Optionen der Grünlandbewirtschaftung im Klimawandel: Bewertung der Weidewirtschaft und Prüfung von Weidelgras, Rohrschwingel und Lieschgras.

Options for grassland management in the face of climate change: Assessment of pasture management and testing of italian ryegrass, tall fescue and timothy grass.

by Talea Hannegret Becker
Doctoral thesis
Date of Examination:2021-02-19
Date of issue:2021-07-23
Advisor:Prof. Dr. Johannes Isselstein
Referee:Prof. Agnes van den Pol-van Dasselaar
Referee:Manfred PD Kayser
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8654

 

 

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Abstract

English

In regions with a moderate climate, longer and more frequent droughts are to be expected as a result of climate change, which will make it more difficult to grow perennial ryegrass (Lolium perenne). In this thesis it was tested whether tall fescue (Festuca arundinaceau) and timothy (Phleum pratense) are suitable alternatives to perennial ryegrass for intensively managed grassland. Yields, qualities and persistence of the three species were investigated over a period of three years (2014- 2016) on sandy soil, peat soil and clay. The investigated species were the main species in a mixture with white clover and smooth meadow grass. Three different cutting frequencies were used, reflecting the use of grassland in Northern Germany: simulated grazing (7 cuts), mixed system (6 cuts) and cutting-only system (4 cuts). Parallel to the field trial, the differences and similarities of dairy farms with and without grazing were investigated with a survey. It was surveyed how the advantages and disadvantages of grazing and all-year-housing are evaluated by farmers and whether the farm structures of the farm types differ. Tall fescue had a significantly higher resistance (92 % mass proportion after three years) and higher yields (13.8 t DM ha -1 ) than perennial ryegrass (mass proportion after three years: 82 %; 11.3 t DM ha -1 ) and timothy (mass proportion after three years: 52 %; 10.4 t DM ha -1 ) on all soils and in all managements. Timothy was displaced on sand and clay by the mixture partner smooth meadow grass (Poa pratensis, on sand: 18 %; clay: 30 %) and on the peat soil by Yorkshire fog (Holcus lanatus, mass proportion: 49 %). On clay and sand, perennial ryegrass was more persistent than timothy grass, on peat it was displaced by Yorkshire fog (mass percentage 26%), too, although to a lesser extent. Tall fescue had the highest persistence on peat soil, the mass proportion of Yorkshire fog was only 18%. The management had no effect on the persistence of the grasses. While perennial ryegrass (103 kg DM ha -1 day -1 ; pasture system) and timothy (87 kg DM ha -1 day -1 ; pasture system) showed high growth rates especially in spring, tall fescue (on average 90 kg DM ha - 1 day -1 ; pasture system) showed a second phase of very high growth rates in late summer. Even in the dry year 2015, tall fescue (13.8 t DM ha -1 ) had higher yields than perennial ryegrass (10.8 t DM ha -1 ). Perennial ryegrass had the best forage quality (6.43 MJ net energy kg -1 DM, 17.7 % crude protein kg -1 DM). In spite of the new breedings, it is not possible to achieve the same qualities with tall fescue (6.17 MJ net energy kg -1 DM; 17.6 % crude protein kg -1 DM). Timothy had a lower energy content (6.07 MJ net energy kg -1 DM) and a higher protein content (18.7 % crude protein kg -1 DM) than perennial ryegrass. On peat soil, the high protein content of Timothy grass was also caused by the protein-rich Yorkshire fog. On the pasture the best forage qualities (6.5 MJ net energy kg -1 DM; 19.4 % crude protein kg -1 DM) and the lowest forage yields (11,209 kg DM ha -1 ) were achieved, in the cutting system it was the other way round (5.9 9 MJ net energy kg -1 DM; 16.2 % crude protein kg -1 DM; 12,238 kg DM ha -1 ). In terms of yield (12,029 kg DM ha -1 ) and quality (6.19 MJ net energy kg -1 DM; 18.4 % crude protein kg -1 DM), the mixed system is between the simulated grazing and the cutting-only system. Like the field trial, the survey revealed large differences between milk production systems with grazing and systems in which pasture has little or no importance. Farms with at least 1,000 m2 ofpasture per cow, where pasture contributes to the nutrition of the dairy cows have lower milk yields per cow (8,270 kg milk cow -1 year -1 ), fewer cows (n=69) and more grassland per cow (2,800 m2 ) than farms with very little pasture (109 cows per farm, 9,524 kg milk cow -1 year -1 ) or all-year- housing farms (138 cows per farm, 9,404 kg milk cow -1 year -1 ). Managers of grazing farms are more positive about grazing than managers of farms with very little or no pasture for cows. They appreciate lower fodder costs, less workload and the positive effects of grazing on animal health and fertility. On grazing farms, almost 50 % of the energy needed for the milk production comes from grass, grass silage and hay, compared to 23 % on farms with all-year-housing and 28% on farms with little pasture. Managers of all-year-housing farms agree with the negative aspects of grazing (reduced milk yield, unsuitable for large herds, insufficient access of the herd to pasture). If a farm has less than 1,000 m2 of pasture per cow, grazing no longer contributes to the nutrition of the cows. Farmers from these farms think, that grazing has a positive effect on health and fertility. Apart from these two factors, there opinion equals the opinions from managers from all-year- housing farms. Despite the different conditions, all farms are subject to the same requirements for the end product milk, receive mostly the same prices, compete for land in the same markets and pay the same prices for inputs. They are exposed to the same climatic variations and have similar soils. The consequences of climate change will affect all farms equally and all farms will have to adapt. The conditions for perennial ryegrass are somewhat more favourable on pasture land than on grassland, which is only used for grass-silage and hay. As a significant part of the land of grazing farms is used only for winter fodder production and is not grazed, all types of farms face the same difficulties in growing perennial ryegrass and are likely to use other grass species than perennial ryegrass in the future.
Keywords: Lolium perenne; Phleum pratense; Holcus lanatus; Festuca arundinacea; Dairy farms; grazing; pasture; attitude; Climate change

German

In Regionen mit einem gemässigtem Klima sind als Folge des Klimawandels längere und häufigere Trockenheiten zu erwarten, welche den Anbau von Weidelgras erschweren. In dieser Arbeit wurde getestet, ob Rohrschwingel und Lieschgras geeignete Alternativen zu Weidelgras für intensiv bewirtschaftetes Grünland sind. Erträge, Qualitäten und Persitenz der drei Arten wurden über einen Zeitraum von drei Jahren (2014–2016) auf Sand-, Moor- und Marschboden untersucht. Die untersuchten Arten waren dabei Haupart in einer Mischung mit Weißklee und Wiesenrispe. Es wurden drei verschiedene Schnitthäufigkeiten genutzt, welche die Art der Nutzung von Grünland in Norddeutschland wieder spiegeln: Ẃeidesystem (7 Schnitte), Mähweide (6 Schitte) und Schnitt (4 Schnitte). Parallel zu dem Feldversuch wurden mittels einer Befragung die Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Milchviehbetrieben mit und ohne Weidehaltung untersucht. Es wurde erhoben, wie die Vor- und Nachteile von Weidehaltung und Stallhaltung durch Landwirte bewertet werden und ob sich die Betriebsstrukturen der Betriebstypen unterscheiden. Rohrschwingel hatte auf allen Böden und in allen Managements eine signifikant höhere Beständigkeit (92 % Masseanteil nach drei Jahren) und höhere Erträge (13,8 t TM ha -1 ) als Weidelgras (82 % Masseanteil nach drei Jahren; 11,3 t TM ha -1 ) und Lieschgras (52 % Masseanteil nach drei Jahren; 10,4 t TM ha -1 ). Lieschgras wurde auf Sand und Marsch durch den Mischungspartner Wiesenrispe (Massenanteil Wiesenrispe Sand: 18 %; Marsch: 30 %) verdrängt und auf dem Moor durch Wolliges Honiggras (Massenanteil Wolliges Honiggras: 49 %). Auf Marsch und Sand war Weidelgras beständiger als Lieschgras, auf dem Moor wurde es ebenso wie Lieschgras von Wolligem Honiggras verdrängt (Massenanteil 26 %), wenn auch in einem geringeren Ausmaß. Rohrschwingel hatte im Moor die höchste Konkurrenzkraft, Wolliges Honiggras hatte hier nur einen Massenanteil von 18 %. Das Management hatte keinen Effekt auf die Beständigkeit der Gräser. Während Weidelgras (103 kg TM Tag -1 ha -1 ; Weidesystem) und Lieschgras (87 kg TM Tag -1 ha -1 ; Weidesystem) insbesondere im Frühling hohe Wachstumsraten zeigten, gab es bei Rohrschwingel (90 kg TM Tag -1 ha -1 ; Weidesystem) im Spätsommer eine zweite Phase sehr hoher Wachstumsraten. Auch in dem trockenen Jahr 2015 erbrachte Rohrschwingel (13,8 t TM ha -1 ) im Gegensatz zu Weidelgras (10,8 t TM ha -1 ) weiterhin hohe Erträge. Weidelgras erwies sich auch in diesem Versuch als die Art mit der besten Futterqualität (6,43 MJ NEL kg -1 TM, 17,7 % XP kg -1 TM). Trotz der neuen Züchtungen können mit Rohrschwingel (6,17 MJ NEL kg -1 TM; 17,6 % XP kg -1 TM) nicht die gleichen Qualitäten erreicht werden. Lieschgras hatte einen geringeren Energiegehalt (6,07 MJ NEL kg -1 TM) und einen höheren Proteingehalt (18,7 % XP kg -1 TM) als Weidelgras. Im Moor wurde der hohe Proteingehalt bei Lieschgras auch durch das proteinreiche Wollige Honiggras verursacht. Auf der Weide wurden die besten Futterqualitäten (6,5 MJ NEL kg -1 TM; 19,4 % XP kg -1 TM) und die geringsten Futtermengen (11.209 kg TM ha -1 ) erreicht, im Schnittsystem war es umgekehrt (5,9 9MJ NEL kg -1 TM; 16,2 % XP kg -1 TM; 12.238 kg TM ha -1 ). Die Mähweide liegt in Ertrag (12.029 kg TM ha -1 ) und Qualität (6,19 MJ NEL kg -1 TM ; 18,4 % XP kg -1 TM ) zwischen der Weide und dem Schnitt-System.Ebenso wie der Feldversuch ergab auch die Befragung große Unterschiede zwischen Milchproduktionssystem mit Weidehaltung und Systemen, in denen die Weide keine oder kaum eine Bedeutung hat. Betriebe, auf denen je Kuh wenigstens 1.000 m2 Weide zur Verfügung stehen und die Weide einen Teil zur Ernährung der Milchkühe beiträgt, haben geringere Milchleistungen je Kuh (8.270 kg Milch Kuh -1 Jahr -1 ), weniger Kühe (n=69) und mehr Grünland je Kuh (2.800 qm) als Betriebe mit sehr wenig Weideflächen (109 Kühe pro Betrieb, 9.524 kg Milch Kuh -1 Jahr -1 ) oder ganzjähriger Stallhaltung (138 Kühe pro Betriebe, 9.404 kg Milch Kuh -1 Jahr -1 ). Betriebsleiter von Weidebetrieben stehen Weidehaltung positiver gegenüber als Leiterinnen von Betrieben mit sehr wenig Weidefläche je Kuh. Sie schätzen geringere Futterkosten, weniger Arbeitsaufwand und Vorteile für die Tiergesundheit und Fruchtbarkeit durch die Weidehaltung. Fast 50 % der zur Milcherzeugung nötigen Energie stammt hier von Gras, Grassilage und Heu, während es bei Betrieben mit ganzjähriger Stallhaltung nur 23 % und bei Betrieben mit wenig Weide 28 % sind. Auf den Betrieben mit ganzjähriger Stallhaltung gab es eine große Übereinstimmung mit den negativen Aspekten der Weidehaltung (verringerte Milchleistung, ungeeignet für große Herden, unzureichender Zugang der Herde zu den Weiden). Wenn auf einem Betrieb weniger als 1.000 m2 Weide je Kuh zur Verfügung stehen, dient die Weide nur noch als Auslauf. Die Landwirtinnen und Landwirte von Betrieben mit Auslauf-Weiden gehen davon aus, dass die Weide einen positiven Effekt auf die Gesundheit und Fruchtbarkeit hat. Abgesehen von diesen beiden Faktoren wird die Weide auf Betrieben mit Auslauf-Weiden ähnlich beurteilt wie auf Stallbetrieben.

Other Languages

Pour les années futures et dans les régions au climat tempéré, des sécheresses plus longues et plus fréquentes sont à prévoir en raison du changement climatique, ce qui rend la culture du ray-grass anglais (Lolium perenne) plus difficile. Au cours de ce travail, il a été testé si fétuque élevée (Festuca arundinacea) et fléole des prés (Phleum pratense) constituent des alternatives au ray-rass anglais pour les prairies gérées de manière intensive. Les rendements, les qualités et la persistance des trois espèces ont été examinés sur une période de trois ans (2014–2016) sur des sols sableux, argileux et marécageux. Les espèces examinées étaient les principales espèces dans un mélange de semences avec trèfle blanc (Trifolium repens) et pâturin des prés (Poa pratensis). Trois fréquences de coupe différentes ont été utilisées, qui reflètent les types dutilisation des prairies et pâturages dans le nord de lAllemagne: pâturage (7 coupes), prairie + pâturage (6 coupes) et prairie (4 coupes). Parallèlement à lessai sur le terrain, les différences et similitudes entre les expl oitations laitières avec et sans pâturage ont été examinées au moyen dune enquête. L’idée d’une telle enquête était d’une part, d’identifier comment les agriculteurs évaluent les avantages et inconvénients liés au pâturage par rapport aux avantages et inconvénients du maintien à l’étable et dautre part, dévaluer si les structures des exploitations étudiées diffèrent selon le type délevage choisi par les agriculteurs. Le fétuque élevée avait une persistance significativement plus élevée (proportion massique de 92% après trois ans) et des rendements plus élevés (13,8 t MS ha -1 an -1 ) que ray-grass anglais (82% proportion massique après trois ans, 11,3 t MS ha -1 an -1 ) et fléole des prés (52% de la fraction massique après trois ans; 10,4 t MS ha -1 an -1 ). Fléole des prés a été déplacée sur le sol sableux et sur le sol argileux par pâturin des prés, (proportion massique de pâturin des prés sur sol sableux: 18%; au marais: 30%) et sur le sol marécageux en association avec houlque laineuse (Holcus lanatus, proportion massique: 49%). Sur les sols argileux et sableux, ray-grass anglais était plus persistente que fléole des prés. Par contre, sur les sols marécageux, ray-grass anglais était, comme fléole des prés, remplacée par houlque laineuse (proportion massique de 26%), quoique dans une moindre mesure. Fétuque élevée avait la plus grande persistence sur le sol marécageux, houlque laineuse navait quune proportion de masse de 18 % dans ce cas de figure. Alors que ray-grass anglais (103 kg MS jour -1 ha -1 , pâturage) et fléole des prés (87 kg MS jour -1 ha -1 , pâturage) ont montré des taux de croissance élevés, surtout au printemps, fétuque élevée avait à la fin de lété (90 kg MS jour -1 ha -1 ; système de pâturage) une deuxième phase de taux de croissance très élevés. Au cours de lannée sèche 2015, fétuque élevée (13,8 t MS ha -1 an -1 ) a continué à produire des rendements élevés contrairement au ray-grass anglais (10,8 t MS ha -1 an -1 ). Ray-grass anglais était lespèce avec la meilleure qualité de fourrage (6,43 M J net energie kg -1 MS; 17,7% protéine brute kg -1 MS). Malgré les nouveaux cultivars, fétuque élevée (6,17 MJ net energie kg -1 MS; 17,6% protéine brute kg -1 MS) ne peut pas atteindre les mêmes qualités que ray-grass 71anglais. Fléole des prés avait une teneur énergétique inférieure (6,07 MJ net energie kg -1 MS) et une teneur en protéines plus élevée (18,7% protéine brute kg -1 MS) que ray-grass anglais. Sur le sol marécageux, la teneur élevée en protéines de fléole des prés était également causée par houlque laineuse qui est riche en protéines. La gestion du pâturage navait aucun effet sur la persistance des graminées. Les trois espèces de graminées ont montré les meilleures qualités de fourrage (6,5 MJ net énergie kg -1 MS; 19,4% protéine brute kg -1 MS) et les rendements les plus faibles (11.2 t MS ha -1 an - 1 ) dans le système conduit en pâturage. Dans le système de prairie pour récolte de fourrages, les qualités de fourrage étaient les plus faibles (5,9 MJ net énergie kg -1 MS; 16,2% protéine brute kg -1 MS), et les rendements étaient les plus hauts (12.2 t MS ha -1 an -1 ). Dans le système alternant récolte de fourrages et pâturage, le rendement (12.0 t MS ha -1 an -1 ) et la qualité de fourrage (6,19 MJ NEL kg -1 MS; 18,4% protéine brute kg -1 MS) étaient intermédiaires, c’est-à-dire compris entre les résultats observés dans le cadre des deux autres systèmes étudiés. Tout comme lessai sur le terrain, lenquête a également révélé des différences majeures entre les modes de gestion de pâturage. En effet, les exploitations dotées d’au moins 1000 m 2 de pâturage par vache et où le pâturage contribue à l’alimentation des vaches laitières ont des rendements laitiers plus faibles par vache (8.270 kg de lait par vache par an), moins de vaches (n = 69) et plus de surfaces de prairies par vache (2.800 m 2 ). L’enquête a également mis en évidence que les fermes orientées vers le pâturage des animaux sont plus convaincus des avantages de ce type de gestion de pâturage que les agriculteurs des fermes où les vaches ont peu ou pas daccès aux pâturages. Les éleveurs pratiquant la mise en pâture apprécient des coûts d’alimentation inférieurs, moins de main- dœuvre et des avantages pour la santé animale et la fertilité grâce au pâturage. Dans les fermes avec pâturage, près de 50% de l’énergie nécessaire à la production laitière provient de l’herbe, de lensilage dherbe et du foin. Dans les fermes sans pâturage, seulement 23% de l ’énergie nécessaire à la production laitière provient de lherbe. Enfin, dans les fermes avec peu de pâturage, 28% de l’énergie nécessaire à la production laitière provient de lherbe. Les fermes sans pâturage ont en moyenne 138 vaches par ferme et 9.404 kg de lait par vache par an. Les agriculteurs de ces fermes mettent généralement en avant les aspects négatifs de la gestion des pâturages (rendement laitier réduit, inadapté aux grands troupeaux, accès insuffisant du troupeau aux pâturages). Sil y a moins de 1.000 m 2 de pâturage disponible par vache dans une ferme, le pâturage ne contribue plus à l ́alimentation des vaches. Les agriculteurs de fermes avec très peu de pâturages (109 vaches par ferme, 9.524 kg de lait par vache par an) supposent que les pâturages ont un effet positif sur la santé et la fertilité. En dehors de ces deux facteurs, ils ne voient pas dautres avantages au pâturage. Bien qu’œuvrant dans des conditions différentes, toutes les exploitations laitières sont soumises aux mêmes exigences pour le lait, leur produit final. Elles reçoivent souvent les mêmes prix, se font concurrence pour les terres sur les mêmes marchés et ont des coûts de production comparables. 72Elles sont exposées aux mêmes fluctuations climatiques et ont des sols similaires. Les conséquences du changement climatique affectent toutes les entreprises de la même manière et toutes les entreprises devront sy ada pter. Les conditions pour ray-grass anglais sont un peu plus favorables sur les pâturages que sur les prairies. Etant donné quune partie considérable de terrain des fermes de pâturage est uniquement utilisée pour produire du fourrage dhiver et nest pas pâturée, tous les types dexploitations sont confrontés aux mêmes difficultés pour la culture du ray -grass anglais et sont susceptibles dutiliser à lavenir des herbes autres que le ray -grass.
Schlagwörter: Deutsches Weidelgras; Lieschgras; Rohrschwingel; Wolliges Honiggras; Milchviehbetriebe; Weidehaltung; Weide; Einstellung; Meinung; Klimawandel
 
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