Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.
EU-Rotate_N
Ein europäisches Entscheidungshilfesystem zur
Abschätzung ökologischer und ökonomischer
Konsequenzen der N-Düngung in Fruchtfolgen des
Feldgemüsebaus
C. Nendel*, C.R. Rahn, K. Zhang, R. Lillywhite, C. Ramos, J.
Doltra, J.M. de Paz, H. Riley, M. Fink, K. Thorup-Kristensen, F.
Piro, A. Venezia, C. Firth, U. Schmutz, F. Rayns, K. Strohmeyer
* Institut für Landschaftssystemanalyse
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Müncheberg
[email protected]
Claas Nendel – GIL 2008
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.
EU-Rotate_N
2003 - 2006
QLK5-2002-01100
European decision
support system
for crop rotations
Claas Nendel – GIL 2008
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Agenda
• Das Projekt
• Das Modell
• Fallstudien
Claas Nendel – GIL 2008
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Warum?
• Anhaltende Nitratbelastung von Oberflächengewässern,
Trinkwasserreservoirs und marinen Ökosystemen
• Gemüsebau verantwortlich für punktuell starke
Nitratbelastung aus landwirtschaftlich genutzten Flächen
• Gesetzgebung: EU-Rahmenrichtlinien für Nitrat und
Wasser
Claas Nendel – GIL 2008
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Externe Kosten Nitrat
C. Rahn (2007)
Kostenspanne
Mio €
Trinkwasseraufbereitung
Wasserqualität (Erholungsfunktion)
Wasserqualität (Habitatfunktion)
Wasserqualität (andere Funktionen)
Limnische Eutrophierung
Marine Eutrophierung
17 – 92
4.0 – 9.6
96.0 – 134.7
3.4 – 10.9
21.8 – 42.9
??????
Total
Claas Nendel – GIL 2008
142.2 – 290.1
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Wie kann der Beitrag des Gemüsebaus zur
Nitratbelastung der Umwelt effektiv gesenkt werden?
• Aufklärung des Produzenten
• Schulung der landwirtschaftlichen Berater
• Fachliche Beratung des Gesetzgebers
Darstellung von Wirkungsgefügen und
Visualisierung einzelner Prozessgrößen
Claas Nendel – GIL 2008
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Das Modell – EU-Rotate_N
Ein dynamisches Simulationsmodell für die Stickstoffdynamik in gemüsebaulichen Fruchtfolgen
unter Einbeziehung der Eigenschaften
• des Standorts
• der Kulturen
• der Düngemittel
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Das Modell – EU-Rotate_N
• Große Auswahl an Kulturarten aus Landwirtschaft
und Gartenbau
• Organische und konventionelle Fruchtfolgen
• Zwischenfruchtanbau
• Kulturarten mit multiplen Ernten
Claas Nendel – GIL 2008
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Stickstoff
• Auswahl an organischen und mineralischen Handels- sowie
Wirtschaftsdüngern
• Automatisiertes Düngeberatungssystem für Langzeitstudien
• Abschätzung von
Auswaschungsverlusten
• Abschätzung von
gasförmigen Verlusten
Claas Nendel – GIL 2008
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Die N-Bilanz
140
Bewässerung
Deposition
120
N in marktfähiger Ernte
-1
[kg N ha ]
100
Dünger
80
N in Ernterückständen
60
40
Mineralisation
20
N im Boden
0
0
Claas Nendel – GIL 2008
N-Aufnahme durch die Pflanze
Input
N im durchwurzelten Boden
N im Boden
Tiefen-N
Gasförmige N-Verluste
1
Output
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EU-Rotate_N als N-Beratungstool
Nmin-Methode
N-Expert
EU-Rotate_N
140
Bewässerung
Deposition
120
N in marktfähiger Ernte
-1
[kg N ha ]
100
Dünger
80
N in Ernterückständen
60
40
Mineralisation
20
N im Boden
0
0
Claas Nendel – GIL 2008
N-Aufnahme durch die Pflanze
Input
N im durchwurzelten Boden
N im Boden
Tiefen-N
Gasförmige N-Verluste
Output 1
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Pflanzenwachstum
0.00
• Zielertragsgesteuertes
Pflanzenwachstum
Soil depth (m)
• 2D-Wurzelmodell 
Reihenkulturen
0.25
0.50
0.75
1.00
Carrot
Cabbage
Onion
Lettuce
1.25
1.50
0 20 40 60 80 100120140
Root intensity (intersect. m-1)
Thorup-Kristensen (1999)
Claas Nendel – GIL 2008
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Pflanzenwachstum

0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
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Europa: Regionale Bedürfnisse
• Norwegen: Simulation von
Bodenfrost- und Schneedecken
• Spanien: Simulation von Furchenund Tropfbewässerung
• England: Simulation von
mehrjährigen Grünlandphasen
• Deutschland: Nmin-Methode zur
Steuerung der N-Düngergabe
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Ökonomie
• Effekt suboptimaler NVersorgung auf Marktertrag
• Produktgröße wichtiges
Verkaufsmerkmal
• Pflanzabstand reguliert
Produktgröße  organischer
Landbau verwendet größere
Pflanzabstände
• Variable Kosten und Preise
hinterlegt
• Deckungsbeitragsberechnung
Claas Nendel – GIL 2008
Nendel et al. 2008
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Fallstudien
• Wie wirkt die aktuelle Gesetzgebung zur Eindämmung
von N-Verlusten auf die Umwelt und die Ökonomie im
Gemüsebau?
• Führt die Gute Landwirtschaftliche Praxis wirklich
• zur Reduktion der N-Verluste?
• zu einer nachhaltigen Betriebsökonomie?
• Kann GLP noch verbessert werden?
• Wie kann das Modell in der Praxis genutzt werden?
• Beispiele Spanien und Norwegen
Claas Nendel – GIL 2008
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Fallstudien
Spanien - Intensive Gemüse-Fruchtfolge (Blattsalat,
Wassermelone, Kohl, Winterendivie, Paprika, Broccoli
und Melone in 3 Jahren.
(Carlos Ramos, IVIA, Valencia)
Norwegen – Variierende Intensität mit Kartoffeln,
Möhren, Blumenkohl, Kohl, aufgelockert mit Getreide
in einer 6-jährigen Fruchtfolge.
(Hugh Riley, Bioforsk, Kise)
Claas Nendel – GIL 2008
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Fallstudien - Spanien
Traditionell
GLP
Differenz
[%]
Gesamt N-Dünger [kg/ha]
480
284
- 41
Marktertrag N-Abfuhr [kg/ha]
259
254
-2
N-Auswaschung < 90 cm [kg/ha]
230
87
- 40
Deckungsbeitrag [€/ha/a]
8100
7533
-7
Communidad Valencia
Claas Nendel – GIL 2008
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Fallstudien - Norwegen
• Östliches Inland
• Südküste
• Sand
• Sandiger Lehm
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Fallstudien - Norwegen
Traditionell
N-Düngung
[kg/ha/a]
N-Auswaschung Deckungsbeitrag
[kg/ha/a]
[€/ha/a]
Ost-Norwegen
Ls3 (Möhre/Zwiebel)
Ls3 (Brassica)
Ss (Brassica)
110
144
144
53
71
79
4033
2450
2383
Süd-Norwegen
Ls3 (Möhre/Zwiebel)
Ls3 (Brassica)
Ss (Brassica)
110
144
144
77
99
109
3850
2200
1717
Claas Nendel – GIL 2008
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Norwegen –
Effekt von GLP auf Deckungsbeitrag
5000
Möhre/Zwiebel (sandiger Lehm)
Gross Margin
AN
AN
4000
AS
AS
3000
Brassica (sandiger Lehm)
BN
CN
BN CN
BS
BS
2000
CS
CS
Brassica (Sand)
1000
40
80
120
Leaching losses
Claas Nendel – GIL 2008
160
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Norwegen –
Simulationsergebnis: Trockenmasse
12.00
Frühkartoffel
Frühkartoffel
Weizen
9.00
Weizen
6.00
Weißkohl
Blumenkohl
3.00
0.00
0
/0
1
/0
01
Claas Nendel – GIL 2008
1
/0
1
/0
01
2
/0
1
/0
01
3
/0
1
/0
01
4
/0
1
/0
01
5
/0
1
/0
01
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Norwegen –
Simulationsergebnis: N-Auswaschung
Blumenkohl (Südnorwegen)
40.00
30.00
20.00
10.00
10
/0
4/
03
17
/0
4/
03
24
/0
4/
03
01
/0
5/
03
08
/0
5/
03
15
/0
5/
03
22
/0
5/
03
29
/0
5/
03
05
/0
6/
03
12
/0
6/
03
19
/0
6/
03
0.00
Claas Nendel – GIL 2008
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Norwegen –
Analyse N-Auswaschung
Blumenkohl (Süd-Norwegen) - gedüngt 10/4 und 20/5
40.00
3.00
30.00
2.00
20.00
1.00
10.00
Claas Nendel – GIL 2008
19
/0
6/
03
05
/0
6/
03
22
/0
5/
03
08
/0
5/
03
0.00
24
/0
4/
03
10
/0
4/
03
0.00
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Norwegen –
GLP mit N-Gabenteilung
Gross Margin (Caulflower)
3000
6 SPLITS
2000
3 SPLITS
1000
FARM
0
0
10
20
30
2 SPLITS
-1000
Leaching losses (13/05/03)
Claas Nendel – GIL 2008
40
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Norwegen –
Schlussfolgerung
• “Leaky points” im Jungpflanzenstadium
 Aktuell gültige GLP ist nicht nachhaltig.
• N-Gabenteilung ist im Fallbeispiel das
Beratungsergebnis
 Deckungsbeitrag erhalten und N-Auswaschung
minimiert.
Claas Nendel – GIL 2008
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Schlussfolgerung
• EU-Rotate_N identifiziert “leaky points” in Fruchtfolgen.
• EU-Rotate_N kann GLP weiterentwickeln
• Mit EU-Rotate_N können alternative Anbaumethoden
getestet werden
• Erhebliche Verbesserung zu aktuellen Beratungsmethoden
(Ernterückstände, Standort, Tiefen-N, Ökonomie)
• Prozesse werden verbildlicht und können somit zum
Lernerfolg beitragen (Umweltschutz durch Bildung)
Claas Nendel – GIL 2008
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Verfügbarkeit
Mit Beschreibung, Beispielen und Handbuch
• auf CD ([email protected])
• im Internet www.warwick.ac.uk/go/eurotaten
Claas Nendel – GIL 2008
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.
Vielen Dank !
Leibniz-Zentrum für
Agrarlandschaftsforschung
(ZALF) e.V.
Institut für Landschaftssystemanalyse
Müncheberg
Dr. Claas Nendel
Claas Nendel – GIL 2008