Bemessung der Stickstoffgaben

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1 Stickstoff steuert den Bestand! PD Dr. Martin Elsässer Bildungs- und Wissenszentrum Aulendorf Nur gut geführte Grünlandbestände bilden die Voraussetzung für hohe Futterqualität. Sie brauchen deswegen wohl dosierte Nährstoffgaben. Dabei haben die einzelnen Nährstoffe bekanntermaßen unterschiedliche Wirkungen. Zum einen verändern sich durch Stickstoffdüngung die Inhaltsstoffe im Futter, andererseits profitieren die einzelnen Artengruppen, ja sogar einzelne Pflanzenarten sehr unterschiedlich von den zugeführten Nährstoffen. Über die einzelnen Wirkungen berichtet PD Dr. Martin Elsäßer, Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt für Viehhaltung und Grünlandwirtschaft, Aulendorf an Hand neuerer Versuchsergebnisse. Bemessung der Stickstoffgaben Den Standort und die Standortlieferung berücksichtigen Düngung und Nutzung sind aufeinander und auf den Standort abzustimmen. Dieser alte Grundsatz findet leider nicht immer Berücksichtigung in der Praxis. An günstigen Standorten und bei mehr Nutzungen wird mehr Stickstoff gebraucht. Umgekehrt heißt das, dass bei ungeeigneten Standorten oder wenig häufiger Nutzung nur wenig Stickstoff gedüngt werden kann, also auch weniger Vieh gehalten werden kann. Ein Beispiel zu Bemessung der Stickstoffmenge: In Oberschwaben kann 5 mal jährlich genutzt werden und der Trockenmasseertrag beträgt dann etwa 1 dt je Hektar. Dabei entzieht der Bestand 305 kg Stickstoff. Der Entzug ist aber nicht gleichzeitig die zu düngende Menge, denn der Standort liefert selbst Stickstoff aus dem Bodenvorrat durch Mineralisation oder infolge der Stickstoffbindung von Weißklee nach. Also heißt die Rechnung: Entzug minus Stickstofflieferung gleich Bedarf. Im Beispiel werden von den 305 kg Entzug nun 60 kg N/ha für die Standortlieferung abgezogen womit die erforderliche N-Düngung 245 kg N/ha beträgt. Die N-Lieferung der Standorte bewirkt, dass sich eine geringere Stickstoffdüngung meist nicht unmittelbar auf die Erträge auswirkt. In den Wasserschutzversuchen der LVVG Aulendorf zeigte sich das deutlich, denn der um % geringere N-Aufwand bei wasserschutzgemäßer Düngung reduzierte die TM-Erträge gegenüber der ordnungsgemäßen Düngung nur wenig. Der völlige Verzicht auf Stickstoff hatte allerdings einen deutlichen Minderertrag zur Folge (Tab.1 ). Tab. 1: Erträge von Wiesen (in dt TM/ha) an verschiedenen Standorten Baden-Württembergs ( ) (Ogl = ordnungsgemäße Düngung unter Berücksichtigung von 50 bzw. 0 kg N- Standortlieferung); Wsg = Wasserschutzgemäß (N-Aufwand minus % N gegenüber Ogl)) (unterschiedliche Buchstaben bedeuten statistisch gesicherte Unterschiede) Stickstoffdüngung Standort N-Aufwand bei Ogl in N Null,PK Ogl mineral. Wsg mineral. -% N Wsg organ. -%N Mittel Neresheim 87 kg N/ha 78,2 87,9 89,9 84,9 85,2 e Titisee-Neustadt 70 kg N/ha 79,1 97,9 88,6 88,8 87,9 d Oberndorf 125 kg N/ha 92,8 0,2 98,1 97,9 97,3 c Bad Teinach 125 kg N/ha 89,7 6,5 1,3 3,8 0,3 b Gaisbeuren 2 kg N/ha 114,5 131,3 128,2 130,8 126,2 a Mittel 90,9 c 4,2 a 1,2 b 1,2 b - 2 -

2 - 2 - Einfluß von Stickstoff auf den Massenertrag Die Stickstoffdüngung beeinflusst in erster Linie den Massenertrag und fördert vor allem die Gräser im Grünlandbestand. Das wird durch Ergebnisse eines Versuches des Regierungspräsidiums Tübingen auf dem Versuchsfeld in Kisslegg belegt. Die ordnungsgemäße Düngung mit insgesamt 360 kg N/ha bei sechs Schnitten wies die höchsten Erträge auf. Der völlige Verzicht auf Stickstoff halbierte in etwa den Ertrag; wohingegen die Ausbringung von ausschließlich organischem Dünger mit 172 kg N /ha mit 9,6 dt TM ebenfalls deutliche Ertragseinbußen bewirkte. Im Gegensatz zu den Wasserschutzversuchen waren die Erträge der mit Gülle gedüngten Varianten am Standort Kisslegg sehr viel mehr unter den Varianten mit Mineraldüngung (Tab. 2). Tab. 2: Trockenmasseerträge von Dauergrünland bei differenzierter Düngung (Kisslegg; ; nach ZELLER, 1998) Varianten Düngung N/P/K in kg / ha Gesamtertrag (dt TM/ha) ohne Düngung 0 /0 /0 54,1 f N Null,PK Düngung 0 /84 /190 83,9 e Wsg organ./min. 302 /96 / ,4 b Ogl organ./min. 360 /0 / ,3 a Betriebsübl. organ./min. 353 /112 /3 157,4 a bei 1,2 GV/ha organisch 9 /68 /181 97,5 d bei 2,0 GV/ha organisch 172 /88 /245 9,6 c Einfluß von Stickstoff auf die Inhaltsstoffgehalte Stickstoff wirkt aber nicht ausschließlich auf den Massenertrag, sondern beeinflusst bekanntlich auch den Rohproteingehalt und in Verbindung mit den Trockenmasse-Erträgen damit auch die Rohproteinerträge. Diese Wirkung ist artspezifisch, so wird z.b. von Wiesenrispe berichtet, dass sie zwar große Mengen an Stickstoff aufnimmt, aber nur relativ wenig davon in Ertrag oder Eiweiß umsetzt, lediglich der Nitratgehalt wird erhöht. Ganz Anders ist es bei Deutschem Weidelgras, bei dem sich die Eiweißgehalte erhöhen. Die N-Düngung beeinflusst aber auch den gesamten Grünlandbestand, was wiederum durch das Beispiel der Wasserschutzversuche belegt werden kann (Tab. 3). Bei ordnungsgemäßer N-Düngung wurde der höchste Trockenmasse- und Rohproteinertrag bei gleichzeitig höchster Verdaulichkeit der organischen Substanz erreicht. Interessanterweise gab es in den Eiweißerträgen keinen statistisch gesicherten Unterschied zwischen nährstoffgleicher organischer und mineralischer Düngung (Tab. 3). Die Wirkung von Stickstoff ist aber nicht in jedem Jahr gleich, sondern sie hängt sehr stark von der Jahreswitterung ab. Dieser Effekt lässt sich beispielhaft sehr schön an langjährigen Versuchen darstellen (Abb. 1). So gibt die Auswertung des zum Zeitpunkt der Auswertung 13 Jahre laufenden Versuches Roggenkamp in Haidgau ein hervorragendes Beispiel für die Variabilität der N-Effekte für zwei Nutzungsregime Wiese und Mähweide. Für den hier dargestellten Jahresertrag wurden jeweils 8 unterschiedliche Versuchsvarianten gemittelt. Die Variante Mähweide wurde durchschnittlich zweimal im Jahr beweidet und die Exkre

3 - 3 - mente der Tiere wurden nicht gesondert erfasst. Dadurch waren die Rohproteinerträge bei reiner Wiesennutzung geringer als bei Mähweide und die gemittelten Erträge schwankten zwischen und 21 dt Rohproteinertrag je ha, was einem Stickstoffentzug im Mittel der Varianten von 160 und 336 kg N/ha entspricht. Die sehr großen Schwankungen spiegeln durchaus die unterschiedlichen Witterungsbedingungen der Versuchsjahre mit sehr verschiedenen Mineralisationsraten wieder. Tab. 3: Auswirkungen reduzierter Stickstoffdüngung (WSG-Versuche; Standorte: Neresheim, Oberndorf und Bad Teinach; ) (Elsäßer, 1999) N Null,PK Ogl mineralisch Wsg mineralisch Wsg organisch TM-Ertrag dt/ha 85,8 c 99,8 a 95,9 b 97,1 b Verdaulichkeit d. org. Subst. % Energieerträge MJ NEL/ha 74,6 a 79,4 b 73,6 b 74,7 a Rohproteinertrag dt/ha 12,9 14,5 13,8 14,6 Abb. 1: Verlauf der Rohproteinerträge über 13 Versuchsjahre im Vergleich der Nutzungsarten Wiese und Mähweide Verlauf der Rohproteinerträge nach Nutzungsart dt/ha Wiesendüngungsversuch Roggenkamp von 1984 bis 1996 Rohproteinertrag Nutzungsart Mähen Mähweide LVVG Aulendorf Versuchsjahr Kunz Versuchsauswertung Einfluß von Stickstoff auf einzelne Artengruppen Stickstoff und Weißklee Stickstoff fördert Gräser und der negative Einfluss von Stickstoff auf die Entwicklung von Weißklee ist hinlänglich bekannt. Gedüngter Stickstoff verhindert aber zudem noch die Luftstickstoffbindung der Leguminosen und das schlägt sich letztendlich in der Bilanz nieder, - 4 -

4 - 4 - denn je Prozent Ertragsanteil Weißklee kann in etwa mit 3-4 kg gebundenem Stickstoff aus der Luft gerechnet werden. Verdrängter Weißklee infolge von Stickstoffdüngung reduziert auch zum Teil die selbstheilende Kraft des Grünlandbestandes Narbenlücken wieder zu schließen. Weißklee ist eine ausläufertreibende Pflanze und ist damit hervorragend zum Schließen von Narbenlücken geeignet. Die Ertragsanteile des wertvollen Weißklees bleiben aber nicht stets konstant, sondern verändern sich im Lauf der Zeit auch infolge der herrschenden Konkurrenzbedingungen (s. Abbildung). Das zeigen Ergebnisse eines Versuches in Neresheim, bei dem trotz deutlich unterschiedlicher Stickstoffzufuhr und zwischenzeitlich größeren Unterschieden am Ende der Versuchsperiode gleiche Ertragsanteile an Weißklee vorhanden waren (Abb. 2). Ursache dafür könnte durchaus die Luftstickstoffbindung des Weißklees sein, die ein stärkeres Graswachstum ermöglichte. Abb. 2: Entwicklung von Weißklee bei variierter N-Düngung in Neresheim EA % N-Null 90 kg N Stickstoff und Ampfer Ein eindeutiger Effekt der Stickstoffdüngung wird aus der Schweiz berichtet. Demnach ist die Entwicklung des Stumpfblättrigen Ampfers entscheidend an die Verfügbarkeit von Stickstoff gekoppelt. In einem Laborversuch mit drei unterschiedlichen Stickstoffstufen entwickelte sich der Ampfer nach einer etwa einmonatigen Versuchsperiode bei hoher Stickstoffkonzentration weit besser als das im Vergleich angebaute Deutsche Weidelgras (Tab. 4). Tab. 4: N-Konzentration und Trockenmasseentwicklung bei Stumpfblättrigem Ampfer und Deutschem Weidelgras (n. Jeangros) N-Konzentration der Nährlösung Gering Mittel (4 fach) Hoch (15 fach) Trockenmasseentwicklung nach 33 Tagen in mg Stumpfblättriger Ampfer Deutsches Weidelgras

5 - 5 - Stickstoffdüngung und Entwicklung krautiger Pflanzen Auch für die Beeinflussung von Grünlandkräutern durch Stickstoff gibt es eindeutige Belege aus Versuchen. Wiederum geht es um die Verschiebung der Konkurrenzverhältnisse im Bestand. Stickstoff fördert in erster Linie die Gräser und Stickstoffmangel steigert also eher die Kräuteranteile (Abb. 3). Abb. 3: Einfluss von nach Formen und Menge unterschiedlicher Düngung auf die Entwicklung von krautig wachsenden Pflanzen in Dauergrünland nach 16jähriger Versuchsdauer (Versuch Roggenkamp in Haidgau; Elsäßer et al., 1998) Ertragsanteile (%) krautiger Pflanzen unter 4maliger Nutzung NPK Gülle o. Zusätze Gülle + Hüttenkalk Gülle + Urg.Mehl Stallmist + Jauche Wechseldüngung Mistkompost PK Mahd Mähweide Unterschiedliche Formen von Stickstoffdüngern haben also spezifische Wirkungen und unterschiedliche Verluste. Bei Mineraldüngern rechnet man mit einer Wirksamkeit von % je nach Zeitpunkt der Düngergabe (Abb. 5). Optimale Wirkung ist offensichtlich dann erreicht, wenn die aufaddierten mittleren Tagestemperaturen eines Jahres 250 Grad Celsius erreicht haben. Das ist in der Regel ausgangs März bzw. Anfang April der Fall. Organische Stickstoffdünger, wie z. B. Gülle, sind im ersten Jahr weit weniger wirksam. Durch die Mineralisation wird der Stickstoff später im Jahr umgesetzt und die Verfügbarkeit verzögert. Der Effekt mangelnder N-Verfügbarkeit ließ sich auch in einem Gülleversuch nachweisen (Abb. 5). Unterschiedliche Ausbringungstechnik (Prallteller oder Schleppschlauch) veränderte die Kräuteranteile weit stärker als Mineraldüngung, wobei die Weißkleeanteile gleichermaßen bei allen Varianten im Verlauf der sechsjährigen Versuchsdauer anstiegen

6 - 6 - Abb. 5: Wirk- und Verlustpfade organischer und mineralischer Stickstoffdünger (n. Gutser und Matthes, 01) Abb. 5: Entwicklung der Kräuter- und Weisskleeanteile (%) in Dauergrünland bei unterschiedlicher Düngung (Kiefer et al., 04) Ertragsanteile in % Prallteller 0 Kräuter 98 Kräuter 01 Kräuter Ertragsanteile in % Prallteller Schleppschlauch Mineraldüngung Schleppschlauch Mineraldüngung 2 0 Klee 1998 Klee 01 Klee

7 - 7 - Wirkungen spezieller Stickstoffdünger Allgemeines Düngung mit Kalkstickstoff Kalkstickstoff gilt generell als teurer Dünger und kann nur im Hinblick auf die Mehrkomponentenwirkung korrekt beurteilt werden. Kalkstickstoff bietet neben einer Kalklieferung natürlich Stickstoff, aber auch eine sogenannte phytosanitäre Wirkung durch Hygienisierung von Weidebeständen sowie herbizide Wirkungen. In einem Versuch aus Rheinland-Pfalz wurden gute Untergräser gefördert und der Kräuteranteil reduziert. Abb. 6: Einfluss der N-Düngung auf den Gräseranteil (%) in einem sechsjährigen Versuch (Klöcker, 1993) Kontrolle Perlka gute Untergräser gute Obergräser weniger gute Gräser Klee Kräuter Kalkammonsalpeter oder Harnstoff? Eine interessante Frage ergibt sich hinsichtlich unterschiedlicher stickstoffhaltiger Handelsdünger. Hier bewegt die Praxis die Frage: Sind Kalkammonsalpeter (KAS) und Harnstoff auf Grünland gleichermaßen einsetzbar? Ausgelöst wird diese Überlegung durch den extrem günstigen Stickstoffpreis bei Harnstoff, wobei sich beide Düngemittel grundlegend unterscheiden. In Harnstoff ist N mit 46 Prozent deutlich höher konzentriert als im KAS mit 27 Prozent N. Beim Einsatz von Harnstoff besteht damit ein wesentlich größeres Risiko bei Streufehlern. Harnstoff ist darüber hinaus hygroskopisch und verklumpt rasch. Zudem kann die Grasnarbe durch Ätzschäden deutlich mehr leiden. Ganz entscheidend: Bei Harnstoff ist die Gefahr des N-Verlusts durch Abgasung an die Luft wesentlich größer. Die Einsatzbedingungen sind also besonders zu beachten. Versuche in Deutschland zeigten im übrigen unterschiedliche Ergebnisse. Im Allgäu wurde im Vergleich von Kalkammonsalpeter und Harnstoff bei zeitgerechtem Einsatz und wohl aufgrund ausreichender Niederschläge eine gleiche Ertragswir

8 - 8 - kung erzielt. In einem Düngungsversuch in Braunschweig war der Grünlandertrag dagegen bei Kalkammonsalpeter gegenüber Düngung mit Harnstoff deutlich erhöht (24 Prozent Mehrertrag). Dem günstigen Preis des Harnstoffes muß der gravierende Minderertrag in diesem Versuch gegengerechnet werden. Was also ist zu tun? Trotz sehr günstiger Preise sollte Harnstoff nur bei optimalen Bedingungen angewendet werden, also vor Niederschlägen, auf die kurze Stoppel. Harnstoff ist darüber hinaus kalkzehrend. Deswegen verdient der ph-wert von Grünlandböden, die mit Harnstoff gedüngt werden, stete Beachtung. Derzeit kommt auch die Frage auf, inwieweit der teilweise sehr günstig angebotene Schwefelsaure Ammoniak (SSA) für die Düngung von Grünland Verwendung finden kann. SSA ist auf dem Grünland ungebräuchlich, nicht zuletzt wegen seiner extrem kalkzehrenden Wirkung. Die Anwendung dieses Düngers sollte also allenfalls dann in Erwägung gezogen werden, wenn die Nährstoffkosten so günstig sind, dass die Kosten der zusätzlich notwendig werdenden Kalkdüngung noch abgedeckt sind. Gülledüngung Gülle ist nicht gleich Gülle und die spezifischen Eigenschaften wie Fließfähigkeit und Nährstoffgehalte machen einheitlich gültige Aussagen sehr schwierig. Die Wirksamkeit von Gülle verändert sich mit variiertem Ausbringungstermin (Tab. 5). Sie ist im Frühjahr deutlich am höchsten und lässt extrem nach in der zweiten Vegetationshälfte bzw. direkt vor dem Winter. Steigende Güllegaben verändern neben dem Ertrag auch die Wurzellängen und verändern im Lauf einiger Zeit damit auch die Humusmengen im Boden. Gülle bewirkt was im Boden könnte man ganz allgemein formulieren, zumindest werden Nährstoff teilweise angereichert, die dann im Laufe der Zeit über die Einbeziehung der Standortlieferung bei Stickstoff abgebaut werden können. Tab. 5: Wirksamkeit von Gülle in Abhängigkeit vom Ausbringungstermin (n. RIEDER, 1983) Zeitpunkt der Gülleausbringung Mineraldüngergleichwert % zeitiges Frühjahr (Februar - März) N P 2 O 5 K 2 O erste Vegetationshälfte (April-Juni) zweite Vegetationshälfte (Juli-September) Herbst (Oktober-November) Tab. 6: Durchwurzelungstiefe, Wurzellängen und Humusgehalte unter Grünland bei steigenden Gaben von Rindergülle (Sobotik, 1992) Düngung (kg N/ha) Ertrag (dt TM/ha) 60,7 98,3 119,0 Wurzellängen (km/ha) September 1988 November 1990 Humusgehalt % ,36 5, ,57 5, ,15 5,97-9 -

9 - 9 - In einem Versuch in Kisslegg, der die Eigenschaften unterschiedlicher Applikationstechnik bei Gülle auf den Grünlandbetsand und die Erträge klären sollte, lag der Schwankungsbereich der Erträge zwischen 136,1 dt/ha und 116,5 dt/ha (Abb. 7). Wie erwartet lieferte die Mineraldüngervariante dabei den Höchstertrag, während der Durchschnittsertrag der Güllevarianten 121 dt/ha betrug und somit 89 % des Ertrages der Mineraldüngervariante ausmachte. Variante 7 mit Entzugsdüngung erhielt eine erhöhte N - Menge von 248 kg N pro ha und Jahr (2 kg aus Gülle mit Prallkopf und 38 kg mineralisch), damit erreichte sie trotzdem nur den dritthöchsten TM Ertrag von 129 dt hinter der Schleppschuhvariante, die mit 131 dt auf Rang 2 landet. Auf Rang 4 folgt der Schleppschuh mit späterer Ausbringung, während die Pralltellerausbringung mit 117 dt TM Ertrag am schlechtesten abschneidet. Der Vergleich zwischen V 4 (Schleppschuh, 131 dt) und V 8 (Schleppschuh mit Tage späterer Ausbringung, 122 dt) zeigte klare Vorteile für V 4. Daraus ergibt sich, dass ein verspäteter Ausbringzeitpunkt beim Schleppschuh zu Ertragseinbußen führt. Abb. 7 enthält die Gesamtschau der TM Erträge aller Varianten absolut und in Relativzahlen. Bei letzteren wurde der Gesamtdurchschnitt aller Varianten in Höhe von 124 dt/ha TM gleich 0 % gesetzt. Folgende Varianten wurden im Versuch überprüft: V1: Prallkopf V2: Prallteller V3: Pralltellergestänge V4: Schleppschuh V5: Schleppschlauch V6: Mineraldüngung V7: Prallkopf + Mineraldüngung (Entzugsdüngung) V8: Schleppschuh mit späterer Ausbringung (8- Tage nach V4) Abb. 7: Trockenmasseerträge (absolut und relativ) unterschiedlicher Gülle- und Mineraldüngungsvarianten auf Grünland in Kisslegg (Kiefer et al., 04) ( ) 140,0 130,0 1,0 1,0 0,0 90,0 80,0 70,0 dt/ha bzw. % V1: Prallkopf V2: Prallteller V4: Schleppschuh V5: Schleppschlauch V7: Prallkopf + Mineraldgg. Trockenma sseertrag, dt/ha Trockenma sseertrag, rel. in % Fazit: Stickstoff hat maßgebliche Auswirkungen auf Grünlanderträge und Eiweißgehalte im Futter. Daneben verändert die Zufuhr von Stickstoff aber auch die botanische Zusammensetzung der Grünlandbestände entscheidend - Gräser werden durch Stickstoff gefördert; Weißklee und konkurrenzschwache Gräser eher verdrängt.

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