Grundwasserschutzversuch in Hamerstorf

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1 Grundwasserschutzversuch in Hamerstorf Der Versuch in Hamerstorf (LK Uelzen) ist der Nachfolger des Versuchs aus Hohenzethen, der im Rahmen der landesweiten Aufgaben der LWK Niedersachsen im kooperativen Trinkwasserschutz gemäß 28 NWG aus der Wasserentnahmegebühr finanziert wird. Untersucht werden der Einfluss standortangepasster Fruchtfolgemaßnahmen und N-Düngungsvarianten auf die N- Dynamik und den Nitrataustrag des Standortes. Fruchtfolge - Kartoffel: Differenzierung ab 218 nach Braugerste - Winterroggen: mit reduzierter Aussaatstärke + Grasuntersaat - Silomais: mit Grasuntersaat - Braugerste: mit Grasuntersaat N-Düngung - statische N-Steigerung (vgl. Thülsfelde) - Sollwert 2% (AU-Maßnahme) - Gärrestdüngung + mineralische Ergänzung - Gärrestdüngung: Bestimmung des MDÄ N-Dynamik - Nmin-Untersuchungen im Jahresverlauf - Erfassung und Berechnung des N-Austrags im Boden durch die Sickerwasseranlage (LBEG Hannover) Hohenzethen Hamerstorf ab 214 als Hackfrucht - Bioenergie - Fruchtfolge (Kartoffel-Winterroggen-Silomais-Braugerste)

2 entionelle Fruchtfolge 1. Jahr 2. Jahr 3. Jahr 4. Jahr Herbst Winter Frühjahr Sommer Herbst Winter Frühjahr Sommer Herbst Winter Frühjahr Sommer Herbst Winter Frühjahr Sommer Kartoffeln Winterroggen Silomais Braugerste grundwasserschonende Fruchtfolge 1. Jahr 2. Jahr 3. Jahr 4. Jahr Herbst Winter Frühjahr Sommer Herbst Winter Frühjahr Sommer Herbst Winter Frühjahr Sommer Herbst Winter Frühjahr Sommer Zwischenfrucht Kartoffeln GPS-Winterroggen mit Grasuntersaat Untersaat 3x Schnittnutzung Silomais mit Grasuntersaat Braugerste + Zwischenfrucht bzw. Untersaat

3 214 entionell grundwasserschonend Kartoffeln ohne zusätzliche Begrünung ohne Begrünung nach der Ernte, da Winterroggen folgt 215 entionell grundwasserschonend Winterroggen Vorteile für den Grundwasserschutz! Aussaat mit normaler Aussaatstärke 2 Kö./m² Ernte als Druschfrucht Aussaat mit reduzierter Aussaatstärke 15 kk/m² + Grasuntersaat (Welsches Weidelgras) Ernte als GPS im Juni, Untersaat wird als Schnittnutzung weitergeführt (2 x Herbst 215, 1x Frühjahr 216) Ausnutzung von Herbstfeuchte und Winterniederschlägen; durch verringerte Aussaatstärke geringere Lichtkonkurrenz zum Winterroggen; bei schwacher Entwicklung der Untersaat, ist Nachsaat im Frühjahr möglich Vollständige Bedeckung über Winter, Ausnutzung des Reststickstoff bzw. erneuter N-Mineralisation im Herbst und Winter, möglichst dauerhafter N-Entzug während der Sickerwasserbildung

4 216 entionell Silomais ohne zusätzliche Begrünung mit Gras-Untersaat (Rotschwingel-Reinsaat oder Mischung aus Rot-/Schafschwingel) 217 entionell Braugerste mit zusätzliche Begrünung über eine Zwischenfrucht Bodenbearbeitung zum Silomais: klassischer Umbruch oder Strip till und Unterfuß-Gärrestdüngung; Umbruch der Untersaat direkt vor der Braugerstenaussaat mit zusätzlicher Begrünung über eine Untersaat vor den Kartoffeln Vorteile für den Grundwasserschutz! Etablierung einer Untersaat zur Maisernte, möglichst vollständige Bedeckung über Winter absichern, möglichst dauerhafter N-Entzug während der Sickerwasserbildung nach Mais und Braugerste

5 Vorteile der Untersaaten im Grundwasserschutz: vollständige Bedeckung über Winter Erhalt der Humuszufuhr verminderte Bodenerosion Ausnutzung des Reststickstoffs nach der Ernte bzw. erneuter N-Mineralisation im Herbst und Winter durch Schnittnutzung Sicherung einer erhöhten N-Abfuhr Verminderung der austragsgefährdeten N-Mengen während des Zeitraums der Sickerwasserbildung Maisuntersaat, November 213 Maisuntersaat, Oktober 213 Grasuntersaat nach GPS-Ernte Roggen, Mai 213

6 Düngungsstufen Feldversuch Hamerstorf Düngung Hackfrucht- Bioenergie entionell / grundwasserschonend Ab Versuchsbeginn 214 ff. feste N-Staffel (Var. 1 6) (Vergleichbarkeit zu WSG-Versuch Thülsfelde, angepasst an den SW der jeweiligen Kultur) SW stabilisierten N-Dünger SW reduziert - 2% SW org. Düngung mit Gärrest und min. Ergänzung SW org. Düngung mit Gärrest zur Bestimmung des N-MDÄ (N-Mineraldüngeräquivalent) N-Düngung 1 ohne N 2 8/1 3 12/ /2 5 2/ /3 N-Staffel je nach Kultur Var. 3 bzw. 4 Düngung nach SW 7 SW stabil stabilisierter N 8 SW 2% reduzierter Sollwert Gärrest + N org. N + min. Ergänzung 1 Gärrest-MDÄ Bestimmung N-MDÄ

7 Feldversuch Hamerstorf Nmin 215 Winterroggen Düngung Hackfrucht- Bioenergie entionell / grundwasserschonend Bodenwasser-Sammelflaschen der Sickerwasseranlage am Standort Hamerstorf Lage des Versuchsstandorts Hamerstorf

8 entionell entionell entionell entionell entionell entionell Knollenertrag [dt/ha] Erträge Kartoffeln (dt/ha) - feste N-Staffel, 214 Düngung Hackfrucht- Bioenergie entionell / grundwasserschonend 7 N-Düngung Sollwert kg N/ha 8 kg N/ha 12 kg N/ha 16 kg N/ha 2 kg N/ha 24 kg N/ha

9 entionell entionell entionell entionell entionell entionell N-Saldo [kg N/ha a] N-Salden Kartoffeln (dt/ha) - feste N-Staffel, 214 Düngung Hackfrucht- Bioenergie entionell / grundwasserschonend kg N/ha 8 kg N/ha 12 kg N/ha 16 kg N/ha 2 kg N/ha 24 kg N/ha

10 kg N/ha 5 kg N/ha 1 kg N/ha 15 kg N/ha 2 kg N/ha 25 kg N/ha Ertrag [dt/ha] Erträge (dt TM/ha) feste N-Staffel Winterroggen entionell entionelle Fruchtolge

11 ohne N 8 mineral. N 12 mineral. N 16 mineral. N 2 mineral. N 24 mineral. N 16 mineral. N Entec SW-2% 16 N Gärrest+mineralisch 1 N Gärrest ohne N 8 mineral. N 12 mineral. N 16 mineral. N 2 mineral. N 24 mineral. N 16 mineral. N Entec SW-2% 16 N Gärrest+mineralisch 1 N Gärrest Stärke [dt/ha] Feldversuch Hamerstorf Erträge 214 in Kartoffeln Düngung Hackfrucht- Bioenergie entionell / grundwasserschonend N = SW 16 N = SW entionell grundwasserschutzorientiert Stärkeertrag der Kartoffel in Abhängigkeit von Fruchtfolge und Form und Höhe der N- Düngung, Hamerstorf, 214

12 Min. N-Zufuhr, Erträge, N-Abfuhr und N-Bilanz, 214 und 215, sowie die Nitrat-N-Frachten in [kg/ha] im Winterhalbjahr 214/215 und 215/216 (Abschlussbericht LBEG, 216) N-Düngungs- N-Zufuhr N-Zufuhr Ertrag N-Abfuhr Ertrag N-Abfuhr Ertrag N-Abfuhr N-Bilanz N-Fracht variante Haupt- Gras Haupt- Haupt- Gras 1. Schnitt Gras 2. Schnitt Zufuhr- frucht a frucht frucht 1. Schnitt 2. Schnitt Abfuhr KA gws 214 KA 214 WR gws 215 WR 215 [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] [dt FM/ha] [kg/ha] [dt TM/ha] [kg/ha] [dt TM/ha] [kg/ha] [kg/ha] [kg/ha] Var. 4: Var. 5: Var. 1: Var. 3: Var. 4: Var. 5: Var. 4: b Var. 5: b Var. 1: Var. 3: Var. 4: Var. 5: a Hauptfrucht: 214 Kartoffel, 215 Winterroggen (in der gws-variante mit Grasuntersaat) b dt TM/ha

13 Nmin-Werte [kg/n/ha], Winterroggen entionell zur Ernte (14.8), Herbst (22.1.), Beginn SW (23.1.) Vegetationsende (18.12.) 215

14 Nmin-Werte [kg/n/ha], zur Ernte, 215 Winterroggen entionell zur Ernte (14.8.), Winterroggen GPS zur Ernte (21.6.), Obwohl das unterschiedliche N- Düngungsniveau in den einzelnen Varianten am Gras- und Roggenaufwuchs optisch erkennbar war, lagen die Nmin- Werte nach der Roggen-GPS-Ernte auf einem einheitlichen Niveau zwischen 5 kg Nmin/ha und 11 kg Nmin/ha

15 Nmin-Werte [kg/n/ha], zur Ernte, 215 Silomais entionell zur Ernte (6.1.), Silomais mit Untersaat zur Ernte (6.1.),

16 Nmin [kg/ha] Nmin [kg/ha] Feldversuch Hamerstorf Nmin 214 in Kartoffeln Düngung Hackfrucht- Bioenergie entionell / grundwasserschonend cm 3-6cm 6-9cm cm 3-6cm 6-9cm N min -Werte im Vegetationsverlauf 214 grundwasserschonende Fruchtfolge (Variante 4 (SW) = 16 kg N/ha) Versuchsstandort Hamerstorf, 214 N min -Werte im Vegetationsverlauf 214 entionelle Fruchtfolge (Variante 4 (SW) = 16 kg N/ha) Versuchsstandort Hamerstorf, 214

17 Fazit Hamerstorf Wie ist der Einfluss von Fruchtfolge und Stickstoffdüngung auf Erträge und Qualitätsparameter sowie die Nitratkonzentration im Sickerwasser zu bewerten? Erträge: o o o bei Kartoffeln lagen die Erträge in der gws-varianten etwas höher, die Reduzierung der Sollwertdüngung um 2 % hatte keinen Minderertrag zur Folge, bei Winterroggen war der Ertrag durch die unterschiedlichen Ernteverfahren nicht direkt messbar (Körner- bzw. GPS-Ernte), im Silomais lagen die Erträge in der gws-varianten geringfügig niedriger (~ 1 2 dt TM/ha) Nmin-Werte nach der Ernte: insbesondere nach Kartoffeln stiegen die N min -Werte nach der Ernte bis zum Beginn der Sickerwasserperiode leicht an, in den GPS-Varianten deutlich niedrigere Nmin-Werte N-Salden: bei Kartoffeln und Silomais durch hohe N-Abfuhr negative N-Salden, bei den GPS- Varianten durch zusätzlich N-Düngung der Untersaat hohe N-Salden N-Frachten: o o bei Kartoffeln im 1. Jahr (214/15) keine Unterschiede (keine Differenzierung im Anbau) bei GPS-Varianten im gws-anbau deutliche geringere N-Frachten trotz höherer N-Zufuhr Vorschau: In den folgenden Rotationen kann der Einfluss der Fruchtfolge (Zwi-Fru/US) auf die N-Dynamik voraussichtlich besser abgeschätzt und berechnet werden.

18 Zuckerrüben Braugerste Kartoffeln Brache/Winterroggen Zuckerrüben Braugerste Kartoffeln Brache/Winterroggen Zuckerrüben Braugerste Kartoffeln Mais Winterroggen Zuckerrüben Kartoffeln Mais Braugerste Winterroggen Kartoffeln Ertrag relativ [%] Feldversuch Hohenzethen Relativerträge SW-Düngung entionell / grundwasserschonend entionell SW = 1% ab 26 Bioenergie MW

19 . N-Bilanz [kg/ha] Feldversuch Hohenzethen N-Bilanzsalden SW-Düngung entionell / grundwasserschonend ZR GS KA RW/Brache ZR GS KA RW/Brache ZR GS KA MA RW ZR KA MA GS RW KA Ø Fruchtfolge

20 Fazit des Versuchs Hohenzethen Auswahl der Feldfrucht hat großen Einfluss auf das Bewirtschaftungsmanagement und damit auf die Nitratauswaschung. Düngung nach Sollwert in der grundwasserschonenden Bewirtschaftung zeigt im Mittel der Jahre gleich Relativerträge wie bei entioneller Bewirtschaftung N-Bilanzsaldo in der grundwasserschonenden Bewirtschaftung liegt im Mittel der Jahre um ca. 15 kg N im Vergleich zu entionell niedriger (.= 19 kg N/ha = 6 kg N/ha) N-Salden bei Sollwert-Düngung für Hackfrüchte wie ZR, Kartoffeln und Mais eher niedrig. Im Getreide N-Salden überwiegend im positiven Bereich. Nmin-Werte zur Sickerwasserspende deutliche Jahres- und Fruchtartenunterschiede, Unterschied zwischen entionell und grundwasserschonend im Mittel des Versuchs gering. Nitratkonzentrationen im Sickerwasser nach Kartoffeln, Mais und Braugerste höher als nach Zuckerrüben, Winterroggen und Brache. Berechnung des N-Optimums ab 29 (Aufnahme von Mais in die Fruchtfolge) schwierig: optimale N-Düngung liegt in der grundwasserschonenden Bewirtschaftung z.t. über dem Optimum (keine relevante Aussage für diesen Standort) N-Dynamik des Standortes schwierig zu beurteilen, da z.t. frühe Sickerwasserbildung je nach Jahr

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