Hohenheim, Univ., Diss., 2003.

Universiẗat, Diss., 2004--Bonn.

Untersucht wurde der Arsen- und Cadmiumtransfer vom Boden in die Pflanze. Die Boden- und Kornproben entstammten den Dauertestflächen aller Bodenregionen in Sachsen. Um die Pflanzenverfügbarkeit der beiden Elemente zu untersuchen, wurden sieben verschiedene Extraktionsmethoden verglichen. Der Aufschluss mit Königswasser oder Calcium-Ammonium-Lactat (CAL) zeigt dabei die höchsten Konzentrationen im Extrakt. Die Einhaltung des aktuellen Cadmium-Höchstgehalts für Brotweizen ist bis zu einem Cadmium-Gehalt des Bodens (Königswasser) von 1,0 mg/kg mit einer Wahrscheinlichkeit von 80 % gegeben. Auf der Grundlage der CAL-Extraktion beträgt dieser Schwellenwert 0,4 mg/kg. Die erwartete Absenkung des zulässigen Höchstgehalts auf 0,10 mg/kg Korn verschiebt die Schwellenwerte auf 0,40 mg CdKW/kg bzw. 0,22 mg CdCAL/kg. Die Untersuchungen im Freiland bestätigen die sortenspezifische Aufnahme von Cadmium aus Gefäßversuchen. Für die Transferuntersuchungen wird eine mehrfache Beprobung eines Schlages empfohlen, wobei jeweils von einem ca. 4 m² großen Teilstück eine Bodenmischprobe und eine Mischprobe des zugehörigen pflanzlichen Materials entnommen werden sollte.

Die im ökologischen Pflanzenbau oftmals durchgeführte Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug wird genutzt, um Unkräuter und Krankheitserreger möglichst wirksam zu regulieren, zusätzlich soll die Mineralisierung von Stickstoff im Boden angeregt werden. Eine intensive Bodenbearbeitung mit dem Pflug birgt jedoch ein erhöhtes Risiko der Bodenerosion durch Wind sowie Wasser, zudem wird die Bildung von Bodenverdichtungen im Wurzelbereich der angebauten Kulturpflanze gefördert. Der Einsatz des Pfluges führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch bei den einge-setzten Zugfahrzeugen, zusätzlich steigt der Arbeitszeitbedarf. Der vorliegende Versuch im ökologischen Landbau beschäftige sich mit den Effekten einer reduzierten Bodenbearbeitung mit dem Grubber und Direktsaat im Vergleich zu einer wendenden Bearbeitung mit Pflug auf Ertragsbildung, Unkrautwachstum und Stickstoffflüsse im Fruchtfolgeglied Erbse und Winterweizen. Hierzu erfolgte die Anlage eines Feldversuches am Standort Pinkowitz bei Dresden (Parabraunerde aus Löss, 55 Bodenpunkte) in einer 2- (Erbse) bzw. 3-faktoriellen (Weizen) Spaltanlage in den Jahren 2009 und 2010. Die Körnererbse wurde am 19.04.09 bzw. 08.04.10 nach einer Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug bzw. Grubber oder in Direktsaat eingesät. Eine Woche später erfolgte die Einsaat einer Untersaat mit Erdklee zur Gründüngung in der Hälfte der Parzellen. Am 26.10.09 bzw. 23.10.10 wurde Winterweizen analog zu den Saatsystemen zur Körnererbse (Pflug/Grubber/Direktsaat), jedoch im 90 Grad Winkel versetzt zur Einsaat der Erbse, eingesät. In einem Teilversuch wurde mittels 15N-Isotopenanreicherung von Erdklee-sprossmasse die Verfügbarkeit des Stickstoffes aus der Sprossmasse des Erdklees im Winterweizen quantifiziert. Ziel der Versuche war es die Effekte des Anbaus von Erbsen und Weizen bei konservierender Bodenbearbeitung im ökologischen Pflanzenbau im Vergleich zu einer intensiven Bodenbearbeitung zu identifizieren und daraus Strategien für einen verstärkten Einsatz von reduzierter Bodenbearbeitung und Direktsaat abzuleiten.   Es erfolgte die Erhebung der Sprosstrockenmasse von Erbse, Erdklee und Unkraut zu BBCH 20, 65 und 89, sowie vor der Saat des Weizens. Die Sprossmasse des Weizens und des Unkrautes erfolgte zu den BBCH-Stadien 39, 59 und 89 des Weizens. Zusätzlich wurden in beiden Kulturen zur Druschreife eine Beerntung per Hand und ein Kernparzellendrusch durchgeführt. Zeitnah zur Entnahme von Pflanzenproben fand eine Entnahme von Bodenproben zur Bestimmung des Nmin-Vorrates im Boden statt. Zudem erfolgten Erhebungen zur Bodentemperatur, der Lagerungsdichte des Bodens im Saathorizont und der Bodenfeuchte. Aus den gewonnenen Daten konnten mehrere Indizes und Kennzahlen zur Ertragsbildung und Stickstoffversorgung der angebauten Kulturpflanzen errechnet werden. Die Ertragsleistung der Körnererbse war nach einer reduzierten Bodenbearbeitung leicht, jedoch nicht signifikant vermindert. Auch eine Einsaat der Erbse in Direktsaat hatte lediglich in einem Versuchsjahr eine signifikante Minderung des Kornertrages zu Folge. Die Keimung des Erbsensaatgutes war nach Einsaat in Direktsaat beeinträchtigt und die Erbse konnte diesen verminderten Feldaufgang nicht kompensieren. Die verringerte Fähigkeit der Erbse zur Kompensation geringer Feldaufgänge wurde durch eine hohe Unkrautsprossmasse, einen geringen Stickstoffversorgungsindex der Erbse zur Blüte sowie einer hohen Lagerungsdichte des Bodens außerhalb des Säschlitzes verursacht. Um auch unter Direktsaat-bedingungen höhere Kornerträge zu erzielen müssen die genauen Ursachen für den geringen Feldaufgang ermittelt werden, da sich im vorliegenden lediglich Anhaltspunkte wie eine ungenaue Saatgutablege und ein verstärktes Auftreten von Pflanzenkrankheiten dafür ergeben haben. Die Folgekultur Winterweizen war nach einer Saat in Direktsaat im Vergleich zu Pflug und Grubber in der Ertragsbildung massiv beeinträchtigt. Wurde die Vorfrucht Erbse in Direktsaat gesät, zeigte sich ein leicht negativer Effekt auf den Kornertrag des Weizens unabhängig davon, ob die Folgefrucht Weizen nach einer Bodenbearbeitung mit Pflug und Grubber oder in Direktsaat gesät wurde. Eine einmalige Anwendung von Direktsaat bei Erbse war im vorliegenden Versuch auch unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus gut möglich, die Ertragsrückgang betrug 13,3 % in 2009 bzw. 26,2 % in 2010. Die Untersaat Erdklee reduzierte das Wachstum des Unkrautes in allen Varianten der Bodenbearbeitung und konkurrenzierte die Deckfrucht lediglich schwach, so dass in 2009 eine Minderung des Kornertrages um 1,1 dt ha-1 in 2010 um 4,6 dt ha-1 verzeichnet wurde. Die Beurteilung der Umsetzungsprozesse des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse mittels 15N-Spurenanreicherung von Winterweizen über das Aufbringen von angereichertem Erdkleesprossmaterial war in jeder Variante der Bodenbearbeitung sicher möglich. Die Aufnahme von Stickstoff aus der Erdklee-sprossmasse durch den Winterweizen ging mit Rücknahme der Bodenbearbeitungs-intensität zurück, so stammten zur Abreife des Weizens nach einer Pflugsaat 13,0 % des Stickstoffes im Spross des Weizens aus der Sprossmasse des Erdklees, nach Grubber bzw. Direktsaat betrug dieser Anteil 8,6 % bzw. 8,5 %. Die Mineralisierung des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse hielt jedoch nach konservierender Bodenbearbeitung insgesamt nicht lange an, so dass keine Steigerung der Korn-proteingehalte über eine zusätzliche Bereitstellung von Stickstoff während der Kornfüllungsphase erzielt werden konnte.

Disputats. Universität Hohenheim, 2005.

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Während der letzten Jahrzehnte hat sich die Landwirtschaft grundlegend verändert und wird heute zunehmend von hocheffektiven, wirtschaftlich optimierten Produktionssystemen mit ausgedehnten Anbauflächen und dem damit verbundenen gesteigertem Einsatz von Kunstdüngern und Pestiziden geprägt. Diese Entwicklung bedingt jedoch auch den Verlust und die Fragmentierung von naturnahen Habitaten mit negativen Auswirkungen auf die Artenvielfalt in intensiv genutzten landwirtschaftlichen Gebieten. Der Rückgang der Artenvielfalt führt zur Schwächung von Ökosystemfunktionen wie der biologischen Schädlingskontrolle oder der Bestäubung von Ackerkulturen. Agrarumweltprogramme, ökologische Anbaumethoden und Habitatmanagement können helfen, diese negativen Auswirkungen abzumildern. Hierbei wird zunehmend deutlich, dass neben der lokalen Ebene auch der Einfluß der strukturellen Diversität auf der Landschaftsebene berücksichtigt werden muß: Eine Steigerung der Habitatdiversität auf der Landschaftsebene kann die Biodiversität auf der lokalen Ebene erhöhen, und so die negativen Folgen einer intensivierten Landnutzung kompensieren. In dieser Arbeit wurden die Effekte von lokalem Habitatmanagement (künstlich angelegte Blühstreifen, Waldränder und Hecken) und die Effekte verschiedener Anbaumethoden (extensive im Gegensatz zu intensiver Nutzung) auf Schwebfliegen-Gilden untersucht. Des Weiteren wurde der Einfluß bestimmter Landschaftsparameter, wie das Verhältnis von landwirtschaftlich genutzter Fläche zu naturnahem Habitat (als Maß der strukturellen Komplexität der Landschaften), oder der prozentuale Anteil von Rapskulturen im Umfeld der Versuchsflächen untersucht. Schwebfliegen stellen eine der größten Gruppen der Insektenordnung Diptera dar und kommen in vielen verschiedenen Habitaten in landwirtschaftlich genutzten Gebieten vor. Während adulte Schwebfliegen hauptsächlich Pollen- und Nektarkonsumenten sind, zeigen ihre Larven eine große Vielfalt von Ernährungsstrategien, die von zoophagen über bakteriophage und phytophage bis hin zu fungivoren Spezies reichen. Aphidophage Spezies wie Episyrphus balteatus oder Sphaerophoria scripta stellen die im Untersuchungsgebiet die am häufigsten vertretenen Schwebfliegenarten dar und können eine wichtige Rolle bei der biologischen Schädlingskontrolle verschiedener Blattlausarten einnehmen (z.B. Sitobion avenae, Rhopalosiphum padi, Metopolophium dirhodum). In dieser Arbeit haben wir den Einfluß künstlich angelegter Blühstreifen und natürlich entwickelter Grasstreifen auf Schwebfliegenpopulationen in Winterweizenfeldern untersucht, die entlang eines Gradienten der Landschaftskomplexität (zwischen 30% und 100% Ackerland auf mutiplen räumlichen Skalen von 0.5 bis 4 km Radien der Landschaftssektoren) lagen. Die Analyse des Einflusses extensiver im Vergleich zu intensiver Landwirtschaft wurde in zwei europäischen Ländern durchgeführt (Südschweden und Norddeutschland), indem jeweils vier Felder mit hoher landwirtschaftlicher Intensivierung (lokalisiert in strukturarmen Landschaften) mit vier Feldern mit niedriger landwirtschaftlicher Intensivierung (lokalisiert in strukturreichen Landschaften) verglichen wurden. Weiterhin wurde der Einfluß von Waldrändern, mit Waldrädern verbundenen Hecken und isolierten Hecken, die an landwirtschaftliche Flächen (Winterweizen- und Rapsfelder) angrenzten, im Zusammenhang mit veränderlichen Anteilen von Rapsfeldern in der umliegenden Landschaft im Hinblick auf die Häufigkeit von Schwebfliegen untersucht. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass Blühstreifen die Häufigkeit von Schwebfliegen steigern können: Die Schwebfliegen-Artenvielfalt in Weizenfeldern, die sich in der Nähe von Blühstreifen befanden, war ebenfalls erhöht. Weiterhin nahmen der Artenreichtum und die Häufigkeit von Schwebfliegen in den Blühstreifen zu, wenn der Anteil von Ackerland im umgebenden Landschaftsausschnitt anstieg, was zu einer Konzentration von Schwebfliegengemeinschaften auf den vereinzelten, aber als Nahrungsressource lohnenden, Blühstreifen führte. Die Gesamthäufigkeit von Schwebfliegen, ebenso wie die Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen, war auf den deutschen Versuchsflächen höher als auf den schwedischen Versuchsflächen. Die Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen war in Feldern mit hoher Intensivierung erhöht, während nicht-aphidophage Schwebfliegen in Feldern mit niedriger Intensivierung häufiger waren. Außerdem tauchten Schwebfliegen in der deutschen Versuchsregion früher in der Saison auf, was möglicherweise eine engere Räuber-Beute-Synchronisation ermöglicht. Die Abundanz der Schwebfliegen war in Rapsfeldern im Vergleich zu Weizenfeldern erhöht. Die Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen in Hecken und Waldrändern unterschied sich entsprechend benachbarter Feldfrüchte (Weizen und Raps) und dem Anteil von Rapsfeldern in der umgebenden Landschaft. Hierbei zeigte sich eine verringerte Abundanz aphidophager Schwebfliegen in der Nachbarschaft von Rapsfeldern (Verdünnungseffekt) und eine erhöhte Abundanz in der Nachbarschaft von Winterweizenfeldern (Konzentrationseffekt) bei gleichzeitig hohen Anteilen von Rapsfeldern in der umgebenden Landschaft. Die Abundanz von aphidophagen Schwebfliegen war am höchsten in Hecken, welche mit einem Waldrand verbunden waren. Gleichzeitig zeigte sich auch eine erhöhte Abundanz in den an solche Standorte angrenzenden Agrarflächen, was auf ein gesteigertes Übertreten (spillover) zwischen den Hecken-Habitaten und den angrenzenden landwirtschaftlichen Flächen hindeutet, und auf diesem Wege möglicherweise auch die biologische Schädlingskontrolle und die Bestäuberleistung verbessern kann. Im Allgemeinen haben die Resultate gezeigt, dass lokales Habitatmanagement die Diversität und die Häufigkeit von Schwebfliegen erhöhen kann und dabei möglicherweise auch die biologische Kontrolle von Getreideblattläusen gesteigert werden kann. Auf der Landschaftsebene unterstreichen die Resultate die Annahme, dass Umweltmanagement in strukturarmen Landschaften aufgrund der Konzentration hochmobiler Schwebfliegen in ressourcenreichen Habitaten effektiver ist als in Landschaften mit generell erhöhter Habitattypendiversität. Die relative Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen variierte stark zwischen der deutschen und der schwedischen Versuchsregion, was auf eine veränderliche Rolle bestimmter Arten in unterschiedlichen Breiten hinweist. Schwebfliegen-Gilden (aphidophage im Gegensatz zu nicht-aphidophagen) wurden unterschiedlich von der landwirtschaftlichen Intensivierung beeinflußt. Die Häufigkeit von aphidophagen Schwebfliegen in naturnahen Hecken wird durch den Prozentsatz der Rapsfelder in der umgebenden Landschaft sowie die Art der benachbarten Feldfrüchte beeinflußt. Die positive Wirkung seminatürlicher Habitate wie künstlicher Blühstreifen und Hecken auf angrenzende Anbauflächen (mit veränderlicher Stärke entsprechend verschiedener Landschaftsparameter wie Ackeranteil und Rapsanteil) zeigt den dringenden Bedarf an gruppenspezifischen Habitatmanagementmethoden, um die Biodiversität und damit verbundene Ökosystemleistungen wie die biologische Schädlingskontrolle und Bestäubung in Agrarlandschaften zu verbessern.

Die im ökologischen Pflanzenbau oftmals durchgeführte Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug wird genutzt, um Unkräuter und Krankheitserreger möglichst wirksam zu regulieren, zusätzlich soll die Mineralisierung von Stickstoff im Boden angeregt werden. Eine intensive Bodenbearbeitung mit dem Pflug birgt jedoch ein erhöhtes Risiko der Bodenerosion durch Wind sowie Wasser, zudem wird die Bildung von Bodenverdichtungen im Wurzelbereich der angebauten Kulturpflanze gefördert. Der Einsatz des Pfluges führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch bei den einge-setzten Zugfahrzeugen, zusätzlich steigt der Arbeitszeitbedarf. Der vorliegende Versuch im ökologischen Landbau beschäftige sich mit den Effekten einer reduzierten Bodenbearbeitung mit dem Grubber und Direktsaat im Vergleich zu einer wendenden Bearbeitung mit Pflug auf Ertragsbildung, Unkrautwachstum und Stickstoffflüsse im Fruchtfolgeglied Erbse und Winterweizen. Hierzu erfolgte die Anlage eines Feldversuches am Standort Pinkowitz bei Dresden (Parabraunerde aus Löss, 55 Bodenpunkte) in einer 2- (Erbse) bzw. 3-faktoriellen (Weizen) Spaltanlage in den Jahren 2009 und 2010. Die Körnererbse wurde am 19.04.09 bzw. 08.04.10 nach einer Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug bzw. Grubber oder in Direktsaat eingesät. Eine Woche später erfolgte die Einsaat einer Untersaat mit Erdklee zur Gründüngung in der Hälfte der Parzellen. Am 26.10.09 bzw. 23.10.10 wurde Winterweizen analog zu den Saatsystemen zur Körnererbse (Pflug/Grubber/Direktsaat), jedoch im 90 Grad Winkel versetzt zur Einsaat der Erbse, eingesät. In einem Teilversuch wurde mittels 15N-Isotopenanreicherung von Erdklee-sprossmasse die Verfügbarkeit des Stickstoffes aus der Sprossmasse des Erdklees im Winterweizen quantifiziert. Ziel der Versuche war es die Effekte des Anbaus von Erbsen und Weizen bei konservierender Bodenbearbeitung im ökologischen Pflanzenbau im Vergleich zu einer intensiven Bodenbearbeitung zu identifizieren und daraus Strategien für einen verstärkten Einsatz von reduzierter Bodenbearbeitung und Direktsaat abzuleiten.   Es erfolgte die Erhebung der Sprosstrockenmasse von Erbse, Erdklee und Unkraut zu BBCH 20, 65 und 89, sowie vor der Saat des Weizens. Die Sprossmasse des Weizens und des Unkrautes erfolgte zu den BBCH-Stadien 39, 59 und 89 des Weizens. Zusätzlich wurden in beiden Kulturen zur Druschreife eine Beerntung per Hand und ein Kernparzellendrusch durchgeführt. Zeitnah zur Entnahme von Pflanzenproben fand eine Entnahme von Bodenproben zur Bestimmung des Nmin-Vorrates im Boden statt. Zudem erfolgten Erhebungen zur Bodentemperatur, der Lagerungsdichte des Bodens im Saathorizont und der Bodenfeuchte. Aus den gewonnenen Daten konnten mehrere Indizes und Kennzahlen zur Ertragsbildung und Stickstoffversorgung der angebauten Kulturpflanzen errechnet werden. Die Ertragsleistung der Körnererbse war nach einer reduzierten Bodenbearbeitung leicht, jedoch nicht signifikant vermindert. Auch eine Einsaat der Erbse in Direktsaat hatte lediglich in einem Versuchsjahr eine signifikante Minderung des Kornertrages zu Folge. Die Keimung des Erbsensaatgutes war nach Einsaat in Direktsaat beeinträchtigt und die Erbse konnte diesen verminderten Feldaufgang nicht kompensieren. Die verringerte Fähigkeit der Erbse zur Kompensation geringer Feldaufgänge wurde durch eine hohe Unkrautsprossmasse, einen geringen Stickstoffversorgungsindex der Erbse zur Blüte sowie einer hohen Lagerungsdichte des Bodens außerhalb des Säschlitzes verursacht. Um auch unter Direktsaat-bedingungen höhere Kornerträge zu erzielen müssen die genauen Ursachen für den geringen Feldaufgang ermittelt werden, da sich im vorliegenden lediglich Anhaltspunkte wie eine ungenaue Saatgutablege und ein verstärktes Auftreten von Pflanzenkrankheiten dafür ergeben haben. Die Folgekultur Winterweizen war nach einer Saat in Direktsaat im Vergleich zu Pflug und Grubber in der Ertragsbildung massiv beeinträchtigt. Wurde die Vorfrucht Erbse in Direktsaat gesät, zeigte sich ein leicht negativer Effekt auf den Kornertrag des Weizens unabhängig davon, ob die Folgefrucht Weizen nach einer Bodenbearbeitung mit Pflug und Grubber oder in Direktsaat gesät wurde. Eine einmalige Anwendung von Direktsaat bei Erbse war im vorliegenden Versuch auch unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus gut möglich, die Ertragsrückgang betrug 13,3 % in 2009 bzw. 26,2 % in 2010. Die Untersaat Erdklee reduzierte das Wachstum des Unkrautes in allen Varianten der Bodenbearbeitung und konkurrenzierte die Deckfrucht lediglich schwach, so dass in 2009 eine Minderung des Kornertrages um 1,1 dt ha-1 in 2010 um 4,6 dt ha-1 verzeichnet wurde. Die Beurteilung der Umsetzungsprozesse des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse mittels 15N-Spurenanreicherung von Winterweizen über das Aufbringen von angereichertem Erdkleesprossmaterial war in jeder Variante der Bodenbearbeitung sicher möglich. Die Aufnahme von Stickstoff aus der Erdklee-sprossmasse durch den Winterweizen ging mit Rücknahme der Bodenbearbeitungs-intensität zurück, so stammten zur Abreife des Weizens nach einer Pflugsaat 13,0 % des Stickstoffes im Spross des Weizens aus der Sprossmasse des Erdklees, nach Grubber bzw. Direktsaat betrug dieser Anteil 8,6 % bzw. 8,5 %. Die Mineralisierung des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse hielt jedoch nach konservierender Bodenbearbeitung insgesamt nicht lange an, so dass keine Steigerung der Korn-proteingehalte über eine zusätzliche Bereitstellung von Stickstoff während der Kornfüllungsphase erzielt werden konnte.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 2 Stand des Wissens 2.1 Effekte verschiedener Intensitäten der Bodenbearbeitung 2.2 Direktsaatversuche im ökologischen Landbau 2.3 Untersaat 2.4 N-Transfer aus der Untersaat in die Folgefrucht 3 Material und Methoden 3.1 Standorteigenschaften und Witterung 3.2 Versuchsaufbau 3.3 Probennahme und Probenaufarbeitung 3.4 Statistische Analysen 4 Ergebnisse 4.1 Zwischenfrucht 4.2 Erbse 4.2.1 Auflaufen der Erbse 4.2.2 Bestandsentwicklung und Kornertrag der Erbse 4.2.3 Harvest-Indizes und Stickstoffakkumulation 4.2.4 N-Aufnahme der Sommergerste 4.3 Winterweizen 4.3.1 Etablierung des Winterweizens 4.3.2 Bestandsentwicklung und Kornertrag des Winterweizens 4.3.3 Harvest-Indizes und Kornproteingehalt des Winterweizens 4.3.4 Nmin unter Winterweizen 4.4 Stickstoffaufnahme des Weizens aus 15N-markiertem Erdklee 5 Diskussion 5.1 Ertragsleistung Erbse 5.2 Ertragsleistung Winterweizen 5.3 Legume Untersaat Erdklee 5.4 15N-Anreicherung 6 Zusammenfassung 7 Literaturverzeichnis 8. Anhang Versicherung

Langzeitdüngungsversuche (LTFE) sind für die Agrarforschung von entscheidender Bedeutung, da sie dokumentieren, überwachen, lernen und zeigen können, was in der Vergangenheit geschehen ist, und mit Hilfe von Vorhersagemodellen vorhersagen und simulieren können, was in Zukunft geschehen wird. Diese Modelle dienen dazu, zukünftiges Pflanzenwachstum unter verschiedenen Klima- und Bewirtschaftungsszenarien abzuschätzen und so Entscheidungsprozesse zu unterstützen. In diese Studie wurden die Reaktionen der Getreideerträge auf das Düngermanagement in Sandböden in einem LTFE (1971 bis 2016) in Nordostdeutschland analysiert. Die Ziele dieser Studie waren a) die Analyse der Ertragsreaktionen von Sommergerste, Winterroggen und Winterweizen auf das Düngemanagement, b) die Analyse der Sensitivität der Ertragsreaktionen auf den Zeitpunkt von Wetterereignissen und c) der Vergleich verschiedener Analysemodelle. Die Studie ergab, dass die Reaktion der Getreideerträge auf das Düngermanagement von komplexen Beziehungen zwischen Klimaabhängigkeit, Vorfrucht und Bodeneigenschaften beeinflusst wurde. Die Witterungsbedingungen bei der Aussaat und in den frühen Wachstumsstadien des Getreides beeinflusste den Kornertrag. Bei Wintergetreide waren die Intensität und Dauer der extremen Temperaturen im Sommer, insbesondere die Anzahl der Tage mit einer Höchsttemperatur von über 30°C im Juli, eine wichtige Variable für den Ertrag. Unter den untersuchten Modellen zeigte das LMM-Modell eine bessere Vorhersageleistung als das M5P-Modell, und beide hatten umfangreichere Regressoren als die ANOVA und die BMA. Das M5P-Modell bot eine intuitive Visualisierung wichtiger Variablen und ihrer kritischen Schwellenwerte und offenbarte andere Variablen, die vom LMM-Modell nicht erfasst wurden. Die Ergebnisse dieser Analyse tragen zu umfassenden Strategien für eine nachhaltige Pflanzenproduktion im Hinblick auf den zukünftigen Klimawandel bei. / Long-term fertilizer experiments (LTFEs) are essential for agricultural research as they provide necessary information and data to build predictive models. These models can be used to estimate future plant growth under different climate and management scenarios to support decision-making processes. The current study analyzed cereal grain yield responses to fertilizer management in sandy soil in a LTFE (1971 to 2016) in Northeast Germany. The objectives of this study were to a) analyze yield responses of spring barley), winter rye, and winter wheat to fertilizer management, b) analyze the sensitivity of yield responses to timing of weather events, and c) compare different analysis models. The study revealed that cereal yield response to fertilizer management was influenced by complex relationships among climatic dependence, preceding crop, and soil characteristics. Weather conditions at seeding and early growth stages of cereal were found to be sensitive to grain yield. For winter cereals, the intensity and duration of extreme temperatures in the summertime (harvest year), especially the number of days recorded with a maximum temperature above 30°C in July was an important variable for the yield. Among the investigated models, LMM-model had a better predictive performance compared to M5P-model and both had richer regressors than the ANOVA and BMA-model. The M5P-model presented an intuitive visualization of important variables and their critical thresholds, and revealed other variables that were not captured by the LMM-model. The findings of this analysis contribute to comprehensive strategies for sustainable crop production with regard to future climate change.

Ziel dieser Arbeit war es, die Ökostabilität und Leistungsfähigkeit von verschiedenen Winterroggen- und Winterweizensorten unter differenzierten Umweltbedingungen in der Region Brandenburg zu analysieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden methodische Verfahren aufgezeigt und diskutiert, welche die Sortenauswahl und -empfehlung anhand eines optimierten Bewertungsschemas unterstützen können. Des Weiteren wurden spezielle Aspekte zu klimatischen Veränderungen und zur Sortenwahl auf landwirtschaftlichen Betrieben in der Region Nordostdeutschland erfasst. Auf Basis von mehrortigen und -jährigen Ergebnissen aus Sortenversuchen in Brandenburg und unter Nutzung biostatistischer Parameter wurden verschiedene Roggen- und Weizensorten analysiert. Die Bewertung zur Ertragsfähigkeit und -stabilität umfasste neben der deskriptiven Statistik und Varianzanalyse folgende Parameter: Ökovalenz, Ökoregression und Floating Checks. Zusätzlich erfolgte die Prüfung der Sortenreaktion auf verschiedene Witterungsbedingungen anhand der klimatischen Wasserbilanz. Die Ergebnisse der Sortenversuche zeigten, dass sich die Hybridsorten von Winterroggen im Vergleich der Sortentypen als deutlich ertragsfähiger und tendenziell ertragsstabiler erwiesen, vor allem auch unter trockenen Witterungsbedingungen. Beim Winterweizen erreichten die A-Sorten tendenziell stabilere Erträge, wobei die Unterschiede zwischen den Sorten innerhalb der jeweiligen Qualitätsgruppen gering ausfielen. In Ergänzung zur Auswertung der experimentellen Daten aus den Sortenversuchen wurde eine begleitende empirische Studie zur Sortenwahl in Nordostdeutschland in Form von Experteninterviews und einer Praxisumfrage bei landwirtschaftlichen Betrieben durchgeführt. Dabei wurde auch auf Zusammenhänge zwischen Sortenwahl und Witterungseffekten im Zeichen des Klimawandels eingegangen. / The object of this study was to analyse the eco-stability and capacity of different winter rye and winter wheat varieties under differentiated environmental conditions in the Brandenburg region. This paper shows and discusses a methodical procedure to support the selection and recommendation of varieties with an optimised assessment pattern. Then the paper covers special aspects on climatic changes and the selection of varieties on agricultural operations in the north-eastern region of Germany. Based on results from variety trials at multiple environments in Brandenburg and using bio statistical parameters, different varieties of rye and wheat were analysed. The evaluation of yield capacity and stability includes following parameters: eco-valence, eco-regression and floating checks. Then different impact factors on variability of yield were estimated, and the reaction of varieties to different weather conditions was analysed according to the climatic water balance. The results of the different tests showed that the yield performance is determined by different environmental factors and by variety. Of winter rye the hybrid varieties compared to other variety types were considerably more capable of yield and in tendency more stable in yield, especially also under dry weather conditions. Of winter wheat the A-varieties in tendency realized more stable yields while there was little difference between the varieties of the different quality groups. The experimental data base was supplemented by an empiric study on the selection of varieties in the German region of Brandenburg which includes interviews with experts as well as a polling of the standard practice in agricultural operations. Under the empiric study the interviewed farmers said when selecting varieties they would pay particular attention to yield safety, dryness tolerance and yield capacity.