Versuchsbericht 2013 Versuchsergebnisse zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung

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1 Versuchsbericht 2013 Versuchsergebnisse zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Dieser Versuchsbericht sowie Anlage, Betreuung und Auswertung der Versuche wird finanziert durch das Niedersächsische Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz

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3 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Versuche Lage der Versuchsstandorte Versuchsaufbau Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Hohenzethen (643) Thülsfelde (644) Wehnen (645) Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Bodenbearbeitung Auswirkungen von Bodenbearbeitung nach der Maisernte auf N-Dynamik und Reststickstoffgehalte im Boden Rohproteingehalt von Silomais als Steuerungs- und Kontrollinstrument für bedarfsgerechte N-Düngung und Vergleich von N-Düngestrategien zu Silomais Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben Auswirkungen auf die N-Dynamik und Reststickstoffgehalte im Boden Ergänzende Probenahmen Nitrachek bei Silomais N min -Untersuchungen in bestehenden Pflanzenbauversuchen Anhang Versuchsübersicht Klimadaten Literaturangaben Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis

4 Versuche 1. Einleitung Die Erkenntnis, dass Grundwasser von guter Qualität eine endliche und gefährdete Ressource darstellt, ist gerade in jüngster Zeit vermehrt u.a. durch den Nitratbericht der EU in den Vordergrund gerückt. Ein wichtiger Schritt zum nachhaltigen Grundwasserschutz ist das Bewusstsein aller Beteiligten für den Grundwasserschutz zu verstärken und den Grundwasserschutz im Alltag zu integrieren. Die Feldversuche der Landwirtschaftskammer Niedersachsen liefern nicht nur Erkenntnisse, welche Maßnahmen zum Grundwasserschutz ergriffen werden können, und was bei deren Umsetzung zu bedenken ist. Die Versuche zeigen praxisnah wie sich Maßnahmen in der Fläche umsetzen lassen und erhöhen somit auch die Bereitschaft, gewonnene Erkenntnisse in der Landbewirtschaftung anzuwenden. Die Feldversuche bieten die Möglichkeit, besonders die Ausbildung junger Landwirte zu ergänzen und das Verständnis für die Zusammenhänge zwischen Wasserschutz und Landwirtschaft zu erhöhen. Besonders Sickerwasseruntersuchungen leisten, zusätzlich zu ihrem wissenschaftlichen Wert einen wichtigen Beitrag. Durch die Besichtigungen der Versuchsflächen und Sickerwasseranlagen mit anschließender Diskussion der Versuchsergebnisse wird der direkte Einfluss der Bewirtschaftung u.a. der Stickstoffdüngung auf die Qualität des Sickerwassers deutlich gemacht. Die Beteiligten werden aktiv in die Entwicklung effektiver Maßnahmen zum Grundwasserschutz einbezogen. Die Entwicklung von Maßnahmen, um Nitrateinträge in das Grundwasser zu reduzieren, ist derzeit das vorrangige Ziel der Wasserschutzversuche. Mit Hilfe der Sickerwasseruntersuchungen können die Auswirkungen von Bewirtschaftungsmaßnahmen auf die Sickerwasserqualität direkt erfasst werden. In anderen Fällen sind indirekte Parameter, wie beispielsweise N min -Untersuchungen ausreichend um anhand der Versuchsergebnisse Beratungsempfehlungen herzuleiten. Ergänzend zu Einzelveröffentlichungen zu bestimmten Themen sind die erhobenen Daten und Versuchsergebnisse zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung in diesem Bericht dargestellt. Obwohl die Ergebnisse einiger N min -Untersuchungen bereits vorab veröffentlicht wurden, sind sie in diesem Bericht erneut aufgegriffen, um eine gemeinsame Beurteilung mit ergänzenden Untersuchungen, wie beispielsweise der Nitrachek-Analyse und den Ergebnissen der Ertragsermittlung zu ermöglichen. Dem Niedersächsischen Ministerium für Umwelt, Energie und Klimaschutz und dem Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz sei an dieser Stelle für die Finanzierung aus der Wasserentnahmegebühr gedankt. 2

5 Versuche 2. Versuche 2.1. Lage der Versuchsstandorte Die Lage der Versuchsstandorte ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Versuchsstandorte sollen die Anbauverhältnisse niedersachsenweit bestmöglich wiederspiegeln, je nach Gefährdung des Grundwassers und Handlungsbedarf werden jedoch Schwerpunkte gesetzt. Der Handlungsbedarf wird unter anderem von den Standorteigenschaften, wie beispielsweise der Auswaschungsgefährdung, indirekt z. B. auch von der Abbildung 1: Lage der Versuchsstandorte 2013 Höhe des Wirtschaftsdüngeraufkommens oder Gärrestanfalls aus der Biogaserzeugung mitbestimmt Versuchsaufbau Die Versuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung lassen sich in drei Kategorien einteilen (siehe auch Tabelle 14: Übersicht, Versuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung, 2013, Seite 66). 1. Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen 2. Mehrjährige Feldversuche 3. Ergänzende N min -Probenahmen Die detailliertesten Kenntnisse über die Auswirkungen bestimmter Bewirtschaftungsmaßnahmen auf Nitrateinträge in das Grundwasser liefern Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen. Auch langfristige Auswirkungen können dank der langen Versuchslaufzeit erfasst werden. Die Sickerwasseruntersuchungen werden durch das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie durchgeführt (LBEG). Manche Versuchsfragen lassen sich jedoch auch weniger aufwändig ausreichend beantworten. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn verschiedene Anbauverfahren miteinander verglichen werden sollen. Hierzu werden mehrjährige Feldversuche an verschiedenen Standorten angelegt um übertragbare Ergebnisse zu erhalten. Einige Bewirtschaftungsmaßnahmen, die für den Grundwasserschutz von Bedeutung sind, wie zum Beispiel der Anbau von Untersaaten in Silomais, werden bereits von anderen Fachbereichen der Landwirtschaftskammer Niedersachsen untersucht. Ist dies der Fall, werden keine neuen Wasserschutzversuche angelegt, sondern in den bestehenden Versuchen wer- 3

6 Versuche den ergänzende N min -Proben gezogen, um die Auswirkungen dieser Bewirtschaftungsmaßnahmen auf das Grundwasser einschätzen zu können. Um den standortspezifischen Ertragsverlauf in Abhängigkeit von der Höhe der N-Düngung zu ermitteln, wird bei Bedarf eine N-Düngestaffel mit kulturspezifischen, festen N- Düngungsstufen angelegt. Anhand dieser Kurve kann die Auswirkung der N-Düngung auf die ermittelten Parameter im Nachhinein flexibel, für eine beliebig hohe N-Düngung berechnet werden. Eine N-Düngung deutlich über dem Sollwert ist in diesem Fall notwendig, um Ertragsverluste durch überhöhte N-Düngung zu erfassen und die Ertragskurve korrekt berechnen zu können (siehe Abbildung 2). Sollen lediglich bestimmte Verfahren verglichen werden, wie beispielsweise Bodenruhe und Bodenbearbeitung nach Silomais ist die Anlage einer N-Düngestaffel nicht notwendig Auswertung der Versuche Abbildung 2: Gesetz vom abnehmenden Ertragszuwachs (nach Mitscherlich) Berechnung der potentiellen Nitratkonzentration im Sickerwasser Um die potentiellen Nitrateinträge in das Grundwasser auch an Standorten ohne Sickerwasseranlage einschätzen zu können, kann mit Hilfe des Herbst-N min -Wertes und der Sickerwasserrate ein Orientierungswert für die potentielle Sickerwasserbelastung errechnet werden. Die Formel hierfür wurde durch das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) im Leittext Landwirtschaft und Wasserschutz veröffentlicht (Webcode zum Download ). Die Formel ist in Abbildung 3 dargestellt. Berechnungsformel: mg NO 3 /l im Sickerwasser = N min Herbst (kg/ha) SWR (mm/jahr) X 443 Abbildung 3: Formel zur Berechnung der potentiellen Sickerwasserbelastung; (AID Leittext Landwirtschaft und Wasserschutz ) Auch an Standorten mit Sickerwasseranlage wird die potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser jedes Jahr anhand der Herbst-N min -Werte berechnet, um die errechnete Nitratkonzentration später mit den tatsächlich gemessenen Werten vergleichen zu können. Die Berechnung der potentiellen Nitratkonzentration im Sickerwasser kann jedoch nur Orientierungswerte für die tatsächliche Nitratbelastung des Sickerwassers liefern. 4

7 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Berechnung der Optima Zur Berechnung der Optima in Abhängigkeit von den Kosten für N-Düngung und dem Produktpreis wurden die in Tabelle 1 angegebenen Preise und Kosten verwendet. Tabelle 1: Übersicht Produktpreise und Düngerkosten Preis Silomais 12 /dt TM Winterroggen 20 /dt Sommergerste 22,5 /dt Speisekartoffeln 22,20 /dt Verarbeitungskartoffeln 14 /dt Kosten N-Düngung 1,10 / kg N Hierbei handelt es sich um Mittelwerte. Betriebsindividuelle Abweichungen sind möglich. 3. Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen liefern die detailliertesten Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Stickstoffdynamik im Boden, Reststickstoffgehalte im Herbst und Nitratkonzentration im Sickerwasser. Sie haben meist eine Laufzeit von mindestens zehn Jahren und ermöglichen es so, langfristige Auswirkungen wie zum Beispiel die Aushagerung eines Standortes infolge reduzierter N-Düngung, oder die Folgen von Überdüngung zu erfassen. Durch die Einrichtung der Sickerwasseranlage kann die Sickerwasserqualität direkt ermittelt und beurteilt werden. Die Beziehung zwischen mineralisiertem Stickstoff im Boden und tatsächlicher Nitrat-Konzentration im Sickerwasser kann so belastbar ausgewertet werden und liefert zusätzlich eine wichtige Grundlage für die Auswertung der mehrjährigen Feldversuche. Die nebenstehende Abbildung zeigt den Aufbau einer Sickerwasseranlage. Die Sickerwasseranlagen werden vom Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) betreut. Die Ergebnisse werden ergänzend für das landesweite Emissionsmonitoring genutzt. Abbildung 4: Schematische Darstellung einer Sickerwasseranlage (Abbildung nach Dr. W. Schäfer, LBEG) 5

8 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen 3.1. Hohenzethen (643) Welchen Einfluss hat die unterschiedlich hohe N-Düngung auf Nitratkonzentration im Sickerwasser, Erträge und Qualitätsparameter? Wie kann die Sickerwasserqualität durch eine grundwasserschutzorientierte Gestaltung der Fruchtfolge verbessert werden? Am Standort Hohenzethen (LK Uelzen, WSG Wibbese) werden in einem Dauerversuch der Einfluss einer gestaffelten N-Düngung in Kombination mit einer Bioenergiefruchtfolge auf die Erträge und die N-Dynamik im Boden untersucht. Dieser Grundwasserschutzversuch läuft 2013 bereits im 19. Versuchsjahr. Die N-Düngung in diesem Versuch erfolgte ab 2011 mit einer statischen N-Steigerung parallel zum Versuch in Thülsfelde (644), um einen direkten Vergleich zwischen zwei austragsgefährdeten Standorten hinsichtlich der Beziehung zwischen Nitratausträgen und dem standortspezifischen N- Optimum zu erhalten. Abbildung 5: Versuchsstandort Hohenzethen Seit 2001 wird der Versuch hierfür durch Sickerwasseruntersuchungen in verschiedenen Versuchsvarianten durch das LBEG Hannover begleitet, um Nitratausträge durch das Sickerwasser direkt zu erfassen. Versuchsaufbau und Durchführung Der Versuch ist seit Beginn als randomisierte Spaltanlage mit Großparzellen angelegt; beerntet wird eine Kleinparzelle je Wiederholung im Kerndrusch. Neben den ertragsrelevanten Parametern werden auch die für die N-Auswaschung relevanten Größen: N-Saldo, N min - Werte im Frühjahr, nach der Ernte und im Herbst ab dem Zeitraum der Grundwasserneubildung nach jeweils 60 mm Niederschlag erfasst. 6

9 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Boden- und Klimakennwerte Hohenzethen liegt in der Geestregion im nordöstlichen Niedersachsen. Der Bodentyp ist eine Braunerde aus Geschiebedecksand über eiszeitlichen Sanden. Die Ackerzahl beträgt 26. Die Bodenart ist ein schwach schluffiger, mittelsandiger Feinsand. Die Durchwurzelungstiefe (eff.) beträgt 7 dm, die Feldkapazität (nfk) wird mit 100 mm angegeben. Bei einer jährlichen Sickerwasserrate von 211 mm ist dieser Standort durch eine hohe Auswaschungshäufigkeit (2,3) gekennzeichnet. Diese Ausgangssituation erfordert intensive Grundwasserschutzmaßnahmen für diesen Standort. Tabelle 2: Boden- und Klimakennwerte Hohenzethen Standorte Hohenzethen Höhe über NN [m] 60 Bodentyp geologische Herkunft Bodenart Braunerde Diluvium Ackerzahl 26 Eff. Wurzelraum (FKWe) dm 7 Nutzbare Feldkapazität (nfkwe) mm 100 Kohlenstoffgehalt (%) * 1 Stickstoff gesamt (%) * 0,08 C/N-Verhältnis * 13 mittl. Temperatur C 8,6 langj. Niederschlagssumme [mm] Grundwasserstand Sommerniederschläge April Sept. (incl. Beregnung) Beregnung (kulturartenabhängig) S 672 mm 2 4 m 330 mm* mm Auswaschungshäufigkeit 2,3 *Angaben für die Schicht 0-30cm Auf Grund der Beregnung sind unter Umständen zusätzliche Maßnahmen zur Verhinderung der Nitratverlagerung während der Vegetation erforderlich. Die Wetterdaten für 2013 zeigt Abbildung 111 im Anhang. Die seit 2008 etablierte regionalspezifische Biogasfruchtfolge und die grundwasserschutzorientierte Fruchtfolge sollen hinsichtlich ihrer grundwasserspezifischen Relevanz und Möglichkeiten der Nitratkonservierung untersucht werden (Tabelle 3). Als klassische Hackfrucht ist die Kartoffel in der Fruchtfolgerotation geblieben. Der Silomais ersetzte die Zuckerrübe. Die Nitratkonservierung in der Bioenergiepflanzen-Fruchtfolge erfolgte über Herbst/Winter nach wie vor durch Zwischenfrüchte bzw. Untersaaten. Nach der Winterroggenernte 2012 erfolgte im August die Zwischenfruchtaussaat. Mit den Kartoffeln im Anbaujahr 2013 begann die zweite vollständige Fruchtfolgerotation in der Bioenergiefruchtfolge Kartoffel/Silomais. In dieser Fruchtfolge wird der Stickstoff durch Zwischenfruchtanbau über Winter konserviert. 7

10 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Tabelle 3: Fruchtfolge, Hohenzethen, 2013 (643) Jahr konventionell Fruchtfolge Hohenzethen grundwasserschutzorientiert Zuckerrübe Braugerste Kartoffeln - Winterroggen Zuckerrübe (ZW) Braugerste (ZW) Kartoffeln - Brache ab 2008 Umstellung auf Bioenergie 2009 Kartoffel Kartoffel + Zwischenfrucht Senf 2010 Silomais Silomais + Grasuntersaat 2011 Braugerste Braugerste + Zwischenfrucht 2012 Winterroggen Winterroggen + Zwischenfrucht 2013 Kartoffeln Kartoffeln; Zwischenfrucht nicht mehr angelegt Abschluss des Versuchs am Standort Hohenzethen, Verlegung auf die Versuchsstation Hamerstorf Die N-Düngung erfolgt seit 2010 als feste N-Staffel im Vergleich zum Wasserschutzversuch in Thülsfelde). Die Variante 4 entspricht unter Berücksichtigung des Frühjahrs-Nmin- Wertes dem jeweiligen für die Kultur üblichen Sollwert. Die Düngergaben zu Kartoffeln werden standortbedingt in 2 Gaben geteilt. Zusätzlich wird die Gärrestdüngung (N- Anrechnung 70 % vom Gesamt-N) angerechnet mit mineralischer Ergänzungsdüngung und als stabilisierter N-Dünger Entec 26 untersucht. Die Grunddüngung (P, K, und Mg) erfolgte zur Pflanzung. Tabelle 4: N-Düngevarianten, Hohenzethen, 2013 (643) Düngungs- Varianten: Kartoffel N min (0-90 cm) konventionell Bioenergie N-Verteilung * 1. Gabe 2. Gabe / ** N-Düngung (ohne N min) [kg/ha] [kg/ha] [kg N/ha] [kg N/ha] [kg N/ha] 1 ohne N Mineral-N /20 60 (+20) Mineral-N / (+20) Mineral-N / (+20) Mineral-N / (+20) Mineral-N / (+20) Entec stabil / (+20) Gärrest + min. N org.n / (+20) MW N min *) N-Form: AHL zum 1. Düngungstermin, KAS zum 2. Düngungstermin, **) Nachdüngung von 20 N (KAS) aufgrund der hohen Niederschläge im Mai Die Pflanzenschutzmaßnahmen wurden durch den Betriebsleiter nach den Grundsätzen des integrierten Pflanzenschutzes durchgeführt. Die N min -Untersuchungen erfolgten in allen acht Varianten jeweils zur Aussaat (Feststellung des N-Vorrates zur Berechnung des Gesamt-N-Angebotes), nach der Ernte (Rest-N min ) und 8

11 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen ab Beginn der Grundwasserneubildung, jeweils nach 60 mm Niederschlag über die Herbstund Wintermonate (Beprobungstiefe von 0 90 cm). Zusätzlich wurden in Variante 4 (Sollwert) in beiden Fruchtfolgen monatlich während der Hauptvegetation bis zur Ernte N min - Proben gezogen. Ergebnisse Abbildung 6 zeigt die Ergebnisse der N min -Untersuchungen und den Ertrag in der grundwasserschutzorientierten Fruchtfolge. Abbildung 6: N min-werte, errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser, nach Kartoffeln und Erträge; grundwasserschutzorientierte Fruchtfolge, Versuchsstandort Hohenzethen, 2013 (643) Die Frühjahrs N min -Werte in der N-Düngestaffel lagen in beiden Fruchtfolgen einheitlich auf einem Niveau. Tendenziell lagen die Frühjahrs-N min -Werte in der grundwasserschutzorientierten Fruchtfolge etwas niedriger als in der konventionellen Fruchtfolge. Die Unterschiede lagen jedoch größtenteils noch im Fehlerbereich der N min -Methode. In der grundwasserschutzorientierten Fruchtfolge stiegen die N min -Werte sowohl nach der Ernte als auch zu Beginn der Sickerwasserperiode mit steigender N-Düngung an. Auch durch einen Verzicht auf Stickstoffdüngung konnten die N min -Werte nicht wesentlich abgesenkt werden. In keiner der beiden Fruchtfolgen kam es in der N-Düngestaffel zu einer Ertragsminderung durch überhöhte N-Düngung. Daher konnte für N-Düngung und Ertrag 2013 kein Optimum berechnet werden. 9

12 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Abbildung 7: N min-werte, errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser, nach Kartoffeln und Erträge; konventionelle Fruchtfolge, Versuchsstandort Hohenzethen, 2013 (643) Die Frühjahrs-N min -Werte lagen insgesamt auf einem ähnlichen Niveau von etwas über 20 kg kg/ha. Nach der Ernte wurden wie auch in der grundwasserschutzorientierten Fruchtfolge starke Schwankungen zwischen den N min -Werten, unabhängig von der Höhe der N-Düngung beobachtet. Bis zu einer N-Düngung von 240 kg N/ha änderte sich der N min -Werte nach der Ernte bis zur Sickerwasserspende nicht. In der konventionellen Fruchtfolge schwankten die N min -Werte zu Beginn der Sickerwasserspende unabhängig von der Höhe der N-Düngung auf einem relativ hohen Niveau. Die errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser wurde daher in diesem Fall nicht als Kurve dargestellt. Insgesamt stiegen die Reststickstoffgehalte jedoch mit steigender N-Düngung nach der Ernte leicht an. Abbildung 8: N min-werte bei 160 kg N/ha im Jahresverlauf, 2013 Hohenzethen (643) Abbildung 8 zeigt den Verlauf der N min -Werte in der mit 160 kg N/ha gedüngten Variante. Während Ende Juni die N min -Werte in der grundwasserschonenden Fruchtfolge niedriger waren als in der konventionellen Fruchtfolge, gab es im August kaum noch Unterschiede zwischen den N min - Werten der beiden Fruchtfolgen. 10

13 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Abbildung 9 zeigt die relativen Erträge der beiden Fruchtfolgen im Vergleich. Als Verrechnungsbasis für die relativen Erträge wurden die Erträge beider Fruchtfolgen in der Variante 160 Mineral-N (SW) gemittelt. Abbildung 9: Relativerträge Kartoffeln 2013, Versuch 643 Hohenzethen Die hohen Niederschläge im Mai sind wahrscheinlich der Grund, dass die höchsten Erträge in der Variante Entec 160 kg N/ha erzielt wurden. Ertragssteigerungen in Varianten mit stabilisierter N-Düngung konnten 2013, nach hohen Niederschlägen im Mai, auch an anderen Standorten und in anderen Kulturen (Zuckerrübe und Mais) in weiteren Pflanzenbauversuchen beobachtet werden. Zusammenfassung Versuch 643 Hohenzethen Die Frühjahrs-N min -Werte lagen in beiden Fruchtfolgen auf einem gleichmäßig niedrigen Niveau. In der grundwasserschutzorientierten Fruchtfolge stiegen die N min -Werte mit steigender N-Düngung nach der Ernte. In der konventionellen Fruchtfolge schwankten die N min -Werte besonders zu Beginn der Sickerwasserspende stark, unabhängig von der Höhe der N-Düngung. Dies wird auf die standörtliche Nachlieferung zurückgeführt. Die höchsten Erträge wurden mit stabilisierter N-Düngung erzielt. Dieser Versuch am Standort Hohenzethen wird 2013 abgeschlossen und, um weitere Varianten ergänzt, am Versuchsstandort Hamerstorf neu angelegt. Mit diesem Versuchsjahr wurde der Versuch nach 19. Jahren auf diesem Standort abgeschlossen. Eine Abschließende Auswertung aller Versuchsjahre erfolgt in einem gesonderten Abschlussbericht. Um die veränderten Versuchsfragestellungen ausreichend berücksichtigen zu können, hätte der Versuch deutlich erweitert werden müssen. Die geplante Erweiterung des Versuchs um weitere Varianten, beispielsweise einer Variante mit ausschließlich organischer N-Düngung mit Gärrest zur Bestimmung des N-MDÄ und Prüfung Sollwert 20% (AU-Maßnahme) wären aufgrund der langfristig konzipierten Anlage nicht mehr integrierbar gewesen, weshalb dieser Versuch an diesem Standort nicht mehr fortgeführt werden 11

14 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen sollte und beendet wurde. Da weiterhin ein großes Interesse an der Umsetzung der zu untersuchenden Versuchsfragen bzw. Gewässerschutzmaßnahmen aufgrund der Standortwürdigkeit besteht, wurde im Herbst 2013 nach einem alternativen Standort gesucht. Dieser wurde nach einer Kartierung durch das LBEG südlich von Uelzen, in Suderburg, gefunden. Dort wurde der Versuch im Frühjahr 2014 angelegt. Begonnen wird in der Fruchtfolgerotation Kartoffeln/Silomais mit Kartoffeln. Um die Untersuchungen des LBEG zur Berechnung der N- Konzentrationen im Sickerwasser mit der gleichen Intensität wie bisher durchzuführen, wurde die Sickerwasseranlage parallel in den Versuch eingebaut. 12

15 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen 3.2. Thülsfelde (644) Versuchsfrage: Welchen Einfluss hat die N-Düngung auf die Nitratkonzentration im Sickerwasser? Wie wirken sich reduzierte und überhöhte N-Düngung langfristig auf Sickerwasserqualität, N-Dynamik im Boden, Erträge und Qualitätsparameter aus? Versuchsaufbau und Durchführung: Die Versuchsfläche in Thülsfelde ist in drei Teilflächen (a, b und c) gegliedert. Auf der ersten Teilfläche befindet sich die Saugkerzenanlage. Auf der zweiten und dritten Teilfläche werden eine konventionelle und eine grundwasserschonende Fruchtfolge verglichen (siehe Tabelle 6). In der grundwasserschutzorientierten Fruchtfolge werden, wenn möglich, nach der Hauptfrucht Zwischenfrüchte angebaut und der Silomaisanteil in der Rotation ist geringer als in der konventionellen Fruchtfolge. Zusätzlich wird in der grundwasserschonenden Fruchtfolge Silomais in Engsaat angebaut. Der Versuch ist als einfaktorielle Blockanlage mit vier Wiederholungen angelegt. Die Standorteigenschaften des Versuchsstandortes Thülsfelde sind in Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5: Standortdaten Thülsfelde Standort Thülsfelde Höhe über NN [m] 6 Humusgehalt [%] und C/N Verhältnis Bodentyp Pseudogley-Podsol 644a 2,7 % 14 Bodenart Sand 644b 3,3 % 16 Ackerzahl c 3,4 % 15 Wetterstation Thülsfelde Mittlere Temperatur ( 00-13) [ C] 9,4 Mittlere Temperatur 2013 [ C] 9,2 Langjährige Niederschlagssumme ( 00-13) [mm] 696 Niederschlagssumme 2013 [mm] 620 Sommerniederschläge 2013 (April-September) [mm] 353 Tabelle 6 zeigt die verschiedenen Fruchtfolgen auf den jeweiligen Teilstücken ab dem Jahr wurde die Fruchtfolge aktualisiert und dadurch besser an regionalspezifische Gegebenheiten angepasst. Tabelle 6: Fruchtfolge Versuchsstandort Thülsfelde (644) Fruchtart Jahr 644 a 644 b 644 c Fruchtfolge Konventionelle Grundwasserschutzorientierte Fruchtfolge Saugkerzenanlage Fruchtfolge 2008 Silomais Silomais Silomais (Engsaat, 37,5 cm) (Normalsaat 75 m) (Engsaat, 37,5 cm) 2009 Winterroggen + Zwischenfrucht Winterrübsen (Normalsaat 75 cm) Silomais Winterroggen + Zwischenfrucht Senf 2010 Winterroggen + Zwischenfrucht Senf Winterroggen Sommergerste + Zwischenfrucht Senf 2011 Silomais Silomais Silomais (Engsaat, 37,5 cm) (Normalsaat 75 cm) (Engsaat, 37,5 cm) 2012 Wintergerste ausgewintert Silomais Sommergerste + (Normalsaat 75 cm) Zwischenfrucht Winterrübsen Winterroggen + Zwischenfrucht Senf 2013 Winterroggen + Zwischenfrucht Senf Winterroggen Sommergerste 2014 Silomais (Engsaat) Silomais (Normalsaat) Silomais (Engsaat) 13

16 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Die mineralische N-Düngung wurde in 6 bzw. 7 nach Düngungshöhe gestaffelten Gaben gegeben. Bei Düngergaben über 100 kg N/ha wurde die Düngung in 2 Teilgaben aufgeteilt. Tabelle 7 gibt eine Übersicht über die einzelnen N-Düngergaben. Wie in der Einleitung beschrieben, sind über dem Sollwert liegenden N-Düngevarianten notwendig, um die Ertragsoptima und die Auswirkungen überhöhter N-Düngung auf das Sickerwasser ermitteln zu können. Die Sollwertvariante bzw. die Düngungsvarianten unter dem N-Sollwert können im Rahmen der Wasserschutzberatung als Referenzvarianten verwendet werden. Eine bedarfsgerechte Phosphat-, Kalium- und Magnesiumdüngung wurde, ebenso wie die Kalkdüngung, entsprechend der Ergebnisse der jährlichen Bodenuntersuchung vorgenommen. Der Pflanzenschutz erfolgte betriebsüblich nach den Grundsätzen des integrierten Pflanzenschutzes. Tabelle 7: N-Düngung Versuch 644, 2013 Teilstück Variante N-Düngung [kg N/ha] Termin (20/20) KAS 3 80 (60/20) KAS 644a / (80/40) KAS (100/60) KAS (21/40) KAS; 50 (50/0) Schweinegülle (20/20) KAS 3 80 (60/20) KAS 644b (80/40) KAS / (100/60) KAS 6 72 (32/40) KAS; 50 (50/0) Schweinegülle (120/80) KAS (20/20) KAS 3 80 (60/20) KAS / c (80/40) KAS Variante 6: /11.04./ (100/60) KAS 6 64 (24/40) KAS; 74 (74/0) Schweinegülle (120/80) KAS Die Ernte erfolgte in allen Parzellen als Kernbeerntung unter Beachtung der Richtlinien des Bundessortenamtes für die Durchführung von landwirtschaftlichen Wertprüfungen und Sortenversuchen. Die TKM- und TS-Bestimmungen wurden nach der Richtlinie des Bundessortenamtes vom Versuchsansteller durchgeführt. Erntegutanalysen (NIRS-Verfahren und chemische Untersuchungen) erfolgten durch die LUFA Nord-West entsprechend geltender Untersuchungsstandards. Gleiches galt für die Bodenuntersuchungen auf die Grundnährstoffe P, K und Mg, den ph-wert, die N min -Untersuchungen und die Gärrestuntersuchungen. 14

17 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Ergebnisse 644a Winterroggen mit anschließender Zwischenfrucht Senf 2013 wurde auf dem Teilstück 644a Winterroggen mit Senf als anschließender Zwischenfrucht angebaut. Der Winterroggen wurde am ausgesät und am geerntet. Die Ergebnisse der N min -Untersuchungen, der Berechnung der potentiellen Nitratkonzentration im Sickerwasser und die Ertragskurve sind in Abbildung 10 dargestellt. Die N min - Werte auf Teilstück 644a lagen durchgängig auf einem niedrigen Niveau und stiegen auch mit einem Anstieg der N-Düngung nur langsam weiter an. Die errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser lag zu keinem Zeitpunkt über 50 mg/l. Die tatsächlich gemessenen Nitratkonzentrationen im Sickerwasser werden nach dem Ende der Sickerwasserperiode 2013/2014 durch das LBEG veröffentlicht. Die N min -Werte zu Beginn der Sickerwasserspende waren insgesamt relativ niedrig. Ein Vergleich mit der tatsächlich im Sickerwasser festgestellten Nitratkonzentration im Sickerwasser sollte durchgeführt werden, um festzustellen, ob gegebenenfalls bereits vor dem Termin der Probenahme Nitrat ausgewaschen wurde. Abbildung 10: N min-werte, errechnete potentielle Sickerwasserbelastung nach Winterroggen und Erträge, Versuchsstandort Thülsfelde, 2013, (644a); N min-werte von 14 kg/ha-49 kg/ha In der N-Düngestaffel wurde bei einer Reduzierung der Sollwertdüngung auf 0, 40 und 80 kg N/ha ein signifikanter Ertragsrückgang festgestellt. Während der Ertrag bei einer Düngung von 80 kg N/ha nur leicht abfiel (siehe Abbildung 11), war der Ertragsrückgang bei einer N- Düngung von 40, beziehungsweise 0 kg N/ha sehr deutlich. Auch in der Bestandsentwicklung wirkte sich vor allem der Verzicht auf N-Düngung deutlich aus (siehe Abbildung 12). Ein statistisch abzusichernder Mehrertrag in den Varianten mit erhöhter Düngung im Vergleich zur Sollwertdüngung wurde in keiner Variante erzielt. 15

18 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Abbildung 11: relativer Ertrag, Winterroggen, Thülsfelde, 2013 (644a) 644b Winterroggen Abbildung 12: Winterroggen, Versuchsfläche Thülsfelde, 2013 Auf dem zweiten Teilstück der Versuchsfläche in Thülsfelde wurde 2013 in der konventionellen Fruchtfolge Winterroggen ohne nachfolgende Zwischenfrucht angebaut. Auch hier lagen die N min -Werte zu Beginn der Sickerwasserspende unabhängig von der Höhe der N-Düngung gleichmäßig auf einem relativ niedrigen Niveau. Nach der Ernte konnte ein erhöhter N min - Wert in der Variante mit überhöhter N-Düngung festgestellt werden (Abbildung 13). Dieser Wert liegt deutlich über den in den übrigen Varianten ermittelten Reststickstoffgehalten. Dass dieser Anstieg auf Teilstück 644a mit anschließender Zwischenfrucht nicht beobachtet werden konnte, könnte trotz relativ schwachen Aufwuchses durch die anschließende Zwischenfrucht erklärt werden. Zu Beginn der Sickerwasserspende lagen die Reststickstoffgehalte im Boden gleichmäßig auf einem relativ niedrigen Niveau. Die anhand der Herbst-N min -Werte und der Sickerwasserrate errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser lag in keiner Variante über 50 mg/l. Auch auf dem zweiten Teilstück kam es bei einem Verzicht auf N-Düngung, oder bei einer Reduzierung der N-Düngung auf 40, beziehungsweise 80 kg N/ha zu einem signifikanten Ertragsrückgang (Abbildung 14). 16

19 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Abbildung 13: N min-werte, errechnete potentielle Sickerwasserbelastung nach Winterroggen und Erträge, Versuchsstandort Thülsfelde, 2013 (644b); N min-werte von 11 kg/ha-57 kg/ha Auch auf dem zweiten Teilstück trat in keiner Variante mit erhöhter N Düngung eine statistisch absicherbare Ertragssteigerung im Vergleich zur N- Sollwertvariante auf. Abbildung 14: relativer Ertrag, Winterroggen, Thülsfelde, 2013 (644b) 644c Sommergerste Im Vergleich zu Winterroggen wurden bei Sommergerste deutlichere Unterschiede zwischen den N min -Werten in den einzelnen N-Düngestufen festgestellt. Diese Beobachtung wird durch die Ergebnisse der vorangegangen Versuchsjahre bestätigt. Bei überhöhter N-Düngung stiegen auch die N min -Werte, vor allem nach der Ernte, deutlich an. Zu Beginn der Sickerwasserspende war der Anstieg in Anhängigkeit von der Höhe der N-Düngung weniger deutlich. Die errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser stieg im Gegensatz zu den beiden ersten Teilstücken mit Winterroggen bei überhöhter N-Düngung auf über 50 mg/l. 17

20 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Abbildung 15: N min-werte, errechnete potentielle Sickerwasserbelastung nach Sommergerste und Erträge, Versuchsstandort Thülsfelde, 2013 (644c); N min-werte von 14 kg/ha-141 kg/ha Auch bei Sommergerste sank der Ertrag in den Varianten mit reduzierter N-Düngung (0, 40 und 80 kg/ha im Vergleich zur Sollwertvariante. Abbildung 16: relativer Ertrag, Sommergerste, Thülsfelde, 2013 (644c) Bei einer weiteren Steigerung der N- Düngung stieg der Ertrag im Vergleich zur Sollwertvariante weiter an. Zwischen den Erträgen bei einer N-Düngung von 160 und 200 kg N/ha gab es keinen statistisch absicherbaren Ertragsunterschied. Dies zeigte sich auch bei einer Betrachtung der N min -Werte. Der starke Anstieg bei einer N- Düngung von 200 kg N/ha zeigt deutlich, dass die in dieser Variante erfolgte N-Düngung nicht mehr in Mehrertrag umgesetzt werden konnte, sondern im Boden verblieb. 18

21 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen N min -Werte im Jahresverlauf In der nach Sollwert gedüngten Variante wurden monatliche N min -Untersuchungen durchgeführt, um die N-Dynamik im Jahresverlauf zu beobachten. In Teilstück 644a hatte die N-Düngung am , wie erwartet einen deutlichen Anstieg der N min -Werte vor allem im in den obersten 30 cm zur Folge. Auch im zweiten Teilstück, in der konventionellen Fruchtfolge stiegen nach der Düngung die N min -Werte im März und April vor allem in der obersten Bodenschicht (0-30 cm) deutlich an. Die niedrigsten N min -Werte wurden Mitte Juli gemessen. Während in der grundwasserschutzorientierten Fruchtfolge in Teilstück 644c die erste N- Düngung am kaum einen Anstieg der N min -Werte zur Folge hatte, stiegen nach der zweiten N-Düngung am unter Sommergerste die N min -Werte in den obersten 30 cm deutlich stärker an als im Winterroggen. Abbildung 17: N min-werte im Jahresverlauf in der Sollwertvariante, Thülsfelde (644a) Winterroggen Abbildung 18: N min-werte im Jahresverlauf in der Sollwertvariante, Thülsfelde (644b) Winterroggen Zusammenfassung Abbildung 19: N min-werte im Jahresverlauf, in der nach Sollwert gedüngten Variante, Thülsfelde (644c), Sommergerste Versuch 644 Thülsfelde Nach dem Anbau von Winterroggen konnte bei nachfolgendem Zwischenfruchtanbau kaum ein Einfluss der N-Düngung auf die Herbst-N min -Werte beobachtet werden. Ohne anschließende Zwischenfrucht konnten bei Winterroggen nach überhöhter N- Düngung tendenziell höhere N min -Werte beobachtet werden. Nach Sommergerste stiegen 2013 die N min -Werte mit steigender N-Dünung deutlich an. Insgesamt waren 2013 die N min -Werte nach Getreide am Versuchsstandort Thülsfelde deutlich niedriger als nach Mais an anderen Standorten. Am stark auswaschungsgefährdeten Standort Thülsfelde wurde der Frühjahrs-N min - Wert von der Höhe der N-Düngung im Vorjahr nicht beeinflusst, da der Bodenvorrat vermutlich zu großen Teilen ausgewaschen worden war. Auch die Ergebnisse der Sickerwasseruntersuchungen der Vorjahre weisen darauf hin. 19

22 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen 3.3. Wehnen (645) Versuchsfrage: Welche Auswirkungen haben Art und Höhe der N-Düngung zur Zwischenfrucht und die Höhe der N-Düngung zur nachfolgenden Hauptfrucht auf die Nitratkonzentration im Sickerwasser? Wie viel Stickstoff wird im Herbst von den Zwischenfrüchten aufgenommen und wie viel Stickstoff wird während der Sickerwasserspende konserviert? Wie viel des von der Zwischenfrucht aufgenommen Stickstoffs steht der nachfolgenden Hauptfrucht in den Folgejahren zur Verfügung? Versuchsaufbau und Durchführung Dieser Versuch mit ergänzenden Sickerwasseruntersuchungen durch das LBEG wurde 2012 in Wehnen neu angelegt. Ziel des Versuchs ist es, die Stickstoffaufnahme durch die Zwischenfrucht, die Auswirkungen des Zwischenfruchtbaus auf die Nitratkonzentration im Sickerwasser und die Verfügbarkeit des durch die Zwischenfrucht aufgenommenen Stickstoffs für die folgende Hauptfrucht in den nachfolgenden Jahren auch langfristig quantitativ besser einschätzen zu können. Hierzu werden vier Varianten des Zwischenfruchtanbaus nach Winterroggen und eine N-Düngestaffel bei Silomais kombiniert. Um jedes Jahr sowohl Daten zum Zwischenfruchtanbau, als auch zu den Auswirkungen auf die nachfolgende Hauptkultur erheben zu können, wird die Fruchtfolge Winterroggen mit nachfolgendem Ölrettich als Zwischenfrucht und Silomais als anschließende Hauptfrucht auf der Versuchsfläche in zwei Blöcken ein Jahr zeitversetzt angebaut. Abbildung 20 zeigt den Lageplan des Versuchs. Abbildung 20: Lageplan Zwischenfruchtversuch (645) Dr. Walter Schäfer, LBEG Auf einem Block wird jedes Jahr Winterroggen einheitlich nach Sollwert gedüngt angebaut. Dem Winterroggen folgen, auf demselben Block vier Zwischenfrucht-Varianten. Auf dem zweiten Block wird orthogonal zu den Zwischenfruchtvarianten Silomais in sechs N-Düngungsvarianten angebaut. Daraus ergeben sich 24 Kombinationen aus Zwischenfrucht und N-Düngung zu Silomais Tabelle 8 gibt eine Übersicht über die Standorteigenschaften und die Witterungsbedingungen des Versuchsstandortes Wehnen. 20

23 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Tabelle 8: Standortdaten Wehnen Standort Wehnen Höhe über NN [m] 6 Bodentyp Bodenart Ackerzahl 25 C/N 15 Humus [%] 3 Podsol/ Plaggenesch Sand Wetterstation Wehnen Mittlere Temperatur ( 08-13) [ C] Mittlere Temperatur 2013 [ C] Langjährige Niederschlagssumme ( 08-13) [mm] Niederschlagssumme 2013 [mm] Sommerniederschläge 2013 (April-September) [mm] 9,5 9, Abbildung 21: Lage der Versuchsflächen, Versuchsstation Wehnen, 2013 (Versuch 645 und Versuch ; 648); NIBIS Kartenserver (2014), Bodenübersichtskarte, Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie, LBEG, Hannover Ergebnisse Sickerwasserperiode 2012/2013 Bei der Beurteilung der aktuellen Ergebnisse muss berücksichtigt werden, dass es sich hier um ein- bis zweijährige Ergebnisse handelt, die insbesondere im Hinblick auf langfristige Stickstoffnachlieferung etc. noch keine abgesicherten Erkenntnisse liefern können. Die Ergebnisse der Ertragsermittlung der Zwischenfrucht sind in Abbildung 22 dargestellt. Im Vergleich zu vorangegangenen Versuchen war der Aufwuchs der Zwischenfrucht infolge des Aussaattzeitpunktes Anfang September und der Spätsommerwitterung relativ gering. Die N-Aufnahme war in der mineralisch gedüngten Variante am höchsten und in der ungedüngten Variante am geringsten. Abbildung 22: Ertrag und N-Aufnahme des Ölrettichs Wehnen, Herbst 2012 (645) In Abbildung 23 und Abbildung 24 sind die Ergebnisse der Sickerwasseruntersuchungen durch das Landesamt für Bergbau Energie und Geologie der Sickerwasserperiode 2012/2013 dargestellt. Eine ausführliche Darstellung der Ergebnisse in Kombination mit dem Wasserhaushalt des Standortes erfolgte bereits im landesweiten Arbeitskreis Wasserschutz und wird durch das LBEG in einem gesonderten Bericht veröffentlicht. 21

24 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Abbildung 23: Ergebnisse der Sickerwasseruntersuchungen durch das LBEG, Nitratkonzentration im Sickerwasser, Wehnen, Sickerwasserperiode 2012/2013 Abbildung 24: Ergebnisse der Sickerwasseruntersuchungen durch das LBEG, Nitratfracht, Wehnen, Sickerwasserperiode 2012/2013 Abbildung 23 zeigt, dass es nach der relativ späten Aussaat des Ölrettichs am 03. September in allen Varianten zunächst zu einem leichten Anstieg der Nitratkonzentration im Sickerwasser kam. In Wasserschutzgebieten wäre eine Düngung der Zwischenfrucht zu diesem Zeitpunkt bereits nicht mehr möglich gewesen. Während die Nitratkonzentration im Sickerwasser in der Variante ohne Zwischenfrucht bis zum Ende des Jahres immer weiter anstieg, sank die Nitratkonzentration in allen Varianten mit Zwischenfrucht im weiteren Verlauf der Sickerwasserperiode zunächst wieder. Später kam es jedoch vor allem unter der mineralisch gedüngten Zwischenfrucht wieder zu einem Anstieg der Nitratkonzentration im Sickerwasser. Dieser Unterschied wird auch bei Betrachtung Nitratfrachten der gesamten Sickerwasserperiode (Abbildung 24) deutlich. Die geringste Nitratfracht trat unter der Variante mit ungedüngter Zwischenfrucht Es bleibt abzuwarten, in wieweit sich die Ergebnisse der Sickerwasseruntersuchungen des ersten Jahres in den folgenden Versuchsjahren bestätigen. Im ersten Versuchsjahr konnte die Nitratauswaschung zwar in allen Varianten durch die Zwischenfrucht gesenkt werden, eine N-Düngung der Zwischenfrucht führte jedoch zu einem Anstieg der Nitratfracht. N min -Untersuchungen und Erträge In Abbildung 25 sind die Ergebnisse der N min -Probenahme vor der Maisaussaat, in Abhängigkeit der vorangegangenen Zwischenfrucht dargestellt. Der Zwischenfruchtanbau und die unterschiedliche N-Düngung zur Zwischenfrucht hatten keinen Einfluss auf die N min -Werte im folgenden Frühjahr. auf. 22

25 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Abbildung 25: N min-werte vor der Maisaussaat. Probenahme , Wehnen (645) Die Unterschiede zwischen den Varianten lagen im Fehlerbereich der N min -Methode. Um den Einfluss der Zwischenfrucht auf die Stickstofffreisetzung des Standortes und das Stickstoffaneignungsvermögen des Silomais zu erfassen, wurde im Verlauf der Vegetationsperiode im Juni eine weitere N min - Untersuchung durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Abbildung 26 dargestellt. Insgesamt stiegen die N min -Werte bei einer Erhöhung der N-Düngung auf 180 kg N/ha deutlich an. Bei einer weiteren Steigerung der N-Düngung erhöhten sich die im Juni gemessenen N min -Werte nicht mehr. Die Höhe der N-Düngung zu Silomais beeinflusste auch die Auswirkungen der N-Düngung zur Zwischenfrucht auf die N min -Werte. Ohne N-Düngung zu Silomais und bei einer N-Düngung von 60 kg/ha hatten die Zwischenfrucht und deren N-Düngung nur einen geringen Einfluss auf die N min -Werte. Bei einer höheren N-Düngung fielen vor allem die im Vergleich zu den anderen Varianten erhöhten N min -Werte bei vorangegangener mineralischer N-Düngung zur Zwischenfrucht auf. Es bleibt abzuwarten, inwieweit sich diese Ergebnisse in den Folgejahren wiederholen. Abbildung 26: N min-werte unter Silomais im Vegetationsverlauf ( ), in Abhängigkeit von N- Düngung zu Silomais und vorangegangener Zwischenfrucht, Wehnen, 2013 (645) In Abbildung 27 sind die Ergebnisse der Ertragsermittlung bei Silomais und der jeweiligen N min -Untersuchungen nach der Ernte dargestellt. Die Ergebnisse der N min -Untersuchungen zum errechneten Beginn der Sickerwasserspende lagen auf einem deutlich niedrigeren Niveau als in der Vegetationsperiode. Anhand der Ergebnisse der Sickerwasseruntersuchun- 23

26 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen gen 2013/2014 wird errechnete Termin Beginn Sickerwasserperiode überprüft beziehungsweise ob gegebenenfalls schon Nitrat ausgewaschen wurde. Abbildung 27: N min-werte nach der Ernte und Ertrag von Silomais als Hauptfrucht nach Ölrettich als Zwischenfrucht, Wehnen 2013 (645) Die Unterschiede im Verlauf der Ertragskurven, in Abhängigkeit von vorangegangener Zwischenfrucht und erfolgter N-Düngung zur Zwischenfrucht zeigen, dass das Ertragsoptimum bei gedüngten Zwischenfruchtvarianten früher erreicht wurde. Das heißt es stand der Folgefrucht mehr Stickstoff zur Verfügung. Die anrechenbare N-Nachlieferung der Zwischenfrucht lag 2013 zwischen 10 und 30 kg N/ha. Die N-Düngung zur Zwischenfrucht konnte so zu % zur N-Düngung der nachfolgenden Hauptfrucht in diesem Versuchsjahr angerechnet werden. Der Winterroggen im zweiten Block wurde einheitlich nach Sollwert gedüngt. Wie schon im Vorjahr konnte Ölrettich als Zwischenfrucht nach Winterroggen die Herbst N min -Werte im Vergleich zur Variante ohne Zwischenfrucht deutlich reduzieren. Abbildung 28: N min-werte mit Ölrettich als Zwischenfrucht, Wehnen, 2013 (645) Die Reststickstoffgehalte in den Varianten mit Zwischenfruchtanbau lagen zu Beginn Sickerwasserperiode 2013 unabhängig von der erfolgten N-Düngung zur Zwischenfrucht gleichmäßig auf einem niedrigen Niveau (Abbildung 28). Die Trockenmasseerträge und die N-Aufnahme durch die Zwischenfrucht 2013 sind in Abbildung 29 dargestellt. 24

27 Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen Entwicklung der Zwischenfrucht 2013 Aufgrund ungünstiger Witterungsbedingungen für die Ernte des Winterroggens Ende August konnte die Zwischenfrucht erst am ausgesät werden und lief am auf. Die Ertragsermittlung und die Pflanzenanalyse erfolgten am Abbildung 29: Ertrag und N-Aufnahme des Ölrettichs Wehnen, Herbst 2013 (645) Wie schon 2012 und in vorangegangenen Versuchen war der N-Entzug der ungedüngten Zwischenfrucht zwar geringer als in den beiden gedüngten Varianten. Die Steigerung der N-Aufnahme der Zwischenfrucht durch die N-Düngung war jedoch deutlich geringer als die ausgebrachte Düngermenge. Inwieweit sich die Zwischenfrucht und die N-Düngung zur Zwischenfrucht auf den Nitrataustrag und die Sickerwasserqualität auswirken, wird nach Auswertung der Sickerwasseranalysen der gesamten Sickerwasserperiode durch das LBEG veröffentlicht. Zusammenfassung Versuch 645 Wehnen Bei der Beurteilung der gemessenen Werte und der durch das LBEG noch zu veröffentlichenden Sickerwasseranalysen ist zu berücksichtigen, dass sich der Ölrettich durch die Spätsommerwitterung und den späten Aussaatzeitpunkt nur relativ schwach entwickelt hatte. In allen Varianten mit Zwischenfruchtanbau traten sowohl geringere Reststickstoffgehalte im Boden als auch Nitratfrachten auf, als in der Variante ohne Zwischenfrucht. Die niedrigsten Nitratfrachten in der Sickerwasserperiode 2012/2013 traten unter der ungedüngten Zwischenfrucht auf. Die N-Düngung der Zwischenfrucht führte trotz gleichmäßig niedriger Herbst-N min -Werte zu einem Anstieg der Nitratfracht. Die anrechenbare N-Nachlieferung durch die Zwischenfrucht 2012/2013 lag in einem Bereich von kg N/ha und die optimale N-Düngung zum nachfolgenden Silomais lag dementsprechend niedriger. Es bleibt abzuwarten, inwieweit sich die ersten, einjährigen Ergebnisse in den folgenden Versuchsjahren bestätigen, um daraus Beratungsempfehlungen herleiten zu können. 25

28 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung 4. Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Viele Versuchsfragen lassen sich auch durch mehrjährige Feldversuche ohne begleitende Sickerwasseruntersuchungen beantworten. Sie werden mit einer Laufzeit von drei Jahren angelegt. Um übertragbare Ergebnisse zu erhalten, werden die Versuche nach Möglichkeit an mehreren Standorten durchgeführt. Diese Versuche sind beispielsweise sehr gut geeignet, um neue Anbauverfahren, von denen eine Reduzierung der Herbst-N min -Werte erwartet wird, zu testen oder um verschiedene Methoden zu vergleichen. Anhand mehrjähriger Feldversuche können Richtwerte, beispielsweise für die Nitrachek-Methode für Silomais, validiert werden Bodenbearbeitung Auswirkungen von Bodenbearbeitung nach der Maisernte auf N-Dynamik und Reststickstoffgehalte im Boden Versuchsfrage: In welchem Umfang werden die Reststickstoffgehalte im Boden nach Silomais durch eine Bodenbearbeitung nach der Maisernte erhöht? Können die Reststickstoffgehalte im Boden nach Silomais durch die Aussaat von Grünroggen als Zwischenfrucht verringert werden? Beim Nacherntemanagement von Mais müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. Die Bearbeitung der Maisstoppeln ist sowohl eine wichtige Maßnahme gegen Fusarien in Mais und Folgekulturen, als auch zur Bekämpfung des Maiszünslers, dessen Larven in den unzerkleinerten Stoppeln überwintern (Top Agrar 10; 2013). Bei der Bodenbearbeitung nach der Maisernte kommt es jedoch je nach Intensität zu einer Durchlüftung des Bodens und somit auch zu einer erhöhten N-Mineralisation. Der Anstieg des mineralisierten Stickstoffs im Boden erhöht die Gefahr der Nitratauswaschung in das Grundwasser während der Sickerwasserspende. Um die Auswirkungen der Bodenbearbeitung (Grubbern) und einer Zwischenfrucht (Grünroggen) auf die N-Dynamik im Herbst genauer zu erfassen, wurde 2012 ein Feldversuch angelegt. Um die Versuchsergebnisse zu ergänzen, wurden in einem Pflanzenschutzversuch zur Maisstoppelbearbeitung ebenfalls N min -Proben gezogen Exaktversuch Der Exaktversuch wurde in Wehnen und Borgholt auf zwei Sandstandorten im Anschluss an den Landessortenversuch Silomais durchgeführt. N min -Untersuchungen erfolgten direkt nach der Ernte und zu Beginn der Sickerwasserspende. Weitere N min -Proben wurden vier Wochen später und im darauffolgenden Frühjahr gezogen, um den zeitlichen Verlauf der ggf. erfolgten Stickstoffmineralisation abzubilden. Die einzelnen Varianten sind in Tabelle 9 dargestellt. 26

29 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Tabelle 9: Varianten Versuch 646, Auswirkungen von Bodenbearbeitung nach Mais auf die N-Dynamik im Boden Variante Bodenbearbeitung Zwischenfrucht 1 ohne Grünroggen als Zwischenfrucht Ohne Bodenbearbeitung 2 mit Grünroggen als Zwischenfrucht 3 ohne Grünroggen als Zwischenfrucht Mit Bodenbearbeitung (Grubbern) 4 mit Grünroggen als Zwischenfrucht Die Standorteigenschaften der Versuchsstandorte Borgholt und Wehnen sind in Tabelle 10 dargestellt. Die Klimadaten befinden sich im Anhang. Tabelle 10: Standorteigenschaften, Versuchsstandorte Versuch 646 Borgholt Bodenart Sand Sand Ackerzahl C/N Wehnen Die Ergebnisse der N min -Untersuchungen am Versuchsstandort Borgholt sind in Abbildung 30 dargestellt. In Borgholt lagen die N min -Werte zu Beginn der Sickerwasserspende und auch Mitte Dezember einheitlich auf einem relativ niedrigen Niveau. Weder die Bodenbearbeitung, noch der als Zwischenfrucht gesäte Grünroggen hatten einen Einfluss auf die N min -Werte. Nach dem milden Winter wurden an beiden Versuchsstandorten im darauffolgenden Frühjahr in den Varianten mit Zwischenfrucht tendenziell niedrigere N min -Werte festgestellt. Diese Differenz kann vermutlich durch die N-Aufnahme des gut entwickelten Winterroggens erklärt werden. Abbildung 30: Ergebnisse der N min-untersuchungen zu den Auswirkungen von Bodenbearbeitung und Grünroggen als Zwischenfrucht nach Silomais, Borgholt 2013/2014 Die folgenden Abbildungen zeigen die einzelnen Varianten auf der Versuchsfläche am Standort Wehnen zum Zeitpunkt der N min -Probenahme im Frühjahr

30 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Abbildung 31: Versuchsfläche ohne Bodenbearbeitung, ohne Zwischenfrucht, Wehnen, , Bild: Karl Gerd Harms, LWK Niedersachsen Abbildung 32: Versuchsfläche ohne Bodenbearbeitung, mit Grünroggen, Wehnen, , Bild: Karl Gerd Harms, LWK Niedersachsen Abbildung 33: Versuchsfläche mit Bodenbearbeitung, ohne Zwischenfrucht, Wehnen, , Bild: Karl Gerd Harms, LWK Niedersachsen Abbildung 34: Versuchsfläche mit Bodenbearbeitung, mit Grünroggen, Wehnen, , Bild: Karl Gerd Harms, LWK Niedersachsen Die Ergebnisse der N min -Untersuchungen am Versuchsstandort Wehnen sind in Abbildung 35 dargestellt. Insgesamt gab es am Standort Wehnen deutlichere Unterschiede zwischen den N min -Werten und in den einzelnen Varianten als am Versuchsstandort Borgholt. Hier kam es bis zum Beginn der Sickerwasserspende zu einem Anstieg der N min -Werte in der Variante mit Bodenbearbeitung und ohne Zwischenfrucht. Dies bestätigt die Ergebnisse des Vorjahres. Auch 2012 waren die N min -Werte in den Varianten mit Bodenbearbeitung tendenziell höher als in den Varianten ohne Bodenbearbeitung. Im Gegensatz zu 2013 hatte die Zwischenfrucht jedoch im Vorjahr kaum Auswirkungen auf die N-Dynamik im Boden. Der positive Effekt der Stickstoffbindung durch den, aufgrund der milden, wüchsigen Winterwitterung, gut entwickelten Grünroggen zeigte sich im darauffolgenden Frühjahr. An dem Probenahmetermin im Dezember waren, wie schon vier Wochen zuvor, in der Variante mit Bodenbearbeitung und ohne Zwischenfrucht die höchsten N min -Werte zu beobachten. Während der Sickerwasserspende 2013/2014 (s. vorangehende Abbildungen) konnte der gut entwickelte Grünroggen einen Anstieg der N min -Werte nach der Bodenbearbeitung verhindern. 28

31 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Abbildung 35: Ergebnisse der N min-untersuchungen zu den Auswirkungen von Bodenbearbeitung und Grünroggen als Zwischenfrucht nach Silomais, Wehnen 2013/ Ergänzende N min Probenahmen im Pflanzenschutzversuch Für eine erfolgreiche mechanische Zünslerbekämpfung sind verschiedene Maßnahmen geeignet. Diese Verfahren wurden in einem Pflanzenschutzversuch verglichen. Um die Auswirkungen der verschiedenen Maßnahmen auf die N-Dynamik im Boden zu erfassen, wurden in diesem Versuch nach der Bodenbearbeitung ergänzende N min -Proben gezogen. Die Bodenbearbeitung erfolgte direkt nach der Maisernte. Vier Wochen später wurden die ersten N min -Proben gezogen. 29

32 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Abbildung 36 zeigt die Ergebnisse der ergänzenden N min -Probenahmen in diesem Versuch. Nur in der Variante Grubber tief konnte eine Tendenz zu höheren N min - Werten festgestellt werden. Die Unterschiede zwischen den Varianten lagen jedoch durchgehend innerhalb des Fehlerbereichs der N min -Methode. Die für Mais relativ niedrigen Rest-N min -Werte wurden auch durch die Stoppel-/Bodenbearbeitung im Jahr 2013 nicht erhöht. Abbildung 36: N min-werte nach Stoppel- /Bodenbearbeitung nach Silomais, Oktober 2013 (Pflanzenschutzversuch ergänzend zu 646) Abbildung 37: N min-werte nach Stoppel- /Bodenbearbeitung nach Silomais, Dezember 2013 (Pflanzenschutzversuch ergänzend zu 646) Abbildung 38: N min-werte nach Stoppel- /Bodenbearbeitung nach Silomais, März 2014 (Pflanzenschutzversuch ergänzend zu 646) Dies bestätigt die Ergebnisse des Vorjahres, dass niedrige Ausgangs-N min -Werte nach der Ernte auch durch Stoppel- oder oberflächliche Bodenbearbeitung kaum beeinflusst werden. Bei hohen N min -Werten nach der Ernte führte die Bodenbearbeitung im Jahr 2012 jedoch zu einem weiteren Anstieg der Rest-N min -Gehalte. Zusammenfassung: Versuch 646 Auswirkungen von Bodenbearbeitung und Winterroggen als Zwischenfrucht auf die N-Dynamik im Boden und die Reststickstoffgehalte nach Silomais Bodenbearbeitung nach Mais kann zu einem Anstieg der Reststickstoffgehalte führen. Dies konnte insbesondere bei hohen Rest-N min -Gehalten des Vorjahres 2012 ermittelt werden. Bei günstiger milder Winterwitterung kann dieser Anstieg durch Grünroggenanbau verhindert werden. Bei niedrigen N min -Werten nach der Ernte (2013) hat die Bodenbearbeitung nach Silomais häufig nur geringe Auswirkungen auf die N-Dynamik im Boden. Stoppelbearbeitung aus phytosanitären Gründen ist - ohne einen Anstieg der Reststickstoffgehalte zu verursachen - möglich. 30

33 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung 4.2. Rohproteingehalt von Silomais als Steuerungs- und Kontrollinstrument für bedarfsgerechte N-Düngung und Vergleich von N-Düngestrategien zu Silomais Versuchsfrage: Ist der Rohproteingehalt von Silomais ein geeignetes Steuerungs- und Kontrollinstrument für bedarfsgerechte N-Düngung? Vergleich verschiedener Verfahren (N-Sollwert, späte-frühjahrs-n min -Probenahme, Abschläge für die standörtliche N-Nachlieferung nach LBEG) zur N- Düngebedarfsermittlung im Maisanbau Können die Reststickstoffgehalte nach der Ernte durch eine möglichst präzise Einschätzung des N-Düngebedarfs gesenkt werden? Validierung der Spät-Frühjahrs-N min -Probe als Hilfsinstrument zur Düngeplanung Validierung der Nitrachekmethode als Hilfsinstrument zur Düngeplanung für Silomais Der Rohproteingehalt wird derzeit häufig als Kenngröße zur Überprüfung der bedarfsgerechten N-Düngung zu Silomais diskutiert. Bisher wurde in der Fachliteratur häufig ein Rohproteingehalt über 7 % als Indikator für eine überhöhte N-Düngung angegeben (Beispiel HER- MANN und TAUBE, 2005). Versuche der LWK und anderer Versuchsansteller zeigten zwar, dass zwischen der Höhe der N-Düngung und dem RP-Gehalt im Silomais ein Zusammenhang besteht, weitere Erhebungen, wie beispielsweise in den Landessortenversuchen deuteten jedoch darauf hin, dass neben der Höhe der N-Düngung beispielsweise auch die Sorte und der Standort den Rohproteingehalt beeinflussen. Versuchsaufbau Um den Sorten- und Standorteinfluss auf Herbst-N min -Werte, N-Dynamik im Boden, Rohproteingehalt und Ertrag zu untersuchen, wurde 2013, wie schon 2012 an drei Standorten der Einfluss der Maissorte und der N-Düngung auf den Rohproteingehalt von Silomais überprüft. Die drei verwendeten Maissorten: Ricardinio, niedriger Rohproteingehalt Farmflex, mittlerer Rohproteingehalt und Marleen, hoher Rohproteingehalt hatten zuvor in den Landessortenversuchen bei gleicher N-Düngung deutliche Unterschiede im durchschnittlichen Rohproteingehalt gezeigt (Abbildung 39). Abbildung 39: Gemittelte Rohproteingehalte bei drei Maissorten, LSV

34 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Ergänzend zu diesem Versuch wurden 2013 erstmals drei Varianten zum Vergleich verschiedener N-Düngestrategien angelegt. Eine Übersicht, welche Versuchsfrage an welchem Standort untersucht wurde, ist in Abbildung 40 dargestellt. Eine weitere N-Düngestaffel zu Silomais wurde mit der Sorte Farmflex am Standort Werlte angelegt. An den Standorten Wehnen und Werlte wurden zusätzlich Spät-Frühjahrs-N min -Proben an vier verschiedenen Terminen gezogen (KW 21 bis KW 24). Außerdem wurden an den beiden Standorten in einer zusätzlichen, aufgrund der Pflanzenentnahme nicht zu beerntenden, Wiederholung Nitrachek-Proben gezogen. Abbildung 40: Versuchsstandorte Versuch 648, 2013 Abbildung 41: Übersicht Versuchsaufbau Rohproteingehalt als Steuerungs- und Kontrollinstrument zu bedarfsgerechten N-Düngung von Silomais (648) Die Standorteigenschaften der Versuchsstandorte sind in Tabelle 11 dargestellt. Tabelle 11: Klimadaten und Standorteigenschaften, Versuchsstandorte Versuch 648, 2013 Poppenburg Rockstedt Wehnen Werlte Temperatur [ C] 8,4 9,8 9,2 9,3 Niederschläge [mm] Sommerniederschläge [mm] Bodenart Lehm Lehmiger Sand Sand Sand C/N Ackerzahl Frühjahrs N min Ergebnisse Rohproteingehalt Wie in Abbildung 41 dargestellt, wurden der Sorten- und Standorteinfluss auf den Rohproteingehalt an den Standorten Poppenburg, Rockstedt und Wehnen untersucht. Abbildung 42 und Abbildung 43 zeigen den Einfluss der Höhe der N-Düngung und des Standortes auf den Rohproteingehalt an den Standorten Poppenburg und Rockstedt. Aufgrund hoher, ungerichteter Schwankungen, vermutlich infolge einer starken standörtlichen Stickstoffnachlieferung, konnten die Ergebnisse am Versuchsstandort Wehnen nur bedingt ausgewertet werden. An diesem Standort hatten weder die Höhe der N-Düngung, noch die Maissorte einen Einfluss auf den Rohproteingehalt. Diese Schwankungen werden nicht nur bei der Auswertung der 32

35 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Ertragsparameter, sondern auch bei Betrachtung der Ergebnisse der Nitrachek-Analyse und der Spät-Frühjahrs-N min -Probe zu verschiedenen Terminen deutlich (Abbildung 71 bis Abbildung 73; (Nitrachek), Seite 48, beziehungsweise Abbildung 61, (Spät-Frühjahrs-N min ), Seite 42). Abbildung 42: Sorteneinfluss auf den Rohproteingehalt von Silomais, Versuchsstandort Poppenburg, 2013 Abbildung 43: Sorteneinfluss auf den Rohproteingehalt von Silomais, Versuchsstandort Rockstedt, 2013 Am Versuchsstandort Poppenburg (Abbildung 42) konnte, wie auch in den Landessortenversuchen eine deutliche Abstufung des Rohproteingehaltes der drei untersuchten Maissorten festgestellt werden. Während bei der Sorte Ricardinio der Rohproteingehalt erst bei deutlich überhöhter N-Düngung über 7 % stieg, war dies bei der Sorte Marleen bereits bei einer N- Düngung von 60 kg/ha der Fall. Der Rohproteingehalt der Sorte Ricardinio lag in der ungedüngten Variante bei 6,0 % und stieg erst bei einer N-Düngung von 300 kg N/ha, das heißt bei einer N-Düngung weit über dem N-Sollwert und dem N-Optimum auf 7,1 %. Am Versuchsstandort Rockstedt (Abbildung 43) schwankten die Rohproteingehalte der Sorten Ricardinio und Farmflex im Vergleich zu den Rohproteingehalten der Sorte Marleen ungerichtet auf einem relativ niedrigen Niveau. Der Rohproteingehalt der Sorte Ricardinio überstieg, ähnlich, wie schon am Versuchsstandort Poppenburg, auch bei deutlich überhöhter N- Düngung in keiner Variante die 7 % -Grenze. Er schwankte zwischen 5,9 % und 6,9 %. Auch bei der Sorte Farmflex trat in keiner N Düngungs-Variante ein Rohproteingehalt von über 7 % auf. Hier variierte der Rohproteingehalt zwischen 6,0 % und 6,8 % (240 kg N/ha). Bei deutlich überhöhter N-Düngung (300 kg N/ha) betrug der Rohproteingehalt nur 6,3 %. Auch bei der Sorte Farmflex traten keine gerichteten Unterschiede zwischen den Rohproteingehalten der einzelnen Varianten der N-Düngestaffel auf. Bei der Sorte Marleen lag der Rohproteingehalt bereits in der ungedüngten Variante bei 7 %. Der höchste Rohproteingehalt lag bei 7,7 % und trat bereits bei einer N-Düngung von 120 kg/ha auf. Durch eine weitere Erhöhung der N-Düngung wurde der Rohproteingehalt nicht mehr gesteigert. Die Ergebnisse des Vorjahres bezüglich des Sorten- und Standorteinflusses auf den Rohproteingehalt von Silomais wurden 2013 weitestgehend bestätigt. 33

36 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung N-Dynamik im Boden, N-Bilanzen und Erträge Weniger deutlich als 2012 war im zweiten Versuchsjahr der Sorteneinfluss auf die N min -Werte nach der Ernte und zu Beginn der Sickerwasserspende. In Abbildung 44 und Abbildung 45 sind die Ergebnisse der N min -Untersuchungen zu Beginn der Sickerwasserspende und die Erträge der einzelnen Sorten, bei einer gestaffelten N-Düngung am Standort Poppenburg dargestellt. Hier lagen die N min -Werte insgesamt auf einem sehr hohen Niveau. Abbildung 44: N min-werte nach der Ernte, Versuchsstandort Poppenburg, 2013 (648) Erst bei deutlich überhöhter N-Düngung traten sortenabhängige Unterschiede zwischen den Reststickstoffgehalten nach der Ernte auf, die nicht im Fehlerbereich der N min - Methode lagen. Bei allen drei Sorten kam es zu dem für Mais typischen starken Anstieg der N min -Werte. Die Ertragskurve verlief wie schon 2012 am Standort Poppenburg relativ flach (Abbildung 45). Die sortenabhängigen N-Optima variierten von 91,6 kg N/ha (Ricardinio) bis zu 122,7 kg N/ha (Marleen). Dies bestätigt die Vorjahresergebnisse am Standort Poppenburg. Abbildung 45: N min-werte nach der Ernte und zu Beginn der Sickerwasserspende, errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser und Erträge, Versuchsstandort Poppenburg, 2013 (648) 34

37 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Abbildung 46: Relativer Ertrag, Versuchsstandort Poppenburg, 2013 (648) Der Mittlere Ertrag der drei Sorten, in der mit 180 kg N/ha gedüngten Variante, wurde als Referenz für die Berechnung des relativen Ertrages verwendet. 100 % entsprachen somit am Standort Poppenburg 212,3 dt TM/ha. Im Sortenmittel kam es nur in der ungedüngten Variante zu deutlichen Ertragsverlusten. Ertragssteigerungen durch eine weitere Erhöhung der N-Düngung konnten in keiner Variante erzielt werden. Erwartungsgemäß war die N-Bilanz (N- Zufuhr N-Abfuhr) der Sorte mit dem niedrigeren Rohproteingehalt höher, als die N-Bilanz der Sorte mit hohem Rohrproteingehalt. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die N-Bilanz von Silomais am Standort Poppenburg bei optimalen Erträgen und optimaler N-Düngung deutlich negativ war. Bei ausgeglichener N-Bilanz kam es bereits zu stark erhöhten Reststickstoffgehalten. Abbildung 48 N min-werte nach der Ernte, Versuchsstandort Rockstedt, 2013 (648) Abbildung 47: N-Bilanzen, Versuchsstandort Poppenburg, 2013 (648) Am Versuchsstandort Rockstedt lagen die N min -Werte ebenfalls auf einem relativ hohen Niveau. Dies war auch in der ungedüngten Variante der Fall. Nach der Ernte konnte kein Sorteneinfluss auf den Reststickstoffgehalt beobachtet werden. Zu Beginn der Sickerwasserspende konnte der N min -Wert nur bei überhöhter N-Düngung Am Standort Rockstedt lagen die N-Optima der drei Sorten dichter zusammen, als am Versuchsstandort Poppenburg. Hier variierten die N-Optima von 125 kg N/ha (Marleen) bis zu 156 kg N/ha (Ricardinio). durch die Sorte Marleen leicht reduziert werden. 35

38 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Abbildung 49: N min-werte nach der Ernte und zu Beginn der Sickerwasserspende, errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser und Erträge, Versuchsstandort Rockstedt, 2013 (648) Im Gegensatz zum Standort Poppenburg war in Rockstedt bei einer N-Düngung von 240 kg N/ha die N-Bilanz aller drei Sorten positiv. Bei ausgeglichener N-Bilanz lag auch hier die N-Düngung bereits deutlich über dem ermittelten N-Optimum. Zusammenfassung Abbildung 50: N-Bilanzen, Versuchsstandort Rockstedt, 2013 (648) Versuch 648 Rohproteingehalt als Kontroll- und Steuerungsinstrument bedarfsgerechter N-Düngung zu Silomais- Der schon 2012 festgestellte Sorten- und Standorteffekt auf den Rohproteingehalt wurde 2013 im zweiten Versuchsjahr bestätigt. Bei der Sorte Marleen mit durchschnittlich höheren Rohproteingehalten in den Landessortenversuchen stieg der Rohproteingehalt auf ein höheres Niveau, als bei der Sorte Ricardinio mit geringeren durchschnittlichen Rohproteingehalten in den Landessortenversuchen. Besonders oberhalb der Sollwertdüngung kam es zu dem für Mais typischen deutlichen Anstieg der N min -Werte mit steigender N-Düngung. Ein Sorteneffekt auf die Herbst-N min -Werte aufgrund unterschiedlich hoher N-Entzüge konnte 2013 nur bei deutlich überhöhter N-Düngung festgestellt werden. 36

39 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Vergleich verschiedener Strategien zur Ermittlung des N-Düngebedarfs von Silomais Die N min -Werte bei gestaffelter N-Düngung nach Mais zeigten auch 2013, wie schon in den Vorjahren, dass bei Mais die Höhe der N-Düngung einen hohen Einfluss auf die Reststickstoffgehalte im Herbst hat. Dass eine deutliche Reduzierung sowohl der Nitratkonzentration im Sickerwasser als auch der Reststickstoffgehalte im Boden bei relativ geringen Ertragsverlusten möglich ist, zeigen die langjährigen Versuchsergebnisse am Standort Thülsfelde (Abbildung 51). Abbildung 51: Ergebnisse der Sickerwasser- und N min- Untersuchungen, sowie der Ertragsermittlung, am Versuchsstandort Thülsfelde für Silomais ( ) Um Ertragsverluste durch eine Reduzierung der N-Düngung soweit wie möglich zu vermeiden, sollte der N-Düngebedarf zu Silomais möglichst präzise eingeschätzt werden. In diesem Versuch wurden 2013 erstmalig verschiedene Strategien zur Ermittlung des N-Düngebedarfs von Silomais verglichen und überprüft. An den vier Standorten Poppenburg, Rockstedt, Wehnen und Werlte wurden drei Methoden zur Ermittlung des N- Düngebedarfs von Mais verglichen. Diese sind in Abbildung 52 dargestellt. Abbildung 52: Varianten Versuch 648 Der Vergleich der Strategien zur Ermittlung des N-Düngebedarfs wurde mit der Sorte Farmflex durchgeführt. Eine Zusammenstellung der Ergebnisse der N min -Untersuchungen zu Beginn der Sickerwasserspende, der Berechnung der potentiellen Nitratkonzentration im Sickerwasser und der Ertragsermittlungen an den drei Standorten ist in Abbildung 53 dargestellt. Um den Vergleich der drei Strategien zur Ermittlung des N-Düngebedarfs zu erleichtern, sind die Ergebnisse der einzelnen Versuchsstandorte noch einmal gesondert in Abbildung 54 bis Abbildung 58 abgebildet. Die Varianten wurden zudem mit den anhand der N- 37

40 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Düngestaffel errechneten Ergebnissen für eine nach der Ernte ermittelte optimale N- Düngung verglichen. An allen drei Versuchsstandorten lagen die Ergebnisse der drei Varianten der N-Düngebedarfsermittlung relativ dicht zusammen. Tabelle 12 gibt eine Übersicht über die erfolgte N-Düngung, die Ergebnisse der N min -Untersuchungen und die Erträge. Tabelle 12: Übersicht Erfolgte N-Düngung, Ergebnisse der N min-untersuchungen und Ertrag, 2013 (648) N-Düngung N Standort N-Düngestrategie min nach der N min zu Beginn der Ertrag Sickerwasserspende [kg/ha] Ernte [kg/ha] [dt TM/ha] [kg/ha] Ohne N-Düngung Sollwertdüngung Poppenburg Spät-Frühjahrs-N min ** Rockstedt Werlte Schätzrahmen LBEG Optimale N-Düngung* errechnet Ohne N-Düngung Sollwertdüngung Spät-Frühjahrs-N min Schätzrahmen LBEG Optimale N-Düngung* errechnet Ohne N-Düngung Sollwertdüngung Spät-Frühjahrs-N min Schätzrahmen LBEG** 146* Optimale N-Düngung* errechnet Fehler bei der Versuchsdurchführung nach Schätzrahmen ermittelter N-Düngebedarf 111 kg/ha Am Versuchssandort Poppenburg schwankten die N min -Werte zwischen einer N-Düngung von kg N/ha deutlich (Abbildung 53). Abbildung 53: N min-werte zu Beginn der Sickerwasserspende, errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser und Erträge, Versuchsstandorte Poppenburg, Rockstedt und Werlte, 2013 (648) Wie schon in vorangegangenen Versuchen beschrieben, stiegen die N min -Werte mit steigender N-Düngung ebenfalls an (siehe auch Abbildung 54 bis Abbildung 58). Der 38

41 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Standorteinfluss auf die Höhe der Herbst-N min -Werte ist ebenfalls zu erkennen. Während bis zu einer N-Düngung in etwa in Höhe der Sollwertdüngung eine gute Korrelation zwischen den Reststickstoffgehalten und der Höhe der erfolgten N-Düngung gegeben war, war bei einer weitern Steigerung der N-Düngung dieser Zusammenhang weniger klar erkennbar. Am Standort Poppenburg lag das errechnete Optimum, bei einer relativ flach verlaufenden Ertragskurve, mit einer N- Düngung von 105 kg/ha (siehe Abbildung 45) in allen drei Varianten leicht unter er-mitteltem N- Düngebedarf. Abbildung 54: N min-werte zu Beginn der Sickerwasserspende, errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser und Erträge, Versuchsstandort Poppenburg, 2013 Der höchste N-Düngedarf wurde am Standort Poppenburg anhand der Spät-Frühjahrs-N min - Probenahme ermittelt. Auch bei einem vollständigen Verzicht auf N-Düngung konnten die Herbst-N min -Werte nicht unter 50 kg/ha gesenkt werden. Obwohl die Unterschiede zwischen den drei Vraianten bezüglich der Höhe der N-Düngung relativ gering waren, variierten die N min -Werte deutlich. Der gemittelte Ertrag der drei Sorten Ricardinio, Farmflex und Marleen, in der mit 180 kg N/ha gedüngten Variante wurde als Berechnungsgrundlage der relativen Erträge verwendet. 100 % entsprachen am Standort Poppenburg 212 dt TM/ha. Zwischen den Vergleichsvarianten der verschiedenen Strategien zur Ermittlung des N-Düngebedarfs gab es keine Ertragsunterschiede. Abbildung 55: Relativer Ertrag, Versuchsstandort Poppenburg, 2013 (648) 39

42 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Abbildung 56: N min-werte zu Beginn der Sickerwasserspende, errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser und Erträge, Versuchsstandort Rockstedt, 2013 Zur Berechnung der relativen Erträge am Versuchsstandort Rockstedt wurde ebenfalls der mittlere Ertrag der drei Sorten in der mit 180 kg N/ha gedüngten Variante verwendet. In Rockstedt entsprach ein Ertrag von 100 % 188 dt TM/ha. Zwischen den Erträgen der untersuchten N- Düngestrategien gab es keine Ertragsunterschiede. Ähnlich hohe Reststickstoffgehalte wie am Standort Poppenburg traten am Versuchsstandort Rockstedt auf. Die anhand der verschiedenen Strategien ermittelte N-Düngung variierte von 94 kg N/ha (Schätzrahmen-LBEG) bis zu 120 kg N/ha (Spät- Frühjahrs-N min ). Abbildung 57: Relativer Ertrag, Versuchsstandort Rockstedt, 2013 (648) Nur in der ungedüngten Variante kam es im Vergleich zur Verrechnungsbasis zu einem Ertragsrückgang. 40

43 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Abbildung 58: N min-werte zu Beginn der Sickerwasserspende, errechnete potentielle Nitratkonzentration im Sickerwasser und Erträge, Versuchsstandort Werlte, 2013 Wie schon an den Versuchsstandorten Poppenburg und Rockstedt kam es auch in Werlte nur in der ungedüngten Variante zu deutlichen Mindererträgen im Vergleich zur Verrechnungsbasis (siehe Abbildung 59). Zwischen den Erträgen in den anhand der verschiedenen N-Düngestrategien gedüngten Varianten gab es keine Ertragsunterschiede. Zusammenfassung Am Versuchsstandort Werlte lagen die Erträge der drei verglichenen N- Düngestrategien ebenfalls dicht beieinander. Hier konnten die N min -Werte und die potentielle Nitratbelasung des Sickerwassers bereits durch eine geringe Reduzierung der N-Düngung im Standortvergleich am deutlichsten gesenkt werden. Abbildung 59: Relativer Ertrag, Versuchsstandort Werlte, 2013 (648) Versuch 648 Vergleich verschiedener Strategien zur Ermittlung des N-Düngebedarfs von Silomais Mit einer Erhöhung der N-Düngung stiegen die N min -Werte besonders oberhalb des Sollwertes stark an. In einigen Varianten traten sehr hohe N min -Werte auf. Der anhand der verschiedenen Strategien ermittelte N-Düngebedarf lag an den drei Versuchsstandorten relativ dicht beieinander hatte neben der Höhe der N-Düngung auch der Standort einen deutlichen Einfluss auf die Rest-N min -Werte. Anhand der ersten, einjährigen Ergebnisse können noch keine Beratungsempfehlungen hergeleitet werden 41

44 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Ergebnisse Spät-Frühjahrs-N min -Probenahme An den Versuchsstandorten Wehnen und Werlte wurden um den Termin der späten- Frühjahrs-N min -Probenahme in einwöchigem Abstand ( Kalenderwoche), in allen N- Düngungsstufen N min -Proben (0-60 cm) gezogen. So konnten die Schwankungen in Abhängigkeit von N-Düngung und Probenahmezeitpunkt erfasst werden. Die Probenahme erfolgte zu 50 % in der Reihe und zu 50 % zwischen den Reihen. Diese Verteilung der Probenahmen ist jedoch nur in Parzellenversuchen möglich, da hier aus technischen Gründen keine Unterfußdüngung mit Stickstoff erfolgt. Ansonsten muss darauf geachtet werden, dass bei der Spät-Frühjahrs-N min -Probe auf keinen Fall der bereits ausgebrachten Unterfuss-Stickstoff- Dünger zu beprobt werden darf. (Probennahme nur zwischen den Reihen). Während in der ungedüngten Variante die N min - Werte zu den verschiedenen Probenahmezeitpunkten noch relativ dicht beieinander lagen, nahm die Varianz mit steigender, bereits erfolgter N- Düngung zu. Insgesamt traten starke Schwankun- Abbildung 60: Ergebnisse der Spät-Frühjahrs-N min-untersuchung zu verschiedenen Terminen, Werlte, 2013 (648) gen zwischen den N min - Werten in den einzelnen Abbildung 61: Ergebnisse der Spät-Frühjahrs-N min-untersuchung zu verschiedenen Terminen, Wehnen, 2013 (648) N-Düngungsstufen in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Probenahme auf. Besonders bei höherer N- Düngung stiegen die N min - Werte von der Probenahme in der 21. Kalenderwoche bis zur Probenahme in der 24. Kalenderwoche an. Da für den Standort Wehnen keine Ertragskurve berechnet werden konnte, kann keine optimale N-Düngung angegeben werden. 42

45 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Zusammenfassung Versuch 648 Treffsicherheit der Spät-Frühjahrs-N min -Probenahme Die Ergebnisse müssen immer im Zusammenhang mit vorangegangenen Bewirtschaftungsmaßnahmen und dem Witterungsverlauf beurteilt werden, da diese die N- Dynamik im Boden stark beeinflussen. Die Ergebnisse der N min -Probenahmen variierten deutlich in Abhängigkeit vom Probenahmetermin. Die geringsten Schwankungen in Abhängigkeit vom Probenahmetermin traten in der ungedüngten Variante auf. Bei hoher N-Düngung stiegen die N min -Werte bis zum letzten Probenahmetermin tendenziell an. 43

46 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung 4.3. Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben Auswirkungen auf die N- Dynamik und Reststickstoffgehalte im Boden Wie beeinflussen Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben und der Einsatz von Nitrifikationshemmern die N-Dynamik im Boden und die Reststickstoffgehalte nach der Ernte? Um diese Frage zu beantworten, wurde 2013 erstmals ein Feldversuch mit sechs Variantenangelegt. Abbildung 62: Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben, Varianten 2013 (887) Die Gärrestunterfußdüngung erfolgte entweder in einer Tiefe von 18 cm direkt unter der Reihe, oder in einer Tiefe von 10 cm seitlich versetzt zur Reihe. Beide Varianten mit Gärrestunterfußdüngung wurden jeweils mit und ohne Nitrifikationshemmer angelegt. In der Standardvariante (Mineraldünger breit) wurden 100 kg N/ha ausgebracht, in den Varianten mit Gärrestdüngung wurden 70 kg N/ha ausgebracht. Als Standardvariante wurde eine Variante mit mineralischer N-Düngung nach Sollwert angelegt. Um die Auswirkungen der Ausbringungsform besser einschätzen zu können, wurde der Versuch durch eine Variante mit Gärrestdüngung und flacher Einarbeitung ergänzt. Abbildung 63: N-Düngung, Versuch 887 (Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben 44

47 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung N min -Untersuchungen Abbildung 64: N min-werte nach der Ernte, nach Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben ( ), Versuchsstandort Poppenburg (887) Am Versuchsstandort Poppenburg lagen die N min -Werte in allen Varianten gleichmäßig auf einem relativ niedrigen Niveau. Der höchste N min -Wert trat in der Standardvariante auf. Die Unterschiede zwischen den N min -Werten in den einzelnen Varianten lagen jedoch alle im Fehlerbereich der N min -Methode. Die Sickerwasserperiode hatte zum Zeitpunkt der ersten N min -Probenahme bereits begonnen. Deshalb wurden keine weiteren N min - Untersuchung durchgeführt Am Versuchsstandort Rockstedt lagen die N min -Werte nach der Ernte zwischen 21 und 44 kg/ha. Der höchste N min -Wert trat in der Variante mit seitlich versetzter Gärrestunterfußdüngung in Kombination mit dem Nitrifikationshemmer Piadin auf. Abbildung 65: N min-werte nach der Ernte und zu Beginn der Sickerwasserspende, nach Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben ( ), Versuchsstandort Rockstedt (887) Der höchste N min -Wert zu Beginn der Sickerwasserspende wurde in der Variante mit mineralischer Düngung gemessen. Die Unterschiede zwischen den N min -Werten lagen jedoch alle innerhalb der Fehlergrenze der N min -Methode. 45

48 Mehrjährige Feldversuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung Erträge Abbildung 66: Rüben Ertrag [dt TM/ha] und bereinigter Zuckerertrag, Versuchsstandort Poppenburg, 2013 Am Versuchsstandort Poppenburg traten keine statistisch absicherbaren Unterschiede zwischen den Trockenmasseerträgen, im Vergleich zur Standardvariante auf (Abbildung 66). Weder die Positionierung der Gärrestunterfußdüngung, noch der Einsatz des Nitrifikationshemmers Piadin hatten signifikante Auswirkungen auf den Trockenmasseertrag. Am Standort Rockstedt kam es in zwei Varianten mit seitlich versetzter Ablage der Gärrestunterfußdüngung mit 212 dt TM/ha und 211 dt TM/ha zu leichten Mindererträgen (Abbildung 67). Weitere statistisch absicherbare Ertragsunterschiede konnten nicht festgestellt werden. Abbildung 67: Rüben Ertrag [dt TM/ha] und bereinigter Zuckerertrag, Versuchsstandort Rockstedt, 2013 Zusammenfassung Versuch 877 Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben Anhand der ersten, einjährigen Ergebnisse können noch keine Beratungsempfehlungen hergeleitet werden. Zwischen den N min -Werten in den einzelnen Varianten konnten kaum Unterschiede festgestellt werden, die nicht im Fehlerbereich der N min -Methode lagen. Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben ohne Ertragsverluste im Vergleich zu mineralischer Düngung der Gärrestausbringung mit dem Schleppschlauch war 2013 an beiden Versuchsstandorten möglich. 46

49 Ergänzende Probenahmen 5. Ergänzende Probenahmen 5.1. Nitrachek bei Silomais Bei der Nitrachekmethode wird die Nitratkonzentration im Pflanzensaft an der Halm- /Stängelbasis gemessen. So kann der Versorgungszustand der Pflanze erfasst werden, beispielsweise um den N-Düngebedarf zu überprüfen. Wie durch die in Abbildung 70 dargestellten Ergebnisse veranschaulicht wird, sollte die Probenahme an der Stängelbasis erfolgen. Da das Nitrat in der Pflanze zu Ammonium reduziert wird, nimmt mit zunehmender Entfernung des beprobten Pflanzenabschnitts zur Wurzel die Nitratkonzentration ab und Rückschlüsse auf den Versorgungszustand der Pflanze sind nicht mehr möglich. Ziel der Probenahme war es, die vorgegebene Spannbreite von ppm Nitrat im Pflanzensaft bei ausreichender Stickstoffversorgung der Maispflanzen zu validieren. Ab einer Konzentration von 6000 ppm wird derzeit von Luxuskonsum ausgegangen. Abbildung 68 zeigt die zu validierende, angestrebte Nitratkonzentration im Pflanzensaft bei Mais, in Abhängigkeit des Entwicklungsstadiums. Abbildung 68: Angestrebte Nitratkonzentration im Pflanzensaft bei Mais, Dr. A. Nitsch, Hannoversche Land-und forstwirtschaftliche Zeitung, Mai 1996 Abbildung 69: geeigneter Bereich für aussagekräftige Ergebnisse der Nitrachek-Analyse Abbildung 70: Ergebnisse der Nitrachek-Analyse, nach beprobtem Pflanzenabschnitt, Wehnen (648) Im Frühsommer 2013 konnte die Methode in einigen Fällen auch genutzt werden um durch Überschwemmungsereignisse bedingte N-Mangelsituationen zu belegen. In einer zusätzlichen Wiederholung, die nicht beerntet wurde, wurden an den Standorten Wehnen und Werlte in der N-Düngestaffel während der Vegetationsperiode an drei Terminen Nitrachek Proben gezogen. Die Ergebnisse sind in Abbildung 71 bis Abbildung 73 dargestellt. Zum Vergleich 47

50 Ergänzende Probenahmen wurde am ersten Probenahmetermin zusätzlich eine Analyse des N-Gehaltes in der Pflanze durchgeführt (Abbildung 75). Abbildung 71: Nitratkonzentration im Pflanzensaft, Wehnen und Werlte, Juni 2013 (648) Abbildung 73: Nitratkonzentration im Pflanzensaft, Wehnen und Werlte, August 2013 (648) Abbildung 72: Nitratkonzentration im Pflanzensaft, Wehnen und Werlte, Juli 2013 (648) Die große Variabilität der Nitratkonzentration im Pflanzensaft am Standort Wehnen an den ersten beiden Probenahmeterminen weist auf eine hohe Stickstoffnachlieferung aus dem Boden im Verlauf der Vegetationsperiode hin. Diese Vermutung wurde bei der Auswertung der Erträge und Qualitätsparameter bestätigt. Abbildung 74 zeigt die Ergebnisse der Nitrachek-Analyse zusammen mit der Ertragskurve am Versuchsstandort Werlte. Die ersten Ergebnisse bestätigen die Arbeitshypothese, dass die Maispflanzen bei einer Nitratkonzentration von ppm Nitrat im Pflanzensaft ausreichend versorgt sind. Die unterschiedlichen Ergebnisse der Nitrachek-Analyse zu den beiden Probenahmeterminen zeigen deutlich, dass die Ergebnisse immer in Zusammenhang mit vorangegangenen Bewirtschaftungsmaßnahmen und Witterungsbedingungen betrachtet werden müssen. Die Nitratkonzentration im Pflanzensaft war am ersten Probenahmetermin insgesamt niedriger, als an den beiden daruaffolgenden Terminen. Der flache Anstieg der Nitratkonzentration im Pflanzensaft am ersten Probenahmetermin lässt sich durch die Aufteilung der N-Düngung in der N-Düngestaffel, ab einer Düngungshöhe von 180 kg N/ha und den Witterungsverlauf erklären. Da es zwischen dem Zeitpunkt der zweiten N-Düngung und der ersten Nitrachek-Probenahme kaum Niederschläge gegeben hatte, waren die Nitratkonzentration im Pflanzensaft trotz bereits erfolgter sehr hoher und überhöhter N-Düngung kaum höher, als in den niedrigen N-Düngungsstufen. 48

51 Ergänzende Probenahmen Abbildung 74: Ergebnisse der Nitrachek-Analyse und Ertrag, Werlte, 2013 (648) In einem weiteren Versuch zur Gülleunterfußdüngung wurden ergänzende Nitrachek- Analysen durchgeführt, um den Einfluss von Nitrifikationshemmern auf die Nitratkonzentration im Pflanzensaft zu untersuchen. Es wurde vermutet, dass aufgrund der verzögerten Nitrifikation die Pflanze mehr Ammonium aufnimmt als ohne Nitrifikationshemmer. Dies hätte geringere Nitratkonzentrationen im Pflanzensaft bei ausreichender Stickstoffversorgung der Pflanzen zur Folge und müsste bei der Beurteilung der Ergebnisse aus Nitrachek-Analysen berücksichtigt werden. Erste Ergebnisse lassen vermuten, dass die Nitratkonzentration im Pflanzensaft durch den Einsatz eines Nitrifikationshemmers bei gleicher N-Düngung zunächst tatsächlich verringert wird. Im weiteren Verlauf der Vegetationsperiode konnte dieser Effekt jedoch nicht mehr beobachtet werden. Eine weitere Möglichkeit die Stickstoffversorgung der Pflanze während der Vegetationsperiode einzuschätzen ist eine Pflanzenanalyse. Um die Ergebnisse der Pflanzenanalyse mit den Ergebnissen der Nitrachek-Methode vergleichen zu können, wurden zum ersten Probenahmetermin zusätzlich Pflanzenanalysen durchgeführt. 49

52 Ergänzende Probenahmen Ein Vergleich der Ergebnisse bestätigt, dass die Ergebnisse der beiden Methoden vor allem bei einer N-Düngung im Sollwertbereich an beiden Standorten deutlich korrelierten. Der N-Gehalt in der Trockenmasse stieg bis zu einer N-Düngung von 300 kg N/ha linear an. Abbildung 75: Vergleich Ergebnisse Nitrachek-Analyse und N-Gehalt in der Trockenmasse [%], Wehnen, Juni, 2013 Nitrachek und Pflanzenanalyse zur vegetationsbegleitenden Überprüfung der Stickstoffversorgung von Silomais Die ersten einjährigen Ergebnisse bestätigen die Annahme, dass Silomais bei einer Nitratkonzentration von ppm im Pflanzensaft ausreichend mit Stickstoff versorgt ist. Die Ergebnisse müssen immer in Zusammenhang mit vorangegangenen Bewirtschaftungsmaßnahmen und dem Witterungsverlauf beurteilt werden. Es zeigte sich, dass die Nitrachek-Methode beispielsweise bei Sommertrockenheit nur bedingt anwendbar ist, da die Pflanzen den ausgebrachten Stickstoff kaum aufnehmen können. Trotz ausreichender N-Düngung könnte durch die Nitratkonzentration im Pflanzensaft ein N-Mangel suggeriert werden. 50

53 Ergänzende Probenahmen 5.2. N min -Untersuchungen in bestehenden Pflanzenbauversuchen Gärrestdüngung zu Zuckerrüben Die Zuckerrübe ist eine wichtige Frucht, um die Maisfruchtfolge aufzulockern und dennoch den Substratbedarf der Biogasanlagen decken zu können. Sie ist gut für die Vergärung in der Biogasanlage geeignet und zeichnet sich durch eine hohe Energieausbeute aus. Die Rübentrockenmasse besteht zum Großteil aus leicht fermentierbaren Kohlenhydraten, der Saccharose. Diese wird schnell in Energie umgesetzt, so dass die Zuckerrübe in der Biogasanlage nur eine Verweildauer von ca Tagen hat. Wird sie dem übrigen Substrat beigemischt, so verbessert sich dessen Vergärbarkeit. Die Eignung von Gärresten zur Düngung von Zuckerrüben für die Zuckerproduktion sowie als Biogassubstrat im Vergleich zur mineralischen Düngung wird in der Versuchsreihe 490 untersucht. Die Düngung mit Gärresten könnte eine eher unkontrollierte Nachlieferung von organischem Stickstoff zur Folge haben. Eine Versuchsfrage war somit die Auswirkung einer Gärrestdüngung auf die innere Qualität der Zuckerrüben. Die Versuche haben gezeigt, dass sie nicht zu einem Anstieg des Alpha-amino-N-Gehaltes in den Zuckerrüben über das akzeptable Maß für die Zuckergewinnung (> mmol/1000 g Rübe) hinaus führt. Bisher wurde für die Zuckerproduktion als Ertragsparameter der BZE (Bereinigter Zuckerertrag) herangezogen. Da die Rübenbezahlung in Niedersachsen sich aber mittlerweile hieran nicht mehr orientiert, werden die Ergebnisse nun anhand des Zuckerertrages dargestellt. Im Bereich Verwendung als Biogassubstrat ist das Produktionsziel ein maximaler Trockenmasseertrag (TM-Ertrag). Kann dieser nicht exakt ermittelt werden, da keine TM-Analysen vorliegen, kann auch der Zuckerertrag als Parameter herangezogen werden, da TM-Ertrag und Zuckerertrag eng miteinander korrelieren. Zur besseren Übersicht werden hier alle Versuche mit den Parametern Zuckerertrag und Alpha-amino-N-Gehalt dargestellt. Die anrechenbaren N-Mengen in den Versuchen beziehen sich auf die exakten Nährstoffgehalte der Gärreste, hiervon wurden 70 % als verfügbar angenommen. An den Versuchsstandorten Vinstedt (nähe Hamerstorf), Höckelheim, Rockstedt und Werlte wurden in einigen Varianten ergänzende N min -Proben zur Ernte gezogen. Die Zuckerrüben am Versuchsstandort Vinstedt wurden ausgesät. Der Frühjahrs-N min -Wert lag bei 24 kg/ha. In Abbildung 76 sind zusätzlich zu den N min -Untersuchungen nach der Ernte am die Ergebnisse einer N min -Untersuchung Ende Mai, ca. sechs Wochen nach der N-Düngung am 10.April, in der Variante ohne mineralische N-Düngung mit 15 m³ Gärrest abgebildet. 51

54 Ergänzende Probenahmen Die N min -Werte nach der Ernte lagen in allen beprobten Varianten auch im Vergleich zu den anderen Versuchsstandorten gleichmäßig auf einem relativ niedrigen Niveau. Abbildung 76: Ergebnisse der N min-untersuchungen unter Zuckerrüben, Vinstedt (nähe Hamerstorf), 2013 (490c) Am Versuchsstandort Höckelheim wurden die Zuckerrüben am nach Winterweizen als Vorfrucht ausgesät. Der Frühjahrs-N min -Wert lag bei 83 kg N min /ha. Nach der Ernte lagen alle N min -Werte unabhängig von Höhe und Form der N-Düngung gleichmäßig auf einem relativ niedrigen Niveau. Zwischen den einzelnen Varianten gab es keine Unterschiede, die nicht im Fehlerbereich der N min -Methode lagen. Abbildung 77: Ergebnisse der N min-untersuchungen unter Zuckerrüben, Höckelheim, 2013 (490c) Am Versuchsstandort Rockstedt wurden die Zuckerrüben am ausgesät. Der Frühjahrs-N min -Wert lag bei 41 kg N min /ha. Abbildung 78: Ergebnisse der N min-untersuchungen unter Zuckerrüben, Rockstedt, 2013 (490c) Am Standort Rockstedt wurde ein tendenzieller Anstieg der Nachernte-N min -Werte mit einer Erhöhung der N-Düngung beobachtet. Jedoch nur in der Variante mit einer N- Düngung 90 kg N/ha in Kombination mit 30 m³ Gärrestdüngung konnte eine Erhöhung der Reststickstoffgehalte, der nicht im Fehlerbereich der N min -Methode lag festgestellt werden. In dieser nicht praxisüblichen Variante kam es jedoch zu einem deutlichen Anstieg der N min - Werte. Diese Beobachtung wird durch die vorangegangenen Versuchsjahre und der anderen Versuchsstandorte nicht bestätigt. Hier lag auch der Alpha-Amino-N-Gehalt mit 21 mmol/1000 g Rübe sehr hoch, es wurde zwar noch ein gewisser Rübenmehrertrag erzielt, da aber Zuckergehalt und TS-Gehalt bei höheren N-Gaben zurück gehen, konnte der Zuckerertrag nicht gesteigert werden. 52

55 Ergänzende Probenahmen Auch am Versuchsstandort Werlte kam es bei erhöhter N-Düngung nicht zu einem Ansteig der N min -Werte nach der Ernte (Abbildung 79). Hier waren die Zuckerrüben am ausgesät worden. Der Frühjahrs-N min -Wert lag bei 29 kg N min /ha. Abbildung 79: Ergebnisse der N min-untersuchungen unter Zuckerrüben, Werlte, 2013 (490b) Ergänzend zu den Auswirkungen von Gärrestdüngung auf die Restsickstoffgehalte nach der Ernte wurden an den Standorten Hamerstorf, Höckelheim und Rockstedt N min -Proben bei unterschiedlich hoher N-Düngung gezogen (Abbildung 80). Abbildung 80: Ergebnisse der N min-untersuchungen unter Zuckerrüben bei unterschiedlicher N-Düngung an verschiedenen Standorten, 2013 (490) Wie schon in den vorangehend dargestellten Ergebnissen, wurde auch hier am Standort Rockstedt eine Erhöhung der Reststickstoffgehalte mit steigender N-Düngung beobachtet. An den Standorten Vinstedt und Höckelheim lagen die N min -Werte nach der Ernte durchgängig auf einem relativ niedrigen Niveau. Am Standort Rockstedt lag der Rübenertrag ohne Düngung bereits bei 927 dt/ha. Eine angepasste Düngung konnte noch einen Ertragszuwachs verbuchen, jedoch war bei den hohen Düngergaben das Ertragsbildungspotential der Zuckerrüben offensichtlich ausgeschöpft (Rübenertrag steigt zwar noch, Zuckergehalt geht zurück), so dass die Pflanzen hier den Stickstoff nicht vollständig aufnehmen konnten. Von diesen überhöhten Düngergaben (sowohl rein mineralisch als auch mineralisch/organisch) muss also dringend abgeraten werden. 53

56 Ergänzende Probenahmen Abbildung 81: Erträge Zuckerrübe in Abhängigkeit von Höhe und Form der N-Düngung, Vinstedt (nähe Hamerstorf), 2013 (490) Abbildung 82: Erträge Zuckerrübe in Abhängigkeit von Höhe und Form der N-Düngung, Höckelheim, 2013 (490) An allen Standorten konnte durch mineralische Stickstoffdüngung ein Zuckerertragszuwachs erreicht werden. Wie in Rockstedt (Abbildung 83) und Höckelheim Abbildung 82 (Abbildung 83) zu sehen ist, wird der maximale Zuckerertrag bei einem N-Angebot in Höhe von 131 (Rockstedt) bzw. 170 kg N/ha erzielt, bei höheren N-Gaben geht der Ertrag wieder zurück. In Vinstedt wurde nach hohen Niederschlägen im Mai so viel Stickstoff ausgewaschen, dass selbst das Angebot von 240 kg N/ha nicht zum Erreichen des Maximalertrages reichte. Für Werlte (Abbildung 84) kann keine Aussage hierzu getroffen werden, da die hohen N-Stufen mineralisch nicht angelegt wurden. Auch durch alleinige Gärrestdüngung wurde an allen Standorten ein Mehrertrag zur ungedüngten Parzelle erzielt. Nur in der 15 m³-variante in Höckelheim gelang dies nicht, was aber im Versuchsfehler liegen kann. 54

57 Ergänzende Probenahmen Abbildung 83: Erträge Zuckerrübe in Abhängigkeit von Höhe und Form der N-Düngung, Rockstedt, 2013 (490) Abbildung 84: Erträge Zuckerrübe in Abhängigkeit von Höhe und Form der N-Düngung, Werlte, 2013 (490) Eine Kombination mit einer mineralischen Andüngung in Höhe von kg N/ha dankt die Rübe mit weiterem Zuckerertragszuwachs. Betrachtet man die Alpha-Amino-N-Gehalte, so steigen sie mit steigendem N-Angebot auf allen Standorten erwartungsgemäß an. Dies ist ein Zeichen dafür, dass die Rübenpflanzen den Stickstoff aufgenommen haben, ihn aber nicht immer in weiteren Ertragszuwachs umsetzen konnte (siehe Höckelheim 30 m³- Varianten). Insgesamt lagen die Alpha-Amino-N-Gehalte besonders in Vinstedt und Höckelheim (vorrangig Zuckerrübenproduktion für die Zuckerfabrik) unter dem für die Zuckergewinnung kritischen Wert von mmol/1000 g Rübe. In Rockstedt und Werlte (vorrangig Rüben für den Einsatz in Biogasanlagen) lagen die Werte tendenziell höher, für die Biogasnutzung spielt der Alpha-Amino-N-Gehalt aber keine Rolle. Insgesamt liegen die N min -Werte nach dem Anbau von Zuckerrüben nach einer Düngung basierend auf dem Sollwertsystem der Landwirtschaftskammer Niedersachsen auf einem erfreulich niedrigen Niveau, wie sich durch die 3-jährig durchgeführten Untersuchungen belegen lässt. Durch die lange Wachstumszeit bis zur Ernte hin (in manchen Regionen sogar 55

58 Ergänzende Probenahmen bis ins nächste Frühjahr hinein), hinterlässt die Zuckerrübe einen Boden mit nur geringen Stickstoffgehalten im Herbst. Diese Tatsache macht die Zuckerrübe auch für Biogasregionen besonders interessant Untersaat Können die Reststickstoffgehalte nach Mais durch Untersaaten reduziert werden? Wie beeinflussen Auswahl der Untersaat und Aussaatzeitpunkt die Herbst-N min - Werte? Versuche zu Untersaaten in Silomais werden von der Landwirtschaftskammer Niedersachsen im Pflanzenschutzbereich und vom Fachbereich für Grünland und Futterbau (FB 3.9) durchgeführt. Durch den späten Erntezeitpunkt bei Mais sind Untersaaten in maisbetonten Fruchtfolgen oft besser geeignet, den Stickstoff zu konservieren als Zwischenfrüchte. Durch Untersaaten können nicht nur die Nitratausträge in das Grundwasser verringert werden, weitere positive Auswirkungen sind erhöhter Erosionsschutz, Verbesserung der Humusbilanz und eine verbesserte Befahrbarkeit der Flächen zur Maisernte. Sowohl der aktuelle Versuch, als auch frühere Ergebnisse zeigen, dass die Auswahl der Untersaat und der Aussaatzeitpunkt der Untersaat von entscheidender Bedeutung sind, um die Reststickstoffgehalte erfolgreich zu reduzieren, aber auch um das Ertragspotential des Silomais voll auszuschöpfen. Wüchsigere Untersaaten können gegebenenfalls nach der Maisernte mehr Stickstoff aus dem Boden aufnehmen und so vor Auswaschung bewahren; die Gefahr von Konkurrenzeffekten steigt jedoch, besonders bei früher Aussaat (Für weitere Informationen siehe: Webcode ). Vor allem sehr hohe Herbst-N min -Werte konnten in der Vergangenheit durch winterharte Untersaaten erfolgreich verringert werden Grasuntersaaten zur Futternutzung (FB 3.9) Dieser Versuch des Fachbereichs für Grünland und Futterbau untersucht die Auswirkungen von Grasuntersaaten auf den Maisertrag und die N-Dynamik im Boden. Der Versuch wird seit dem Jahr 2011 an den Standorten Wehnen und Dasselsbruch durchgeführt. Erträge Untersaat Die 2012 ausgesäte Untersaat wurde an beiden Versuchsstandorten am 21. Mai geerntet. Die Erträge sind in Abbildung 85 und Abbildung 86 dargestellt. Der Rotschwingel konnte am Versuchsstandort Wehnen nicht beerntet werden. 56

59 Ergänzende Probenahmen Abbildung 85: Erträge Untersaat, Mai 2013, Dasselsbruch (887) Versuchsstandort Dasselsbruch Abbildung 86: Erträge Untersaat, Mai 2013, Wehnen (887) Am Versuchsstandort Dasselsbruch konnten die N min -Werte und die potentielle Sickerwasserbelastung durch die Grasuntersaat im Vergleich zur Kontrollvariante ohne Untersaat erfolgreich reduziert werden. Nach der Ernte lag der N min -Wert ohne Untersaat bei 109 kg N min /ha. Bereits zu diesem Zeitpunkt waren die N min -Werte in den meisten Varianten mit Untersaat deutlich geringer. Abbildung 87: Nachernte-N min-werte von Silomais mit Untersaaten ( ), Versuchsstandort Dasselsbruch (887) Abbildung 88: Grasuntersaaten Versuchsstandort Dasselsbruch ( ) Foto: Karl Gerd Harms, LWK Niedersachsen Bis zu Beginn der Sickerwasserperiode stieg der N min -Wert ohne Untersaat auf beinahe 200 kg N min /ha an. Bis auf den schwächer wüchsigen Rotschwingel wurde der Herbst-N min - Wert in allen Varianten von 197 kg/ha auf kg/ha im Vergleich zur Probenahme nach der Ernte reduziert. Vor allem das früh ausgesäte Weidelgras konnte die N min -Werte von der Ernte bis zur Sickerwasserspende deutlich verringern. 57

60 Ergänzende Probenahmen Abbildung 89: N min-werte zu Beginn der Sickerwasserspende und errechnete potentielle Sickerwasserbelastung ( ), Versuchsstandort Dasselsbruch (877) In Abbildung 90 sind die Silomaiserträge am Standort Dasselsbruch dargestellt. Abbildung 90: Erträge von Silomais mit Untersaat, Dasselsbruch, 2013 (877) Rotschwingel konnte 2013 an beiden Standorten, wie schon in den Vorjahren ertragsneutral angebaut werden, führte jedoch auch zu einer relativ geringen Reduzierung der Reststickstoffgehalte. Am Standort Dasselsbruch konnte Deutsches Weidelgras zu allen Aussaatzeitpunkten angebaut werden ohne Ertragsverluste zu verursachen. Bei früh ausgesätem Welschem Weidelgras (4-6 Blattstadium Mais), das die geringsten Herbst-N min -Werte hinterließ, kam es zu einem leichten Ertragsrückgang. Deutsches Weidelgras konnte ebenso wie der Rotschwingel ertragsneutral angebaut werden und die Reststickstoffgehalte konnten durch Deutsches Weidelgras ebenso wirkungsvoll reduziert werden. Die Unterschiede zwischen den N min -Werten nach Welschem und Deutschem Weidelgras lagen innerhalb der Fehlergrenze der N min -Methode. 58

61 Ergänzende Probenahmen Versuchsstandort Wehnen Abbildung 91: Nachernte-N min-werte von Silomais mit Untersaaten ( ), Versuchsstandort Wehnen (887) Nach der Maisernte zeigte sich, dass in Wehnen die N min -Werte durch die Grasuntersaat in allen Varianten reduziert wurden. In der Variante mit Deutschem Weidelgras, das kurz vor der Maisausaat ausgesät worden war, waren die N min -Werte am niedrigsten. Auch zu Beginn der Sickerwasserspende konnten im Vergleich zur Variante ohne Untersaaten die N min -Werte in allen übrigen Varianten reduziert werden. Ein Vergleich der N min -Werte nach der Ernte und zu Beginn der Sickerwasserspende lässt vermuten, dass die Untersaaten in diesem Zeitraum noch Stickstoff aufnehmen konnten. Die errechnete potentielle Sickerwasserbelastung lag in allen Varianten mit Untersaat unter 50 mg Nitrat/l im Sickerwasser. Abbildung 92: N min-werte zu Beginn der Sickerwasserspende und errechnete potentielle Sickerwasserbelastung ( ), Versuchsstandort Wehnen (877) Auch am Versuchsstandort Wehnen konnte der Silomais bei einer im 8-10 Blattstadium ausgesäten Untersaat sein Ertragspotential ausschöpfen. Die Ergebnisse der Ertragsermittlung sind in Abbildung 93 dargestellt. Der schwächer wüchsige Rotschwingel konnte bereits ein bis zwei Tage vor der Maisaussaat ausgesät werden, ohne durch Konkurrenzeffekte Ertragsverluste zu verursachen und dennoch die Reststickstoffgehalte im Herbst reduzieren. Bei ebenfalls ein bis zwei Tage vor der Maisaussaat ausgesätem Deutschen Weidelgras kam es zu einem leichten Ertragsrückgang im Vergleich zur Standardvariante ohne Untersaat. 59

62 Ergänzende Probenahmen Im Gegensatz zum Versuchsstandort Dasselsbruch verursachten in Wehnen beide Untersaaten, die im vier- bis sechs- Blattstadium ausgesät wurden leichte Ertragsverluste. Abbildung 93: Erträge von Silomais mit Untersaat, Wehnen, 2013 (877) Untersaaten/Zwischenfrucht im Pflanzenschutzversuch In einem Versuch zu Herbizieinsatz im Mais und zu Untersaaten/Zwischenfrüchten bei Silomais wurden am Versuchsstandort Stapel nach der Maisernte und zu Beginn der Sickerwasserperiode ergänzende N min -Proben gezogen. Der Humusgehalt des Versuchsstandortes lag bei 2 %. Der Silomais wurde in diesem Versuch am ausgesät. Eine Variante ohne Untersaat wurde als Kontrolle angelegt. Die Schwingelmischung (Rotschwingel/Schafschwingel) als Untersaat wurde am ausgesät, während die konkurrenzstärkere Weidelgrasmischung zwei Monate später am ausgesät wurde. Der Winterroggen und die Winterrübsen wurden nach der Maisernte am ausgesät und ähnlich einer Walzmaßnahme flach eingearbeitet. Abbildung 94: N min-werte nach Silomais mit Untersaaten/Zwischenfrucht, Oktober 2013 Die N min -Werte nach der Ernte lagen auf relativ niedrigem Niveau. Außer im darauffolgenden Frühjahr konnten in keiner der Varianten Unterschiede zur Kontrollvariante ohne Untersaat/Zwischenfrucht beobachtet werden, die nicht innerhalb des Fehlerbereichs der N min -Methode lagen. Die im März 2014 in der Kontrollvariante ermittelten N min -Werte waren deutlich höher, als in den Varianten mit Untersaaten. 60

63 Ergänzende Probenahmen Vermutlich kam es aufgrund der milden Winterwitterung zu Nachmineralisation. Während in der Kontrolle kein Stickstoff gebunden wurde, wurden die bereits auf niedrigem Niveau liegenden N min -Werte durch Zwischenfrucht und Untersaat weiter reduziert. Abbildung 95: N min-werte nach Silomais mit Untersaaten/Zwischenfrucht, Dezember 2013 Abbildung 96: N min-werte nach Silomais mit Untersaaten/Zwischenfrucht, März 2014 In vorangegangenen Versuchsjahren war schon häufiger festgestellt worden, dass Untersaaten in Silomais zwar extrem hohe Rest-N min -Werte abmildern konnten, auf niedrigerem Niveau jedoch kaum Auswirkungen auf den Reststickstoffgehalt im Boden hatten. In diesem Versuch wurde zusätzlich die Untersaat/Zwischenfrucht Anfang April beerntet. Um die Ergebnisse der N min -Untersuchungen zu ergänzen wurde weitere Pflanzenanalysen durchgeführt. Aufgrund des geringen Probenumfangs können die Ergebnisse jedoch nur Orientierungswerte liefern. Zusätzlich zur Ermittlung des Trockenmasseertrages (Abbildung 97) wurden in Pflanzenanalysen der Rohproteingehalt, der Phosphor und der Kalium Gehalt der ober- und unterirdischen Biomasse bestimmt. Auch das Wurzel/Spross Verhältnis der einzelnen Untersaaten/Zwischenfrüchte wurde berechnet (Abbildung 99). Abbildung 97: Untersaat-/Zwischenfruchtaufwuchs [dt TM/ha] Abbildung 98: Ergebnis Pflanzenanalyse Untersaat/Zwischenfrucht (Pflanzenschutzversuch) Die Ergebnisse der Ertragsermittlung variierten zwischen 3 dt TM/ha (Winterroggen) und 7 dt/ha (Weidelgras). Auch die Gesamt-N-Aufnahme war bei der Weidelgras-Mischung mit 56 kg/ha am höchsten (Abbildung 101). Die N-Aufnahme der Schwingel-Mischung lag mit 43 kg/ha trotz geringeren Trockenmasseertrages durch den höheren Rohproteingehalt (Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.) nur leicht darunter. 61

64 Ergänzende Probenahmen Auch das Verhältnis der oberirdischen Biomasse zur Wurzelmasse variierte deutlich. Den höchsten Wurzelanteil an der Gesamtmasse hatte die Schwingel-Mischung. Der höchste Blattanteil an der Gesamtmasse konnte bei Winterrübsen beobachtet werden. Abbildung 99: Verhältnis Wurzelmasse/Blattmasse Abbildung 100: Nährstoffaufnahme der Untersaat/Zwischenfrucht in der oberirdischen Biomasse [kg/ha] Abbildung 101: Nährstoffaufnahme der Untersaat/Zwischenfrucht in der Gesamtpflanze [kg/ha] Vergleicht man die Stickstoffaufnahme der Gesamtpflanzen, wird deutlich, dass das strak wüchsige Weidelgras trotz des späteren Aussaattermins mehr Stickstoff aufnehemen konnte als die Schwingel-Mischung. Die Stickstoffaufnahme der Untersaaten war höher als in den Zwischenfrüchten, die N min -Werte im Boden unterschieden sich kaum. Zusammenfassung Untersaaten Gut etablierte Untersaaten sind in der Lage, die N min -Werte nach der Maisernte deutlich zu reduzieren. Unter günstigen Witterungsbedingungen nehmen die Untersaaten bis zu Beginn der Sickerwasserspende weiter Stickstoff auf. Bei entsprechender Auswahl der Untersaat und des Aussaatzeitpunktes kann der Mais trotz Untersaat sein Ertragspotential ausschöpfen Gülleunterfußdüngung (901) Während die mineralische Unterfußdüngung zu Mais zur Förderung der Jugendentwicklung im Maisanbau praxisüblich ist, besteht bei der Unterfußdüngung mit Gülle oder Gärresten noch Forschungsbedarf, unter anderem, da die Wirkung stärker als bei mineralischer Unterfußdüngung von Witterung und Standorteigenschaften beeinflusst wird. Die Unterfußdüngung mit Gülle wird bereits seit einigen Jahren von den norddeutschen Landwirtschaftskammern (Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein) 62

65 Ergänzende Probenahmen kontinuierlich erforscht, da das Verfahren im Vergleich zur Schleppschlauchausbringung und anschließender Einarbeitung unter bestimmten Bedingungen einige Vorteile bietet. Aus Sicht des Wasserschutzes sind vor allem die Verbesserung der betrieblichen Nährstoffbilanz und eine mögliche Reduzierung des Mineraldüngerzukaufs positiv zu bewerten. Zusätzlich wird durch präzisere Ausbringung und effizientere Nutzung der Gülle der Einsatz in Ackerbaubetrieben erleichtert. Für den Oberflächengewässerschutz sind Vorteile durch verminderte Oberflächenabschwemmung von Nährstoffen und Verhinderung von Direkteinträgen in Gewässer zu erwarten. Außerdem ist die Gülleunterfußdüngung sehr gut mit dem sogenannten Strip- Till-Verfahren kombinierbar. So lassen sich auch die Vorteile der Mulchsaat im Maisanbau nutzen. Hierzu gehört unter anderem der Erosionsschutz. Abbildung 102: Strip-Till Fläche in der Zielkulisse Wasserrahmenrichtlinie, Bild: Ludger Holzenkamp, LWK Niedersachsen. Nährstoffeinträge in nicht-agrarische Ökosysteme können verringert werden. In mehrjährigen Versuchen der Landwirtschaftskammer Niedersachsen zeigte sich, dass jahres- und standortspezifische Gegebenheiten die Ergebnisse deutlich beeinflussten. In einigen Fällen war es möglich, mineralische Unterfußdüngung zu Silomais ohne Ertragsverluste vollständig durch Gülleunterfußdüngung zu ersetzen. Teilweise wurde der Ertrag hierdurch sogar gesteigert. In anderen Fällen kam es durch die Substitution der mineralischen Unterfußdüngung mit Gülleunterfußdüngung jedoch zu Mindererträgen. Die Auswirkungen auf die N-Dynamik im Boden und die Reststickstoffgehalte im Herbst variierten ebenfalls. Weitere Informationen zu den Versuchsergebnissen der Landwirtschaftskammer Niedersachsen finden sich im Internet ( Webcode ). Es besteht weiterer Forschungsbedarf, um abgesicherte Erkenntnisse bezüglich der Auswirkungen verschiedener Einflussfaktoren zu gewinnen und allgemeine Beratungsempfehlungen ableiten zu können. In Zusammenarbeit mit den Landwirtschaftskammern der Länder Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein wird derzeit, finanziert durch die deutsche Bundesstiftung Umwelt an der Hochschule Osnabrück, intensiv an verschiedenen Fragestellungen geforscht (für weitere Informationen siehe Fakultät AL, laufende Forschungsprojekte). Abbildung 103: Begleitende Gefäßversuche, Hochschule Osnabrück (Bild: Hochschule Osnabrück) 63

66 Ergänzende Probenahmen Abbildung 104: Gülleunterfußdüngung und Lage der Gülle als Unterfußdünger, , Versuchsstandort Wehnen Die einzelnen Varianten des Versuchs sind in Tabelle 13 beschrieben. Tabelle 13: Gülleunterfußdüngung; Beschreibung der Varianten (100 % entsprechen der Sollwertdüngung); (nach Carl-Philipp Federolf, Hochschule Osnabrück) Variante Nr. Beschreibung V1 Kontrolle ohne Düngung V2 100 % Gülle mit Schleppschlauch ausgebracht und eingearbeitet, 23 kg N/ha als KAS Unterfußdüngung V3 100 % Gülle mit Schleppschlauch ausgebracht und eingearbeitet, 23 kg N/ha und 23 kg P 2O 5/ha als KAS+DAP Unterfußdüngung V4 100 % Gülle injiziert unter der Maisreihe V5 100 % Gülle mit Nitrifikationshemmstoff injiziert unter der Maisreihe V6 100 % Gülle injiziert unter der Maisreihe, 23 kg N/ha und 23 kg P 2O 5/ha als KAS+DAP Unterfußdüngung V7 100 % Gülle mit Nitrifikationshemmstoff injiziert unter der Maisreihe, 23 kg N/ha und 23 kg P 2O 5/ha als KAS+DAP Unterfußdüngung V8 66 % Gülle injiziert unter der Maisreihe V9 66 % Gülle mit Nitrifikationshemmstoff injiziert unter der Maisreihe V10 66 % Gülle injiziert unter der Maisreihe, 23 kg N/ha und 23 kg P 2O 5/ha als KAS+DAP Unterfußdüngung V11 66 % Gülle mit Nitrifikationshemmstoff injiziert unter der Maisreihe, 23 kg N/ha und 23 kg P 2O 5/ha als KAS+DAP Unterfußdüngung Es konnte kein einheitlicher Einfluss der Gülleunterfußdüngung oder des Nitrifikationshemmers auf die Reststickstoffgehalte im Herbst festgestellt werden (Abbildung 105). Wie schon in den vorangegangenen Maisversuchen hatte der Standort einen deutlicheren Effekt, als die Ausbringungsform der organischen Düngung oder der Einsatz des Nitrifikationshemmstoffes auf die Reststickstoffgehalte im Herbst. Inwieweit, beziehungsweise unter welchen Bedingungen die N min -Probenahme geeignet ist, bei organischer Unterfußdüngung den Reststickstoffgehalt im Herbst im Boden zu erfassen, wird ebenfalls im Rahmen des Projektes der Deutschen Bundesstiftung Umwelt an der Hochschule Osnabrück untersucht. 64

67 Ergänzende Probenahmen Abbildung 105: N min-werte nach Gülleunterfußdüngung zu Silomais; Versuchsstandorte Poppenburg, Sandkrug und Wehnen, 2013, (901) In Abbildung 106 sind die relativen Silomaiserträge des Versuchs zur Gülleunterfußdüngung, gemittelt über die Versuchsstandorte Poppenburg, Sandkrug und Wehnen dargestellt. Eine detaillierte Auswertung der Versuchsergebnisse erfolgt durch die Hochschule Osnabrück gemeinsam mit den Ergebnissen der Versuchsstandorte in Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein. Abbildung 106: Relativer Silomaisertrag bei Gülleunterfußdüngung, Mittel der Versuchsstandorte Poppenburg, Sandkrug und Wehnen 65

68 Versuchsübersicht Anhang Die in den Vorjahren im Anhang dargestellten Versuchsdaten werden demnächst in erweiterter Form in gesonderten Versuchsdatenblättern veröffentlicht Versuchsübersicht 2013 Tabelle 14: Übersicht, Versuche zur grundwasserschutzorientierten Landbewirtschaftung, 2013 Nr. Standort Versuchsfrage Versuche mit Sickerwasseruntersuchungen des LBEG Welchen Einfluss hat die N-Düngung auf die Nitratkonzentration im Sickerwasser? 643 Hohenzethen Wie kann die Sickerwasserqualität durch eine grundwasserschutzorientierte Gestaltung der Fruchtfolge verbessert werden? Welchen Einfluss hat die N-Düngung auf die Nitratkonzentration im Sickerwasser? 644 Thülsfelde Wie wirken sich eine reduzierte und eine überhöhte N-Düngung langfristig auf die N-Dynamik im Boden aus? Welche Auswirkungen haben die Art und Höhe der N-Düngung zur Zwischenfrucht und die Höhe der N-Düngung zur nachfolgenden Hauptfrucht auf die Nitratkonzentration im Sickerwasser? 645 Wehnen Wie viel Stickstoff wird im Herbst von den Zwischenfrüchten aufgenommen? Wie viel des von der Zwischenfrucht aufgenommen Stickstoffs steht der nachfolgenden Hauptfrucht langfristig in den Folgejahren zur Verfügung? Borgholt Wehnen Poppenburg Rockstedt Wehnen Werlte Mehrjährige Versuche In Welchem Umfang werden die Reststickstoffgehalte nach Silomais durch Bodenbearbeitung nach der Ernte erhöht? Können die Reststickstoffgehalte nach Silomais durch die Aussaat von Grünroggen als Zwischenfrucht verringert werden? 648a: Überhöhte N-Düngung zu Silomais führt zu Nitrateinträgen in das Grundwasser. Ist der Rohproteingehalt ein geeignetes Kontrollinstrument für die bedarfsgerechte N-Düngung? 648b: Wie wirken sich verschiedene N-Düngestrategien bei Silomais auf Reststickstoffgehalte, N-Dynamik im Boden, Ertrag und Qualitätsparameter aus? Validierung der Nitrachekmethode Neu: 877 Poppenburg Rockstedt Wie beeinflusst Gärrestunterfußdüngung zu Zuckerrüben Ertrag, Qualität und N-Dynamik im Boden und Reststickstoffgehalte? PS Vinstedt, Höckelheim, Rockstedt, Werlte Dasselsbruch Wehnen Poppenburg Sandkrug Wehnen Ahausen Ergänzende Herbst-N min -Probenahmen Welche Auswirkungen haben die Form (organischmineralisch) und die Höhe der N- Düngung zu Zuckerrüben auf Reststickstoffgehalte und N-Dynamik im Boden? Welchen Einfluss hat der Anbau von Untersaaten zur Futternutzung in Silomais auf die N- Dynamik im Boden? Auswirkungen von Aussaatzeitpunkt und verschiedenen Grasuntersaaten auf Ertrag und N- Dynamik Welchen Einfluss hat Gülleunterfußdüngung auf die N-Dynamik im Boden? Stoppelbearbeitung; Ergänzung zu Versuch 646 um die Auswirkungen verschiedener Verfahren zur Stoppel-/Bodenbearbeitung zu vergleichen PS Stapel Ergänzung zu Versuch 887 um die Auswirkungen verschiedener Untersaaten zu vergleichen 6.2. Klimadaten In Abbildung 108 bis Abbildung 116 sind die Klimadaten der Wetterstationen an den jeweiligen Versuchsstandorten dargestellt. Der Witterungsverlauf 2013 wurde von einem, im Ver- 66

69 Klimadaten gleich zum langjährigen Mittel ungewöhnlich kalten Frühjahr und sehr hohen Niederschlägen im Mai geprägt. Abbildung 107 zeigt eine Darstellung der niedersachsenweit gemittelten Klimadaten. Abbildung 107: Klimadiagramm Wetterstationen in Niedersachsen gemittelt, 2013 Tabelle 15: Witterungsverlauf 2013, Wetterstationen Niedersachsen gemittelt 2013 Zur Ermittlung der Mittelwerte wurden Temperatur [ C] Niederschlag [mm] Januar 0,62 47,88 Februar 0,15 33,46 März -0,36 18,46 April 8,04 29,95 Mai 12,04 130,99 Juni 15,48 62,65 Juli 18,94 33,93 August 18,08 37,68 September 13,44 61,96 Oktober 11,25 63,48 November 5,28 62,45 Dezember 4,85 44,38 Mittel Summe 9, die Messergebnisse der Wetterstationen Barnstorf, Borwede, Bönnien, Börry, Cloppenburg, Dasselsbruch, Hamerstorf, Haverlah, Hillerse, Holtorfsloh, Höckelheim, Krummendeich, Langreder, Langwedel, Lindloh, Ohrensen, Poppenburg, Rockstedt, Schickelsheim, Sennickerode, Thülsfelde, Wehnen, Werlte und Wietzen verwendet. 67

70 Klimadaten Abbildung 108: Klimadiagramm, Wetterstation Dasselsbruch, 2013 Abbildung 109: Klimadiagramm, Wetterstation Hamerstorf,

71 Klimadaten Abbildung 110: Klimadiagramm, Wetterstation Höckelheim, 2013 Abbildung 111: Klimadiagramm, Wetterstation Hohenzethen,

72 Klimadaten Abbildung 112: Klimadiagramm, Wetterstation Poppenburg, 2013 Abbildung 113: Klimadiagramm, Wetterstation Rockstedt,