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

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

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

On-Farm nutrient balance assessment to improve nutrient management on organic dairy farms

A survey is presented on the impact of different intensities of grassland management related to nutrient balances and their assessment. With special reference to data from Austria and Germany, it is postulated that on-farm nutrient balance assessment is a valuable tool for identifying deficits in efficiency of nutrient use in the soil-plant-animal system. Farm gate balances can be used as indicators for Codes of Good Agricultural Practice in Europe, if input/output parameters and calculations are standardised and if acceptable surpluses are regionally validated

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

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

Auswirkungen von Schnitt-und Weidenutzung auf die Ertragsbildung und den Stickstoffgehalt verschiedener Futterleguminosen.

The objective of this study was to compare the agronomic performance of different forage legume species submitted to different management systems, i.e. grazing, silage-cut and simulated grazing to find alternatives for white clover. The experiment was established in 2003 and 2004 as binary swards with perennial ryegrass (Lolium perenne L.) as the companion grass with three replicates in two different sites on the experimental station “Lindhof” of the University of Kiel. Legume species were arranged within each management system as completely randomised blocks. Results of agro-nomic performance of the first production years in 2004 and 2005 (DM-yield, botanical composition, N-yield, N-content) are presented for white clover swards (Trifolium repens L.), red clover swards (Trifolium pratense L.), lucerne swards (grazing type, Medicago sativa L.) and birdsfoot trefoil swards (Lotus corniculatus L.). Considering both years the birdsfoot trefoil/grass-swards were the only ones which produced significantly less DM-yield (736 g DM m² a-1) under simulated grazing than the white clover/grass-swards (805 g DM m2 a-1). While under grazing all legume/grass-swards produced a significant lower DM-yield compared to the white clover/grass-swards, no significant differences can be found under the silage-cut system. Considering the N-yield, birdsfoot trefoil/grass-swards were the only legume/grass-swards which pro-duced a significant lower N-yield under the 5-cut system (14.1 g N m² a-1) as well as under grazing (15.7 g N m² a-1) compared to the white clover/grass-swards (26 g N m² a-1 and 21.9 g N m² a-1 respectively). Considering the botanical composition of the different legume/grass-swards all legume species had a significant higher propor-tion of total DM-yield under cutting compared to white clover in 2004. Comparisons between systems showed that beside the white clover/grass-swards all legume/grass-swards had a significant lower legume proportion under grazing in comparison to the cutting systems. Because of the comparable agronomic performance of the red clo-ver/grass-swards and lucerne/grass-swards, both legume species could be used as alternatives for white clover under cutting, while the birdsfoot trefoil/grass-swards should be considered carefully because of their low agronomic performance. Whereas white clover showed the highest performance under the grazing system, none of the different legume species present an alternative for white clover

Ertrag, N-Fixierungsleistung sowie Ernterückstände verschiedener Rotklee- und Rotkleegrasbestände

Die symbiontische Stickstofffixierung von Rotkleegras stellt in zahlreichen organisch wirtschaftenden Betrieben Norddeutschlands die wichtigste Stickstoffquelle dar. Ziel der vorgestellten Untersuchung ist die Prüfung in wie weit sich Ertrag, N2-Fixierung, Menge und Zusammensetzung der Ernterückstände sowie die N-Freisetzung nach dem Umbruch durch die pflanzenbaulichen Steuergrößen Klee/Gras-Ansaatmischung, Begleitgrasart sowie Nutzungsdauer und Nutzungsart (Schnitt/Grünbrache) beeinflussen lassen. Ältere bzw. schnittgenutzte Bestände, Bestände mit höheren Kleemengen in der Saatmischung bzw. Bestände mit Deutschem Weidelgras als Begleitgras wiesen höhere Kleeanteile auf als jüngere bzw. gemulchte Bestände sowie kleearme Saatmischungen bzw. solche mit Welschem Weidelgras als Begleitgras. Höhere Kleeanteile führten zu höheren TM-Erträgen, N2-Fixierungsleistungen, höheren N-Mengen sowie N-Konzentrationen in den Ernterückständen. Die durch die Variation der Versuchsfaktoren hervorgerufene Variation der N-Mengen und N-Konzentrationen der Ernterückstände beeinflusste über unterschiedliche N- Freisetzung die Ertragsbildung der Nachfrucht Winterweizen. Hohe Kleeanteil in der Vorfrucht garantierten in der vorgestellten Untersuchung höhere Ertragsleistungen, stellten jedoch ein Gefährdungspotential für die N-Auswaschung dar

Schnittgutabfuhr oder Gründüngung? Auswirkung der Kleegras-Nutzung auf Nitrat im Sickerwasser und Folgefrüchte

A field experiment was conducted to evaluate the impact of different management systems of grass-clover (various cutting and/or mulching combinations) and date of ploughing (autumn or spring) on the fate of nitrogen (N) and the yield of succeeding wheat. The 3-cut system resulted in nitrate losses below the limit of the EC Nitrate Directive (91/676/EEC), even with ploughing in autumn. When ploughed in spring, treatments with frequent cutting and/or mulching induced nitrate leaching below the critical value. In contrast, losses from swards mulched only once were considerably above the threshold value, independently of ploughing time. With swards mulched and ploughed in autumn, nitrate concentrations exceed the EC-limit. The management of grass-clover swards did not affect the yield of wheat, whereas ploughing in autumn increased the yield. It is concluded, that appropriate grass-clover management and date of ploughing can reduce N-leaching, even in stockless farms

Methodische Aspekte zur Bestimmung der symbiontischen N2-Fixierungsleistung von Leguminosen

Die N2-Fixierungsleistung von Leguminosenbeständen ist eine wichtige Kenngröße in der Betriebs-N-Bilanz bzw. der Fruchtfolgeplanung landwirtschaftlicher Betriebe. Aus der Literatur ist bekannt, dass die gewählte Messmethode große Bedeutung für die Höhe der ermittelten N2-Fixierungsleistung von Leguminosen besitzt. Vor diesem Hintergrund wurden 3 alternative Feldmethoden zur Bestimmung der N2-Fixierung vergleichend geprüft. Als Versuchsbestände dienten Futterleguminosenbestände, die sich in den Faktoren Leguminosenart (Rotklee, Weißklee, Luzerne), Saatmischungsverhältnis (Leguminosenreinsaat, Gemenge mit Dt. Weidelgras) sowie Nutzungsart (Schnitt, Brache) unterschieden. Die N2-Fixierungsleistungen dieser Bestände wurden parallel mit Differenzmethode, 15N-Verdünnungsmethode sowie natural-15N-abundance- Methode bestimmt. Wobei die Berechnungen jeweils alternativ mit und ohne Berücksichtigung der N-Mengen in den nicht erntbaren Pflanzenteilen durchgeführt wurden. Neben den Bewirtschaftungsfaktoren im Feld, zeigte auch die Wahl der Bestimmungsmethode einen bedeutenden Einfluss auf die Höhe der ermittelten N2-Fixierungsleistungen. Besonders die Nichtberücksichtigung der N-Mengen im nicht erntbaren Pflanzenmaterial führte zu einer deutlichen Unterschätzung der ermittelten N2-Fixierung