Aktuelle Ergebnisse von P-Düngungsversuchen

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1 Aktuelle Ergebnisse von P-Düngungsversuchen Optionen für die Weiterentwicklung der P-Düngeempfehlungen Dr. W. Zorn, H. Schröter Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena Referat Acker- und Pflanzenbau Pflanzenbautag Brandenburg in Groß Kreutz

2 Problemstellung - Diskussion über begrenzte globale Rohphosphatreserven (je nach Quelle: Jahre); - Langjährig negative P-Bilanzen und dramatisch gesunkene P-Versorgung in vielen Ackerbauregionen; - Regional sehr hohe Boden-P-Gehalte (Veredlungsregionen) - Regional hohe P-Gehalte in den Oberflächengewässern - Die bedarfsgerechte P-Düngung erfordert experimentell belegte Richtwerte für die Düngebedarfsermittlung sowie eine Optimierung der Düngemittelapplikation.

3 Entwicklung der P-Reserven und statistischen Lebensdauer der Rohphosphatvorkommen Jahr Abbau Mio. t Reserven Mio. t Statistische Lebensdauer Jahre Statistische Lebensdauer = Reserven / Abbau Quelle: Steingrobe,

4 Phosphatdüngung in Deutschland KERN u.a. : Gesamt-P-Zufuhr AL - ca t / a - 55 % Wirtschaftsdünger - 7 % organische, org.-mineralische Düngemittel (Komposte, KS, u.a.) - 38 % Mineraldünger

5 Entwicklung der P-Versorgung Thüringer Ackerböden 1990 bis 2014 mg P/100g 100% 80% 60% 40% 20% 0% % E D C B A >10,4 7,3 10,4 4,9 7,2 2,5 4,8 <2,5 zweimaliger Methodenwechsel verbesserte Einstufung der P-Gehalte kalkreicher Böden 1. DL --- CAL 2. CAL --- CAL modifiziert

6 P-Versorgung der Böden Ackerland Gehaltsklassen nach VDLUFA 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% E D C B A Summe GK A +B: 5. 54%, in BB fast 40 % BAD/VLK-Tagung 2015

7 Thüringer P-Düngungsversuche Friemar Löß- Braunschwarzerde Lehm AZ: 96 NN: 285 m Kirchengel Löß-Rendzina Lehm AZ: NN: 325 m Dornburg Löß-Griserde Lehm AZ: NN: 240 m Großenstein Löß- Parabraunerde Lehm AZ: NN: 300 m Burkersdorf Berglehm- Braunerde sandiger Lehm AZ: 36 NN: 440 m Bad Salzungen Bergsalm lehmiger Sand AZ: 32 NN: 297 m Heßberg Bergton- Staugley Lehm-Ton AZ: 43 NN: 380 m Haufeld Ton-Rendzina Lehm AZ: 47 NN: 430 m

8 Boden-P-Gehalte im statischen P-Versuch Dornburg/Saale mg P/ 100g D C Entzug +30 % Entzug Entzug -30% B A ohne P 75 kg P/ha = 1 mg P/100g Boden

9 Ertragsminderung durch unterlassene P-Düngung (P0 zu P-Entzug) Dornburg dt/ha 0-2 SG WW -4-6 WW SG Kö- Erbse WRo WRa WW WW WG WRa WW WTr SG -12 dt/ha -54 dt/ha Silomais Silomais

10 Auswertung der P-Versuche nach Bilanzmethode P-Versuche Winterweizen u. gerste (8 Standorte TLL ab 1993, 4 Standorte ehemaliges IPE Jena bis 1991) - Ermittlung des Höchstertrages jedes Versuches - Ertragsdifferenz (dt GE/ha) jeder Variante zum Höchstertrag - Bildung von P-Bilanzgruppen P-Bilanz kg P/ha entspricht heute der P-Düngungsempfehlung in Gehaltsklasse < -25 E C B > Beziehung zwischen Ertragsdifferenz und P-Gehalt im Boden für P- Bilanzgruppen - Tolerierte Ertragsdifferenz zum Ertragsmaximum = -2,5 dt/ha (Versuchsfehler, betriebswirtschaftliche Überlegungen) D A

11 Feldversuche Thüringen Winterweizen Ertragsdifferenz zum Höchstertrag in Abhängigkeit vom Boden-P-Gehalt (P-Bilanzgruppe kg P/ha) Toleranz 0-5 dt/ha P CAL mg P/100g Boden

12 Feldversuche Thüringen Winterweizen Ertragsdifferenz zum Höchstertrag in Abhängigkeit vom Boden-P-Gehalt (P-Bilanzgruppe kg P/ha) 0-5 dt/ha P CAL mg P/100g Boden

13 Möglichkeiten für die bedarfsgerechte P-Düngung in Gehaltsklasse A und B (Auswahl) Düngemittel / Maßnahme Bemerkung Wasserlösliche P-Dünger: TSP, DAP, Kosten, sehr gute Wirkung Kalkung kalkbedürftiger Böden Verbesserung der P-Verfügbarkeit nicht wasserlösliche P-Dünger P-haltige organische Dünger FKM, HTK, Bodenhilfsstoffe Wirksamkeit?, Kosten Verfügbarkeit, Kosten (Absicherung der Grundversorgung!) Wirkung? Teilflächenbezogene P-Düngung P-Unterfußdüngung Erfordert besondere Technologien, Hohe Wirksamkeit Kostenoptimierung

14 Option 1: Teilflächendifferenzierte P-Düngung Auch weiterhin große Bedeutung Schwerpunkte: - heterogene Böden - differenzierte Nährstoffversorgung der Böden - Kalkung, P- und K-Düngung, Mg - langfristiger und wirtschaftlicher Ausgleich der Nährstoffversorgung der Böden

15 Feldversuch Friemar zur platzierten P-Düngung zur Saat im Vergleich zur breitwürfigen Düngung zur Saat und zur Kopfdüngung im Frühjahr mehrjähriger 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

16 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

17 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

18 Option 2: P-Unterfußdüngung zunehmende Bedeutung gute Verfügbarkeit der Technik (verschiedene Hersteller) Höhere Effektivität der P-Düngung (geringere Festlegung, Düngemittel- und Kosteneinsparung) Schwerpunkte: - überwiegend Böden mit unzureichender P-Versorgung - keine Bedeutung für Kalkdüngung - wahrscheinlich geringe Bedeutung für K-Düngung

19 P-Düngewirkung von TSP in Abhängigkeit von Düngermenge und Applikationszeitpunkt Beispiel P-Unterfußdüngungsversuch Friemar (Löß-Braunschwarzerde, 1,4 mg P CAL /100g zu Versuchsbeginn, 500 mm mittlerer Niederschlag, 1. Versuchsjahr 2012 mit starker Trockenheit von Februar bis Mitte Mai, Winterweizen) 25 vor Saat Mehrertrag dt/ha Kopfdüngung Frühjahr P-Düngung in % der P-Abfuhr

20 Mehrertrag durch P-Düngung vor Saat auf den Kornertrag von Wintergerste Friemar 2013 (ohne P: 92,5 dt/ha) dt/ha % 100% 200% P-Düngung % der Abfuhr

21 Weitere Ursachen für die Ertragsvariabilität Jahreswitterung (Trockenheit) P-Dynamik des Standortes P-Versorgung des Unterbodens P-Anspruch der angebauten Kultur Ertragsniveau

22 Weitere Ursachen für die Ertragsvariabilität Dornburg (Löß-Parabraunerde) nach Ernte 2012 Friemar (Löß-Schwarzerde) nach Ernte 2012 cm ,7 7, ,2 7, ,5 2, , ,7 0, ,3 1, ,7 0,7 0,7 0,6 P-Abfuhr ohne P ,7 0,7 0,7 0,7 P-Abfuhr ohne P mg P CAL /100g mg P CAL /100g

23 Schwerpunkte für weitere Bewertungen Trockenheit Wie weit können wir die Boden-P-Gehalte unter den Bedingungen des Klimawandels mit zunehmender Trockenheit absenken? Löß-Braunschwarzerde Friemar (Thüringen) April 2011 Ackerzahl: 96

24 Schwerpunkte für weitere Bewertungen Trockenheit P-Ernährungszustand von Winterweizen (BBCH 33-36) in Thüringen % 80% 60% 40% hoch ausreichend niedrig/mangel 20% 0% n= n= n=79 Niederschlag in Dornburg (mm) n=73 Februar - April Mai Trockenheit hemmt die P-Aufnahme!

25 Ertragsminderung durch unterlassene P-Düngung (P-Versuch Haufeld, ) dt/ha P0: 7 mg P/100g GK C (D) P Abfuhr : 9 mg P/100g GK D 2002 Wi-Weizen , Wi-Gerste -16, So-Weizen -0,2 Jahresniederschlag: 2002: 660 mm 2003: 377 mm 2004: 601 mm Pseudogley-Braunerde aus Löß über Muschelkalkverwitterung Lö3a; L4V 65

26 VDLUFA-Positionspapier Dezember

38 Präzisierung des P-Düngebedarfs durch zusätzliche Bodenuntersuchungen - Die bedarfsgerechte P-Düngung erfordert experimentell belegte Richtwerte für die P-Düngebedarfsermittlung; - Präzisierungen nur auf Grundlage seriöser Versuche und Methoden; - Ziel: Verbesserte Bewertung der P-Versorgung der Böden durch zusätzliche Bodenuntersuchungen (CAL-Methode bleibt Standardmethode)

39 Kenndaten zur P-Dynamik ausgewählter Standorte nach 18 Jahren Versuchsdauer Versuchsbeginn: 1993, Untersuchung: nach Ernte 2010 Prüfglied ohne P-Düngung Standort CAL-P Abnahme CAL-P 1) mg P /100g Boden kg P/ ha je mg P/100g DPS % P fr µg P/100g * 10min Versuchslaufzeit P-Düngewirkung Dornburg Lößparabraunerde 3,6 (GK B) - 2, mittel/hoch signifikant Friemar Lößschwarzerde 4,2 (GK B) - 1, gering/ohne n. s. 1) = in 18 Jahren, aus Regression abgeleitet

40 P-Freisetzungsrate (P fr ) nach Floßmann u. Richter (1982) Prinzip der Methode 1. Wasserextraktion 1:20; 60 min; P-Bestimmung = P H2O 2. Wasserextraktion 1:20; 10 min, P-Bestimmung = P 10 Berechnungen P A = P CAL - P H2O k 10 = 0,1 * ln (P A / (P A - P 10 )) Angabe in min -1 (Kinetikfaktor) Pf r = k 10 * P CAL Angabe in µg P/100g * 10 min (P-Freisetzungsrate)

41 Prinzip der P-Freisetzungsrate v 10 (P fr ) nach Floßmann und Richter (1982) 1. Schritt der Untersuchung (1. H 2 O-Extraktion; 1:20; 60 min) P in Bodenlösung labiler P mäßig labiler P nicht labiler P Reserve-P etwa P H2O etwa CAL-/DL-P 2. Schritt der Untersuchung (2. H 2 O-Extraktion; 1:20; 10 min) mäßig labiler P nicht labiler P v10 µg P/100g * 10 min Quelle: Richter u. Floßmann,

42 Bewertung der P-Freisetzungsrate (nach Floßmann u. Richter) Beispiel: Nullparzellen der P-Düngungsversuche TH P fr µg/100g*10min 180 hohe P-Freisetzungsrate, geringerer Düngebedarf Friemar (UFD) Mehrerträge: Getreide: >20% Friemar (stat.) keine signifikanten Mehrerträge mittlere P-Freisetzungsrate Gehalt niedrige P- Freisetzungsrate, höherer Düngebedarf 20 0 Dornburg Mehrerträge Getreide: >10% A B C D E P CAL mg/100g Boden Kirchengel (Gehaltsklasse D) Mehrerträge: WG: 19% WW: 10% SG: 10%

43 Bewertung der P-Freisetzungsrate (nach Floßmann u. Richter) Beispiel: Praxisflächen TH (max. 7 mg P CAL /100g) P fr µg/100*10min hohe P-Freisetzungsrate, geringerer Düngebedarf mittlere P-Freisetzungsrate Gehalt niedrige P- Freisetzungsrate, höherer Düngebedarf P CAL mg/100g Boden

44 P-Gehaltsklasse A ( 2,4 mg P/100g) Mehrertrag durch P-Düngung (dt/ha) 20 Großenstein (n=2) Dachwig (n=1) Friemar UFD (n=2) 20 18,6 P fr : hoch P fr : n. b. P fr : mittel/hoch 14, ,9 10, ,6 5 3, ,2 2, % 100% 130% P-Düngung % Abfuhr 0 50% 100% 150% P-Düngung % Abfuhr 0 50% 100% 200% P-Düngung % Abfuhr 2 mg P CAL /100g 2 mg P CAL /100g 1 1,5 mg P CAL /100g

45 P-Gehaltsklasse B (2,5 4,8 mg P/100g) Mehrertrag durch P-Düngung (dt/ha) 10 Dornburg (n=4) P fr : mittel 10 Burkersdorf, Friemar, Großenstein (n=17) P fr : hoch 5 4,3 4,4 5 2,3 2 2,5 2,8 0 70% 100% 130% P-Düngung % Abfuhr 0 70% 100% 130% P-Düngung % Abfuhr

46 P-Gehaltsklasse C (4,9 7,2 mg P/100g) Mehrertrag durch P-Düngung (dt/ha) 10 (n=11) 5 1,9 2,1 2,4 0 70% 100% 130% P-Düngung % Abfuhr

47 P-Gehaltsklasse D (7,3 10,4 mg P/100g) Mehrertrag durch P-Düngung (dt/ha) 20 ohne Kirchengel (n=6) mittlere P-Freisetzungsrate 20 Kirchengel (n=7) niedrige P-Freisetzungsrate ,3 1,9 0,7 70% 100% 130% P-Düngung % Abfuhr 5 0 4,7 5,5 5,7 70% 100% 130% P-Düngung % Abfuhr

48 P-Gehaltsklasse E ( 10,5 mg P/100g) Mehrertrag durch P-Düngung (dt/ha) 20 (n=9) P fr : mittel ,5 2,0 70% 100% 130% P-Düngung % Abfuhr

49 Bewertung der P-Freisetzungsrate unter Berücksichtigung der P-Gehaltsklasse (nach CAL). P-Freisetzungsrate P-Gehaltsklasse P-Düngeempfehlung analog Gehaltsklasse hoch mittel niedrig A B C A B C A B C D B (- A*) C D ohne Korrektur ohne Korrektur ohne Korrektur A A B B *) = keine Reduzierung der P-Düngeempfehlung, wenn der P CAL -Gehalt in der unteren Hälfte der Gehaltsklasse A liegt

50 Vorschlag für P-Gehaltsklassen für Ackerböden im Trockengebiet (0 20 cm) Gehaltsklasse mg P CAL /100g Boden P-Düngeempfehlung Kulturen mit hohem P- Bedarf mittlerem P- Bedarf Bemerkungen A 2,5 >> Abfuhr > Abfuhr B 2,6-5,0 > Abfuhr Abfuhr C 5,1-7,5 Abfuhr 0,5 * Abfuhr P-Vorratsdüngung zu Kulturen mit hohem P-Bedarf D 7,6-10,0 (12) max. 0,5 * Abfuhr 0 org. Düngung bis Abfuhr E 10,0 (12) 0 0

51 Fazit - Die bedarfsgerechte P-Düngung erfordert experimentell belegte Richtwerte für die Düngebedarfsermittlung sowie eine Optimierung der Düngemittelapplikation - Optimale P-Versorgung erforderlich (Wirtschaftlichkeit, Qualität, N-Effizienz, ) - Anforderungen an Feldversuche zur Kalibrierung der BU - Berücksichtigung von besonderen Situationen (Trockenheit, Nässe, Kälte) - Weiterentwicklung der BU (Beibehaltung CAL) und standortabhängige Düngeempfehlung - Bewertung der P-Düngung in Veredlungsregionen - Vorsorge gegen P-Einträge in Gewässer - Frage: Abmagerung der Boden-P-Gehalte oder langfristige Risikovorsorge unter dem Blickwinkel des Klimawandels?

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