Stickstoffsalden minimieren. Dr. Gerhard Baumgärtel, Landwirtschaftskammer Niedersachsen

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1 1 Stickstoffsalden minimieren Dr. Gerhard Baumgärtel, Landwirtschaftskammer Niedersachsen Die Minimierung von Nährstoffverlusten bei der Ausbringung von Düngemitteln steht in der heutigen Diskussion bezüglich der Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft im Vordergrund. Dabei dürfen jedoch die beiden anderen Säulen der Nachhaltigkeit, nämlich die Ökonomie sowie die sozialen Aspekte nicht aus den Augen verloren werden. Die Düngung muss auch dazu beitragen, genügend Lebensmittel in guter Qualität für die Weltbevölkerung zu liefern. Der ökonomische Aspekt beinhaltet die Bereitstellung günstiger Lebensmittel für die Verbraucher sowie die wirtschaftliche Existenzsicherung für die landwirtschaftlichen Betriebe in gleicher Weise. Die Düngeverordnung des Bundes verpflichtet Betriebe, für Stickstoff und Phosphor Vergleiche von Nährstoffzu- und -abfuhren für das abgelaufene Düngejahr bis zum 31. März des Folgejahres als Flächenbilanzen bzw. aggregierte Schlagbilanzen (Bewirtschaftungseinheiten) zu erstellen. Da auch nicht düngungsbedingte Faktoren wie Standort- und Witterungsverhältnisse, Vorfruchtwirkungen sowie Intensität der Bodenarbeitung die Höhe der N-Salden beeinflussen, muss die Bilanzierung zumindest den Zeitraum einer Fruchtfolge umfassen. Dieser fachliche Grundsatz ist auch in der Düngeverordnung verankert. Im kommenden Jahr 2009 erfolgt die erste Bewertung des dreijährigen Mittels der Stickstoffsalden aus den zurückliegenden Jahren 2006 bis Wenn die Ergebnisse der Nährstoffvergleiche auf Betriebsebene für N im Mittel der letzten 3 Jahre kleiner 90 kg/ha N kleiner 80 kg/ha N kleiner 70 kg/ha N und später kleiner 60 kg/ha N betragen, dann, so in der Düngeverordnung nachzulesen, ist zu vermuten, dass die Stickstoffdüngung bedarfsgerecht erfolgte. Damit ist der Nährstoffbilanzierung nicht mehr nur ein Beratungsinstrument, sondern auch eine ordnungsrechtliche Maßnahme zur Überprüfung der guten fachlichen Praxis bei der Ausbringung von Düngemitteln auf landwirtschaftlich genutzten Flächen. Nährstoffvergleich als Start für die Düngeplanung Schon vor der Einführung der Nährstoffvergleiche in die Düngeverordnung wurde dieses Instrument bei der Düngeberatung genutzt. Die Bilanzierung der Stickstoffzu- und abfuhren gibt Hinweise auf Defizite bzw. Überschüsse bei der Düngung. Die Ergebnisse der Saldie-

2 2 rung ermöglichen dem Berater, die Dringlichkeit der Beratung für die einzelnen Betriebe zu beurteilen. Neben dieser rein vergleichenden Betrachtung für den Berater trägt der Nährstoffvergleich des Einzelbetriebes zur Sensibilisierung des jeweiligen Landwirtes bei. Die Erstellung des Nährstoffvergleichs ist ein optimaler Einstieg in die Düngeplanung. Als Ergebnis wird sich beim Vergleich der Stickstoffzu- und -abfuhren i.d.r. ein positiver Saldo, d.h. ein Überhang, ergeben. Dieser ist nicht zu vermeiden und kann daher nicht automatisch als Beleg für eine überhöhte Düngung gedeutet werden. Hohe Überhänge bzw. starke Defizite bei der Saldierung sollten Anlass sein, die Düngungsgewohnheiten kritisch zu überprüfen. Insbesondere bei der Stickstoffdüngung genügt es jedoch nicht einen ausgeglichenen Saldo anzustreben. Eine bedarfsgerechte Nährstoffversorgung ist nur dann möglich, wenn neben dem Nährstoffverbrauch durch die Pflanzen auch die Verluste durch irreversible Festlegung in nicht pflanzenverfügbare Formen sowie durch unvermeidbares Versickern oder gasförmiges Entweichen durch die Zufuhr von Düngemitteln ersetzt werden. Die Höhe der unvermeidbaren N-Überschüsse schwankt in Abhängigkeit von den Standorteigenschaften, der Fruchtfolge und der Düngerformen in weiten Bereichen. N-Salden bei bedarfsgerechter Düngung Grundlage der Düngebedarfsermittlung ist beim Stickstoff i.d.r. die zu Vegetationsbeginn im durchwurzelbaren Boden durch eine Bodenuntersuchung gemessene Stickstoffmenge (=Nmin). Die Höhe der notwendigen Stickstoffdüngung ergibt sich nach Abzug des gemessenen Nmin-Vorrates vom Sollwert. Auf diesen Wert muss unter Berücksichtigung der Standort- und Bewirtschaftungsverhältnisse zur Erzielung ökonomisch optimaler Erträge aufgedüngt werden, wobei ökonomisch optimale Erträge ausdrücklich meist nicht den maximal erzielbaren Höchsterträgen entsprechen. Die Tabelle enthält beispielhaft für drei verschiedene Fruchtfolgen den Vergleich zwischen Nährstoffzufuhr und -abfuhr bei einer Düngung nach der N min -Methode gemäß den Düngeempfehlungen der Landwirtschaftskammer Niedersachsen. Bei dieser theoretischen Betrachtung wurden durchschnittliche N min -Werte aus der langjährigen Statistik, mittlere Erträge und eine rein mineralische N-Düngung unterstellt. Unter Gesamt-Sollwert ist das für eine optimale N-Versorgung notwendige Gesamt-N-Angebot, bestehend aus N min plus N-Düngung, d.h. bei Getreide incl. Spätgaben, zu verstehen. Die Raps- und die Zuckerrübenfruchtfolge gilt für lehmige Standorte. Der Gesamt-Sollwert für Winterweizen beträgt 210 kg N/ha. Nach Vorfrucht Winterraps kann die N-Düngung um 20 kg reduziert werden. Da es sich in diesem Beispiel um Backweizen handelt, wird eine Ährengabe von 80 kg N/ha empfohlen. Somit bleibt es bei der Empfehlung von 210 kg N.

3 3 Wird nach Zuckerrüben, von denen die Blätter auf dem Feld verbleiben, eine um 20 kg N/ha höhere N-Nachlieferung unterstellt, so ergibt sich für Winterweizen der gleiche Sollwert wie nach Winterraps. N-Salden bei einer N-Düngung nach der Nmin-Methode (kg N/ha) Erntegut, kg/dt *) Frucht Ertrag, N-Gehalt Roh- Nmin Gesamtsollwert Düngung N-Abfuhr N-Saldo dt/ha protein in % TS (0-90 cm) Raps 35 3, Winterweizen 80 1,90 12, Wintergerste 75 1,70 12, Mittel Zuckerrüben 500 0, Winterweizen 85 1,90 12, Wintergerste 80 1,70 12, Mittel Zuckerrüben 500 0, Braugerste 50 1,38 10, Kartoffeln 450 1, Winterroggen 75 1,51 11, Mittel Stellt man die N-Düngermengen der N-Abfuhr vom Feld mit dem Korn bzw. den Zuckerrüben gegenüber, so errechnen sich besonders bei Raps, aber auch bei Wintergerste hohe positive Bilanzsalden von 64 bzw. 32 kg. Mit dem Weizenkorn wird aufgrund der höheren Erträge und Eiweißgehalte etwas mehr Stickstoff vom Feld abgefahren, der Überschuss liegt in diesem Fall bei 18 kg/ha. Dies trifft auch für die Zuckerrüben-Fruchtfolge zu. Das Gesamtniveau liegt jedoch in der Rübenfruchtfolge aufgrund des guten Stickstoffaneignungsvermögens der Rübe aus dem Boden niedriger. Im Mittel der 3-jährigen Raps-Fruchtfolge errechnet sich bei optimaler N-Düngung ein Saldo von jährlich + 38 kg N, in der Zuckerrüben-Fruchtfolge von + 18 kg N/ha. Bei beiden Fruchtfolgen muss also mehr gedüngt werden, als von der Fläche abgefahren wird. Dies gilt auch für die im Nordosten Niedersachsens auf Sandböden weit verbreitete Fruchtfolge aus Zuckerrüben, Braugerste, Kartoffeln und Winterroggen. Dafür berechnet sich im vierjährigen Mittel ein Saldo von +27 kg pro Hektar. Das aufgeführte Beispiel gilt für Betriebe mit Beregnung.

4 4 Den Berechnungen in der Tabelle wurden durchschnittliche Werte für den Stickstoffdüngerbedarf zugrunde gelegt. Standort- und bewirtschaftungsbedingte Korrekturen der Sollwerte, sowie sie die Empfehlungen im Bedarfsfall vorsehen, blieben bei dieser Betrachtung zunächst außer Betracht. Geht man für beide Fruchtfolgen von ungünstigen Standortbedingungen, d. h. zum Beispiel einer Sollwertkorrektur von +20 bis kg N/ha wegen schlechter N- Nachlieferung auf tonigen-kalten Standorten oder auch auf humusarmen Sandböden, so liegt der Saldo auch entsprechend um 20 kg höher. Diese Erhöhung würde genauso bei zu schwach entwickelten Getreide- und Rapsbeständen im Frühjahr empfohlen werden. In diesem Falle ist bei einer Rapsfruchtfolge die nach 2011 in der Düngeverordnung gültige Messlatte von 60 kg N/ha für das dreijährige Mittel schnell erreicht. Auf Ackerstandorten mit ungünstigeren Standortverhältnissen und durch die Fruchtart bedingt höheren N-Salden, wie bei Raps, Leguminosen und Feldgemüse, stellt dieser Wert also eine Herausforderung dar. Auf günstigeren Standorten mit besserer Stickstoffnachlieferung und mit höheren Erträgen kann man i.d.r. entspannter auf diese Marke von 60 kg N/ha gucken. Ergebnisse von Feldversuchen Die Empfehlungen für eine bedarfsgerechte und ökonomisch optimale N-Düngung basieren auf den Ergebnissen von Feldversuchen. Bei der Auswertung der Ergebnisse werden auch die Salden der ausgebrachten Stickstoffdüngung und der vom Feld mit dem Erntegut abgefahrenen Stickstoffmenge berechnet. Aussagen dazu liefern u.a. die Dauerdüngungsversuche auf den Versuchsfeldern der Landwirtschaftskammer. In diesen Stickstoffsteigerungsversuchen gibt es u. a. eine Variante, in der je nach Laufzeit der Versuche, 6 bis 16 Jahre nach den Sollwerten der Landwirtschaftskammer gedüngt worden ist. Im Durchschnitt aller Versuchsjahre ergeben sich bei Vergleich der Nährstoffzufuhren, in diesen Versuchen ausschließlich durch Mineraldüngemittel, und der Nährstoffabfuhr mit dem Erntegut (Ernterückstände verblieben auf dem Feld) Werte von bis zu +56 kg/ha. Dieser Bereich kommt dem Wert 60 kg N/ha, der in der Düngeverordnung nach 2011 einzuhalten ist, sehr nahe und deckt sich annähernd mit den Aussagen anderer Autoren. Er kennzeichnet die durch den Standort (Boden und Klima) bedingten unvermeidbaren N-Verluste. Die Bilanzsalden schwanken je nach Standort, Fruchtart und Jahr sehr stark. Die Ergebnisse von einem Sandboden ohne Beregnung im Norden Niedersachsens in der Abbildung verdeutlichen dies. Dabei ist zu erkennen, dass bei einer Raps-Getreide-Fruchtfolge im 16- jährigen Mittel der N-Saldo mit 33 kg zwar deutlich unter dem einzuhaltenden Wert 60 kg

5 5 N-Salden und Kornerträge bei Sollwertdüngung (RW = Winterroggen, HA = Hafer, GW = Wintergerste, WW = Winterweizen, RAW = Winterraps) RW HA GW RAW WW GW RAW WW GW RAW WW GW RAW WW GW RAW Mittel N-Saldo einj., kg/ha N-Saldo, 3-j. Mittel, kg/ha Ertrag, dt/ha liegt, aber durch schlechte Ernten und/oder schlechte Stickstoffausnutzung und dadurch bedingte hohe N-Überschüsse der für die Düngeverordnung entscheidende 3-jährige Mittelwert sehr schnell die magische Grenze erreichen kann. Dies wird für den Zeiträume 1997 bis 1999 und 2001 bis 2003 sehr deutlich. Aufgrund solcher Ergebnisse stellt sich die Frage, ob in die Mittelwertbildung für die N-Salden nicht mehr als drei Jahre einfließen sollten. Die schlechtesten Salden auf dieser Versuchsfläche bringt die Wintergerste mit im Mittel 57 kg N/ha bei einem stark durch Trockenjahre geprägten, niedrigen durchschnittlichen Ertragsniveau von 53 dt/ha. Im Jahr 2000 waren der Kornertrag sehr niedrig, aber die Eiweißgehalte hoch, so dass der N-Überschuss vergleichsweise niedrig war. In den Trockenjahren 2003 und 2006 waren Ertrag und N-Ausnutzung schlecht, die Folge davon hohe N- Überschüsse. Die Winterrapsernte war auf dieser Fläche mit durchschnittlich 44 dt/ha sehr gut und deshalb die N-Salden mit im Mittel 48 kg/ha für Raps vergleichsweise niedrig führte der niedrige Rapsertrag aber auch zu hohen N-Überhängen. Die guten Weizen und Roggenerträge auf dieser Fläche tragen zu einer deutlichen Senkung der Bilanzüberschüsse bei. Besonderheiten organischer Dünger Beim gleichzeitigen Einsatz von Düngern mit organisch gebundenem Stickstoff übersteigen die N-Salden die bei reiner Mineraldüngung gefundenen Werte je nach Düngerart geringfügig bzw. deutlich, da die Stickstoff-Mineraldüngeräquivalente dieser Dünger unter 100 % liegen. In diesen Fällen kommen zu den unvermeidbaren Verlusten aufgrund der Standortei-

6 6 genschaften eine schlechtere N-Ausnutzung durch Immobilisation, Versickerung und gasförmiges Entweichen. Zwar können nach Düngeverordnung bei Gülle (auch Biogasgülle), Mist und Jauche je nach Tierart 9 bis 18 % der ausgebrachten N-Menge als Ausbringungsverluste angerechnet werden, aber der Rest in Höhe von 82 bis 91 % wird im Allgemeinen nicht pflanzenverfügbar. Die Anrechenbarkeit des Stickstoffs aus der Gülle bewegt sich eher im Bereich von 60 bis 70 %. Dies würde auch für Hühnertrockenkot zu treffen. Dies belegt beispielhaft der Vergleich einer mit rein mineralischem Stickstoff gedüngten Sollwert-Variante mit dem Versuchsglied, in dem anteilig mit Gülle Nährstoffe zugeführt wurden, in einem langjährigen Stickstoffversuch auf einem Sandstandort mit einer Fruchtfolge aus 50 % Silomais und 50 % Winterroggen. Die Güllemenge richtete sich nach dem P- und K-Bedarf der Pflanzen entsprechend der Gehaltsklasse C, je nach Nährstoffgehalten waren dies 20 bis 25 Kubikmeter pro Hektar und Jahr. Bei der Rindergülle wurde für Stickstoff ein Mineraldüngeräquivalent von 70 % bei der Düngeplanung unterstellt. Die restliche N-Düngung erfolgte mit Mineraldüngern. In dieser Variante lag die Gesamt-N-Zufuhr also entsprechend höher. Mit anteiliger Gülledüngung konnten im langjährigen Schnitt etwa annähernd die gleichen Erträge wie bei reiner Mineraldüngung (= 100 %) erzielt werden. Die Kalkulation, 70 % des in der Gülle enthaltenen Gesamtstickstoffs als pflanzenverfügbar zu bewerten, war also zutreffend. Aufgrund dieses Sachverhaltes lagen die mittleren N-Salden (= Zufuhr des Gesamtstickstoffs mit Düngemitteln minus N-Abfuhr mit dem Erntegut) unter Berücksichtigung der möglichen Ausbringungsverluste um etwa 25 kg N/ha höher. Bei organischen Düngern, deren pflanzenverfügbarer N-Anteil noch wesentlich geringer ist als bei Gülle, wie bei Rinder-, Schweine- oder Putenmist, wird die Differenz zwischen dem nach Düngeverordnung in den Nährstoffvergleich einzutragenden Wert und der langfristig tatsächlich verfügbaren N-Menge daher noch deutlicher. Bei den genannten Mistarten kann man nur von einer langfristigen Verfügbarkeit von 30 bis 40 % ausgehen, es verbleibt eine größere N-Menge in organischer Bindung im Boden. Noch größere Unterschiede zwischen der im Nährstoffvergleich aufgeführten N-Zufuhr und der tatsächlich pflanzenverfügbaren Stickstoffmenge ergeben sich insbesondere beim Komposteinsatz. Im Nährstoffvergleich muss die gesamte N-Zufuhr mit Kompost aufgeführt werden, für die Pflanze wirksam werden je nach Standort, Bewirtschaftung und Kompostherkunft etwa 10 bis 20 %. Dieser Sachverhalt muss bei der Bewertung der Nährstoffvergleiche berücksichtigt werden. Beim Nährstoffvergleich werden also nicht die pflanzenverfügbaren N-Anteile der organischen Düngemittel aufgeführt, sondern die mit diesen Stoffen zugeführte Gesamtstickstoffmengen abzüglich der Ausbringungsverluste bei Gülle, Mist und Jauche. Dieser Unterschied

7 7 im Vergleich zur Vorgehensweise bei der Düngeplanung ist in der landwirtschaftlichen Praxis nicht immer klar und muss deshalb in der Beratung verstärkt deutlich gemacht werden. Verbesserung der Stickstoffausnutzung Minimierung der N-Salden Entscheidend für die Ausnutzung der mit den Düngemitteln zugeführten sowie der im Boden vorhandenen Nährstoffe ist die Optimierung aller pflanzenbaulichen Maßnahmen (Bodenbearbeitung, Anbautechnik, Beregnung), die die Verfügbarkeit der Nährstoffe für die Pflanzen beeinflussen. Besonders wichtig für eine optimale Nährstoffausnutzung ist ein ausreichendes Wasserangebot für die Pflanzen. In Beregnungsversuchen der Landwirtschaftskammer lagen z.b. in sehr trockenen Jahren die Stickstoffentzüge bei Kartoffeln in der unberegneten Variante im Vergleich zu einer optimalen Wasserversorgung um die Hälfte niedriger. Gezielte Pflanzenschutzmaßnahmen halten die Pflanzenbestände gesund und erhöhen damit die Nährstoffausnutzung. Zur Minimierung der Stickstoffsalden ist eine dem Pflanzenbedarf angepasste Düngung die Grundvoraussetzung. Neben den altbewährten Instrumenten der Düngeberatung wie Boden- und Pflanzenuntersuchung und dem Feldversuchswesen zur Ableitung von Empfehlungen kann ggf. die teilflächenspezifische Ausrichtung der Düngung zur Feinsteuerung beitragen. Besonders in Betrieben mit Viehhaltung und/oder mit organischer Düngung muss geprüft werden, inwieweit der Zukauf an mineralischen Düngern noch reduziert und damit Kosten eingespart werden können. Eine Verbesserung der Ausnutzung der in Wirtschaftsdüngern enthaltenen Nährstoffe muss beim Einsatzzeitpunkt und bei der Ausbringungstechnik ansetzen. Bei Wirtschaftsdüngern wie Gülle, Jauche und Hühnertrockenkot, in denen sich der enthaltene Stickstoff sehr schnell zum auswaschungsgefährdeten Nitrat umsetzt, dürfen im Herbst nur die in Einzelfällen notwendigen Mengen ausgebracht werden. Die Düngung mit diesen Düngemitteln muss schwerpunktmäßig im Frühjahr stattfinden. Es ist ausreichender Lagerraum zu schaffen. Bei der Verringerung von Ammoniakverlusten in der Viehhaltung müssen die Bereiche Stall sowie Lagerung und Ausbringung der organischen Dünger betrachtet werden. Die Gefahr von Ammoniakverlusten ist bei der Ausbringung von Gülle und flüssigen Gärresten besonders groß. Zu den effektivsten Gegenmaßnahmen zählt die unverzügliche Einarbeitung der Dungstoffe. Sie ist nach Düngeverordnung bei der Ausbringung auf unbestelltem Ackerland Pflicht. Bei der Kopfdüngung von bewachsenen Flächen kann im Ackerbau durch eine bodennahe Ausbringung von Wirtschaftsdüngern mit Schleppschläuchen die Ammoniakemission verringert werden. Die Vorteile der bodennahen Ausbringung mit Schleppschläuchen liegen nicht nur in einer Minderung der gasförmigen N-Verluste und damit einer Erhöhung der pflanzen-

8 8 verfügbaren Stickstoffanteile, sondern auch in einer besseren Verteilgenauigkeit und Pflanzenverträglichkeit. Der letzt genannte Vorteil kommt insbesondere bei der Kopfdüngung von wachsenden Beständen zum Tragen.