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Agrar forschung schweiz 2 0 1 1

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H e f t

4

Agroscope | BLW | SHL | AGRIDEA | ETH Zürich

A p r i l

Umwelt

Erosionsrisikokarte im 2×2-Meter-Raster (ERK2)

Pflanzenbau

Die Referenzverdunstung und ihre ­Anwendung in der Agrarmeteorologie

Gesellschaft

Weiterbildung Betreuungsleistungen: Kompetenzen stärken für soziale ­

Leistungen in der Landwirtschaft

Seite 184

Seite 148 Seite 176


Bodenerosion führt zum Verlust von wertvollem Oberboden und kann Gewässer mit Sediment oder Nährund Schadstoffen verunreinigen. Neu entwickelte Erosionsrisiko­karten der landwirtschaft­lichen Nutz­ fläche der Schweiz zeigen das potenzielle Erosionsrisiko je nach Standortfaktoren wie ­Relief, Boden und Niederschlag. (Foto: Thomas Ledermann, CDE Bern)

Impressum Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse ist die Zeitschrift der landwirtschaftlichen Forschung von Agroscope und ihren Partnern. Die Zeitschrift erscheint auf Deutsch und Französisch. Sie richtet sich an Fachpersonen aus Forschung, Industrie, Lehre, Beratung und Politik, an kantonale und eidgenös­sische Ämter und weitere Fachinteressierte. Herausgeberin Agroscope Partner b Agroscope (Forschungsanstalten Agroscope Changins-Wädenswil ACW; Agroscope Liebefeld-Posieux ALP und Schweizerisches Nationalgestüt SNG; Agroscope Reckenholz-Tänikon ART) b Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern b Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft SHL, Zollikofen b Beratungszentralen AGRIDEA, Lindau und Lausanne b Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich, Departement Agrar- und Lebensmittelwissenschaften Redaktion Andrea Leuenberger-Minger, Agrarforschung Schweiz / ­Recherche Agro­ nomique Suisse, Forschungs­anstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 26 407 72 21, Fax +41 26 407 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Judith Auer, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW, Postfach 1012, 1260 Nyon 1, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Redaktionsteam Vorsitz: Jean-Philippe Mayor (Direktor ACW), Sibylle Willi (ACW), Gerhard Mangold (ALP und SNG), Etel Keller-Doroszlai (ART), Karin Bovigny-Ackermann (BLW), Beat Huber-Eicher (SHL), Philippe Droz (AGRIDEA), Jörg Beck (ETH Zürich). Abonnement Preise Zeitschrift: CHF 61.–* (Ausland + CHF 20.– Portokosten), inkl. MWSt. und Versandkosten, Online: CHF 61.–* *reduzierter Tarif siehe: www.agrarforschungschweiz.ch oder info@agrarforschungschweiz.ch Adresse Nicole Boschung, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 26 407 72 21, Fax +41 26 407 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Internet www.agrarforschungschweiz.ch www.rechercheagronomiquesuisse.ch ISSN infos ISSN 1663-7852 (Print) ISSN 1663-7909 (Internet) Schlüsseltitel: Agrarforschung Schweiz Abgekürzter Schlüsseltitel: Agrarforsch. Schweiz

Inhalt April 2011 | Heft 4 147

Editorial

Umwelt 148 Erosionsrisikokarte im 2×2-Meter-Raster

(ERK2) Simon Gisler, Hans Peter Liniger und Volker Prasuhn Umwelt 156 Identifizierung von Flächen, die über­

proportional zur Gewässerbelastung beitragen Martin Frey, Nadine Konz, Christian Stamm und Volker Prasuhn Umwelt 162 Entwicklung der landwirtschaftlichen

­Stickstoff-Emissionen bis im Jahr 2020 Simon Peter Umwelt 170 Haltungssysteme und Messkonzept für

Ammoniakemissionen bei freier Lüftung Sabine Schrade, Margret Keck, Kerstin Zeyer und Lukas Emmenegger 176

Pflanzenbau

Die Referenzverdunstung und ihre ­ nwendung in der Agrarmeteorologie A Pierluigi Calanca, Pascalle Smith, Annelie Holzkämper und Christof Ammann

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Gesellschaft

 eiterbildung Betreuungsleistungen: W Kompetenzen stärken für soziale ­Leistungen in der Landwirtschaft Ernst Bolliger

190

Porträt

191

Aktuelles

195

Veranstaltungen

© Copyright Agroscope. Nachdruck von Artikeln gestattet, bei Quellenangabe und Zustellung eines Belegexemplars an die Redaktion. Erfasst in: Web of Science, CAB Abstracts, AGRIS

Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft SHL Haute école suisse d’agronomie HESA


Editorial

Gute Information – Voraus­setzung für zielgerichtetes Handeln Liebe Leserin, lieber Leser Zielgerichtetes Handeln setzt ausreichende Information voraus. Dazu gehört das Wissen darüber, wohin wir wollen. Wir müssen aber auch wissen, wo wir heute stehen und welche Handlungsmöglichkeiten uns zur Verfügung stehen. Werfen wir einen Blick auf den Boden. Gemäss UNO-Prognosen müssen im Jahr 2050 neun Milliarden Menschen ernährt werden. Das sind pro Jahr 80 Millionen mehr als heute, gleich viel wie die Einwohnerzahl von Deutschland. Mit dem Einkommen steigt in den Schwellenländern auch der Konsum tierischer Produkte. Damit steigt der Bedarf an Produktionsfläche überproportional. Anton Candinas, Bundesamt für Landwirtschaft BLW

Bedrohte Böden Dem steht weltweit eine begrenzte Fläche produktiver Böden gegenüber. Grössere Landreserven gibt es nur noch in wenigen Ländern. Die vorhandenen Flächen sind zudem vielfältigen Bedrohungen ausgesetzt. Millionen Hektaren sind von Erosion bedroht, von Versalzung, Verdichtung, Schadstoff- eintrag und anderen Gefahren. Jährlich gehen zwei Millionen Hektaren allein durch die Siedlungstätigkeit verloren. Bezogen auf die Ernährung der Welt mag die Produktion von Nahrungsmitteln in der Schweiz unbedeutend erscheinen. Wir verfügen jedoch im Mittelland über fruchtbare Böden und genügend Wasser für eine hohe Produktion. Das Mittelland gehört im weltweiten Vergleich zu den Gunstlagen. Dieses Potenzial gilt es zu erhalten. Heute geht pro Stunde in der Schweiz die Fläche verloren, die es für die Ernährung eines Menschen braucht. Das hat auch damit zu tun, dass nebst der Landwirtschaft noch ganz andere, mächtige Interessengruppen mit entscheiden. Erosionsrisiken in der Schweiz Bei anderen Problemen im Zusammenhang mit dem landwirtschaftlich genutzten Boden sieht es anders aus. Ein gutes Beispiel ist die Erosion. Das Ziel ist klar, Erosion bedroht die Fruchtbarkeit der Böden und muss deshalb vermieden werden. Die Möglichkeiten, Erosion zu vermeiden, sind bekannt. Seit kurzem kennen wir die Orte und das Ausmass des Problems. Eine Karte zeigt das potenzielle Erosionsrisiko auf Parzellenniveau detailliert auf (siehe Artikel Seiten 148 bis 155 in dieser Ausgabe). Es liegt in der Hand der Landwirtinnen und Landwirte, durch angepasste Bewirtschaftungsmassnahmen dafür zu sorgen, dass Erosion die Fruchtbarkeit der Böden nicht vermindert. Diese Karte ist ein interessanter Vorschlag, mögliche Probleme in der Landwirtschaft anzugehen. Dank guten Informationen unter anderem über die Topografie, die Niederschläge und den Boden können die potenziell erosionsgefährdeten Flächen identifiziert werden. Massnahmen zur Verbesserung der Situation können auf diese Flächen beschränkt und zielgerichtet aufgeführt werden. Voraussetzung dazu sind ausreichende Informationen.

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U m w e l t

Erosionsrisikokarte im 2x2-Meter-Raster (ERK2) Simon Gisler1, Hans Peter Liniger1 und Volker Prasuhn2 Centre for Development and Environment CDE, Universität Bern, 3012 Bern 2 Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8046 Zürich Auskünfte: Volker Prasuhn, E-Mail: volker.prasuhn@art.admin.ch, Tel. +41 44 377 71 45

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Bodenerosion führt zur Beeinträchtigung der Bodenfruchtbarkeit. (Foto: ART)

Einleitung Bodenerosion führt zum Verlust von wertvollem Oberboden und kann Gewässer mit Sediment oder Nähr- und Schadstoffen verunreinigen. Der Erhalt der Bodenfruchtbarkeit ist im ureigenen Interesse jedes Landwirtschaftsbetriebes. Trotzdem werden die Folgen von Bodenerosion häufig nicht als vordringliches Problem eingestuft. Die Bäuerinnen und Bauern werden zwar vom Gesetzgeber dazu aufgefordert, Erosion auf ihren Böden zu verhindern. In der Verordnung über Belastungen des Bodens (VBBo) sind Richtwerte für Bodenerosion auf Ackerflächen festgeschrieben, und in der Direkt­ zahlungsverordnung (DZV) wird bei wiederholtem Bodenabtrag auf Ackerflächen die Umsetzung von Mass­

148

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nahmen verlangt. Die Umsetzung von Erosionsschutzmassnahmen ist in der Praxis allerdings häufig ungenügend. In der EU ist der Erosionsschutz neu im Rahmen von «Cross Compliance» geregelt. Seit dem 01.07.2010 müssen zum Beispiel in Deutschland gemäss Direktzahlungen-Verpflichtungenverordnung in allen Bundesländern parzellenscharfe potenzielle Erosionsgefährdungskarten vorliegen und im Vollzug eingesetzt werden (sogenanntes Erosionskataster). Eine vergleichbare Regelung existiert in der Schweiz bisher nicht. Mit der Erosionsgefährdungskarte der Schweiz, die kürzlich erstellt worden ist (Friedli 2006, Prasuhn et al. 2007), liegt zwar eine digitale Gefährdungskarte vor, diese ist aber von der räumlichen Auflösung her (Hektarraster) nur für nationale Übersichtszwecke, nicht aber für par-


zellenscharfe Massnahmenpläne geeignet. Daher wurde im Auftrag des Bundesamtes für Landwirtschaft (BLW) nun eine hoch aufgelöste Erosionsrisikokarte im 2x2-Meter-Raster (ERK2) erstellt (Gisler et al. 2010). Folgende Anforderungen wurden an die Karte beziehungsweise das Modell gestellt: ••wissenschaftlich abgesichert und anerkannt, ••schweizweit möglichst einheitlich, ••vergleichbar mit entsprechenden Karten aus EU-­ Ländern, ••digital bzw. GIS-basiert, ••frei verfügbares und weit verbreitetes Programm, ••möglichst einfach, d. h. mit vorhandenen Daten realisierbar, ••anwenderfreundlich, d. h. für Vollzug und Praxis geeignet und akzeptiert, ••hoch aufgelöst, d. h. auf Parzellenebene einsetzbar. Einerseits soll die ERK2 helfen, potenziell erosionsgefährdete Gebiete zu lokalisieren, andererseits soll sie durch ihre detaillierten Informationen bei einem bestätigten Verdacht mögliche Ansätze für geeignete Massnahmen aufzeigen. Die ERK2 ist ein Hilfsmittel für den Landwirt und Behörden. Sie ersetzt jedoch keinesfalls detaillierte Feldabklärungen vor Ort.

Methoden Das Erosionsmodell AV-Erosion Für die Berechnung des potenziellen Bodenabtrags wurde die Software AVErosion 1.0, eine frei verfügbare Extension für das ESRI GIS-Programm ArcView 3.x, verwendet (Schäuble 2005). Das Modell wurde von Schäuble (1999) entwickelt und wird derzeit von der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (TLL) im Rahmen von Cross Compliance eingesetzt (Bischoff und Gullich 2009). In der Schweiz wurde es in zwei Diplomarbeiten getestet (Chisholm 2008, Gisler 2009). AVErosion berechnet auf Basis der «Modified Universal Soil Loss Equation» (MUSLE) respektive der «Allgemeinen Bodenabtrags­gleichung» (ABAG) den langjährigen mittleren Bodenabtrag (A) aus der Multiplikation der Faktoren:

Zusammenfassung

Erosionsrisikokarte im 2x2-Meter-Raster (ERK2) | Umwelt

Die hoch aufgelöste Erosionsrisikokarte der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz zeigt das potenzielle Erosionsrisiko aufgrund der Standortfaktoren Relief, Boden und Niederschlag – unabhängig von der jeweiligen Nutzung (Acker-, Dauergrünland oder Reben) und Bewirtschaftung. Stark erosionsgefährdete Bereiche innerhalb einer Parzelle oder eines Hanges wie beispielsweise Talwege können in der Karte gut identifiziert werden. Erosionsschadenskartierungen im Feld, Vergleiche mit anderen Erosionsrisikokarten und Diskussionen mit Landwirtinnen und Landwirten haben die Plausibilität der Karte bestätigt. Insgesamt wurden 44 % der landwirtschaftlich genutzten Fläche im Talgebiet auf der Basis eines 2x2-MeterRasters als potenziell erosionsgefährdet klassiert. Allerdings werden 38 % aller Flächen im Talgebiet als Dauergrünland genutzt und haben insofern kein reales Erosionsrisiko. Eine digitale Karte der Ackerflächen liegt derzeit nicht vor, so dass eine Aufteilung in Acker- und Dauergrünland nicht vorgenommen werden konnte. Mit der ERK2 liegt nun eine für die ganze Schweiz einheitliche Grundlage zur Beurteilung des potenziellen Erosionsrisikos auf der Skala Parzelle vor. Sie erlaubt, dass Landwirte und die kantonale Beratung Flächen mit potenziellem Erosionsrisiko frühzeitig wahrnehmen, gemeinsam vor Ort beurteilen und allfällige Massnahmen planen können. Eine Überprüfung des modellierten Erosionsrisikos im Feld bleibt aber unumgänglich.

R = Regen- und Oberflächenabflussfaktor, Niederschlags­ erosivität K = Bodenerodierbarkeitsfaktor L = Grösse des Einzugsgebietes S = Hangneigungsfaktor C = Bedeckungs- und Bearbeitungsfaktor  P = Erosionsschutzfaktor

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Umwelt | Erosionsrisikokarte im 2x2-Meter-Raster (ERK2)

Hangneigung Hangneigung

Niedrig Niedrig

Einzugsgebietsgrösse Einzugsgebietsgrösse

hoch Hoch

Niedrig Niedrig

hoch Hoch

Bodenerodierbarkeit Bodenerodierbarkeit

Niederschlagserosivität Niederschlagserosivität

Niedrig Niedrig

Niedrig Niedrig

hoch Hoch

Hoch hoch

Abb. 1 | Beispielhafte Darstellung der Faktoren S (Hangneigung), ­ L (Einzugsgebietsgrösse und Hanglänge), K (Bodenerodierbarkeit) und R (Niederschlagserosivität). Die Multiplikation der Faktoren ­e rgibt das potentielle Erosionsrisiko (siehe Abb. 2 und 3).

Bei AVErosion erfolgt die Berechnung der Relief­ faktoren (L und S) in Einzugsgebietsdimension, das heisst unter Einbezug von Nachbarschaftsbeziehungen aller 2x2-Meter-Rasterzellen und unter Berücksichtigung von Hangrichtungswechseln. Sie beruht auf dem «Unit Contributing Area Concept» und verwendet «Multiple-flowAlgorithmen», im Gegensatz zur klassischen USLE, die auf dem «Regular Slope Concept» beruht und «Single-flowAlgorithmen» verwendet. Dadurch werden die Fliesswege des Wassers in Geländemulden (Talwege) besser abgebildet. AVErosion benötigt fünf Eingabedatensätze: ••Schlagraster (Berechnungseinheit) ••Digitales Höhenmodell (DHM) ••Raster mit den R-Faktordaten ••Raster mit den K-Faktordaten ••Raster mit den C-Faktordaten. Schlagraster und Feldblöcke Das Schlagraster gibt die zu berechnende Fläche vor. Innerhalb seiner Grenzen werden die einzelnen Faktoren generiert und zur resultierenden Erosionsabschätzung verrechnet. Schlagraster können Anbauparzellen, Feldblöcke, Besitzparzellen, Feldstücke oder andere abgrenzbare Einheiten sein. Für die ERK2 wurden Feldblöcke verwendet. Ein Feldblock ist eine zusammen­ hängende landwirtschaftlich genutzte Fläche, die von

150

Agrarforschung Schweiz 2 (4): 148–155, 2011

relativ stabilen, in der Natur erkennbaren Aussengrenzen (zum Beispiel Wald, Strassen, Siedlungsflächen, Gewässer) umgeben ist. Ein Feldblock kann durch einen oder mehrere Landwirte bewirtschaftet werden. Er kann also mehrere Anbauparzellen oder auch Grundbuchparzellen beinhalten sowie unterschiedliche Nutzungsarten (Ackerland/Dauergrünland/Reben oder verschiedene Ackerkulturen) kombinieren. Ein Feldblock stellt eine Art geschlossenes hydrologisches Einzugsgebiet dar, in dem alle Rasterzellen innerhalb des Feldblockes hydrologisch verbunden sein können (sofern das Gefälle dies ermöglicht) und sich somit bezüglich Erosion beeinflussen können. Andere Feldblöcke oder Flächen ausserhalb eines Feldblockes können die Wasserflüsse und Erosion innerhalb des Feldblockes nicht beeinflussen. Ein Fremdwasserzufluss ist im Modell also nicht möglich. Als Mindestgrösse für einen Feldblock wurden 25 Aren fest­ gelegt (Ausnahme: Reben). Flächen, welche dieses Mindestmass unterschritten, wurden eliminiert und somit von der Berechnung ausgeschlossen. Die Feldblöcke wurden für die ganze Schweiz einheitlich aus der Vector25-Karte erstellt. Der Datensatz Vector25 ist das digitale Landschaftsmodell der Schweiz und wird aus der Pixelkarte der 1:25 000er Landeskarte und hinzugezogenen fotogrammetrisch ausgewerteten Daten erstellt. Es gibt neun thematische Ebenen, wobei

Tab. 1 | Detaillierte digitale Bodenkarten, welche für die Berechnung des Erosionsrisikos genutzt werden konnten. Kanton

Fläche (ha)

1:5000

AG

1428

1:5000

BL/BS

17 890

1:5000

GL

990

Massstab

1:5000

LU

4011

1:5000

SO

9020

1:5000

ZG

8782

1:5000

ZH

64 080

Total 1:5000

106 203

1:10 000

LU

3925

1:10 000

SG

35 469

Total 1:10 000 1:25 000

39 395 LU

Total 1:25 000 TG

1:50 000

GE

Total 1:50 000

12,0

4,4

17 307 17 307

1:50 000

Fläche (%) von LN ERK2

2,0

44 396 11 261 55 658

6,3

Total Bodenkarten

218 564

24,7

Gesamte LN ERK2

886 661


Erosionsrisikokarte im 2x2-Meter-Raster (ERK2) | Umwelt

ten abgedeckt werden (Tab. 1). Für die restliche Fläche wurden die aus der Bodeneignungskarte 1:200 000 abgeleiteten K-Faktoren verwendet (Prasuhn et al. 2010).

Gefährdungsstufen 1 keine Gefährdung 0

250

500 Meter

2 Gefährdung 3 hohe Gefährdung

Abb. 2 | Ausschnitt der ERK2 mit einer Klassierung in drei Gefährdungsstufen (gleicher Ausschnitt wie Abb. 1 und 3).

die sogenannten Primärflächen die landwirtschaftlich genutzten Flächen beinhalten. Eine Trennung von Ackerland und Dauergrünland ist mit den derzeit verfügbaren digitalen Datensätzen nicht möglich. Insgesamt wurden 180 920 Feldblöcke ausgeschieden. Der Mittelwert der Feldblockgrösse beträgt 5,0 ha, der Median 2,4 ha.

Berechnungsgebiet der ERK2 Das berechnete Gebiet umfasst alle Flächen in der Talund Hügelzone (zusammengefasst als Talgebiet bezeichnet) gemäss den landwirtschaftlichen Zonengrenzen. In einem erweiterten Datensatz sind die Bergzonen I und II zusätzlich enthalten. Die Bergzonen III und IV sowie das Sömmerungsgebiet wurden grundsätzlich von den Berechnungen ausgeklammert. Aus dem Datensatz ­Vector25 wurden im verbleibenden Gebiet anschliessend alle nicht landwirtschaftlichen Nutzungen wie Wald, Siedlungsflächen, Gewässer, Strassen, Hecken etc. ausgeschnitten, zusätzlich wurden auch Obstanlagen und gartenbaulich genutzte Flächen eliminiert. Um Strassen, Gewässer, Hecken und Wald wurden Pufferstreifen gelegt und ebenfalls eliminiert. Das erweiterte Berechnungsgebiet umfasst mit einer Fläche von 886 661 ha rund 84 % der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz.

Digitales Höhenmodell DTM-AV Das verwendete DTM-AV ist das Digitale Terrainmodell der amtlichen Vermessung (swisstopo). Es wurde zwischen 2000 und 2007 mittels »Airborne Laser Scanning» erhoben. Aus den Rohdaten (Punktdaten) wurde ein Gittermodell mit 2 × 2-m-Raster interpoliert. Die Genauigkeit liegt im offenen Gelände bei ± 50 cm. Das DTM-AV deckt die ganze Schweiz bis zu einer Höhe von 2000 m. ü. M. ab. Das Höhenmodell bildet die Grundlage für die Berechnung der Relieffaktoren L und S des Erosionsmodells und gibt die Rasterzellengrösse vor (Abb. 1). Durch die hohe Auflösung ermöglicht es eine sehr gute Abbildung erosionsrelevanter, kleinräumiger Strukturen wie Geländemulden oder -stufen.

Klassengrenzen der ERK2 In Deutschland bestehen durch die DirektzahlungenVerpflichtungenverordnung (DirektZahlVerpflV) im Rahmen von Cross-Compliance Bestimmungen zum Schutz der Böden vor Wassererosion. Bis zum 01.07.2010 mussten die Bundesländer alle Ackerflächen nach dem Grad der Erosionsgefährdung einteilen und dies den Bewirtschaftern mitteilen. In der Anlage 1 dieser Verordnung sind die Gefährdungsklassen beschrieben. Die Bestimmung der Faktoren S, L, R und K soll dabei in Anlehnung an DIN19708 (2005) erfolgen. Für die ERK2 wurde die deutsche Klassierung übernommen (Tab. 2).

Raster mit R-, K- und C-Faktoren Das R-Faktorraster gibt die Niederschlagserosivität, also die Verteilung erosionswirksamer Niederschlagsenergie der Schweiz wieder und wurde von Friedli (2006) ohne Änderungen übernommen (Abb. 1). Das K-Faktorraster beinhaltet Informationen zur Bodenerodierbarkeit. Es wurde aus der K-Faktorkarte von Friedli (2006) und ergänzend aus detaillierten kantonalen Bodenkarten erstellt (Abb. 1). Dazu wurden die Kantone nach digitalen Bodenkarten angefragt. Aus den Angaben zu Körnung, Humus- und Skelettgehalt wurde die Erodierbarkeit für die verschiedenen Bodenkarten berechnet. Nur rund ein Viertel der von uns berechneten Fläche konnte durch detaillierte Bodenda-

Die Resultate der Erosionsrisikoberechnungen werden in zwei Varianten angeboten. Die erste Karte liefert die Einteilung in die drei Gefährdungsstufen gemäss Tabelle 2. Diese Karte soll einen raschen Überblick über

Resultate und Diskussion

Tab. 2 | Wassererosionsgefährdungsklassen der ERK2 in Anlehnung an die gesetzlichen Vorgaben der deutschen Direktzahlungen-Verpflichtungenverordnung. Klasse

Beschreibung

Wert (S x L x K x R)

Darstellung

1

Keine Erosionsgefährdung

0–30

grün

2

Erosionsgefährdung

30–55

gelb

3

Hohe Erosionsgefährdung

>55

rot

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Umwelt | Erosionsrisikokarte im 2x2-Meter-Raster (ERK2)

die Erosionsdisposition des gewählten Ausschnittes bieten (Abb. 2). Der hinterlegte Datensatz enthält keine absoluten Zahlenwerte für den potenziellen Bodenabtrag, sondern nur die drei Klassenwerte für das Erosionsrisiko. Dies ermöglicht einfache statistische Auswertungen für beliebige Ausschnitte. So kann zum Beispiel für eine Parzelle, einen Feldblock oder eine Gemeinde der relative Flächenanteil der drei Klassen im GIS leicht berechnet werden. Die zweite Karte beinhaltet den Originaldatensatz mit absoluten Werten für den potenziellen Bodenabtrag pro Rasterzelle. Die vorgegebene Klassierung in neun Klassen orientiert sich sowohl bei den Werten als auch bei der Farbgebung an den Vorgaben von Tabelle 2. Die stärkere Unterteilung ergibt eine detaillierte Darstellung und ist deshalb für die Ursachenanalyse einer einzelnen gefährdeten Parzelle gut geeignet (siehe Abb. 3 und 5). Überblick über die ERK2 Einen schweizweiten Überblick über das modellierte potenzielle Erosionsrisiko der landwirtschaftlichen Nutzfläche des Talgebiets zeigt die Karte in Abb. 4. Das Ero­ sionsrisiko wurde in neun Klassen dargestellt, eingeteilt

Erosionsrisiko in t/(ha*a) < 20 20 – 30 30 – 40 40 – 55 55 – 100 100 – 150 150 – 250

0

250

250 – 500

500 Meter

> 500

Abb. 3 | Ausschnitt der ERK2 mit einer Klassierung in neun Klassen für den potenziellen Bodenabtrag (gleicher Ausschnitt wie Abb. 1 und 2).

nach dem berechneten langjährigen mittleren potenziellen Bodenabtrag in t/(ha*a). Die Einteilung und Farbgebung wurde dabei an die oben definierten Klassen (Tab. 2) angepasst. Die aktuelle Flächenangabe zur Ackerfläche der Schweiz (inklusive Kunstwiesen) beläuft sich auf 405 214 ha sowie 13 084 ha Reben. Davon befinden sich 90 % (377 567 ha) im Talgebiet (SBV 2009). Daher wurden in Abbildung 4 die Bergzonen I und II, welche zwar auch berechnet wurden, nicht abgebildet. Die dar-

Erosionskarte der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz (ERK2) ohne Bergzonen und Sömmerungsgebiete

Erosionsrisiko in t/(ha*a) < 20

100 – 150

20 – 30

150 – 250

30 – 40

250 – 500

40 – 55

< 500

55 – 100 0

40

80

Abb. 4 | Die Erosionsrisikokarte (ERK2) für die landwirtschaftlich genutzten Flächen im Talgebiet der Schweiz. Die Karte zeigt das potenzielle Erosionsrisiko ohne Berücksichtigung von Nutzung und Bewirtschaftung.

152

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km


Erosionsrisikokarte im 2x2-Meter-Raster (ERK2) | Umwelt

gestellte Fläche im Talgebiet umfasst 606 233 ha. 38 % der abgebildeten Flächen sind Dauergrünland und 62 % Ackerland oder Reben. Dies ist bei der Interpretation der Resultate unbedingt zu berücksichtigen. 56 % der Fläche wurden als nicht erosionsgefährdet klassiert, 12 % als potentiell erosionsgefährdet und 32 % als stark poten­ ziell erosionsgefährdet. Viele der als stark potenziell erosionsgefährdet klassierten Flächen befinden sich am Übergang der Tal- zur Bergzone. Hier dürften viele Flächen als Dauergrünland genutzt werden, was deren aktuelles Erosionsrisiko praktisch unerheblich macht. Validierung der ERK2 Die Validierung des Modells AVErosion erfolgte mit den zehnjährigen Messdaten der Erosionsschadenskartierungen vom Frienisberg für 203 Parzellen (Prasuhn 2011). Es konnte eine befriedigende Übereinstimmung vor allem für die hoch erosionsgefährdeten Parzellen gefunden werden. Weiterhin wurde das Modell in diversen Gebieten auf Plausibilität geprüft. In den Gebieten Estavayer le Lac und Oberaargau, in denen von Ledermann et al. (2010) zweijährige Erosionsschadenskartierungen durch-

Erosionsrisiko in t/(ha*a)

geführt wurden, stimmten die kartierten Erosionsschäden – vor allem Talwege – ebenfalls gut mit den Modellvorhersagen überein. Der Vergleich der ERK2 mit den bestehenden Hinweiskarten 1:25 000 für die erosionsbedingte Bodengefährdung in den Kantonen Solothurn, Luzern und Genf ergab gute bis sehr gute visuelle Übereinstimmungen. Von Frey et al. (2010) wurde AVErosion auf vier sehr unterschiedlichen Betrieben eingesetzt. Alle Betriebsleiter haben die Resultate akzeptiert beziehungsweise für richtig befunden. Zusätzlich wurden die mit einem anderen Ansatz (Noll et al. 2010) gemachten Erosionsrisikoabschätzungen für die Gebiete Avenches (VD) und Boiron de Morges (VD) mit den Vorhersagen der ERK2 verglichen. In Avenches lagen dabei ebenfalls Feldbeobachtungen zur Bodenerosion vor, um die ERK2 auf Plausibilität zu prüfen. Auch hier wurden weitgehende Übereinstimmungen festgestellt. Interpretationsmöglichkeiten der ERK2 Da das Erosionsrisiko in hohem Masse von der Geländetopologie bestimmt wird, kann man aus der Erosionsrisikokarte auch annähernd das vorliegende Relief abschätzen 

Hillshade aus DTM-AV (swisstopo)

< 20

40 – 55

150 – 250

20 – 30

55 – 100

250 – 500

30 – 40

100 – 150

< 500

Profil Blau

Profil Schwarz 595 590 585 580 575 570 565 560

569,5 569 568,5 568 567,5 567 566,5 0

10

20

Skalen in Meter

30

40

50

60

70

200

150

Skalen in Meter

100

50

0

Abb. 5 | Ausschnitt aus der ERK2 für einen Feldblock mit einer ­G eländemulde in Gefällsrichtung (schwarze Linien = Feldblock­g renzen). Längs- und Querprofil charakterisieren die Mulde. Die Muldenstruktur ist durch das erhöhte Erosionsrisiko in der ERK2 gut erkennbar.

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Umwelt | Erosionsrisikokarte im 2x2-Meter-Raster (ERK2)

Erosionsrisiko in t/(ha*a) < 20 20 – 30 30 – 40 40 – 55 55 – 100 100 – 150 150 – 250 250 – 500 > 500

Abb. 6 | Vergleich von fotografisch festgehaltenen Erosionsschäden mit ERK2-modelliertem Ero­ sionsrisiko. Die Mulde mit Talwegerosion wird vom Modell gut abgebildet. (Foto: Thomas Ledermann, CDE Uni Bern)

beziehungsweise den Grund dafür erkennen, ob oder warum eine Erosionsgefährdung vorliegt. Dies hilft bei der Interpretation der Darstellung des potenziellen Erosionsrisikos in der ERK2. Wo sind Geländemulden? Wie ist die grobe Form des Geländes? Wo befinden sich konkave oder konvexe Hänge? In welche Richtung fliesst das Wasser? Wo liegen beispielsweise Hecken, Böschungen? Solche Strukturen lassen sich aus der ERK2 oft sehr detailliert abschätzen und erlauben eine erste Ursachenanalyse. Beispiel Geländemulde Geländemulden sind Vertiefungen im Gelände, welche den Wasserfluss kanalisieren und ableiten (sogenannte Talwege). Die zusammenfliessenden Wassermassen erhöhen die Abflussenergie und den L-Faktor; deshalb drücken sich solche Geländeformen in einem stark erhöhten Erosionsrisiko aus (siehe Abb. 5, links). Die Muldenstruktur (blaues Profil) mit dem entsprechenden Längsgefälle (schwarzes Profil) führt zu diesem Effekt. Bei solchen in der ERK2 gut erkennbaren und typischen Strukturen wird eine detaillierte Überprüfung der Situation im Feld dringend angeraten, da solche Strukturen häufig zu hohen Bodenabträgen (Talwegerosion) führen. Weitere Beispiele für gut erkennbare Geländestrukturen finden sich in Gisler et al. (2010). Vergleich mit realen Erosionsereignissen Der Vergleich zwischen Foto und Karte soll zeigen, wie man sich einen Kartenausschnitt der ERK2 in der Realität vorstellen muss. Das Beispiel in Abbildung 6 zeigt einen stark erosionsgefährdeten Hangabschnitt mit typischen Erosionsformen und den entsprechenden Ausschnitt aus der ERK2. Weitere Beispiele finden sich in Gisler et al. (2010).

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Hinweise für den Anwender Auch in einem weltweit vielfach verwendeten und validierten Modell wie der ABAG wird die Realität immer abstrahiert und vereinfacht. Das heisst, das prognostizierte potentielle Erosionsrisiko in der ERK2 kann in einigen Fällen nicht richtig beurteilt worden sein. So kann es vorkommen, dass es in Gebieten, die auf der Karte als nicht erosionsgefährdet eingestuft sind, in der Realität trotzdem zu Erosionsereignissen kommt, oder dass Gebiete noch stärker von Erosion betroffen sind, als dies in der Karte dargestellt wird. Mögliche Ursachen dafür sind zum Beispiel Fremdwasserzufluss von Strassen, defekte Drainagen, Hangwasseraustritte. Andererseits werden viele der als potentiell erosionsgefährdet klassierten Flächen in der ERK2 vom Landwirt bereits angepasst bewirtschaftet (Dauergrünland oder konservierende Bodenbearbeitung usw.), so dass dort nicht mit realen Erosionsschäden zu rechnen ist. Eine Überprüfung der jeweiligen Situation im Feld wird in jedem Fall angeraten. Ausblick Weiterführende Arbeiten zur Verbesserung der ERK2 wären die Ausscheidung von Dauergrünland und effektiv ackerbaulich genutzten Parzellen. Eine Differenzierung der jeweiligen Fruchtfolgen und Bodenbearbeitungsverfahren aufgrund genauerer Kenntnisse der Bewirtschaftung würde es erlauben, den C-Faktor in die Bodenerosionsgleichung einzubeziehen und damit die effektiv gefährdeten Parzellen auf Grund der heutigen Nutzung zu ermitteln. Weiterhin könnte der Anschluss an das Gewässernetz modelliert werden, um mögliche Gewässerbelastungen durch Bodenerosion abschätzen zu können.n


Carta ad alta risoluzione del rischio di erosione con reticolo a celle di 2×2 m (CRE2) La carta ad alta risoluzione del rischio di erosione (CRE2) della superficie agricola utile della Svizzera mostra il potenziale rischio di erosione, basandosi su fattori locali quali rilievo, suolo e precipitazioni, indipendentemente dalla forma di utilizzazione (superficie campicola, prato permanente o vigneto) e di gestione. Sulla carta possono essere identificate distintamente le zone fortemente a rischio di erosione all'interno di una parcella o su un pendio, come per esempio i thalweg. La pertinenza della CRE2 è stata confermata dalla cartografia sul campo dei danni provocati dall'erosione, dai confronti con altre carte sul rischio di erosione e dai colloqui intrattenuti con gli agricoltori. Sulla base di un reticolo a quadrati di 2×2 metri è stato classificato come potenzialmente a rischio d'erosione, il 44 % della superficie agricola utile in zona di pianura. Tuttavia, il 38 % di tutte le superfici in pianura è sfruttato come superficie permanentemente inerbita e non è, pertanto, a rischio reale di erosione. La CRE2 rappresenta una base unificata, valida per tutta la Svizzera per individuare potenziali rischi di erosione a livello di parcellare. Essa consente ad agricoltori e consulenti cantonali di intervenire tempestivamente in caso di rischio di erosione, di condurre una valutazione comune sul campo e di prendere eventuali misure. Una verifica sul campo del rischio di erosione rilevato sulla base di modelli resta, tuttavia, indispensabile.

Literatur ▪▪ Bischoff R. & Gullich P., 2009. Erosionsschutz in der Thüringer Landwirtschaft. 3. Sächsisch-Thüringische Bodenschutztage Erfurt, 106–112. ▪▪ Chisholm M., 2008. Analyse der Bodenerosion mit der AVErosion-Extension für ArcView. Diplomarbeit, CDE Universität Bern. ▪▪ DIN 19708, 2005. Bodenbeschaffenheit – Ermittlung der Erosionsgefährdung von Böden durch Wasser mit Hilfe der ABAG. ▪▪ Frey M., Stamm C., Konz N. & Prasuhn V., 2010. Machbarkeitsstudie Kartierung beitragender Flächen. Studie im Auftrag des BAFU. EAWAG und ART Zürich-Reckenholz. ▪▪ Friedli S., 2006. Digitale Bodenerosionsgefährdungskarte der Schweiz im Hektarraster – Unter besonderer Berücksichtigung des Ackerlandes. Diplomarbeit CDE Universität Bern. ▪▪ Gisler S., 2009. Erosionsabschätzung und Massnahmenplanung mit der ArcView Extension AV Erosion im Gebiet Frienisberg – Auswirkungen von parzellenscharfen Faktordaten. Masterarbeit, CDE Universität Bern. ▪▪ Gisler S., Liniger H.P. & Prasuhn V., 2010. Technisch-wissenschaftlicher Bericht zur Erosionsrisikokarte der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz im 2x2-Meter-Raster (ERK2). CDE Universität Bern und ART ­Zürich-Reckenholz, 113 S. ▪▪ Ledermann T., Herweg K., Liniger H.P., Schneider F., Hurni H. & Prasuhn V., 2010. Applying erosion damage mapping to asses and quantify

Summary

Riassunto

Erosionsrisikokarte im 2x2-Meter-Raster (ERK2) | Umwelt

Erosion risk map in a 2×2-meter grid (ERM2) The high-resolution erosion risk map (ERM2) of Switzerland’s utilised agricultural area shows potential erosion risk based on the locational factors of relief, soil and precipitation – irrespective of particular land use (arable land, permanent grassland or vines) or crop management. Areas at high risk of erosion within a plot or on a hillside, such as talwegs for example, are easy to identify on the map. Erosion damage mapping in the field, comparisons with other erosion risk maps and discussions with farmers have confirmed the validity of the map. Altogether, 44 % of the utilised agricultural area in the valley region was classified as a potential erosion risk on the basis of a 2×2-meter grid. 38 % of all the land in the valley region is used as permanent grassland, however, and to this extent poses no real erosion risk. A digital map of arable land is not currently available, so the land could not be broken down into arable and permanent grassland. ERM2 now provides a standard basis for assessing the potential erosion risk on plot scale for the whole of Switzerland. It enables farmers and cantonal advisors to identify in advance the land at risk of potential erosion, assess it jointly in situ and plan the requisite action. It remains essential, however, to carry out a field inspection of the erosion risk modelled. Key words: soil erosion, erosion risk map, ­modeling.

off-site effects of soil erosion in Switzerland. Land Degradation & Development 21, 353–366. ▪▪ Noll D., Dakhel N. & Burgos S., 2010. Beurteilung der Transferrisiken von Pestiziden durch Oberflächenabfluss. Agrarforschung Schweiz 1 (3), 110 – 117. ▪▪ Prasuhn V. 2011. Soil erosion in the Swiss midlands – results of a 10-year field survey. Geomorphology 126, 32 – 41. ▪▪ Prasuhn V., Liniger H.P., Hurni H. & Friedli S., 2007. Bodenerosions-Gefährdungskarte der Schweiz. Agrarforschung 14 (3), 120 – 127. ▪▪ Prasuhn V., Liniger H.P., Hurni H. & Friedli S., 2010. Abschätzung des Bodenfaktors für die Übersichtskarte der Bodenerosionsgefährdung der Schweiz. Bulletin der Bodenkundlichen Gesellschaft der Schweiz (BGS) 30, 31–36. ▪▪ SBV (Schweizerischer Bauernverband), 2009. Statistische Erhebungen und Schätzungen über Landwirtschaft und Ernährung, Brugg. ▪▪ Schäuble H., 2005. AVErosion 1.0 für ArcView – Berechnung von Bodenerosion und -akkumulation nach den Modellen USLE und MUSLE87. ­Z ugang: http://www.terracs.com/averosion_deu.pdf [1.11.10]. ▪▪ Schäuble H., 1999. Erosionsprognosen mit GIS und EDV – Ein Vergleich verschiedener Bewertungskonzepte am Beispiel einer Gäulandschaft. Diplomarbeit, Geographisches Institut Eberhard-Karls-Universität, Tübingen.

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U m w e l t

Identifizierung von Flächen, die über­ proportional zur Gewässerbelastung beitragen Martin Frey1, Nadine Konz2, Christian Stamm1, Volker Prasuhn2 1 Eawag, 8600 Dübendorf 2 Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8046 Zürich Auskünfte: Christian Stamm, E-Mail: christian.stamm@eawag.ch, Tel. +41 58 765 55 65

Oberflächenabfluss von intensiv genutzten Graslandflächen führt zu hohen Phosphorabschwemmungen. (Foto: Volker Prasuhn, ART)

Einleitung In der Landwirtschaft eingesetzte Pflanzenschutzmittel (PSM) und Nährstoffe – insbesondere Phosphor (P) und Stickstoff (N) – können vom Boden abgeschwemmt oder ausgewaschen werden und Gewässer verschmutzen. PSM können empfindliche Organismen in den Gewäs-

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sern beeinträchtigen und ein übermässiger Nährstoff­ eintrag führt zu Eutrophierung in Seen. Sedimenteintrag aus Bodenerosion kann zur Kolmation der Gewässersohle führen, das heisst zur Verstopfung der Poren, wodurch Laichplätze für Fische zerstört werden. Aus Sicht der Landwirtschaft werden Massnahmen zur Verminderung der Gewässerbelastungen gesucht, die eine grosse positive Wirkung im Gewässer bei möglichst geringen Kosten und Einschränkungen der landwirtschaftlichen Produktion haben. Aus dieser Perspektive ist die Erkenntnis aus der Hydrologie bedeutsam, die besagt, dass nur ein kleiner Teil eines Einzugsgebietes während eines Regenereignisses zum Abfluss beiträgt (Hewlett und Hibbert 1967). Da die Gewässer belastenden Stoffe hauptsächlich mit dem Wasser transportiert werden, liegt es nahe, dass auch zur stofflichen Gewässerbelastung nur ein Teil eines Einzugsgebietes beiträgt. Damit bietet sich die Möglichkeit, mit gezielten Massnahmen auf wenigen, ausgewählten Teilflächen eine wesentliche Verbesserung der Gewässerbelastung herbeizuführen, ohne Landwirtschaftsflächen grossflächig mit zusätzlichen Auflagen zu belegen. In der wissenschaftlichen Literatur ist dieses Konzept bereits verbreitet. Flächen mit grossem Verlustpotenzial werden als beitragende Flächen (engl. critical source areas, contributing areas oder hydrologically sensitive areas) bezeichnet. Flächen sind dann beitragende Flächen, wenn sie hydrologisch aktiv und mit dem Gewässernetz verbunden sind und zusätzlich eine Stoffquelle vorhanden ist. Da das Verlustrisiko von Stoffen stark von der aktuellen Bewirtschaftung abhängt, wird zwischen dem aktuellen – von der Fruchtfolge, Düngung, Bodenbearbeitung und ähnlichem abhängigen – und dem potenziellen, standortspezifischen Risiko unterschieden. Letzteres ist nur von den zeitlich weitgehend konstanten Standorteigenschaften (Boden, Relief, Klima, Gewässernetz) abhängig. Im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt BAFU haben wir untersucht, wieweit es der heutige Wissensstand erlaubt, das Konzept der beitragenden Flächen für Nährstoffe, PSM und Erosion flächenhaft in der Schwei-


zer Landwirtschaft zur Verminderung der diffusen Gewässerbelastung einzusetzen. Um das Konzept in der landwirtschaftlichen Beratung und Kontrolle umsetzen zu können, müssen beitragende Flächen mit verfüg­ baren Daten verlässlich ausgeschieden werden können. Wir zeigen deshalb auf, mit welchen Werkzeugen beitragende Flächen identifiziert werden können und welche Grundlagen dazu benötigt werden. Beispielhaft wurden diese Werkzeuge bei vier Testbetrieben angewendet. Diese Erfahrungen lassen wir in Empfehlungen für das weitere Vorgehen einfliessen.

Material und Methoden Werkzeuge zur Kartierung beitragender Flächen Erosionsmodell AVErosion Im Bereich der Erosion sind Vorhersagemodelle am weitesten entwickelt. Es gibt eine Vielzahl von Studien zur Evaluation dieser Werkzeuge. Einfache Ansätze zur Vorhersage beitragender Flächen basieren auf der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG, engl. Universal Soil Loss Equation USLE). Eine Abwandlung davon ist das Modell AVErosion, das aktuell in der Schweiz verwendet wurde, um eine flächendeckende, hoch aufgelöste Erosionsgefährdungskarte zu erstellen (Gisler et al. 2010). P-Index Auch für beitragende Flächen für P-Verluste stehen verschiedene Werkzeuge zur Verfügung. Weitverbreitet ist der sogenannte P-Index, der in den USA entwickelt wurde und heute in vielen Ländern in angepasster Form verwendet wird (Gburek und Sharpley 1998). Dabei werden räumliche Eigenschaften zu Transportrisiko und P-Quellen in Risikokategorien eingeteilt, gewichtet und aggregiert. Der resultierende Index kann benutzt werden, um die Risikoanfälligkeit verschiedener Felder zu vergleichen. Pflanzenschutzmittel Dem P-Index analoge Indices für PSM-Verluste gibt es bisher nicht. Da die Transportprozesse für P und PSM sehr ähnlich sind, kann aber auf die Erfahrung im P-Bereich zurückgegriffen werden. Potenzielle Risikoflächen für die Abschwemmung von Pflanzenschutzmitteln sind hydrologisch aktive Flächen. Zur Identifizierung solcher Flächen gibt es verschiedene Ansätze (Agnew et al. 2006 oder Srinivasan und McDowell 2009). Vielversprechend ist der Ansatz, das Transportrisiko in ein Risiko für sättigungsbedingten Abfluss und ein Risiko für Abfluss aufgrund einer Infiltrationshemmung aufzuteilen. Das sättigungsbedingte Risiko wird dabei mit dem Topoindex (Beven und Kirkby 1979) abgebildet, der die Lage im

Zusammenfassung

Identifizierung von Flächen, die über­p roportional zur Gewässerbelastung beitragen | Umwelt

Sedimenteinträge durch Erosion sowie Abschwemmungen von Pflanzenschutzmitteln und Nährstoffen aus der Landwirtschaft belasten unsere Gewässer. Verschiedene Feldstudien weisen darauf hin, dass die Flächen, von denen diese Einträge stammen, räumlich begrenzt sind. Insbesondere Phosphor, Pflanzenschutzmittel und Sedimente gelangen vorwiegend durch schnelle Abflussprozesse auf einem geringen Anteil der landwirtschaftlichen Fläche in die Gewässer. Diese sogenannten beitragenden Flächen betragen im Schnitt etwa 20 % der Gesamtfläche. Am besten abgesichert ist das Konzept der beitragenden Flächen bei der Erosion, bei der die Verluste nach Regenereignissen noch gut zu erkennen sind. Bei Phosphor ist dieses Konzept vor allem im Ausland weit verbreitet, wird jedoch nur durch wenige Messdaten bestätigt. Weit weniger Daten liegen für Pflanzenschutzmittel vor. Nicht geeignet ist das Konzept für Stickstoff. Um beitragende Flächen zu identifizieren, stehen verschiedene Werkzeuge zur Verfügung. Wir haben einige davon auf vier Betrieben getestet. Insbesondere die Identifikation von Flächen, die zur Erosion beitragen, wurde von den Landwirten als realistisch eingeschätzt. Beitragende Flächen für Erosion und Abschwemmung sind oft nicht deckungsgleich. Die Identifikation von beitragenden Flächen wird limitiert durch die begrenzten räumlichen Informationen. In der Schweiz stehen nur für wenige Gebiete Bodeninformationen mit genügend hoher Auflösung zur Verfügung.

Relief widerspiegelt und das Infiltrationsrisiko durch die Bodenkarte. In einem ähnlichen Ansatz werden anhand von Boden- und Reliefinformationen ermittelt, wo welche Abflussprozesse zu erwarten sind (engl. dominant runoff processes, DRP; z. B. Schmocker-Fackel et al. 2007). Risikoflächen für PSM-Abschwemmungen sind Flächen, die schnell reagieren und Oberflächen- oder Drainagenabfluss auslösen. In der Schweiz gibt es für  den Kanton Zürich schon eine komplette DRP-Karte.

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Umwelt | Identifizierung von Flächen, die über­p roportional zur Gewässerbelastung beitragen

Resultate und Diskussion Überlegungen zu Frachtdynamik und Massenbilanz Feldmessungen zeigen, dass P, PSM und Sedimente vorwiegend während grossen Abflussereignissen in Gewässer gelangen. Dabei sind vor allem schnelle Abflussprozesse wie Oberflächenabfluss oder Transport durch Grobporen in Drainagen aktiv. Diese Prozesse treten räumlich begrenzt auf. Im Unterschied dazu gelangt N hauptsächlich mit dem Basisabfluss, der sich aus dem Grundwasser speist, in Oberflächengewässer. Eine grobe Abschätzung der minimalen Ausdehnung der beitragenden Flächen für die verschiedenen Stoffe kann aus einfachen Massenbilanzüberlegungen gewonnen werden. Messungen im Ausfluss von Einzugsgebieten zeigen, dass häufig grosse Mengen – teilweise über 30 % der im Einzugsgebiet eingesetzten N-Menge – im Ausfluss gefunden werden können. Beim P betragen die Verluste hingegen meist nur 3 bis 5 % und bei den PSM liegen sie sogar häufig unter 1 % der ausgebrachten Menge. Abschwemmungen von P und PSM können sich also auf einen kleinen Teil des Einzugsgebietes beschränken. Beim N hingegen muss eine relativ grosse Fläche beitragend sein. Bei der N-Belastung handelt es sich deshalb um ein flächenhaftes Problem, das mit angepasstem Management auf einem kleinen Teil des Gebietes meist nicht gelöst werden kann. Analyse bestehender Felduntersuchungen Erosion Es ist nicht einfach, die im Abfluss gemessenen Stoffverluste beitragenden Flächen im Einzugsgebiet zuzuordnen. Bei der Erosion gelingt die Identifikation am besten, da Erosionsspuren auch nach einem Niederschlagsereignis noch gut erkennbar sind (Abb. 1). Die langjährige Erosionsstudie in der Region Frienisberg zeigt, dass der von Erosion betroffene Flächenanteil im Mittel pro Jahr ungefähr 16 % betrug (Prasuhn et al. 2007). Bei einzelnen Abtragsereignissen lag der Anteil häufig erheblich niedriger. Weltweit liefern Erosionsuntersuchungen ähnliche oder tiefere Werte. Wird der Anschluss an ein Gewässer einbezogen, verringert sich der Flächenanteil beitragender Flächen noch einmal stark, da schon kleine topographische Barrieren den Sedimenteintrag ins Gewässer aufhalten können. Phosphor Im Gegensatz zur Erosion können die Verluste bei gelösten Stoffen nachträglich kaum zurückverfolgt werden, da keine Spuren des Transportvorgangs erhalten bleiben. Es existieren deshalb nur wenige Feldstudien, die das Konzept der beitragenden Flächen empirisch bestä-

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Abb. 1 | Die über Bodenerosion zur Gewässerbelastung beitragenden Flächen lassen sich im Feld gut kartieren. Erosionsrille, die in einen Einlaufschacht und über diesen ins Gewässer mündet. (Foto: Thomas Ledermann, CDE Uni Bern)

tigen. Aufschlussreich sind verschiedene Studien zur P-Abschwemmung in Pennsylvania (USA), wo die P-Verluste wie bei uns während wenigen starken Regenereignissen stattfinden. Dabei wird der Abfluss hauptsächlich durch Oberflächenabfluss auf gesättigten Flächen entlang des Gewässers gebildet (Gburek und Sharpley 1998). Grosse Niederschlagsereignisse bei bereits hohen Bodenwassergehalten führen zu einer grossen Ausdehnung. Für durchschnittlich grosse Abflussereignisse, die alljährlich vorkommen, betrug der Anteil beitragender Flächen zirka 20 %. Sie waren für rund die Hälfte der totalen P-Verluste während einer zehnjährigen Messreihe verantwortlich. Bei zwei Extremereignissen trug praktisch das ganze Gebiet zum Abfluss bei. Die räumliche Variation der Verluste von PSM wurde im Greifenseegebiet intensiv analysiert. Messungen zeigten, dass aus den Maisfeldern eines Untereinzugsgebietes, die 44 % der Maisfläche des gesamten Einzugsgebietes ausmachen, 76 % der Verluste stammen (Leu et al. 2004). Dank einer weiteren Studie im gleichen Gebiet konnten die beitragenden Flächen weiter eingeschränkt werden (Gomides Freitas et al. 2008). Dabei wurde gezeigt, dass auf wenigen Aren eines Feldes die Verlustrate bis zu 30-mal höher sein kann als auf dem Rest des Feldes. Diese Untersuchungen haben gezeigt, dass hyd-


Identifizierung von Flächen, die über­p roportional zur Gewässerbelastung beitragen | Umwelt

Arbeiten deuten darauf hin, dass hier erhebliche Unsicherheiten bestehen. Die Konnektivität zum Gewässer wird oft ganz vernachlässigt. Messungen auf Feldskala mit Anschluss ans Gewässer liegen kaum vor und die Anzahl Messungen ist meist gering. Bei den P-Verlusten muss zudem zwischen partikulärem und gelöstem P unterschieden werden. Partikulärer P wird als Bestandteil des Bodens erodiert, gelöster P in der Wasserphase abgeschwemmt und ist für die Eutrophierung von Gewässern massgebend. Da die Erosionsvorhersagen weit fortgeschritten sind können, Risikoflächen für den partikulären P-Transport identifiziert werden.

* Unterschiede im Transportrisiko vorhergesagt

*

0.8

0.9

1.0

*

0.7

Phosphor Zur Evaluation der verschiedenen P-Indices ist die Datenlage deutlich schlechter als für Erosion. Dies geht aus unserer Analyse von veröffentlichten Studien hervor, die wir in Abbildung 3 zusammengefasst haben. Die Abbildung zeigt, wie gut die jeweiligen P-Indices beitragende Flächen – hier als die 20 % der Flächen mit den grössten Verlustraten definiert – vorhersagen konnten. Studien auf Testparzellen betrachten meist nur den Einfluss des P-Gehaltes des Bodens und der Düngung, jedoch nicht, wie gut das Transportrisiko vorhergesagt wird. Einzelne

Perfektes Modell

0.6

Evaluation bestehender Werkzeuge Erosion Um die Genauigkeit des Erosionsmodells AVErosion abzuschätzen, wurden die Modellvorhersagen mit den zehnjährigen Erosionsmessreihen auf 203 Flächen in der Region Frienisberg verglichen. Risikoflächen mit hohen Erosionsverlusten konnten dabei gut vorher­gesagt werden.

Anwendung auf Testbetrieben Die Werkzeuge wurden auf vier Testbetrieben in der Schweiz getestet. Für die Erosionsvorhersagen wurde das Modell AVErosion verwendet, für P der P-Index aus Pennsylvania und für PSM der Topographische Index und der DRP-Ansatz. Um die Vorhersagen zu plausibilisieren, wurde auf die Erfahrungen der Landwirte zurückgegriffen, da diese ihre Parzellen bezüglich Vernässung und  Erosion in der Regel sehr genau kennen.

Modell ohne Informationsgehalt

0.5

rologische Verbindungen zwischen Feldteilen und Gewässersystem entscheidend sind (Frey et al. 2009). Kleinräumige topographische Barrieren können verhindern, dass abgeschwemmte PSM ins Gewässer gelangen. Im untersuchten Gebiet war insgesamt lediglich ein Drittel der Fläche mit dem Gewässer verbunden (Abb. 2). Das zurückgehaltene Wasser reinfiltrierte in den Boden. Bei drainierten Böden kann so ein Teil davon über Makroporen und die Drainage ins Gewässer gelangen. Insgesamt zeigt die durchgeführte Literaturrecherche, dass das Konzept der beitragenden Flächen für Erosion, P- und PSM-Verluste empirisch erhärtet ist. Die vorhandenen Daten zeigen, dass in vielen Fällen zirka 80 % der Verluste von rund 20 % der Fläche stammen. Beim Stickstoff hingegen ist meist von einem flächenhaften Problem auszugehen.

Pflanzenschutzmittel Für PSM haben wir im Rahmen dieser Studie Risikovorhersagen mittels Topoindex und DRP durchgeführt. Die mit diesen Verfahren ermittelten beitragenden Flächen sind plausibel. Die verfügbaren Daten zu PSM-Verlusten lassen aber nur eine qualitative Evaluation der Ansätze zu. Die Risikovorhersagen der beiden Ansätze (Topoindex und DRP) sind in der Abbildung 4 beispielhaft für ein Gebiet im Zürcher Weinland abgebildet.

AUC

Abb. 2 | Der Fahrweg bildet eine topographische Barriere, die verhindert, dass Oberflächenabfluss vom Feld links in den Bach auf der rechten Seite der Strasse fliessen kann. (Foto: Martin Frey, Eawag)

NA NA

Gesamt-P

NA

NA NA NA

P gelöst

Abb. 3 | Evaluation verschiedener P-Indices für Gesamt-P und ­g elösten P anhand von publizierten Studien in der Literatur. NA: keine Werte verfügbar. AUC: ein Gütemass der Vorhersage («Area under the curve»).

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Topoindex-Ansatz

Risiko sehr gering gering mittel hoch sehr hoch

DRP-Ansatz

500 m Abb. 4 | Risikovorhersagen für den Gewässereintrag von Pflanzenschutzmitteln mit dem Topo­ index-Ansatz (links) und dem DRP-Ansatz (rechts).

Die Qualität der Vorhersagen von beitragenden Flächen ist stark von den verwendeten Inputdaten abhängig. Die Schweiz verfügt über ein flächendeckendes digitales Höhenmodell im 2×2-Meter-Raster. Daten zur Landnutzung sind ebenfalls von guter Qualität (Vector25, Arealstatistik). Bodendaten sind dagegen sehr heterogen (z. B. Massstab 1:  5000 bis 1:200 000). In allen Gebieten wurde die beste verfügbare Bodeninformation verwendet. Die räumlichen Erosionsvorhersagen wurden von den Landwirten durchwegs als realistisch beurteilt. Die Risikovorhersagen mit dem verwendeten P-Index sind stark mit der Erosion gekoppelt. Gute Erosionsvorher­ sagen führen so zu realistischen Risikoflächen für den partikulären P-Transport. Felder mit Abschwemmung von gelöstem P werden im verwendeten P-Index aber zu  wenig berücksichtigt. Bei den Risikoflächen für Abschwemmungen von PSM gab es keine offensichtlichen Fehlklassifizierungen, wenn sich die Landwirtinnen und Landwirte auf ihre lokale Kenntnisse bezüglich Vernässung von Feldern und allenfalls beobachtete Abschwemmungen während Niederschlagsereignissen abstützen. Bei hochaufgelösten Bodendaten liefern der Topoindex- und der DRP-Ansatz für PSM-Verluste ähnliche Risikoflächen (Abbildung 4). Bei unzureichenden Bodendaten ist die räumliche Differenzierung beim DRP-Ansatz stark eingeschränkt. Mit der topographischen Information allein kann die räumliche Verteilung von Oberflächenabfluss auf gesättigten Flächen identifiziert werden, infiltrationslimitierter Oberflächenabfluss wird aber nicht erfasst. Die Vorhersage solcher Flächen ist nur mit guten Bodendaten möglich und beinhaltet auch dann noch grosse Unsicherheiten, da sie stark von der Bewirtschaftung abhängen. Beim Vergleich der beitragenden Flächen für Erosion, P und PSM fällt auf, dass sie häufig nicht deckungsgleich sind. Erosion und partikulärer Transport finden meist in steilen Hanglagen statt, während Abschwemmung vor allem am Hangfuss auftritt, wo es oft flach ist.

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Praktische Umsetzung Beitragende Flächen können für Erosion, P- und PSMVerluste empirisch nachgewiesen werden. Bei der Bewirtschaftung der Flächen sollte deshalb darauf geachtet werden, dass spezifische Massnahmen zur Verminderung der diffusen Gewässerbelastung getroffen werden. Einen wichtigen Schritt stellt hierbei die Fertigstellung der hoch aufgelösten Erosionsgefährdungskarte dar, die seit Kurzem für die landwirtschaftlich genutzte Fläche der Schweiz zur Verfügung steht (Gisler et al. 2010). Sie liefert zuverlässige Resultate für die relative Einstufung des Erosionsrisikos. Auch beim P und bei den PSM können vorhandene Methoden zur Vorhersage von beitragenden Flächen die Beratung unterstützen. Risikokarten eignen sich sehr gut als Visualisierungsmittel. Anpassungen an die Schweizer Verhältnisse sind jedoch noch notwendig. Parallel zur Weiterentwicklung dieser Methoden ist die Datenlage zur Charakterisierung der Bodeneigenschaften zu verbessern. Alle Methoden zur Vorhersage der beitragenden Flächen benötigen parzellenscharfe Bodeninformationen, die bislang nur für wenige Flächen in der Schweiz in ausreichender Qualität zur Verfügung stehen: Für über die Hälfte der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz gibt es derzeit keine geeignete Bodenkarte, nur für 12 % liegt eine detaillierte digitale Karte im Massstab 1:5000 vor, für weitere 4 % existieren digitale Karten im Massstab 1:10 000. Die Untersuchungen auf vier Testbetrieben haben gezeigt, dass beitragende Flächen für Erosion und Abschwemmung nicht unbedingt deckungsgleich sind. Dies erschwert die spezifische Bewirtschaftung beitragender Flächen. Für die Berücksichtigung beitragender Flächen in der landwirtschaftlichen Praxis könnte deshalb eine Anpassung der Schlagstruktur im Rahmen überben trieblicher Zusammenarbeit eine Chance bieten. 


Identificazione di aree che contribuiscono in modo sproporzionato all'inquinamento delle acque Le immissioni di sedimenti dovute all'erosione e al convogliamento di prodotti fitosanitari e sostanze nutritive provenienti dall'agricoltura inquinano i nostri corsi d'acqua. Diversi studi sul campo evidenziano che queste immissioni provengono da aree circoscritte. In particolare il fosforo, i prodotti fitosanitari e i sedimenti giungono nei corsi d'acqua principalmente a causa del rapido ruscellamento che interessa aree ristrette delle superfici agricole. Queste aree a rischio, le cosiddette critical source areas (CSA), rappresentano mediamente il 20 per cento circa della superficie totale. La migliore prova empirica delle CSA esiste in relazione all'erosione, dove le perdite possono essere osservate in seguito a precipitazioni. Per il fosforo questo concetto è ampiamente diffuso soprattutto all'estero, ma è confermato solo da poche misurazioni Ancor meno dati sono disponibili per i prodotti fitosanitari. Il concetto non è adatto per quanto concerne l'azoto. Per identificare le CSA si può ricorrere a diversi strumenti. Ne abbiamo testati alcuni in quattro aziende. Gli agricoltori hanno valutato realistica soprattutto l'identificazione di aree che contribuiscono all'erosione. Le CSA per l'erosione e quelle per il convogliamento spesso non coincidono. L'identificazione di queste aree è limitata dalle scarse informazioni territoriali. Cartine dei suoli con una risoluzione sufficientemente elevata in Svizzera sono disponibili solo per poche regioni.

Literatur ▪▪ Agnew L.J., Lyon S., Gérard-Marchant P., Collins V.B., Lembo A.J., Steenhuis T.S. & Walter M.T., 2006. Identifying hydrologically sensitive areas: Bridging the gap between science and application. J. Environ. Manage. 78 (1), 63–76. ▪▪ Beven K.J. & Kirkby M.J., 1979. A physically based, variable contributing area model of basin hydrology. Hydrol. Sci. Bull . 24, 43 – 70. ▪▪ Frey M.P., Schneider M.K., Dietzel A., Reichert P. & Stamm C., 2009. Predicting critical source areas for diffuse herbicide losses to surface waters: Role of connectivity and boundary conditions. J. Hydrol. 365 (1–2), 23–26. ▪▪ Hewlett J.D. & Hibbert A.R., 1967. Factors affecting the response of small watersheds to precipitation in humid areas. In: W.E. Sopper and H.W. Lull, Editors, International Symposium on Forest Hydrology, Pergamon Press, Elmsford, New York, 275–290. ▪▪ Gisler S., Linniger H.P. & Prasuhn V., 2010. Technisch-wissenschaftlicher Bericht zur Erosionsrisikokarte der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz im 2x2-Meter-Raster (ERK2). Forschungsanstalt Agroscope ­Reckenholz-Tänikon ART, Zürich und CDE, Universität Bern, 117 S.

Summary

Riassunto

Identifizierung von Flächen, die über­p roportional zur Gewässerbelastung beitragen | Umwelt

Identification of critical source areas for diffuse water pollution Input into streams due to erosion and runoff of pesticides and nutrients from agricultural fields pose a threat to our water bodies. Field studies indicate that these losses originate from limited parts of a given catchment. This holds especially for fine sediments, pesticides and phosphorus, which are mainly transported by fast flow processes that are generated only on certain locations. These critical source areas (CSAs) seem to cover in many cases about 20 % of the total area. The best empirical evidence for CSAs exists for erosion, where losses can be observed after an erosive event. For P losses, the concept is also used fairly wide-spread in many countries outside Switzerland. However, the empirical data base supporting the concept is rather limited. Even less data exist for pesticides. For nitrogen, the CSA concept is not appropriate. For identifying CSA in space, several tools are available. We have tested some of them on four different test farms. The risk areas for erosion agreed well with the field experience of the local farmers. The risk areas for runoff and erosion did not overlap in many situations. Identifying risk areas in Switzerland is in many situations severely hampered by the coarse soil maps that are available. Key words: critical source area, water pollution, phosphorus, pesticides, soil erosion.

▪▪ Gburek W.J. & Sharpley A.N., 1998. Hydrologic controls on phosphorus loss from upland agricultural watersheds. J. Environ Qual. 27 (2), 267–277. ▪▪ Gomides Freitas L., Singer H., Müller S. R., Schwarzenbach R. P. & Stamm C., 2008. Source area effects on herbicide losses to surface waters – A case study in the Swiss Plateau. Agric . Ecosyst. Environ 128 (3), 177 – 184. ▪▪ Leu C., Singer H., Stamm C., Müller S.R. & Schwarzenbach R.P., 2004. Variability of herbicide losses from 13 fields to surface water within a small catchment after a controlled herbicide application. Environ. Sci. Technol. 38 (14), 3835–3841. ▪▪ Prasuhn V., Liniger H., Hurni H. & Friedli S., 2007. Bodenerosions-Gefährdungskarte der Schweiz. Agrarforschung , 14 (3), 120–127. ▪▪ Schmocker-Fackel P., Naef F. & Scherrer S., 2007. Identifying runoff processes on the plot and catchment scale. Hydrol. Earth Syst. Sci. 11 (2), 891–906. ▪▪ Srinivasan M.S. & McDowell R.W., 2009. Identifying critical source areas for water quality: 1. Mapping and validating transport areas in three headwater catchments in Otago, New Zealand. J. Hydrol. 379 (1–2), 54–67.

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Entwicklung der landwirtschaftlichen ­Stickstoff-Emissionen bis im Jahr 2020 Simon Peter, Institute for Environmental Decisions IED, ETH Zürich Auskünfte: Simon Peter, E-Mail: simonpeter@ethz.ch, Tel. +41 44 632 48 28

Umweltschutz, Tierwohl, Wirtschaftlichkeit und Reduktion des Arbeitsanfalls. Leider gibt es keine Stickstoffminderungsmassnahmen, die sich auf alle Zielebenen positiv auswirken. Der Einsatz einer Massnahme erfordert deshalb stets ein Abwägen aller Wirkungen.

Einleitung Das Angebot an Stickstoff (N) ist ein limitierender Faktor bei der Ertragsbildung landwirtschaftlicher Kulturen. Folglich bestimmt die N-Zufuhr auf landwirtschaftlichen Böden massgeblich die Höhe des Pflanzenertrages. Ein Teil des in der Landwirtschaft eingesetzten Stickstoffs gelangt in die organische Substanz von pflanzlichen und tierischen Produkten oder des Bodens. Ein anderer Teil geht aus Sicht der Landwirtschaft unproduktiv verloren – entweder in der Form von ökologisch unproblemati-

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schem elementarem Stickstoff (N2) oder aber in der Form von umweltschädlichem Ammoniak (NH3), Nitrat (NO3), Lachgas (N2O) oder Stichoxid (NOx) (BLW 2008). Bei drei der vier umweltrelevanten N-Formen – Ammoniak, Nitrat und Lachgas – ist die Landwirtschaft gesamtschweizerisch gesehen die Hauptemittentin. Folglich kommt der Landwirtschaft eine spezielle Verantwortung zur Minderung der umweltschädlichen N-Emissionen zu, wobei Ammoniak und Nitrat rein mengenmässig gesehen die bedeutsamsten landwirtschaftlichen N-Fraktionen sind (Abb. 1).


Bestehende Ziellücken Die Bundesämter für Umwelt (BAFU) und für Landwirtschaft (BLW) haben für die Landwirtschaft in diversen ökologisch relevanten Bereichen Umweltziele formuliert, welche aus Gesetzen, Verordnungen, internationalen Abkommen und Bundesratsbeschlüssen hergeleitet worden sind. Die im Bericht Umweltziele Landwirtschaft (BAFU/BLW 2008) festgelegten Ziele zeigten auf, dass gerade im Bereich der landwirtschaftlichen Stickstoffemissionen teilweise beträchtliche Lücken zwischen den gesetzlich festgehaltenen Umweltzielen und der Ist-Situation bestehen. Beim Ammoniak beispielsweise, müssten die Emissionen aus der Landwirtschaft von gegenwärtig rund 48 kt N (Kupper et al. 2009) auf 25 kt N (BAFU/BLW 2008) annähernd halbiert werden, damit eine substanziell schädigende Wirkung in sensiblen Ökosystemen verhindert werden kann. Auch bei den Zielsetzungen für die nationale Nitratfraktion ist die Lücke beträchtlich. Vor diesem Hintergrund hat das BLW die Gruppe Agrar-, Lebensmittel- und Umweltökonomie der ETH Zürich mit der Durchführung einer quantitativen Studie beauftragt (Peter et al. 2010). Die Arbeit soll Entscheidungsgrundlagen zur Beantwortung der Frage liefern, welche agrarökologischen Etappenziele im N-Bereich bis im Jahr 2020 realistischerweise angepeilt werden könnten. Dies mit Blick auf die langfristigen Umweltziele Landwirtschaft (UZL) aber auch unter Berücksichtigung der dabei anfallenden Kosten und der zu erwartenden  Auswirkungen auf die Agrarproduktion.

3,2 (4 %)

2,5 (3 %)

Ammoniak

Zusammenfassung

Entwicklung der landwirtschaftlichen ­Stickstoff-Emissionen bis im Jahr 2020 | Umwelt

Die Landwirtschaft ist Hauptemittentin der drei reaktiven Stickstoffverbindungen Ammoniak, Nitrat und Lachgas. Deshalb kommt ihr eine spezielle Verantwortung zur Minderung der umweltschädlichen Stickstoffemissionen zu. Dies umso mehr, weil in diesem Bereich teilweise beträchtliche Lücken zwischen den gesetzlich festge­ haltenen Umweltzielen und der Ist-Situation bestehen. Im vorliegenden Artikel geht es deshalb um die Frage, welche agraröko­ logischen Etappenziele im N-Bereich bis im Jahr 2020 angepeilt werden könnten. In der durchgeführten Studie wurden ausgewählte technisch-organisatorische Minderungsmassnahmen in ein bestehendes agrarwirtschaft­ liches Allokationsmodell implementiert. Damit konnte das Potenzial einer landwirtschaftlichen Emissionsreduktion und deren sektorspezifischen Kosten berechnet werden. Die Modellergebnisse zeigen, dass mit den untersuchten Massnahmen im Rahmen des Ressourcenprogramms der «AP2011» eine maximale Emissionsreduktion von rund 10 % beim Ammoniak, Nitrat und den anderen umweltrelevanten N-Emissionen erwartet werden darf. Darüber hinausgehende Emissionsreduktionen scheinen ohne weitere Massnahmen lediglich über eine Extensivierung bzw. über einen Produktionsrückgang erreichbar. Dies würde jedoch mit unerwünscht starken Auswirkungen auf das landwirtschaftliche Einkommen einhergehen. Deshalb spielt das realisierbare Zusatzpotenzial von bisher unberücksichtigten Minderungsmassnahmen eine zentrale Rolle, wenn es darum geht, Etappenziele für das Jahr 2020 festzulegen. Das Erreichen der formulierten Langfristziele dürfte noch längere Zeit eine Herausforderung für Forschung, Politik und Praxis bleiben.

Nitrat 37,7 (41%)

47,5 (52%) Lachgas Stickoxide

Abb. 1 | Umweltrelevante N-Verluste [kt] der Schweizer Landwirtschaft im Jahr 2007. Quelle: Kupper et al. (2009 und eigene Berechnungen (Peter et al. 2010)

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163


Umwelt | Entwicklung der landwirtschaftlichen ­Stickstoff-Emissionen bis im Jahr 2020

Tab. 1 | Berücksichtigte Massnahmen zur Ammoniakreduktion und ihre geschätzten Verbreitungsgrade. Quelle: Peter et al. (2010) Verbreitungsgrad Massnahme

Indikator

2000

2007

2020 Worst

Best

Schleppschlauch

Anteil Schleppschlauch

[% der Gülle]

9%

13%

25%

38%

58%

Stickstoff (N) und Phosphor (P) ­reduziertes Futter (NPr-Futter)

Anteil NPr bei Mastschwein

[% des Tierbestandes]

0%

47%

70%

80%

95%

Anteil abgedeckt (fest/perf.)

[% der Gülle]

84%

82%

83%

84%

88%

Güllelagerabdeckung

Anteil offen

[% der Gülle]

16%

18%

16%

13%

7%

Anteil Schwimmfolie

[% der Gülle]

0%

0%

1%

3%

5%

1 zu 1 verdünnt

[% der Gülle]

100%

100%

100%

100%

100%

1 zu 2 od. 1:3 verdünnt

[% der Gülle]

0%

0%

0%

0%

0%

NH3-arme Stallsysteme

NH3-armer Laufstall für Kühe NH3-armer Stall für Schweine

[% der Laufställe]

0%

0%

5%

10%

15%

[% der Schweineställe]

0%

0%

10%

15%

20%

Gülleausbringung

am Tag am Abend (nach 18.00 Uhr)

[% der Gülle]

84%

81%

90%

85%

80%

[% der Gülle]

16%

19%

10%

15%

20%

Misteinarbeitung

bis 1 Tag nach Ausbringung später als 1 Tag n. Ausbringung

[% des Mists]

21%

24%

21%

29%

40%

[% des Mists]

79%

76%

79%

71%

60%

Stallsystem Milchvieh

Anteil Lauf- und Anbindeställe

Weidemanagement

Anteil keine Weide, Halbtagesweide oder Ganztagesweide

Kraftfuttereinsatz

Anteil 6 %, 20 % oder 30 % des Energiebedarfs (Milchvieh)

Milchleistung

Anteil 5000kg, 7000kg oder 9000kg Jahresleistung

Zwischenkulturen

Anbaufläche

Gülleverdünnung

Methoden und Annahmen Modell Für die quantitativen Betrachtungen im Rahmen der Studie wurde das agrarwirtschaftliche Allokations­modell S_INTAGRAL verwendet (Peter 2008). S_INTAGRAL berücksichtigt die wichtigsten tierischen und ­pflanzenbaulichen Aktivitäten und die landwirtschaftsspezifischen Systemdynamiken (z.B. Entwicklung der Stallkapazitäten oder der Tierbestände, Futter- und Nähr­stoffbilanzen). Ergänzt wird der Modellansatz mit ausgewählten technisch-organisatorischen Minderungsmassnahmen, um deren Reduktionspotential auf nationaler Ebene abzuschätzen (z.B. Schleppschlaucheinsatz). Die Emissionsberechnung selbst basiert im AmmoniakBereich auf der von der Schweizerischen Hochschule für Landwirtschaft (SHL) entwickelten Methodik Agrammon (Kupper et al. 2009). Im Nitrat-Bereich kommt ein kulturspezifischer Ansatz der ART zum Einsatz (Braun et al. 1994), welcher diverse Korrekturfaktoren für zusätzliche Einflussgrössen wie z.B. den Zwischenfutteranbau oder die Weidehaltung mitberücksichtigt (Spiess und Prasuhn 2006).

164

Referenz

Agrarforschung Schweiz 2 (4): 162–169, 2011

modellendogene Entwicklung, in ­ bhängigkeit der wirtschaftlichen A ­Rahmenbedingungen

Preise und Direktzahlungen Die Modellresultate basieren auf einem Szenario welches gegenüber heute von gleich bleibenden Agrarpreisen ausgeht. Die Direktzahlungen orientieren sich an den Beitragsansätzen der «AP2011». Folglich sind in der vorliegenden Analyse noch keine aktuellen Überlegungen zur Weiterentwicklung des Direktzahlungssystems (WDZ) mit eingeflossen. Massnahmenauswahl Die für die Modellrechnungen berücksichtigten technisch-organisatorischen Minderungsmassnahmen (Tab. 1) entsprechen in etwa dem Massnahmenkatalog des Ressourcenprogramms der «AP2011» zur Reduktion der Ammoniakemissionen. Das bedeutet, dass nicht alle in der Literatur (z.B. Keck et. al 2006) diskutierten Massnahmen berücksichtigt werden, entweder aus Gründen fehlender Praxisreife oder infolge unvollständiger Datenbasis. Bei den Nitratemissionen gibt es keine einfach anwendbaren technischen Minderungsmassnahmen wie beispielsweise der Schleppschlaucheinsatz beim Ammoniak. Hier besteht der effektivste Weg darin, das land-


Entwicklung der landwirtschaftlichen ­Stickstoff-Emissionen bis im Jahr 2020 | Umwelt

maximum technical feasible reduction (mtfr = 100 %)

Massnahmenverbreitung

100%

75% Best-Case 50%

Referenz Worst-Case

25%

2000

2007

2020 Zeit

Abb. 2 | Verbreitungsgrad des Schleppschlauchverteilers im Referenz-, Best- und Worst-Case Szenario. Quelle: Peter et al. (2010)

wirtschaftliche Portfolio entsprechend anzupassen (z.B. weniger Ackerbau, mehr Zwischenfutteranbau, extensivere Wiesenbewirtschaftung). Massnahmenverbreitung Um die Unsicherheit bei der Verbreitung der ausgewählten Massnahmen bis im Jahr 2020 zu berücksichtigen, wurden durch Fachexperten des BLW’s und der SHL drei Szenarien mit unterschiedlichen Verbreitungsgraden definiert (Tab 1). Im Referenz-Szenario wird für jede berücksichtigte Massnahme eine – der Einfachheit halber – lineare, zeitliche Entwicklung angenommen, welche aus heutiger Optik und unter Berücksichtigung der Förderanreize im Rahmen des Ressourcenprogramms am wahrscheinlichsten ist. Neben diesem Referenz-Szenario werden zusätzlich ein Worst-Case Szenario mit einer pessimistischen Zunahme der ausgewählten Minderungsmassnahmen und ein Best-Case Szenario mit einer optimistischen Verbreitung bis im Jahr 2020 definiert (Abb. 2, Beispiel Schleppschlauch). In Abbildung 2 wird die Verbreitung des Schleppschlaucheinsatzes schematisch dargestellt. Daraus geht hervor, dass es sich beim Best-Case Szenario nicht um das technisch gesehen maximal mögliche Umsetzungspotential (‹maximum technical feasible reduction›, mtfr) handelt, sondern um die bestmöglich anzunehmende Verbreitung der berücksichtigten Massnahmen bis im Jahr 2020. Dies gilt es bei der Interpretation der Modellergebnisse entsprechend zu berücksichtigen.

Resultate und Diskussion Emissionsentwicklung Die Berechnungen für das Jahr 2020 ergaben gegenüber dem Jahr 2007 einen Rückgang der Ammoniakemissionen um 11 % respektive 5,3 kt N im Best-Case-Szenario (Abb. 3). Davon werden allerdings lediglich 3,9 kt NH3-N durch die ausgewählten Massnahmen reduziert. Die übrigen 1,4 kt (bzw. 25% der Emissionsminderung) ergeben sich aus einem geringen Rückgang des Rindviehbestandes bis 2020, welcher infolge des Zuchtfortschritts bei der Milchleistung stattfindet. Die Nitratemissionen werden durch die berücksichtigten Minderungsmassnahmen kaum beeinflusst, da sich Letztere hauptsächlich auf die Ammoniakemissionen auswirken. Die Nitratfracht liegt deshalb in allen drei Szenarien auf etwa demselben Niveau von rund 33,5 kt NO3-N (ca. -4 kt bzw. -10 % gg. 2007). Die Begründung für den Rückgang beim Nitrat liegt erstens in der abnehmenden Futtergetreide- und Körnermaisanbaufläche, zweitens in einer Zunahme der Ökoausgleichsflächen sowie drittens in einem Rückgang beim Mineraldüngereinsatz infolge der abnehmenden Ackerfläche. Die gesamten umweltrelevanten N-Verluste gehen in der Summe ebenfalls um rund 11 % zurück (-9,5 kt N). Insgesamt unterscheiden sich die umweltrelevanten N-Emissionen zwischen den drei Szenarien nur geringfügig. Dies liegt daran, dass sich die Worst- und Best-Case-Annahmen bezüglich der zu erwartenden Massnahmenverbreitung nur unwesentlich von denjeni gen im Referenz-Szenario unterscheiden (Tab. 1).

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165


Umwelt | Entwicklung der landwirtschaftlichen ­Stickstoff-Emissionen bis im Jahr 2020

Nitrat (NO )

dir. Lachgas und Nox

Ammoniak (NH )

3

100

3

90

umweltrelevante N-Verluste [kt N]

80 70 60

37,7 33,4

33,6

44,6

43,3

2020: Worst-Case

2020: Referenz

33,8

50 40 30 20

46,5

41,2

10 0 2007

2020: Best-Case

Abb. 3 | Emissionsentwicklung im Referenz-, Worst- und Best-Case Szenario. Quelle: Peter et al. (2010)

Der Grund für die mit rund 10% relativ geringe Emissionsminderung bis im Jahr 2020 liegt darin, dass ••gewisse praxisfähige und kostengünstige Massnahmen heute schon zu einem teilweise beträchtlichen Anteil umgesetzt sind (z.B. Güllelagerabdeckung zu 83 %, NPr-Einsatz zu 50 %, Schleppschlaucheinsatz zu 13 %), ••das Verbreitungspotenzial aufgrund topographischer, agronomischer oder organisatorischer Einschränkungen nicht bei 100% liegt, sondern tiefer (z.B. Schleppschlauch, Gülleausbringung am Abend, sofortige Misteinarbeitung, Weidegang wegen fehlender Arrondierung), ••sich der aus N-Sicht unerwünschte Trend zu mehr Laufställen und weniger Anbindeställen auch künftig fortsetzten dürfte und weil ••gewisse Massnahmen nicht schlagartig, sondern lediglich im Laufe der Erneuerung von Produktionskapazitäten mit vernünftiger Kostenfolge umsetzbar sind (z.B. Bau emissionsarmer Laufställe)

166

Agrarforschung Schweiz 2 (4): 162–169, 2011

Vermeidungskosten Da die längerfristigen Zielsetzungen bezüglich Emissionsminderungen gemäss BAFU/BLW (2008) deutlich über eine 10 %-ige Reduktion hinausgehen, wurde mittels einer Sensitivitätsanalyse zudem eruiert, zu welchen Kosten eine solche Reduktion im Jahr 2020 erreichbar wäre. Hierzu wurden die marginalen Vermeidungskosten – ausgedrückt als sektorale Einkommenseinbusse je reduzierte N-Einheit – berechnet. Der Verlauf der Vermeidungskosten in Abbildung 4 zeigt, dass die Ammoniakemissionen bis zu einer rund 10 %igen Reduktion mit 3 – 12 CHF/kg N günstiger re­duziert werden können, als die Nitratemissionen (10 – 12 CHF/kg N). Dies kommt daher, dass die Ammoniakemissionen dank dem Einsatz der berücksichtigten Minderungsmassnahmen billiger reduzierbar sind, als die Nitratemissionen, bei denen praktisch keine technologischen Minderungsmassnahmen zur Verfügung stehen. Sobald aber im Ammoniakbereich das Minderungspotenzial der berücksichtigten Massnahmen von rund 10% ausgeschöpft ist, steigen die Vermeidungskosten


Entwicklung der landwirtschaftlichen ­Stickstoff-Emissionen bis im Jahr 2020 | Umwelt

Nitrat

Ammoniak 90

70 60 [CHF/kg N]

Marginale Vermeidungskosten

80

50 40 30 20 10 98%

96%

94%

92%

90%

88%

86%

84%

82%

80%

78%

76%

74%

72%

70%

68%

66%

64%

62%

60%

100%

0

47

46

45

44

43

42

41

40

39

38

38

37

36

35

34

33

32

31

30

29

28,6

35

35

34

33

33

32

31

31

30

29

29

28

27

27

26

25

25

24

23

23

22

Emissionsniveau [in % und in kt N/a] (100% = Stand im Jahr 2020 ohne Technologieeinsatz)

Abb. 4 | Marginale sektorale Vermeidungskosten einer Ammoniak- und Nitratreduktion. Quelle: Peter et al. (2010)

viel stärker an als beim Nitrat. Sie betragen bei einer 40 %igen Emissionsreduktion fast 80 CHF/kg N, was mit einer sektoralen Einkommenseinbusse von gut 600 Mio CHF pro Jahr einhergehen würde. Demgegenüber liegen die Vermeidungskosten einer 40 %igen Nitratreduktion bei lediglich 20 CHF/kg N beziehungsweise rund 200 Mio CHF jährlich. Sobald die berücksichtigten Minderungsmassnahmen im Ammoniakbereich ausgeschöpft sind, wird eine zusätzliche Reduktion der Ammoniakemissionen wesentlich teurer als eine Reduktion der Nitratemissionen. Der Grund dafür liegt darin, dass für weitergehende Ammoniakreduktionen ein Abbau der wertschöpfungsstarken tierischen Aktivitäten erforderlich würde (Rindvieh- und/oder Schweinebestand). Dies hätte grosse Einkommenseinbussen zur Folge, was wiederum den starken Anstieg der Vermeidungskosten beim Ammoniak erklärt. Demgegenüber kann Nitrat relativ kostengünstig reduziert werden. Dies geschieht im Modell, indem ein Wechsel von einer emissionsintensiven, ackerbaulichen Bodennutzung hin zu einer

vermehrt extensiven, nitratarmen Grünlandbewirtschaftung vollzogen wird. Diese Grünlandbewirtschaftung zeichnet sich durch einen kleineren Arbeits- und Kapitaleinsatz aus als im Ackerbau und teilweise auch durch höhere Direktzahlungen. Damit ist die gewählte Strategie zur Nitratreduktion mit deutlich geringeren Einkommenseinbussen beziehungsweise Vermeidungskosten verbunden, als eine entsprechende Ammoniak­ reduktion.

Schlussfolgerungen Substanzielle Emissionsreduktionen von mehr als 10 % gegenüber 2007 scheinen ohne weitere technische Massnahmen lediglich über eine Extensivierung beziehungsweise einen Produktionsrückgang erreichbar. Vor diesem Hintergrund ist die Frage nach weiteren Minderungstechnologien und -ansätzen, welche in der Literatur zusätzlich diskutiert werden, von zentraler Bedeutung. Denn der starke Anstieg der Vermeidungskosten im Ammoniakbereich könnte durch weitere Mass- 

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Umwelt | Entwicklung der landwirtschaftlichen ­Stickstoff-Emissionen bis im Jahr 2020

nahmen umso mehr hinausgezögert werden, je kostengünstiger zusätzliche beziehungsweise in dieser Studie unberücksichtigte Massnahmen sind und je grösser deren technisches Verbreitungspotential wäre. Zur Abschätzung dieses Zusatzpotentials wäre als nächster Schritt die Erarbeitung einer vollständigen und von allen Seiten anerkannten Datengrundlage bezüglich Minderungspotenzial und Minderungskosten solcher zusätzlichen Massnahmen angezeigt (Forschungsbedarf). Potenzial zusätzlicher Massnahmen ist entscheidend Vor dem Hintergrund der vorangegangenen Ausführungen wird klar, dass die für das Jahr 2020 anzustrebenden Etappenziele in hohem Masse davon abhängen, wie gross das Zusatzpotenzial von bisher unberücksichtigten Minderungsmassnahmen eingeschätzt wird. Ohne ein derartiges Zusatzpotential, wäre eine Emissionsreduktion lediglich durch die in dieser Studie berücksichtigten technisch-organisatorischen Massnahmen und durch ‹automatisch› stattfindende PortfolioVeränderungen bei Weiterführung der aktuellen Agrarpolitik erreichbar (weniger Futterbau, mehr extensive Wiesen). In diesem Fall fielen die formulierbaren Etappenziele gegenüber dem Jahr 2007 eher defensiv aus (je ca. 10 % gegenüber 2007 bei Ammoniak, Nitrat und den totalen umweltrelevanten N-Verlusten, i.A. an die Entwicklung gemäss Best-Case Szenario). Demgegenüber können die Etappenziele für das Jahr 2020 umso offensiver ausfallen, a) je grösser das angesprochene Potenzial zusätzlicher Minderungsmassnahmen ist, welche im Rahmen dieser Arbeit nicht berücksichtigt werden konnten und b) je grösser ein allfälliger Rückgang der landwirtschaftlichen Produktion sein darf (z.B. Anreize für Produktionssenkungen in tierintensiven Regionen).

Literatur ▪▪ Braun M., P. Hurni P. & E. Spiess, 1994. Phosphor- und Stickstoffüberschüsse in der Landwirtschaft und Para-Landwirtschaft. FAC Schriftenreihe Nr. 18, Liebefeld. ▪▪ BAFU/BLW, 2008. Umweltziele Landwirtschaft – Hergeleitet aus bestehenden rechtlichen Grundlagen. Bern. ▪▪ BLW 2008, Agrarbericht, Bundesamt für Landwirtschaft, Bern. ▪▪ Keck M., Schrade S. & M. Zähner (2006): Minderungsmaßnahmen in der Milchviehhaltung. In: KTBL (Hrsg.): Emissionen der Tierhaltung. Messung, Beurteilung und Minderung von Gasen, Stäuben und Keimen. ­K TBL-Schrift 449, S.211–227. ▪▪ Kupper T., Bonjour C., Achermann B., Zaucker F., Rihm B., Nyfeler-Brunner A., Leuenberger C. & Menzi H., 2009. Ammoniakemissionen in der Schweiz: Neuberechnung 1990–2007. Prognose bis 2020. Im Auftrag des

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Agrarforschung Schweiz 2 (4): 162–169, 2011

Langfristziel bleibt Herausforderung Auch wenn man davon ausgeht, dass beim Ammoniak mit zusätzlichen Minderungsmassnahmen eine mehr als 10 %ige Reduktion realisierbar wäre, wird voraus­sichtlich eine beträchtliche Ziellücke zum UZL-Langfristziel von 25 kt NH3-N verbleiben. Es kann deshalb nicht ausgeschlossen werden, dass das UZL-Ziel – selbst längerfristig betrachtet – mit einer Aufrechterhaltung des gegenwärtigen landwirtschaftlichen Portfolios nicht erreichbar ist. Gleiches gilt für die Reduktion der Nitratemissionen, wo es kaum einfache beziehungsweise ohne Zielkonflikte anwendbare technische Minderungsmassnahmen gibt. In diesem Bereich wäre eine substanzielle Emissionsreduktion deshalb hauptsächlich durch eine starke Verlagerung von Acker- und Kunstwiesenflächen in Naturwiese und damit mit einer empfindlichen Reduktion des Selbstversorgungsgrades bei den Ackerkulturen erreichbar. Vor dem Hintergrund obiger Ausführungen wird deutlich, dass es keine eindeutige Antwort auf die Frage nach den ‹richtigen› Etappenzielen für das Jahr 2020 gibt. Denn die zu veranschlagenden Etappenziele hängen neben der Frage nach dem Minderungspotenzial zusätzlicher Ansätze auch stark davon ab, wie ökologische, landwirtschaftliche und volkswirtschaftliche Interessen gewichtet und bewertet werden. Das Festlegen von konkreten Etappenzielen im N-Bereich wird deshalb Gegenstand der Weiterentwicklung der Agrarpolitik bleiben und sollte unter Beteiligung aller darin involvierten Institutionen erfolgen. n

Bundesamtes für Umwelt (BAFU), Abteilung Luftreinhaltung und NIS, Sektion Luftqualität, 3003 Bern. ▪▪ Peter S., 2008. Modellierung agrarökologischer Fragestellungen unter Berücksichtigung struktureller Veränderungen in der Schweizer Landwirtschaft. Dissertation ETH-Nr. 17820. ETH Zürich. Veröffentlichung ­g egen Ende 2008. ▪▪ Peter S., Valsangiacomo A. & Weber M., 2010. «Stickstoff 2020» – Möglichkeiten und Einschränkungen zur Vermeidung landwirtschaftlicher Stickstoffemissionen in der Schweiz. IAW-Schriftenreihe 2010/4 der Gruppe Agrar-, Lebensmittel- und Umweltökonomie, ETH Zürich. ▪▪ Spiess E. & Prasuhn V., 2006. Einfluss der Ökologisierung in der Landwirtschaft auf den Nitratgehalt des Grundwassers. Bulletin BGS Nr. 29, 21–26


Previsioni di sviluppo delle emissioni d’azoto in agricoltura fino al 2020 L‘agricoltura è la principale emittente dei tre composti azotati reattivi: ammoniaca, nitrato e protossido d’azoto. Per questo motivo l’agricoltura ha una responsabilità particolare e deve preoccuparsi che queste emissioni siano ridotte, tanto più che in questo settore vi sono a volte notevoli lacune tra gli obiettivi imposti dalla legge e la situazione attuale. Nel presente articolo è posta la domanda, a quali obiettivi agroecologici intermedi, nell’ambito delle emissioni di azoto, sia possibile mirare entro il 2020. Questo studio ha implementato in un modello d’allocazione d’economia agraria, delle misure selezionate di riduzione nel campo tecnico-organizzativo. In questo modo è stato possibile calcolare il potenziale di una riduzione delle emissioni agricole e i suoi costi conseguenti settorialispecifici. I risultati del modello mostrano che con le misure di riduzione esaminate nel contesto dei programmi delle risorse «PA2011», ci si può attendere una riduzione massima del 10 % d’ammoniaca, nitrato ed altre importanti emissioni con azoto. Senza misure aggiuntive, maggiori riduzioni sembrano essere raggiungibili unicamente attraverso produzioni meno intensive, rispettivamente diminuendo la produzione. Purtroppo, la conseguenza di questa riduzione provocherebbe un impatto indesiderato sul reddito dell’agricoltura. Per questa ragione, la valutazione del potenziale addizionale di misure non ancora considerate è di grande importanza quando si definiscono gli obiettivi intermedi per l’anno 2020. Il raggiungimento degli obiettivi a lungo termine rimarrà ancora per molto tempo una sfida per la ricerca, la politica e la pratica.

Summary

Riassunto

Entwicklung der landwirtschaftlichen ­Stickstoff-Emissionen bis im Jahr 2020 | Umwelt

Development of agricultural nitrogen emission until 2020 Agriculture is the main emitter of three reactive nitrogen (N) compounds: ammonia, nitrate and nitrous oxide. Therefore, the agricultural sector is especially in charge for contributing to the mitigation of environmentally harmful N emissions. This is even accentuated by the fact that considerable gaps can be observed between the long term goals stated by law and the current situation. In this article, we investigate which interim emission targets could be aimed for in the year 2020. To this end, we implemented selected mitigation practices into an already existing agricultural allocation model. We applied the model in order to assess the mitigation potential of an agricultural nitrogen reduction and the corresponding sector related abatement cost. Model runs show that only a 10 % reduction of ammonia, nitrate and the further N compounds can be expected until 2020, given the selected measures within the «Resources program» of the current agricultural policy regime. Without any additional mitigation measures, further emission reductions seem only to be attainable via an extensification or via a decline in agricultural production. But this would go along with undesired implications on sectoral income. The interim emission targets to be set for 2020 are therefore highly depending on the realizable potential of mitigation practices that have not been taken into account so far. However, the achievement of the stated long-term goals will remain a challenge for research, policy and praxis. Key words: nitrogen emissions, mitigation practices, agriculture, abatement cost.

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U m w e l t

Haltungssysteme und Messkonzept für ­Ammoniakemissionen bei freier Lüftung Sabine Schrade1, Margret Keck1, Kerstin Zeyer2 und Lukas Emmenegger2 1 Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8356 Ettenhausen 2 Empa, 8600 Dübendorf Auskünfte: Sabine Schrade, E-Mail: sabine.schrade@art.admin.ch, Tel. +41 52 368 33 33

Haltungssysteme für Rindvieh

Die häufigste Situation der Laufstallhaltung von Milchvieh in der Schweiz: Liegeboxenlaufstall mit planbefestigten Laufflächen und Laufhof am Rand. (Foto: ART)

Einleitung Sowohl aus landwirtschaftlicher als auch aus umweltpolitischer Sicht besteht ein vordring­licher Bedarf an aktuellen Emissionsdaten von Ammoniak (NH3) aus der Milchviehhaltung. Diese die­nen für den Vergleich, die Bewer­tung und die Optimierung von Haltungssystemen sowie als Bei­trag für Emissions­inven­tare. Zur Ableitung von Emissionsfaktoren und zur Hochrechnung der NH3Emissionen sind einerseits aktuelle Angaben zur Verbreitung der Haltungssysteme und andererseits aussagekräftige Emissionswerte notwendig. Um die Datengrundlage für NH3-Emissionen zu verbessern, sind Messanordnung und Messmethoden auf künftig in der Schweiz relevante Haltungssysteme abzustimmen. Weiter muss für eine belastbare Datenqualität das Messkonzept die Anforderungen zur Ableitung von Emissionsfaktoren erfüllen.

170

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Die bestehenden Informationen zur Verbreitung von Haltungssystemen sind ungenügend. Verschiedene Quellen liefern zwar punktuelle Angaben, welche jedoch zu wenig differenziert und teilweise widersprüchlich sind. Solche Widersprüche entstehen zum Beispiel, weil die Tierzahlen nicht den gebauten Tierplätzen entsprechen. Zunächst wurde eine externe Ex­perten­ befragung bei kantonalen Ämtern, Beratungsorganisationen, Firmen und Verbänden durchgeführt. Ergänzend dazu wurden Expertinnen und Experten der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART befragt und darauf basierend die Entwicklung von Anbinde- und Laufstallhaltung bei den einzelnen Rindviehkategorien bestimmt. In der Milchviehhaltung dominieren bisher noch An­bindeställe. Der Trend geht jedoch bei allen Rindvieh­ kategorien hin zu Laufställen (Abb. 1). Steigende Be­standesgrössen, arbeitswirtschaftliche und ergonomische Vorteile sowie die ver­mehrte Teilnahme an den ­beiden Tierhaltungsprogrammen «Besonders tierfreund­ liche Stallhaltungssysteme (BTS)» und «Regelmässiger Aus­lauf von Nutztieren im Freien (RAUS)» verstärken diese Ent­wicklung. Bei Milchvieh betrug 2009 die Be­teiligung am BTS-Programm rund 34 %, und am RAUSProgramm rund 80 % der Grossvieheinheiten (Bundesamt für Landwirtschaft 2010). Ausgehend von der Anzahl Grossvieheinheiten im RAUS-Programm sind jedoch keine detaillierten Rückschlüsse auf die Verbreitung einzelner Haltungssysteme, das Flächenangebot, die Ausführung oder die zeitliche Nutzung von Laufhöfen möglich. Häufigste Situation Laufstall für Milchvieh Die folgende Charakteri­sierung relevanter Laufstall­ systeme betrifft die Haltung von Milchkühen, da diese in den letzten Jahren mit 64 bis 73 % der Grossvieheinheiten den Rindvieh­bestand dominierten. Differenzierte Angaben zur Ver­breitung von bau­lichen und ver­fahrens­ technischen Details sowie von Management­aspekten lie-


ferte eine Experten­schätzung im Jahr 2006. Diese wurde in mehreren Schritten durchgeführt. Zunächst wurden für wichtige Parameter grobe Schätzwerte bestimmt. Diese Werte wurden dann Expertinnen und Experten der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART und des Bundesamtes für Veterinär­wesen (BVET) zur Bestätigung oder Korrektur vorgelegt. In einem weiteren Schritt validierten Fachpersonen aus Stallbaufirmen und Beratungsorganisationen diese überarbeiteten Schätzwerte. Gemäss der differenzierten Schätzung von Expertinnen und Experten sind Laufställe überwiegend als Ein­ge­ bäude­ställe konzipiert, nicht wärmegedämmt und freigelüftet (Abb. 2). Während bisher die Trauf-First-Lüftung (60 %) domi­nierte, gewinnen in Zukunft offenere Systeme mit First-, Quer- und Längslüftung an Be­deutung. Damit ein­her geht der Trend zu einem höheren Anteil von durchlässigen Wandausführungen (Windschutznetze, Space­boards, Curtains) sowie offenen Fassaden. Etwa 85 % der Milchkühe im Laufstall werden in Liegeboxen gehalten, und etwa 90 % haben ständig oder zeitweise Zugang zu einem Laufhof. Integrierte Laufhöfe, angeordnet zwischen Liege- und Fress­bereich, kommen seltener vor als Laufhöfe am Rand. Planbefestigte Laufflächen dominieren sowohl im Fress- und Liege­bereich als auch im Laufhof. Die plan­befestigten Laufflächen im Fress- respektive Liegebereich werden vorwiegend mit Schieber­ent­mistungs­an­lagen (70 bzw. 60  %) mehrmals täglich entmistet. Wesentlich seltener erfolgt die Ent­ mistung von plan­befestigten Lauf­höfen am Rand, meist mit manuellen oder mobilen Verfahren. Da die Ställe häufig nicht voll belegt sind, stehen 60 % aller Milch­ 

Laufstall

100

Zusammenfassung

Haltungssysteme und Messkonzept für ­A mmoniakemissionen bei freier Lüftung | Umwelt

Um die Datengrundlage für Ammoniakemissionen (NH3) aus der Rindviehhaltung zu verbessern, müssen die relevanten Haltungssysteme und ein geeignetes Messkonzept definiert werden. Statistiken und eine Expertenumfrage zeigten, dass der Anteil von Laufställen und Laufhöfen in der Schweiz von 5 % im Jahr 1990 auf rund 40 % im Jahr gestiegen ist. Als häufigste Situation bei Laufstallhaltung für Milchvieh benannten Expertinnen und Experten einen freigelüfteten Eingebäudestall mit Liegeboxen, plan­befestigen Laufflächen und einem am Rand angeordneten Laufhof. Ein Messkonzept zur Quantifizierung von Emissionen muss so gestaltet sein, dass Emissionen von freibelüfteten Ställen und Laufhöfen erfasst werden, ohne die Tieraktivität oder das Stallklima zu beeinflussen. Die TracerRatio-Methode ist für Messungen in freigelüfteten Ställen etabliert. Sie ermöglicht Echt-ZeitMessungen unter Praxisbedingungen. Zur Ableitung von Emissionsfaktoren sind Messungen auf mehreren Praxisbetrieben notwendig. Die grosse klimatische Variation von Aussen­ klimaställen im Jahresverlauf kann durch systematisch übers Jahr verteilte Messungen erfasst werden. Messungen über jeweils 24 Stunden sowie eine hohe zeitliche Auflösung bilden Tagesverläufe oder kurz­zeitige Ereignisse ab. Die Interpretation dieser Emissionsdaten bedingt schliesslich die Erfassung relevanter Begleitparameter mit Informationen zu den Tieren, zur Fütterung, Haltung und Laufflächenverschmutzung sowie zu Management und Klima.

Anbindestall

Anteil Tiere [%]

75

50

25

Ammen- & Mutterühe Tierkategorie

Tiere Grossviehmast

1990 1995 2000 2005 2010 2020

1990 1995 2000 2005 2010 2020

Jungvieh Zucht & Nutzung

2000 2005 2010 2020

Milchvieh

1990 1995 2000 2005 2010 2020

1990 1995 2000 2005 2010 2020

0 Mastkälber

Abb. 1 | Verlauf der Anteile von Rindvieh in Anbinde- und Lauf­s tällen basierend auf Statistiken (Schweizerischer Bauernverband 1991 – 2008) und einer Expertenschätzung.

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171


Umwelt | Haltungssysteme und Messkonzept für ­A mmoniakemissionen bei freier Lüftung

Anordnung

Eingebäudestall

Anordnung Laufhof

am Rand

Wärmedämmung

keine

Lüftung

freie Lüftung

zwangsbelüftet

Liegebereich

Liegeboxen

nicht strukturiert

Liegeboxen

Stroh-Mist-Matratze

Lauffläche Fressgang

planbefestigt

Lauffläche Liegegang

planbefestigt

Lauffläche Laufhof

planbefestigt

Güllelager

getrennt vom Stall 0%

Mehrgebäudestall integriert nur Dach

vorhanden

Komfortmatte planbefestigt und perforiert

perforiert beides perforiert perforiert

beides getrennt vom Stall, im Stall und unterm Laufhof 25%

50%

im Stall und unterm Laufhof 75%

100%

Abb. 2 | Verbreitung und Ausführung von Laufställen für Milchvieh in der Schweiz; Ergebnisse einer Expertenschätzung, angegeben als Median des relativen Anteils der Milchkühe [%].

kühe mehr als ein Kuhplatz zur Verfügung. Die Gesamtfläche entspricht bei 90 % der Betriebe mindestens den Anforderungen des RAUS-Programms.

Messkonzept NH3-Emissionsdaten für Milchviehhaltung Die Literatur für NH3-Emissionen weist bei Laufställen ohne Laufhof eine grosse Streubreite auf und deckt die Jahreszeiten nicht systematisch ab. Häufig schmälern unterschiedliche Mess­konzepte und Mess­methoden sowie eine unzureichende Beschreibung der Mess­ situation die Datenqualität und erschweren die Vergleichbarkeit der Werte. Stallsysteme mit freier Lüftung und Laufhof waren bisher nicht untersucht. Die fehlenden Emissions­daten bei freier Lüftung und von Flächenquellen sind im Wesentlichen auf Schwierig­keiten bei der Ermittlung der Luftwechselrate zurückzuführen.

handhaben und eignen sich für ver­gleichende Kurzzeitmessungen (Hensen et al. 2006). Eine direkte Übertragbarkeit der Werte auf den Praxis­massstab ist nicht möglich, da lediglich Teilflächen beprobt werden können und mit dem Aufsetzen der Kammer in das System eingegriffen sowie die Tieraktivität ausgeschaltet wird (Greatorex 2000). Die Kalkulation der Luftrate in freigelüfteten Ställen mit Bilanz­methoden (Wärme, Wasserdampf) ist nach Pedersen et al. (1998) lediglich bei wärme­ge­dämmten Ställen in Situationen mit grossen Temperaturgradienten zwischen innen und aussen möglich. Für nicht wärmege­ dämmte Ställe kommt allenfalls die CO2-Bilanzierung in Frage. Hauptschwierigkeit dabei ist jedoch, die vielfältigen Quellen (Tiere, verschmutzte Laufflächen, Liege­ flächen, Futter usw.) und Senken zuverlässig zu erfassen (Scholtens und Van't Ooster 1994). Mit der Grösse der Messkonzept

Methodenübersicht für freie Lüftung Für die Quantifizierung von Emissionen aus Ställen sind verschiedene Ansätze aus der Literatur bekannt. Die Druckdifferenz-Methode und die Bestimmung des Luftvolumenstroms mit Messventilato­ren in Abluft­schächten eignen sich nur für Ställe mit Zwangs­lüftung (Mosquera et al. 2005). Methoden zur Quanti­fi­zierung von Emissionen oder des Luftvolumenstroms aus Haltungssystemen mit freier Lüftung unterscheiden sich im Messprinzip sowie in der Abgrenzung des erfassten Bereichs (Tab. 1). Kammertechniken sind kostengünstig, relativ einfach zu

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Agrarforschung Schweiz 2 (4): 170–175, 2011

• • • •

Messungen für ein Haltungssystem auf mehreren Praxisbetrieben Untersuchungen in mehreren Jahreszeiten bzw. klimatischen Situationen Einzelmessungen über 24 Stunden, zeitlich hoch aufgelöst Erhebung relevanter Begleitparameter zeitlich abgestimmt auf Zielparameter

Messanordnung • Repräsentative Probenahme:

hohe räumliche Auflösung, hohe Zeitanteile pro Messort • Gaskonzentration und Luftvolumenstrom gleichzeitig erfassen • Differenzierung von Stallbereich und Laufhof

Messmethoden • Tracer-Ratio-Methode • Grosser dynamischer Messbereich

(5 ppb bis 20 ppm Ammoniak)

• Online (Quasi-kontinuierlich) • Robuste Messtechnik, stalltauglich • Schutz der Messeinrichtungen

vor Tieren, Witterung und Schmutz

Abb. 3 | Anforderungen an das Messkonzept, die Messanordnung und Messmethoden bei freigelüfteten Ställen mit Laufhof.


Haltungssysteme und Messkonzept für ­A mmoniakemissionen bei freier Lüftung | Umwelt

Stall­öffnungen und somit der Luftaus­tausch­rate nimmt auch die Ungenauigkeit zu. Für Haltungs­systeme mit Laufhof sowie für Situationen ohne Tierbelegung eignen sich Bilanz­methoden nicht. Mit mikrometeorologischen Methoden (Eddy-Korrelation, Eddy-Akkumulation, Gradientenmethode), Fencing und Rück­wärts­modellierung können Emissionen eines Gesamtsystems wie Stall mit Laufhof, Gülleund Festmistlager bestimmt werden. Eine Differenzierung der Emissionen nach den einzelnen Bereichen ist jedoch nicht möglich. Bei einer Studie in den Nieder­ landen war insbesondere bei kleineren Betrieben zwischen modellierten und gemessenen Werten die Differenz mit bis zu einem Faktor drei enorm hoch (Hensen et al. 2006). Weiter schränken instabile Wetterlagen, geringe Windgeschwindigkeiten sowie die gegliederte Topographie die Anwendung dieser Methoden in der Schweiz stark ein (Flesch et al. 2005; Mosquera et al. 2005). Die Tracer-Ratio-Methode ist ein etabliertes Verfahren zur Quantifizierung von Emissionen aus freigelüf­ teten Ställen sowie von Flächenquellen (Greatorex 2000;

Berry et al. 2005). Ein bekannter Massenstrom eines Tracergases wird im Gebäude bzw. an der emittierenden Quelle injiziert. Die Emission wird indirekt über den bekannten Massen­strom des zudosierten Tracergases und mit dem Konzentrations­verhältnis der Tracergase zum emittierenden Gas NH3 über das Massenerhaltungsgesetz berechnet. Grund­voraus­setzung ist eine gute Abbildung der Emissionsquelle durch das Tracergas und ein vergleichbarer Transport von Tracergas und NH3 von der Emissionsquelle bis zum Probenahmeort. Messkonzept und Messanordnung Für aussagekräftige Emissionswerte bei Haltungssystemen mit freier Lüftung zur Modellierung von Emissionsfaktoren gelten folgende konzeptionelle Anforderungen (verändert nach Schrade, 2009): ••Zur Ableitung von Emissionsfaktoren sind Messungen auf Praxisbetrieben notwendig. Ergebnisse aus Versuchen im Labor, im halbtechnischen Massstab, von Teilflächen sowie aus sauberen neuen Ställen oder Versuchs­ställen sind nicht auf das absolute Emissions niveau unter Praxisbedingungen übertragbar.

Tab. 1 | Methodenübersicht zur Bestimmung der Emissionen bzw. des Luftvolumenstroms bei freier Lüftung und von Flächenquellen (verändert nach Schrade (2009)) Methode

Abgrenzung, Prinzip

Kammertechnik Statische Kammer (Haube, Closed Chamber)

Teilflächen Kammer steht luftdicht auf emittierender Fläche; berechnen der Emission über Anstieg der Gaskonzentration bezogen auf Fläche

Dynamische Kammer (Windtunnel, Flux Chamber, Open Dynamic Chamber)

Luft wird mit definiertem Volumenstrom durch Kammer gesaugt; Emissionsberechnung aus Konzentrationsdifferenz zwischen eintretender und austretender Luft in Verbindung mit dem Luftdurchsatz

Bilanzierung CO2-Bilanz Wasserdampfbilanz Wärmebilanz

Stallgebäude Berechnung des Luftvolumenstroms anhand des Konzentrationsgradienten von CO2, Wasserdampf oder Wärme in und ausserhalb des Stalls sowie deren theoretische Abgabe durch die Tiere unter Berücksichtigung klimatischer Bedingungen

+ Schnell einsetzbar + Kostengünstig - Wärmebilanz nur bei grosser Temperaturdifferenz zwischen innen und aussen möglich - Vollständige Erfassung aller Quellen und Senken erforderlich - Unzuverlässig ➡ Für Ställe mit grossen Öffnungen und Laufhof nicht geeignet

Tracer-Ratio-Methode Abklingmethode Konstante Konzentration Konstante Zudosierung

Flächenquellen: Stall, Laufhof, Hofdüngerlager Abbildung der Emissionsquelle anhand eines zudosierten Tracergases; Berechnung der Emission aus dem zudosierten Tracergas-Massenstrom und dem Konzentrationsverhältnis von Tracergas zu emittierendem Gas

+ Praxisbedingungen + Echt-Zeit-Messung + Nachvollziehbarkeit + Etabliert bei freier Lüftung - Kosten und Arbeitsaufwand hoch ➡ Geeignet für freigelüftete Stallsysteme mit Laufhof

Rückwärtsmodellierung

Gesamtsystem: Stall, Laufhof, Hofdünger­lager Messung der Konzentrationen bzw. Gradienten in definierten Distanzen bzw. der Abluftfahne; ­Berechnung der Quellstärke unter Berücksichtigung der meteorologischen Bedingungen

Fencing Mikrometeorologie (Eddy-Korrelation,Eddy-Akkumulation, Gradientenmethode)

Bewertung + Kostengünstig + Einfache Handhabung - Eingriff in System - Beeinflussung der Tieraktivität - Nur Teilflächen ➡ Keine Übertragung auf Praxis und absolutes Emissionsniveau ➡ Nur kurzzeitige Vergleichsmessungen

+ Praxismassstab + Rückwärtsmodellierung: kostengünstig - Fencing: teuer - Für gegliederte Topographie nicht geeignet - Stabile Wetterlagen und hohe Windgeschwindigkeiten nötig - Rückwärtsmodellierung erfordert Validierung - Keine Differenzierung der Bereiche Stall, Laufhof und Lagerung ➡ Nur bei hoher Quellstärke, stabiler Wetterlage, hohen ­Windgeschwindigkeiten und klarer Topographie möglich

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Umwelt | Haltungssysteme und Messkonzept für ­A mmoniakemissionen bei freier Lüftung

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••Von Messungen nur auf einem einzelnen Betrieb ist keine Übertragung der Emissionsdaten auf ein gesamtes Stallsystem möglich. Erst Messungen eines Stall­systems auf mehreren Betrieben ermöglichen belastbare Werte. Damit kann der Betriebseffekt zumindest aufgezeigt werden. ••Um die klimatische Variation in vom Aussenklima beeinflussten Ställen zu berück­sichtigen, sind mehrere Messungen übers Jahr verteilt zwingend. ••Aufgrund tages­zeitlicher Schwankungen der Emissionen durch Klima, Nutzung und Manage­ment­aktivi­ täten sollten Einzel­messungen stets mindestens 24 Stunden abdecken. Um Tages­ver­läufe, relevante Einflussgrössen oder die Wirkung von kurzzeitigen Ereignissen zu er­fassen, ist eine hohe zeitliche Auflösung erwünscht. ••Für eine repräsentative Probenahme in Praxisställen mit grossen Flächen und Volumina ist eine hohe räumliche Auflösung der Probenahme er­forder­lich. ••Um Emissionen aus freigelüfteten Ställen mit dynamischer Luftströmung repräsentativ abzubilden, sind an jedem Probenahmeort möglichst hohe Zeitanteile zu erfassen. Dabei müssen Gaskonzentration und Luftvolumenstrom zeitgleich erfasst werden. ••Um einerseits tiefe NH3-Konzentrationen bei beispielsweise tiefen Temperaturen oder starker Verdünnung und andererseits Ereignisse mit hohen Konzentrationen wie Entmistungsvorgänge zu erfassen, ist ein grosser dynamischer Messbereich notwendig. ••Da sich die Stallbereiche Stall und Laufhof deutlich hinsichtlich der Nutzung, der Ver­schmutzung, der klimatischen Bedingungen sowie des Emissionspotenzials unter­scheiden, sich jedoch auch gegen­seitig beeinflussen, ist eine Zuordnung der Emissionen zu Stallbereichen erwünscht. ••Weiter muss die Hintergrundkonzentration der Messparameter bestimmt werden.

••Zur Einordnung der Emissionswerte, als Bezugsgrössen und mit Blick auf Einflussgrössen auf die NH3-Emission müssen relevante Begleitparameter wie Tierzahl, Fütterung, Management, Fläche, Klima, Nährstoffgehalte der Exkremente etc. erfasst werden.

Literatur ▪▪ Berry N. R., Zeyer K., Emmenegger L. & Keck M., 2005. Emissionen von Staub (PM10) und Ammoniak (NH 3) aus traditionellen und neuen Stallsystemen mit Untersuchungen im Bereich der Mastschweinehaltung. ­A groscope FAT Tänikon, Ettenhausen und Empa, Dübendorf, 108. ▪▪ Bundesamt für Landwirtschaft, 2010. Agrarbericht. ▪▪ Flesch T. K., Wilson J. D., Harper L. A. & Crenna B. P., 2005. Estimating gas emissions from a farm with an inverse-dispersion technique. Atmospheric Environment 39 (27), 4863–4874. ▪▪ Greatorex J. M., 2000. A review of methods for measuring methane, nitrous oxide and odour emissions from animal production activities. JTI Institutet för jordbruks- och miljötknik, JTI-rapport Lantbruk & Industri 274, Uppsala, 30 S.

▪▪ Hensen A., Groot T. T., van den Bulk W. C. M., Vermeulen A. T., Oelsen J. E. & Schelde K., 2006. Dairy farm CH 4 and N 2O emissions, from one square metre to the full farm scale. Agriculture, Ecosystems and Environment 112, 146–152. ▪▪ Mosquera J., Monteny G. J. & Erisman J. W., 2005. Overview and assessment of techniques to measure ammonia emissions from animal houses: the case of the Netherlands. Environmental Pollution 135, 381–388. ▪▪ Pedersen S., Takai H., Johnsen J. O., Metz J. H. M., Groot Koerkamp P. W. G., Uenk G. H., Phillips V. R., Holden M. R., Sneath R. W., Short J. L., White R. P., Hartung J., Seedorf J., Schröder M., Linkert K. H. & Wathes C. M., 1998. A comparison of three balance methods for calculating ventilation rates in livestock buildings. Journal of Agricultural Engineering Research 70 (1), 25–37.

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Schlussfolgerungen Ausschlaggebend bei der Wahl der Messmethoden, des Messkonzepts und der Messanordnung ist unter anderem das zu unter­suchende Haltungssystem sowie die Verwendung der Messergebnisse (Abb. 3). Zur Quantifizierung von NH3-Emissionen beim derzeit meist gebauten Haltungssystem Laufstall mit freier Lüftung und Laufhof eignet sich die Tracer-Ratio-Methode. Mit Online-Analytik können zeitlich hochaufgelöst kurzzeitige Ereignisse und Tagesverläufe abgebildet werden. Messungen unter Stallbedingungen erfordern robuste und zuverlässige Messmethoden. Die Messeinrichtungen müssen vor Tieren und Schmutz geschützt werden. Eine repräsentative Erfassung der Emissionen in offenen Ställen erfordert aufgrund der Dynamik der Luftströmung eine geeignete räumliche Auflösung der Probe­ nahmeorte mit jeweils hoher Messdauer. Zur Ableitung von NH3-Emissionsfaktoren für ein Haltungssystem sind Untersuchungen auf mehreren Praxisbetrieben systematisch übers Jahr verteilt nötig. Zur Beschreibung und Interpretation der jeweiligen Messsituation müssen relevante Begleitparameter erhoben werden. Für eine bessere Vergleichbarkeit und Absicherung von Emissionsdaten ist es zudem wünschenswert, Messkonzepte und Messmethoden international abzustimmen. n

Dieses Projekt wurde finanziell vom Bundesamt für Umwelt (BAFU) unterstützt.


Sistemi di detenzione e c­ oncetto di misurazione delle emissioni di ammoniaca in caso di ventilazione naturale Per migliorare i dati di base sulle emissioni di ammoniaca (NH3) riconducibili alla detenzione di bovini, è necessario definire i sistemi di detenzione rilevanti e un adeguato concetto di misurazione. Le statistiche e un sondaggio condotto tra gli esperti hanno dimostrato che in Svizzera la quota di aree di camminamento e di stalle a stabulazione libera è aumentata, dal 1990 ad oggi, dal 5 al 40 per cento. Quale situazione più frequente di detenzione a stabulazione libera per bestiame da latte, gli esperti hanno indicato la stalla, costituita da un unico edificio con ventilazione naturale, dotata di lettiera, di superfici di camminamento con rivestimento e di una corte limitrofa. Un concetto di misurazione per quantificare le emissioni va impostato in maniera da registrare le emissioni delle aree di camminamento e delle stalle a ventilazione naturale, senza interferire sull'attività degli animali o sul clima della stalla. Il tracer-ratio è il metodo che si è affermato per le misurazioni nelle stalle a ventilazione naturale. Esso consente di effettuare misurazioni in tempo reale e in condizioni analoghe a quelle che si riscontrano nella pratica. Per la definizione di coefficienti di emissione sono necessarie misurazioni in diverse aziende. La grande variazione climatica delle stalle con clima esterno nel corso dell'anno può essere rilevata attraverso misurazioni sistematiche. Delle misurazioni 24 ore su 24, nonché un'alta risoluzione temporale permettono di rappresentare sia l'andamento giornaliero, sia gli avvenimenti di breve durata. L'interpretazione di questi dati sulle emissioni richiede, in definitiva, la registrazione di parametri secondari rilevanti, con informazioni sugli animali, sul foraggiamento, sulla detenzione, sul grado di sporcizia delle superfici di camminamento nonché sulla gestione e sul clima.

▪▪ Scholtens R. & Van't Ooster A., 1994. Performance and accuracy of methods for measuring natural ventilation rates and ammonia emissions from naturally ventilated livestock houses. In: European Society of Agricultural Engineers (EurAgEng). International Conference on Agricultural Engineering, 29 August to 01 September 1994.

Summary

Riassunto

Haltungssysteme und Messkonzept für ­A mmoniakemissionen bei freier Lüftung | Umwelt

Housing systems and a concept to measure ammonia emissions in case of natural ventilation The relevant housing systems and a suitable measuring concept have to be defined in order to improve the data base for ammonia emissions (NH3) from cattle farming. Statistics and an expert survey show that the proportion of loose housing facilities and outdoor exercise areas in Switzerland increased from 5 % in 1990 to around 40 % in 2010. Experts identified the most common situation in dairy cattle loose housing as a naturally ventilated single-building stable with cubicles, solid floors and an outdoor exercise yard alongside. The design of a measuring concept to quantify emissions should represent emissions from naturally ventilated stables and outdoor exercise areas without influencing livestock activity or the stable climate. The tracer ratio method is established for measurements in naturally ventilated stables. This enables real-time measurements under practical conditions. To derive emission factors, measurements on several commercial farms are required. The great climatic variation in outdoor climate housing systems over the course of the year can be recorded by means of measurements spread systematically throughout the year. Measurements were taken over 24 hour periods as well as high temporal resolution map daily patterns and short-term events. The interpretation of these emission data requires to record relevant accompanying parameters with information on the animals, feeding, housing and traffic area soiling as well as on management and climate. Key words: ammonia emissions, dairy cattle, natural ventilation, measuring concept, measuring methods.

▪▪ Schrade S., 2009. Ammoniak- und PM10-Emissionen im Laufstall für Milchvieh mit freier Lüftung und Laufhof anhand einer Tracer-Ratio-­ Methode. Dissertation, Christian-Albrechts-Universität, Kiel, 131 S. ▪▪ Schweizerischer Bauernverband 1991 – 2008: Statistische Erhebungen und Schätzungen über Landwirtschaft und Ernährung. Diverse Jahrgänge. Brugg.

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P f l a n z e n b a u

Die Referenzverdunstung und ihre Anwendung in der Agrarmeteorologie Pierluigi Calanca, Pascalle Smith, Annelie Holzkämper und Christof Ammann, Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8046 Zürich Auskünfte: Pierluigi Calanca, E-Mail: pierluigi.calanca@art.admin.ch, Tel.+41 44 377 75 12

Blick von Norden auf das Versuchsfeld in Oensingen (gemähte Wiese mit Traktor), wo mehrjährige Verdunstungsmessungen durchgeführt wurden. (Foto: ART)

Einleitung Die potenzielle Verdunstung ist ein wichtiger Term des terrestrischen Wasserkreislaufes. Sie bezeichnet die maximal mögliche Verdunstung, unabhängig von der Wassermenge, die den Pflanzen tatsächlich zur Verfügung steht. Sie gilt als Indikator einer optimalen Pflanzenentwicklung und spielt für die Bewertung der Klimaeignung eine zentrale Rolle (Calanca und Holzkämper 2010). Speziell

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wird sie für die Einschätzung des Bewässerungsbedarfs in der Landwirtschaft benötigt (Fuhrer und Jasper 2009). Eine genaue Definition der potenziellen Verdunstung ist nicht unproblematisch (Brutsaert 1982), denn das Verdunstungspotenzial hängt nicht nur von den Bedingungen in der Atmosphäre und im Boden, sondern auch von den Vegetationseigenschaften ab. Aus diesem Grund führte die Food and Agriculture Organisation of the United Nations (FAO) in ihrem Bewässerungs- und


Entwässerungsbericht 56 (Allen et al. 1998)1 das Konzept der Referenzverdunstung (ET0) ein, das heisst der Verdunstung eines idealisierten Grasbestands (Kasten 1), dem uneingeschränkt Wasser zur Verfügung steht. Aus der Referenzverdunstung ET0 werden in der FAO-Methode in zwei weiteren Schritten die tatsächlichen ­Verdunstungsverluste von Wiesen und Ackerkulturen abgeleitet. Im ersten Schritt werden Kenntnisse der Vegetationsverhältnisse (Höhe des Bestandes und Blattflächenindex) benötigt, um den sogenannten Vegetationskoeffizienten KC zu bestimmen, und damit die Verdunstung des jeweiligen Bestands bei gut bewässerten Bedingungen. Im zweiten Schritt wird auf der Basis einer vereinfachten Wasserbilanz der Wurzelzone eine allfällige Limitierung der Verdunstung durch Trockenheit einbezogen. Die Berechnung von ET0 erfolgt mit Hilfe der Penman-Monteith-Gleichung (PM-Gleichung), welche in vielerlei Hinsicht als Standard gilt und von der FAO (Allen et al. 1998) als einzige Bestimmungsformel empfohlen wird. Dennoch bleiben empirische Ansätze in der Praxis sehr beliebt, so auch in der Schweiz, wo die Formeln von Primault (1962 u. 1981), beziehungsweise Turc (1961), von MeteoSchweiz, respektive AGROMETEO2, der internetbasierten Beratungsplattform von Agroscope, noch heute eingesetzt werden. Empirische Bestimmungsmethoden sind bezüglich Eingangsvariablen weniger anspruchsvoll als die PMGleichung (siehe Kasten 2) und können durchaus gute 

Zusammenfassung

Die Referenzverdunstung und ihre Anwendung in der Agrarmeteorologie | Pflanzenbau

Der Klimawandel stellt die Landwirtschaft vor neue Herausforderungen. Für die Planung von Anpassungsmassnahmen spielt die Beurteilung des Wasserbedarfs von Wiesen, Weiden und Ackerflächen – auf Grund des Verdunstungspotenzials – eine zentrale Rolle. Die Referenzverdunstung, ein Konzept, das von der Food and Agri­ culture Organization (FAO) in den 1990er Jahren eingeführt wurde und in dieser Arbeit vorgestellt wird, definiert das Verdunstungspotenzial einer reichlich mit Wasser versorgten Standardvegetation. Sie wird auf der Basis der so genannten PenmanMonteith-Gleichung bestimmt und kann, wie hier gezeigt, den Verlauf der unter nahezu optimalen Bedingungen beobachteten Verdunstung einer Wiese im Schweizer Mittelland sehr genau abbilden.

Kasten 1 | Eigenschaften der Referenzoberfläche nach Allen et al. (1998) Höhe des Bestandes, h:

12 cm ≡ 0,12 m

Blattflächenindex, LAI:

24 h, mit h in m ≡ 2,88 m2 m –2

Albedo, α:

0,23 ≡ 23 %

Stomatärer Widerstand rl:

100 s m –1

Oberflächenwiderstand rs:

2rl / LAI ≡ 70 s m –1

Aerodynamischer Widerstand ra: 208 / u2 s m –1

Der Bericht ist auch im Internet unter http://www.fao.org/docrep/x0490e/ x0490e00.htm oder www.kimberly.uidaho.edu/ref-et/fao56.pdf verfügbar. 2 http://www.agrometeo.ch

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Pflanzenbau | Die Referenzverdunstung und ihre Anwendung in der Agrarmeteorologie

Kasten 2 | Ausgewählte Formeln zur Berechnung der potenziellen Verdunstung

Penman-Monteith:

Priestley-Taylor (1972):

Turc (1961):

Primault (1962 und 1981):

Resultate liefern, vorausgesetzt, dass eine Anpassung der Parameterwerte an die lokalen Gegebenheiten stattgefunden hat. Problematisch ist aber ihre Anwendung ausserhalb des parametrisierten Gültigkeitsbereichs. In dieser Arbeit möchten wir die Berechnung der Referenzverdunstung kurz erläutern und die Anwendungsmöglichkeiten darlegen. Wir zeigen, wie gut ET0 die unter nahezu optimalen Bedingungen gemessene Verdunstung abbilden kann. Weiter diskutieren wir, inwiefern dies mit den vereinfachten Ansätzen von Priestley und Taylor (1972), Primault (1962 u. 1981) und Turc (1961) gelingt. Zum Vergleich verwenden wir Messungen der Verdunstung und der bestimmenden Variablen, die in Oensingen (Mähwiese, 47°17’N, 07°44’E, 450 m über Meer, mittlere Jahrestemperatur 9 °C, mittlerer Jahresniederschlag 1100 mm) im Rahmen unseres mehrjährigen Feldexperimentes erhoben wurden (Ammann et al. 2009). Es ist nicht unsere Absicht, eine ausführliche Abhandlung der Theorie und eine vollständige Zusammenstellung von empirischen Formeln zu präsentieren. Dafür sei auf die Publikationen von Brutsaert (1982), Schrödter (1985) und Jensen et al. (1990) verwiesen.

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In diesen Gleichungen ist λ = 2,5 MJ kg –1 die latente Wärme der Verdunstung, Cp = 1,004x10 –3 MJ kg –1 °C–1 die spezifische Wärme bei konstantem Druck, Δ (kPa °C–1) die Steigung der Sättigungsdampfdruck­ kurve als Funktion der Temperatur T (°C) (Gleichung 3), γ (kPa °C–1) die psychrometrische Konstante (Gleichung 2), RN (MJ m –2 d –1) die Nettostrahlung, G (MJ m –2 d –1) der Bodenwärmefluss, ρa (kg m –3) die Luftdichte, ra (s m –1) der aerodynamische und rc (s m –1) der Bestandeswiderstand, es (kPa) der Sättigungs- und ea (kPa) der aktuelle Dampfdruck, RS (MJ m –2 d –1) die Globalstrahlung, RH (%) die relative Feuchte, SSD (h d –1) die Sonnenscheindauer, j (–) ein Saisonalitätsfaktor und C (–) eine Höhenkorrektur. Die numerischen Werte sind in allen Formeln so gewählt, dass für die Verdunstung Einheiten von (mm d –1) ­resultieren. Die Gleichung von Primault (1962 und 1981) wurde ebenso für Berechnungen auf Tagesbasis umgeschrieben.

Historischer Abriss Der Begriff der potenziellen Verdunstung wurde vermutlich von Thornthwaite (1948) eingeführt (Brutsaert 1982). Unter Berücksichtigung der damaligen Datenverfügbarkeit, entwickelte er eine rein empirische Formel, die noch heute in den USA bei der Überwachung von Dürreereignissen im Einsatz ist.3 Es waren aber Penman (1948) und später Monteith (1965), die die theoretischen Grundlangen für die Entwicklung einer physikalischen Berechnungsmethode lieferten. Die nach ihnen benannte PM-Gleichung (Kasten 2) stellt noch heute die Basis für die modellmässige Behandlung des Verdunstungsprozesses dar, so auch für die von der FAO entwickelte Methode (Allen et al. 1998). Sie berücksichtigt sowohl die durch die Energiebilanz vorgegebenen Bedingungen an der Erdoberfläche als auch die Austauschprozesse, die den Wasserdampfstrom zwischen Vegetation und Atmosphäre bestimmen. Etwa zur gleichen Zeit publizierten Slatyer and McIlroy (1961) eine Monographie, in welcher sie den Begriff

3

http://drought.unl.edu/dm/monitor.html


Die Referenzverdunstung und ihre Anwendung in der Agrarmeteorologie | Pflanzenbau

Formel von Turc (1961) im Gebrauch (Kasten 2). Obwohl sie als empirische Gleichung gilt, kann gezeigt werden, dass sie im Prinzip eine Form der Gleichgewichtsverdunstung darstellt und somit äquivalent zur Gleichung von Priestley und Taylor (1972) ist.

20

RN [MJ m-2 d-1]

15 10 5

Die FAO56-Gleichung Die PM-Gleichung (Kasten 2) kann unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Referenzoberfläche (Kasten 1), in folgende Form (FAO56) gebracht werden:

0 0

10

20 RS [MJ m-2 d-1]

30

3

(1)

G [MJ m-2 d-1]

2 1

wobei RN die Strahlungsbilanz oder Nettostrahlung (MJ m–2 d–1) bezeichnet, G den Bodenwärmefluss (MJ m–2 d–1), T die Lufttemperatur (°C), es und ea den Sättigungs- respektive den aktuellen Dampfdruck (kPa) und u2 die Windgeschwindigkeit (m s–1). Weiter sind

0 -1 -2 -3 0

5

10

15

20

RN [MJ m d ] -2

-1

Abb. 1 | Beziehung zwischen a) Netto- (R N) und Globalstrahlung (R S), und b) Bodenwärmefluss (G) und Nettostrahlung in Oensingen. Beobachtete Tagesmittelwerte der Monate April bis Oktober für die Jahre 2005 bis 2009. Die durchgezogenen Linien stellen die ­Regressionsgeraden dar: a) R N = 0,529 R S – 0,466, r2 = 0,89; b) G = 0,159 R N – 0,987, r2 = 0,48. Zudem ist in a) die Beziehung von Davies (1976, Gl. 4) als strichpunktierte Linie eingetragen.

der Gleichgewichtsverdunstung einführten. Es handelt sich um die bei konstanter Energiezufuhr mögliche Wasserabgabe an eine Atmosphäre, die im Gleichgewicht mit ihrem Untergrund steht. Dieses Konzept lieferte eine theoretische Basis für weitere Entwicklungen, insbesondere die Untersuchungen zur Verdunstung bei minimaler Advektion von Priestley und Taylor (1972). Die von ihnen vorgeschlagene Formel (Kasten 2) hat sich sowohl in der Praxis als auch in der Forschung bewährt. Die ersten systematischen Studien zur potenziellen Verdunstung in der Schweiz gehen auf Primault (1962) zurück. Überzeugt, dass weder der Ansatz von Thornthwaite (1948) noch derjenige von Penman (1948) unter Schweizer Verhältnissen zu brauchbaren Resultaten führen4, entwickelte er eine eigene Berechnungsformel, die noch heute in leicht angepasster Form (Primault 1981), von MeteoSchweiz operationell eingesetzt wird (Kasten 2). In der Schweiz ist desweiteren auch noch die Primault war sich vielleicht nicht bewusst, dass die schlechten Resultate mit der Gleichung von Penman (1948) vor allem auf eine ungenügende Parametrisierung zurückzuführen waren. In der Tat aktualisierte Penman zu jener Zeit mehrmals die Parameterwerte (siehe z. B. Brutsaert, 1982)

4 

(2) die psychrometrische Konstante (kPa °C–1) als Funktion des atmosphärischen Druckes p (kPa) mit Parametern Cp = 1,004x10–3 MJ °C–1 kg–1 (spezifische Wärme bei kon­ stantem Druck), ε = 0,622 (Verhältnis der Molmassen von Wasserdampf und trockener Luft) und –1 (latente Wärme der Verdampfung), sowie λ = 2,5 MJ kg die Steigung der Sättigungsdampfdruckkurve als Funktion der Temperatur (kPa °C–1). (3) Für die Auswertung von Gleichung (1) werden Stundenoder Tageswerte der Eingangsvariablen benötigt. Während Messungen von T (und folglich es), ea, u2 und p in Rahmen der Messnetze von MeteoSchweiz und AGROMETEO standardmässig erhoben werden, werden Strahlungsbilanz und Bodenwärmefluss nur selten direkt beobachtet. Dementsprechend müssen sie möglichst genau geschätzt werden, da sie typischerweise etwa zwei Drittel des Verdunstungspotenzials bestimmen. Eine Formelsammlung für die Berechnung von RN und G aus Wetterstationsdaten findet man ebenfalls in Allen et al. (1998). Aus der Perspektive der Praxis wären aber einfachere Verfahren wünschenswert. Für die Bestimmung von RN bietet sich in erster Linie der Ansatz von Davies (1967) an, der – beschränkt auf die Vegetationszeit – einen vom Klima unabhängigen linearen Zusammenhang zwischen Globalstrahlung RS und Nettostrahlung RN postulierte. Der Grund für die Linearität ist darin zu suchen, dass die langwelligen Strahlungsflüsse (als Funk- 

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Pflanzenbau | Die Referenzverdunstung und ihre Anwendung in der Agrarmeteorologie

6 Messungen ETo

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ET [mm d-1]

4 3 2 1 0 100

150

200

250

300

Tag des Jahres Abb. 2 | Verlauf der täglichen Verdunstung am Standort Oensingen in der Zeit von April bis Oktober 2006. Grau: Beobachtungsbereich unter Annahme einer relativen Unsicherheit der ­M essungen von ± 15 %; rot: Referenzverdunstung.

tion der vierten Potenz der absoluten Temperatur) zeitlich viel weniger stark variieren als die kurzwellige Einstrahlung. Auch kann die Albedo einer grasbedeckten Oberfläche unter schneefreien Bedingungen als relativ konstant betrachtet werden. Basierend auf Daten von 14 Stationen weltweit und umgerechnet in Einheiten von (MJ m–2 d–1) schlug Davies (1967) folgende Gleichung vor: RN = 0,617 RS – 1,004

(4)

welche in dieser Form die im Schweizer Mittelland beobachtete Beziehung am Standort Oensingen recht gut wiedergibt (Abb. 1a). Eine bessere Übereinstimmung kann durch Anpassung der Regressionsparameter an lokale oder regionale Messdaten erreicht werden (RN = 0,529 RS – 0,466, r2 = 0,89), was ebenfalls in Abb. 1a zu sehen ist. Bezüglich des Bodenwärmeflusses empfehlen Allen et al. (1998) bei Bestimmung von ET0 auf Tagesbasis G gleich Null zu setzen, was sich dadurch begründen lässt, dass der Wärmestrom zwischen Tag und Nacht in entgegengesetzte Richtungen fliesst und es so zu einem Ausgleich kommt. Die Daten von Oensingen zeigen jedoch, dass es sinnvoller ist, G als lineare Funktion von RN auszudrücken (Abb. 1b). Die entsprechende Regressionsgerade (G = 0,159 RN – 0,987, r2 = 0,48) ist mit der in der Mikroklimatologie oft benutzten Faustregel G ≈ 0,1 RN weitgehend konsistent.

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Methode Evaluation Wir haben Gleichung (1) getestet, indem wir die berechneten ET0-Werte mit Messungen der aktuellen Verdunstung am Standort Oensingen verglichen haben (Abb. 2). Es handelt sich um Daten für das Jahr 2006, die mit Hilfe der sogenannten Eddy-Kovarianz-Technik (Neftel et al. 2005) erhoben wurden, und mit einem relativen Fehler von zirka 15 % behaftet sind. Die Wahl des Jahres 2006 lässt sich zum einen dadurch begründen, dass in diesem Jahr praktisch über die gesamte Vegetationsperiode hinweg nahezu optimale Bodenfeuchteverhältnisse herrschten und die Umweltbedingungen somit jenen der Definition der Referenzverdunstung entsprachen. Ausserdem war der Blattflächenindex selten höher als 3 m² m–2, das heisst häufig im Bereich der in der Definition der Referenzoberfläche festgelegten 2,88 m² m–2 (Kasten 1). Die Resultate in Abbildung 2 zeigen, dass für die Zeit von April bis Oktober die gemessene Verdunstung durch ET0 gut reproduziert wird. In diesem Sinn kann die Referenzverdunstung vorbehaltlos für die Praxis empfohlen werden. Dennoch stellt sich die Frage, ob einfachere (z.B. Priestley und Taylor 1972) oder empirische (Turc 1961; Primault 1962 und 1981) Berechnungsverfahren ebenso gute Ergebnisse liefern könnten. Abbildung 3 zeigt in Form von Streudiagrammen einen direkten Vergleich der


6

6

5

5

4

4

ETPT [mm d-1]

ET0 [mm d-1]

Die Referenzverdunstung und ihre Anwendung in der Agrarmeteorologie | Pflanzenbau

3 2

2

1

1

0

0 0

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4 ETPr [mm d-1]

ETTu [mm d-1]

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3 2

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0 2

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0

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6

2 1

1

1

3

1

0

0

gemessene ET [mm d-1]

gemessene ET [mm d-1]

Abb. 3 | Vergleich der Resultate von vier Bestimmungsformeln mit der gemessenen Verdunstung am Standort Oensingen. Tagesmittelwerte für die Zeit zwischen April und Oktober 2006. a) ­Referenzverdunstung (r2 = 0,88); b) Priestley-Taylor (r2 = 0,91); c) Turc (r2 = 0,87); und, d) Primault (r2 = 0,67). Die Evaluation der Referenzverdunstung und von Priestley-Taylor erfolgte auf der Basis der Parametrisierungen für R N und G aus Abb. 1.

verschiedenen Bestimmungsformeln mit den Messungen in Oensingen. Es lassen sich einige Tendenzen erkennen. Die Formel von Priestley und Taylor (1972) weist ein recht ähnliches Verhalten wie die FAO56-Gleichung auf. Dies ist nicht erstaunlich, da der Strahlungsterm in Gleichung (1) etwa zwei Drittel zum Verdunstungspotential beiträgt, was indirekt mit dem Faktor 1,26 in der Formel von Priestley und Taylor (1972) berücksichtigt wird. Auch die Formel von Turc (1961) liefert recht ähnliche Resultate. Wir haben aber im historischen Abriss bereits darauf aufmerksam gemacht, dass Turc (1961) und Priestley und Taylor (1972) im Prinzip äquivalent sind. Insofern, ist auch dieses Ergebnis nicht überraschend. Es bleibt der Ansatz von Primault (1962 u. 1981), welcher die beobachtete Verdunstung am wenigsten gut zu reproduzieren vermag. Die Gründe dafür können unterschiedlicher Natur sein. Einerseits spielt die Wahl der bestimmenden Variablen eine Rolle. Die Sonnenscheindauer, früher die einzige operationell gemessene Strahlungsgrösse, hat einen weniger direkten Einfluss auf die Verdunstung als RS oder RN. Anderseits waren die Ver-

dunstungsmessungen, die Primault ursprünglich für die empirische Anpassung seiner Formel zur Verfügung standen, wahrscheinlich mit relativ grossen Unsicherheiten behaftet. Eine neue Evaluation der Parameterwerte wäre aus diesem Grund opportun. Für die Beurteilung einer allfälligen Bewässerungsbedürftigkeit (Fuhrer und Jasper 2009) ist ein Vergleich der verschiedenen Ansätze bezüglich der kumulierten Verdunstungsverluste während der Vegetationsperiode von Interesse. Für die Zeit von April bis Oktober 2006 ergaben die Messungen in Oensingen eine Summe von 501 mm. Entsprechende Summen der Referenzverdunstung nach FAO56, einerseits mit lokaler Parametrisierung für RN und G, andererseits mit RN nach Davies (1967) und G = 0, belaufen sich auf 483 und 566 mm. Analoge Berechnungen mit den Formeln von Priestley-Taylor (1972), Turc (1961) und Primault (1962 u. 1981) ergeben jeweils Werte von 574, 596 und 337 mm. Dies zeigt, dass die Referenzverdunstung auch im Bezug auf die Gesamtverluste die kleinste Abweichung von den Messungen  aufweist.

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Pflanzenbau | Die Referenzverdunstung und ihre Anwendung in der Agrarmeteorologie

Abb. 4 | Eddy-Kovarianz-System zur Messung der Verdunstung im Feld, bestehend aus einem Ultraschall-Windmesser und einem Infrarot-Sensor für Wasserdampf und CO2 (weiss). (Foto: ART)

Resultate und Diskussion Wir haben das Konzept der Referenzverdunstung erläutert und die Anwendung der FAO56-Gleichung diskutiert. Wir haben gezeigt, dass dieser Ansatz die unter nahezu optimalen Bedingungen gemessene Verdunstung einer Wiese (Abb. 4) im Schweizer Mittelland gut abzubilden vermag. Für praktische Anwendungen können empirische Formeln durchaus zu brauchbaren Ergebnissen führen, wie am Beispiel von Oensingen gezeigt wurde. Sogar die Formel von Primault, die hier am schlechtesten abschnitt, könnte durch eine neue Evaluation der Parameter und Korrekturfaktoren (jahreszeitliche und Höhenabhängigkeit der Verdunstung, siehe Kasten 2) zu deutlich besseren Resultaten führen. Schwierigkeiten mit solchen Ansätzen sind aber absehbar, wenn es darum geht, das zukünftige Verdunstungspotenzial auf der Basis von Klimaszenarien zu beurteilen, denn die Gültigkeit der heutigen Parametrisierungen ist in diesem Fall nicht gewährleistet.

Für die Abschätzung der tatsächlichen Verdunstung nach FAO (Allen et al. 1998) ist auf Grund der verbesserte Wassernutzungseffizienz zudem eine Anpassung des Vegetationskoeffizienten Kc erforderlich.

5 

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Im Zusammenhang mit dem Klimawandel gibt es vier Aspekte, die zu beachten sind: (i) die Erhöhung der Temperatur; (ii) die damit einhergehende mögliche Abnahme der Luftfeuchte tagsüber; (iii) eine mögliche Änderung des Strahlungsregimes; (iv) die Effekte der zunehmenden CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre, welche eine effizientere Wassernutzung der Pflanzen ermöglichen. Die PM-Gleichung kann alle diese Faktoren ohne weiteres berücksichtigen. Dasselbe gilt für die daraus abgeleitete FAO56-Gleichung, sofern eine Anpassung der numerischen Parameter im Hinblick auf eine CO2bedingte Reduktion des stomatären Widerstandes (Kasten 1) vorgenommen wird5.

Schlussfolgerungen Empirische Ansätze hatten früher, angesichts der beschränkten Datenverfügbarkeit, durchaus ihre Berechtigung. Eine Umstellung auf physikalischen Bestimmungsmethoden sollte aber heute kein Thema mehr sein, denn die nötigen Inputdaten sind entweder direkt verfügbar oder können mit hinreichender Genauigkeit aus operationellen Messgrössen abgeleitet werden, wie wir hier zeigen konnten. Im Kontext dieser Arbeit war eine erweiterte Evaluation der Verdunstung nach Allen et al. (1998) unter Einbezug eines Vegetationskoeffizienten KC nicht nötig, da während der ausgewählten Periode die Vegetationseigenschaften in etwa denjenigen der Referenzoberfläche entsprachen. Dies muss aber von Fall zu Fall beurteilt werden. Auch bleibt zu untersuchen, ob sich die FAOMethode standardmässig für die Bewertung des Wasserbedarfs im Obst- und Rebbau eignet, in Situationen also, in denen die Anordnung der Pflanzen sowohl die Oberflächen- als auch die aerodynamischen Eigenschaften der verdunstenden Fläche beeinflussen. n

Unsere Untersuchungen zum Verdunstungsregime von Grün- und Ackerland finden teilweise im Rahmen der folgenden Projekte statt: ACQWA (7. EU-Rahmenprogramm), AGWAM (Nationales Forschungsprogramm NFP61, Nachhaltige Wassernutzung) und AGRISK (Nationaler Forschungsschwerpunkt Klima, NCCR Climate). Wir danken dem Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie (MeteoSchweiz) für die Bereitstellung von operationellen Wetterdaten.


L'evapotraspirazione di riferimento e la sua applicazione nella me-teorologia agricola Il cambiamento climatico pone ­l'agricoltura di fronte a nuove sfide. Considerato il potenziale di eva­ porazione, nel programmare le misure d'adeguamento è particolarmente importante valutare il fabbisogno idrico di prati, pascoli e superfici ­campicole. L'evapotraspirazione di riferimento, un concetto introdotto negli anni novanta dall'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura (FAO) e presentato nella presente pubblicazione, definisce il potenziale di evaporazione da una vegetazione standard abbondantemente approvvigionata d’acqua. E ­ ssa viene calcolata sulla base della cosiddetta formula di Penman-Monteith e, come mostrato in questo lavoro, riproduce fedelmente l’evapotra­ spirazione osservata in condizioni pressoché ottimali in un prato dell'Altipiano svizzero.

Literatur ▪▪ Allen R.G., Pereira L.S., Raes D. & Smith M., 1998. Crop Evapotranspi­ ration. Guidelines for Computing Crop Water Requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. Food and Agriculture Organization (FAO) of the United Nations, Rome, 300 S. ▪▪ Ammann C., Neftel A., Spirig C., Leifeld J., & Fuhrer J., 2009. StickstoffBilanz von Mähwiesen mit und ohne Düngung. Agrarforschung 16 (9), 348–353. ▪▪ Brutsaert W., 1982. Evaporation into the Atmosphere. D. Reidel Publishing Company, Dodrecht, 299 S. ▪▪ Calanca P. & Holzkämper A., 2010. Agrarmeteorologische Bedingungen im Schweizer Mittelland von 1864 bis 2050. Agrarforschung Schweiz 1 (9), 320–325. ▪▪ Davies J.A., 1967. A note on the relationship between net radiation and solar radiation. Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 93, 109–115. ▪▪ Fuhrer J. & Jasper K., 2009. Bewässerungsbedürfigkeit von Acker- und Grasland im heutigen Klima. Agrarforschung 16, 396–401. ▪▪ Jensen M.E., Burman R.D. & Allen R.G. (eds), 1990. Evapotranspiration and Irrigation Water Requirements. ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice No. 70. American Society of Civil Engineers, New York, 332 S. ▪▪ Monteith J.L. 1965. Evaporation and environment. pp. 205–234. In G. E. Fogg (ed.) Symposium of the Society for Experimental Biology, The State and Movement of Water in Living Organisms, Vol. 19, Academic Press, Inc., NY.

Summary

Riassunto

Die Referenzverdunstung und ihre Anwendung in der Agrarmeteorologie | Pflanzenbau

Reference evaporation and its application in agrometeorology Climate change places the agriculture in front of new challenges. An assessment of the water requirement of grassland, pasture and arable land on the basis of the evapotranspiration potential plays a central role in the planning of adaptation measures. The reference evaporation, a concept introduced in the 1990’s by the Food and Agriculture Organization (FAO) and presented in this paper, defines the evaporation potential of standard vegetation with an abundant water supply. It is determined on the basis of the so-called Penman-Monteith equation and, as demonstrated here, is able to accurately reproduce the evolution of the evaporative flux from grassland as observed on the Swiss Plateau under virtually optimum conditions. Key words: reference evapotranspiration, evapotranspiration potential, Penman-Monteith equation, crop water requirements, climate change.

▪▪ Neftel A., Ammann C., Calanca P., Flechard C., Fuhrer J., Leifeld J. & Jocher M., 2005. Treibhausgasquellen und -senken: Die «Kyoto-Wiese» Agrarforschung 12 (8), 356–361. ▪▪ Priestley C.H.B & Taylor R.J., 1972. On the assessment of surface heat flux and evaporation using large-scale parameters. Monthly Weather ­Review 100, 81–92 ▪▪ Primault B., 1962. Du calcul de l'évapotranspiration. Arch. Met. Geoph. Biocl. Series B 12, 124–150. ▪▪ Primault B., 1981. Extension de la validité de la formule suisse de calcul de l’évapotranspiration. Bericht der Schweizerischen Meteorologischen Anstalt (Meteo-Schweiz) 103, 1–8. ▪▪ Schrödter H., 1985. Verdunstung. Anwendungsorientierte Messverfahren und Bestimmungsmethoden. Springer-Verlag, Berlin, 186 S. ▪▪ Slatyer R.O. & McIlroy I.C., 1961. Practical Microclimatology. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), Melbourne, Australia, 310 S. ▪▪ Thornthwaite C.W., 1948. An approach toward a rational classification of climate. Geograp. Rev. 38, 55–94. ▪▪ Turc L., 1961. Evaluation des besoins en eau d’irrigation, évapotranspiration potentielle, formule simplifiée et mise à jour. Ann. Agron. 12, 13–49

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G e s e l l s c h a f t

Weiterbildung Betreuungsleistungen: Kompetenzen stärken für soziale Leistungen in der Landwirtschaft Ernst Bolliger, AGRIDEA Lindau, 8315 Lindau Auskünfte: Ernst Bolliger, E-Mail: ernst.bolliger@agridea.ch, Tel. +41 52 354 97 23

Landwirtschaftliche Beraterinnen beim jährlichen Erfa-Treffen.

Einleitung Wie es zum Weiterbildungsangebot kam Angeregt durch einen Vorschlag am Eggiwiler Symposium 1998 treffen sich im Mai 1999 im Emmental an einem Kurs der AGRIDEA (früher LBL) gut zwei Dutzend Frauen und Männer. Ihr gemeinsames Thema heisst «Betreuung auf dem Bauernhof». An dieser Tagung wird ersichtlich, dass einerseits eine steigende Nachfrage nach Betreuungsplätzen besteht und anderseits viele Bäuerinnen und Bauern sich eine Weiterbildung wünschen, in der sie sich notwendiges Wissen aneignen und ihre Erfahrungen reflektieren können.

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Nach Projekt-Vorarbeiten durch die AGRIDEA im Verbund mit weiteren Akteuren aus dem sozialen Umfeld bietet das Inforama Emmental zusammen mit der BerufsFach- und Fortbildungsschule BFF 2001 einen Pilotkurs «Ausbildung Betreuungsleistungen» an. Dieser Pilotkurs orientiert sich grundsätzlich am Modell der von der Schweizer Pflegekinderaktion und des VHPG (Verein heilpädagogischer Grossfamilien) angebotenen Weiterbildung. Ein Jahr später folgen zwei weitere Weiterbildungsangebote in der Ostschweiz und im Aargau, beide als Partnerschaft zwischen Organisationen der landwirtschaftlichen Weiterbildung und der sozialen Ausbildung.


Damit ist einerseits die Nähe zur Landwirtschaft / dem ländlichen Raum und anderseits die Professionalität im sozialen Bereich sichergestellt. Regionale Begleitgruppen sichern die Vernetzung des Weiterbildungsangebots mit kantonalen Behörden, Platzierungsorganisationen und weiteren Interessengruppen. Die AGRIDEA unterstützt den Wissens- und Erfahrungsaustausch unter den regionalen Anbietern: In jährlichen Treffen feilen die Anbieter an der Qualität ihrer Lehrgänge. Die Charta «Weiterbildungsangebote Betreuungsleistungen» ist die nach aussen sichtbare und nach innen wirkende Qualitätsrichtlinie (siehe Kasten 1). Schwerpunkte in den regionalen Weiterbildungs-Angeboten Regionale Angebote bestehen im Kanton Bern, in der Ostschweiz und im Aargau. In der Romandie sind Bestrebungen im Gang, eine entsprechende Weiterbildung anzubieten. Die regionalen Angebote unterscheiden sich in ihrer Ausrichtung auf verschiedene Zielgruppen und in ihrer Dauer. Zielgruppen können Kinder und Jugendliche, betagte Menschen, Menschen mit einer Behinderung oder psychischen Problemen, ehemals suchtabhängige oder straffällige Menschen oder Menschen aus anderen Kulturen umfassen. Die Dauer der Weiterbildungen variiert im Bereich zwischen 30 und 40 Kurstagen entsprechend der in der Charta festgehaltenen Empfehlungen. Fokussiert auf Kinder und Jugendliche gibt es zwei weitere Angebote: Curaviva (Luzern) bietet in Zusammenarbeit mit den landwirtschaftlichen Beratungsdiensten der Zentralschweiz einen 15-tägigen praxisbegleitenden Lehrgang an. Der Verein «tipiti» zusammen mit der Schweizer Pflegekinderaktion und zwei weiteren Vereinen bietet eine Ausbildung an verschiedenen Orten der Schweiz in einer etwa 45 Tage dauernden Version an. Neben der Vermittlung und Erarbeitung von Theorie und Fachwissen bauen die Weiterbildungen auf den Erfahrungen und Fragen der Teilnehmenden auf. Kosten der Weiterbildung und Vergütung der Betreuungsleistungen Die regionalen Weiterbildungsangebote finanzieren sich aus Teilnehmergebühren, Sponsoring und Leistungsaufträgen der Kantone. Die TeilnehmerInnen bezahlen je nach Region zwischen Fr. 1500.– und 6000.– für die ganze Weiterbildung, also Fr. 50.– bis 150.– pro Weiterbildungstag. Einzelne TeilnehmerInnen haben Weiterbildungsstipendien von Stiftungen in Anspruch nehmen können. Die Vergütungsansätze für erbrachte Betreuungsleistungen sind je nach Kanton und betreuten Personen sehr unterschiedlich; sie bewegen sich in der Grössen-

Zusammenfassung

Weiterbildung Betreuungsleistungen: Kompetenzen stärken für soziale Leistungen in der Landwirtschaft | Gesellschaft

Seit mehr als zehn Jahren bieten regionale landwirtschaftliche Bildungszentren jeweils im Verbund mit einer sozialen Fach(hoch)schule die «Weiterbildung Betreuungsleistungen» an. Die regionalen Angebote unterscheiden sich in der Dauer und in der Ausrichtung auf einzelne oder mehrere Betreuungsgruppen – entsprechend den regionalen Gegebenheiten. Alle Angebote streben ein gemeinsames Ziel an: Befähigung zur kompetenten Betreuung von «Gastpersonen» in der eigenen Familie unter fachkundiger Begleitung einer ausgewiesenen Organisation. Die regionalen Angebote orientieren sich an Werten und Qualitätskriterien, die in einer gemeinsam formulierten Charta festgehalten sind. In den meisten Regionen sind unter den Absolventinnen und Absolventen Arbeitskreise entstanden, in denen sie ihre Erfahrungen austauschen und reflektieren. Gesamtschweizerisch treffen sich die in diesem Weiterbildungsangebot engagierten landwirtschaftlichen Beraterinnen jährlich einmal zur Koordination, Reflexion und Weiterentwicklung des Angebots. Betreuungsleistungen sind in einigen Regionen der Schweiz für viele Landwirtschaftsbetriebe zu einem bedeutenden Element geworden. Betreuungsleistungen sind nicht nur wirtschaftlich von Bedeutung, sie wirken sich auch auf den Tagesablauf und die Präsenz des Betriebsleiterpaares aus. Dieser Bericht basiert auf Erfahrungswissen und Erfahrungslernen – Praxisreflexion als spezielle Form der Forschung verstanden.

ordnung von Fr. 60.– bis 130.– pro Tag. Es gibt eine Vielzahl von Platzierungsorganisationen; verbindliche Richtlinien für die Vergütung fehlen. AbsolventInnen der Weiterbildung können tendenziell höhere Vergütungen aushandeln, verglichen mit Anbieterinnen ohne eine  entsprechende Qualifizierung.

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Gesellschaft | Weiterbildung Betreuungsleistungen: Kompetenzen stärken für soziale Leistungen in der Landwirtschaft

Kasten 1 | Charta «Weiterbildungsangebote Betreuungsleistungen» Die Charta umfasst einleitende Bemerkungen zum Zweck der Charta und der Bedeutung der Betreuung in (Bauern-) Familien auf dem Land. Sie unterscheidet anschliessend die verschiedenen bei einer Betreuung beteiligten Akteure mit ihren spezifischen Rollen und trägt damit zu einem Verständnis des vernetzten Systems bei. Bezüglich der Weiterbildung hält sie Ziele und angestrebte Kompetenzen der Teilnehmenden fest und formuliert vier Werte, die für das Weiterbildungsangebot im Zentrum stehen. Ein abschliessendes Kapitel widmet sich den Qualitätsmerkmalen der Weiterbildungsan­gebote. Die Weitebildungsanbieter haben die Charta ­diskutiert und inhaltlich gutgeheissen; verbindliche ­Unterschriften stehen noch aus. Inhaltsverzeichnis der Charta «Weiterbildungsangebote Betreuungsleistungen» 1. Zweck der Charta 2. Bedeutung der Betreuung in (Bauern-) ­Familien auf dem Land

Kasten 2 | Weiterbildung im Überblick (Beispiel Kanton Bern) Die Weiterbildung umfasst 40 Kurstage auf vier Semester (2 Jahre) verteilt. • Im ersten Semester stehen Rolle und Auftragsklärung, Aufenthaltsplanung, Alltagsgestaltung, Vernetzung, Kommunikation und Zusammenarbeit mit Fachstellen und Behörden im Zentrum. • Im zweiten Semester treten die Themen ­Lebenszyklus, pädagogische Grundannahmen und das System Familie in den Vordergrund. • Das dritte Semester geht auf die spezifischen Bedürfnisse der einzelnen Betreuungsgruppen ein; der Alltagsge-

Kasten 3 | Das Weiterbildungsziel (Beispiel Kanton Bern) Die Kursabsolventinnen können Menschen mit besonderen Bedürfnissen in der eigenen Familie unter Anleitung einer professionellen Platzierungsstelle fach- und situationsgerechte Betreuung, Begleitung und Unterstützung anbieten. Sie sind vorbereitet auf die Veränderungen, die das Zusammenleben mit einer familienfremden Person in der eigenen Familie auslösen kann.

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3. Die Beteiligten: Klärung der Rollen und ­Verantwortlichkeiten: Die Betreuten/Herkunftsfamilie/Betreuungsfamilie/Vermittlungsstelle (Platzierungs-Organisation)/ Weiterbildungs­anbieter/Öffentliche Stelle (einweisende Stelle, Sozialamt, etc)/Bewilligungs- und Kontrollinstanz 4. Das Weiterbildungsangebot Betreuungsleistungen 4.1 Ziele und angestrebte Kompetenzen 4.2 Werte, auf denen das Weiterbildungsan­gebot aufbaut: Praxisnah, fundiert, unabhängig, verbindlich 4.3 Qualitätsmerkmale des Weiterbildungs­angebots: Kursleitung/ReferentInnen/Teilnehmende/ Begleitgruppe & Aufsichtsgremium: Transparenz/Umgang mit Konflikten/Evaluation & Kontrolle/Weiterbildung & Erfahrungsaustausch nach dem Abschluss/ Vernetzung auf nationaler Ebene 5. Verpflichtung der Weiterbildungsanbieter

staltung kommt vor allem als Reflexion des eigenen Handelns eine grosse Bedeutung zu. • Das vierte Semester schliesslich wendet sich der Qualitätssicherung und dem Umgang mit schwierigen Situationen (Konflikte, Gewalt) zu, beinhaltet eine Abschlussarbeit und bietet Raum für Vertiefungsthemen. Eine Vorsaussetzung für das Weiterbildungszertifikat sind eine mindestens sechs Monate dauernde Betreuung während der Weiter­bildung, eine Präsenz von 85 %, positiv bewertete Zwischen- und Abschlussarbeiten ­sowie eine positive Gesamtbeurteilung.


Weiterbildung Betreuungsleistungen: Kompetenzen stärken für soziale Leistungen in der Landwirtschaft | Gesellschaft

Kasten 4 | Was hat uns die Ausbildung ­g ebracht?

«In der Betreuungsarbeit und im Alltag gab und gibt es immer wieder Momente, wo mir das ­nötige «knowhow» fehlte, um im Affekt an­gemessen zu agieren und zu reagieren. Unter anderem deshalb habe ich mich entschlossen, die Aus­bildung zur Betreuungsleistung im ländlichen Raum (ABL) in Angriff zu nehmen.» «Die ABL hat mir viel gebracht. Das erarbeitete Wissen in den Bereichen Sozial- und Heilpädagogik, Psychologie und Soziologie, aber auch der Austausch mit anderen Betreuenden hat mir sehr viel gebracht. Deshalb habe ich mich entschieden, im Arbeitskreis Betreuungsarbeit mitzumachen. Wir vertiefen bereits Vorhandenes, erarbeiten Neues, festigen uns mit gegen-seitigem Erfahrungsaustausch. Im AK stellen wir mit unserer Leiterin, Marlies Budmiger, ein Jahresprogramm zusammen, das auf unsere ­Bedürfnisse und Interessen abgestimmt ist.»

Ruth und Werner Kobel-Hofer leben mit ihren drei Kindern und der Grossmutter (Werner's Mutter) auf einem Bauernhof im Emmental. Stefan lebt seit drei Jahren bei ihnen. Stefan hat eine Behinderung; er kam über die OGG, eine Berner Organisation im sozialen Bereich, zu ihnen. Stefan interessiert sich ausschliesslich für den Landwirtschaftsbetrieb, nicht für den Haushalt. «Damit müssen wir uns arrangieren. Gerade ­Behinderte haben ebenfalls das Recht mitzuentscheiden. Nichts berechtigt uns, über sie zu verfügen und ihnen unseren Willen aufzudrängen. Klar müssen genaue Strukturen und Regeln eingehalten werden. Die tägliche Körperpflege, die Manieren, der Anstand sind alles Punkte, über die bei uns jeden Tag gesprochen wird. Das betrifft aber alle Familienmitglieder und nicht nur unsere betreute Person.»

Ruth und Werner Kobel-Hofer und Stefan

Tab. 1 | KursabsolventInnen nach Regionen Kurs Nr.

1

2

3

4

5

6

7

8

Total = 15

16

12

12

10

130

Dauer Emmental

40 Tage

21

18

19

22

Aargau

30 Tage

13

15

10

11

Ostschweiz

40 Tage

25

21

13

49 59

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Gesellschaft | Weiterbildung Betreuungsleistungen: Kompetenzen stärken für soziale Leistungen in der Landwirtschaft

Tab. 2 | Sechs Bilder zum Thema "Soziales Engagement als Nebenerwerb" Bild 1: Beziehung

Betreuung oder Arbeitskraft? Arbeitsbeziehung oder Beziehungsarbeit?

Bild 2: Kundengruppen

Betreuung: Betagte und Behinderte Erziehung: Jugendliche und Pflegekinder Re-Integration: Ex-Drögeler und Strafentlassene

Bild 3: Phänomen Entwurzelung (eine Analogie)

Bei Pflanzen haben beschädigte Wurzeln einen Einfluss auf das Wachstum, auf die Blühkraft und auf die Krankheitsanfälligkeit. Beim Umtopfen von Pflanzen braucht es besondere Aufmerksamkeit in der Anwachsphase, am Wochenende und in den ­Ferien (Giessen), beim Überwintern und beim späteren Auspflanzen ins Freie.

Bild 4: Betreuung auf dem Bauernhof – Besonderheiten

Soziales Engagement und Zusatzeinkommen sind beide wichtig. Bauernfamilien nutzen ihr «soziales Kapital» (Familienstruktur, ­soziale Fähigkeiten, Raum-Reserven, aktive Integration im Dorf/Gemeinde). Arbeit mit Menschen erlaubt kein wildes Experimentieren. Betreuung verlangt Dauer-Präsenz (Weekend, Ferien, Abend, ...). Erfolg misst sich in besonderen Einheiten und stellt sich oft erst spät ein. Betreuungsarbeit hat Auswirkungen auf das soziale Netz (Nachbarn, Dorf, Gemeinde).

Bild 5: Betreuung = Arbeit in einem Netzwerk

Die Bauernfamilie und die betreute Person stehen im Zentrum einer Netzwerkbeziehung mit der Herkunftsfamilie, Platzierungsorganisationen, Fürsorgestelle, Sozialamt, Jugendamt, Ausbildungsinstitution, Erfa-Gruppe, Schule, AHV/IV, WeekendAblöser, etc. Das verlangt von der Bauernfamilie eine offene Kommunikationsfähigkeit.

Bild 6: Drum prüfe gut ...

UVP Die «Umweltverträglichkeitsprüfung» in drei Stufen: • PEP Persönliche Eignungs Prüfung • FIT Familien Integrations Test • SACH Sozialer Auswirkungs Check

Resultate Alle Weiterbildungen stellen Zertifikate aufgrund einer Beurteilung der TeilnehmerInnen aus. Die Weiterbildungsziele umfassen sowohl für die Betreuungsarbeit unentbehrliches Wissen und Fähigkeiten wie auch Aspekte der persönlichen Eignung. Bisher haben über 200 Personen (ca. 80 % Frauen) in insgesamt 15 Kursen eine regionale Ausbildung abgeschlossen. Nach anfänglichen Klassengrössen von ca. 20 Personen ist die durchschnittliche Teilnehmerzahl auf unter 15 gesunken, was sich auf den Kostendeckungsgrad der Weiterbildungen negativ auswirkt. Fokus Qualitätssicherung Die verschiedenen Anbieterinnen der «Weiterbildung Betreuungsleistungen» haben sich zur Qualitätssicherung immer wieder Gedanken gemacht. Dazu hat jede Region Vertreter von Behörden, Platzierungsorganisationen und weiteren Interessengruppen in eine Begleitgruppe eingeladen. Als wichtigste Fragen der Qualitätssicherung traten wiederholt Rollenklarheit und Transparenz in den Fokus der Aufmerksamkeit. Rollenklarheit heisst in diesem Zusammenhang: Die verschiedenen Akteure konzentrieren sich auf ihre Aufgabe: Behörden auf die Entscheide und den rechtlichen Rahmen, die Platzierungsorganisationen auf die Auswahl geeigneter Familien und deren Begleitung, die Weiterbildungsanbieter auf die Weiterbildung und die Betreuer auf die Betreuung.

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Zur Weiterbildung gehören dann auch Arbeitskreise, in denen die Betreuungsanbieterinnen ihre Erfahrungen austauschen können; die Begleitung am Wohnort der Familie ist jedoch Aufgabe der Platzierungsorganisation. Jede Qualitätsnorm kommt nur dann zum Tragen, wenn erbrachte Leistungen (Weiterbildung, Betreuung, Begleitung) für Dritte transparent sind. Als wesentliches Instrument zur Qualitätssicherung der Weiterbildungen haben die Anbieterinnen der Weiterbildung eine Charta «Weiterbildungsangebote Betreuungsleistungen» erarbeitet. Sie basiert auf eigenen Erfahrungen und jener von andern Weiterbildungsanbietern und dient als Richtschnur. Sie hat einen empfehlenden, keinen verbindlichen Charakter. Die Charta steht in einer Analogie zu den Richtlinien der INTEGRAS («Anforderungen an Familienplatzierungs-Organisationen im Bereich Kinder- und Jugendhilfe» sowie «Label FPO – Sicherheit in der Platzierung in Familien»). Die Aufsichtsfunktion über die regionalen Weiterbildungen fällt den kantonalen Sozialämtern zu.  n

Hinweis zur Methode Die in diesem Artikel dargestellten Erfahrungen basieren auf den Erfahrungen und Erkenntnissen, die landwirtschaftliche Beraterinnen in ihrer Funktion als Anbieterinnen der Weiterbildung Betreuungsleistungen an ihren jährlichen Treffen zusammentragen und reflektieren, um daraus Schlussfolgerungen für ihre weitere Arbeit zu ziehen. Bei den Treffen geht es um eine Reflexion der Weiterbildung, vom pädagogischen Konzept über die Vernetzung mit wichtigen Partnerorganisationen, finanziellen und rechtlichen Aspekten der Weiterbildung bis hin zu Fragen der Qualitätssicherung. Kooperation und Konkurrenz sind Themen, die dabei nicht ausgeschlossen sind.


Formazione continua nei servizi di assistenza: rafforzare le competenze per le prestazioni sociali in agricoltura Da più di dieci anni, i centri regionali per la formazione agricola, in collaborazione con le scuole pedagogiche superiori, offrono una formazione mirata a fornire conoscenze e competenze per l’accoglienza di persone con bisogni specifici. I corsi di formazione dei centri regionali si distinguono nella durata e si rivolgono a uno o più gruppi, in funzione delle necessità regionali. Tutte le offerte hanno un unico obbiettivo: acquisire la capacità per prendersi cura in modo competente di un «ospite» nella propria famiglia, accompagnati da esperti di un’organizzazione designata. Le offerte regionali si basano su valori e criteri di qualità che devono essere definiti congiuntamente in una Charta. Nella maggior parte delle regioni della Svizzera, i partecipanti hanno creato dei gruppi di lavoro per condividere e le proprie esperienze. Le consulenti agrarie di tutta la Svizzera, impegnate in questi progetti di formazione continua, si incontrano ogni anno per coordinare, discutere ed ampliare l'offerta formativa. Questi servizi di accoglienza sono diventate in alcune regioni della Svizzera una risorsa importante per molte aziende agricole. Il loro impatto non è confinato solo alla sfera economica ma va a toccare anche lo svolgimento della giornata lavorativa ed influisce sulla presenza dei gestori. Questo rapporto si basa su esperienze applicative e conoscitive e riflessioni pratiche intese come forma di ricerca particolare.

Summary

Riassunto

Weiterbildung Betreuungsleistungen: Kompetenzen stärken für soziale Leistungen in der Landwirtschaft | Gesellschaft

Advanced training for caring services at the farm For more than ten years some regional agricultural training and extension centers in cooperation with a college of social studies offer an advanced training on «green care» (caring services at the farm). The regional trainings differ in their duration and in the orientation to one or several focus groups of people to be taken care of – according to the regional context. All offers are striving for the same goal: competency development for a high quality care of «guest persons» in the own family under professional coaching of a recognized organisation. The regional trainings are based on the same values and quality criteria that are stipulated in a commonly formulated Charta. In most of the regions, the graduates started to form quality circles to share and reflect their own experience. From all over Switzerland, the agricultural extension staffs (women) engaged in this training meet annually to coordinate, reflect and further develop the training concept. In several regions of Switzerland, caring services at the farm have evolved into an important element in the puzzle of the farming system. Not only is caring at the farm financially important, it also has a major impact on the daily rhythm and the presence at home of the farming family. Knowledge and learning from experience are the source of this report – reflecting practical experience understood as a special form of research. Key words: caring services at farm, training, coaching, quality standards, out-of-home child and youth care.

Literatur ▪▪ Wirz Handbuch, Band 2 Betrieb und Familie, 2010. "Betreuung auf dem Bauernhof" (Seite 386 bis 390). Wirz Verlag Basel, 2009. ▪▪ Integras: Anforderungen an Familienplatzierungs-Organisationen im Bereich der Kinder- und Jugendhilfe http://www.integras.ch/pdf/20060628AnforderungenJuni2006.PDF ▪▪ Integras: Label FPO – Sicherheit in der Platzierung in Familienhttp:// www.integras.ch/pdf/20100316LabelFPO_Kriterien.pdf ▪▪ Inforama: Konzept der Ausbildung Betreuung im ländlichen Raum (ABL) http://www.vol.be.ch/site/kurskonzept_11 – 12.pdf

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P o r t r ä t

Wissenschaft nah am Stallgeruch «Völlig genervt schnitt ich der Kuh die verdreckte Schwanzquaste ab», erinnert sich Sabine Schrade. «Dies war an der Gesellenprüfung in Ostfriesland.» Das Blut steigt Sabine Schrade noch heute leicht ins Gesicht: «Die Kuh war auktionsfertig zu machen und hielt einfach nicht still», erklärt sie ihr Vorgehen. Dennoch ist sie froh, dass sie nach dem Abitur zuerst eine Ausbildung zur Landwirtin absolvierte. So kennt sie die Betriebsabläufe und weiss, wie es in der landwirtschaftlichen Praxis zugeht. «Auf meinem Lehrbetrieb wurde viel getüftelt und improvisiert. Diese Erfahrung hilft mir auch im Versuchs­wesen, wenn stalltaugliche Lösungen für Versuchs­einrichtungen gefragt sind», insofern bereue sie den Umweg über die Lehre und damit auch die Erfahrung mit der Schwanzquaste nicht. Nach der Lehre begann Sabine Schrade das Studium der Agrarwissenschaften an der Universität Hohenheim. Ihre Masterarbeit über Arbeitszeitbedarf in der Mutterkuhhaltung führte sie 2004 in die Schweiz an die Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART. Die praxisnahe Forschung in Tänikon hatte es ihr angetan: Diverse Nachdiplompraktika im Bereich Verfahrenstechnik Tierhaltung und schliesslich die Dissertation zum Thema «Ammoniak- und PM10-Emissionen im Laufstall für Milchvieh mit freier Lüftung und Laufhof anhand einer Tracer-Ratio-Methode» folgten. Diese schloss sie 2009 an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel ab. Die Emissionsmessungen, die in Zusammen­arbeit mit der Empa auf sechs Milchviehbetrieben durchgeführt wurden, erforderten ihren Einsatz im Stall und Labor phasenweise fast rund um die Uhr. Die enge Verknüpfung zwischen Wissenschaft und Praxis gefiel Sabine Schrade. Bessere Luft dank verbesserter Entmistungstechnik Zurzeit bearbeitet Sabine Schrade als Wissenschaft­liche Mitarbeiterin an ART das Projekt Emissionsminderung im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt BAFU. Ziel ist, Ammoniakverluste aus Ställen so stark wie möglich zu senken. Dazu ist ein Modellversuchsstall für Rindvieh zur Messung von Emissionen in Planung, erzählt die junge Frau. Dieser soll es ART in Zusammenarbeit mit ­Firmen erlauben, technische und bauliche Massnahmen zur Emissionsminderung zu entwickeln und zu untersuchen. «Konkret könnte man hier zum Beispiel tierfreundliche automatische Entmistungsschieber nennen, die auf das Material der Stallböden abgestimmt sind und die Laufflächen häufiger und besser reinigen», nennt die 32-Jährige Entwicklungsideen beim Namen. Diese Forschung

190

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stützt sich auf die vom BAFU und dem Bundesamt für Landwirtschaft BLW 2008 formulierten Umweltziele, die unter anderem eine Senkung der Ammoniakemissionen um 40 Prozent festgelegt haben. Ergänzt werden diese Bestrebungen durch die Ressourcenprogramme der Kantone.1 «Ammoniak kommt überwiegend aus der Nutztierhaltung. Neben der Ausbringung und Lagerung trägt der Stall wesentlich zu den Ammoniakemissionen bei», erklärt die Wissenschaftlerin. Sabine Schrade ist in einem kleinen Dorf auf der Schwäbischen Alb in Baden-Württemberg aufgewachsen. Die Mitarbeit auf dem Betrieb der Grosseltern gehörte von Kindesbeinen zum Alltag. Noch heute hilft sie dort bei Bedarf gerne im Stall oder bei Feldarbeiten aus. Obwohl sie regelmässig in Richtung Schwäbische Alb fährt, gefällt es Sabine Schrade im Thurgau sehr gut. Die Nähe zu den Bergen kommt der begeisterten Skifahrerin und Klettersteiggeherin entgegen. Bei ihren Bergtouren sind Kühe auf der Alp ihr häufigstes Fotomotiv, erzählt Sabine Schrade und ergänzt, dass sie trotz der Sache mit der abgeschnittenen Schwanzquaste diese eigentlich sehr möge. Etel Keller-Doroszlai, Forschungsanstalt Agroscope ReckenholzTänikon ART, 8356 Ettenhausen

Weitergehende Informationen unter www.blw.admin.ch > Themen > Nachhaltige Ressourcennutzung (Ressourcenprogramm)

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A k t u e l l

Aktuell Unterlassener Buchhinweis – Entschuldigung Im Editorial der «Agrarforschung Schweiz» vom Februar 2011 habe ich mich auf das Buch «SystemInnovation – die Welt neu entwerfen» von Bruno Weisshaupt abgestützt. Leider habe ich im Editorial versehentlich nicht darauf Bezug genommen. Dafür entschuldige ich mich. Der Autor ist Geschäftsführer der Firma origo AG und plädiert in seinem lesenswerten Buch für eine neue Denkweise und Systemsicht, die sich konsequent an den Bedürfnissen des Marktes und der Benutzer orientiert – und so innovatives Potenzial tatsächlich freilegt. Das 2006 publizierte Buch ist erhältlich beim Verlag Orell Füssli. Urs Gantner, BLW

AGrAr ForSchUNG Schweiz recherche AGroNomiqUe SUiSSe

Aktuelle Forschungsergebnisse für Beratung und Praxis: Agrarforschung Schweiz publiziert 10-mal im Jahr Forschungsergebnisse über Pflanzenbau, Nutztiere, Agrarwirtschaft, Landtechnik, Lebensmittel, Umwelt und Gesellschaft. Agrarforschung ist auch online verfügbar unter: www.agrarforschungschweiz.ch

NEU

Bestellen Sie jetzt Ihre Gratisausgabe! Name/Firma Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse ist die zeitschrift der landwirtschaftlichen Forschung von Agroscope und ihren Partnern. Partner der zeitschrift sind das Bundesamt für Landwirtschaft, die Schweizerische hochschule für Landwirtschaft ShL, die Beratungszentralen AGriDeA, die eidgenössische Technische hochschule eTh zürich, Departement Agrarund Lebensmittelwissenschaften und Agroscope, die gleichzeitig herausgeberin der zeitschrift ist. Die zeitschrift erscheint auf Deutsch und Französisch. Sie richtet sich an Fachpersonen aus Forschung, industrie, Lehre, Beratung und Politik, an kantonale und eidgenössische Ämter und an weitere Fachinteressierte.

Vorname Strasse/Nr PLZ/Ort Beruf E-Mail Datum Unterschrift Talon einsenden an: Redaktion Agrarforschung Schweiz, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, Postfach 64, 1725 Posieux Tel. +41 26 407 72 21, Fax +41 26 407 73 00 E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch | www.agrarforschungschweiz.ch

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A k t u e l l

Neue Publikationen

ART-Bericht 736

Umweltleistungen von Agroforstwirtschaft Die Bedeutung von Bäumen in der Landwirtschaft für Gewässer- und Bodenschutz, Klima, Biodiversität und Landschaftsbild

November 2010

Umweltleistungen von Agroforstwirtschaft

ART-Bericht 737

Wirtschaftlichkeit der Paralandwirtschaft am Beispiel der Direktvermarktung

Oktober 2010

Wirtschaftlichkeit der Paralandwirtschaft am Beispiel der ­Direktvermarktung

Autoren

Autoren Alexandra Kaeser, João Palma (ISA-UTL, Lissabon), Firesenai Sereke, Felix Herzog, ART felix.herzog@art.admin.ch Impressum Herausgeber: Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Tänikon, CH-8356 Ettenhausen, Redaktion: Etel Keller, ART Die ART-Berichte/Rapports ART erscheinen in rund 20 Nummern pro Jahr. Jahresabonnement Fr. 60.–. Bestellung von Abonnements und Einzelnummern: ART, Bibliothek, 8356 Ettenhausen T +41 (0)52 368 31 31 F +41 (0)52 365 11 90 doku@art.admin.ch Downloads: www.agroscope.ch

Abb. 1: Im Acker in Reihen auf Blühstreifen gepflanzte Vogelkirschen zur Wertholzproduktion in Deutschland (Foto: Alexander Möndel, Landratsamt Konstanz).

Bäume sind weit mehr als nur Holz- und Fruchtlieferanten. Sie prägen die Landschaft und erbringen wichtige Umweltleistungen. In den letzten Jahrzehnten jedoch sind viele Bäume, insbesondere Hochstamm-Obstbäume, aus der Landschaft verschwunden. Um die landwirtschaftlich genutzte Fläche wieder mit Bäumen zu bereichern, werden moderne Agroforstsysteme entwickelt (siehe Abbildung 1 ). In diesen stehen die Bäume meist in Reihen im Acker oder auf Grünland und dienen der Wertholz- oder Fruchtproduktion. Moderne Agroforstsysteme erbringen teilweise ähnliche Umweltleistungen wie traditionelle Hochstamm-Obstgärten.

Bäume speichern Kohlenstoff, schützen vor Bodenerosion und verringern Nährstoffund Pestizideinträge in Grundwasser und Oberflächengewässer. Die Zielregionen, in welchen Agroforstwirtschaft ökologisch von Nutzen sein kann, liegen vor allem in den Ackerbaugebieten des Mittellands. Bäume im Kulturland können die Artenvielfalt erhöhen. Eine Gestaltungshilfe in Form einer Checkliste zeigt, wie Agroforstsysteme für Vögel der Obstgärten und Waldränder sowie für den Naturschutz wertvoll gestaltet werden können. Bäume und eine ansprechende Gestaltung des Systems werten die Landschaft auf.

ISSN 1661-7568

ART-Bericht 736 Bäume sind weit mehr als nur Holz- und Fruchtlieferanten. Sie prägen die Landschaft und erbringen wichtige Umweltleistungen. In den letzten Jahrzehnten jedoch sind viele Bäume, insbesondere HochstammObstbäume, aus der Landschaft verschwunden. Um die landwirtschaftlich genutzte Fläche wieder mit Bäumen zu bereichern, werden moderne Agroforstsysteme entwickelt. In diesen stehen die Bäume meist in Reihen im Acker oder auf Grünland und dienen der Wertholz- oder Fruchtproduktion. ModerneAgroforstsysteme er-bringen teilweise ähnliche Umweltleistungen wie traditionelle Hochstamm- Obstgärten. Bäume speichern Kohlenstoff, schützen vor Bodenerosion und verringern Nährstoffund Pestizideinträge in Grundwasser und Oberflächengewässer. Die Zielregionen, in welchen Agroforstwirtschaft ökologisch von Nutzen sein kann, liegen vor allem in den Ackerbaugebieten des Mittellands. Bäume im Kulturland können die Artenvielfalt erhöhen. Eine Gestaltungshilfe in Form einer Checkliste zeigt, wie Agroforstsysteme für Vögel der Obstgärten und Waldränder sowie für den Naturschutz wertvoll gestaltet werden können. Bäume und eine ansprechende Gestaltung des Systems werten die Landschaft auf. Alexandra Kaeser, João Palma (ISA-UTL, Lissabon), Firesenai Sereke, Felix Herzog, ART

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Schmid Dierk, ART, dierk.schmid@art.admin.ch, Peter Lenggenhager, Bischofszell Nahrungsmittel AG, CH-9220 Bischofszell, Emil Steingruber, Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft SHL, CH-3052 Zollikofen Impressum Herausgeber: Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Tänikon, CH-8356 Ettenhausen, Redaktion: Etel Keller, ART Die ART-Berichte/Rapports ART erscheinen in rund 20 Nummern pro Jahr. Jahresabonnement Fr. 60.–. Bestellung von Abonnements und Einzelnummern: ART, Bibliothek, 8356 Ettenhausen T +41 (0)52 368 31 31 F +41 (0)52 365 11 90 doku@art.admin.ch Downloads: www.agroscope.ch ISSN 1661-7568

Der Umsatz des Direktverkaufs hat bei vielen Betrieben eine sehr kleine Bedeutung. Foto: Dierk Schmid, ART Die Anzahl der Betriebe mit Direktvermarktung ist unter den Betrieben der Zentralen Auswertung seit den 1990er-Jahren stark angestiegen. Seit dem Jahr 2003 ist die Entwicklung jedoch nicht mehr so dynamisch verlaufen. Direktverkauf wird aufgrund der Nähe zu Agglomerationen oder Tourismus vor allem in der Tal- und Bergregion betrieben. Biobetriebe verkaufen ihre Produkte mehr über die Direktvermarktung denn Nichtbiobetriebe, und bei den Betriebstypen heben sich spezialisierte Betriebe mit Obst und Gemüse sowie

Betriebe mit Schwerpunkt Fleischproduktion hervor. Auf Verkehrsmilch oder Mutterkuhhaltung spezialisierte Betriebe mit Direktverkauf erreichen keinen Einkommensvorteil gegenüber ihren Berufskolleginnen oder -kollegen. Betriebe mit Direktvermarktung unterscheiden sich in erster Linie in ihrer Kosten- und Leistungsstruktur von den übrigen Betrieben, und sie erzielen meist eine höhere Rohleistung, wobei sie aber auch höhere Fremdkosten bei höherem Arbeitskostenanteil haben.

ART-Bericht 737 Die Anzahl der Betriebe mit Direktvermarktung ist unter den Betrieben der Zentralen Auswertung seit den 1990er-Jahren stark angestiegen. Seit dem Jahr 2003 ist die Entwicklung jedoch nicht mehr so dynamisch ver­ laufen. Direktverkauf wird aufgrund der Nähe zu Agglomerationen oder Tourismus vor allem in der Tal- und Bergregion betrieben. Biobetriebe verkaufen ihre Produkte mehr über die Direktvermarktung denn Nichtbiobetriebe, und bei den Betriebstypen heben sich spezialisierte Betriebe mit Obst und Gemüse sowie Betriebe mit Schwerpunkt Fleischproduktion hervor. Auf Verkehrsmilch oder Mutterkuhhaltung spezialisierte Betriebe mit Direktverkauf erreichen keinen Einkommensvorteil gegenüber ihren Berufskolleginnen oder -kollegen. Betriebe mit Direktvermarktung unterscheiden sich in erster Linie in ihrer Kosten- und Leistungsstruktur von den übrigen Betrieben, und sie erzielen meist eine höhere Rohleistung, wobei sie aber auch höhere Fremdkosten bei höherem Arbeitskostenanteil haben. Dierk Schmid, ART, Peter Lenggenhager, Bischofszell Nahrungsmittel AG, Emil Steingruber, Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft SHL


e Fehler in der gesaen und zu beheben. können es technisch ung selbst aufgrund Grundlage der Diagechnik, am Tier, oder

nter schweizerischen ht es darum, aus der chwachstellen aufzumpfehlungen daraus rgehensweise anzuszu erkennen. Hierzu de an. Im Versuchsmeter exakt analysiert ysiologischen Paramden. t sich die Tagung als der Melktechnik.

Aktuell Untertitel

Untertitel nostik einzelbetriebliche

Lauftext ART-Schriftenreihe 15 | März 2011

ART-Schriftenreihe 15 | 3. Tänikoner Melktechniktagung

t Möglichkeiten einer uf. echnischer, elektronu zählen neben den ge mittlerweile auch und zur Qualitätssi-

A k t u e l l

3. Tänikoner Melktechniktagung Optimierte Milchgewinnung

Redaktion: Pascal Savary und Matthias Schick, ART

Schwachstellen aufzudecken, Lauftext Optimierungsmöglichkeiten aufzuzeigen und Handlungsempfehlungen daraus abzuleiten. Bei dieser Prozessoptimierung ist eine standardisierte Vorgehensweise anzustreben um den Effekt der einzelnen Optimierungsschritte gesichert zu erkennen. Hierzu bieten sich Versuchsmelkstände und bedingt auch Praxismelkstände an. Im Versuchsmelkstand können vorwiegend physikalische und technische Parameter exakt analysiert und optimiert werden. Dagegen können im Praxismelkstand die physiologischen Parameter an der Kuh und die menschliche Arbeit optimal untersucht werden. Ausgehend vom Ziel einer optimierten Milchgewinnung versteht sich die Tagung als aktiver Beitrag zur Wissensentwicklung und Wissensvermittlung in der Melktechnik. Diese Schriftenreihe ist nur in Deutsch mit Zusammenfassungen in Französisch und Englisch verfügbar. Pascal Savary und Matthias Schick, ART

3. Tänikoner Melktechniktagung ART-Schriftenreihe 15 Der Tagungsband zur dritten Tänikoner Melktechniktagung zeigt Möglichkeiten einer optimierten Milchgewinnung unter schweizerischen Bedingungen auf. Für das Monitoring in der Milchgewinnung steht eine Vielzahl technischer, elektronischer und organisatorischer Möglichkeiten zur Verfügung. Hierzu zählen neben den bekannten Sensoren zur Messung von Milchfluss und Milchmenge mittlerweile auch komplexere Verfahren zur Steuerung des gesamten Melkprozesses und zur Qualitätssicherung. Die Diagnostik dient in der Milchgewinnung dazu, bestehende Fehler in der gesamten Milchproduktion eines Landwirtschaftsbetriebes zu erkennen und zu beheben. Diese Fehler können einerseits bauseits vorliegen. Andererseits können es technisch verursachte Fehler sein. Letztlich kann aber auch die Betriebsleitung selbst aufgrund einer falschen Arbeitsorganisation die Fehlerursache darstellen. Die Grundlage der Diagnostik ist immer eine Prozesserfassung bei der eigentlichen Melktechnik, am Tier, oder bei der Arbeitserledigung durch den Menschen. Zur Gewährleistung einer wirtschaftlichen Milchproduktion unter schweizerischen Bedingungen ist die Effizienz ein wesentliches Kriterium. Hierbei geht es darum, aus der Kombination von Monitoring und Diag-

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Aktuell

Medienmitteilungen

www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen 28.03.2011 / ACW Hefepilze beeinflussen Edelbrand-Aroma

28.02.2011 / ACW Navigationssysteme für den Gemüsebau

Hefepilze sind der Motor der alkoholischen Gärung. Unbestritten ist, dass es die richtigen Hefepilze braucht, damit dieser Prozess einwandfrei abläuft. Ob aber eine Hefe das Edelbrand-Aroma beeinflusst oder nicht, war bisher unklar. Experten der Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW konnten nun beweisen, das Hefepilze tatsächlich auch einen wichtigen Beitrag zu einem vortrefflichen Edelbrand-Aroma leisten.

Im schweizerischen Feldgemüsebau haben einige grössere Betriebe Traktoren mit GPS-Empfängern ausge­ rüstet. Diese Technik funktioniert ähnlich wie Navigationssysteme im Auto, benutzt aber zusätzlich Korrektursignale einer Bodenstation, um genauer zu sein. Damit ist es möglich, Gemüsebeete präziser anzu­ legen, zu bepflanzen und zu bearbeiten. So können Zeit und Geld gespart werden. Die Forschungsanstalten Agroscope Changins-Wädenswil ACW und ReckenholzTänikon ART stellen Informationen zur GPS-Technologie im Gemüsebau den Produzenten und kantonalen Beratern zur Verfügung.

08.03.2011 / ACW Gen-Analysen sollen die Züchtung neuer Obst­ sorten beschleunigen Neue Obstsorten sollen in Zukunft schneller gezüchtet werden als heute. Dazu wird das Erbgut der Pflanzen analysiert. Bei der Apfelzüchtung an vorderster Front mit dabei ist die Forschungsanstalt Agroscope ChanginsWädenswil ACW, zusammen mit internationalen Partnern im Rahmen des jetzt gestarteten EU-Forschungsprojekts Fruit Breedomics. Das Ziel: erwünschte genetische Eigenschaften bezüglich Krankheitsresistenz und Fruchtqualität bereits im Sämlings-Stadium erkennen. So sparen die Züchter Jahre – die Obst-Produzenten verfügen schneller über resistente Pflanzen und die Konsumenten kommen rascher in den Genuss von neuen Apfelsorten.

03.03.2011 / ART Qualitäts-Saatgut für die Schweiz Saatgut bildet eine wichtige Grundlage für unsere Ernährung. Wie seine Qualität und Produktion sichergestellt werden kann, behandelt die Tagung «Unsere Saatgutproduktion – fit auch in der Zukunft» bei Agroscope Reckenholz-Tänikon ART.

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Aktuell

Veranstaltungen

Internetlinks

Karte zum potenziellen Erosionsrisiko landwirtschaftlicher Böden in der Schweiz www.agri-gis.admin.ch Die Karte steht Landwirtinnen und Landwirten, Kantonen und weiteren interessierten Kreisen zur Verfügung und soll dazu anregen, sich schweizweit mit dem Thema Bodenerosion auseinanderzusetzen. Landwirtinnen und Landwirte können damit die Bodenbewirtschaftung noch besser auf die Gefährdung der Äcker durch Erosion abstimmen. Die Karte zeigt aufgrund von Standortfaktoren eine Gesamtbeurteilung der potenziell erosionsgefährdeten Gebiete in der Landwirtschaft, ohne dabei die Nutzung oder die Bewirtschaftungsweise des Bodens zu berücksichtigten. Um das tatsächliche Erosions­ risiko abschätzen zu können, muss zusätzlich die Bewirtschaftung der gefährdeten Flächen mit einbezogen werden.

Vor schau

April 2011 15.04.2011 Sechste Jahrestagung Netzwerk Pferdeforschung Schweiz Schweizerisches Nationalgestüt SNG Avenches Mai 2011 05.05.2011 Fachtagung: Zukunftsträchtige Futtermittel und ­Zusatzstoffe Gemeinsame Veranstaltung der ETH Zürich, der ­Vetsuissefakultäten Universität Zürich und Bern und Agroscope Liebefeld-Posieux ALP ETH Zentrum, Zürich 11.05.2011 2nd Swiss FoodTech Day Swiss Food Research Sisseln Juni 2011

Mai 2011 / Heft 5 Im Projekt Weidekuh-Genetik auf ­Vollweidebetrieben mit saisonaler ­A bkalbung Ende Winter wurde die ­Gesamtleistung der drei Schweizer Hauptrassen (Fleckvieh, Braunvieh und Holstein) mit derjenigen neuseeländischer Holstein-Friesian verglichen.

••Projekt «Weidekuh-Genetik»: Problemstellung und Beschreibung des Versuchs, Valérie Piccand et al. SHL, ALP, Veterinärmedizinische Universitat Wien und Universität Zürich ••Stichprobeneffekt – Wie aussagekräftig ist der Vergleich mit dem Vorjahr? Andreas Roesch ART •• Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Sorte und Fungizidschutz in der Getreideproduktion, Raphaël Charles et al. ACW ••Feuchtglutengehalt der Weizensorten im Extensound ÖLN-Anbau, Geert Kleijer et al. ACW, Fachschule Richemont, JOWA , Swissmill und swissgranum ••Phänologischer Rückblick ins Jahr 2010, Claudio Defila Meteoschweiz ••Erfassung des Einsatzes von Pflanzenschutzmitteln: Entwicklungen in der EU und in der Schweiz, Simon Spycher et al. ACW und BLW •• Liste der empfohlenen Winterrapssorten für die Ernte 2012

15. – 16.06.2011 Agrartechniktage Tänikon Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Tänikon 17. – 19.06.2011 Nutri11 Gemeinsame Veranstaltung des Landwirtschaftlichen Instituts Grangeneuve (LIG), der Agroscope LiebefeldPosieux ALP, Vetsuisse Bern und der Schweiz. Hochschule für Landwirtschaft (SHL) Posieux Juli 2011 06. – 09. 07.2011 International Symposium on Medicinal, Aromatic and Nutraceutical Plants from Mountainous Areas International Society for Horticultural Science (ISHS) und Agroscope Changins-Wädenswil ACW Saas-Fee

Informationen: Informationen: www.agroscope.admin.ch/veranstaltungen www.agroscope.admin.ch/veranstaltungen

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Donnerstag, 5. Mai 2011

Zukunftsträchtige Futtermittel und Zusatzstoffe

Themen:

Anmeldung:

• Die neuen Rahmenbedingungen

Bis spätestens Dienstag, 26. April 2011 an die folgende Adresse:

• Highlights aus der Forschung • Zukunftsträchtige Futtermittel und Zusatzstoffe

ETH Zürich Institut für Agrarwissenschaften Sekretariat / LFW B 58.1 8092 Zürich Schweiz

Ort: Zürich, ETH Zentrum, Hauptgebäude, Rämistrasse 101 Auditorium Maximum (HG F 30)

E-Mail: tiziana-lanzini@ethz.ch

Universität Zürich

Schweizerische Eidgenossenschaft Confédération suisse Confederazione Svizzera Confederaziun svizra

Eidgenössisches Volkswirtschaftsdepartement EVD Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP

UZH

Erleben Sie das Thema Ernährung in all seinen Facetten!

17 | 18 | 19 2011

juin Juni

Posieux FR

Demonstrationen Erlebnisparcours Vorträge Rahmenprogramm für Kinder Festwirtschaft Ouverture: 9h00 - 17h00 Découvrez toutes les facettes de la nutrition! Démonstrations Parcours découverte Conférences Programme cadre pour les enfants Restauration

Bienvenue à toutes et à tous Herzlich willkommen

La nutrition rassemble Ernährung verbindet

Öffnungszeiten: 9 - 17 Uhr

ALP gehört zur Einheit ALP-Haras

www.nutri11.ch

Heft 4 April 2011  

Heft 4 April 2011

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