Lösungsansätze für ein optimiertes Nährstoffmanagement

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1 Lösungsansätze für ein optimiertes Nährstoffmanagement Szenario: Kultur Winterweizen mit Vorfrucht: Mais Standorteigenschaften und Bodenstatus (nach Bodenanalyse) LAD-Mitglieder Thomas Arens, Reiner End, Alexander Voit, Erwin Niederländer, Dr. Karl-Heinz Neuner Moderation Kurt Biebinger

2 A-Weizen: Aussaatzeitpunkt 15. Oktober 2015 Standortbedingungen und Bodenart: Region Bodenart Bodenzahl Ø Niederschlagsmenge/a Ø Jahrestemperatur

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4 Bodenuntersuchung Nmin-Wert: PN cm : 18 kg N/ha cm : 22 kg N/ha Analyseergebnis Bodentiefe Bodenart Oberboden s'l ph-wert (CaCl 2 ) 5,7 B Phosphor (P 2 O 5 ) mg/100g 17 C Kalium (K 2 O) mg/100g 10 B Magnesium (Mg) mg/100g 3 B Nährstoffgehalt/Versorgungsstufe Düngungsvorschlag 1. Kultur 2. Kultur 3. Kultur Kulturart A-Winterweizen Ertragserwartung dt/ha 90 Ernterestabfuhr nein nein nein Kalk (CaO) dt/ha Phosphor (P 2 O 5 ) kg/ha Kalium (K 2 O) kg/ha Magnesium (MgO) kg/ha

5 Kalkversorgung

6 Nährstoffverfügbarkeit und Bodenstruktur

7 Einfluss des ph-wertes des Bodens auf die N- Mineralisation und die Nitrifikation

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9 Alexander Voit

10 Ertragsschwankungen bei Winterweizen in Abhängigkeit von der Bodenreaktion Quelle: modifiziert nach Kerschberger, Dauerversuche zur Kalkdüngung, ,0 Ertrag in t / ha 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 << < Mittelwert > >> Klasse C 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 Klasse B 5,6 6,3 7,0 7,7 8,4 Klasse A 3,6 4,8 6,0 7,2 8,4 10

11 Erlösverlust durch schlechte Kalkversorgung in Abhängigkeit vom Weizenpreis (eigene Ber. nach Kerschberger, Dauerversuche zur Kalkdüngung, 1985) 400,00 /ha 350,00 /ha 300,00 /ha Weizenpreis 13,00 /dt Weizenpreis 23,00 /dt Erlösverlust /ha 250,00 /ha 200,00 /ha 150,00 /ha 100,00 /ha 50,00 /ha 0,00 /ha 4 dt/ha 7 dt/ha 10 dt/ha 13 dt/ha 16 dt/ha Ertragsverlust dt/ha 11

12 Verbesserte Nährstoffeffizienz durch optimale Kalkung Quelle (nach DHG ): CELAC,Les Amendements Calciques et Magnesiens Ausnutzungsgrad in Prozent ph 4,5 ph 5,0 ph 5,5 ph 6,0 ph 7,0 N P K Versorgungsstufe (sl / ul) A B C 12

13 Effizienz der N-Düngung bei sinkender Kalkversorgung (180 kg/ha N) (Basis: Versuch CELAC) 250,00 /ha 200,00 /ha 200,00 /ha 178,00 /ha 150,00 /ha 133,33 /ha 154,00 /ha 100,00 /ha 118,67 /ha 102,67 /ha 50,00 /ha KAS 27 30,00 /dt 200,00 KAS 27 20,00 /dt 133,33 86,00 /ha 57,33 /ha 0,00 /ha N-Ausnutzung 100% 89% 77% 43% ph 7 ph 6 ph 5,5 ph 5 Versorgungsstufe (sl / ul) C B A 13

14 Mindererträge und erlöse bei Kalkversorgungsstufe B (Basis: Versuch CELAC / Kerschberger, Dauerversuche zur Kalkdüngung, 1985) Durchschn. Ertrag in den Jahren vor DüVneu: 90 dt/ha A-Weizen N-Bedarfsw. N-Effizienz N-Aufnahme ca. kg N je Ertrag Ertragsentgang Marktleistung ger. N-Aufwand Erlösentgang*) kg N/ha Kalk Stufe B Pflanze dt Korn + Stroh dt/ha dt/ha /dt /ha /ha Jahr , ,51 76, ,00 0,00 224,00 Jahr , ,51 76, ,00 0,00 224,00 Jahr , ,51 73, ,00 10,00 262,00 Jahr , ,51 73, ,00 10,00 262,00 Jahr , ,51 69, ,00 25,00 311,00 Jahr , ,51 69, ,00 25,00 311,00 in 6 Jahren 1594,00 *) Jahr 3-6 geringerer N-Einsatz berücksichtigt (1,00 /kg N) In die Betrachtung nicht eingegangen: - Schlechtere Verfügbarkeit von P, K und Mg - Höherer Aufwand bei der Bodenbearbeitung - Erosionsgefahr Der finanzielle Aufwand für Auf- und Erhaltungskalkung über diesen Zeitraum läge je nach Produkt bei etwa 300,-- 400,-- /ha incl. Ausbringkosten.

15 Möglichkeiten zur Erhöhung der N-Ausnutzung 15

16 Kultur Landesarbeitskreis Düngung Ertragsniveau dt/ha (Entwurf) Stickstoffbedarfswert kg N/ha (Entwurf) Aktuelle DüV N-Entzugswert (kg N/dt) Aktuelle DüV N- Bedarf zzgl. 20 kg N/ha Zuschlag Winterraps , Winterweizen A,B , Winterweizen C , Winterweizen E , Wintergerste , Winterroggen , Wintertriticale , Sommergeste , Hafer , Silomais , Körnermais , Entwurf Düngeverordnung Stand April 2016

17 Berechnung des Düngebedarfs für Stickstoff am Beispiel A-Weizen Tabellenwerte Nmin: wie bisher betriebs- und standortindividuell Entwurf Düngeverordnung Stand April 2016 Stickstoffbedarfswert in kg N/ha Weizen A / B 230 Ertragsniveau in dt/ha 90 Betriebliches Ertragsniveau 3jähr. Ø Ertragsdifferenz dt/ha Zu- und Abschläge (kg N/ha) für Nmin (im Boden verfügbare Stickstoffmenge) - 10 dt/ha 10 kg N/ha Ertragsdifferenz - Stickstoffnachlieferung Bodenvorrat (bei Humusgehalt < 4,5%) -40 Langjährige org. Düngung -10 Vorfrucht/Vorkultur -15 Stickstoffdüngebedarf kg N/ha

18 Berechnung des Düngebedarfs für Stickstoff am Beispiel A-Weizen Tabellenwerte bei Mindererträgen Nmin: wie bisher Korrekturwert Vorfrucht Körnermais =0 betriebs- und standortindividuell Entwurf Düngeverordnung Stand April 2016 Stickstoffbedarfswert in kg N/ha Weizen A / B 230 Ertragsniveau in dt/ha 80 Betriebliches Ertragsniveau 3jähr. Ø Ertragsdifferenz dt/ha Zu- und Abschläge (kg N/ha) für Nmin (im Boden verfügbare Stickstoffmenge) dt/ha -15 kg N/ha Ertragsdifferenz - Stickstoffnachlieferung Bodenvorrat (bei Humusgehalt < 4,5%) -40 Langjährige org. Düngung -10 Vorfrucht/Vorkultur -15 Stickstoffdüngebedarf kg N/ha

19 N-Effizienz erhöhen durch Gabenteilung Bemessung der absoluten Düngungshöhe anhand des Pflanzenbedarfes Nutzung von Sensortechnik während der Vegetation Nutzung stabilisierter N-Dünger Kombination von Wirtschaftsdüngern und Mineraldüngern Schwefel in Kombination mit Stickstoff düngen

20 N-Effizienz erhöhen durch Gabenteilung Bemessung der absoluten Düngungshöhe anhand des Pflanzenbedarfes

21 N-Aufnahme der Pflanzen Jahr D, Feld 4 Jahr C, Feld 3 kg N/ha Düngebedarf Jahr B, Feld 2 50 N-Angebot des Bodens Jahr A, Feld 1 0 Feb März April Mai Juni Juli Aug

22 N-Effizienz erhöhen durch Gabenteilung Bemessung der absoluten Düngungshöhe anhand des Pflanzenbedarfes Nutzung von Sensortechnik in der Teilfläche

23 N-Tester hilft N-Ernährungszustand schätzen Datenübergabe an Sensortechnik ermöglicht die kleinräumig gefundenen Erkenntnisse variabel in die Fläche zu übertragen

24 Sensortechnik erkennt Unterschiede in Biomasse und N- Versorgung

25 Ertrag und N-Aufwand bei variabler N-Düngung (N-Sensor kalibriert mit N-Tester) im Vergleich zu betriebsüblicher N-Düngung Ertragserhöhung = 6 % N-Einsparung = 14 % Datenbasis: 23 Streifenversuche in Winterweizen, durchgeführt durch Agri Con GmbH in

26 N-Effizienz erhöhen durch Gabenteilung Bemessung der absoluten Düngungshöhe anhand des Pflanzenbedarfes Nutzung von Sensortechnik während der Vegetation Nutzung stabilisierter N-Dünger

27 Beispiele: ENTEC,Alzon, Auch Kalkstickstoff ist stabilisiert! Nitrifikationshemmung Nitrifikationshemmstoff Harnstoff Enzym Urease Nitrosomonas Bakterien Nitrobacter Bakterien Ammonium Nitrit Nitrat Hydrolyse Nitrifikation

28 Durch Urease-Inhibitoren wird das Risiko der Ammoniakemissionen eingedämmt. Die kritische Anwendung von Harnstoffdüngern auf unbestelltem Ackerboden ohne sofortige Einarbeitung kann entschärft werden. Harnstoff-Inhibierung Nitrifikationshemmung Urease- Inhibitor Nitrifikationshemmstoff Harnstoff Enzym Urease Nitrosomonas Bakterien Nitrobacter Bakterien Ammonium Nitrit Nitrat Hydrolyse Nitrifikation

29 Ertrags- und Qualitätswirkungen von Harnstoff mit UI im Vergleich zu Harnstoff Kultur Winterweizen Versuchsjahre Versuchsstandort Roggenstein, Bayern in Zusammenarbeit mit TU München-Weihenstephan rel. Ertrag (%) Gabe 2. Gabe 3. Gabe Gesamt ,3 8,0 100,0 102,0 12,5 Kontrolle ungedüngt HASTO 70 HASTO 30 HASTO ,4 HASTO + UI 70 HASTO + UI 30 HASTO + UI

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31 6 zus. Vorgaben f. die Anwendung bestimmter Düngemittel Absatz 2 Obergrenze an Gesamt-N aus organischen Düngern im Mittel der landwirtschaftlich genutzten Flächen BMVEL 2014, geänd. 32

32 N-Effizienz erhöhen durch Gabenteilung Bemessung der absoluten Düngungshöhe anhand des Pflanzenbedarfes Nutzung von Sensortechnik während der Vegetation Nutzung stabilisierter N-Dünger Kombination von Wirtschaftsdüngern und Mineraldüngern Schwefel in Kombination mit Stickstoff düngen

33 Stickstoff- u. Schwefelaufnahme bei Getreide N-Aufnahme kg/ha Optimaler Düngezeitpunkt für Stickstoff und Schwefel N- Aufnahme S- Aufnahme S-Aufnahme kg/ha N.Baumgartner Oktober 14 34

34 Kultur: Wintergerste Versuchsjahre Versuchsstandort: Triesdorf/ Mittelfranken Versuchsdurchführung: LLT Triesdorf Ertragseffekte durch zusätzlich gedüngten Schwefel 100 % =61,1 dt/ha (Ertrag im 3-jährigen Mittel) N.Baumgartner Oktober 14 35

35 Einfluss verschiedener Schwefel-Düngesysteme auf den Ertrag und Qualität von Winterweizen Versuchsdurchführung: BASF Agrarzentrum Standorte: Süddeutschland n=9 Versuchsjahre N-Düngungsniveau 180 kg N/ha 3-geteilte Düngung ( ) Ertrag und Qualität (Rohprotein %) Ertrag dt/ha ,7% 12,6% 12,6% 12,5% 12,7% 13% 90,0 90,4 86,1 88,1 90,4 59,9 ASS = N+S N.Baumgartner Oktober 14 36

36 Schwefelmangel bei Winterweizen N.Baumgartner Oktober 14 37

37 Effizienz der Phosphatdüngung Möglichkeiten und Maßnahmen zur Verbesserung der Phosphatausnutzung: Einhaltung eines guten Kalkzustands des Bodens (ph-wert) Bodengehaltsklasse C anstreben Phosphat-Düngeform Düngezeitpunkt Räumliche Platzierung des P-Düngers

38 Einfluss des ph-wertes auf die Verfügbarkeit von Phosphat und von Spurennährstoffen 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7, ,0 8,5 ph-wert sauer neutral basisch Phosphat Eisen Mangan Kupfer, Zink Bor optimaler ph-bereich Molybdän

39 Die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphat wasserlöslich* ammoncitratlöslich* Aufgeschlossene Phosphate citronensäurelöslich ameisensäurelöslich mineralsäurelöslich Teilaufgeschlossene Phosphate Rohphosphate * entspricht der Extraktionskraft der natürlichen Chemosphäre des Bodens Abnahme der Phosphatverfügbarkeit

40 Applikationszeitpunkt der P-Düngung Kornertrag (dt/ha GE) Versuche BASF , Fruchtfolge Raps und Getreide P+ K im Herbst P + K im Frühjahr Phosphatdünger mit Phosphatdünger mit hohem wasserlöslichem Anteil hohem wasserlöslichem Anteil 76,3 + 3 % + 3,5 % 78,6 77,7 80,3 65 P 2 O 5 -Versorgung des Bodens niedrig optimal Mehrerträge durch Frühjahrsdüngung

41 P-Applikation durch Platzierte Düngung breitflächige Nährstoffgabe Absättigung des gesamten Oberbodens notwendig Nachteil: z.t. Düngung nicht durchwurzelter Bodenbereiche (Reihenkulturen) gezielte Nährstoffablage in den Wurzelraum räumliche Zugänglichkeit steigt Verbesserung der Pflanzenverfügbarkeit durch lokale Absättigung der Sorbenten vorteilhaft unter Trockenheitsphasen

42 P-Applikation durch Platzierte Düngung Mehrertrag durch differenzierte P-Düngung (TSP) bei Wintergerste 2011: Standort: Elxleben toniger Lehm, ph 6,6; P-Gehaltsklasse: A Zorn et al. (2011)

43 Effizienz der Kalium- und Magnesiumdüngung

44 Gesamt-N-Gehalte im Spross 3 und 6 Wochen nach der Kali-Düngung 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1,8 2,2 N gesamt 2,4 3 K4: 160 kg K (Getreide) p.a. 320 kg K (Zuckerrüben) p.a. K0 3 Wochen K0 6 Wochen Quelle: Universität Halle, Prof. Gransee 45

45 N 15 -Gehalte in Boden und Pflanze 3 und 6 Wochen nach einer 1 Kali-Düngung mg N/100 g Aufwuchs 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 K0 3 Wochen K0 6 Wochen K4 3 Wochen K4 6 Wochen 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 mg N/100 g Boden Quelle: Universität Halle, Prof. Gransee N Aufwuchs N Boden K4: 160 kg K (Getreide) 320 kg K (Zuckerrüben)

46 Einfluss unterschiedlicher K- Mg- und S-Düngung auf die N-Aufnahme von Triticale N-Entzug in kg N/ha N-Düngung 185 kg N/ha 64% 63% 57% 74% 82% 85% K+S Feldversuch Mg+S 150+Mg+S K-Düngung in kg K2O/ha Korn-Kali + EPSO Top Korn-Kali 4 7

47 4 Landesarbeitskreis Düngung Ionen- und Hydrat-Radius von Magnesium, Calcium and Kalium Mg 2+ Ca 2+ K + Ionen- Radius Hydrat- Radius H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H2 O H 2 O H 2 O H2 O H2 O H2O H2O H 2 O Magnesium hat eine große Hydrathülle Geringe Bindungskraft, insbesondere in Böden mit niedriger Kationen- Austausch-Kapazität (KAK) bei gleichzeitig niedrigem ph-wert Hohe Mobilität Auswaschungsgefahr

48 Antagonismus: Kalium reduziert die Magnesium-Aufnahme Mg 2+ -Aufnahme über unspezifische Transporter diese werden vermehrt durch ein hohes K + -Angebot blockiert K-Aufnahme über spezifische K-Transporter Mg 2+ Mg 2+ K + K + K + Mg 2+ Mg 2+ K-Antransport über Diffusion Mg-Antransport über Massenfluss K + K + K + Mg 2+

49 Beziehung zwischen TKG und Mg-Gehalt im Korn

50 Bittersalz-Versuche zu Getreide + 0,5 Durchschnitt 2-jähriger Versuche - 0,1 + 0,8 + 0,7 + 2,8 +1,4-0,3 + 2,0 Saatzucht Breun 51 Gesamt-Ø 1. VJ: + 0,7 dt/ha Gesamt-Ø 2. VJ: + 2,2 dt/h

51 Winterweizen-Ertrag nach Blattdüngung mit EPSO kg/ha Parzelle 25 kg/ha EpsoTop; kg/ha EpsoTop; kg/ha Combitop; kg/ha Mikrotop; kg/ha Mikrotop; kg/ha Mikrotop;

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53 Zahlreiche Pflanzenanalysen aus der Praxis weisen latenten oder starken Mangel an Mikronährstoffen auf 48% der Proben weisen Schwefelmangel auf 45% der Proben weisen Kaliummangel auf 40% der Proben weisen Zink-Mangel auf Ca. 20% der Proben weisen Phosphat bzw. Manganmangel auf 126 Pflanzenproben in Winterweizen, 2015, Deutschland Fußzeile 54

54 Ertragswirkung eines Mikronährstoff-Cocktails auf Winterweizen Mittel über 4 Wiederholungen, IPU Dülmen, 2011 Ca. 4,5% Ertragssteigerung bei gleicher N-Düngung Kosten der Maßnahme (ca. 40 /ha) sind somit gedeckt N-Effizienz ist signifikant erhöht Aber: Alle latenter Mangel muss auch vorliegen und vorangestellte Maßnahmen müssen erfolgt sein 55

55 Bodenuntersuchung Nmin-Wert: PN cm : 18 kg N/ha cm : 22 kg N/ha Analyseergebnis Bodentiefe Bodenart Oberboden s'l ph-wert (CaCl 2 ) 5,7 B Phosphor (P 2 O 5 ) mg/100g 17 C Kalium (K 2 O) mg/100g 10 B Magnesium (Mg) mg/100g 3 B Nährstoffgehalt/Versorgungsstufe Düngungsvorschlag 1. Kultur 2. Kultur 3. Kultur Kulturart A-Winterweizen Wintergerste Winterraps Ertragserwartung dt/ha 90 Ernterestabfuhr nein nein nein Kalk (CaO) dt/ha Phosphor (P 2 O 5 ) kg/ha Kalium (K 2 O) kg/ha Magnesium (MgO) kg/ha

56 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 57