von Marianne Stein, University of Illinois College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES)
Die Viehproduktion ist ein wichtiger Bestandteil der US-Landwirtschaft. Die weltweite Nachfrage nach Fleisch und Milchprodukten wird sich in den kommenden Jahrzehnten voraussichtlich verdoppeln. Dieser Anstieg wird zu einer verstärkten Beweidung der US-Grasflächen führen und möglicherweise die Verschlechterung der Wasserqualität durch den Abfluss von Viehdung in die Gewässer verschärfen.
Eine neue Studie der University of Illinois Urbana-Champaign untersucht den kombinierten Einfluss von Beweidung und Klima auf den Stickstoffabfluss von Weiden in Wasserressourcen unter verschiedenen Beweidungssystemen. Die Forscher kommen zu dem Schluss, dass Klimabedingungen die Auswirkungen der Beweidung auf die Wasserqualität abmildern könnten und dass Landwirte das Wetter bei Entscheidungen über Besatzdichte und Beweidungskontinuität berücksichtigen sollten.
„Das Hauptziel dieser Forschung ist es, Faktoren zu identifizieren, die den Stickstofftransport in unsere Gewässer beeinflussen und die richtige Kombination aus Besatzdichte, Weidedauer und Niederschlag zu bestimmen, um die Produktion zu maximieren und gleichzeitig den Stickstofftransport zu minimieren“, sagte die korrespondierende Autorin Maria Chu, außerordentliche Professorin in der Abteilung für Agrar- und Biotechnik (ABE), die Teil des College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences und des Grainger College of Engineering an der U. of I ist.
Die Forscher entwickelten einen Modellrahmen, der den Stickstofftransport durch Weidevieh unter verschiedenen Klimabedingungen simulierte. Sie evaluierten das Modell anhand von Daten des USDA-ARS Oklahoma and Central Plains Agricultural Research Center in El Reno, Oklahoma. Sie sammelten Daten zu Landnutzung, Bodenfeuchtigkeit, Niederschlag, Temperatur und Evapotranspiration sowie zur Wasserqualität in der Region.
Der Rahmen umfasste sieben verschiedene Weidesysteme, darunter Dauer- und Intervallweidewirtschaft mit niedriger, empfohlener und hoher Besatzdichte. Die Szenarien umfassten auch unterschiedliche Niederschlagsbedingungen zum Zeitpunkt der Beweidung, von leichten bis zu starken Regenfällen. Die Forscher schätzten für jedes Szenario die Gesamtstickstoffkonzentration im Oberflächenabfluss.
„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Auswirkungen der Beweidung auf den Stickstoffverlust nicht verallgemeinert werden können. Es ist nicht immer wahr, dass mehr Vieh auf dem Feld zu einem größeren Nährstoffverlust führt. Das hängt von den vorherrschenden Wetterbedingungen auf der Weide während der Beweidung ab“, sagte Jeric Sadsad, Doktorand in ABE und Hauptautor des Artikels.
Zwar seien Faktoren wie Besatzdichte, Weidedauer und Weidehäufigkeit von entscheidender Bedeutung, doch ihr Einfluss auf den Nährstofffluss könne minimiert werden, wenn die Bewirtschaftungsentscheidungen an die vorherrschenden klimatischen und hydrologischen Bedingungen auf der Weide angepasst würden, merkte Sadsad an.
„In Zukunft wird es aufgrund der wachsenden Bevölkerung eine steigende Nachfrage nach Viehzucht geben. Die erwartete Zunahme von Starkregen und anderen extremen Klimaereignissen wird sich auch auf den Stickstofftransport in Gewässer auswirken“, sagte er. „Eine Anwendung unserer Forschung ist die Umsetzung flexibler oder adaptiver Weidesysteme, die Wettervorhersagen in den Entscheidungsprozess einbeziehen. Wenn es beispielsweise erhebliche Niederschläge gibt, sollten wir die Anzahl der Tiereinheiten reduzieren, die während dieser Zeit in dem Gebiet grasen dürfen, um den Nährstoffabfluss zu verringern.“
Die Forscher empfehlen eine Strategie, bei der die Weideaktivitäten an die vorherrschenden Wettermuster angepasst werden, um die Viehproduktion zu steigern und gleichzeitig die ökologische Nachhaltigkeit der Weidebewirtschaftung zu fördern.
„Management-Tools wie das von uns entwickelte Modell können Viehzüchtern dabei helfen, ein nachhaltiges Gleichgewicht zu erreichen und das optimale Zeitfenster zu finden, in dem sie Praktiken umsetzen können, die die Produktivität maximieren und gleichzeitig den ökologischen Fußabdruck minimieren“, so Chu abschließend.
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal Ökologische Modellierung.
Weitere Informationen:
Jeric S. Sadsad et al., Stickstofftransport in beweideten Wassereinzugsgebieten unter Berücksichtigung des kombinierten Einflusses von Beweidung und Klima, Ökologische Modellierung (2024). DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2024.110827
Zur Verfügung gestellt vom College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) der University of Illinois