Verbesserung der N-Effizienz von Winterraps und des N-Transfers in die Folgefrucht

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1 Fachtagung EFFO Luxemburg, Verbesserung der N-Effizienz von Winterraps und des N-Transfers in die Folgefrucht Klaus Sieling Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

2 2 Versuchsgut Hohenschulen Quelle: Google maps

3 Versuchsgut Hohenschulen 3 Östliches Hügelland sandiger Lehm (50 BP) 760 mm Jahresniederschlag (300 mm im Winterhalbjahr) 8,8 C Jahresmitteltemperatur Langjähriges Ertragsniveau: Winterweizen: 8,6 t/ha Wintergerste: 8,7 t/ha Winterraps: 4,2 t/ha

4 4 Gliederung - Einleitung - N-Düngung im Herbst - N-Düngung im Frühjahr - N-Transfer in die Folgefrucht/-früchte - Fazit/Ausblick

5 5 Bedeutung von Raps in der Fruchtfolge - gute Vorfrucht für Weizen - hinterlässt gute Bodenstruktur (pfluglose Bestellung z.b. von Weizen unproblematisch) - hohe N-Aufnahme vor Winter, insb. bei nicht zu später Saat aber: - schlechte N-Effizienz hoher N-Bilanzüberschuss - hohes N-Auswaschungspotenzial unter Weizen als Nachfrucht

6 N-Auswaschung (kg N/ha) 6 N-Bilanz und N-Auswaschung (Hohenschulen, ) Grenzwert 50 kg N/ha Nach Raps, unter Weizen Nach Gerste, unter Raps N-Bilanz (Düngung minus Entzug) (kg N/ha) EU Grenzwert (50 ppm Nitrat bei 300 mm NS)

7 N-Düngung im Herbst 7

8 8 N-Düngung zu Raps im Herbst - (organische) N-Düngung im Herbst zu Raps erlaubt! - optimale Vorwinterentwicklung für Überwinterung Ertragswirksamkeit (Ertragshöhe, -sicherheit) -

9 Wirkung von Schweinegülle auf die Vorwinterentwicklung von pfluglos bestelltem Raps 9 80 kg N ges /ha als Gülle vor der Aussaat keine Gülle

10 Ertrag (dt/ha) 10 Effekt des Ausbringungstermins von 80 kg N ges /ha als Schweinegülle ( ) während der Stängelstreckung -40 kg N/ha vor der Aussaat mit sofortiger Einarbeitung Gülle im Herbst Gülle im Frühjahr Mineralische N-Düngung (kg N/ha) im Mittel von gepfügt und pfluglos

11 11 Trockenmasse (TM) und N-Aufnahme von Raps vor Winter sowie Ertrag nach variierter Herbst-N-Gabe TM (g/m 2 ) Ungedüngt 40 kg N/ha auf das Stroh 40 kg N/ha nach der Saat 40 kg N/ha im 2-4 Blattstadium 48 b 68 ab 87 a 87 a KAS, , Talent, pfluglos bestellt Aussaat: Ende August

12 12 Trockenmasse (TM) und N-Aufnahme von Raps vor Winter sowie Ertrag nach variierter Herbst-N-Gabe TM (g/m 2 ) N-Aufnahme (kg N/ha) Ungedüngt 48 b 18 b 40 kg N/ha auf das Stroh 40 kg N/ha nach der Saat 40 kg N/ha im 2-4 Blattstadium 68 ab 25 b 87 a 36 a 87 a 37 a Verdoppelung der N-Aufnahme vor Winter gegenüber ungedüngt

13 13 Trockenmasse (TM) und N-Aufnahme von Raps vor Winter sowie Ertrag nach variierter Herbst-N-Gabe TM (g/m 2 ) N-Aufnahme (kg N/ha) Ertrag (dt/ha) Ungedüngt 48 b 18 b 45,9 ns 40 kg N/ha auf das Stroh 40 kg N/ha nach der Saat 40 kg N/ha im 2-4 Blattstadium 68 ab 25 b 47,1 ns 87 a 36 a 46,9 ns 87 a 37 a 48,1 ns +1,2 +1,0 +2,2 2,2 dt/ha Mehrertrag gegenüber ungedüngt, aber statistisch nicht signifikant

14 14 Trockenmasse (TM) und N-Aufnahme von Raps vor Winter sowie Ertrag nach variierter Herbst-N-Gabe TM (g/m 2 ) N-Aufnahme (kg N/ha) Ertrag (dt/ha) N-Rest (kg N/ha) Ungedüngt 48 b 18 b 45,9 ns kg N/ha auf das Stroh 40 kg N/ha nach der Saat 40 kg N/ha im 2-4 Blattstadium 68 ab 25 b 47,1 ns a 36 a 46,9 ns a 37 a 48,1 ns % des gedüngten N verbleibt im System und erhöht die N-Bilanz

15 N-Herbstdüngung und Rapsertrag 15

16 N-Herbstdüngung und Rapsertrag 16

17 17 N-Herbstdüngung und Rapsertrag (dt/ha) ( ) N-Dgg. Fj. Herbst-N-Düngung Differenz (kg N/ha) 0 kg N/ha 40/80 kg N/ha (dt/ha) 0/0 28,7 33,9 +5,2 40/40 41,9 46,6 +4,7 80/80 48,6 51,4 +2,8 120/120 51,5 53,8 +2,3 140/140 52,9 54,4 +1,5 Herbst-N-Gabe weniger effektiv, wenn Frühjahrs-N-Gabe ausreichend

18 18 Versuchsbeschreibung (123) Versuchsdauer: 2009/10, 2010/11, 2012/13 Vorfrucht: Wintergerste - 4 Saatzeiten (10.08., , , ) - 4 Herbst-N-Stufen (0, 30, 60, 90 kg N/ha) - 5 Frühjahrs-N-Stufen (0, 80, 160, 240, 280 kg N/ha) - 4 Wiederholungen = 320 Parzellen Saatzeiten randomisiert angelegt, so dass eine Verrechnung je Jahr möglich ist Herbst- und Frühjahrs-N-Stufen innerhalb der Saatzeiten randomisiert

19 Oberirdische N-Aufnahme zu Vegetationsende in Abhängigkeit von Aussaattermin und Herbst-N-Düngung (2010, 2011, 2013) - deutliche Wirkung von Saatzeit und N-Versorgung 19 - N-Wirkung bei früher bzw. optimaler Saat ausgeprägter - hohe N-Reste bei (zu) später Saat Aussaattermin

20 20 Oberirdische TM-Bildung im Herbst in Abhängigkeit von Temperatursumme und N-Herbst (2010, 2011, 2013) Basistemperatur: 3 C

21 21 Pfahlwurzel-TM-Bildung im Herbst in Abhängigkeit von Temperatursumme und N-Herbst (2010, 2011, 2013) Basistemperatur: 3 C

22 Ertrag [dt/ha] Rapserträge in Abhängigkeit von Saattermin und Herbst-N (2010, 2011, 2013) SZ SZ SZ SZ 4 Aussaattermin deutlicher Saatzeit- und N-Effekt - N-Wirkung auch bei früher und normaler Saat sichtbar

23 23 Rapserträge in Abhängigkeit von Herbst-N und Frühjahrs-N (2010, 2011, 2013) im Mittel der Jahre und der Saatzeiten

24 Beziehung zwischen oberirdischer N-Aufnahme im Herbst und Samenertrag 24

25 25 Beziehung zwischen oberirdischer N-Aufnahme im Herbst und Samenertrag 1 g TM/Pfl. x 40 Pfl./m 2 x 5% N = 20 kg N/ha

26 Beziehung zwischen N-Aufnahme im Herbst und Samenertrag (2011, kg N/ha im Frühjahr) 26

27 27 Herbst-N-Düngung zur Ertragssicherung? Ergebnisse aus Mecklenburg-Vorpommern (Peters, 2016)

28 28 Bewertung einer N-Düngung im Herbst Mehrerträge durch Herbst-N zu beobachten, z.t. auch bei gutem Herbstwachstum - Interaktion mit Frühjahrs-N? aber: - Wirkungsmechanismen und nachfolgende (Winter-) Witterung nicht wirklich bekannt, daher Effekte von Herbst-N nicht vorhersehbar - N-Ausnutzung geringer - sinnvoll bei pflugloser Bestellung und/oder später Aussaat (max kg N/ha zum Raps, nicht zum Stroh) optimaler Aussaattermin fördert die Einzelpflanze besser als Herbst-N

29 29 N-Düngung im Frühjahr - N-Düngung nach Biomasse (s. Vortrag Dr. Jana Peters) - Dreiteilung der Frühjahrs-N-Düngung? - N-Düngung zur Blütenbehandlung für bessere Haftfähigkeit von Pflanzenschutzmitteln?

30 30 N-Düngung im Frühjahr - N-Düngung nach Biomasse (s. Vortrag Dr. Jana Peters) - Canopy Management per N-Düngung - Dreiteilung der Frühjahrs-N-Düngung? - N-Düngung zur Blütenbehandlung für bessere Haftfähigkeit von Pflanzenschutzmitteln?

31 31 Canopy Management (Stokes et al. 1998)

32 32 Canopy Management - Wie sieht der optimale Bestand/der optimale Green Area Index (GAI) aus? (Lunn et al. 2001)

33 Ertrag [dt/ha] 33 Rapsertrag bei variierter N-Düngung ( ) nach Weizen Hybridsorte N-Gesamtmenge wichtiger als die Verteilung N-Gabe [kg N/ha]

34 34 Canopy Management per N-Düngung Bestandesführung per N-Düngung bei Raps schwierig, da - Bestandesentwicklung sehr stark von der Witterung abhängig - N-Düngung idr Mitte April und damit vor der eigentlichen Ertragsbildung abgeschlossen - Datenlage (GAI-Messungen)??

35 35 N-Düngung im Frühjahr - N-Düngung nach Biomasse - Canopy Management per N-Düngung - Potenzial einer teilflächenspezifische N-Düngung - Dreiteilung der Frühjahrs-N-Düngung? - N-Düngung zur Blütenbehandlung für bessere Haftfähigkeit?

36 36 Teilflächenspezifische N-Düngung geringerer N-Düngeraufwand bei gleichen Erträgen in Teilfl. spez. reduziert im Vergleich zu Einheitlich optimal Einheitlich optimal Teilfl. spezif. reduziert (-30 kg N/ha) Einheitlich reduziert (-30 kg N/ha) (Pahlmann 2013)

37 37 Fazit zu N-Düngung im Frühjahr - Düngung nach Biomasse: praktikabler Ansatz - canopy management : eher weniger erfolgsversprechend - Teilflächenspezifische Düngung: bietet gewisses Potenzial durch Reduktion der N-Düngermenge Möglichkeiten zur Optimierung eher begrenzt

38 N-Transfer in die Folgefrucht/-früchte 38

39 N-Kreislauf 39 (M. Rose, 2017)

40 N-Kreislauf 40 (M. Rose, 2017)

41 N-Kreislauf 41 (M. Rose, 2017)

42 N-Kreislauf 42 (M. Rose, 2017)

43 43 N-Transfer in die Folgefrucht Optimierung der N-Effizienz der - Einzelkultur - gesamten Fruchtfolge z.b. hohe N-Reste nach der Ernte unproblematisch, wenn N-Aufnahme der Folgefrucht im Herbst (Raps, Zwischenfrüchte) ebenfalls hoch - Nachernte-Management Reduktion der Bodenbearbeitung, z.b. nach Raps verringerte N-Mineralisation aber: Einsatz eines Totalherbizids erforderlich

44 N-Kreislauf 44 (M. Rose, 2017)

45 45 N-Transfer in die Folgefrucht Optimierung der N-Effizienz der - Einzelkultur - gesamten Fruchtfolge z.b. hohe N-Reste nach der Ernte unproblematisch, wenn N-Aufnahme der Folgefrucht im Herbst (Raps, Zwischenfrüchte) ebenfalls hoch - Nachernte-Management Reduktion der Bodenbearbeitung - Umstellung der Fruchtfolge Anbau von Zwischenfrüchten (Art!) Nachbau von Sommerungen

46 (M. Rose, 2017) 46

47 47 Auswaschungsrisiko erhöht (M. Rose, 2017)

48 (M. Rose, 2017) 48

49 (M. Rose, 2017) 49

50 50 Auswaschungsrisiko erhöht Auswaschungsrisiko erhöht (M. Rose, 2017)

51 (M. Rose, 2017) 51

52 (M. Rose, 2017) 52

53 Ertrag (dt/ha) 53 Samenertrag Raps nach unterschiedlichen Vorfrüchten ( ) kg N/ha VF: Ackerbohnen VF: W-Gerste Nges (kg N/ha)

54 N-Aufnahme [kg N/ha] 54 N-Aufnahme im Herbst 2016 (nach Winterraps) 24 kg N/ha 110 kg N/ha Rauhafer (Avena strigosa) (M. Rose, 2017)

55 55 Quadratische Plateau-N-Response-Funktion (Mais, Östliches Hügelland, Ernte 2017) Winterweizen Brache Mais Preisannahmen: N = 0.74 /kg, Produkt = 7.5 /dt; Parzellenerträge um 0.9 korrigiert (M. Rose, 2017)

56 56 Quadratische Plateau-N-Response-Funktion (Mais, Östliches Hügelland, Ernte 2017) Y opt = 539 Winterweizen Brache Mais N opt = 140 Preisannahmen: N = 0.74 /kg, Produkt = 7.5 /dt; Parzellenerträge um 0.9 korrigiert (M. Rose, 2017)

57 57 Quadratische Plateau-N-Response-Funktion (Mais, Östliches Hügelland, Ernte 2017) Y opt = 539 Y opt = 527 Winterweizen Brache Mais Winterraps Zwischenfrucht Mais N opt = 105 N opt = 140 Preisannahmen: N = 0.74 /kg, Produkt = 7.5 /dt; Parzellenerträge um 0.9 korrigiert (M. Rose, 2017)

58 58 Quadratische Plateau-N-Response-Funktion (Mais, Östliches Hügelland, Ernte 2017) Y opt = 539 Y opt = 527 Winterweizen Brache Mais Winterraps Zwischenfrucht Mais Einsparung von 35 kg N/ha Kein Ertragseffekt = 75 kg N/ha Rest =? N opt = 105 N opt = 140 Preisannahmen: N = 0.74 /kg, Produkt = 7.5 /dt; Parzellenerträge um 0.9 korrigiert (M. Rose, 2017)

59 59 Fazit zu N-Transfer - Reduktion des Boden-Nitrat-Pools im Herbst wichtig - Änderung der Fruchtfolge, geeignete Früchte (Zwischenfruchtanbau (Art!), ) - Höhe der N-Aufnahme im Herbst über Modelle abschätzbar (Temperatursumme, Strahlungsaufnahme ) Herausforderungen: - Höhe und Termin der N-Freisetzung aus den ZF-Resten (Menge, C/N, Einarbeitungstermin, ) - Reduktion der N-Düngung der Folgefrucht/-früchte

60 60 Fazit und Ausblick - N-Effizienz von Raps nur bedingt verbesserbar angepasste Produktionstechnik (Aussaattermin) Verzicht auf Herbst-N Düngung nach Biomasse-Modell - Betrachtung des gesamten Anbausystems Nacherntemanagement Fruchtfolgegestaltung (N-Transfer in die Folgefrucht). - Nutzung von Pflanzenwachstumsmodellen zur Abschätzung der N-Aufnahme und N-Freisetzung

61 61 Fazit und Ausblick - N-Effizienz von Raps nur bedingt verbesserbar angepasste Produktionstechnik (Aussaattermin) Verzicht auf Herbst-N Düngung nach Biomasse-Modell Raps bleibt als gute Vorfrucht für - Betrachtung des gesamten Anbausystems Nacherntemanagement Weizen unverzichtbar! Fruchtfolgegestaltung (N-Transfer in die Folgefrucht). - Nutzung von Pflanzenwachstumsmodellen zur Abschätzung der N-Aufnahme und N-Freisetzung

62 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 62