Herausforderung Stickstoff-Effizienz Welche ... · Bsp. N-Düngebedarfsermittlung: 1. Gesamt-Düngebedarf nach DüV (Vorlage bei Kontrollen) 2. fachlich erweiterte Berechnung: - zusätzliche

Fachtagung „Nährstoffeffizienz in der Landwirtschaft“, Landesarbeitskreis Düngung Brandenburg/Sachsen/Thüringen Nossen, 09.07.2015, Dr. Michael Grunert

Herausforderung Stickstoff-Effizienz Welche Optimierungspotenziale bietet die Düngung?

2 | 09.07.2015 | Dr. Michael Grunert

Düngung

langjährige Erfahrungswerte: „Das Kind braucht Brei und die Wurzel Dünger.“ „Dünger ist die Seele vom Ackerbau,

sie gehören zusammen wie Mann und Frau.“

Ziele der Düngung: - bedarfsgerechte Pflanzenernährung Menge, Zeitpunkt, Verfügbarkeit, Ausgewogenheit - Wirtschaftlichkeit - hohe Nährstoffeffizienz, Verlustminderung Minimierung schädlicher Auswirkungen auf die Umwelt - Erhalt und Verbesserung Bodenfruchtbarkeit


Ertragsentwicklung in Sachsen

Winterweizen Winterraps

Silomais Wintergerste


Welche Entwicklungen sind im Pflanzenbau auf Grund der Rahmenbedingungen zu erwarten? (Auswahl)

- weitere Intensivierung, steigende Erträge, steigender Nährstoffbedarf,

- regional engere Fruchtfolgen, - weitere Nährstoff-Verteuerung, knappe P-Quellen,

steigender Wert organischer Düngemittel, steigende Nutzung von Koppel- und Nebenprodukten,

- Gefährdung des Ertragsniveaus durch einzelne nicht optimale Faktoren (P, K !, evtl. PS, Bodenbearbeitung)

- steigende Erzeugerpreise?, - regional differenzierte geänderte Klimabedingungen,

hohes Ertragsausfallrisiko => hohe Nährstoffbilanzsalden Änderungen in Nährstoff- und Humusdynamik

- restriktivere Durchsetzung gesetzlicher Vorgaben (Oberflächen-/Grundwasser, Atmosphäre, Biodiversität, Bodenschutz …) langfristig Nachhaltigkeits-Zertifizierung landwirtschaftlicher Produktion


Düngung - Problemlage und Herausforderungen

- bisher erzielte Fortschritte reichen nicht aus - zunehmend kritische öffentliche Meinung zur Düngung

(festgemacht u.a. an: Nährstoffanreicherungen in Grund-/Oberflächengewässern, Emissionen, Treibhausgasbilanz, Biodiversität …)

- regional teilweise deutliche Nährstoffüberschüsse - steigende gesetzliche Forderungen

(Düngeverordnung, Nitratrichtlinie, Schutzgebietsauflagen, NEC-Richtlinie, Nachhaltigkeitsverordnung …..)

- zunehmende und komplexere technische Möglichkeiten

=> hohe und steigende Anforderungen an die Landwirte => deutliche Auswirkungen auf Betriebe, Anbauverfahren, Wirtschaftlichkeit

- sehr unterschiedliche Voraussetzungen der Betriebe (Standortbedingungen, Struktur, Technikausstattung, Personalquantität und -qualität, EDV …)


Überschreitungen der N- und P- Umweltqualitätsnormen nach WRRL und Arbeitskreise in Sachsen


Nitrat im Grundwasser Anteil Messstellen in Sachsen mit Überschreitung des Richt- bzw. Grenzwertes (%) Quelle: LfULG, Ref. 44, Oberflächen- und Grundwasser


Grenzen in der Düngung? kritische Punkte

Intensivierung im Themenfeld Düngung?! - klare Grenzen für N- und P-Menge in neuer DüV zu erwarten (ertragsabhängig und Obergrenze, bzw. nach Bodengehalt) Ist eine zielgerichtete Pflanzenernährung noch möglich? - Menge, Zeitpunkt, Verfügbarkeit Ist das ökonomische Optimum noch die realistische Zielgröße? Sind derzeit geforderte Rohproteingehalte weiterhin erreichbar? Mit steigenden Erträgen muss die Nährstoffeffizienz steigen! (N-Bilanzgrenze ertragsunabhängig) Nährstoffverfügbarkeit insbes. in Trockenphasen Zu intensivieren ist: => Die Steigerung der Nährstoffeffizienz ! => Verteilung und Ausgewogenheit - Grunddüngung!


Zusammenhang zwischen N-Düngung und Ertragsbildung

Abbildung: Albert, LfULG

Neue Rahmen-bedingungen. Welche Verschie-bungen ergeben sich beim maximal anzustrebenden Ertrag? - Absenkung

N-Bilanzgrenze - ertragsabhängige

N-Sollwerte - Einschränkung

Herbst-N-Düngung


Wirkung um 20 % reduz. N-Düngung auf Weizen-Proteingehalt [%] Mittel aus 4 je Jahren und jeweils 4 geprüften mineral. N-Düngerformen

N-Niveau N-Düng. Ø Forchheim Nossen Pommritz Ø drei Orte kg N/ha*a V8, sL, AZ 33 Lö4, L, AZ 65 Lö4, L, AZ 63

ohne 0 10,0 9,2 9,5 9,6

reduziert 120 12,4 12,3 13,5 12,7

optimal 150 13,1 13,2 14,5 13,6

N-Niveau N-Düng. Ø kg N/ha*a

Ertrag Entzug Bilanzsaldo Nmin n. Ernte

dt GE/ha kg N/ha kg N/ha kg/ha

ohne 0 57,0 66 -66 30

reduziert 100 87,4 129 -22 37

optimal 125 91,2 142 -10 41

Wirkung um 20 % reduzierter N-Düngung in einer Fruchtfolge Mittel aus 4 Orten (3*13 Jahre, 1*5 Jahre) und jeweils 4 geprüften mineral. N-Düngerformen Fruchtfolge: WW - WG - WRa - WW - Mais/ZF - Ka bzw. ZR optimal: Ø 125 kg N/ha*a, reduziert: Ø 100 kg N/ha*a (-20%)


N-Effizienz steigern

- realistische Ertragsziele - schlagspezifische, bestandesabhängige Düngebedarfsermittlung - höheres N-MDÄ aus organischer Düngung - gezielter Einsatz spezieller Techniken/Düngemittel

(Platzierung, N-Injektion, Stabilisierung …) - Herbstgaben nur bei Nährstoffbedarf - teilschlagspezifische Bewirtschaftung - exakte Applikation - Optimierung aller anderen Faktoren

(P, K, pH, Fruchtfolge, Pflanzenschutz, Sorte, Bodenbearbeitung …)

- ….. => geringere N-Düngung gleiches Ergebnis bei Ertrag und Qualität höhere Wirtschaftlichkeit geringerer N-Bilanzüberschuss


N-Düngebdarfsermittlung

Was muss berücksichtigt werden? - Ertragsabhängiger Gesamtsollwert - Nmin zu Vegetationsbeginn in der Regel aus 0 bis 90 cm - Humusgehalt des Bodens - N-Nachlieferung aus organischer Düngung im Vorjahr - Vorfrucht, Zwischenfrucht - ….. => Aufzeichnungspflicht Was sollte zusätzlich in die Berechnung eingehen? - Bestandesentwicklung bzw. N-Aufnahme - Entwicklungsstadium, Vegetationsbeginn - ….. Was sollte zusätzlich berücksichtigt werden? - Standortbedingungen, betriebliche Erfahrungswerte - Witterungsbedingungen, Bodenfeuchte - …..


Verlauf von N-Aufnahme bei Winterraps und Nmin-Gehalt im Boden (Ertrag 40 dt/ha, halbschematische Darstellung)

Quelle: Albert, LfULG; ergänzt


Merkmal Schlag 1 Schlag 2 Schlag 3

Sprossfrischmasse kg/m² 0,8 1,5 2,5

erhebliche Blattverluste im Winter nein nein nein

N-Düngung gesamt kg N/ha 175 150 100

N-Gaben 85 90 75 75 50 50

Schlag 4 Schlag 5 Schlag 6

Sprossfrischmasse kg/m² 0,8 1,5 2,5

erhebliche Blattverluste im Winter ja ja ja

N-Düngung gesamt kg N/ha 185 170 135

N-Gaben 90 95 85 85 70 65

optimierte N-Düngung mit BEFU Berücksichtigung gewachsener Winterraps-Biomasse im Frühjahr Lö-Standort, Zielertrag 40 dt/ha, Nmin 40 kg/ha, ohne organische Düngung Berechnungsbeispiele mit differenzierten Aufwüchsen

=> Reduzierung der N-Düngung (bei zunehmend zu beobachtenden üppigen Beständen) => erhebliche positive ökonomische und ökologische Auswirkungen


N-Düngebedarfsermittlung Umsetzung als EDV-Programm

beteiligte Bundesländer Boden-Klima-Räume in Deutschland

- Aufnahme aller Forderungen der (dann) novellierten DüV - Berücksichtigung bewährter Bausteine aus BEFU - Fertigstellung 2016 - Programm für Bundesländer BB, MV, SN, ST, TH, (HE)

Berücksichtigung regionaler Versuchsergebnisse - Programmierung im LfULG

Bsp. N-Düngebedarfsermittlung: 1. Gesamt-Düngebedarf nach DüV

(Vorlage bei Kontrollen)

2. fachlich erweiterte Berechnung: - zusätzliche und weiter untersetzte Faktoren (Bestandesentwicklung Frühjahr, Vegetationsbeginn, Nachwirkung organische Düngung …) - Gesamt-Empfehlung (≤ Höhe nach DüV) - 1. Teilgabe als Düngeempfehlung - 2. und 3. Gabe mit orientierendem Charakter (Festlegung dann bestandsabhängig)


Rohprotein in % 13,3 13,3 13,4 N-Bilanz in kg N/ha 3 -24 23 effektive Mehrleistung in €/ha (gegenüber ohne N-Düngung) 476 508 468

Vergleich von Verfahren der N-Bedarfsermittlung zu Winterweizen V-Standort Forchheim, Mittel aus 2001 - 2012


Koppelprodukte - Berücksichtigung bei N-Düngebedarfsermittlung

Anrechnung des N im ZR-Blatt bei N-Düngebedarfsermittlung mit BEFU für Folgefrucht Winterweizen: - bei Ernte/Einarbeitung im Oktober: zu 27 % im November: zu 29 % im Dezember: zu 30 %

mit Zuckerrüben-Blatt auf dem Feld verbleibender Stickstoff bei sächsischen Durchschnittserträgen:

2009-2013 2014 2003 dt/ha Rüben 668 846 446 dt/ha Blatt 468 592 312 % N i. FM 0,4 0,4 0,4 kg N/ha im Blatt 187 237 125

ZR-Ernte 10.10.2014

(bei Ernte im November) 2009-2013 2014 2003 Wirkung auf N-Düngung zu WWeizen (kg/ha)

- 50

- 64

- 34 WWeizen 24.02.2015


Quelle:

stabilisierte mineralische N-Dünger zu Winterweizen (Vergleich zu KAS) Nossen, Lö4, L, Az 65, 2012-2014

Düngung 1.Gabe VB 0 62 62 162 112 62 162 112 62 62 2. Gabe EC31/32 0 50 50 0 0 100 0 0 100 100 3.Gabe EC49/51 0 0 50 0 50 0 0 50 0 0 Summe 0 112 162 162 162 162 162 162 162 162

KAS (NO3-N; NH4-N) ENTEC (NO3-N; NH4-N; NH4-Stabilisator DMPP; S) ALZON 40-S (Harnstoff mit Dicyandiamid u. 1H-1,2,4-Triazol; S)


Wintergerste mineralische N-Injektionsdüngung Baruth, D3, lS, Az 32, 2010-2014

Herbst Ende Okt. 0 0 50 50 50 0 0 0 0 0

1. N-Gabe VB 0 61 0 61 0 61 161 111 0 0

2. N-Gabe EC 31 0 50 111 50 161 100 0 0 111 161

3. N-Gabe EC 55 0 50 50 50 0 0 0 50 50 0

Summe 0 161 211 211 211 161 161 161 161 161

KAS streuen Injektion Domamon L26 bzw. ASL


KAS streuen Injektion Domamon L26 bzw. ASL

Herbst Ende Okt. 0 0 50 50 50 0 0 0 0 0

1. N-Gabe VB 0 61 0 61 0 61 161 111 0 0

2. N-Gabe EC 31 0 50 111 50 161 100 0 0 111 161

3. N-Gabe EC 55 0 50 50 50 0 0 0 50 50 0

Summe 0 161 211 211 211 161 161 161 161 161

GD = 3,32

Winterweizen mineralische N-Injektionsdüngung Baruth, D3, lS, Az 32, 2010-2014


Winterraps - Wirkung abgestufter N-Düngung (Menge, Zeitpunkt) auf Samen/Ölertrag, N-Bilanz Pommritz, L, Lö4, Az69, 2009-2014

Frühjahr 0

0

100

150

100

200

150

250

200

250

Herbst 0 50 0 0 50 0 50 0 50 50 Summe 0 50 100 150 200 250 300

N-Düngung in kg/ha

16

18

20

22

24

26

28

35

40

45

50

55

60

65

Öle

rtrag

[dt/h

a]20

09-2

013

Sam

en-E

rtrag

in [d

t/ha]

N-Bilanz [kg/ha]-55-95 -43 -12 37 68 70 1190 30

Samenertrag

Ölertrag

Samen-Ertrag

GD5% 1,4


„Der Bauer scheisst nicht einmal gern auf fremden Acker, so schätzt er den Dünger“

Diese Wertschätzung ist teilweise verloren gegangen. => Es gibt Nachholbedarf bei Einsatz und Ausbringung organischer Düngemittel sowie der Anrechnung der enthaltenen Nährstoffe.

- Kenntnis des konkreten Gärrestes/Gülle (Inhaltsstoffe), Ableitung der Ausbringungsmenge (m³ Gärrest/Gülle)

- Ausbringung zum Zeitpunkt des Nährstoffbedarfs

- verlustarme, exakte, bodenschonende Ausbringung

- auf Flächen ohne Pflanzenbewuchs unverzügliche Einarbeitung

- optimale Verteilung auf den verfügbaren Betriebsflächen

- gegebenenfalls Einsatz von Nitrifikationsinhibitoren

- Berücksichtigung aller wesentlichen Nährstoffe

- …..

N aus organischer Düngung


Inhaltsstoffe von Gärresten Untersuchungsergebnisse aus der Düngemittelverkehrskontrolle in Sachsen 2014

=> Nährstoffgehalte unterliegen größeren Schwankungen

ausgebracht bei Verwendung von o.g. Durchschnittswert und Ziel 100 kg N/ha: 19,6 m³/ha; tatsächlich aber 53 oder auch 153 kg N/ha 59 kg P2O5/ha; tatsächlich aber 22 oder auch 257 kg P2O5/ha

deutliche Unterschiede zu erwarten: - zwischen verschiedenen Anlagen - im Jahresverlauf innerhalb einer Anlage

TM %

pH N kg/t FM

NH4-N kg/t FM

Anteil NH4-N

%

P2O5 kg/t FM

K2O kg/t FM

MgO kg/t FM

OS kg/t FM

Ø 11,1 8,3 5,1 2,9 61,1 3,0 5,4 1,4 87,9

Min 2,5 7,8 2,7 1,7 28,6 1,1 1,2 0,4 17

Max 25,3 8,7 7,8 5,6 100 13,1 12,5 4,7 223

(n= 25)


Novellierung Düngeverordnung Sperrfristen für N-haltige Düngemittel

30.09. 31.10. 30.11. 31.12. 31.01. Ernte

Haupfrucht

I I I I I

Ackerland: WRa, ZF, Feldf., Wgerste => alle anderen Kulturen =>

Grünland =>

Festmist von Huf- und Klauentieren und Kompost auf Acker- u. Grünland


Ackerflächenanteile in Sachsen mit Möglichkeiten zur Ausbringung von Gülle/Gärrest im Herbst (%)

derzeit gültige DüV novellierte DüV; wenn bei Wintergetreide nach Getreide: nur zu Wintergerste erlaubt wenn auch zu WW, WT, WRo (nicht zu WW, WRo, WT) Bsp.: 50% von WW, WT, WRo

Wintergetreide, Winterraps, Feldgras Zwischenfruchtanbau vor Mais, Kartoffel, Zuckerrüben Keine Gülle/Gärrestausbringung möglich

Immer unterstellt, dass ein entsprechender N-Düngebedarf besteht!

Zusätzlich beachten: - Senkung der möglichen Herbst-N-Gabe um 25% (80 => 60 kg ges.-N/ha) - Flächen in Wasserschutzgebieten, Abstandsauflagen, Greening …..


Novellierung der DüV verfügbare Flächen für Gülle/Gärreste im Spätsommer/Herbst (wenn als Wintergetreide nach Getreide nur Wintergerste) Voraussetzung: - es besteht entsprechender N-Düngebedarf - 100% Anbau von Zwischenfrüchten vor Mais und Hackfrüchten

Fruchtartenanteile im Betrieb

aktuell möglich (% der Fläche)

nach Novellie-rung möglich

(% der Fläche)

incl. Senkung 80 auf 60; Reduzierung der

ausbringbaren Menge auf %

33% WWeizen, 33% ZF/Mais, 33% WRaps 100 66 50

50% WWeizen, 25% ZF/Mais, 25% WRaps 100 50 37

30% WWeizen, 20% WGerste, 20% WRaps, 20% ZF/Mais, 5% ZF/Zuckerr., 5% Kör.legum. 95 65 51

30% WRoggen, 20% WRaps, 20% ZF/Mais, 20% WGerste, 10% WWeizen 100 60 45

30% WRoggen, 30% ZF/Mais, 10% WRaps, 10% Körnerlegum., 10% WTriticale 90 40 33

30% WWeizen, 30% ZF/Mais o. Feldfutter, 15% SoGerste, 20% WRaps, 5% Kör.legu. 95 50 39


mittlere Mineraldüngeräquivalente für Gülle im Ausbringungsjahr

Quelle: Umsetzung der Düngeverordnung, LfL, 2007

20% N-Einsparung !

30% N-Einsparung !


Minderung der NH3-Verluste nach Gülle-/Gärrestausbringung (Referenz Prallteller; in % des applizierten NH4)

Quelle: Döhler, et al. 2002, KTBL 2009 In: Döhler, 2012


Gülleausbringung Schlepp- schlauch, trockene Bedingungen

1.N-Gabe mit Gülle mit Schleppschlauch zu Weizen am 26.03.2015 Parzellenversuch Christgrün Fotos am 30.06.2015


Gülleausbringung Schlitztechnik unter trockenen Bedingungen

1.N-Gabe mit Gülle mit Schlitztechnik zu Weizen am 26.03.2015 Parzellenversuch Christgrün Fotos am 30.06.2015


Gülleausbringung bei trockenen Bedingungen Schleppschlauch- und Schlitztechnik

1. N-Gabe mit Gülle zu Winterweizen am 26.03.2015 Parzellenversuch Christgrün Fotos am 30.06.2015

mit Schleppschlauch mit Schlitztechnik


Intensitätssteigerung? Alle Nährstoffe betrachten!

wesentlich für Ertragsbildung u. Qualität u.a.: - Mengenelemente

Ca, P, K, Mg, S, Cl, Na, N - Spurenelemente

Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, J, Se, F, Cr

Entscheidend: ausgeglichenes verfügbares Angebot der Nährstoffe

- Gehalte und Verfügbarkeit im Boden (geologische Beschaffenheit, Bodenstruktur, pH, Bodenfeuchte)

- Zufuhr: organische oder mineralische Düngung - Ziel: ausgeglichene Nährstoffbilanzen

Mangel/Überschuss eines Nährstoffs führt zu: - geringeren Erträgen, schlechteren Qualitäten - unausgeglichenen Elementgehalten - geringere Wirtschaftlichkeit - negative Beeinflussung von Umwelt, Boden


Grundnährstoffversorgung sächsischer Ackerflächen

P K Mg pH

Gehaltsklassen A+B (%) Gehaltsklassen D+E (%)

Stufe C (%) P K Mg pH 1997 27,2 24,5 20,4 46,1 2014 24,3 31,3 10,0 51,7


Wirkung der P-Düngung auf P-armem V-Boden im Gefäßversuch

Fotos: 07.07.2015 Silomais im Düngungsjahr Sommergerste im Nachbaujahr

0 g P 0,4 g P 0,8 g P 1,6 g P

0g P 0,4 g P 0,8 g P 1,6 g P


Wirkung differenzierter P-Düngung (Ausbringungsmenge, -zeit, -art) auf N-Bilanz, Ertrag, N/P-Entzug des Hauptproduktes Forchheim, V, sL, PCAL vor Anlage: 2,6 mg/100g Boden (B-), Direktsaat, 2011-2014

20

25

30

35

40

45

50

55

60

70%

80%

90%

100%

110%

0

N-B

ilanz

[kg/

ha]

N-Bilanz HP Ertrag N-Entzug HP P-Entzug HPRelativerGE-Ertrag,N-Entzug,P-Entzug,

(jeweils der Haupt-produkte)

TP: Triple-Superphosphat DAP: Diammonphosphat VB: Vegetationsbeginn

Ertrag GD5% 1,7

P-Versorgung sächsischer Ackerflächen: zu 48 % in A, B zu 22 % in D, E zu 30 % optimal

P [kg/ha] 0 20 40 20 40 20 40 20

Applikation Unterfußdünung DAP zur Aussaat

TP breitwürfig zur Aussaat

TP breitwürfig zu VB

geschützter P-Dünger, breit- würfig zu VB


Ertrag in Abhängigkeit von der pH-Klasse (17.729 Praxisschläge aus den Jahren 2005, 2008, 2013; pH-Klasse C = 100%)


Stickstoff-Effizienz Optimierungspotenziale der Düngung Zusammenfassung - Kultarten-, Standortabhängig weiter Ertragssteigerungen zu erwarten,

=> höherer Nährstoffbedarf, höhere spezielle Intensität - Rahmenbedingungen setzen engere Grenzen => weitere Verbesserung der Nährstoffeffizienz unter schwierigeren Witterungsbedingungen Kernpunkte bei der Düngung (Auswahl):

- fachgerechte Düngebedarfsermittlung - höheres N-MDÄ aus organischer Düngung - Nährstoff-Platzierung, -Stabilisierung … - Herbstgaben nur bei Nährstoffbedarf - teilschlagspezifische Bewirtschaftung - Optimierung aller anderen Faktoren (P, K, pH, Fruchtfolge, Pflanzenschutz, Sorte, Bodenbearbeitung …)

Es gilt nach wie vor: => „Wo der Düngerwagen nicht hingeht, kommt der Erntewagen nicht her.“ => „Man kann den Acker auch wohl zu viel düngen.“


Veranstaltungshinweis: - Fachveranstaltung „50 Jahre Dauerversuche L28 in Sachsen und Thüringen“ am 08.12.2015 in Nossen

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Dr. Michael Grunert (035242) 631-7201 [email protected]

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Herausforderung Stickstoff-Effizienz Welche ... · Bsp. N-Düngebedarfsermittlung: 1. Gesamt-Düngebedarf nach DüV (Vorlage bei Kontrollen) 2. fachlich erweiterte Berechnung: - zusätzliche