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Der geschlossene Nährstoffkreislauf im Ökolandbau

Die Bedeutung von Stickstoff- und Phosphateinträgen für den Boden- und Gewässerschutz

Hausarbeit 2016 21 Seiten

Biologie - Ökologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Leitbild des Ökolandbaus
2.1 Definition und Merkmale
2.2 System: Geschlossener betrieblicher Nährstoffkreislauf

3. Stickstoff- und Phosphorkreisläufe im Ökolandbau

4. Boden- und Gewässerschutz
4.1 Richtlinien und Maßnahmen zum Bodenschutz in der Landwirtschaft
4.2 Richtlinien und Maßnahmen zum Gewässerschutz in der Landwirtschaft

5. Praxisbeispiele: Stickstoff- und Phosphor-Salden im Ökolandbau

6. Fazit

7. Literatur- und Quellenverzeichnis

Anhang

1. Einleitung

Der Ökolandbau wird aufgrund seines nachhaltigen Leitbildes und seiner Landbaumethoden meist als umweltschonend vorausgesetzt oder als umweltschonender und naturfreundlicher als konventionelle Landwirtschaft angenommen. Vor allem das Prinzip des geschlossenen betrieblichen Nährstoffkreislaufs im Ökolandbau soll aufgrund der geringen Auswaschung umweltschädlicher Stoffe zur Minderung von Umweltbelastungen beitragen.

Doch schützt das System des geschlossenen betrieblichen Nährstoffkreislaufs die Umwelt tatsächlich eher als konventionelle Anbaumethoden? Und falls ja, wie essentiell ist dieser Unterschied? Diese Fragestellung werde ich in der vorliegenden Arbeit untersuchen. Dabei wird die Untersuchung auf den Einfluss von Stickstoff und Phosphor auf die Bereiche Wasser und Boden eingegrenzt. Im Detail wird die Bedeutung der Stickstoff- und Phosphateinträge aus dem Ökolandbau für den Boden- und Gewässerschutz examiniert. Interessant sind hier neben der Schonung und dem Erhalt der beiden Ökosysteme auch die Förderung ihrer Güte.

Zunächst wird der Ökolandbau unter Einbezug verschiedener Quellen in seinen Grundzügen definiert. Zusätzlich wird eine Arbeitsdefinition des Ökolandbaus aufgestellt, die die folgenden Untersuchungen erleichtern und vereinheitlichen soll. Es werden Richtlinien zum Gewässer- und Bodenschutz in der Landwirtschaft zusammenfassend dargelegt, um einen Überblick über aktuelle Vorgaben zu erhalten. In Anlehnung daran, werden empfohlene Maßnahmen aufgezeigt, die auf das Erreichen dieser Vorgaben hinwirken sollen. Beide werden anschließend als Anhaltspunkte dienen, um die untersuchten Werte und Situationen von ökologisch wirtschaftenden Betrieben beurteilen zu können.

Die Untersuchung der Stickstoff und Phosphateinträge im Ökolandbau ist folgendermaßen strukturiert. Einer Beschreibung der Stickstoff- und Phosphorkreisläufe im geschlossenen Nährstoffkreislauf des Ökolandbaus folgt eine Beurteilung der N- und P-Salden einiger ökologisch wirtschaftender und konventioneller Beispielbetriebe.

2. Leitbild des Ökolandbaus

2.1 Definition und Merkmale

Der Definition des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft zufolge, ist der Leitgedanke des Ökolandbaus (auch ökologischer Landbau) das „Wirtschaften im Einklang mit der Natur“. Dabei wird der landwirtschaftliche Betrieb als Einheit mit den Komponenten Mensch, Tier, Pflanze und Boden betrachtet. Ziel ist es, die landwirtschaftliche Erzeugung als möglichst geschlossenen betrieblichen Nährstoffkreislauf, bei dem Futter- und Nährstoff dem eigenen Betrieb entstammen, zu gestalten. Die Bodenfruchtbarkeit soll dabei erhalten und verstärkt und die Tiere artgemäß gehalten werden.[1]

Auch nach Definition der europäischen Union stehen im ökologischen Landbau erneuerbare Ressourcen sowie Recyclingverfahren, die einen geschlossenen Nährstoffkreislauf sicherstellen, im Vordergrund. Leitprinzipien sind das Wohlergehen der Tiere in der Tierhaltung, der Einsatz natürlicher Futter- und Düngemittel sowie die Nutzung natürlicher Schädlings- und Seuchenbekämpfung. Die Verwendung synthetischer und chemischer Stoffe wird vermieden. Durch bestimmte Methoden wird zur Erhaltung des ökologischen Gleichgewichts beigetragen und die Umweltverschmutzung verringert.[2]

In dem Handlungsbedarf für die Agenda 2000 wird der Naturschutz im Ökolandbau als eigener Produktionszweig angesehen. Es werden ökologische Leistungen erbracht, die negative Effekte reduzieren oder positive Effekte verstärken. Dazu gehören alle Aktivitäten, die a) die Bodenfunktion sichern, b) den Wasserhaushalt sichern und c) eine Vielfalt von Flora und Fauna garantieren.[3]

Durch seine Ausrichtung auf Nachhaltigkeit gilt der Ökolandbau als besonders ressourcenschonend und wirkt sich vielfältig positiv auf die Umwelt aus. Betont wird der positive Einfluss der ökologischen Landbaumethoden auf den Bodenschutz sowie auf den Gewässerschutz. So fördern sie die Humusbildung und das Bodenleben und regen durch hohe Biomasseanteile und mikrobielle Aktivität die natürliche Bodenfruchtbarkeit an. Durch den Verzicht auf chemisch-synthetische Mittel fällt der Eintrag von Nährstoffen wie Nitrat in Gewässer geringer aus als bei anderen Landbausystemen.[4]

Faktisch gilt ein Betrieb als ökologisch wirtschaftend, sobald er die Richtlinien der EU-Öko-Verordnung erfüllt.[5] Darüber hinaus gibt es ökologische Betriebe, die Teil der Anbauverbände Bioland, Naturland und Demeter sind. Ihre Richtlinien unterscheiden sich von der EU-Öko-Verordnung durch striktere Vorgaben und Kontrollen.[6] Für die Bearbeitung der Fragestellung werden im Folgenden alle Landwirtschaftssysteme als Ökolandbau bezeichnet, die das Erreichen eines möglichst geschlossenen betrieblichen Nährstoffkreislaufs als Leitbild verstehen. Dadurch steht das Leitbild als relevanter Untersuchungsgegenstand im Vordergrund und ist aussagekräftiger als Öko-Zertifikate, deren Vorgaben in ihrer Auslegung und Kombination für die hier bearbeitete Fragestellung weniger relevant sind.

2.2 System: Geschlossener betrieblicher Nährstoffkreislauf

Wie den oben genannten Definitionen zu entnehmen ist, basiert der Ökolandbau auf dem System der geschlossenen Kreislaufwirtschaft. (s. Anhang, Abb.1) Ziel sind „möglichst geschlossene Nährstoffkreisläufe bei der landwirtschaftlichen Produktion, um Ökosysteme in ihren Funktionen zu erhalten, nicht erneuerbare Energie- und Rohstoffquellen zu schonen, Umweltbelastungen zu vermeiden und die Versauerung der Böden sowie den Eintrag von Nährstoffen in die Gewässer zu reduzieren.“[7]

Um dies zu erreichen sind gewisse Maßnahmen vonnöten, die sich gegenseitig bedingen.

Der eigene Betrieb ist Grundlage für Futter und Nährstoffe,[8] Betriebsmittel wie Futter, Wirtschaftsdünger und organische Düngemittel sollen also möglichst nicht zugekauft werden müssen.[9]

Auf leicht lösliche mineralische Düngemittel und chemisch-synthetische Mittel beim Pflanzenschutz wird verzichtet. Organisch gebundener Stickstoff soll in erster Linie in Form von Wirtschaftsdüngern (Abfallprodukte pflanzlicher und tierischer Erzeugung) wie Mist oder Mistkompost ausgebracht und dadurch für die Pflanzen verfügbar gemacht werden. Durch den Anbau von Leguminosen (Stickstoff aufnehmende Pflanzen) können diese mit Hilfe von Knöllchenbakterien Stickstoff binden und im Boden anreichern, sodass diese als Gründünger sollen eingesetzt werden können. Dadurch wird das Bodenleben mit Nahrung versorgt und der Humusanteil im Boden wird stabilisiert. Der Anbau von Zwischenfrüchten und eine weit gestellte Fruchtfolge tragen zur Erhöhung der Mineralstoffverfügbarkeit im Boden und dem Erhalt der natürlichen Bodenfruchtbarkeit bei. Dies bedeutet, dass es einen regelmäßigen Wechsel von verschiedenen Kulturpflanzen gibt, die „ unterschiedliche Ansprüche an den Acker haben, auf dem sie wachsen.[10] Dabei sollten die Wirkungen der Vorfrucht möglichst optimal mit den Ansprüchen der Folgefrucht abgestimmt werden. Folglich wird eine Nährstoffgrundlage für die folgende Kultur geschaffen. Insgesamt erhalten die angepasste Düngung und die vielseitigen Fruchtfolgen die Artenvielfalt und schonen endliche und zerstörbare Ressourcen wie Wasser, Luft, Boden und Energie.[11]

Der geschlossene betriebliche Kreislauf folgt dem Gedanken des sparsamen Haushaltens: Durch die beschränkte Nährstoffzufuhr von außen und dadurch, dass ein Teil der Nährstoffe über Feldfrüchte und tierische Produkte verloren geht, muss haushälterisch mit allen Nährstoffquellen umgegangen werden. Dies bedeutet, dass die im Betrieb anfallenden Stoffe des Betriebskreislaufes optimal genutzt werden müssen. Dazu gehören Wirtschaftsdünger, Ernterückstände sowie aus Gründüngung gebildete Pflanzenmasse.[12],[13]

Zudem ist die Viehhaltung durch Kopplung an den Ackerbau im geschlossenen Betriebskreislauf flächengebunden, sodass keine Nährstoffe durch Mist und Gülle im Überschuss entstehen. [14]

Zusammenfassend verfolgt der Ökolandbau mit dem Ziel eines möglichst geschlossenen Stoffkreislaufs ein ganzheitliches Konzept der Landbewirtschaftung. Das landwirtschaftliche Gesamtsystem eines Betriebs erzeugt „vielfältige sich gegenseitig fördernde Wechselwirkungen“. [15]

3. Stickstoff- und Phosphorkreisläufe im Ökolandbau

Stickstoff (N) und Phosphor (P) sind wichtige Nährelemente für alle Lebewesen. In der Landwirtschaft nehmen sie daher für Boden und Pflanzen eine essentielle Rolle ein.[16] Folgend werden die Flüsse von Stickstoff und Phosphor im geschlossenen Nährstoffkreislauf des Ökolandbaus erläutert.

Durch geschlossene Stoffkreisläufe folgt der ökologische Landbau den natürlichen geschlossenen Kreisläufen.[17] Der Stickstoff wird zunächst in anorganischer Form als Nitrat oder Ammonium durch Pflanzen (hier bevorzugt Leguminosen) aufgenommen und gebunden. Es findet eine Umwandlung in organische Verbindungen statt, sodass tierische Bodenorganismen diese aufnehmen können. Durch Aussterben des Bodenlebens gelangt nun organischer Stickstoff in den Boden. Der Kreislauf schließt sich dadurch, dass Mikroorganismen den Stickstoff wieder zu Ammonium und Nitrat mineralisieren. Eine Störung dieses Stickstoffkreislaufs beispielsweise durch den Anbau moderner Kulturpflanzensorten oder zusätzliche Stickstoffdüngung ist aufgrund der Prinzipien und Landbaumethoden des Ökolandbaus auszuschließen.[18] (s. Anhang, Abb. 1)

Phosphor gelangt in Form von Phosphat-Ionen durch Auswaschung in den Boden. Pflanzen nehmen diese dann als gelöstes Phosphat aus der Bodenlösung auf. Heterotrophe Bodenorganismen nehmen das Phosphat mit der Nahrung auf. Mikroorganismen bauen Pflanzenreste und Exkremente (organische Reststoffe) zu pflanzenverfügbaren Phosphaten ab. Somit ist der Kreislauf geschlossen. Durch eine übermäßige Landbewirtschaftung kann der Phosphorkreislauf gestört werden, da dem Boden Phosphat entzogen wird. Durch übermäßige Düngung kann es zu einem Nährstoffüberschuss kommen. Das Risiko solcher Störungen fällt im Ökolandbau gering aus.[19] (s. Anhang, Abb. 2)

Phosphor ist ein besonderer Nährstoff, da er in Böden mineralischen Ursprungs fast immobil ist und Pflanzen dem Boden dadurch Phosphor aus früherer Düngung decken können und somit den größten Teil ihres Bedarfs decken.

4. Boden- und Gewässerschutz

Die Höhe des Stickstoffsaldos (N-Saldo) hängt unmittelbar mit der Gefahr umweltrelevanter Emissionen zusammen, die sich negativ auf die Umweltbereiche Gewässer, Böden und Atmosphäre auswirken.[20] Stickstoffverbindungen sind relevant bei der Bewertung aquatischer Ökosysteme, da sie die Fähigkeit besitzen, Teilschritte im biogeochemischen Stoffkreislauf zu limitieren oder zu hemmen. Besonders schädlich und zu Eutrophierung führend sind anthropogene Einträge stickstoff- und phosphorhaltiger Verbindungen.[21] (s. Anhang, Abb.3)

Phosphor hat in den Bereichen Boden und Wasser eine bedeutende Umweltrelevanz. P-Entzüge des Bodens durch landwirtschaftliche Nutzung müssen „entsprechend ersetzt werden, um langfristig einem Verlust der natürlichen Bodenfruchtbarkeit durch Unterversorgung entgegenzuwirken.“ ( Christen, O. et. al, 2009, S.7 ) Bezüglich des Gewässerschutzes sind Phosphor-Gehalte relevant, da „eine Luxus- bzw. Überversorgung zu unkontrollierten P-Einträgen in Oberflächengewässer führen.“ (Christen, O et. al, 2009, S.17)

4.1 Richtlinien und Maßnahmen zum Bodenschutz in der Landwirtschaft

Böden haben aufgrund ihrer Fähigkeit organische und anorganische Substanzen um- und abzubauen eine essentielle Rolle bei der Regelung verschiedener ökologischer Stoffkreisläufe. Sie besitzen die Fähigkeit, den Eintrag bereits eingetragener Schadstoffe in Gewässer durch Bindung an Bodenpartikel oder durch Umwandlung in unschädliche Verbindungen zu verhindern oder zu reduzieren.[22]

Die weitreichende Bedeutung von Böden macht eine Reihe von Richtlinien und Maßnahmen zum Bodenschutz auch in der Landwirtschaft notwendig. Im Folgenden werden die Richtlinien der Düngeverordnung für den Umgang mit den Nährstoffen Stickstoff und Phosphor erläutert. Anschließend wird das Verfahren „Kritische Umweltbelastungen Landwirtshaft (KUL) erläutert und die Prüfkriterien „N-Flächensaldo“ und „P-Saldo“ für die Messung der Verträglichkeit praktischer Maßnahmen definiert.

Die Düngeverordnung setzt für die Nährstoffe Stickstoff und Phosphat einen tolerierbaren betrieblichen Überschuss fest. Die festgelegten maximalen N-Salden unterscheiden sich je nach Beginn der Düngejahre. Die Bilanzüberschüsse werden nach 3 Düngejahren ausgewiesen. Für die in 2006 – 2008 begonnenen Düngejahren werden maximal 90 kg N/ha und Jahr zugelassen, für 2007 – 2009 maximal 89 kg N/ha und Jahr, für 2008 – 2010 maximal 70 kg N/ha und Jahr und für 2009 – 2011 maximal 60 kg N/ha und Jahr.

Für Phosphat ist in der DüV festgesetzt, dass pro Jahr „im Durchschnitt von sechs Düngejahren maximal 20 kg P2O5/ha Bilanzüberschuss vorliegen dürfen.“ (Düngebilanz S.3) Eine nachhaltige Bodennutzung in Bezug auf Phosphat bedeutet, dass Phosphor möglichst vollständig aus Wirtschaftsdüngern stammt. Böden, die Phosphor-Gehalte oberhalb der Gehaltsklasse C haben, dürfen nicht weiter gedüngt werden.[23]

1997 wurden in Thüringen das Verfahren „Kritische Umweltbelastungen Landwirtschaft“ (KUL, auch als „Kriterien umweltverträglicher Landbewirtschaftung“ bekannt, entwickelt. Das Verfahren dient der Umweltoptimierung sowie der Umweltkontrolle und soll Landwirten eine Möglichkeit sein, die Umweltverträglichkeit ihrer Betriebe „mit Maß und Zahl unter Beweis zu stellen, sie argumentativ zu vertreten und zur Vorteilserlangung (Fördermittel, Marktzugang) einzusetzen.“[24] Dazu sind Toleranzbereiche zur Definition einer umweltverträglichen landwirtschaftlichen Bodennutzung festgelegt. Dabei werden Kriterien wie xxx mit einer bestimmten Dimension/Einheit untersucht. Als Toleranzbereich wird die Spanne zwischen der niedrigsten Boniturnote 1 (anzustrebendes Optimum) und der Boniturnote 6 (unerwünschte Situation) bezeichnet. Kriterien mit Werten innerhalb des Toleranzbereiches sind somit vertretbar, Werte außerhalb des Toleranzbereiches bedeuten eine Umweltbelastung oder ein landwirtschaftliches Fehlverhalten. Folgend werden die für die Fragestellung relevanten Kriterien „N-Flächensaldo“ und den „P-Saldo“ an betrachtet.[25]

[...]


[1] Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (2003): Natürliche ökologische Energie- und Stoffkreisläufe. (Stand: 02.09.2016, 13:00)

[2] Europäische Kommission (März 2014): Was ist biologische Landwirtschaft?

[3] Wiersbinski, N. (2001): Naturschutz und Ökolandbau. Handlungsbedarf für die Agenda 2000 und gemeinsame Vorbereitung auf die Agenda 2007, S. 18 – 20

[4] Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (2003): Grundwissen Ökolandbau.

[5] Rat der Europäischen Union (2007): EU-Öko-Basisverordnung., S.15

[6] Rat der Europäischen Union (2007): EU-Öko-Basisverordnung.

[7] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (17.11.2010): Indikatorenbericht 2010 – zur Nationalen Strategie zur biologische Vielfalt., S.46

[8] Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (Februar 2016): Ökologischer Landbau.

[9] Van Elsen, T., Daniel, G. (2000): Naturschutz praktisch – Ein Handbuch für den ökologischen Landbau. Bioland Verlags GmbH. Mainz., S.79

[10] Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (2003): Grundwissen Ökolandbau.S.3

[11] Ebd.

[12] Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (Februar 2016): Ökologischer Landbau.

[13] Van Elsen, T., Daniel, G. (2000): Naturschutz praktisch – Ein Handbuch für den ökologischen Landbau., S.79f.

[14] Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (2003): Grundwissen Ökolandbau.

[15] Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (2003): Grundwissen Ökolandbau., S.

[16] Christen, O., Hövelmann, L, Hülsbergen, K., Packeiser, M., Rimpau, J., Wagner, B. (2009): Nachhaltige landwirtschaftliche Produktion in der Wertschöpfungskette Lebensmittel. Erich Schmidt Verlag. Berlin., S:

[17] Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (2003): Natürliche ökologische Energie- und Stoffkreisläufe., S.17

[18] ebd., S.7

[19] ebd. S.16

[20] Christen, O., Hövelmann, L, Hülsbergen, K., Packeiser, M., Rimpau, J., Wagner, B. (2009): Nachhaltige landwirtschaftliche Produktion in der Wertschöpfungskette Lebensmittel, S.10.

[21] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (Januar 2003): Verbesserte Bestimmung des Gesamtstickstoffgehalts in Süßwasser-, Brackwasser- und Seewasserproben – Validierung der Analyseverfahren., S.3.

[22] Martin, K., Sauerborn, J. (2006): Agrarökologie. UTB. Stuttgart., S. 105f.

[23] Umweltbundesamt (Mai 2015): Schonung von Phosphor-Ressourcen aus Sicht einer nachhaltigen Bodennutzung und des Bodenschutzes., S.

[24] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (April 2004): Entwicklung eines Umweltcontrolling-/Umweltoptimierungssystems in der Landwirtschaft., S.7

[25] Knickel, K., Priebe, H. (1997): Praktische Ansätze zur Verwirklichung einer umweltgerechten Landnutzung. Peter Lang GmbH. Frankfurt am Main., S.54f.

Details

Seiten
21
Jahr
2016
ISBN (eBook)
9783668640801
ISBN (Buch)
9783668640818
Dateigröße
1.4 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v413179
Institution / Hochschule
Leuphana Universität Lüneburg
Note
2,0
Schlagworte
nährstoffkreislauf ökolandbau bedeutung stickstoff- phosphateinträgen boden- gewässerschutz

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