Wir steigern Effizienz Die Zukunft der Düngung
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- Astrid Kurzmann
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1 Wir steigern Effizienz Die Zukunft der Düngung Michael Fuchs SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH Landwirtschaftliche Anwendungsforschung Cunnersdorf 2017
2 Geht es ohne Mineraldünger? ca. 40% der Welterzeugung an Nahrungsprotein haben ihren Ursprung in der Haber-Bosch Ammoniaksynthese 1900 konnte die Landwirtschaft nahezu ohne Mineraldünger auf einer Fläche von 850 Mio. ha 1,625 Mrd. Menschen ernähren mit gleicher Wirtschaftsweise könnten heute von 1,5 Mrd. ha Ackerfläche nur ca. 2,9 Mrd. Menschen leben es sind aber aktuell 7,6 Mrd. und ,7 Mrd. Fazit: ohne Mineraldüngung könnte die Weltbevölkerung nicht ausreichend mit Nahrungsmitteln versorgt werden Quelle: Smil 1999, University of Manitoba, Kanada
3 Steigerung der Stickstoffeffizienz notwendig Saldo der Stickstoff-Gesamtbilanz in Deutschland kg/ha
4 Anforderungen an die N-Düngung Anstieg der Weltbevölkerung erfordert Ernährungs- und Rohstoffsicherung, aber auch Ressourcenschutz. N-Austrag (Nitrat, Ammoniak und Lachgas) in die Umwelt ist zu hoch. Anforderungen der Gesellschaft und Gesetzgebung verändern sich. Veränderte Klimabedingungen erfordern neue Düngestrategien. Standorte in Europa erlauben nachhaltige Landwirtschaft auf hohem Intensitätsniveau. Hohe Dünger-N-Ausnutzung in Europa vermindert Landverbrauch und Zerstörung von Ökosystemen in Entwicklungsländern. Angepasster N-Düngereinsatz mit hoher N-Effizienz und geringem N-Verlustrisiko
5 Absatz von N-Düngern in Deutschland 5 Stickstoffdünger 2016/17, Arten in Prozent 1,6 Mio. t N (2016/17) t Harnstoff t KAS t AHL Harnstoff KAS AHL NP-/NPK Erwarteter Mengenrückgang N-Mineraldünger (DüV): 5 bis 10% Sonstige (N/S) Quelle: Statistisches Bundesamt
6 Klimatische Veränderungen Eigene Messungen: Veg.-periode Febr.-Juni ( ) NS: -60mm Temp.: +2 C Extreme Änderungen in den letzten 10 Jahren Quelle: Wetteronline
7 Bedingungen für Ammoniakverluste nehmen zu 7 Temperaturanstieg zunehmend trockene Böden längere Phasen mit geringen Niederschlägen Boden ph-werte Bindungsvermögen der Böden biologische Aktivität (Grünland)
8 Trockenheit und hohe Temperaturen = Ammoniakverlustbedingungen 8 Unterzeile Arial 22 grün Einleitungstext Arial 18 oder größer Hier kann Text stehen. Hervorhebungen Arial 18 grün fett. Foto: Dr. Erhard Albert
9 Weltneuheit ALZON neo-n PIAGRAN 46 + Nitrifikationsinhibitor (NI) + Ureaseinhibitor (UI) 2-NPT MPA
10 Wirkprinzip Urease- und Nitrifikationsinhibitor Nitrifikations-Inhibitor (NI) verzögert Umwandlung von Ammonium- zu Nitrat-N 10
11 Zeitlich differenzierte N-Umsetzung CO(NH 2 ) H 2 O 2 NH 4+ +CO 3 2- NH 4+ NO 2- NO 3-20 C 10 C 2 C 20 C 10 C 8 C 5 C Umwandlungszeit in Tagen Harnstoffhydrolyse Umwandlungszeit in Wochen Nitrifikation Michael Fuchs, SKW-Fachtagung Düngung 2018
12 Inhibitoren mindern Auswirkungen von Witterungsextremen Der Klimawandel stellt die Düngungspraxis vor große Herausforderungen. Hohe Wassersättigung des Bodens nach Winter Starkniederschlagsereignisse nach der N-Düngung Nutzung feucht-kühler Bedingungen Forderung des Gesetzgebers nach weniger Nitrateinträgen in Gewässer 6-12 Wochen Um 5 bis 7 Tage verlängerte niederschlagsfreie Zeiten Rückgang der Niederschläge von Febr.- Juni Steigende Temperaturen Forderungen des Gesetzgebers (DüV) 1-2 Wochen
13 ALZON neo-n - viele Vorteile in einem Korn 13 Ammoniumbetonte Pflanzenernährung Geringere Verluste NO 3, N 2 O, N 2 NI NI UI UI Größere Witterungsunabhängigkeit Geringere NH 3 -Verluste Frühere Düngung Bessere N-Verfügbarkeit NI NI UI UI Bessere N-Ausnutzung Gabenzusammenlegung Arbeitswirtschaft Erweiterte Anwendungsmöglichkeiten
14 Nitrifikation und deren Beeinflussung ohne NI ca. 50% in 1 Woche (20 C) 6 Wochen (5 C) mit NI 5-8 Wochen (20 C) Wochen (5 C)
15 Potential eines Nitrifikationsinhibitors (NI) Bodenmodelltest Optimale Feuchte und Temperatur N-Menge an Modellsystem und Analytik angepasst Nitrifikationsinhibitoren verzögern Nitrifikation um 4 12 Wochen
16 NI-Anwendung: veränderte Düngungssysteme Wasserüberschuss aus dem Winter Risiko Starkniederschläge Risiko Frühjahrstrockenheit traditionelle N-Düngung N G a b e n (kg/ha) N-stab. Dünger Michael Fuchs, SKW-Fachtagung Düngung 2018 Winterweizen übrige Kulturen
17 Ähréntragende Halme/m² Einfluss des Düngemittels/-systems auf die Bestockung n=
18 NI Ertragssteigerung unter kritischen Bedingungen im Dauerversuch AHL + NI
19 Wurzelwachstum und ammoniumbetonte Pflanzenernährung Harnstoff: Tag 7 nach Versuchsbeginn Wurzeluntersuchungen am Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle (UFZ) Tag 7 nach Versuchsbeginn Harnstoff + NI:
20 Wurzelwachstum und ammoniumbetonte Pflanzenernährung Harnstoff: Wurzeluntersuchungen am Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle (UFZ) Tag 10 nach Versuchsbeginn Harnstoff + NI: Tag 10 nach Versuchsbeginn
21 Weltrekord mit ALZON 46 und PIAMON 33-S ,2 dt/ha Weizen Rod Smith Beal Farm Die Düngestrategie fürs Guinessbuch: BBCH 23: 80 kg/ha N mit PIAMON 33-S BBCH 30: 102 kg/ha N mit ALZON 46 BBCH 31/32: 68 kg/ha N mit ALZON 46 Spätgabe/Qualitätsgabe: 60 kg/ha mit Ammoniumnitrat 7. Februar 2018 Michael Fuchs, SKWP-Fachtagungen Düngung 20188
22 Harnstoffabbau im Boden mit UI Hemmung der Urease Wirkung von 2-NPT 2-NPT Blockierung des aktiven Zentrums Urease-Modell Wirkungsvorrausetzung: geringe Harnstoff-Verteilung im Boden (enges Mengenverhältnis Enzym Inhibitor) Minderung der Ammoniakemissionen bis zu 90%
23 Potential eines Ureaseinhibitors (UI) Kumulative NH 3-N-Freisetzung Ammoniakverflüchtigungstest im Labor (mg N/Gefäß) Ureaseinhibitoren können die Harnstoff- Umsetzung um bis zu 2 Wochen verzögern. ohne Ureaseinhibitor mit Ureaseinhibitor Tage nach Dünger-Applikation Eigene Messungen zu Ammoniakverlusten aus Harnstoff im praxisnahen Feldversuch 6,5% des gedüngten HS-N
24 NH 3 -Verlust [%-Dünger-N] Wirkstoffkombination UI +NI in ALZON neo-n Harnstoffabbau mit UI Auflösung an der Bodenoberfläche Überwiegend Trocken Auflösung der HS-Granalie lokal an der Bodenoberfläche. NH 3 -Verlustpotenzial 8 7 Feldversuche Cunnersdorf Mittlerer NH 3 -Verlust über 4 Jahre ( ) PIAGRAN /14 WW 2015/16 Raps deutliche NH 3 -Verlustminderung durch UI-Einsatz ALZON neo-n PIAGRAN pro Inhibierung 1 enges Urease-Inhibitor-Verhältnis 0
25 NH 4 + -Konzentration [mg N / 100 g B] Wirkstoffkombination UI +NI in ALZON neo-n Harnstoffabbau mit UI Verteilung in den Boden Überwiegend Feucht Verteilung des hochlöslichen HS-N im Boden. KEIN NH 3 -Verlustpotential 14 NH 4+ -Bildung 24h nach HS-Applikation im Modelltest bei HS-Verteilung im Boden schneller HS-Abbau trotz UI-Einsatz Kontrolle ohne UI mit UI 80% in 24h umgesetzt weites Urease-Inhibitor-Verhältnis
26 N-Aufnahme von Winterweizen Produktionsziel Stadium Tage kg N/ha (nach Dennert, Fischbeck und züchtereigenen Versuchen) 100 dt/ha 11,5% RP % kg N/ d*ha kg N/ ha 100 dt/ha 13,5% RP % kg N/ d*ha BBCH , ,94 BBCH BBCH ,33 BBCH , Michael Fuchs, SKW-Fachtagung Düngung 2018
27 Nährstoffaufnahme von Mais Verteilung der Nährstoffaufnahme in % Stadium N P 2 O 5 K 2 O MgO Bis zum 4.Blatt Blatt bis Eintrocknen der Narbenfäden Kolbenbildung und später Michael Fuchs, SKW-Fachtagung Düngung 2018
28 Harnstoffabbau im Boden mit UI Wirkungsweise des UI * NI unter Praxisbedingungen Der Dünger fällt Granalie nach Ausbringung Überwiegend Trocken Überwiegend Feucht Auflösung der HS-Granalie lokal an der Bodenoberfläche. Optimale Verteilung des hochlöslichen HS-N im Boden. NH 3 -Verlustbedingungen Verzögerter HS-Abbau durch UI starke NH 3 -Minderung Ausreichend Zeit für NH 4+ -Bindung hohe N-Effizienz keine NH 3 - Verlustbedingungen! schneller HS-Abbau trotz UI schnelle N-Verfügbarkeit Schutz vor Auswaschung durch NI hohe N-Effizienz
29 Wirkstoffkombination UI +NI in ALZON neo-n Kein N-Verlustrisiko durch Verlagerung oder Auswaschung von HS! Nitrat Harnstoff + NI + UI Auswaschungsrisiko
30 Relativwerte N-Effizienz (%) ALZON neo-n in Feldversuchen Winterweizen Kornertrag, N-Entzug und N-Effizienz von ALZON neo-n im Vergleich zu HS in Winterweizen (Mittel aus 15 Versuchen) Kornertrag rel. N-Entzug rel. N-Effizienz (%) ,5 dt/ha 211 kg N/ha ohne N Harnstoff ALZON neo-n - 3 Gaben 2 Gaben 61 t-test; α = 0.05 relativ: Ertrag 2,25 N-Entzug 2,4
31 Samenertrag /N-Entzug (relativ) N-Effizienz (%) ALZON neo-n in Feldversuchen Winterraps 31 Samenertrag und N-Entzug ALZON neo-n im Vergleich zu HS in Winterraps (Mittel aus 13 Versuchen) Samenertrag rel. N-Entzug rel. N-Effizienz (%) b B a ,7 dt/ha 19 A ,3 kg N/ha Harnstoff ALZON neo-n t-test; α = 0.05 = 1,15 (Ertrag); 3,04 (N-Entzug) 2 Gaben 1 Gabe
32 Samenertrag (relativ) raps-power Samenertrag Wi-Raps 2017 Samenertrag von Raps bei Düngung von raps-power neo im Vergleich zu PIAMON 33-S 2017 (n=2) ,4 103,7 100, ,6 dt/ha PIAMON 33-S raps-power raps-power neo ASS/KAS 2 Gaben 1 Gabe 1 Gabe 2 Gaben t-test; α = 0.05 = 7,9 Raps-power neo = Mischdünger aus 30% ALZON neo-m-plus und 70% PIAMON 33-S (37% N, 8% S)
33 TM-Ertrag 4 Schnitte (relativ) N-Entzug (relativ) N-Effizienz (%) ALZON neo-n in Grünland TM-Ertrag und N-Entzug von ALZON neo-n im Vergleich zu HS in Dauergrünland (LWK Niedersachsen Obershagen 2016) 43 TM-Ertrag rel. N-Entzug rel. N-Effizienz (%) ,1 dt/ha ,3 kg N/ha ohne N KAS Harnstoff ALZON neo-n kg/ha N Zeitpunkt - 70/60/50/50 70/60/50/50 130/-/100/- VB Schnitt VB Schnitt VB + 3. Schnitt t-test; α = 0.05 = 6,5 (Ertrag); 9,6 (N-Entzug)
34 Relativertrag Erträge unter mediterranen Bedingungen Ertragsvergleich von ALZON neo-n im Vergleich zu HS in verschiedenen Kulturen unter mediterranen Bedingungen ohne N Harnstoff ALZON neo-n (104 dt/ha) (92,0 dt/ha) (479 dt/ha) (293 dt/ha) 20 0 c b a c b a c b a b a a Körnermais 2015 Reis MW Kohl 2015 Salat 2016 unterschiedliche Buchstaben = signifikante Unterschiede t-test; α = 0.05) Körnermais = 10,1 Reis = 4,7 Kohl = 9,0 Salat = 8,2
35 Fazit» N-Mineraldünger sind verschiedenen Verlustrisiken ausgesetzt» Veränderte Witterungsbedingungen steigern die Verlustgefahr» Inhibitoren zu Harnstoff als Nitrifikationsinhibitoren (NI) mindern Nitratauswaschung und Lachgasverluste Ureaseinhibitoren (UI) mindern Verluste als Ammoniak» Kombination HS + UI+NI (ALZON neo-n) verbessert die N-Effizienz um 3 bis 19%» Vermiedene Verluste führen zu höherer N-Ausnutzung und besseren N-Bilanzen von im Mittel kg N/ha in Ackerkulturen in Deutschland» Stärkste Effekte bei erhöhten Verlustbedingungen (Grünland, Extremwetter)» Mit gleicher N-Menge werden höhere Erträge und N-Entzüge erzielt» Zielstellungen der DüV für eine wirtschaftliche und umweltgerechte Landnutzung lassen sich einfacher erfüllen
36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Unsere Wünsche für Sie: eine gute Ernte 2018 bei guten Preisen!
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