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Der Ökolandbau - Arbeiten im Kreislauf
Der Ökolandbau – Arbeiten im Kreislauf
Inhaltsverzeichnis
Hintergrundinformationen2
Methodisch-didaktische Hinweise3
Rahmenlehrplanbezug3
Kompetenzziele3
Unterrichtsskizze3
Zeitaufwand für die Unterrichtsdurchführung4
Materialien für die Unterrichtsdurchführung4
Ideen und Anregungen4
Literatur und Links5
Interessantes auf oekolandbau.de5
aid-Medien5
Weblinks5
Arbeitsmaterial5
Arbeitsauftrag A 1: Nährstoff-Kreisläufe im landwirtschaftlichen Betrieb6
Folie F 1: Der Betriebskreislauf eines Ökobetriebs11
Folie F 2: Gründe für den möglichst geschlossenen Betriebskreislauf im Ökolandbau12
Arbeitsauftrag A 2: Der Betriebskreislauf im Ausbildungsbetrieb13
Impressum15
Hintergrundinformationen
Vieles Wichtige zum Ökolandbau ist auch in der Datei „FAQ - Ökolandbau“ unter www.oekolandbau.de Lehrer Unterrichtsmaterialien Berufs- und Fachschulen Agrarwirtschaft zu finden.
Mit dieser Unterrichtseinheit sollen die Schülerinnen und Schüler Kreisläufe in der Natur erkennen und verstehen lernen. Der möglichst geschlossene Betriebskreislauf des ökologischen Landbaus ist hierfür ein hervorragendes Beispiel.
Nach dem Vorbild der Natur ist das Ziel, den ökologischen Betrieb als ganzheitliches System so zu bewirtschaften, dass möglichst geringe Zufuhren (Wasser, Energie, Nährstoffe, …) von außen nötig sind, ohne dass Mangelzustände bei Nutztieren und -pflanzen entstehen. Besonders wichtig ist es, umweltschädliche Verluste an wertvollen Nährstoffen zum Beispiel durch Nitratauswaschung oder Ammoniakausgasung zu vermeiden.
Düngung ist im Ökolandbau immer in gesamtbetrieblichem Zusammenhang zu sehen. Das heißt: Ackerbau und Viehhaltung sind in der Regel aneinander gekoppelt. Auf der Ackerfläche werden neben Verkaufsfrüchten auch Futterpflanzen für die Tierhaltung erzeugt. Die pflanzlichen Abfälle und der tierische Dung werden entweder frisch oder kompostiert auf die Ackerflächen, von denen sie letztlich stammen, zurückgeführt.
Damit es nicht zu einem Nährstoffüberschuss kommt, der zur Belastung von Luft und Wasser führt, wird die Tierzahl pro Einheit landwirtschaftlicher Nutzfläche begrenzt. Sie darf nur so hoch sein, dass der Grenzwert von aus Wirtschaftsdünger anfallendem Stickstoff von 170 Kilogramm pro Jahr und Hektar nicht überschritten wird. Dementsprechend ist es im ökologischen Landbau zwar erlaubt, viehlosen Ackerbau zu betreiben, jedoch keinesfalls eine flächenlose Tierhaltung. Im viehlosen Betrieb muss die fehlende Tierhaltung durch eine entsprechende Fruchtfolge mit einem gewissen Anteil an Leguminosen, die als Gesundungsfrüchte für den Boden dienen und den Luftstickstoff sammeln, „ersetzt“ werden.
der Ökolandbau – Arbeiten im Kreislauf
Weitere Informationen zu den Prinzipien des ökologischen Landbaus sind im Portal unter www.oekolandbau.de/erzeuger/grundlagen/hintergruende/prinzipien-des-oekolandbaus zu finden.
6
Methodisch-didaktische Hinweise Rahmenlehrplanbezug
Die Einheit orientiert sich an den Inhalten des Rahmenlehrplans zur Berufsausbildung zur Landwirtin/zum Landwirt.
1. AusbildungsjahrLerngebiet Pflanze: Standortaufnahme
1. AusbildungsjahrLerngebiet Tier: Standortaufnahme
2. AusbildungsjahrLerngebiet Alternative Landwirtschaft: Standortaufnahme
Kompetenzziele
Die Schülerinnen und Schüler …
entnehmen Informationen aus Grafiken und werten diese aus.
kennen die Bedeutung von Stoffkreisläufen.
stellen Informationen grafisch dar.
übertragen theoretische Erkenntnisse auf Abläufe in ihrem Ausbildungsbetrieb.
UnterrichtsskizzeEinstieg
Als Einstieg sammeln die Schülerinnen und Schüler ihre Vorkenntnisse zu natürlichen Kreisläufen in Form einer Mindmap.
Als Alternative hierzu kann das Besprechen der Folie F 1 vorgezogen werden. In diesem Zusammenhang können die Schülerinnen und Schüler bereits zum Sammeln von Unterschieden im Vergleich zu ihrem Ausbildungsbetrieb angeregt werden (siehe auch Arbeitsauftrag A 2, Aufgabe 4).
Erarbeitung
Zunächst erarbeiten die Schülerinnen und Schüler sich Kenntnisse zu den Stoffkreisläufen im landwirtschaftlichen Betrieb und bearbeiten hierzu den Arbeitsauftrag A 1. Hierbei findet bereits eine Überleitung zum Betriebskreislauf statt.
Der in Arbeitsauftrag A 1 beschriebene globale Kohlenstoffkreislauf kann im Zuge der Differenzierung für leistungsstarke Schülerinnen und Schüler verwendet werden.
Im nächsten Schritt wird die Folie F 1 im Klassengespräch thematisiert. Hierbei sollen auch mögliche Gründe diskutiert werden, warum der Ökolandbau einen möglichst geschlossenen Betriebskreislauf anstrebt. Als Hilfestellung dient hierbei Folie F 2.
Sicherung
Zur Sicherung wenden die Schülerinnen und Schüler die erarbeiteten Erkenntnisse auf ihren eigenen Ausbildungsbetrieb an. Hierzu kann der Arbeitsauftrag A 2 als Hausaufgabe ausgegeben werden.
Zeitaufwand für die Unterrichtsdurchführung
Wenn nur wenig Zeit zur Verfügung steht
kann der alternative Einstieg genutzt werden. Die Schülerinnen und Schüler lernen so den ökologischen Betriebskreislauf kennen.
In Abhängigkeit vom Wissensstand der Schülerinnen und Schüler etwa zwei Unterrichtseinheiten (bei 45-Minuten-Takt).
Materialien für die Unterrichtsdurchführung
Folienausdruck der Folien F 1 und F 2
Overheadprojektor, Beamer oder Whiteboard
Kopien der Arbeitsaufträge in ausreichender Anzahl
Ideen und Anregungen
Videoportale im Internet bieten Kurzfilme zur Darstellung der verschiedenen Stoffkreisläufe. Diese können zur Erläuterung verwendet werden. Auch ist es möglich, die Schülerinnen und Schüler selbst solche Kurzfilme erstellen zu lassen.
Um die praktische Umsetzung eines geschlossenen Betriebskreislaufs kennen zu lernen, sollten die Schülerinnen und Schüler eine Exkursion zu einem Ökobetrieb durchführen. Im Ökolandbau-Portal stehen Adressen zu Demonstrationsbetrieben des ökologischen Landbaus in ganz Deutschland bereit: www.oekolandbau.de/verbraucher/demonstrationsbetriebe.
Neben den Kohlenstoff- und Stickstoff-Kreisläufen kann es auch interessant sein, die Wasser- oder Energiekreisläufe eines Betriebs zu untersuchen.
Unter www.aid.de/lernen/ausbildung_agrarbereich_landwirtschaft.php stehen viele Leittexte für die berufliche Ausbildung im Agrarbereich zum kostenlosen Download zur Verfügung.
Literatur und Links Interessantes auf oekolandbau.de
Prinzipien des Ökolandbauswww.oekolandbau.de/erzeuger/grundlagen/hintergruende/prinzipien-des-oekolandbaus
Globale Analyse: Biolandbau reichert Kohlenstoff im Boden anwww.oekolandbau.de/nc/service/nachrichten/detailansicht/meldung/globale-analyse-biolandbau-reichert-kohlenstoff-im-boden-an
Gesetze und Verordnungenwww.oekolandbau.de/service/gesetze-und-verordnungen
Demonstrationsbetriebe Ökologischer Landbauwww.oekolandbau.de/verbraucher/demonstrationsbetriebe
aid-Medien
Lebensmittel aus ökologischen Landbau (Heft)www.aid-shop.de, Bestellnummer: DW75-1218, Preis: 2,50 EUR
Ökologischer Landbau – Grundlagen und Praxis (Video-DVD)www.aid-shop.de, Bestellnummer: DW75-7511, Preis: 15,50 EUR
Eine Reise durch Ökoropa (Video-DVD)www.aid-shop.de, Bestellnummer: DW75-7527, Preis: 10,00 EUR
Weblinks
Bodenfruchtbarkeit im ökologischen Landbauwww.bodenfruchtbarkeit.org
Arbeitsmaterial
Hinweis
Diese Materialien sind auf unserer Internetseite sowohl als Word- als auch als barrierefreie PDF-Datei zu finden.
Erarbeitung
Arbeitsauftrag A 1: Nährstoff-Kreisläufe im landwirtschaftlichen Betrieb6
Folie F 1: Der Betriebskreislauf eines Ökobetriebs11
Folie F 2: Gründe für den möglichst geschlossenen Betriebskreislauf im Ökolandbau12
Sicherung
Arbeitsauftrag A 2: Der Betriebskreislauf im Ausbildungsbetrieb13
Arbeitsauftrag A 1: Nährstoff-Kreisläufe im landwirtschaftlichen Betrieb
Der Kohlenstoff-Kreislauf
Pflanzen sind das zentrale Element des Kohlenstoffkreislaufs. Durch ihre Fähigkeit zur Photosynthese können sie mithilfe von Licht das anorganische CO2 zu organischen Verbindungen umwandeln und so den Kohlenstoff anderen Lebewesen verfügbar machen.
Die Pflanzen nutzen das in der Luft vorhandene Kohlenstoffdioxid (CO2) zur Produktion von Kohlenhydraten aus denen sie ihre organischen Gewebe (Blattmasse, Fruchtstände, Wurzeln, …) aufbauen. Hierbei wird Sauerstoff freigesetzt.
Durch Nutzung und Verbrauch der Pflanze, zum Beispiel als Futter- oder Nahrungsmittel, wird das in der Pflanze gebundene CO2 über die Atmung der Konsumenten (Menschen, Tiere) wieder freigesetzt.
Verrottende Pflanzen oder Pflanzenteile werden von Destruenten (Würmer, Bakterien, Pilze) wieder zu anorganischen Stoffen abgebaut. Über Atmungs- und Gärungsreaktionen wird hierbei der gebundene Kohlenstoff wieder freigesetzt.
Illustration Maispflanze: © Leo Leowald
CO2
Verrottung
Verbrauch
Photosynthese
CO2
CO2
O2
Kohlenhydrate
Nährstoffe
H2O
Der Kohlenstoff-Kreislauf – global
Als Grundlage allen Lebens auf der Erde spielt das geruchs- und farblose Gas Kohlendioxid eine herausragende Rolle. Bestünde die Atmosphäre nur aus den an ihrem Aufbau zu 99 Prozent beteiligten Gasen Stickstoff und Sauerstoff, läge die mittlere Temperatur der Erdoberfläche bei eisigen -18 °C. Gemeinsam mit anderen Spurengasen sorgt das Kohlendioxid für einen überlebensnotwendigen, natürlichen Treibhauseffekt. Dieser sorgt für eine verminderte Abstrahlung der auf die Erdoberfläche auftreffenden Sonneneinstrahlung und hebt so die Temperatur in der Atmosphäre um 30 °C auf durchschnittlich 15 °C. Dabei wirkt die Atmosphäre ähnlich der Verglasung eines Gewächshauses und lässt die kurzwellige Sonnenstrahlung im Wesentlichen ungehindert auf die Erdoberfläche auftreffen. Diese erwärmt sich und strahlt nun ihrerseits einen Teil der Energie langwellig in Richtung Weltall ab. Diese Strahlung wird jedoch vom Kohlendioxid und weiteren klimawirksamen Spurengasen reflektiert und absorbiert. So bleibt ein Großteil der Wärme in den unteren Atmosphärenschichten und im Bereich der Erdoberfläche gefangen. Kohlendioxid (CO2) entsteht bei der Atmung von Lebewesen und in großen Mengen beim Verbrennen fossiler Brennstoffe, wie Kohle, Erdöl, Erdgas.
Die Rolle des Bodens im Kohlenstoffhaushalt
Der Humusauf- und der Humusabbau spielen nicht nur im ökologischen Landbau, sondern auch in den für das Klima relevanten Kohlenstoffflüssen eine wesentliche Rolle. Der CO2-Gehalt der Atmosphäre nimmt zur Zeit jährlich um 3,3 Gt C zu. Der C-Austausch mit dem Kalk, dem mit Abstand größten Kohlenstoffspeicher, geht wesentlich langsamer und ist deshalb hier nicht aufgeführt.
Quelle: Andreas Gattinger (Forschungsinstitut für biologischen Landbau FiBL Frick), verändert nach Heinz Flessa (Georg-August Universität Göttingen); aus: Grundlagen zur Bodenfruchtbarkeit. Die Beziehung zum Boden gestalten (2012). FiBL, Bio Austria, Bioland, Bio Suisse, IBLA
Das vorhandene relative Kohlendioxidgleichgewicht zwischen Atmosphäre und Biosphäre sorgt gleichzeitig für die Stabilität des Klimas. Störungen dieses CO2-Gleichgewichtes in bereits geringen Ausmaßen können zu globalen Klimaveränderungen führen.
Bei der Verbrennung von Erdöl hingegen bewirkt das freigesetzte CO2 einen Anstieg des Anteils in der Luft, weil es zusätzlich in den Kreislauf eingebracht wird. Ein durch die industrielle Entwicklung immer stärker zum Tragen kommender Störfaktor ist das bei Verbrennungsprozessen in zunehmendem Maße freigesetzte CO2, das durch die Biomasse nicht wieder gebunden wird.
Der Stickstoff-Kreislauf
Der Kreislauf des Stickstoffs ist wesentlich komplexer strukturiert als der des Kohlenstoffs. 79 Prozent der Atmosphäre bestehen aus freiem Stickstoff, mindestens ebenso große Mengen an gebundenem Stickstoff sind in der Lithosphäre (obere Gesteinshülle der Erde) enthalten, doch stehen diese Reservoirs den Pflanzen nicht unmittelbar zur Verfügung.
Pflanzen verwerten Stickstoff fast nur in Form von Ammonium- und Nitrat-Ionen. Sie benötigen diese Ionen vornehmlich zur Bildung von Aminogruppen (in Proteinen, Nukleinsäuren usw.). Eine zentrale Rolle für die Aufnahme von Stickstoff spielen die stickstoff-fixierenden Mikroorganismen. Nitrat- und Nitritbakterien (Mineralisierer) verarbeiten Aminogruppen aus organischer Substanz zu Nitrat und Nitrit. Denitrifizierende (boden- und wasserbewohnende) Bakterien reduzieren oxidierte Stickstoffverbindungen und schließen damit den Kreis. Stickstoff-Fixierung und Denitrifikation halten sich annähernd die Waage.
Die Produktion von Ammoniumverbindungen und Nitraten ist ein begrenzender Faktor des Pflanzenwachstums. Da im ökologischen Landbau auf die Zufuhr von synthetischen Stickstoffdüngern verzichtet wird, sind vor allem hier Kenntnisse über die Pflanzenverfügbarkeit von Stickstoffverbindungen essentiell.
Stickstoffverbindungen sind meist gut wasserlöslich, große Mengen gehen daher durch Auswaschung verloren. Sie können sich – vor allem, wenn übermäßige Zufuhr oder oberflächlicher Abtrag hinzukommt – vor allem in geschlossenen Gewässern (Seen, Teichen) anreichern und dort eine Eutrophierung hervorrufen. Dieses Problem ist bei organischen Düngern, die eine besondere Rolle im ökologischen Landbau spielen, besonders zu beachten.
Viele Stickstoff fixierende Bakterien und Blaualgen sind freilebend, andere leben in Symbiose mit Pflanzen, beispielsweise mit Leguminosen, die im Ökolandbau in Mitteleuropa fester Bestandteil der Fruchtfolgen sind, mit Cycas (Palmfarne) oder mit Ginkgo-Gewächsen. Durch die symbiotisch lebenden Arten wird etwa zehnmal so viel Stickstoff gebunden wie durch die freilebenden. Für die freilebenden wird ein Durchschnittswert von 1 Gramm pro Quadratmeter und Jahr genannt, der gemessene Höchstwert liegt bei 20 Gramm pro Quadratmeter und Jahr.
Die relativ hohen Reiserträge in Süd- und Südostasien beruhen teilweise auf dem Vorkommen umfangreicher Blaualgenpopulationen (Nostoc u. a.) in den stehenden flachen Gewässern, in denen die Reiskulturen gepflanzt werden. Dieses Beispiel zeigt, dass es bei der Betrachtung des Stickstoff-Kreislaufs weniger auf globale oder regionale Veränderungen ankommt, als vielmehr auf lokale Konzentrationen im Wurzelbereich der Pflanzen (der Rhizosphäre).
Aufgaben
1. Wie wirkt sich das Verbrennen erneuerbarer und nicht erneuerbarer Energieträger auf die Kohlendioxid -Bilanz in der Atmosphäre aus? Verdeutlichen Sie die Zusammenhänge grafisch.
1. Der Stickstoffdünger-Einsatz in der konventionellen Landwirtschaft beträgt im Durchschnitt 200 Kilogramm Rein-Stickstoff pro Hektar und Jahr. Zur Herstellung von einem Kilogramm Rein-Stickstoff werden im Haber-Bosch-Verfahren 1,5 Liter Öl benötigt. Berechnen Sie den Ölverbrauch eines 100-Hektar-Betriebs in der konventionellen Landwirtschaft.
1. Der Stickstoffbedarf im Ökolandbau wird durch den Anbau von Leguminosen sichergestellt, die mit Hilfe der Knöllchenbakterien den Stickstoff aus der Luft binden können. Rotkleegras bindet pro Hektar und Jahr etwa 180 Kilogramm Stickstoff. Wie viel Liter Öl werden pro Hektar im Vergleich zur mineralischen Stickstoff-Düngung eingespart?
1. Erarbeiten Sie den Kreislauf der Nährstoffe in der Landwirtschaft! Tragen Sie hierzu die fehlenden Begriffe in die leeren Kästen ein.
Organische Dünger – Nahrung – Nährstoffverluste – Nährstoffentzüge –Futter und Einstreu – Verkauf pflanzlicher Produkte – Zukauf von Futtermitteln – Zukauf von Dünger und Pflanzenbehandlungsmittel – Ernterückstände –Verkauf tierischer Produkte
Der Ökolandbau – Arbeiten im Kreislauf
A 1
Zu Aufgabe 4)
Folie F 1: Der Betriebskreislauf eines Ökobetriebs
Zukauf von Betriebsmitteln
Verkauf landw. Erzeugnisse
nach: Drangmeister, H.
Fotos: www.oekolandbau.de/ ©BLE, Dominic Menzler und Thomas Stephan
Ziel eines Ökobetriebs ist ein möglichst geschlossener Betriebskreislauf
Der Ökolandbau – Arbeiten im Kreislauf
F 1
Folie F 2:Gründe für den möglichst geschlossenen Betriebskreislaufim Ökolandbau
Erhaltung und Steigerung der Bodenfruchtbarkeit
Verhinderung von Nährstoffüberschüssen durch Düngung
Verhinderung von Nährstoffunterversorgung
Möglichst geschlossene Nährstoffzyklen
Vermeidung von Umwelt- und Grundwasserbelastung
Ressourcenschutz (Schonung von Boden, Wasser, Luft, Artenvielfalt, …)
Regionale Wertschöpfungsketten
Weniger Transporte, dadurch umweltschonender
(Nutzung der Fähigkeit der Böden zur Selbstregulation und -regeneration)
Der Ökolandbau – Arbeiten im Kreislauf
F 2
…
Arbeitsauftrag A 2: Der Betriebskreislauf im Ausbildungsbetrieb
Um den Kreisläufen in der Natur zu entsprechen, versuchen ökologisch wirtschaftende Betriebe einen möglichst geschlossenen Betriebskreislauf aufzubauen. Sie führen so wenige Betriebsmittel wie möglich von außen zu und produzieren so viel wie möglich von dem selbst, was sie für die optimale Bewirtschaftung benötigen.
Aufgaben
1. Zeichnen Sie eine Grafik, die die Zusammenhänge in Ihrem Ausbildungsbetrieb darstellt. Nutzen Sie hierfür die folgenden Karten, ergänzen Sie, was fehlt. Zur Illustration können auch Fotos – eigene oder Bilder aus dem Bildarchiv des Ökolandbauportals (www.oekolandbau.de Service Bildarchiv) – dienen.
Schweine
Rinder
Hühner
Eier
Milch
Fleisch
Futtermittel
Kraftfutter
Mist, Gülle, Jauche
Dünger
Pflanzenschutzmittel
Leguminosen
Getreide
Mais
Kartoffeln
1. Welche Produkte gehen als Input in Ihren Betrieb, welchen Output hat ihr Betrieb?
1. Schauen Sie sich den Betriebskreislauf eines Ökobetriebs noch einmal an. Welche Unterschiede zu Ihrem Ausbildungsbetrieb fallen Ihnen auf? An welchen Stellen ließe sich innerhalb Ihres Ausbildungsbetriebs der Betriebskreislauf verbessern?
nach: Drangmeister, H.
Verkauf landwirtschaftlicher Erzeugnisse
Zukauf von Betriebsmitteln
1. Erläutern Sie, warum in der ökologischen Landwirtschaft möglichst geschlossene Kreisläufe angestrebt werden sollen.
Der Ökolandbau – Arbeiten im Kreislauf
A 2
1.
Impressum
HerausgeberBundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)Geschäftsstelle Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN)Deichmanns Aue 2953179 Bonn
aid infodienst Ernährung, Landwirtschaft, Verbraucherschutz e. V. (aid)Heilsbachstraße 1653123 Bonn
TextHinrich Drangmeister (Ursprungstexte)Walter Janka (Ursprungstexte)Sandra Thiele, aid (Neutexte und Überarbeitung)
Redaktion Sandra Thiele, aidDr. Martin Heil, aid
BilderTitelbild: © BLE, Bonn/Dominic Menzler
GrafikArnout van Son (Piktogramme, Kopf- und Fußzeilen)Sandra Thiele, aid
Nutzungsrechte
Die Nutzungsrechte an den Inhalten der PDF- und Word-Dokumente liegen ausschließlich beim Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN) und beim aid infodienst e. V. (aid). Die Bearbeitung der Inhalte (Text und Grafik) dieser Dateien für die eigene Unterrichtsplanung ist unter Wahrung der Urheberrechte erlaubt. Für die von Lehrkräften bearbeiteten Inhalte übernehmen BÖLN und aid keine Haftung.
Gefördert vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags im Rahmen des Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN).
UN-Dekaden-Maßnahme
Das Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft ist mit seinen Maßnahmen und Projekten im Bereich Forschung und Information im Rahmen der UN-Weltdekade "Bildung für nachhaltige Entwicklung" als offizielle Maßnahme ausgezeichnet.
Der Ökolandbau – Arbeiten im Kreislauf
Pflanzen
Tiere
Boden
Betriebseigene Futtermittel
Betriebseigene organische Dünger
Nährstoffe
Boden
Pflanze
Tiere
Betriebseigene organische Dünger
Nährstoffe
Betriebseigene Futtermittel