Landwirtschaft im Klimawandel Ist ein Umdenken bei der Stickstoffdüngung notwendig?
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- Frauke Sauer
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1 Landwirtschaft im Klimawandel Ist ein Umdenken bei der Stickstoffdüngung notwendig? Michael Fuchs SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH Landwirtschaftliche Anwendungsforschung Cunnersdorf
2 Unsichere Ernten Verschärfung der Situation 2 Vertrocknete Maiskolben durch fehlender Regen in Mauretanien (Sahel Zone) Quelle: Oxfam issue briefing September 2012 Foto: Pablo Tosco 4. Februar 2013 Michael Fuchs, SKWFachtagungen 2012/13
3 Veränderung der Temperatur 3 Winter Sommer Mittel Quelle: GROSS, 2006 Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
4 Veränderung Niederschlag 4 Winter Sommer Mittel Quelle: GROSS, 2006 Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
5 Niederschlag (mm) Temperatur ( C) Niederschlags und Temperaturveränderungen Niederschlags und Temperaturveränderungen von Febr.Juni Niederschlagssumme und Temperaturmittel Standort Cunnersdorf (Sachs.) Niederschlag Temperatur ,2 7,2 9,2 9,5 9, Beobachtungsperiode Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
6 Klima Deutschland folgt globalen Trend 6 Temperatur Winterniederschläge? Frühjahrsniederschläge Extremwetterereignisse Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
7 Ährenschieben immer früher 7 Ährenschieben Winterweizen am Standort Cunnersdorf ca. 2 Wochen früher 10.Juni 25.Mai 15.Mai R² = 0, Februar 2013 Michael Fuchs, SKWFachtagungen Düngung 2013
8 Trockenheit und Hitze in der Vegetationsperiode 8 Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
9 Ertragsprognose Winterweizen 9 Modellgestützte Ertragsprognosen für Weizen in Österreich für Quelle: Alexandrov et al. 2002) 4. Februar 2013 Michael Fuchs, SKWFachtagungen 2012/13
10 Photosynthese und CO 2 Konzentration 10 Steigende CO 2 Konzentration Nettophotosyntheserate steigt Photosynthese eines Sommerweizenblattes in Abhängigkeit von der eingestrahlten Lichtintensität und der gegenwärtigen (360 ppm) und zukünftigen (700 ppm) CO 2 Konzentration Quelle: Schaller, M. und H.J. Weigel, Februar 2013 Michael Fuchs, SKWFachtagungen 2012/13
11 Transpiration und CO 2 Konzentration 11 Steigende CO 2 Konzentration Transpiration sinkt Transpiration eines Sommerweizenblattes in Abhängigkeit von der eingestrahlten Lichtintensität und der gegenwärtigen (360 ppm) und zukünftigen (700 ppm) CO 2 Konzentration Quelle: Schaller, M. und H.J. Weigel, Februar 2013 Michael Fuchs, SKWFachtagungen 2012/13
12 Ertragsprognose Winterweizen 12 Modellgestützte Ertragsprognosen für Weizen in Österreich für Quelle: Alexandrov et al. 2002) 4. Februar 2013 Michael Fuchs, SKWFachtagungen 2012/13
13 Reaktionsmöglichkeiten der NDüngung? 13 Maßnahme Risiko Herbstdüngung Früher düngen Überwachsen der Bestände NVerluste über Winter Wassersättigung nach Winter (Denitrifikation, Auswaschung, Befahrbarkeit) 1. NGabe erhöhen Übermäßige vegetative Entwicklung, Später hoher Wasserbedarf 2. NGabe erhöhen Trockenheitsbedingte geringe Verfügbarkeit bei org. Dünger hohe Ammoniakverluste Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
14 NVerluste und Verfügbarkeitsprobleme 14 Winter Denitrifikation N 2 NO x N 2 O NDüngung mineralisch organisch NH 3 org. Dünger Sommer Mineralisation NO 3 Schlechte Befahrbarkeit Verfügbarkeitspobleme Verlagerung Wassersättigung im Boden Michael Fuchs, SKWFachtagungen Düngung 2012/13 14
15 Zu viel Wasser im Winter 15 Örtlich bis zu 450 mm Niederschlag in Dez. 11 und Jan. 12 Foto: H.D. Biebert 4. Februar 2013 Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
16 NDünger auf trockenem Boden (Gerste ) ca. 2 Wochen ohne Niederschlag Dünger bleibt auf der Bodenoberfläche liegen und steht der Pflanze nicht zur Verfügung NStabilisierte Düngung senkt diese Risiken durch Gabenzusammenlegung und höher pflanzenverfügbare NVorräte im Boden Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
17 Wirkung von Nitrifikationsinhibitoren 17 NQuelle mineralischer od. org. Dünger NH 3 N 2 O NO x N 2 Denitrifikation N 2 O NO x N 2 nicht stabilisierbares Nitrat ca. 50% in 1 Woche (20 C) 6 Wochen (5 C) Ammonium NH 4 + Nitrosomonas Nitrit NO 2 Nitrobacter Nitrat NO 3 Nitrifikationsinhibitoren 58 Wochen (20 C) 1014 Wochen (5 C) Verlagerung Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
18 Verändertes Wurzelbild bei Ammoniumernährung 18 Visualisierung des BodenpH mit Farbindikator bei unterschiedlicher NErnährung 8 Tage nach Pflanzung / Universität StuttgartHohenheim, Prof. Römheld AmmoniumErnährung NitratErnährung phwert 5,3 5,6 5,9 6,2 6,5 6,6 6,8 7,0 7,4 8, Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
19 Saugspannung (mbar) Wurzelsaugspannung Winterweizen Wurzelsaugspannung in der Hauptwurzelzone (3050 cm) Nstabilsierter Dünger traditioneller NDünger Erster Niederschlag nach 6 Wochen Trockenheit am Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
20 NGaben und Aufteilung Beispiel Winterweizen 20 WiWei (70 dt/ha, 14 RP) Frühjahrstrockenheit 35 kg N Stroh 155 kg N Korn traditionelle NDüngung N G a b e n (kg/ha) Nstab. Dünger Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
21 Trockenheit und konventionelle Düngung NAufnahme feucht trocken Pflanzen/m² Reduktion/Ertragsminderung TKM Spitzenähr. Körner/Ähre Triebe/Pfl. 1. NGabe 4. Februar NGabe Michael Fuchs, SKWFachtagungen 2012/13 3. NGabe
22 Trockenheit und Nstabilisierte Düngung NAufnahme feucht trocken Pflanzen/m² TKM Spitzenähr. Körner/Ähre Triebe/Pfl. 1. NGabe 4. Februar NGabe Michael Fuchs, SKWFachtagungen 2012/13
23 Bestandessteuerung Nstabilisierte Düngung NH4+ langsame Wirkung Bestockung ± Zeitpunkt ± NMenge ± Schwefel ± Nitrat Schossen Keine unnötigen Triebe Ausgewogene Blattmasse NVersorgung muss stimmen von ES Wochen Körner/Ähre Spitzenähr. Pflanzen/m² Triebe/Pfl. 1. NGabe 4. Februar 2013 Kornentwicklung Ausreichend N und Wasser TKM in trocken/heißen Gebieten Sorten mit hohem TKM und geringer Kornzahl meiden 2. NGabe Michael Fuchs, SKWFachtagungen 2012/13 23
24 Düngestrategie ammoniumbetonte Pflanzenernährung 24 NI verlangsamen die NUmsetzung zu Nitrat Nutzung der Eigenschaften des Kations NH 4 + (Pflanze+Boden) Umstellung der Düngungssysteme Gabenzusammenfassung Frühe hohe 1. NGabe Kein unnötiges vegetatives Wachstum/weniger unprod. Nebentriebe Geringes Verlustrisiko Kontinuierliche NVersorgung Nutzung Bodenfeuchtigkeit Wurzelausbildung verbessert NAufnahme und Wassernutzung Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
25 Versuchsstandorte Dauerversuch (DN 01) 25 Rosenow: Parabraunerde, Braunstaugley SL 4D, 5055 BP Schwach staunässebeeinflusst Jahresniederschlag 574 mm Jahresdurchschnittstemperatur 8,2 C Trossin: Braunerde, Braunfahlerde ls 4D, 3540 BP grundwasserfern Jahresniederschlag 574 mm Jahresdurchschnittstemperatur 9,2 C Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
26 Dauerversuch DN 01 Fruchtfolge, NDüngung (kg N/ha) und Erträge 26 Jahr Kultur Ertrag (dt/ha) (AHL 28) NDüngung AHL 28 (Bezugsbasis %) ALZON flüssig (%) ALZON flüssig (70%) 1994 Zuckerrübe 55,1 (BZE) Sommergerste 47, Kartoffel Winterweizen 90, Wintergerste 60, Körnermais 99, Zuckerrübe 97,2 (BZE) Sommergerste 52, Kartoffel Winterweizen 52, Wintergerste 92, Winterraps 36, Winterweizen 61,1 60/50 70/60 60/50 /80 90/80 135/ Wintergerste 56, Winterraps 48, Winterweizen 68, Silomais 115,8 (TM)
27 Ertrag/NEntzug (relativ) Versuchsergebnisse Ertrag und NEntzug (relativ) 27 Einfluss eines Nitrifikationshemmers auf Ertrag und NEntzug (Mittelwerte statischer Dauerversuch 2 Standorte, , n=32) Ertrag NEntzug ohne N AHL 28 ALZON flüssig (%) *NI = Nitrifikationshemmstoff (Gemisch aus 1H1,2,4Triazol und 3Methylpyrazol im Verhältnis 2:1) LSD 0,05 = 2,8 (Ertrag), 4,1 (NEntzug) ALZON flüssig (70%) Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
28 Relativertrag Witterung und Ertragsverlauf im Dauerversuch Nass/kaltes Frühjahr ausgeglichenes Frühjahr Trocken/warmes Frühjahr AHL 28 (%) ALZON flüssig (%) Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
29 Relativertrag Niederschlag (mm) Niederschlag und Ertragsverlauf im Dauerversuch NS FbrMai (mm) AHL 28 (%) ALZON flüssig (%) Mittel 236 mm Nicht alle Daten erklären den Zusammenhang Trockenperioden : x70 d ( ) x 20d x32, 1x 15 80d x33d ( ) x41d, 1x14d x30d, 1x x45d ( ) x35d, 1x25d x35d, 1x10d x20d, 1x23d Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
30 Relativertrag Versuchsergebnisse Ertragsverlauf Ertragsverlauf in der ungedüngten Variante y = 9,023ln(x) + 79,798 R² = 0, Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
31 N min n.d. Ernte/NBilanz (kg N/ha) N min nach der Ernte im Dauerversuch 31 Einfluss eines Nitrifikationshemmers auf N min Gehalt im Boden nach der Ernte und die NBilanz (Mittelwerte 2 Standorte, , n=31, N min n=27) ohne N AHL 28 ALZON flüssig (%) ALZON flüssig (70%) Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
32 Ertrag (dt/ha) An den Klimawandel angepasste Düngungssysteme Einfluss zeitlich differenzierter Düngerteilgaben auf den Ertrag (Mittelwerte aus 6 Versuchen in Winterweizen, Cunnersdorf ) 97,8 99,0 102,9 101,7 95, (kg/ha N) Herbst Vor VB (Febr.) VB (Mi. Mrz) BBCH 3237 BBCH 49/51 58,2 ohne N Harnstoff ALZON 46 ALZON 46 ALZON 46 ALZON 46 3x 2x 2x (früh) 2x(Herbst) 1x * 140 (BBCH 30) 200 HS+NI = Harnstoff + Nitrifikationshemmstoff (Gemisch aus 1H1,2,4Triazol und 3Methylpyrazol im Verhältnis 2:1) = ALZON 46, * ALZON Mplus LSD 0,05 = 2,8 dt/ha Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
33 Trockene Bedingung April/Mai 2007 N 10B07C ohne N AHL kg N/ha VB 70 kg N/ha BBCH kg N/ha BBCH 49/51 ALZON flüssig kg N/ha VB 80 kg N/ha BBCH37 Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
34 Kornertrag (rel.) Rohprotein (%) Winterweizen Sortenversuch Düngesysteme mit ALZON 46 Mittel der Sorten Akteur, Cubus, Magnus, Tommi (N 01A07) Kornertrag (dt/ha) Rohprotein (%),6 113,7 108, , ,2 13, KAS ALZON 46 ALZON 46 PIAMON 33S* 10 kg/ha N VB (15.3) ES 32/33 (17.4) ES (3.5) ES (15.5) *
35 Ertrag (relativ) Vergleich der Düngungssysteme Einfluss eines Düngemittels bei gleicher Gabenteilung auf den Ertrag Mittelwerte (relativ) aus 5 Versuchen WiGetreide und 2 Versuchen Winterraps, Landwirtschaftliche Anwendungsforschung Cunnersdorf 2003) WiGetreide (n=5) WiRaps (n=2) NTeilgaben ohne N trad. NDünger trad. NDünger Nstab. Dünger WiGetreide WiRaps Düngemittel = PIASAN 24S (24 % N, 3 % S) mit und ohne Nitrifikationshemmstoff Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
36 Kornertrag (dt/ha) Vergleich der Düngungssysteme 36 Düngesysteme für Trockengebiete mit ALZON 46 Sehlis (ls, BZ ~35) (N 2507) 90 GD 5%=6, ,6 80,2 75, , , Nstab. Dünger trad. Vergleichsdünger kg/ha N VB (13.3) ES 32 (13.4) ES 37 (19.4) ES 49 (4.5)
37 Vorteile Nstabilisierter Dünger im Klimawandel 37 NI verlangsamen die NUmsetzung zu Nitrat Neben Ammonium auch stets geringe Mengen an Nitrat verfügbar Frühe Düngung bei ausreichend Wasser möglich (Bestandessteuerung) Nutzung der Eigenschaften des Kations NH + 4 für Pflanzen und Boden Kein Überwachsen trotz hoher NMengen NEffizienz wird erhöht NVerluste vermindert Umstellung der Düngungssysteme Gabenzusammenfassung Mehr Wurzeln bessere Wasserausnutzung Vorteile besonders bei kritischen Witterungsbedingungen Geringere Verfügbarkeitsprobleme Ertragssicherung und Mehrerträge Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
38 Empfehlung 38 Gabenzusammenfassung 1Gabenstrategie (Raps, Mais, ZR, Getreide bis 150 kg/ha N) 2Gabenstrategie (Qualitätsweisen, Getreide > 150 kg/ha N) Frühe Düngung ab Ende Sperrfrist vor VB möglich Raps zuerst dann Wintergetreide Mais (Gülle, Gärsubstrat + PIADIN weit vor Aussaat möglich) Nstabilisierter Düngerform ALZON 46 zuerst/sehr früh Raps/GetreidePower (fördern zudem Bestockung) ALZON flüssigs 25/6 früh aber bei späterer Anwendung möglich Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
39 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und 39 eine gute Ernte 2013
40 Ertrag/NEntzug (relativ) Versuchsergebnisse Ertrag (relativ) Einfluss eines Nitrifikationshemmers auf den Ertrag (Mittelwerte 2 Standorte, , n=30) ohne N KAS (%) KAS (70%) AHL 28 (%) AHL 28 (70%) ALZON flüssig (%) ALZON flüssig (70%) *NI = Nitrifikationshemmstoff (Gemisch aus 1H1,2,4Triazol und 3Methylpyrazol im Verhältnis 2:1) LSD 0,05 = 3,0 (Ertrag) Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
41 Ertrag/NEntzug (relativ) Versuchsergebnisse N min (kg N/ha) Einfluss eines Nitrifikationshemmers auf den NminGehalt im Boden nach der Ernte (Mittelwerte 2 Standorte, , n=25) ohne N KAS (%) KAS (70%) AHL 28 (%) AHL 28 (70%) ALZON flüssig (%) 41 ALZON flüssig (70%) *NI = Nitrifikationshemmstoff (Gemisch aus 1H1,2,4Triazol und 3Methylpyrazol im Verhältnis 2:1) Michael Fuchs, SKWFachtagung Düngung 2013
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