Nährstoffeffizienz im Ackerbau unter Berücksichtigung mineralischer sowie organischer Düngung

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1 Nährstoffeffizienz im Ackerbau unter Berücksichtigung mineralischer sowie organischer Düngung Dr. W. Zorn, H. Schröter, H. Heß Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena Referat Acker- und Pflanzenbau Fachtagung des LAD BB / SN / TH am 09. Juli 2015 Nossen

2 Was ist Effizienz? Effizienz, effizient oder Zeiteinsparung steht für: Effizienz (Informatik), Sparsamkeit eines Algorithmus Effizienz (Statistik), Kriterium für die Qualität eines Schätzers Wirtschaftlichkeit, Kosten-Nutzen-Relation oder rationaler Umgang mit knappen Ressourcen Verhältnis zwischen Nutzenergie und energetischem Aufwand, siehe Wirkungsgrad optimale Verwendung von Produktionsfaktoren, (Pareto-Optimum) Quelle:

3 Was ist Nährstoffeffizienz unter praktischen Bedingungen? - Optimales harmonisches Nährstoffangebot (aus Sicht des Nährstoffbedarfs) - Bodenfruchtbarkeit (Humusversorgung) - Wirkung der applizierten Düngung (räumliche und zeitliche Verfügbarkeit) Wozu Nährstoffeffizienz? - Wirtschaftlichkeit der (N)-Düngung - N-Saldo (Düngeverordnung) - Herbst-N min (Wasserschutz)

4 Optimales harmonisches Nährstoffangebot (aus Sicht des Nährstoffbedarfs) Minimumtonne nach Justus von Liebig ( )

5 Nährstoffversorgung Thüringer Ackerböden Parameter Flächenanteile (%) in den ph- und Gehaltsklassen 1) A sehr niedrig B niedrig C mittel D hoch E sehr hoch ph P K Mg ) A = sehr niedrig, B = niedrig, C = anzustrebend/mittel, D = hoch, E = sehr hoch

6 Einfluss der Jahreswitterung auf den Ernährungszustand von Ackerkulturen (Thüringen , n=854) Anteil Proben mit unzureichendem Ernährungszustand % N P K Mg Niederschlag in den Monaten März bis Mai (mm) in Friemar (zentrales Thüringer Becken)

7 Langfristige Wirkung differenzierter Düngung auf die Nährstoffeffizienz

8 Auswirkungen langjährig differenzierter Düngung auf Ertrag, Bodengehalte und N-Ausnutzung (Statischer Dauerversuch Bad Lauchstädt) Variante Versuchsanlage: 1902 Auswertejahre: Gehalt mg/100g Boden Ertrag dt/ha N- Kartoffel P DL K DL Zuckerrübe Sommergerste Winterweizen Ausnutzung % NPK 11 D 15 C , ,9 98 NP 11 D 6 B , ,2 93 NK 2 A 15 C , ,6 81 N 2 A 7 B , ,8 62 PK 11 D 24 D , ,4 - ohne 4 B 8 B , ,5 - Quelle: Körschens und Eich, 1990

9 Relativerträge von Silomais, Sommergerste und Kartoffel (Mittel ) im Statischen Nährstoffmangelversuch Thyrow (NPK+Kalk = 100) Sommergerste Silomais Kartoffel % ph ,1 4,6 6,0 6,6 4,1 5,5 6,4 6,3 Bezugsbasis: So-Gerste: 22,5 dt/ha, Silomais: 72,7 dt TM/ha, Kartoffel: 219,9 dt/ha Quelle: Baumecker et al., 2009

10 Kalk und Nährstoffeffizienz

11 Säureschäden bei Sommergerste ph-wert < 4,0 ph-wert 6,2

12 Kornertrag von Sommergerste in Abhängigkeit vom ph-wert des Bodens (Bad Berka, 2001) 80 dt/ha ph

13 Wirkung des Boden-pH-Wertes auf den Nährstoffgehalt von Sommergerste 31 Schläge mit Schädigung durch Bodenversauerung Standorte: Sand bis stark lehmiger Sand Bodenuntersuchung und Pflanzenanalyse jeweils auf geschädigter und ungeschädigter Teilfläche (Bestandeshöhe der gesunden Pflanzen: cm, geschädigte Pflanzen: 5 30 cm) Auswertung: relativer Nährstoffgehalt der geschädigten Pflanzen (Gehalt gesunder Pflanzen = 100) zu beachten: gesunde Pflanzen größere Wuchshöhe (= Verdünnungseffekt/ niedrigerer optimaler Nährstoffgehalt)

14 Relativer N-Gehalt von Sommergerste in Abhängigkeit vom ph-wert des Bodens (gesunde Pflanzen = 100) % geschädigte Pflanzen gesunde Pflanzen 0 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph-wert

15 Relativer P-Gehalt von Sommergerste in Abhängigkeit vom ph-wert des Bodens (gesunde Pflanzen = 100) % P-Gehaltsklasse ,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph-wert A+B C D+E

16 Relativer K-Gehalt von Sommergerste in Abhängigkeit vom ph-wert des Bodens (gesunde Pflanzen = 100) % K-Gehaltsklasse ,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph-wert A+B C D+E

17 Relativer Mg-Gehalt von Sommergerste in Abhängigkeit vom ph-wert des Bodens (gesunde Pflanzen = 100) % Mg-Gehaltsklasse ,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph-wert A+B C D+E

18 Phosphatdüngung und Nährstoffeffizienz

19 Feldversuch Friemar zur platzierten P-Düngung zur Saat im Vergleich zur breitwürfigen Düngung zur Saat und zur Kopfdüngung im Frühjahr statischer Versuch (4 Wiederholungen, randomisiert) 2012: Wi-Weizen 2013: Wi-Gerste 2014: Winterraps 2015: Winterweizen Platzierte Düngung zur Saat Düngemittel: Düngemittelablage: Triplesuperphosphat 8-10 cm tief zwischen jede Reihe, 5 cm Abstand zur Saatreihe

20 Standortangaben zum P-Unterfußdüngungsversuch Friemar Löß-Braunschwarzerde Tiefe cm ph P CAL - Gehalt mg P/100g P H2O - Gehalt mg P/100g ,2 1,6 0, ,1 1,1 0, cm Gehaltsklasse A in 0 20 cm 6,1 0,9 0,14 2,4

21 P-Unterfußdüngungsversuch Friemar P-Gehaltsklasse A Ohne P UFD 200% Ohne P

22 Wirkung der P-Applikation (TSP) auf den Kornertrag von Winterweizen Friemar 2012 (ohne P: 91,9 dt/ha) Mehrertrag 25 vor Saat UFD 20 dt/ha 15 Kopfdüngung Frühjahr ohne P P-Düngung in % der P-Abfuhr

23 Wirkung der P-Applikation (TSP) auf den Kornertrag von Wintergerste Friemar 2013 (ohne P: 92,5 dt/ha) Mehrertrag dt/ha 20 vor Saat UFD Kopfdüngung Frühjahr ohne P P-Düngung in % der P-Abfuhr

24 N-Aufnahme von Winterraps vor Winter nach differenzierter P-Applikation (TSP) Friemar 2013 N kg/ha vor Saat UFD ohne P P-Düngung in % der P-Abfuhr Kopfdüngung Frühjahr

25 Wirkung der P-Applikation (TSP) auf den Kornertrag von Winterraps Friemar 2014 (ohne P: 62,7 dt/ha) Mehrertrag dt/ha ,4 vor Saat 2,1 4,0 0 UFD 2,5 5,1 2,9 4,1 ohne P P-Düngung in % der P-Abfuhr Kopfdüngung Frühjahr *) *) P-Nachwirkung

26 N-Aufnahme von Winterrapssaat nach differenzierter P-Applikation (TSP) Friemar vor Saat UFD Kopfdüngung Frühjahr N kg/ha ohne P P-Düngung in % der P-Abfuhr

27 Organische Düngung und Nährstoffeffizienz

28 Dauerdüngungsversuch L28 in Bad Salzungen Versuchsanlage: 1966 statischer Versuch, zweifaktoriell Prüffaktor: A organische Düngung (= OD) B mineralische N-Düngung Organische Düngung Stufe Versuchszeitraum 1966 bis 1992 seit ohne ohne dt/ha Stallmist jedes 2. Jahr 50 dt/ha Stroh jedes 2. Jahr 300 dt/ha Stallmist jedes 3. Jahr 75 dt/ha Stroh + 35 m 3 /ha Gülle jedes 3. Jahr Mineralische N-Düngung (kg N/ha) Stufe Getreide Kartoffel/ Silomais Winterraps Die Nebenernteprodukte (z. B. Getreide- und Rapsstroh) wurden immer abgefahren.

29 2. Versuchsperiode seit 1993

30 Fruchtfolge ab Sommerweizen 1994 Silomais (OD) 1995 Winterweizen 1996 Sommergerste 1997 Kartoffel(OD) 1998 Winterweizen 1999 Silomais(OD) *) 2000 Winterweizen 2001 Sommergerste 2002 Wintertriticale 2003 Kartoffel(OD) 2004 Winterweizen 2005 Wintergerste 2006 Winterraps (OD) 2007 Winterweizen 2008 Winterroggen 2009 Silomais (OD) 2010 Winterweizen 2011 Sommergerste 2012 Kartoffel(OD) 2013 Winterweizen 2014 Sommerweizen 2015 Silomais (OD) 7 Fruchtfolgerotationen * Kartoffel mit OD 3*Silomais mit OD 1* Winterraps mit OD 14 * Getreide ohne DO *) = Änderung der Fruchtfolge infolge Auswinterung

31 Mittlerer GE-Ertrag in Abhängigkeit von organischer und mineralischer N-Düngung, 21 Erntejahre ( ) Stallmist Gülle+Stroh 80 dt GE/ha N opt = 169 kg N/ha N opt = 174 kg N/ha ohne OD 50 N opt = 181 kg N/ha mineralische N-Düngung kg N/ha

32 Mittlerer GE-Ertrag (dt/ha) ausgewählter N-Stufen im Zeitraum 2012 bis 2014 mineralische N-Düngung organische Düngung N-Stufe 4 120/150 kg N/ha N-Stufe 5 160/200 kg N/ha Mittel (relativ) ohne 99,1 104,1 101,8 (100) Stallmist 111,4 116,1 113,8 (112) Gülle + Stroh 106,9 109,8 108,4 (106)

33 C org - und N t -Gehalte im Boden (Mittel aller N-Stufen ) sowie Humusbilanz für den Zeitraum 1994 bis 2013 Parameter organische Düngung ohne Stallmist Gülle + Stroh C org % 0,65 0,90 0,84 N t kg Humus-C/ha (untere Werte) kg Humus-C/ha (obere Werte) % 0,06 0,09 0,

34 Entwicklung des C org -Gehaltes 1993 bis 2013 (Mittel aller N-Stufen jeder Stufe der org. Düngung) C org. % 1 0,9 0,8 organische Düngung Stallmist Gülle + Stroh 0,7 0,6 ohne 0,5 0, Jahr

35 Fazit Eine hohe Nährstoffeffizienz im Ackerbau erfordert: - ein optimales harmonisches Nährstoffangebot für die Pflanzen - eine optimale organische Düngung - eine dem Bedarf der Pflanzen angepasste Düngung (zeitlich, räumlich) P-Mangel K-Mangel S-Mangel Mn-Mangel

36

37 Veranstaltungshinweis 24. Thüringer Düngungs- und Pflanzenschutztagung Termin: , Beginn 09:15 Uhr Ort: Messe Erfurt

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