturarten prägten die Diversität (Shannon-Weaver-Index) der Arthropodengesellschaften, wobei die Diversität der Baumkulturen statistisch meist von der Diversität in den Ackerbaukulturen unterschieden war. Dieser Befund war auf zeitliche Änderungen im Artenbestand (Artenidentität) sowie der Arten­dominanz (Dominanzidentität) zurück zu führen und belegt eine hohe Dynamik des Arthropodenauftretens inner­halb und zwischen den Kulturen. Über die Kultur­arten werden zeitlich und örtlich getrennte Teilpopula­tionen ausgebildet. Mögliche Triebkräfte für die Anpassung der Arthropodengesellschaften an die Fruchtarten wurden über die Erfassung des Energiestatus der Anbau­systeme analysiert. Grundlage waren Bewirtschaftungsdaten, die Pflanzenerträge sowie begleitende Informationen zum Anfall von Biomasse. Die Kennzahl „landwirtschaftlicher Energiegewinn“ fasst diese Einflüsse auf energetischer Ebene zusammen. Der Rückfluss von Biomasse in das Anbausystem wurde als „ökosystemarer Energiegewinn“ beschrieben. Beide Parameter beschreiben das Auftreten der Arthropoden in den Kulturen. Ansteigender landwirtschaftlicher Energiegewinn wirkte sich negativ aus, ökosystemarer Energiegewinn bewirkte das Gegenteil. Weiterhin konnte eine Zuordnung der Arthro­poden in funktionale Gruppen die Arten- und Dominanz­unterschiede der Arthropodengemeinschaften in den Kulturen erklären. Sie beruhen auf der Notwendigkeit der Energiedissipation und berühren den Energiefluss über die Trophiestufen. Die Stellung der Arthropodenarten im Nahrungsnetz wird modifiziert. Aus den Befunden ist ersichtlich, dass Energie basierte Daten Hinweise auf den Biodiversitätsstatus der Anbausysteme geben. Sie können Grundlage für die Ableitung indirekter Status- und Wirkungsindikatoren sein. Daneben fördern die Befunde das Verständnis über Ökosystemprozesse und zu den Inhalten des Begriffes „Intensität“ im Kontext der Bewertung ökologischer Nachhaltigkeit.Investigations with pitfall traps into the influence of crop species on the dynamics of arthropod communities are presented. They included four perennial crops (extensive grassland, miscanthus and poplar and willow tree species) as well as winter barley as annual crop. The cultivars determined the diversity (Shannon-Weaver-Index) of arthropod communities, whereby the diversity of the tree species was mostly statistically different from the diver­sity in agricultural crops. This finding was due to temporal changes in the species stock (species identity) and the species dominance (dominance identity) and demonstrates high dynamics of arthropod presence within and between crops. The crop species lead to tempo­rally and locally separated metapopulations. Possible driving forces stimulating the adaptation of arthropod communities to crops were analyzed by recording the energy status of the cropping systems. It was based on management data, plant yields and accompanying information about biomass accumulation. The term “agricultural energy gain” summarizes these influences on the energy level. The return of biomass to the cultivation system was described as “ecosystem energy gain”. Both para­meters elucidate the arthropod presence within the crops. Increasing agricultural energy gain was negatively related in contrast to the energy gain of the entire eco­system. Furthermore, the splitting of arthropods into functional groups helped to explain the species and dominance variation of arthropod communities between crops. This is based on the need for energy dissipation and influences the energy flow across trophic levels. The position of arthropod species within the food web gets modified. The results show that energy-based data serve to evaluate the biodiversity status of cropping systems. They can be the basis for derivation of indirect status or impact indicators. In addition, the findings promote the understanding of ecosystem processes and the meaning of “intensity” in the context of ecologically sustainable land use

Energiepflanzenanbau – Wirkungen auf Humusbilanz und Stickstoffhaushalt

Bei der Bewertung der Folgewirkungen des Energiepflanzenanbaus auf Boden und Umwelt ist zwischen den Effekten zu unterscheiden, die von Änderungen in der Landnutzung allgemein bzw. von speziellen Verfahren des Anbaus von Energiepflanzen hervorgerufen werden. Nur die systemimmanenten Effekte des Energiepflanzenanbaus können durch die Verfahrensgestaltung des Selben beeinflusst oder gesteuert werden. Ein wesentliches Element welches den Energiepflanzenanbau vom Anbau traditioneller Marktfrüchte unterscheidet, ist die Rückführung von Gärresten. In diesem Artikel wird daher die Wirkung des Anbaus von Energiepflanzen und die Rückführung von Gärresten auf die Umweltindikatoren Humusbilanz und Stickstoffhaushalt näher untersucht werden. Die Humusbilanzen typischer Energiepflanzenfruchtfolgen sind ohne Ausbringung von Gärresten negativ. Mit Ausbringung von Gärresten sind ausgeglichene Humusbilanzen möglich. Dabei besteht für die Humifizierungs-Faktoren von Gärresten noch Forschungsbedarf. Mit Gärresten kann der Nährstoffkreislauf von Betrieben stärker geschlossen werden. Auf Grund des hohen Mineraldüngeräquivalents kann Mineraldünger gut substituiert werden. Für die Nährstoffe Phosphor, Kalium und Magnesium sind auf dem Nutzungsweg Erntegut–Biogasanlage–Gärrest–Boden keine Verluste zu berücksichtigen. Bei Stickstoff sind nach Berücksichtigung von Verlusten etwa 50 % des Stickstoffs aus dem Erntegut im Boden mineraldüngeräquivalent zur Verfügung

Basisinformationen für eine nachhaltige Nutzung landwirtschaftlicher Reststoffe zur Bioenergiebereitstellung

Der Ausbau von erneuerbaren Energien ist ein wesentlicher Baustein auf dem Weg zu einer nachhaltigen und sicheren Energieversorgung und zur Minderung von Treibhausgasemissionen. Auf europäischer und nationaler Ebene hat sich die Bundesregierung zur Umsetzung einer Reihe von energie- und klimapolitischen Zielen verpflichtet. Der Anteil von erneuerbaren Energien soll bis zum Jahr 2020 auf mindestens 18 Prozent und im Verkehrssektor auf mindestens 10 Prozent des Endenergieverbrauchs steigen. Bioenergie und Biokraftstoffe spielen hier eine wichtige Rolle. Um die gesellschaftliche Akzeptanz für den Ausbau von Bioenergie sicherzustellen, muss die Nutzung von Biomasse nachhaltig erfolgen. Im Bereich Bioenergie sind die europaweite zügige Umsetzung der Nachhaltigkeitsanforderungen für Biokraftstoffe und flüssige Biobrennstoffe sowie deren kontinuierliche Weiterentwicklung im Lichte neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse wichtig. Die Nutzung von – bislang ungenutzten – Rest- und Abfallstoffen im Bereich Biokraftstoffe bietet Vorteile: eine günstigere Klimabilanz sowie die Vermeidung von Nutzungskonkurrenzen und indirekten Landnutzungsänderungen. Stroh gehört zu den Reststoffen mit dem größten bislang ungenutzten Potenzial: In Deutschland fallen im langjährigen Durchschnitt insgesamt rund 30 Millionen Tonnen Getreidestroh pro Jahr an, wenngleich die Verfügbarkeit sich in den Regionen unterscheidet und vereinzelt regionale Knappheiten auftreten können. Ein Großteil des Getreidestrohs ist noch ungenutzt und bietet eine große Chance für die energetische Nutzung. Aus diesem Grund wird die Mobilisierung dieser Ressourcen von der Bundesregierung unterstützt, unter anderem durch die doppelte Gewichtung von Biokraftstoffen, die aus Reststoffen wie Stroh produziert werden. Die nachfolgenden Beiträge sollen weitergehende Informationen über landwirtschaftliche Reststoffe (Potenzial nachhaltig verfügbarer Reststoffe, Strohnutzungskonzepte, ökonomische Aspekte) vermitteln

Simultaneous Mass Spectrometry-Based Apolipoprotein Profiling and Apolipoprotein E Phenotyping in Patients with ASCVD and Mild Cognitive Impairment

Apolipoprotein E (apoE) occurs on the majority of plasma lipoproteins and plays a major role in the lipid metabolism in the periphery and in the central nervous system. ApoE is a polymorphic protein with three common isoforms, apoE2, apoE3 and apoE4, derived from respective alleles '2, '3 and '4. The aim of this study was to develop a sample pretreatment protocol combined with rapid mass spectrometry (MS)-based assay for simultaneous apolipoprotein profiling and apoE phenotype identification. This assay was validated in 481 samples from patients with stable atherosclerotic cardiovascular disease (ASCVD) and applied to study association with mild cognitive impairment (MCI) in the LIFE Adult study, including overall 690 study subjects. Simultaneous quantification of 8–12 major apolipoproteins including apoA-I, apoB-100 and apoE could be performed within 6.5 min. Phenotyping determined with the developed MS assay had good agreement with the genotyping by real-time fluorescence PCR (97.5%). ApoE2 isoform was associated with the highest total apoE concentration compared to apoE3 and apoE4 (p < 0.001). In the subgroup of diabetic atherosclerotic cardiovascular disease (ASCVD) patients, apoE2 isoform was related to higher apoC-I levels (apoE2 vs. apoE3, p < 0.05), while in the subgroup of ASCVD patients under statin therapy apoE2 was related to lower apoB-100 levels (apoE2 vs. apoE3/apoE4, p < 0.05). A significant difference in apoE concentration observed between mild cognitive impairment (MCI) subjects and controls was confirmed for each apoE phenotype. In conclusion, this study provides evidence for the successful implementation of an MS-based apoE phenotyping assay, which can be used to assess phenotype effects on plasma lipid and apolipoprotein levels

Nitratausträge landwirtschaftlich genutzter Flächen

Seit 1990 wird in Sachsen auf landwirtschaftlichen Dauertestflächen der Nitratgehalt im Frühjahr und im Herbst gemessen. Aus den gleichzeitig erhobenen Bewirtschaftungsdaten kann mit dem Modell REPRO der potenzielle Nitrataustrag unterhalb der durchwurzelbaren Bodenzone abgeschätzt werden. Im Ergebnis zeigt sich, dass weiterhin, vor allem in Trockengebieten in Nordsachsen, mit teilweise hohen Nitratkonzentrationen gerechnet werden muss. Die Düngungsauflagen in Wasserschutzgebieten bewirken sowohl geringere Stickstoffsalden als auch abnehmende Nitratgehalte im Boden. Auf ökologisch bewirtschafteten Flächen war die auswaschungsgefährdete Nitratmenge sehr gering

Nitratausträge landwirtschaftlich genutzter Flächen

Seit 1990 wird in Sachsen auf landwirtschaftlichen Dauertestflächen der Nitratgehalt im Frühjahr und im Herbst gemessen. Aus den gleichzeitig erhobenen Bewirtschaftungsdaten kann mit dem Modell REPRO der potenzielle Nitrataustrag unterhalb der durchwurzelbaren Bodenzone abgeschätzt werden. Im Ergebnis zeigt sich, dass weiterhin, vor allem in Trockengebieten in Nordsachsen, mit teilweise hohen Nitratkonzentrationen gerechnet werden muss. Die Düngungsauflagen in Wasserschutzgebieten bewirken sowohl geringere Stickstoffsalden als auch abnehmende Nitratgehalte im Boden. Auf ökologisch bewirtschafteten Flächen war die auswaschungsgefährdete Nitratmenge sehr gering