Untersuchungen zum Nährstoffkreislauf, zur Leistung des Grünlands und der Rinder bei Nährstoff-extensiver Mutterkuhhaltung und ausschließlicher Grünlandnutzung im Mittelgebirge

Abstract

Seit Einführung der Milchquotenregelung im Jahre 1984 ist die Anzahl der Mutterkühe deutlich angestiegen. Mutterkuhhaltung gilt allgemein als ökologisch vorteilhafte Form der Rinderhaltung. Zum Nährstoffkreislauf und zu ökologisch nachteiligen Emissionen der Mutterkuhhaltung existieren aber kaum experimentelle Daten. Im Gegensatz zum Milchviehbetrieb findet nur eine geringe Nährstoffausfuhr statt. Der größte Anteil der aufgenommenen Nährstoffe wird wieder ausgeschieden und damit in eine chemisch labile Bindungsform mit hohem Emissionspotential gebracht.<br /> Auf dem Standort der Lehr- und Forschungsstation Rengen (Daun/Eifel) wurde vom Frühjahr 1999 bis Herbst 2001 der Nährstoffkreislauf der Elemente N, P, K und Mg und die Leistungen des Grünlands sowie der Rinder bei Mutterkuhhaltung mit ganztägiger Sommerweide und Winterstallhaltung untersucht. Dabei wurden zwei Teilbetriebe (TB) verglichen. Ein TB mit niedrigerem Nährstoffniveau und ohne (O) Nährstoffzufuhr und ein TB mit höherem Nährstoffniveau und mit (M) Nährstoffzufuhr. Jeder Teilbetrieb erstreckte sich über etwa 19 ha Grünland mit je 20 Mutterkühen und 20 Kälbern der Rasse Limousin.<br /> Ziel war es, ein besseres Verständnis zu erlangen über die externe sowie die interne Nährstoffbewegung zwischen Boden, Weidefutter, Exkrementen auf der Weide, Silage, Stallmist und Tierkörper. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand das Element Stickstoff wegen seines vergleichsweise hohen Austragspotentials und seiner hohen Bedeutung für die abiotische und biotische Umwelt.<br /> Der mittlere Weidebrutto- und Silageertrag lag zwischen 60 bis 73 (O) und 52 bis 82 (M) dt T ha^-1 a^-1. Die mittlere Futteraufnahme betrug im Stall in beiden TB 7,4 und auf der Weide 8,9 bis 10,9 (O) und 8,4 bis 12,1 (M) kg T GV^-1 d^-1. Die Lebendmassezunahme der Kälber je kg T-Aufnahme der Herde betrug im Stall 89 (O, beide Jahre) und 94 bzw. 85 (M) g und auf der Weide mit 39 bis 64 (O) und 47 bis 71 (M) g deutlich weniger. Im Mittel der TB und Jahre wurden im Stall 26, 5, 31, 3 und auf der Weide 55, 6, 57, 4 kg N, P, K, Mg GV^-1 ha^-1 ausgeschieden. Die Ausscheidungsraten betrugen bei N 90 bis 96, bei P 83 bis 90, bei K und Mg 99 bzw. 98 %. Die Nutzungseffizienz des Futter-N war auf der Weide etwa um den Faktor 2,8 niedriger als im Stall. Die Tierexkremente bei Weidegang trugen zu über 50 % an den insgesamt entstandenen N-Verlusten von 62 bzw. 57 (O) und 108 bzw. 66 (M) kg ha^-1 a^-1 bei. Der Weißklee trug bei mittleren Ertragsanteilen von 12 und 7 (O) und 22 und 9 (M) % und einer symbiotisch fixierten N-Menge von 40 und 23 (O) und 80 und 30 (M) kg ha^-1 a^-1 entscheidend zum N-Saldo bei. Die Bilanzierung aller Teilflächen ergab unter Berücksichtigung der Verluste eine weite Spanne der N-Saldos von -78 bis -13 (O) und von -34 bis 84 (M) kg ha^-1. Es wurden um den Faktor 2,4 bis 7,9 wesentlich mehr Nährstoffe intern bewegt als extern zugeführt. Mehrere Agrarumweltindikatoren und Möglichkeiten zur Verringerung der N-Verluste wurden vorgestellt.<br /> Aufgrund der beachtlichen N-Verluste bei Weidegang ist Nährstoff-extensive Mutterkuhhaltung selbst ohne Nährstoffzufuhr über Futter- und Düngemittel nicht unbedingt ökologisch verträglich. Entscheidend ist, wieviel Nährstoffe intern und zwar vor allem über das Weidefutter bewegt werden, also von den Rindern aufgenommen und über Urin und Kot wieder ausgeschieden werden.

<strong>Nutrient cycling, grassland productivity and animal performance on a suckler farm system on extensively fertilised grassland in the Eifel mountains</strong><br /> Since the introduction of the milk quota in 1984, the number of suckler cows has increased significantly. In general, suckler production on grassland is considered as ecologically advantageous. However, suckler production has hardly been investigated in regard to nutrient cycling. It is evident that suckler farms export less nutrients than dairy farms. Therefore, on these farms the major fraction of nutrient uptake is excreted, hence potentially increasing the risk of nutrient release to the environment.<br /> On Rengen Experimental Farm of the University of Bonn (Eifel mountains, Germany), the nutrient cycling of N, P, K and Mg, as well as grassland productivity and animal performances were investigated between spring 1999 and autumn 2001. Two farming systems were compared: a more extensive one (O) without nutrient input, and a less extensive one (M) with nutrient input. Each system consisted of approximately 19 ha pasture with 20 Limousin suckler cows and their calves.<br /> The objective of this study was to gain a better understanding of external and internal nutrient flows among soil, grazed forage, excreta on pastures, silage, farmyard manure and the animal product, as influenced by the level of input. Particular focus was on nitrogen, due to its potentially high impact on the environment.<br /> The annual gross yield from pastures (grass uptake and silage) varied between 6.0 to 7.3 (O) and 5.2 to 8.2 (M) tons of dry matter (DM) ha^-1. The average daily forage intake per livestock unit was 7.4 kg (cowshed in winter) in both systems and 8.9 to 10.9 (O) and 8.4 to 12.1 (M) kg (pasture in summer). The mean live weight increase of the suckler calves per kg DM intake of cows and calves was 89 (O, both years) and 94 and 85 (M) g while kept in the cowshed, and 39 to 64 (O) and 47 to 71 (M) g on pastures during summer. The related nutrient excretions of N, P, K and Mg in kg ha^-1 were 26, 5, 31 and 3 during winter, and 55, 6, 57 and 4 during summer, respectively. The nutrient excretion per cent was highest for K and Mg (99 and 98 %), followed by P (83-90 %) and N (90-96 %). The nitrogen use efficiency was 2.8 times higher in the cowshed than on pasture. The excretion of nitrogen on pasture contributed to over 50 % to the total N losses, which were 62 and 57 (O) and 108 and 66 (M) kg ha^-1. White clover significantly contributed with 12 and 7 (O) and 22 and 9 (M) % to the nitrogen gross yield, representing an estimated N₂ fixation of 40 and 23 (O) and 80 and 30 (M) kg N ha^-1 yr^-1. Considering losses, N-balances of all paddocks ranged from -78 to -13 (O) and from -34 to 84 (M) kg ha^-1. This study indicated that the amounts of nutrients circulating internally within the system were 2.4 to 7.9 higher as compared to the amounts of nutrients imported. Some agro-environmental indicators and options to reduce N-losses were discussed.<br /> It was concluded that due to considerable nutrient losses on pasture, particularly in regards to nitrogen, extensive suckler cow production is not necessarily environ-mentally sustainable, even if there is no nutrient input through forage and fertilisers. The crucial point is rather the amount of nutrients that are cycling internally via pasture uptake and related excreta.