Versuche der Landwirtschaftskammern zeigen Unterschiede in Eigenschaft und Wirkung von Gärresten im Vergleich zu Gülle.
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- Karlheinz Salzmann
- vor 7 Jahren
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1 Versuche der Landwirtschaftskammern zeigen Unterschiede in Eigenschaft und Wirkung von Gärresten im Vergleich zu. Quelle G. Jacobs und Gärreste gezielt ins Getreide Gärreste aus Biogasanlagen sind in ihren Eigenschaften der sehr ähnlich. Allerdings gibt es einige Besonderheiten, die bei der Düngung zu beachten sind. Bei der anaeroben Vergärung in einer Biogasanlage wird organische Trockensubstanz zu Methan umgewandelt. Wenn nur vergoren wird, kann man die ursprüngliche mit der vergorenen vergleichen und so feststellen, wie sich die Eigenschaften durch den Gärprozess verändern (Tab. 1): Aufgrund der Methanbildung nimmt der Gehalt an organischer Trockensubstanz ab, so dass auch der Gesamt-Trockensubstanzgehalt zurückgeht. Dadurch wird das Substrat fließfähiger, zumal auch 34 ACKER + plus 11.10
2 die vor allem in Rindergülle enthaltenen Schleimstoffe dem Abbau unterliegen. Unter anderem wegen des Abbaues organischer Säuren steigt der ph-wert deutlich an. Je höher der ph-wert, desto größer ist der Anteil des Stickstoffes, der nicht mehr als Ammonium, sondern als Ammoniak vorliegt. Der Ammoniakstickstoff unterliegt bei der Lagerung der Gärreste in offenen Behältern und bei der Ausbringung einem höheren Risiko der Ausgasung. Mehr Ammonium-Stickstoff in Gärresten An den Nährstoffgehalten ändert sich durch die Vergärung in der Biogasanlage nichts, wenn man einmal von einer gewissen Aufkonzentration infolge der abneh- Tab. 1: Veränderung der Zusammensetzung von durch Vergärung in einer Biogasanlage Trockensubstanz-Gehalt Gehalt an organischer Trockensubstanz ph-wert Gesamt-N-Gehalt Anteil des Ammoniun- bzw. Ammoniak-N am Gesamt-N Phosphat-, Kali-, Magnesium-Gehalt menden Masse absieht, was aber von der Größenordnung her nicht ins Gewicht fällt. Das gilt nicht für die Nährstoffform, denn bei der Zersetzung der organischen Substanz wird organisch gebundener Stickstoff in die mineralische Form überführt. Der Anteil des Ammonium- bzw. Ammoniakstickstoffes am Gesamt-Stickstoffgehalt steigt Anzeige damit an. Dies ist positiv aus Sicht der Düngung, weil der mineralische Stickstoff in der Düngewirkung besser zu kalkulieren ist als der organisch gebundene Stickstoff, der den Pflanzen erst nach der Mineralisation zur Verfügung steht. Theoretisch könnten auch Phosphat und Schwefel, soweit sie in der in organischen Bindungsformen ACKER + plus
3 vorliegen, infolge der Vergärung besser verfügbar werden, was allerdings in Versuchen kaum nachzuweisen sein dürfte. Kali und Magnesium, die in der nahezu ausschließlich in gelöster Form vorliegen, werden in der Verfügbarkeit durch die Vergärung nicht beeinflusst. In der Praxis wird die in der Biogasanlage nicht solo vergoren, sondern die Vielfalt der eingesetzten Substrate umfasst neben den unterschiedlichen n unter anderem Festmiste, Geflügelkote, Gras- oder Getreideganzpflanzensilagen und natürlich Maissilagen in unterschiedlichen Anteilen. Dennoch dürften die aus der reinen vergärung abgeleiteten Eigenschaften der Gärreste zumindest tendenziell auch bei Vergärung dieser Substrate zutreffen. Für den Einsatz in der Düngung spielen insbesondere der höhere Gehalt an Ammoniumbzw. Ammoniakstickstoff in Kombination mit dem hohen ph-wert eine Rolle. Trotz der tendenziell besseren Fließfähigkeit der Substrate, die ein besseres Abfließen von den Pflanzen und Eindringen in den Boden erwarten lässt, was die gasförmigen Verluste reduzieren kann, ist bei der Ausbringung von Gärresten ein besonderes Augenmerk auf eine möglichst bodennahe Ausbringung bei bedeckter Witterung zu legen. Zusammensetzung streut in weiten Grenzen So unterschiedlich die vergorenen Substrate und deren Anteile sind, so vielfältig ist auch die mögliche Zusammensetzung der Gärreste. Tabelle 2 stellt die Analysenergebnisse von 302 Gärresten dar. Es wird ersichtlich, dass die als Mittelwert ausgewiesenen Nährstoffgehalte für die Bemessung der Gärrestgaben nicht von Relevanz sein können, weil die Spannweite zwischen dem kleinsten und dem höchsten Wert enorm ist. Eine Ausbringmenge von 20 m³ je ha bedeutet bezogen auf den Mittelwert eine Düngung mit 64 kg/ha des unmittelbar pflanzenverfügbaren Ammonium-N. Es könnten aber ebenso gut 20 kg/ha (kleinster Wert) oder 168 kg/ha (höchster Gehalt) sein. Dazwischen liegen 148 kg/ha N. Dass mit solchen Unsicherheiten nicht zielgerichtet gedüngt werden kann, liegt auf der Hand. Es sollte demnach noch mehr als bei auf tatsächliche Analysen gesetzt werden. Bei der Anwendung von Rinder- und Schweinegülle hat sich Ammonium- Schnellbestimmung zum Beispiel mittels eines Quantofix-Gerätes bereits seit langem bewährt. Gegenüber der Vollanalyse im Labor hat die Schnellbestimmung den Vorteil, dass sie während der Ausbringung gelegentlich wiederholt werden kann. Das ist besonders wichtig, wenn die auszubringenden Substrate nicht ausreichend homogenisiert werden bzw. werden können und sich demzufolge die Zusammensetzung einzelner Chargen während der Ausbringung ändern kann. Schnellbestimmung in Versuchen bewährt In zahlreichen Feldversuchen konnte belegt werden, dass der mittels Schnellbestimmung festgestellte Ammonium- Stickstoff-Gehalt der bei verlustarmer Ausbringung mit Schleppschlauchverteilern ein guter Maßstab für die Düngewirksamkeit ist. Selbst bei den bestmöglichen Ausbringbedingungen können zwar gasförmige Stickstoffverluste nie ganz ausgeschlossen werden. Es scheint aber so zu sein, dass diese durch die N-Nachlieferung aus der in der enthaltenen organischen gebundenen N-Fraktion kompensiert werden. Ist das bei der Anwendung vor Gärresten auch so? Schließlich ist auf der einen Seite von potenziell höheren Verlusten auszugehen und andererseits kann gemutmaßt werden, dass leicht abbaubare organische N-Verbindungen bereits im Fermenter zersetzt wurden. Möglicherweise reicht geringere zu erwartende N-Nachlieferung während der Vegetationsperiode nicht aus, um die potenziell höheren Verluste auszugleichen, so dass die Schnellbestimmung zur Überschätzung der Düngewirkung führen könnte. Tab. 2: Streubreite in der Zusammensetzung von Gärresten (302 Analysen) TS (%) Gesamt-N -N (%) Anteil -N am Ges.-N P 2 O 5 K 2 O Minimum 1,8 2,2 1,0 19 0,4 0,3 Maximum 12,8 10,5 8,4 92 8,0 9,8 Mittelwert 6,4 5,2 3,4 64 2,4 5,1 36 ACKER + plus 11.10
4 Wichtiger als wichtig Nährstoffanalyse und bodennahe Ausbringung bei bedeckter Witterung In einem Versuch auf einem schluffigen Lehm wurde überprüft, wie unterschiedliche Gärreste im Vergleich zur Schweinegülle auf den Ertrag von Winterweizen wirken (Grafik 1). Grafik 1: Erträge der - und Gärrestvarianten relativ zur Mineraldüngung (Haus Düsse [LK NRW], Mittel aus ) Die eingesetzten Gärreste unterschieden 120 sich erheblich bezüglich der vergorenen 100 Substrate, was nicht ohne Einfluss auf die Gärrestzusammensetzung blieb. Der 80 Mais hatte mit rund 6 % den höchsten Trockensubstanzgehalt und mit etwa 2 kg/m³ den niedrigsten Gehalt an Ammonium-Stickstoff. Der Anteil des Ertrag relativ Ammonium-N am Gesamt-N lag bei rund 50 %. Am höchsten war der Ammoniumgehalt (rund 6 kg/m³) bei dem Bioabfall, der einen TS-Gehalt von rund 3,3 % aufwies. Der der Vergärung von Hühnertrockenkot, Festmist 20 0 Schweinegülle Mais HTK, Mist, Mais Mittel 3 Jahre Bioabfall und Mais nahm sowohl im TS- als auch im -Gehalt eine Mittelstellung ein. Zum Vergleich: Die Schweinegülle enthielt gut 2 % TS und 3,5 kg -N je m³. Wirkung von Ammonium wie Mineraldünger-N Die Aufwandmenge für die organischen Dünger wurde in den Versuchen auf der Basis der Ammonium-Schnellbestimmung kalkuliert. Um Unterschiede zwischen den Düngern besser erkennen zu können, lag die zu düngende -N-Menge mit rund 135 kg/ha deutlich unter dem standorttypischen Optimum. Die Dünger wurden in zwei gleich großen Teilgaben im Februar und Ende März/Anfang April mit einem Schleppschlauchverteiler ausgebracht. Neben den - bzw. Gärrestvarianten wurden auch gestaffelte Mineraldüngergaben in den Versuch integriert. Die sich Versuchsdüngung der Landwirtschaftskammer NRW Quelle G. Jacobs ACKER + plus
5 aus diesen Varianten ergebende Ertragskurve erlaubt es, den Ertrag der organisch gedüngten Varianten als Relativwert zur Mineraldüngung auszudrücken, wie dies in der Grafik 2 dargestellt ist. Ein Wert von 100 bedeutet dann, dass der Ammonium- Stickstoff aus der organischen Düngung die gleiche Wirksamkeit hatte wie eine mineralische Düngung in dieser Höhe. Im Mittel über die drei Versuchsjahre war dies bei der wie auch bei den unterschiedlichen Gärresten der Fall. In den Einzeljahren gab es jedoch mitunter Abweichungen hiervon. So war die organische Düngung im Jahr 2009 der Mineraldüngung durchweg überlegen. Im Versuchsjahr 2010 war das Gegenteil der Fall. Die Schweinegülle fiel gegenüber der Mineraldüngung leicht ab. Deutlicher fällt das bei den Gärresten auf. Möglicherweise spielt hierbei eine Rolle, dass es nach der zweiten Teilgabe von Anfang April ausgesprochen trocken war. Es ist zu vermuten, dass es unter diesen Bedingungen trotzt der eingesetzten Schleppschlauchtechnik bei den Gärresten zu höheren Ammoniakverlusten gekommen ist. Dennoch scheint der mittels Schnellmethode bestimmte Ammoniumgehalt der Gärreste gut geeignet, die Düngewirksamkeit auch bei Gärresten zu kalkulieren. Wichtig ist, die Bestandsentwicklung nachfolgend zu beobachten, um die tatsächliche Wirksamkeit beurteilen und entsprechend über eine höhere oder reduzierte Mineraldüngung gegensteuern zu können. Hierbei kann man sich einfacher Hilfsmittel wie etwa der Anlage eines Düngefensters bedienen. Grafik 2 zeigt die Ergebnisse aus 2 Versuchen, die mit der Frage nach dem Einfluss einer unterschiedlichen Aufteilung von bzw. Gärrestgaben auf Sandböden zu Winterweizen angelegt wurden. Auch hier wurde die Mengenbemessung auf der Basis der Ammoniumschnellbestimmung mit 142 kg/ha N bewusst unterhalb des Optimums gehalten. Das recht niedrige Ertragsniveau auf Standort B geht in erster Linie darauf zurück, dass der Pflanzenbestand hier sehr deutlich unter der Frühjahrstrockenheit gelitten hat, während die Wasserversorgung auf Standort A zunächst noch besser war. Es gab offensichtlich keine grundsätzlich Wirkungsunterschiede in Abhängigkeit davon, ob die eingesetzte Schweinegülle in einer Gabe Anfang März oder Anfang April bzw. in zwei gleich großen Teilgaben ausgebracht wurde. Auch schnitt der Gärrest nicht schlechter ab als die Schweinegülle. Grafik 2: Ertragswirksamkeit von und Gärrest zu Winterweizen (2 Versuche auf Sandboden 2010) Günter Jacobs, Landwirtschaftskammer NRW guenter.jacobs@lwk.nrw.de Standort A Standort B Mittel 80 Ertrag (dt/ha) Anfang März Anfang April März + April Gärrest März + April FAZIT Die Düngewirksamkeit von und Gärresten kann sehr gut über die Ammonium-Schnellbestimmung kalkuliert werden. Diese hat den Vorteil, dass sie während der Ausbringung zeitnah erfolgen und gegebenenfalls auch wiederholt werden kann. Bei den Gärresten ist aufgrund des hohen ph-wertes von einem erhöhten Risiko gasförmiger N-Verluste auszugehen. Um die N-Verluste zu minimieren und so die Wirkungssicherheit zu erhöhen, ist bei der Ausbringung besonders auf eine bodennahe Ausbringung (am besten mit Schleppschlauchverteilern) und kühle, bedeckte Witterung zu achten. 38 ACKER + plus 11.10
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