Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Überschusses auf Betriebsebene

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Stickstoff-Studie│November 2013

Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Überschusses auf Betriebsebene

Abschlussbericht zuhanden des Bundesamts für Landwirtschaft BLW

Autorenschaft

Kapitel 1 bis 4: Pierrick Jan, Chiara Calabrese und Markus Lips, Forschungsgruppe Betriebswirtschaft Kapitel 5: Christine Bosshard und Walter Richner, Forschungsgruppe Gewässerschutz und Stoffhaushalt

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Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 2 Die Studie wurde im Auftrag des Bundesamtes für Landwirtschaft BLW, Bern,

durchgeführt und von diesem finanziert.

Ettenhausen und Zürich, November 2013

Dieser Bericht ist wie folgt zu zitieren:

Jan, P., Calabrese, C. und Lips, M., 2013. Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Überschusses auf Betriebsebene. Teil 1: Analyse auf gesamtbetrieblicher Ebene. Abschlussbericht zuhanden des Bundesamts für Landwirtschaft BLW. Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, Ettenhausen, S. 1-82.

Bosshard, C. und Richner, W., 2013. Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Überschusses auf Betriebs- ebene. Teil 2: Analyse auf Kulturebene. Abschlussbericht zuhanden des Bundesamts für Landwirt- schaft BLW. Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, Zürich, S. 83-105.

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Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 3

Inhaltsverzeichnis

ABKÜRZUNGEN ... 9

1 ÜBERSICHT ÜBER DEN BERICHT ... 11

2 AUSGANGSLAGE, PROBLEMSTELLUNG UND ALLGEMEINE FRAGESTELLUNG ... 12

3 LITERATURREVIEW ... 13

4 ANALYSE AUF GESAMTBETRIEBLICHER EBENE ... 16

4.1 Zusammenfassung ... 16

4.2 Einleitung ... 17

4.3 Datengrundlage ... 17

4.3.1 Stickstoff-Bilanzen der Zentralen Auswertung von Agrarumwelt-Indikatoren (ZA-AUI) ... 17

4.3.1.1 Beschreibung des Stickstoffbilanzierungsansatzes ... 18

4.3.1.2 Zusammensetzung der Stichprobe ... 18

4.3.2 Stickstoff-Bilanzen berechnet auf Basis der Buchhaltungsdaten der ZA für die Verkehrsmilchbetriebe der Bergregion ... 19

4.3.2.1 Hintergrund ... 19

4.3.2.2 Beschreibung des Stickstoffbilanzierungsansatzes ... 19

4.3.2.2.1 Bodenbilanz vs. Betriebsbilanz ... 19

4.3.2.2.2 Stickstoff-Bilanz an der Bodenoberfläche nach dem Ansatz der OECD ... 20

4.3.2.3 Validierung des Ansatzes ... 23

4.4 Konzeptioneller Rahmen und detaillierte Fragestellung ... 33

4.5 Methoden der Analyse ... 35

4.5.1 Methoden der deskriptiven Statistik ... 35

4.5.2 Analyse der Inter- und Intra-Schicht-Variabilität ... 36

4.5.3 Regressionsanalysen ... 37

4.5.3.1 Analyse über alle Schichten der Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Überschusses und der ökonomischen Performance anhand Regressionsanalysen ... 38

4.5.3.2 Analyse für die Milchviehbetriebe der Bergregion ... 42

4.6 Ergebnisse der Analyse ... 45

4.6.1 Analyse über alle Schichten auf der Basis der ZA-AUI Daten ... 45

4.6.1.1 Deskriptive Statistiken ... 45

4.6.1.2 Analyse der Inter- und Intra-Schicht-Variabilität ... 50

4.6.1.3 Regressionsanalyse über alle Schichten ... 53

4.6.1.3.1 Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Überschusses ... 53

4.6.1.3.2 Bestimmungsfaktoren der Stickstoff-Intensität ... 55

4.6.1.3.3 Bestimmungsfaktoren der Stickstoff-Ineffizienz ... 56

4.6.1.3.4 Bestimmungsfaktoren der landwirtschaftlichen Rohleistung pro Hektare ... 58

4.6.1.3.5 Bestimmungsfaktoren des Arbeitsverdienstes pro Familienjahresarbeitseinheit ... 60

4.6.2 Analyse für die Milchviehbetriebe der Bergregion anhand der Stickstoff-Bilanzen berechnet auf der Basis der Buchhaltungsdaten der ZA ... 62

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Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 4 4.6.2.1 Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Überschusses und der ökonomischen Performance in

der Milchviehhaltung in der Bergregion ... 62

4.6.2.1.1 Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Überschusses ... 62

4.6.2.1.2 Bestimmungsfaktoren der Stickstoff-Intensität ... 63

4.6.2.1.3 Bestimmungsfaktoren der Stickstoff-Ineffizienz ... 65

4.6.2.1.4 Bestimmungsfaktoren der landwirtschaftlichen Rohleistung pro Hektare ... 66

4.6.2.1.5 Bestimmungsfaktoren des Arbeitsverdienstes pro Familienjahresarbeitseinheit ... 68

4.7 Diskussion der Ergebnisse ... 70

4.7.1 Diskussion der wichtigsten Ergebnisse und Erkenntnisse ... 70

4.7.1.1 Analyse über alle Schichten auf Basis der ZA-AUI Daten ... 70

4.7.1.2 Analyse für die Verkehrsmilchbetriebe der Bergregion auf Basis der ZA-BH Daten ... 74

4.7.2 Methodische Einschränkungen der Arbeit ... 76

4.8 Schlussfolgerungen ... 81

5 ANALYSE AUF KULTUREBENE ... 83

5.1 Zusammenfassung ... 83

5.2 Einleitung ... 84

5.3 Material und Methoden ... 84

5.3.1 Datengrundlage ... 84

5.3.2 Auswahl der Kulturen ... 84

5.3.3 Bilanzierungsmethode ... 85

5.3.3.1 Bodenbilanz: N-Input ... 85

5.3.3.2 Bodenbilanz: N-Output ... 87

5.3.4 Bestimmungsfaktoren des N-Überschusses ... 87

5.3.5 Datenauswertung ... 88

5.3.5.1 Region ... 88

5.3.5.2 Betriebstypologie ... 88

5.4 Resultate ... 89

5.4.1 Repräsentativität der Daten ... 89

5.4.1.1 Datenumfang ... 89

5.4.1.2 Abdeckung der geografischen Regionen der Schweiz ... 89

5.4.1.3 Erträge der Kulturen ... 90

5.4.2 N-Bodenbilanz ... 91

5.4.2.1 N-Bodenbilanzen auf Kulturebene ... 91

5.4.2.2 Kulturspezifische N-Bodenbilanzen auf Ebene Region ... 91

5.4.2.3 Kulturspezifische N-Bodenbilanzen auf Ebene Betriebstyp ... 92

5.4.3 N-Anfall-Bedarfs-Bilanz ... 93

5.4.4 N-Intensität ... 94

5.4.4.1 N-Intensität auf Kulturebene ... 94

5.4.4.2 Kulturspezifische N-Intensität auf Ebene Region... 94

5.4.4.3 Kulturspezifische N-Intensität auf Ebene Betriebstyp ... 95

5.4.5 N-Effizienz ... 98

5.4.5.1 Verhältnis N-Output zu N-Input (NOI) ... 98

5.4.5.2 Partielle Faktorproduktivität des eingesetzten N (PFPN)... 98

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5.5 Diskussion ... 99

5.5.1 Datenqualität ... 99

5.5.2 Interpretation von N-Bilanzen ... 100

5.5.3 Dem N-Überschuss auf der Spur ... 102

5.6 Fazit ... 104

6 LITERATUR ... 106

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Liste der Tabellen

Tabelle 1: Zusammensetzung der untersuchten AUI-Stichprobe ... 18 Tabelle 2: Betrachtete und vernachlässigte Input- und Output-Positionen für die Stickstoff-

Bilanzierung auf der Basis der Buchhaltungsdaten der Zentralen Auswertung ... 22 Tabelle 3: Stickstoff-Bilanz pro Hektare: Vergleich der Ergebnisse aus den zwei Schätzungen (ZA-AUI vs. ZA-BH) ... 25 Tabelle 4: Stickstoff-Bilanz pro Hektare: Vergleich der Ergebnisse aus den zwei Schätzungen (ZA-AUI vs. ZA-BH) mit Bereinigung der AUI-Schätzung zwecks der Vergleichbarkeit der

zwei Schätzungen ... 26 Tabelle 5: Detaillierte Fragestellung der Analysen auf gesamtbetrieblicher Ebene ... 35 Tabelle 6: Eingeführte Schwellenwerte bezüglich der minimalen Anzahl an Betrieben für

die durchgeführten Analysen auf Gesamtstichprobenebene ... 35 Tabelle 7: Spezifikation der auf Basis der ZA-AUI Daten geschätzten Regressionsmodelle ... 39 Tabelle 8: Deskriptive Statistiken zu den kontinuierlichen erklärenden und erklärten Variablen der geschätzten Regressionsmodelle ... 41 Tabelle 9: Deskriptive Statistiken zu den kategorialen erklärenden Variablen der geschätzten Regressionsmodelle ... 41 Tabelle 10: Spezifikation der geschätzten Regressionsmodelle für die Milchviehbetriebe der Bergregion auf der Basis der ZA-BH Stichprobe ... 43 Tabelle 11: Deskriptive Statistiken zu den kontinuierlichen erklärenden und erklärten Variablen der geschätzten Regressionsmodelle ... 44 Tabelle 12: Deskriptive Statistiken zu den kategorialen erklärenden Variablen der geschätzten Regressionsmodelle ... 45 Tabelle 13: Stickstoffbilanz: statistische Angaben ... 46 Tabelle 14: Zerlegung des Stickstoff-Überschusses in seine zwei Bestandteile – Stickstoff-

Intensität und Stickstoff-Ineffizienz ... 47 Tabelle 15: Zusammensetzung des Stickstoff-Inputs pro Hektare: Hofdünger- und

Mineraldünger-Einsatz ... 49 Tabelle 16: Zusammensetzung des Stickstoff-Inputs pro Hektare: Biologische Stickstoff-

Fixierung... 49 Tabelle 17: Zusammensetzung des Stickstoff-Outputs pro Hektare ... 50 Tabelle 18: Analyse der Inter- und Intra- Schicht-Variabilität ... 53 Tabelle 19: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung des Stickstoff-Überschusses ... 54 Tabelle 20: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung der Stickstoff-Intensität ... 55 Tabelle 21: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung der Stickstoff-Ineffizienz ... 57 Tabelle 22: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung der landwirtschaftlichen Rohleistung pro Hektare ... 59

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Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 7 Tabelle 23: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung

des Arbeitsverdienstes pro Familienjahresarbeitseinheit ... 61

Tabelle 24: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung des Stickstoff-Überschusses ... 62

Tabelle 25: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung der Stickstoff-Intensität ... 64

Tabelle 26: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung der Stickstoff-Ineffizienz ... 65

Tabelle 27: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung der landwirtschaftlichen Rohleistung pro Hektare ... 67

Tabelle 28: Ergebnisse der robusten Schätzung des linearen Regressionsmodells zur Erklärung des Arbeitsverdienstes pro Familienjahresarbeitseinheit ... 69

Tabelle 29: Bestimmtheitsmass (R²) der geschätzten Regressionsmodelle ... 80

Tabelle 30: Beschreibung der verschiedenen Betriebstypen ... 88

Tabelle 31: Anzahl der Betriebe, die auf der Kulturebene in die Studie miteinbezogen wurden... 89

Tabelle 32: Vergleich der Erträge der ZA-AUI Betriebe mit den gesamtschweizerischen Erträgen 2010. ... 90

Tabelle 33: Kulturspezifische N-Überschüsse (kg Ntot ha^–1) auf der Ebene Betriebstyp ... 93

Tabelle 34: Anteil (%) der Betriebe, welche die Anfall-Bedarfs-Bilanz auf Kulturebene über- oder unterschreiten bzw. innerhalb des Fehlerbereichs von ±10 % liegen ... 94

Tabelle 35: Kulturspezifische N-Intensität bzw. N-Input (kg Ntot ha^–1) auf der Ebene Betriebstyp ... 96

Tabelle 36: Verhältnis N-Input zu -Output (NOI, %) auf Kulturebene sowie kulturspezifisch auf der Ebene Region und Betriebstyp ... 98

Tabelle 37: Zusammenfassung der wichtigsten Resultate auf Ebene Region, Betriebstyp und Kultur bezüglich N-Intensität, N-Effizienz und N-Überschuss... 104

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Liste der Abbildungen

Abbildung 1: Bestandteile des Stickstoff-Inputs und des Stickstoff-Outputs einer Bodenbilanz

nach OECD Methodik ... 20

Abbildung 2: Stickstoff-Input: Analyse des Zusammenhangs zwischen den zwei Schätzungen .... 28

Abbildung 3: Stickstoff-Input aus Hofdünger: Analyse des Zusammenhangs zwischen den zwei Schätzungen ... 28

Abbildung 4: Stickstoff-Input aus tierischen Ausscheidungen: Zusammenhang zwischen den zwei Schätzungen ... 29

Abbildung 5: Stickstoff-Input aus Mineraldünger: Zusammenhang zwischen den zwei Schätzungen ... 29

Abbildung 6: biologische Stickstoff-Fixierung: Zusammenhang zwischen den zwei Schätzungen . 30 Abbildung 7: Stickstoff-Entzug: Zusammenhang zwischen den zwei Schätzungen ... 30

Abbildung 8: Stickstoff-Entzug Futterbau: Zusammenhang zwischen den zwei Schätzungen ... 31

Abbildung 9: Stickstoff-Entzug Ackerbau: Zusammenhang zwischen den zwei Schätzungen ... 31

Abbildung 10: Stickstoff-Bilanz: Zusammenhang zwischen den zwei Schätzungen ... 32

Abbildung 11: Angewendete Box-Plot-Darstellung für die Analyse der Intra-Schicht-Variabilität ... 36

Abbildung 12: Intra-Schicht-Variabilität der Stickstoff-Bilanz pro Hektare ... 51

Abbildung 13: Intra-Schicht-Variabilität des Stickstoff-Inputs pro Hektare ... 52

Abbildung 14: Intra-Schicht-Variabilität der Stickstoff-Ineffizienz ... 52

Abbildung 15: Diagramm der Stickstoff-Flüsse für ein gemischtes landwirtschaftliches Bewirtschaftungssystem mit den „Umwandlungskoeffizienten SH, HF, FP, MS und die Aussenteile EX und IM ... 78

Abbildung 16: N-Input und -Output Parameter der Bodenbilanz. ... 86

Abbildung 17: Die sieben Grossregionen der Schweiz ... 90

Abbildung 18: Boden-N-Bilanz auf Kulturebene, gemittelt über Betriebstypen und Regionen ... 91

Abbildung 19: Kulturspezifische N-Bodenbilanzen auf Ebene Region ... 92

Abbildung 20: Kulturspezifische N-Intensität bzw. N-Input zu den Kulturen über die Düngung, die atmosphärische N-Deposition und die symbiotische N₂-Fixierung ... 95

Abbildung 21: Kulturspezifischer N-Input (= N-Intensität) auf Ebene Region ... 97

Abbildung 22: Partielle Faktorproduktivität des eingesetzten N für die Ackerkulturen in Abhängigkeit von Region und Betriebstyp ... 100

Abbildung 23: Partielle Faktorproduktivität des eingesetzten N für die Grundfutterproduktion in Abhängigkeit von Region und Betriebstyp ... 101

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Abkürzungen

AB Ackerbau

AFEE Agri-Food & Agri-Environmental Economics Group (Gruppe Agrar-, Lebensmittel- und Umweltökonomie)

AR Anderes Rindvieh

ART Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART AUI Agrarumweltindikatoren

AUM Agrarumweltmonitoring BFS Bundesamt für Statistik BFS BLW Bundesamt für Landwirtschaft BLW BNF biologische Stickstoff-Fixierung

BT Betriebstyp

C Kohlenstoff

FJAE Familienjahresarbeitseinheit

FS Frischsubstanz

GRUDAF Grundlagen für die Düngung im Acker- und Futterbau

GVE Grossvieheinheit

IED Institute for Environmental Decisions (Institut für Umweltentscheidungen) IP Integrierte Produktion

IRLS Iteratively Reweighted Least Squares

N Stickstoff

KA Kombiniert Andere

KM Körnermais

KMK Kombiniert Mutterkühe

KV Kombiniert Veredlung

LN Landwirtschaftliche Nutzfläche

MK Mutterkühe

NWMm Naturwiese/Mähweide mittelintensiv

OA Offene Ackerfläche

OECD Organization for Economic Co-operation and Development (Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung)

ÖLN ökologischer Leistungsnachweis

OLS Ordinary Least Squares (Methode der kleinsten Quadrate) PFPN Partielle Faktorproduktivität des eingesetzten N

SK Spezialkulturen

SM Silomais

SR Systematische Rechtssammlung SNF Symbiotische N2-Fixierung

TS Trockensubstanz

TVD Tierverkehrsdatenbank

V Veredlung

VM Verkehrsmilch

KVMAB Kombiniert Verkehrsmilch/Ackerbau

WW Winterweizen

ZA-AUI Zentrale Auswertung von Agrarumweltindikatoren ZA-BH Zentrale Auswertung von Buchhaltungsdaten

ZR Zuckerrüben

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Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 10 Wichtiger Hinweis über die verwendete Terminologie

In dem vorliegenden Bericht werden die untenstehend aufgelisteten Begriffe als Synonym verwendet:

Stickstoff-Input pro Hektare = Stickstoff-Intensität pro Hektare = Stickstoff-Einsatz pro Hektare Stickstoff-Output pro Hektare = Stickstoff-Entzug pro Hektare

Stickstoff-Bilanz pro Hektare = Stickstoff-Überschuss pro Hektare¹

1 Eine negative Stickstoff-Bilanz (Stickstoff-Output > Stickstoff-Input) ist auch in einzelnen Fällen möglich. Trotz dieser Tatsache wird in diesem Bericht der Begriff Stickstoff-Überschuss als Synonym für Stickstoff-Bilanz angewendet.

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1 Übersicht über den Bericht

Das Bundesamt für Landwirtschaft BLW hat die Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz- Tänikon ART im Juli 2012 beauftragt, die Ist-Situation hinsichtlich des Stickstoff-Einsatzes in der Landwirtschaft auf Betriebsebene zu analysieren. Grundlage stellen die erstmals verwendeten Daten des Agrarumweltmonitorings (AUM) dar. Diese Daten werden von ART erhoben und erlauben eine ökologisch-ökonomische Analyse.

Die durchgeführte Studie entspricht einem Arbeitspaket im Teilprojekt „Politikoptionen Stickstoff“

des Projektes „Nachhaltiges Ernährungssystem Schweiz“ des BLW.

Im vorliegenden Bericht werden die Daten auf zwei Ebenen untersucht. Im Kapitel 4 werden die Bestimmungsfaktoren für den Stickstoffeinsatz und die Stickstoffbilanz bzw. den Stickstoff- überschuss auf gesamtbetrieblicher Ebene untersucht. Neben einer Stichprobe aus rund 260 Betrieben aus dem Agrarumweltmonitoring wird die Untersuchung auch für eine Stichprobe von rund 500 Bergverkehrsmilchbetrieben aus der Zentralen Auswertung von Buchhaltungsdaten durchgeführt. Für jene Betriebe wird eine leicht vereinfachte Stickstoffbilanzierung angewandt, die sich nur auf Buchhaltungsdaten abstützt.

Ergänzend zur betriebsweiten Analyse widmet sich das Kapitel 5 einzelnen Kulturen (Winter- weizen, Silo und Körnermais, Zuckerrüben sowie Naturwiese/Mähweide). Kulturspezifisch werden verschiedene Düngungsformen verglichen und Ursachen für den Stickstoff-Überschuss analysiert.

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2 Ausgangslage, Problemstellung und allgemeine Fragestellung

Die nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen ist ein Hauptziel der Schweizer Agrarpolitik. Ein effizienterer Einsatz von Stickstoff und die Verminderung der durch den Einsatz dieses Nährstoffes generierten Umweltwirkungen haben dabei eine zentrale Bedeutung. In den letzten 15 Jahren hat sich der jährliche Stickstoffüberschuss der Schweizer Landwirtschaft (nationale Input-/Output- bilanz) bei etwa 110‘000 Tonnen stabilisiert (Herzog et al., 2005; Spiess, 2011; Widmer, 2011).

Dementsprechend wurde das agrarpolitische Ziel der Reduktion der Stickstoff-Überschüsse auf 95‘000 Tonnen (Bundesblatt, 2006) verfehlt.

Um die Ursachen dieser Lücke zu eruieren und daraus konkrete Empfehlungen für die zukünftige Erreichung dieses Zieles herleiten zu können, wird im Rahmen der vorliegenden Studie die Ist- Situation hinsichtlich des Stickstoff-Überschusses in der Schweizer Landwirtschaft auf einzelbetrieblicher Ebene analysiert. Die Auswahl des Landwirtschaftsbetriebs als Untersuchungs- gegenstand lässt sich dadurch begründen, dass die Entscheidungen bezüglich des Stickstoff- Einsatzes primär auf dieser Ebene stattfinden. Eine bessere Kenntnis des Verhaltens der landwirtschaftlichen Betriebe bezüglich des Stickstoff-Einsatzes ist eine zentrale Voraussetzung, um Empfehlungen zu formulieren.

Bisher fehlte die Datengrundlage, um eine solche Untersuchung durchführen zu können. Mit der Einführung der Zentralen Auswertung von Agrarumweltindikatoren (ZA-AUI) im Auftrag des Bun- desamts für Landwirtschaft verfügt die Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART über detaillierte Daten, die ihr ermöglichen, eine Stickstoffbilanz für eine Stichprobe von rund 300 Landwirtschaftsbetrieben, die über die wichtigsten Schichten² der Schweizer Landwirtschaft verteilt sind, zu berechnen.

Im Rahmen der vorliegenden Studie sollen auf Basis der ersten Daten dieses neuen Datensatzes die folgenden Fragen untersucht werden:

1) Welche Unterschiede bezüglich des Stickstoff-Überschusses bestehen zwischen den einzelnen Landwirtschaftsbetrieben?

2) Was sind die Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Überschusses in der Schweizer Land- wirtschaft?

3) Bestehen Synergien bzw. Zielkonflikte in der Förderung eines niedrigen Stickstoff-Über- schusses und einer auf Produktion und ökonomischem Erfolg ausgerichteten Landwirt- schaft?

2 Eine Schicht ist definiert als Kombination eines Betriebstyps gemäss der Betriebstypologie FAT99 (Meier, 2000) der Zentralen Auswertung von Buchhaltungsdaten und einer landwirtschaftlichen Produktionsregion (Tal-, Hügel- und Bergregion).

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3 Literaturreview

Seit Jahren werden an ART verschiedene Aspekte des Stickstoffeinsatzes und der Stickstoffemis- sionen untersucht. Auf eine ausführliche Auflistung und Beschreibung aller Arbeiten, die in diesem Bereich stattgefunden haben, wird hier verzichtet. Stattdessen werden hier nur ausgewählte Ar- beiten, die sich der Thematik der Stickstoffbilanz als Ganzes und nicht nur einzelne Subthemen widmen, vorgestellt.

Spiess (1999; 2005; 2011) analysierte die Entwicklung der Stickstoffbilanz der schweizerischen Landwirtschaft im Zeitraum 1975 bis 2008. Die Schweizerische Landwirtschaft wurde dabei als ein einziger Landwirtschaftsbetrieb betrachtet, wofür eine betriebliche Nährstoffbilanz nach der OSPAR-Methodik (OSPAR, 1995) berechnet wurde. In der Periode 1975 bis 1980 stieg der Stickstoff-Überschuss der Schweizerischen Landwirtschaft kontinuierlich an und erreichte im Jahr 1980 seinen Höhepunkt. Dieser Anstieg war auf eine starke Steigerung des Mineraldünger- einsatzes zurückzuführen. In der Periode 1980 bis zu 1996 konnte eine kontinuierliche Abnahme des Stickstoff-Überschusses verbucht werden, die sich durch eine starke Abnahme des Stickstoff- Inputs über importierte Futtermittel erklären liess. Der Mineraldüngereinsatz hingegen stieg in einer ersten Phase von 1985 bis 1988 an und verharrte in einer zweiten Phase von 1988 bis 1992 auf hohem Niveau (+64 % im Vergleich zu 1975). In einer dritten Phase von 1992 bis 1997 nahm der Mineraldüngereinsatz als Folge der Einführung der ökologischen Direktzahlungen bzw. der damit verbundenen Ökomassnahmen³ um zirka 25 % ab (Herzog et al., 2005 und 2008, Spiess, 2005;

Spiess et al., 2009). Seit 1997 ist der Stickstoff-Überschuss der Schweizer Landwirtschaft auf gleichem Niveau geblieben (Spiess, 2005; Spiess, 2011; Spiess, 2012). Das agrarpolitische Ziel der Reduktion des Stickstoffüberschusses um einen Drittel (43‘000 Tonnen Stickstoff) zwischen den Referenzjahren 1990−1992 und 2005 (Spiess, 2005) wurde dementsprechend deutlich verfehlt. Ausgehend von einem gesamten Stickstoffüberschuss von 129‘000 Tonnen in den Referenz- jahren 1990−1992 konnte von der angestrebten Reduktion von 43‘000 Tonnen Stickstoff nur ein Drittel erreicht werden.

Neben der Analyse der Entwicklung der Stickstoffbilanz der Schweizer Landwirtschaft erarbeitet ART zusammen mit der Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW die „Grundlagen für die Düngung im Acker- und Futterbau“ (GRUDAF; Flisch et al., 2009). Diese Grundlagen werden in regelmässigen Abständen auf Basis neuer Erkenntnisse aus der Wissenschaft im Bereich Düngung und Nährstoffflüsse in der Landwirtschaft aktualisiert (Flisch et al., 2009). Diese Grundlagen stellen ein wichtiges Hilfsmittel für die landwirtschaftlichen Berater/innen sowie die Landwirte/innen für die Düngungsplanung und Bemessung dar (Flisch et al., 2009). Gleichzeitig bildet GRUDAF die Grundlage für die Vollzugsinstrumente von Bund und Kantonen bezüglich des Nährstoffeinsatzes in der Landwirtschaft, wie die Suisse-Bilanz (Flisch et al., 2009).

3 Es handelt sich hier um die Ökomassnahmen des Agrarumweltprogramms der integrierten Produktion (IP). Die Teilnahme war freiwillig, wurde aber vom Bund von 1993 bis 1998 gefördert. 1999 wurden diese Ökomassnahmen in den

„ökologischen Leistungsnachweis“ umbenannt und gelten seither als Voraussetzungen für den Erhalt der Direktzahlungen.

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Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 14 Neben den von ART durchgeführten Arbeiten zum Thema Stickstoff-Bilanz wurden von der Gruppe Agrar-, Lebensmittel- und Umweltökonomie (AFEE Gruppe) des Instituts für Umweltentschei- dungen (IED) der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ) verschiedene Arbeiten zum Thema Stickstoff-Bilanz in der Schweizer Landwirtschaft durchgeführt. Im Rahmen einer Studie im Auftrag des Bundesamts für Landwirtschaft nahmen Peter et al. (2006) eine Bestandsaufnahme der Ist-Situation der Schweizer Landwirtschaft bezüglich Stickstoff-Emissionen vor. Neben den umweltrelevanten Stickstoff-Emissionen wurden verschiedene Schlüsselkennzah- len des Stickstoff-Einsatzes der Schweizer Landwirtschaft für die Referenzperiode 2000–2003 berechnet. In einem zweiten Schritt wurden – mittels Szenario-Rechnungen – die ökologischen, strukturellen und wirtschaftlichen Auswirkungen von unterschiedlichen agrarpolitischen Rahmen- bedingungen bzw. Massnahmen anhand des sektoralen Optimierungsmodells S_INTAGRAL untersucht (Peter et al., 2006). Ein zentrales Ergebnis dieser Arbeit war, dass die Stickstoff- Normabweichung – als Unterschied zwischen dem Stickstoff-Normbedarf im Pflanzenbau gemäss Suisse-Bilanz und dem effektiven gedüngten Stickstoff (Hof-, Mineral- und Recyclingdünger) definiert – von 11,4 % in 1995 auf 13,1 % im Mittel der Jahre 2000–2003 gestiegen ist (Peter et al., 2006). Dieser Anstieg liess sich durch den stärkeren Rückgang des Stickstoff-Normbedarfs der Kulturen im Vergleich zur gesamten Reduktion der Stickstoff-Zufuhr erklären. Der starke Rückgang des Stickstoff-Normbedarfs ist gemäss den Autoren dieser Studie „der Extensivierung und dem geringerem Futterbedarf des Tierbestands“ zuzuschreiben (Peter et al., 2006). Die durchgeführten Modellrechnungen zeigten, dass sowohl die damalige Agrarpolitik 2007 („AP2007“) als auch die damals geplante „AP2011“ einen unwesentlichen Effekt auf die Stickstoff-Emissionen haben würden (Peter et al., 2006). Nur unter dem Extremszenario der Angleichung der Preise für Agrarprodukte an das Preisniveau in der Europäischen Union hätte ein substanzieller Rückgang der Stickstoff-Emissionen erreicht werden können (Peter et al., 2006). Aus ihrer Arbeit schlossen die Autoren, dass sich die formulierten Ziele bezüglich umweltrelevanter Stickstoff-Verluste und Stickstoff-Überschüsse nur mit konkreten zusätzlichen wirtschaftlichen und technischen Massnahmen realisieren liessen (Peter et al., 2006).

In einer weiteren Arbeit evaluierten Peter et al. (2010) die Möglichkeiten und Grenzen zur Vermeidung umweltrelevanter Stickstoff-Verluste bis zum Jahr 2020 auf der Stufe der landwirtschaftlichen Produktion unter Berücksichtigung der dafür existierenden finanziellen Anreize im Rahmen des Ressourcenprogramms der „AP2011⁴“. Zu diesem Zweck wurden in einem ersten Schritt auf Basis einer Literaturrecherche mehrere technisch-organisatorische Massnahmen zur Reduktion umweltrelevanter Stickstoff-Verluste ausgewählt. Es wurden dabei nur diejenigen Massnahmen berücksichtigt, die als praxisreif galten und wofür eine ausreichende Datengrundlage zur Verfügung stand. Neben diesen technisch-organisatorischen Massnahmen wurden Mass- nahmen der „betrieblichen Praxis“, die primär nicht zum Ziel haben, die landwirtschaftlichen Stick- stoff-Emissionen zu reduzieren aber trotzdem dazu beitragen, mitberücksichtigt. Ein zweiter Schritt bestand darin, das Verbreitungspotenzial der technisch-organisatorischen Massnahmen von einer

4 Agrarpolitik 2011

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Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 15 Expertengruppe beurteilen zu lassen. Es wurden dabei mehrere Szenarien definiert: Status-Quo 2007, Referenzszenario (dessen Auftreten am wahrscheinlichsten war), Best-Case Szenario und Worst-Case Szenario (Peter et al., 2010). Anhand des Sektormodells S_INTAGRAL wurden in einem weiteren Schritt die ökologischen, strukturellen und wirtschaftlichen Effekte dieser Sze- narien untersucht. Diese Berechnungen wurden anschliessend für zwei unterschiedliche Agrar- preisszenarien (Hoch und Tief) durchgeführt. Darüber hinaus wurde zusätzlich zu den oben beschriebenen Szenarien-Berechnungen eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, mit dem Ziel, die kosteneffiziente Minderungsstrategie sowie die Vermeidungskosten einer bis zu 50%igen Reduktion der Stickstoff-Emissionen aus der Landwirtschaft abschätzen zu können (Peter et al., 2010). Unter einer statischen Betrachtung (d. h. ohne Optimierung) liegt das Reduktionspotenzial der umweltrelevanten Stickstoff-Emissionen gemäss Best-Case Szenario bei 4 %. Unter einer dynamischen Betrachtung (d. h. mit Optimierung) liegt das Reduktionspotenzial für das Szenario

„Status Quo 2007“ (d. h. ohne zusätzliche Verbreitung der ausgewählten Massnahmen zur Reduktion der Stickstoff-Emissionen) bei 7 %. Werden das Ressourcenprogramm der „AP2011“

und die damit verbundenen Szenarien zum Verbreitungspotenzial der ausgewählten Massnahmen betrachtet, liegt das Reduktionspotenzial der umweltrelevanten Stickstoff-Emissionen bei 7 % („Worst-case“), 9 % („Referenz“) und 11 % („Best-Case“). Die im Rahmen der Sensitivitätsanalyse durchgeführten Berechnungen für das Jahr 2020 zeigten, dass die Vermeidungskosten der umweltrelevanten Stickstoff-Emissionen unter dem Agrarpreisszenario „Hoch“ höher als unter dem Agrarpreisszenario „Tief“ liegen (Peter et al., 2010). Ursachlich hierfür ist, dass tiefe Agrarpreise zu einer Anpassung des Produktportfolios der Landwirtschaft führen mit einem Rückgang des Ackerbaus und der Veredlung. Diese Anpassung wirkt sich positiv auf die Reduktion der umweltrelevanten Stickstoff-Emissionen aus. Zudem zeigte die Sensitivitätsanalyse, dass nach Aus- schöpfung des technisch-organisatorischen Minderungspotenzials im Ammoniakbereich die Emissionsminderungen im Nitratbereich vergleichsweise deutlich kostengünstiger zu erreichen sind. Dieses Ergebnis lässt sich dadurch erklären, dass eine Emissionsreduktion im Ammoniak- bereich zu einem Rückgang von wertschöpfungsstärkeren Aktivitäten führt (Peter et al., 2010).

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4 Analyse auf gesamtbetrieblicher Ebene 4.1 Zusammenfassung

Anhand einzelbetrieblicher Daten aus der Zentralen Auswertung von Agrarumweltindikatoren (AUI) und Buchhaltungsdaten wird der Stickstoff-Überschuss in der Schweizer Landwirtschaft analysiert.

Der Stickstoff-Überschuss wird dazu in seine zwei Komponenten Stickstoff-Intensität (Stickstoff- Input in Kilogramm pro Hektare) und Stickstoff-Ineffizienz (Anteil des ungenutzten Inputs) zerlegt.

Im Durchschnitt aller 217 Betriebsbeobachtungen beträgt der Stickstoff-Überschuss gemäss dem Bodenoberfläche-Ansatz der OECD 88 Kilogramm pro Hektare. Der Stickstoff-Überschuss schwankt sehr stark zwischen den einzelnen Schichten, die sich jeweils auf einen Betriebstyp und eine Region beziehen. Am tiefsten liegt er mit 30 kg für die Schicht „Weinbau, Talregion“. Der höchste Stickstoff-Überschuss verzeichnet der Betriebstyp „Kombiniert Veredlung“ der Hügelregion mit einem Mittelwert von 128 kg. Die analysierten Schichten unterscheiden sich voneinander weniger hinsichtlich der Stickstoff-Ineffizienz als hinsichtlich des Stickstoff-Inputs pro Hektare. Das heisst obwohl der Stickstoff-Input pro Hektare ganz unterschiedlich hoch ist, bewegt sich die Ineffizienz mit der Ausnahme der Weinbaubetriebe in einem vergleichsweise engen Bereich. Das Problem der hohen Stickstoff-Überschüsse scheint dementsprechend primär auf den Stickstoff- Input zurückzuführen zu sein.

Die kombinierten Betriebstypen, die mehrere Betriebszweige der Tierproduktion, insbesondere Veredlung, mit pflanzenbaulichen Betriebszweigen kombinieren, weisen deutlich höhere Stickstoff- Überschüsse auf als spezialisierte Betriebstypen wie reine Verkehrsmilchbetriebe. Die Ursache dafür liegt im hohen Stickstoff-Input. Dieser hohe Stickstoff-Input pro Hektare resultiert aus einem intensiven Einsatz von Hof- und Mineraldüngern kombiniert mit einer hohen Stickstoff-Fixierung aufgrund des hohen Anteils an Kunstwiesen.

Mittels Regressionsanalysen konnte eine Reihe von Betriebsmerkmalen eruiert werden, die den Stickstoff-Überschuss statistisch signifikant beeinflussen. Die Tierproduktion, insbesondere die Veredlung, führt, wenn sie mit anderen Betriebszweigen kombiniert wird – das heisst im Vorhan- densein einer diversifizierten landwirtschaftlichen Produktion –, zu einem starken Anstieg des Stickstoff-Überschusses. Mit zunehmender Betriebsgrösse nimmt der Stickstoff-Input und dementsprechend der Stickstoff-Überschuss ab. Der Biolandbau ist bezüglich Stickstoff-Überschusses der ÖLN-Produktion deutlich überlegen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Biolandbau mit einer deutlich tieferen Stickstoff-Intensität verbunden ist.

Die Ausgangshypothese, wonach die einzelbetrieblichen Stickstoff-Überschüsse eine Folge einer betrieblich-ökonomischen Optimierungsstrategie sind, wird empirisch bestätigt. Diese Optimie- rungsstrategie erweist sich aber ökonomisch betrachtet als wenig effektiv, da sie nur zu einem Anstieg des Outputs aber nicht des Arbeitsverdiensts führt. Entsprechend zeigt diese erste Unter- suchung, dass tiefe Stickstoff-Überschüsse und hohe Arbeitsverdienste pro Familienjahresarbeits- einheit sich nicht ausschliessen.

(17)

4.2 Einleitung

Für die Analyse auf gesamtbetrieblicher Ebene werden zwei unterschiedliche Datensätze verwendet. Der erste Datensatz beinhaltet die Stickstoff-Bilanzen, die im Rahmen der Zentralen Auswertung von Agrarumweltindikatoren für eine Stichprobe von 261 Landwirtschaftsbetrieben für das Buchhaltungsjahr 2010 berechnet worden sind. Diese Betriebe stammen von mehreren Betriebstypen und allen Regionen.

Der zweite Datensatz besteht aus einer Stichprobe von 507 Bergverkehrsmilchbetrieben des Jahres 2010 der Zentralen Auswertung von Buchhaltungsdaten (ZA-BH), für welche eine Stickstoff-Bilanz auf Basis von Buchhaltungsdaten berechnet wurde. Für diesen zweiten Datensatz gilt es zuerst, die auf Basis der Buchhaltungsdaten durchgeführte Stickstoffbilanzierung mit Hilfe der Stickstoff-Bilanzen aus der ZA-AUI Stichprobe zu validieren.

4.3 Datengrundlage

4.3.1 Stickstoff-Bilanzen der Zentralen Auswertung von Agrarumwelt- Indikatoren (ZA-AUI)

Die Datengrundlage ist die Zentrale Auswertung von Agrarumweltindikatoren (ZA-AUI), die bei der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon angesiedelt ist. Gestützt auf die Verordnung über die Beurteilung der Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft (S.R. 919.118), entschied das Bundesamt für Landwirtschaft 2008 ein landwirtschaftliches Betriebsnetz im ökologischen Bereich – die ZA-AUI – aufzubauen. Die ZA-AUI Betriebe bilden eine Teilmenge der ZA-BH-Betriebe.

Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen ART, den landwirtschaftlichen Treuhandstellen, den Landwirtschaftsbetrieben und Agridea werden bei ZA-AUI detaillierte einzelbetriebliche Daten erhoben, auf deren Basis die Agrarumweltindikatoren berechnet werden. Gleichzeitig stehen bei allen Betrieben der ZA-AUI Stichprobe die vollständigen Buchhaltungsabschlüsse der ZA-BH zur Verfügung. Anhand dieser Daten sollen betriebstypspezifische, regionale und nationale Aussagen zum Zustand und zur Entwicklung der Schweizer Landwirtschaft im ökologischen Bereich gemacht werden können (Stutz und Blaser, 2010). Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit von kombiniert ökologisch-ökonomischen Analysen (Stutz und Blaser, 2010).

Im Rahmen der ZA-AUI werden mehrere Schlüsselindikatoren zu den folgenden Umweltthemen berechnet und ausgewertet: Stickstoff, Phosphor, Energie/Klima, Wasser, Boden, Biodiversität und Landschaft (Stutz und Blaser, 2010). Seit 2009 erheben rund 300 Landwirtschaftsbetriebe ihre detaillierten Daten im Rahmen der ZA-AUI. Die Stickstoff-Bilanz gehört zu den ersten AUI-Indika- toren, die im Jahr 2012 berechnet und ausgewertet werden konnten. Die Berechnung erfolgte durch Ernst Spiess von der Forschungsgruppe „Gewässerschutz / Stoffhaushalt“ von ART für die Betriebe der AUI-Stichprobe der Buchhaltungsjahre 2009 und 2010. Die Ergebnisse der Berech- nung und der Auswertung für das Buchhaltungsjahr 2010 wurden anschliessend in dem Agrar- bericht veröffentlicht (siehe BLW, 2012). Die berechneten detaillierten Stickstoff-Bilanzen der Betriebe des Buchhaltungsjahrs 2010 dienen als Grundlage für die vorliegende Arbeit.

(18)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 18 4.3.1.1 Beschreibung des Stickstoffbilanzierungsansatzes

Die Berechnung der Stickstoff-Bilanzen der AUI-Betriebe erfolgte mittels einer Bodenbilanz (OECD und EUROSTAT, 2007). Eine detaillierte Beschreibung des angewandten Stickstoffbilanzierungs- ansatzes ist in Spiess (2010) verfügbar.

4.3.1.2 Zusammensetzung der Stichprobe

Tabelle 1: Zusammensetzung der untersuchten AUI-Stichprobe

Talregion Hügelregion Bergregion Total

Ackerbau (BT⁵ 21) 17 1 0 18

Gemüsebau (BT 13) 4 0 0 4

Obstbau (BT 14) 4 1 0 5

Weinbau (BT 15) 7 0 0 7

Andere Spezialkulturen (BT 16) 3 0 0 3

Verkehrsmilch (BT 21) 12 35 26 73

Mutterkühe (BT 22) 1 5 11 17

Anderes Rindvieh (BT 23) 0 1 8 9

Pferde/Schafe/Ziegen (BT 31) 0 0 0 0

Schweine (BT 42) 0 1 4 5

Geflügel (BT 43) 0 2 0 2

andere Veredlung (BT 44) 0 0 1 1

Kombiniert Verkehrsmilch / Ackerbau (BT 51) 26 3 0 29

Kombiniert Mutterkühe (BT 52) 10 3 0 13

Kombiniert Veredlung (BT 53) 19 16 3 38

Kombiniert Andere / Verkehrsmilch (BT 55) 15 10 0 25

Kombiniert Andere/Rindvieh (BT 56) 3 1 0 4

Kombiniert nicht zuteilbar (BT 57) 3 4 1 8

TOTAL 124 83 54 261

Quelle: ART, Zentrale Auswertung von Agrarumweltindikatoren – Daten des Buchhaltungsjahres 2010

In der Auswertung wurden die Daten des Jahres 2010 von 261 von insgesamt 307 AUI-Betrieben einbezogen. Es wurden 46 Betriebe von der Auswertung ausgeschlossen, deren Datensätze offen- sichtlich nicht plausible oder fehlende Werte enthielten. Betriebe wurden aus den folgenden Gründen ausgeschieden:

 Daten zur Stickstoff-Bilanz fehlen vollständig (1 Betrieb);

 keine Angabe des Betriebstyps und der Zone (1 Betrieb);

 keine Angabe des Betriebstyps (14 Betriebe);

 keine Daten zum Stickstoff-Output (1 Betrieb);

 unrealistisch hoch ausgewiesene pflanzliche Produktion (1 Betrieb);

 die Stickstoff-Fixierung ist negativ (1 Betrieb);

 unrealistisch hoch ausgewiesener Mineraldüngerverbrauch (16 Betriebe);

 unrealistisch hoch ausgewiesene Stickstoff-Mengen im Saatgut (3 Betriebe);

 negative Menge für die Stroheinstreu (1 Betrieb);

 unrealistisch hoch ausgewiesene Stroheinstreu (1 Betrieb);

5 BT steht für Betriebstyp, eine Übersicht aller Betriebstypen findet sich in Mouron und Schmid (2011).

(19)

 unrealistisch hoch ausgewiesene Strohproduktion auf dem Betrieb (4 Betriebe);

 Inkonsistenz zwischen der Anzahl Grossvieheinheiten und dem Stickstoff-Input aus tierischen Ausscheidungen (1 Betrieb);

 Inkonsistenz zwischen den Kosten für Mineraldünger und dem Stickstoff-Input aus Mineraldünger (1 Betrieb).

Wie in der Tabelle 1 ersichtlich, sind die analysierten Betriebe über alle Betriebstypen und Regio- nen verteilt.

4.3.2 Stickstoff-Bilanzen berechnet auf Basis der Buchhaltungsdaten der ZA für die Verkehrsmilchbetriebe der Bergregion

4.3.2.1 Hintergrund

Die Zentrale Auswertung von Buchhaltungsdaten erhebt jedes Jahr die Buchhaltungsdaten von einer Stichprobe von zirka 3300 Landwirtschaftsbetrieben. Diese Daten werden für das Monitoring der Einkommenssituation der Schweizer Landwirtschaft sowie für weitere vertiefende agraröko- nomische Untersuchungen angewendet. In Zusammenhang mit dem Ziel der Bewertung der Nachhaltigkeit der Schweizer Landwirtschaftsbetriebe (S.R. 919.118) berechnete Jan (2012) allein auf Basis der Buchhaltungsdaten Stickstoff-Bilanzen für Verkehrsmilchbetriebe aus der Berg- region. Die Wahl dieser Gruppe ist durch die relativ geringe Komplexität der Stickstoffflüsse auf diesen Betrieben begründet. Eine Validierung dieses Ansatzes erfolgte bisher noch nicht. Mit den nun vorliegenden AUI-Stickstoff-Bilanzen besteht eine gute Grundlage für seine Überprüfung.

Entsprechend werden für die Schicht der Verkehrsmilchbetriebe aus der Bergregion die Stickstoff- Bilanzen der beiden Ansätze⁶ miteinander verglichen. Da die Methode zur Stickstoffbilanzierung auf Basis der Buchhaltungsdaten zu ähnlichen Resultaten führt wie der Stickstoffbilanzierungs- ansatz auf Basis der ZA-AUI Daten, was nachfolgend dargelegt wird, steht eine zusätzliche Daten- grundlage mit einer grossen Anzahl Betriebe für vertiefte Analysen zu den Bestimmungsfaktoren des Stickstoff-Einsatzes in der Milchviehhaltung in der Bergregion zur Verfügung.

4.3.2.2 Beschreibung des Stickstoffbilanzierungsansatzes

Auf eine detaillierte Beschreibung der Stickstoffbilanzierungsmethodik auf Basis der Buchhaltungs- daten der ZA für die Milchviehbetriebe der Bergregion wird hier verzichtet. Es werden hier nur die wichtigsten Eckpunkte des Ansatzes vorgestellt. Weitere Details der Methodik sind bei Jan (2012) verfügbar.

4.3.2.2.1 Bodenbilanz vs. Betriebsbilanz

Grundsätzlich können zwei Hauptansätze zur Durchführung einer Bilanzierung der Stickstoff Ströme eines landwirtschaftlichen Betriebes unterschieden werden – die Bodenoberfläche-Stick- stoff-Bilanz auch Bodenbilanz oder Feldbilanz genannt („soil-surface balance“) und die Betriebs-

6 Der Stickstoffbilanzierungsansatz, der im Rahmen von ZA-AUI Anwendung findet, wird als „ZA-AUI Ansatz“ bezeichnet.

Der von Jan (2012) entwickelte Ansatz zur Berechnung einer Stickstoffbilanz auf Basis der Buchhaltungsdaten der ZA für die Verkehrsmilchbetriebe der Bergregion wird als „ZA-BH Ansatz“ bezeichnet.

(20)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 20 bilanz auch Hoftorbilanz genannt („farm-gate balance“; van Beeck et al., 2003; Hoang und Alauddin, 2009; Baumgärtel et al., 2007). Diese zwei Ansätze unterscheiden sich hinsichtlich der Definition des untersuchten Agrarsystems voneinander. Während sich die Hoftorbilanz auf den gesamten landwirtschaftlichen Betrieb bezieht, basiert das untersuchte System bei der Boden- oberflächenbilanz auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche. Bei der Betriebsbilanz werden die Stickstoff-Import- und Stickstoff-Export-Flüsse in den bzw. aus dem landwirtschaftlichen Betrieb quantifiziert („Hoftor“-Betrachtung). Bei der Flächenbilanz wird der gesamte Stickstoff-Input, der auf den Boden bzw. in die Pflanzenproduktion gelangt, wie auch der gesamte Stickstoff-Output, der über die Pflanzenproduktion aus dem Boden entzogen wird, ermittelt. Die Daten, die für die Berechnung einer Hoftorbilanz auf Basis der Buchhaltungsdaten der Zentralen Auswertung gebraucht werden, sind in der gewünschten Qualität/Genauigkeit nicht verfügbar. Hingegen sind die für die Berechnung einer Bodenbilanz benötigten Daten in der ZA-Datenbank verfügbar. Aus diesem Grund wurde entschieden, den Bodenbilanz-Ansatz für die Durchführung der Stickstoff- bilanzierung auf Grundlage von Buchhaltungsdaten anzuwenden.

4.3.2.2.2 Stickstoff-Bilanz an der Bodenoberfläche nach dem Ansatz der OECD

Die Stickstoffbilanzierung an der Bodenoberfläche wurde – wie bei der Zentralen Auswertung von Agrarumweltindikatoren – nach dem von der OECD⁷ entwickelten Ansatz berechnet (Parris, 1998;

OECD, 2001a; OECD, 2001b). Die Bestandteile des Stickstoff-Inputs (auch Stickstoff-Düngung genannt) und des Stickstoff-Outputs (auch Stickstoff-Entzug genannt) einer Bodenbilanz nach der OECD Methodik sind in der Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Bestandteile des Stickstoff-Inputs und des Stickstoff-Outputs einer Bodenbilanz nach OECD Methodik

Quelle: angepasste Darstellung von OECD (2001a)

7 Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung Hofdünger Mineral-

dünger

Biologische Stickstoff- Fixierung

Atmo- sphärische Deposition

Andere organische

Dünger

Saatgut Stickstoff

Input

Landwirtschaftliche Nutzfläche

geerntete Acker- produkte

geerntete Futter- produkte

Stickstoff Output Stickstoff Bilanz Überschuss (Defizit) in:

die Luft

den Boden

das Gewässer

(21)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 21 Der Stickstoff-Input setzt sich aus den folgenden Bestandteilen zusammen:

 Stickstoff-Input durch den Einsatz von Hofdünger: Dazu werden sämtliche Hofdünger betrachtet. Hofdüngerzufuhr und -wegfuhr werden ebenfalls berücksichtigt.

 Stickstoffmineraldünger (Handelsdünger)

Stickstoff-Input durch biologische Stickstoff-Fixierung: Bei Leguminosen erfolgt durch eine symbiotische Beziehung mit Rhizobium-Bakterien eine biologische Fixierung im Bereich der Wurzeln. Bei dieser Symbiose, die in der Bildung von Knöllchen resultiert, wird elementarer molekularer Stickstoff (N2) fixiert und in biologisch verfügbaren Stickstoff in Form von Am- moniak (NH3) oder Ammonium (NH4

+) umgewandelt. Diese Zufuhr muss bei der Stickstoffbilanzierung zwingend betrachtet werden.

 Atmosphärische Deposition: Bei der atmosphärischen Stickstoff-Deposition wird gasförmiger Stickstoff aus der Atmosphäre auf die landwirtschaftliche Fläche eingetragen.

 Andere organische Dünger, die nicht zu den Hofdüngern gehören (z. B. Kompost) können einen wichtigen Stickstoff-Input darstellen.

 Saatgut: Über das Saat- und Pflanzengut kann ein Stickstoff-Eintrag in den Boden erfolgen.

Der Stickstoff-Output resultiert aus dem Stickstoff-Entzug durch die geernteten Acker- und Futter- produkte.

Die in einer nach dem OECD Ansatz berechneten Stickstoff-Bilanz enthaltenen Stickstoff-Inputs und -Outputs sind in der Tabelle 2 detailliert aufgelistet. In dieser Tabelle wird gleichzeitig ange- geben, welche Positionen aufgrund fehlender Daten in der Datenbank der ZA-BH nicht quantifiziert werden können und dementsprechend vernachlässigt werden. Anschliessend wird das Vorgehen zur Berechnung der einzelnen Positionen kurz skizziert.

Anfall von Stickstoff durch tierische Ausscheidungen

Der Anfall von Stickstoff durch tierische Ausscheidungen wird ermittelt, indem pro Tierkategorie die Anzahl anwesender Tiere mit dem Koeffizient des jährlichen Nährstoffanfalls eines Tieres dieser Kategorie multipliziert wird. Die angewendeten Koeffizienten für den Stickstoffanfall der einzelnen Tierkategorien stammen aus GRUDAF 2009 (Flisch et al., 2009) einerseits und der Wegleitung der Suisse-Bilanz (Agridea und BLW, 2011) andererseits. Bei den Milchkühen erfolgt eine Korrektur des Stickstoffanfalls pro 100 kg weniger bzw. mehr Milchleistung als 6500 kg gemäss dem in der Wegleitung der Suisse-Bilanz beschriebenen Vorgehen.

Bei der Soil-Surface-Methodik nach OECD können die Stickstoff-Verluste im Stall und während der Hofdüngerlagerung durch Ammoniakverflüchtigung entweder aus der Berechnung ausgeschlossen sein (d. h. nicht als Stickstoff-Input betrachtet; siehe Parris, 1998; OECD, 2001a) oder in der Be- rechnung eingeschlossen sein (d. h. als Stickstoff-Input betrachtet; siehe OECD und EUROSTAT, 2007). Um die Konsistenz mit dem AUI-Ansatz zur Berechnung der N-Bilanz zu gewährleisten, werden die Stickstoff-Verluste im Stall und während der Hofdüngerlagerung beim Stickstoff-Input berücksichtigt.

(22)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 22 Tabelle 2: Betrachtete und vernachlässigte Input- und Output-Positionen für die Stickstoff- Bilanzierung auf der Basis der Buchhaltungsdaten der Zentralen Auswertung

Quelle: eigene Darstellung

Stickstoff-Input aus Fütterungsverlusten

Der Stickstoff-Input aus Fütterungsverlusten wird auf Basis des Grundfutterverzehrs aller anwesenden Tiere geschätzt, wobei ein Fütterungsverlust beim Grundfutterverzehr von fünf Pro- zent angenommen wird. Der Grundfutterverzehr aller anwesenden Tiere wird auf Basis der Referenzwerte des Grundfutterverzehrs pro Tier und Jahr aus der GRUDAF (Flisch et al., 2009) und der Wegleitung der Suisse Bilanz (Agridea und BLW, 2011) ermittelt. Diese Referenzwerte liegen für jede einzelne Tierkategorie vor. Bei Milchkühen erfolgt eine Korrektur des Grundfutter- verzehrs nach der Höhe der Milchleistung gemäss dem in der Wegleitung der Suisse-Bilanz beschriebenen Vorgehen.

Stickstoff-Mineraldünger

Der Stickstoff-Input aus Mineraldünger wird auf Basis der Kostenposition „Mineraldünger“ ermittelt.

Um den physischen Stickstoff-Input aus diesem monetären Wert herleiten zu können, wurden Wurde die Position für die Stickstoff-Bilanzierung auf der

Basis der Buchhaltungsdaten der ZA betrachtet?

+ Stickstoff-Input

+ Hofdünger ja

+ Tierische Ausscheidungen ja

+ Stroh als Einstreu nein – diese Position wurde vernachlässigt

+ Fütterungsverluste ja

+ Hofdüngerimport nein – diese Position wurde vernachlässigt – Hofdüngerexport nein – diese Position wurde vernachlässigt

+ Mineraldünger ja

+ Recyclingdünger nein – diese Position wurde vernachlässigt

+ Stickstoff-Deposition ja

+ biologische Stickstoff-Fixierung ja

+ Saatgut nein – diese Position wurde vernachlässigt

– Stickstoff-Entzug

+ Ackerbau ja

+ Futterbau ja

+ Gemüsebau ja

+ Obstbau ja

+ Rebbau ja

= Stickstoff-Bilanz

(23)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 23 Annahmen bezüglich der Zusammensetzung der eingesetzten Mineraldünger und des Preises einer physischen Einheit Dünger getroffen.

Biologische Stickstoff-Fixierung

Bei den Milchviehbetrieben der Bergregion ist die biologische Stickstoff-Fixierung auf die Grün- land-Leguminosen⁸ zurückzuführen. Zur Berechnung des Stickstoff-Inputs aus biologischer Fixierung wurde der Ansatz von Spiess (1999) angewandt. Für die Berechnung der biologischen Stickstoff-Fixierung wird der Bruttoertrag Grünland pro Hektare verwendet. Dieser wird auf Basis des geschätzten Feldertrages Grünland geschätzt (siehe Berechnung des Stickstoff-Entzuges Grünland), wobei 15 % Ernteverluste (Verhältnis Feldertrag zum Bruttoertrag) angenommen werden.

Atmosphärische Stickstoff-Deposition

Für die Berechnung der atmosphärischen Stickstoff-Deposition wurde die gleiche Annahme wie im AUI-Bilanzierungsansatz getroffen. Es wurde angenommen, dass die jährliche atmosphärische Stickstoff-Deposition bei 19,1 kg pro Hektare liegt.

Stickstoff-Entzug Acker-, Gemüse-, Obst- und Rebbau

Aufgrund der Tatsache, dass die effektiven Erträge für Acker- Gemüse-, Obst- und Rebbau in der ZA Datenbank nicht umfassend verfügbar sind, wurde für diese Kulturen mit Referenzerträgen (auch Normerträgen) gearbeitet⁹. Die Berechnung des Stickstoff-Entzuges des Acker-, Gemüse-, Obst- und Rebbaus basiert auf Referenzwerten aus der Literatur für einen durchschnittlichen Referenzertrag pro Hektare. Die angewandten Referenzwerte aus der Literatur sind bei Jan (2012) verfügbar.

Stickstoff-Entzug Grünland

Die Berechnung des Stickstoff-Entzuges im Grünland beruht auf Erträgen, die auf der Basis der Buchhaltungsdaten geschätzt werden. Zu diesem Zweck wird eine Futterbilanz (Verzehr, Zukauf, Verkauf, Lagerveränderung) erstellt, was das Ermitteln des Feldertrags des Grünlands erlaubt. Auf Basis des Feldertrags kann der Stickstoff-Entzug des Grünlands quantifiziert werden.

4.3.2.3 Validierung des Ansatzes

Die Validierung des Ansatzes von Jan (2012) zur Stickstoffbilanzierung auf der Basis der Buch- haltungsdaten beruht auf einer Stichprobe von 24 Betrieben, wofür eine Stickstoff-Bilanz nach den zwei Ansätzen geschätzt worden ist. Anhand des nicht-parametrischen Wilcoxon-Vorzeichen- Rangtests für gepaarte Stichproben wird die Null-Hypothese getestet, wonach die Verteilungs-

8 Ackerleguminosen (wie Bohnen, Erbsen, etc.) sind für die Verkehrsmilchbetriebe der Bergregion nicht relevant.

9 Acker-, Gemüse-, Obst- und Rebbau sind für die Milchviehhaltung in der Bergregion unbedeutend. 2010 lag der durchschnittliche Anteil Grünland an der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Verkehrsmilchbetriebe in der Bergregion bei 98% (Mouron und Schmid, 2010). Aus diesem Grund ist die Berechnung des Stickstoff-Entzugs des Acker-, Gemüse-, Obst- und Rebbaus anhand von Standarderträgen vertretbar.

(24)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 24 funktion der untersuchten Variablen (Positionen der Stickstoff-Bilanz¹⁰) für beide Schätzungen gleich ist. Anschliessend wird in einem zweiten Test für jede Position (Variable) der Stickstoff- Bilanz die Monotonie und Linearität des Zusammenhangs zwischen den Schätzungen untersucht.

Zu diesem Zweck werden der Korrelationskoeffizient nach Spearman und der Rangkorrelations- koeffizient nach Pearson angewandt. Der erste Koeffizient ist nicht parametrisch und untersucht die Stärke eines monotonen Zusammenhangs zwischen zwei Variablen (Panik, 2005) bzw. hier zwischen den zwei Schätzungen. Der Korrelationskoeffizient nach Pearson (zweiter Test) ist parametrisch und untersucht die Stärke eines linearen Zusammenhangs zwischen zwei Variablen (Anderson et al., 2009).

Diese zwei Tests ergänzen sich gegenseitig. In dem ersten Test wird überprüft, ob die Ver- teilungsfunktion der zwei Schätzungen gleich ist. Im zweiten Test wird analysiert, wie stark die zwei Schätzungen monoton oder linear korrelieren. Die Erfüllung der Null-Hypothese des ersten Tests (die Verteilungsfunktion der zwei Schätzungen ist für die betreffende Variable gleich) ist für das Herleiten von Schlussfolgerungen bzw. für die Formulierung von Aussagen über die absolute Höhe der Stickstoff-Bilanz und deren einzelnen Positionen notwendig. Für eine Untersuchung der Heterogenität der Betriebe hinsichtlich Stickstoff-Einsatzmusters genügt es, dass die zweite Hypothese erfüllt ist.

In der Tabelle 3 sind die Ergebnisse (Mittelwert und Median) aus den zwei Schätzungen dargestellt. Wie auf den ersten Blick aus der Tabelle ersichtlich und wie im Kapitel 4.3.2.2.2 schon erwähnt, wurden bei der Schätzung auf Basis der Buchhaltungsdaten fünf Positionen des Stick- stoff-Inputs (Stroh als Einstreu, Hofdüngerimport, Hofdüngerexport, Recyclingdünger, Saatgut) vernachlässigt, da diese Positionen auf Basis der Daten der ZA-BH nicht geschätzt werden konnten. Bei drei dieser fünf Positionen (Hofdüngerexport, Recyclingdünger und Saatgut) liegt der Mittelwert gemäss der AUI-Schätzung bei 0 kg N pro Hektare. Das Vernachlässigen dieser zwei Positionen in der ZA-BH Schätzung hat dementsprechend keine relevanten Folgen für die Genauigkeit der Stickstoff-Bilanz Schätzung. Der summierte Mittelwert der beiden anderen Stickstoff-Input Positionen (Stroh als Einstreu und Hofdüngerimport) liegt bei 5 kg Stickstoff pro Hektare und beträgt 2,9 % des gesamten Stickstoff-Inputs. Diese Stickstoff-Input Positionen sind von der relativen Bedeutung her am wenigsten wichtig und können dementsprechend in einer vertretbaren Weise vernachlässigt werden. Aufgrund dieser unterschiedlichen Systemgrenzen wird die Gegenüberstellung der beiden Ansätze auf zwei Arten überprüft. Einerseits erfolgt ein Test ohne Berücksichtigung dieser Unterschiede, das heisst bei ZA-AUI sind diese fünf Positionen enthalten während sie bei ZA-BH fehlen (siehe Tabelle 3). Um den Effekt der Vernachlässigung dieser fünf Stickstoff-Input Positionen bei dem Vergleich der zwei Ansätze auszuschliessen, wurden die Stickstoff-Bilanzen aus der ZA-AUI Schätzung angepasst, indem diese Input-

10 Mit der Ausnahme der Stickstoff-Deposition wird dieser Test für alle Positionen der Stickstoff-Bilanz durchgeführt. Die Stickstoff-Deposition wird nicht auf Signifikanz der Unterschiede zwischen den zwei Schätzungen getestet, da die Höhe dieser Stickstoff-Input Position pro Hektare für alle Betriebe und beide Ansätze gleich ist (19 kg Stickstoff pro Hektare).

(25)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 25 Positionen aus der Stickstoff-Bilanz ausgeschlossen wurden. Die entsprechend für den Zweck des Vergleichs der zwei Ansätze „angepasste“ AUI-Schätzung ist in der Tabelle 4 verfügbar.

Tabelle 3: Stickstoff-Bilanz pro Hektare: Vergleich der Ergebnisse aus den zwei Schätzungen (ZA-AUI vs. ZA-BH)

Schätzung ZA-AUI [kg N/ha]

Schätzung ZA-BH

[kg N/ha] Wilcoxon*

Mittelwert Median Mittelwert Median p >|z|

Stickstoff-Input 171 151 178 177 0,13

Hofdünger 113 104 116 113 0,55

Tierische Ausscheidungen 103 95 109 106 0,01

Stroh als Einstreu 2 2 v. v.

Fütterungsverluste 6 5 7 7 0,01

Hofdüngerimport 3 0 v. v.

Hofdüngerexport 0 0 v. v.

Mineraldünger 9 0 14 7 0,05

Recyclingdünger 0 0 v. v.

Stickstoff-Deposition 19 19 19 19

biologische Stickstoff-Fixierung 30 26 29 27 0,30

Saatgut 0 0 v. v.

Stickstoff-Entzug 114 97 126 120 0,02

Futterbau 113 97 125 120 0,02

Ackerbau 1 0 1 0 0,05

Stickstoff-Bilanz pro ha 57 49 52 47 0,11

Legende:

v. = vernachlässigt

* Wilcoxon-Vorzeichen-Rang Test für gepaarte Stichproben (H0: Verteilungsfunktion Schätzung ZA-BH = Verteilungsfunktion Schätzung ZA-AUI)

Datenquelle: Stickstoff-Bilanzen berechnet durch Ernst Spiess (ZA-AUI Schätzung) und Pierrick Jan (ZA-BH Schätzung)

n = 24 Milchviehbetriebe der Bergregion, die an der ZA-AUI und ZA-BH im Buchhaltungsjahr 2010 teilgenommen haben

Wie aus der Tabelle 4 ersichtlich, liegt der Mittelwert des Stickstoff-Inputs gemäss der ZA-BH Schätzung mit 178 kg N pro Hektare um 12 kg Stickstoff pro Hektare (7 %) höher als der Stickstoff- Input nach der ZA-AUI Schätzung. Der Unterschied zwischen den zwei Schätzungen ist gemäss den Ergebnissen des Vorzeichen-Rang-Tests nach Wilcoxon¹¹ statistisch signifikant (p = 0,02).

Dieser Unterschied lässt sich dadurch erklären, dass sowohl der durchschnittliche Stickstoff-Input aus tierischen Ausscheidungen wie auch der Stickstoff-Input aus Mineraldünger nach der ZA-BH Schätzung deutlich höher ist als nach der ZA-AUI-Schätzung (im Durchschnitt +6 und +5 kg Stickstoff pro Hektare). Für diese zwei Stickstoff-Input Positionen sind die Unterschiede zwischen den beiden Schätzungen auch statistisch signifikant (ptierische Ausscheidungen = 0,01 und pMineraldünger = 0,05). Beim Stickstoff-Entzug unterscheiden sich die zwei Schätzungen signifikant voneinander (p = 0,02). Mit 126 kg Stickstoff pro Hektare liegt der Stickstoff-Entzug aus der ZA-BH Schätzung um 12 kg (11 %) höher als der Stickstoff-Entzug aus der ZA-AUI-Schätzung. Dies ist auf den Stickstoff-Entzug durch den Futterbau zurückzuführen, der 99,2 % des gesamten

11 “Wilcoxon-Signed-Rank Test“ auf Englisch

(26)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 26 Stickstoff-Entzuges ausmacht. Auf Ebene der Stickstoff-Bilanz kann hingegen kein signifikanter Unterschied zwischen den zwei Schätzungen festgestellt werden (p = 0,84). Dieses Ergebnis erklärt sich dadurch, dass sich die leichte Überschätzung beim Stickstoff-Input und beim Stickstoff- Output gegenseitig ausgleichen, so dass auf Ebene der Stickstoff-Bilanz kein signifikanter Unterschied mehr beobachtet werden kann.

Tabelle 4: Stickstoff-Bilanz pro Hektare: Vergleich der Ergebnisse aus den zwei Schätzungen (ZA-AUI vs. ZA-BH) mit Bereinigung der AUI-Schätzung zwecks der Vergleichbarkeit der zwei Schätzungen

Schätzung ZA-AUI [kg N/ha]

Schätzung ZA-BH

[kg N/ha] Wilcoxon*

Mittelwert Median Mittelwert Median p >|z|

Stickstoff-Input 166 146 178 177 0,02

Hofdünger 108 100 116 113 0,01

Tierische Ausscheidungen 103 95 109 106 0,01

Stroh als Einstreu f.v.a. f.v.a. v. v.

Fütterungsverluste 6 5 7 7 0,01

Hofdüngerimport f.v.a. f.v.a. v. v.

Hofdüngerexport f.v.a. f.v.a. v. v.

Mineraldünger 9 0 14 7 0,05

Recyclingdünger 0 0 v. v.

Stickstoff-Deposition 19 19 19 19

biologische Stickstoff-Fixierung 30 26 29 27 0,30

Saatgut 0 0 v. v.

Stickstoff-Entzug 114 97 126 120 0,02

Futterbau 113 97 125 120 0,02

Ackerbau 1 0 1 0 0,05

Stickstoff-Bilanz pro ha 52 45 52 47 0,84

Legende:

f.v.a. = für den Vergleich der zwei Ansätze ausgeschlossen v. = vernachlässigt

* Wilcoxon-Vorzeichen-Rang Test für gepaarte Stichproben (H0: Verteilungsfunktion Schätzung ZA-BH = Verteilungsfunktion Schätzung ZA-AUI)

Datenquelle: Stickstoff-Bilanzen berechnet durch Ernst Spiess (ZA-AUI Schätzung) und Pierrick Jan (ZA-BH Schätzung)

n = 24 Milchviehbetriebe der Bergregion, die an der ZA-AUI und ZA-BH im Buchhaltungsjahr 2010 teilgenommen haben

Im Rahmen einer detaillierteren Analyse der Gründe der Überschätzung beim Stickstoff-Input (vor allem aus tierischen Ausscheidungen) und beim Stickstoff-Output konnte festgestellt werden, dass es einen starken Zusammenhang zwischen der relativen Höhe der Überschätzung beim Stickstoff- Input und beim Stickstoff-Output (Spearman’s rho = 0,66 [p < 0,001] und Pearson’s r = 0,79 [p < 0,001]) gibt. Dieses Ergebnis lässt vermuten, dass die Unterschiede (sowohl auf der Output- als auch auf der Input-Ebene) zwischen den zwei Schätzungen auf die gleiche Ursache zurückzu- führen sind, nämlich die Anwendung einer unterschiedlichen Datengrundlage bezüglich der Tier- bestände¹². Während die bei der AUI-Schätzung angewendeten Daten zu den Tierbeständen aus

12 Die Tierbestände werden sowohl für die Ermittlung des Stickstoff-Inputs aus tierischen Ausscheidungen wie auch indirekt (über die Quantifizierung des Grundfutterverzehrs) für die Ermittlung des Stickstoff-Entzuges Grünland angewendet.

(27)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 27 der von den Betrieben durchgeführten Suisse-Bilanz stammen, werden diese Daten bei der ZA- BH-Schätzung gemäss der Wegleitung der ZA-BH (Hausheer Schnider, 2010) erfasst und erhoben. Ein erster Unterschied zwischen diesen zwei Datengrundlagen betrifft die zeitlichen Systemgrenzen. Bei der Suisse-Bilanz sind die zeitlichen Systemgrenzen für die Erfassung der Tierbestände von 1. Mai bis zum 30. April des Folgejahres definiert (Agridea und BLW, 2011). Bei der ZA-BH entspricht der betrachtete Zeitraum einem Kalenderjahr (von 1. Januar bis zum 31.

Dezember). Ein weiterer Unterschied betrifft die Berechnungsmethodik der mittleren Bestände.

Während bei der ZA-BH der mittlere Tierbestand aufgrund der Anfangs- und Endbestände und der tagesgenauen Zu- und Abgänge für jede einzelne Tierkategorie ermittelt wird (Hausheer Schnider, 2010), ist bei der Suisse-Bilanz beim Rindvieh der durchschnittliche Tierbestand der vorangegangenen 12 Monate aus der Betriebsdatenerhebung bzw. der TVD¹³ massgebend (Agridea und BLW, 2011). Die Berechnung des durchschnittlichen Tierbestandes geschieht dabei nicht tagesgenau¹⁴. Darüber hinaus erfolgt bei der Übernahme der durchschnittlichen Rindviehbestände aus der TVD eine Umrechnung der in der TVD vorhandenen zusammengefassten Tierkategorien in den für die Suisse-Bilanz notwendigen (detaillierteren) Tierkategorien (BLW und Agridea, 2009)¹⁵.

Aus den vorher präsentierten Ergebnissen des Vergleichs kann zusammenfassend gefolgert werden, dass der auf der Basis der ZA-BH entwickelte Ansatz zur Quantifizierung der Stickstoff- Bilanz sowohl bei dem Stickstoff-Input wie auch bei dem Stickstoff-Output zu einer leichten Über- schätzung führt (im Durchschnitt 7 % bzw. 11 %). Aufgrund der Tatsache, dass die Überschätzung sowohl bei dem Stickstoff-Input als auch beim Stickstoff-Output absolut betrachtet gleich hoch ist, heben sich diese Unterschiede in der Stickstoff-Bilanz auf.

Ergänzend zum ersten Schritt der Validierung des ZA-BH-Ansatzes zur Quantifizierung der Stickstoff-Bilanz wurde in einem zweiten Schritt die Stärke des monotonen und linearen Zusam- menhangs zwischen den beiden Schätzungen¹⁶ für die einzelnen Input und Output Positionen analysiert. Die Ergebnisse dieser Analyse sind in den Abbildungen 2 bis 10 dargestellt.

13 Tierverkehrsdatenbank

14 Das Vorgehen zur Berechnung des durchschnittlichen Tierbestands ist auf der letzten Seite des Formulars B (Formular Tiererhebung) der koordinierten landwirtschaftlichen Betriebsdatenerhebung beschrieben.

15 Der dazu notwendige Verteilungsschlüssel wird vom Betriebsleiter bestimmt.

16 Die “angepasste” ZA-AUI Schätzung (siehe Tabelle 4) wurde hier angewendet.

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Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 28 Abbildung 2: Stickstoff-Input: Analyse des Zusammenhangs zwischen den zwei

Schätzungen

Datenquelle: Stickstoff-Bilanzen berechnet durch Ernst Spiess (ZA-AUI Schätzung) und Pierrick Jan (ZA-BH Schätzung) − n = 24 Bergmilchviehbetriebe (Buchhaltungsjahr 2010)

Abbildung 3: Stickstoff-Input aus Hofdünger: Analyse des Zusammenhangs zwischen den zwei Schätzungen

Datenquelle: Stickstoff-Bilanzen berechnet durch Ernst Spiess (ZA-AUI Schätzung) und Pierrick Jan (ZA-BH Schätzung) – n = 24 Bergmilchviehbetriebe (Buchhaltungsjahr 2010)

Spearman's rho = 0.94 (p<0.001) - Pearson's r = 0.93 (p<0.001)

100150200250300

N-Input ZA-BH Schätzung (in kg N pro ha)

100 150 200 250 300

N-Input ZA-AUI Schätzung (in kg N pro ha)

50100150200

N-Hofdünger ZA-BH Schätzung (in kg N pro ha)

50 100 150 200

N-Hofdünger ZA-AUI Schätzung (in kg N pro ha)

(29)

Stickstoff-Studie │November 2013 │ Seite 29 Abbildung 4: Stickstoff-Input aus tierischen Ausscheidungen: Zusammenhang zwischen den zwei Schätzungen

Abbildung 5: Stickstoff-Input aus Mineraldünger: Zusammenhang zwischen den zwei Schätzungen

50100150200

N-Tiere ZA-BH Schätzung (in kg N pro ha)

50 100 150 200

N-Tiere ZA-AUI Schätzung (in kg N pro ha)

0204060

N-Mineraldünger ZA-BH Schätzung (in kg N pro ha)

0 20 40 60 80

N-Mineraldünger ZA-AUI Schätzung (in kg N pro ha)