https://plen.ku.dk/english/research/crop_sciences/

Kontaktperson:

Bhim Bahadur Ghaley

Außerordentlicher Professor, PhD

Vaibhav Pradeep Chaudhary

PostDoc

Living Lab 6: Dänemark

Verwaltet von: Universität Kopenhagen, Taastrup Campus, Dänemark

Allgemein Informationen
Bei dem experimentellen Produktionssystem handelt es sich um ein kombiniertes Nahrungsmittel- und Energiesystem (KSE), bei dem Nahrungs- und Futterpflanzen mit Biomassegürteln aus Mischbeständen von Weide, Erle und Haselnuss kombiniert werden. Es wurde im Frühjahr 1995 auf dem Versuchsbetrieb in Taastrup (55◦400 N, 12◦180 E) der Universität Kopenhagen, Dänemark, eingerichtet. Vor 1995 wurde der Standort kontinuierlich mit einjährigen Pflanzen bebaut. 

Die KSE ist ein ökologisches Produktionssystem, bei dem keine Düngemittel, Herbizide oder Pestizide verwendet werden. In KSE besteht die Nahrungskomponente aus Winterweizen, Gerste (Hordeum vulgare) und Hafer (Avena sativa), die Futterkomponente aus Weidelgras (Lolium perenne)/Luzerne (Medicago sativa) und die Bioenergiekomponente aus fünf Doppelreihen von Kurzumtriebsplantagen (Schutzgürtel). Das KSE-System wurde in Dänemark als potenzielles Produktionssystem zur Erzeugung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln und Energie eingeführt.

Allgemeiner landwirtschaftlicher Ansatz
Bio-Bauernhof.


Zielsetzungen
Kohlenstoffneutraler Bauernhof zur Erzeugung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln und Energie 


Herausforderungen

  • Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit
  • Stabilität der Ausbeute
  • Fehlende Mittel für die Durchführung von Messungen und die Überwachung des lebenden Labors.


Ziele der Forschung
Ziel: Kohlenstoffneutrale Landwirtschaft

Bereits durchgeführte einschlägige Forschungsarbeiten:
1. Quantifizierung und Bewertung von Ökosystemleistungen in verschiedenen Produktionssystemen für fundierte Entscheidungen (Ghaley et al. 2014. DOI: 10.1016/j.envsci.2013.08.004)
2. Bestimmung der Biomasseakkumulation in gemischten Gürteln aus Salix-, Corylus- und Alnus-Arten in einem kombinierten Nahrungsmittel- und Energieproduktionssystem (Ghaley und Porter, 2014. DOI: 10.1016/j.biombioe.2014.02.009 )
3. Quantifizierung und Bewertung von Ökosystemfunktionen und -dienstleistungen in einem konventionellen Winterweizenanbausystem mit dem DAISY-Modell in Dänemark (Ghaley und Porter, 2014. DOI: 10.1016/j.ecoser.2014.09.010)
4. Beziehung zwischen C:N/C:O-Stöchiometrie und Ökosystemleistungen in bewirtschafteten Produktionssystemen (Ghaley et al. 2015. DOI: 10.1371/ journal.pone.0123869)
5. Bewertung der Produktivität und wirtschaftlichen Tragfähigkeit des kombinierten Produktionssystems für Nahrungsmittel und Energie (CFE) in Dänemark (Ying Xu et al, 2019 DOI: 10.3390/en12010166)
6. Produktivität und wirtschaftliche Bewertung von Agroforstsystemen für die nachhaltige Produktion von Lebensmitteln und Non-Food-Produkten (Lehmann et al. 2020. DOI: 10.3390/su12135429)
7. Bewertung der multidimensionalen Elemente der Nachhaltigkeit in europäischen Agroforstsystemen (Smith et al. 2022. DOI: 10.1016/j.agsy.2021.103357)

Gestaltung des agroforstwirtschaftlichen Systems 
Die kombinierte Lebensmittel- und Energieproduktion (KSE) ist ein ökologisches Produktionssystem, bei dem keine Düngemittel, Herbizide oder Pestizide verwendet werden. Bei KSE bestehen die Nahrungsmittelkomponenten aus Winterweizen, Gerste (Hordeum vulgare), Hafer (Avena sativa) und die Futterkomponente aus  

Weidelgras (Lolium perenne)/Luzerne (Medicago sativa) und die Bioenergiekomponente bestand aus 5 Doppelreihen von Kurzumtriebsgehölzen (Schutzgürtel). In Dänemark wurde ein kombiniertes Lebensmittel- und Energie-Agro-Ökosystem (KSE) als potenzielles Produktionssystem zur Erzeugung von Lebensmitteln, Futtermitteln und Energie eingerichtet. KSE ist ein Agroforstsystem, das KUPs in konventionelle Monokulturen integriert, um Nahrungsmittel, Futtermittel und Energie zu produzieren.

Das KSE-System ist ein Alleeanbausystem mit Nahrungs- und Futterpflanzen in den Alleen und Kurzumtriebsgehölzen (KUP) als Biomassegürtel für die Energieerzeugung. Es besteht aus 10,1 ha Nahrungskomponenten wie Sommergerste, Winterweizen, Hafer und Luzerne/Rispengras als Nahrungs- und Futterkomponenten und 0,75 ha Biomassegürteln, die aus fünf Gürteln mit Kurzumtriebshölzern bestehen und in Abständen von 50, 100, 150 und 200 m innerhalb des Feldes angeordnet sind. Jeder Biomassegürtel ist 10,7 m breit und besteht aus fünf Doppelreihen von KUPs. Von den fünf Doppelreihen bestehen drei Doppelreihen in der Mitte aus drei Weidenklonen (je eine Doppelreihe) von Salix viminalis (L.) "Jor", Salix dasycladus Wimmer und Salix triandra cinerea (L.), die auf der einen Seite von einer Doppelreihe Hasel Corylus avellana (L.) und auf der anderen Seite von einer Doppelreihe Erle (Alnus glutinosa (L.) Gaertner) begrenzt werden. Jede Doppelreihe hat einen Abstand von 1,3 m und eine Pflanzdichte von 20.000 Bäumen ha-1 . Die KUPs werden in einem Reihenabstand von 0,5 m und einem Abstand von 0,7 m zwischen den Reihen gepflanzt. Die Biomassegürtel werden in unterschiedlichen Abständen von 50, 100, 150 und 200 m angelegt, so dass Alleen mit den entsprechenden Abständen entstehen, um die räumlichen Auswirkungen der Biomassegürtel auf die Nahrungs- und Futtermittelkomponenten zu bewerten. Die Biomassegürtel werden alle vier Jahre geerntet und gehäckselt und die Holzhackschnitzel an ein nahe gelegenes Heizkraftwerk zur Erzeugung von Wärme und Strom verkauft, während die zwischen den Biomassegürteln angebauten Nahrungs- und Futterpflanzen jährlich geerntet werden.

Überwachung
Was wird überwacht und wie:

1. SEQUESTRIERUNG VON KOHLENSTOFF 
A. Oberirdisch: DOI: 10.1016/j.biombioe.2014.02.009
B. Unterirdisch: DOI: 10.1007/s004420050201
C. Probenahme von Streu = Sammeln von Streu + Totholz und Ästen mit einem Probenahmeschema von 0,25 m2.
2. VERHINDERUNG VON BODENEROSION
A. 137 Cs-Methode: DOI: 10.2307/3673774 ODER
B. Ghaley und Porter, 2013 = DOI: 10.1016/j.ecolind.2012.08.009'
3. WASSERHALTEVERMÖGEN
SOIL CORE METHOD: DOI: 10.1016/j.envsci.2013.08.004
4. SHELTERBELT EFFECTS: Methode aus Papier - DOI: 10.1016/j.envsci.2013.08.004
5. BIOLOGISCHE NITROGENFIXIERUNG: Methode aus Papier DOI: 10.1016/j.envsci.2013.08.004
6. BODENBILDUNG: MUSTARD SOLUTION METHOD: DOI: 10.1016/j.envsci.2013.08.004
7. NITROGEN MINERALISIERUNG: Köder-Laminasonden-Methode: DOI: 10.1016/j.envsci.2013.08.004
8. APHID & PREDATOR: Fallgruben- und Hebebühnenmethode
Daten/Basisinformationen sind derzeit verfügbar: Land- und Bodeneigenschaften, jährliche Wetterdaten, Parzellengröße und -abstände.

Dänemark

11,1 8 ha Weideland (10,1 sind Ackerfutter und 1,0 Biokraftstoff)

Silvoarable

Forschung und Ausbildung (Alley-Cropping)

Gegründet im Mai 1995

Abstand zwischen den Reihen/In-Reihen: 1,3/0,5 m

Breite der Baumstreifen: 11 m

Anzahl der Bäume: 20000 Bäume ha (Futter : Nahrung : Baumbiomasse - Verhältnis 45:45:10)

Erle (Alnus rubra), Weidenklone [ (je eine Doppelreihe) von (Salix viminalis (L.) "Jor", Salix dasycladus Wimmer und Salix triandra × cinerea (L.) ] und Gemeine Hasel (Corylus spp.)

Viehbestand: Nein

SANDIGER SCHLAMM (Sand - Schluff - Lehm: 65 - 20 - 15 Prozent)

de_DEGerman