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Bereitgestellt durch das Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
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Nummer100040
AkronymMUBIL II
Titel (deutsch)Monitoring der Auswirkungen einer Umstellung auf den biologischen Landbau (MUBIL II)
Titel (englisch)Monitoring the effects of conversion to organic farming (MUBIL II)
Projektstart01.01.2006
Projektende31.03.2009
AuftragnehmerInUniversität für Bodenkultur Wien
WissenschaftlicheR ProjektleiterInUniv.Prof.Dipl.Agr.Biol.Dr.Ing Bernhard Freyer
FinanzierungsstellenBundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
ZielstellungAuf dem landwirtschaftlichen Betrieb Rutzendorf im Marchfeld, einem Teilbetrieb der Landwirtschaftlichen Bundesversuchswirtschaften GmbH, wurde ein umfassendes Langzeitmonitoring zur Dokumentation und Entwicklung des biologischen Landbaus eingerichtet. Dazu wurde ein Monitoringkonzept erstellt, Düngungsvarianten angelegt, ein Biotopmanagement entwickelt und Biotope neu angelegt. Mit der Datenerhebung wurde im April 2003 begonnen. Siehe dazu: Antrag und Zwischenberichte 2003 und 2004 zum Forschungsprojekt Nr. 1321 „Monitoring der Umstellung auf den biologischen Landbau – MUBIL“.

In MUBIL II soll die Datenerhebung fortgesetzt, Methoden der Datenerfassung und Verarbeitung optimiert und in Teilbereichen mit ergänzenden Untersuchungen begonnen werden. Die übergeordneten Ziele des Projektes sind wie bei MUBIL I:
- das Ausmaß und die Geschwindigkeit von Veränderungen von Bodeneigenschaften und der pflanzenbaulichen Entwicklung mit der Umstellung auf den Ökologischen Landbau zu untersuchen,
- die Nachhaltigkeit des Ökologischen Landbaus durch Anlage verschiedener Nährstoff- und Humuskreisläufe (Düngungsvarianten) vergleichend zu prüfen und zu entwickeln und
- Organismen und Biotopstrukturen im Landschaftsausschnitt, den der Betrieb umfasst, zu analysieren, sowie eine punktuelle Neuanlage bzw. Pflege von Biotopen vorzunehmen.
Die Ziele beinhalten ein Monitoring nach produktionstechnischen, ökonomischen und natur- wie landschaftshaushaltlichen Kriterien. Über einen interdisziplinären Forschungsverbund werden die wichtigsten Systemkomponenten in einem Agrarökosystem erfasst, untersucht und bewertet.
WissenschaftszweigLAND- U. FORSTWIRTSCHAFT, VETERINÄRMEDIZIN / Ackerbau, Pflanzenzucht, Pflanzenschutz / Biologischer Landbau
Abschlussbericht
Kurzfassung (deutsch)
Auf dem Biobetrieb Rutzendorf im Marchfeld, einem Teilbetrieb der Landwirtschaftlichen Bundesversuchswirtschaften GmbH, wird seit dem Jahr 2003 eine umfassende Langzeituntersuchung zur Dokumentation und Entwicklung des biologischen Landbaus durchgeführt. Die Ergebnisse dienen der Optimierung der Biologischen Landwirtschaft, des Monitorings klimarelevanter Entwicklungen und deren Auswirkungen auf die Landwirtschaft und Agrarökologie. Das Gesamtprojekt gliedert sich in drei Themenbereiche: (1) Wirkungen der biologischen Bewirtschaftung auf Boden und Pflanzen in Abhängigkeit von drei Düngungssystemen (DV 1: nur Gründüngung (GD): Luzernemulch; DV 2: Luzernemulch + Biotonnekompost; DV 3: Stallmist; Luzerne und Stroh abgeführt), (2) Einfluss von Hecken auf Mikroklima, Bodenwasserhaushalt und Pflanzenertrag in der angrenzenden Ackerfläche, (3) Analyse und Pflege vorhandener und Anlage neuer Biotopstrukturen (Ökostreifen), sowie Auswirkungen dieser Strukturen und der biologischen Bewirtschaftung auf die Biodiversität am Betrieb. In dieser Projektphase (MUBIL II, 2006 bis März 2009) wurden die ersten Auswirkungen der Umstellung bestätigt und neue Entwicklungen sichtbar.

(1) Bei den Bodeneigenschaften zeigte sich, dass die mit der Standardmethode (CAL-Extraktion) analysierte Menge an pflanzenverfügbarem Phosphor und Kalium seit Beginn der Umstellung relativ konstant blieb und kaum Unterschiede zwischen den Düngungsvarianten auftraten. In den Böden liegt, den hohen Humusmengen entsprechend, ein großer Pool an organisch gebundenem Phosphor vor, was darauf hindeutet das auch in längeren Zeiträumen eine ausreichende Versorgung mit diesen Nährstoffen gewährleistet ist. Der zweijährige Luzerneanbau in der biologischen Fruchtfolge wirkte sich positiv auf physikalische Bodenkennwerte wie etwa Trockendichte, Wasserdurchlässigkeit und Aggregatstabilität und auf das Stickstoffnachlieferungsvermögen aus. Messungen des Bodenwasserhaushalts zeigten, dass biologisch bewirtschaftete Flächen besonders in trockenen Jahren höhere Wassergehalte als konventionell bewirtschaftete Flächen aufwiesen, ein signifikanter Einfluss der Düngungsart war jedoch nicht erkennbar. Bei den Bodentieren waren die Biodiversität und Dichten zu Beginn der Umstellung sehr gering. Die Gemeinschaften der Hornmilben (Oribatiden), Raubmilben (Gamasinen) und Springschwänze (Collembolen) veränderten sich bis etwa drei bis vier Jahre nach der Umstellung kaum, ab da entwickelten sich sowohl die Biodiversität als auch die Dichten der Raubmilben und Springschwänze auf den biologischen Flächen teilweise dramatisch nach oben. Erst weitere Untersuchungen werden zeigen, ob diese Hochstände auf den Umstellungsflächen erhalten bleiben werden.
Die Anzahl der Ackerwildkrautarten ist zwar gegenüber der konventionellen Referenzfläche deutlich erhöht, steigt aber bisher nicht kontinuierlich mit der Fortdauer der biologischen Bewirtschaftung an. Die Diasporen korrelieren in ihrer Menge mit der Oberflächenvegetation und beide hängen wiederum stark von der angebauten Kulturart ab. Unter Luzerne und Erbse wurden die meisten Arten gefunden. In den Jahren nach diesen Kulturen gehen die oberflächlichen Arten- und Diasporenzahlen jedoch wieder stark zurück, wodurch kein negativer Einfluss für die Praxis angenommen werden kann. Die Düngungsvarianten zeigen noch keinen Einfluss.
Die Erträge und die Proteingehalte von Winterweizen nach zweijähriger Luzerne mit Schnittnutzung und Abfuhr von Biomasse und Stickstoff (DV 3) waren geringer als die entsprechenden Werte beim Mulchen der Luzerne und Belassen der Biomasse am Feld (DV 1 und 2). Die Düngung mit Biotonnekompost (DV 2) zeigte trotz hoher zusätzlicher Stickstoffzufuhr in das System bisher keine bzw. nur sehr geringe Auswirkungen auf den Ertrag. Die Stallmistdüngung (DV 3) führte insgesamt, über alle Druschfrüchte der Fruchtfolge gemittelt, zu einer tendenziell positiven Ertragswirkung. Die Ergebnisse der Berechnung der Nährstoff- und Humusbilanzen mit dem Modell REPRO bestätigen die bisherige Ertragsentwicklung der drei Düngungsvarianten. Signifikant unterschiedliche Gesamtfruchtfolgeerträge der Düngungsvarianten wurden bisher nicht festgestellt. Mit wiederholten Düngergaben wird jedoch eine stärkere Differenzierung zwischen den Düngungssystemen erwartet. Untersuchungen zum Nährwert von biologischem Weizen unterstreichen die Notwendigkeit von Futtermittelanalysen in der Praxis, um den Futterwert besser einschätzen zu können. Die Düngungsvariante mit ausschließlich Gründünung (DV 1) erzielte im Zeitraum 2003 bis 2008 im Durchschnitt die höchsten Fruchtfolgedeckungsbeiträge. Für die ökonomische Bewertung im biologischen Landbau sind jedoch der Einbezug der gesamten Fruchtfolge und die Betrachtung über einen längeren Zeitraum erforderlich.

(2) Der Gesamt-Wirkungsbereich der Hecke auf das Kleinklima in Abhängigkeit der Ausrichtung, Durchlässigkeit und Höhe reichte etwa bis zum 15 bis 20-fachen ihrer Höhe. Eine positive Wirkung auf den Bodenwasserhaushalt wurde mindestens bis zu einem Abstand des 3-fachen (24 m) der Höhe der untersuchten Hecke festgestellt. In drei von vier Untersuchungsjahren kam es zu Ertragssteigerungen mit zunehmender Heckennähe aufgrund der besseren Wasserversorgung. Die Berechnungen ergaben Mehrerträge mit einer Hecke als Windbarriere im Vergleich zu einem ungeschützten Feld (bis zur 10-fachen Heckehöhe) von 9,5 (Winterweizen) bis 23,7 (Sonnenblumen) Prozent.

(3) Durch eine Strukturerhebung der Gehölzelemente am Biobetrieb wurde festgestellt, dass diese die ökologische Funktion und die Windschutzfunktion nicht optimal erfüllen. Auf Basis dieser Erkenntnis wurde ein langfristiges Managementkonzept für die Strukturen entwickelt. Mit den in den Jahren 2003 und 2007 mit einheimischen Wildpflanzen angesäten Ökostreifen (Blühstreifen) konnte die Biodiversität der Wildkräuter am Betrieb deutlich erhöht werden, Abschnitte der Ökostreifen mit einer spontan aufkommenden Flora blieben hingegen artenarm. Im Projektgebiet konnten insgesamt 139 Wildbienenarten nachgewiesen werden. Hohe Diversität bei gleichzeitigem Auftreten anspruchsvoller und seltener Arten zeigte sich in den ostseitigen, 2003 mit Nützlings- oder Wildkrautmischung angebauten Ökostreifen. Die im Jahr 2007 angebauten Ökostreifen erzielten zwar ebenfalls hohe Artenzahlen, wurden jedoch fast ausschließlich von euryöken Arten besiedelt. Die Ökostreifen beherbergen eine artenreiche Laufkäferfauna und fördern durch ihren Blütenreichtum die Blattlaus fressenden Schwebfliegen. Entsprechend erhöhte Dichten an Schwebfliegenlarven in den angrenzenden Bereichen von Körnererbsenfeldern wurden bisher allerdings nicht nachgewiesen, wohl aber trendmäßig ansteigende Blattlausdichten mit zunehmender Entfernung von den Ökostreifen. Bei einer in den Brutperioden 2006-2008 im Projektgebiet Rutzendorf durchgeführten flächendeckenden Revierkartierung wurde eine verarmte Brutvogelfauna mit Feldlerche und Fasan als dominante Arten festgestellt. Seit Projektbeginn im Jahre 2003 haben jedoch die Artenzahl (von 9 auf 20) und die Individuenzahl der Brutvögel (von 96 auf 149) deutlich zugenommen.
Kurzfassung (englisch)
Since 2003, a long-term field monitoring of the development of Organic Farming has been performed at the bio-farm “Rutzendorf“ in the Marchfeld region east of Vienna. The overall project focus includes three topics: (1) effects of organic farming on soil and plant characteristics depending on three organic fertilization systems (variant 1: green manure: mulching lucerne; variant 2: green manure plus communal compost; variant 3: farmyard manure: harvesting and removal of lucerne crop and cereal straw) (2) effects of hedges on micro climate, water capacity of the soils and crop performances, (3) analyses and cultivation of existing biotopes and establishment of new biotope structures, effects of biotopes and organic farming on the biodiversity of the farm. In the current phase of the project (MUBIL II, 2006 to March 2009), first effects of the conversion have been confirmed and new developments have occurred.

(1) Soil monitoring in the period 2003 – 2008 has shown that the concentrations of plant available, CAL-extractable P and K pools remained in the range of “sufficient availability”. An investigation on five additional sites has shown that also for sites with long term organic farming (12 – 18 years) a sufficient or even high availability of P and K can be expected. This assumption is supported by the fact that in all studied soils a very large pool of organically bound phosphorous (which becomes plant available due to microbial degradation) has been detected. Measurements of the soil water balance showed that biologically farmed fields had higher soil water contents than conventional fields, especially in dry years. A significant impact of the kind of fertilization was not observed. Lucerne in the crop rotation had a positive influence on soil physical parameters like bulk density, saturated hydraulic conductivity, aggregate stability and the N mineralization potential. The densities and diversities of the soil fauna (oribatid and gamasid mites and springtails) were very low at the onset of the study in 2003. Except for the conventional site, the abundance and species richness of Collembola and Gamasida considerably increased in all organic land use types after an initial lag phase. Generally, the conversion to organic farming had a positive effect on Collembola and Gamasida; however, there was no discernible difference between three manure treatments. It is not yet clear if the resulting large numbers will sustain in the following years.
Compared to the conventional managed field the number of weed species on the permanent plots is clearly higher but no continuous increase over the investigated years was detected. Under lucerne and under field pea the highest species numbers were found. Due to a decrease in numbers during the following years of the crop rotation, no problems for the practice are assumed. The different fertilizers have neither shown an effect on the emergence of weeds nor on the number of seeds. The yield of winter wheat following lucerne was significantly lower in variant 3 because of the removal of lucerne biomass in this system in contrast to the systems with lucerne mulching. No significantly positive effect of a fertilisation with communal compost and farmyard manure on crop yield has been detected. However, interesting results can be found by analysis of all fertilised trials of the last years. Overall, the fertilisation with farmyard manure (system 3) reached tendentiously the highest crop yields. The communal compost fertilisation did not show so constant results because of the lower nitrogen effect of the compost in contrast to the farmyard manure. The yield development of the three organic fertilization systems was confirmed by the results of nutrient and humus balances calculated with the agro software REPRO. The nutritional value of wheat from organic farms has been examined. Based on these results, it is recommended to conduct regular feed analysis, implying crude protein analysis at least, if home-grown grains are fed to livestock on organic farms. Variant 1 achieved the highest average gross margin during the six years period. The assumed costs for the organic manure in variant 2 and 3 could not be covered by higher revenues. The main influence on the level of the gross margin was, among the climatic conditions, the fluctuating prices of the cash crops during the sample period.
(2) Field studies have shown a total sphere of influence of hedgerows in relation to their orientation, permeability and height of about the 15 to 20 fold of the height. Furthermore, available water resulting from precipitation, reduced evapotranspiration due to wind breaks or dislocation of snow has a high impact on (soil) water balance and hence on agriculture at this relatively dry location in Rutzendorf. The impact of the hedgerow lead to reduced water losses and higher soil water contents within a distance of 3 times the barrier height. These positive effects were higher in years with low precipitation amounts. Furthermore a positive effect of a hedge on crop yield in the adjacent field was shown. Yield increases ranged from 9.5 to 23.7 percent depending on the cultivated crop, the temperature and the amount of rain in the period of growth.
(3) Hedges and tree rows on the farm proved to be species-poor and the structure is more and more degenerating. Therefore cultivation measures have been identified to improve the multi-functionality of landscape elements as well as biodiversity. These measures have been mapped in a preservation concept for the biotope structures. Along hedges and between fields 6 m broad “eco-stripes” were established. An increase in species diversity was achieved by sowing authochthonal wild flowers in one part of the stripes. In the other part of the stripes, which was left to natural succession, low diversity was recorded. A total of 139 species of wild bees was recorded in the project area Rutzendorf. The results show high diversity and rare species in five year old “eco-stripes” in the east. The species richness of two year old “eco-stripes” was also high, but only euryeicous species were found. Carabids and hoover flies were accumulated in and alongside the eco-stripes due to their rich blossom supply. By single-plant countings of pea aphids and their antagonists in three different distances of a flowering strip, lower aphid densities were recorded close to the eco-stripe. These could not be attributed to higher beneficial efficacy there. The spatial distribution of arthropod group numbers emphasizes the significance of hedges and eco-stripes for arthropod biodiversity. In 2006-2008, the territories of breeding birds in the research area Rutzendorf were censused using the mapping method. The impoverished breeding bird community was dominated by skylark and pheasant. Diversity and abundance of breeding birds have clearly increased since the beginning of the project in 2003.
Berichtsdokumente/Anlagen
Download Anhang Teilprojekt 10 zum Abschlussbericht - Monitoring der Auswirkungen einer Umstellung auf den biologischen Landbau (MUBIL II) (4187.78 kB)
BerichtsautorInnen: DI Andreas Surböck, DI Markus Heinzinger, Ao. Univ.Prof. Dr. Jürgen K. Friedel, Univ.Prof. Dr. Bernhard Freyer (Institut für Ökologischen Landbau, Department für Nachhaltige Agrarsysteme, BOKU Wien) unter Mitwirkung der Projektpartner (BearbeiterInnen der einzelnen Teilprojekte)
Download Abschlussbericht - Monitoring der Auswirkungen einer Umstellung auf den biologischen Landbau (MUBIL II)_Juni 2009 (6221.07 kB)