Versuche zur umweltgerechten N-(P-)Düngung von Mais
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- Alexandra Sauer
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1 Versuche zur umweltgerechten N-(P-)Düngung von Mais (m. fl. Wirtschaftsdüngern) Emmendingen-Hochburg Maistagung Dr. M. Mokry, LTZ Augustenberg
2 ... hinsichtlich N-Effizienz und P-Saldo organisch-mineralischer Düngung (fl. WD) Versuchsfragen Wirkungsvergleich mineralischer und organischmineralischer (N-)-Düngung zu Mais Wirkungsvergleich verschiedener Düngungsverfahren mit fl. Wirtschaftsdüngern zu Mais
3 Effizienz der N-Düngung (aktuelle) Situation und (ausgewählte) Handlungsspielräume...
![Anteil der wichtigsten N-Verbindungen und Emittentengruppen an den Gesamtemissionen in der BRD [Gg N a -1 ] 43 kg/ha 35 kg/ha Sektor Luft Wasser Summe [kt] NO x NH 3 N 2 O NO - + 3 /NH 4](/docs-images/77/76140469/images/4-3.jpg "Anteil [%] Autor (Zeitraum) Landwirtschaft 1 31,0 517,4 84,0 423,0 1055,4 57,1 ZSE (01-03) UBA (98-00) Verkehr 257,7 9,1 2,8 269,6 14,6 ZSE (2004) Industrie/Energie 187,0 17,6 39,2 243,8")
![13,2 ZSE (2004) Müllverbrennung 0,9 0,9 0,0 NPVE (2005) Biogene Abfälle 9,5 9,5 0,5 IFEU (2003) Abwasser/ 4,7 256,0 269,7 14,6 UBA (98-00) Oberflächenabfluss 2 ZSE (2004) Summe [kt] 476,6](/docs-images/77/76140469/images/4-4.jpg "553,6 130,7 688,0 1848,9 100,0 Anteil [%] 25,8 29,9 7,1 37,2 100,0 Anteil Landwirtschaft [%] 6,5 93,5 64,3 61,5 57,1 1 inklusive Klärschlammausbringung, 2 ohne Landwirtschaft 7 kg/ha")
4 Anteil der wichtigsten N-Verbindungen und Emittentengruppen an den Gesamtemissionen in der BRD [Gg N a -1 ] 43 kg/ha 35 kg/ha Sektor Luft Wasser Summe [kt] NO x NH 3 N 2 O NO /NH 4 Anteil [%] Autor (Zeitraum) Landwirtschaft 1 31,0 517,4 84,0 423,0 1055,4 57,1 ZSE (01-03) UBA (98-00) Verkehr 257,7 9,1 2,8 269,6 14,6 ZSE (2004) Industrie/Energie 187,0 17,6 39,2 243,8 13,2 ZSE (2004) Müllverbrennung 0,9 0,9 0,0 NPVE (2005) Biogene Abfälle 9,5 9,5 0,5 IFEU (2003) Abwasser/ 4,7 256,0 269,7 14,6 UBA (98-00) Oberflächenabfluss 2 ZSE (2004) Summe [kt] 476,6 553,6 130,7 688,0 1848,9 100,0 Anteil [%] 25,8 29,9 7,1 37,2 100,0 Anteil Landwirtschaft [%] 6,5 93,5 64,3 61,5 57,1 1 inklusive Klärschlammausbringung, 2 ohne Landwirtschaft 7 kg/ha Ruser, 2010
5 Effizienzminderung durch NH 3 -Verluste:... bei der Ausbringung flüssiger Wirtschaftsdünger (Gülle, Gärreste...) oder Harnstoff!! Nitratverluste:... außerhalb der Vegetationszeit und in Folge zunehmender Bodenfruchtbarkeit!! N 2 O-Verluste:... in Abhängigkeit von N-Umsatz (Bodenfruchtbarkeit!) und Düngungsniveau...!! Stickoxide...
6 NH3 N2; N2O Festlegung verf. Menge NH3 N2; N2O Festlegung verf. Menge NH3 N2; N2O Festlegung verf. Menge [kg NH4-N/ha] Ausbringungstechnik Verbleib des Gülle-N bei unterschiedlicher Ausbringtechnik Prallteller (Gülle vor Saat) Schleppschlauch (wachsender Bestand) Injektion (wachsender Bestand) Gutser, 1996
7 [kg N2O/ha *a] N 2 O-Verluste/organische Düngung Lachgas-Emissionen in Abhängigkeit vom Düngeverfahren 5,0 4,5 4,0-30 % 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-70 % Kontrolle Ha Ha + NiHe GR flächig GR flächig + NiHe GR Depot - 75 % GR Depot + NiHe Schraml, 2009
8 Bewertung - Stickstoff 1 ha (Silo-) Energiemais entzieht ca. 220 kg Ges.-N/ha Biogasanlage keine Verluste (im System)! Lagerverluste 5 % Ausbringungsverluste 14,3 % = ca kg N/ha ca. 180 kg Ges.-N/ha zur Düngung davon anrechenbar: derzeit 60 % (?) = ca. 110 kg N/ha
9 Bewertung - Stickstoff mineralische N-Ergänzung in voller Höhe Überprüfung/Erhöhung des anrechenbaren N-Anteils Höhe der mineralischen N-Ergänzung: 1. tolerierbarer N-Überschuss ( 5, 6 DüV) 60 kg N/ha * a 2. tolerierbarer N-Überschuss ( 5, 6 DüV) + N-Verluste ca. 100 kg N/ha (???)
10 Modellrechnung Nährstoffvergleich N-Saldo [kg/ha] nach DüV ( 5) Jahr / Kultur Mais Weizen Gerste Senf Summe Mittel 50% Düngung mit Gärrest /50% Düngung mit Gärrest 100% Düngung mit Gärrest DüV wird eingehalten! Raum f. min. N-Gabe vorhanden!
11 Bewertung - Phosphor 1 ha (Silo-) Energiemais entzieht ca. 80 kg P 2 O 5 /ha Biogasanlage keine Verluste (im System)! Lagerverluste 0 % Ausbringungsverluste 0 % ca. 80 kg P 2 O 5 /ha zur Düngung davon anrechenbar: 100 % (max. mögliche) mineralische P-Ergänzung: 20 kg P 2 O 5 /ha n. DüV (??)
12 P-/K-Bilanzierungsbeispiel Modellrechnung [kg/ha] (Energie-) Mais 50 t FM/ha Wi.Weizen (Korn) 8,5 t/ha Wi.Gerste (Korn) 7,5 t/ha (plus Gründüngung m. Gärrest-Dg.) Düngung: 50% Gärrest P 2 O 5 K 2 O Zufuhr über Gärrest mineralisch Abfuhr Saldo (im Mittel von 3 Jahren) Düngung: 100% Gärrest P 2 O 5 K 2 O Daten LTZ Forchheim, , 6 DüV
13 Nährstoffbewertung - Fazit mineralische N-Ergänzung abh. von: N-Effizienz -- anrechenbarer N-Menge fl. WD pflanzen-/ackerbauliche Rahmenbedingungen mineralische P-Ergänzung abh. von: P-Versorgung des Bodens (P-Saldo n. DüV!) Berücksichtigung einer UFD (mineralisch!) pflanzen-/ackerbauliche Rahmenbedingungen
14 Wirkungsvergleich mit fl. Wirtschaftsdünger zu Silo- und Körnermais Versuchsstandorte: Ettlingen (Silo- und Körnermais) Vorfrucht: Winterweizen/Zw. Frucht Saulgau (Silomais) Vorfrucht: Mais
15 Versuchsplan Form Verfahren Stabilisierung Bemerkung ohne N mineralisch N KAS 2 Teilgaben Gärrest S. Gülle flächig flächig ohne ENTEC fl. PIADIN fl. ohne ENTEC fl. PIADIN fl N-Bedarf (n. NID) m. fl. WD ausgebracht!!
16 Bodenkenndaten - Ettlingen Typ Gley Art (Krume) schluffiger Lehm Humus % humos Kulturzustand mittel Ackerzahl 75 Vorfrucht Winterweizen Grundbearbeitung Pflug ohne Packer ph-wert 5,8 P 2 O 5 [mg/100 g B.] 14 K 2 O [mg/100 g B.] 23 Mg [mg/100 g B.] 10 N min 0-90 cm [kg/ha] 4
17 Bodenkenndaten - Saulgau Typ Parabraunerde Art (Krume) sandiger Lehm Humus % humos Kulturzustand gut Ackerzahl Vorfrucht Silomais Grundbearbeitung Pflug ohne Packer ph-wert 5,9 P 2 O 5 [mg/100 g B.] 34 K 2 O [mg/100 g B.] 22 Mg [mg/100 g B.] 8 N min 0-90 cm [kg/ha] 6
18 [t TM/ha] TM-Ertrag Silomais (Jahre und Standorte) 25 Ettlingen Saulgau Gärrest Gärrest + PIADIN fl. S. Gülle S. Gülle + PIADIN fl. KAS ohne N 2009: i. Mittel 19,7 t TM/ha 2010: i. Mittel 18,6 t TM/ha
19 TM-Ertrag - Silomais (Mittel über Jahre und Orte) Versuchsglieder Ertrag-Silomais [t TM/ha] [rel. zu KAS] ohne N 15,3 KAS 19,9 Gärrest - breit (ohne Stab.) 19,8 99 Gärrest - breit (mit Stab.) 19,7 99 S.Gülle - breit (ohne Stab.) 20,2 102 S.Gülle - breit (mit Stab.) 19,5 98 Versuchsmittel (ged. Varianten) 19,8 Keine signifikanten Ertragsunterschiede zur mineralischen N-Düngung!
20 [t TM/ha] TM-Ertrag Körnermais (Jahre) % Biogasgülle 100 % Biogasgülle + Piadin 100 % Schweinegülle 100 % Schweinegülle + Piadin 100 % KAS ohne N-Düngung 2009: i. Mittel 11,8 t TM/ha 2010: i. Mittel 10,7 t TM/ha
21 Ertrag - Körnermais (Mittel über Jahre) Versuchsglieder Ertrag-Körnermais [t TM/ha] [rel. zu KAS] ohne N 9,3 KAS 11,7 Gärrest - breit (ohne Stab.) 11,5 98 Gärrest - breit (mit Stab.) 11,6 99 S.Gülle - breit (ohne Stab.) 11,2 95 S.Gülle - breit (mit Stab.) 11,5 99 Versuchsmittel (ged. Varianten) 11,5 Keine signifikanten Ertragsunterschiede zur mineralischen N-Düngung (Ausnahme: S.Gülle breit ohne Stabilisierung?)
22 Verfahrensvergleich mit fl. Wirtschaftsdünger zu Silo- und Körnermais Versuchsstandorte: Ettlingen (Silo- und Körnermais) Vorfrucht: Winterweizen/Zw. Frucht
23 Versuchsplan: Form Verfahren Stabilisierung Bemerkung ohne N mineralisch N KAS 2 Teilgaben ALZON 46 1 Gabe zur Saat Gärrest flächig ohne ENTEC fl. PIADIN fl Gärrest Gärrest Banddepot Banddepot ohne PIADIN fl. 25 % ATS 25 % ALZON % Varianten, wenn P-Saldo nach DüV nicht erreichbar!
24 Kenndaten fl. Gärrest TS [% FM] 7,7 ph 8,3 Gesamt-N 4,4 60 % Ammonium! NH 4 -N 2,4 P 2 O 5 1,9 K 2 O [kg/m³ FM] 4,8 Mg 0,8 S 0,4 org. S. 52 C repr. 9,4 [kg/m³ FM] bws 4,8 N schnell!!!
![... ausgebrachte Nährstoffe (b. 100 % Düngung m. GR fl.) Düngerstoff [kg/ha] Gesamt-N 246 NH 4 -N 134 anr. N 70 % anr.](/docs-images/77/76140469/images/25-1.jpg "N!! 156 P 2 O 5 106 K 2 O 270 C rep. 470 bas. wirksame Substanz 270 ca. 75 kg P 2 O 5 /ha bei mineralischer N-Teilgabe")
25 ... ausgebrachte Nährstoffe (b. 100 % Düngung m. GR fl.) Düngerstoff [kg/ha] Gesamt-N 246 NH 4 -N 134 anr. N 70 % anr. N!! 156 P 2 O K 2 O 270 C rep. 470 bas. wirksame Substanz 270 ca. 75 kg P 2 O 5 /ha bei mineralischer N-Teilgabe
26 Ertrag und Rest-N bei Silomais /Ettlingen Versuchsglieder Ertrag-Silomais N min n. Ernte [t TM/ha] [rel. zu KAS] [kg/ha] 0-90 cm ohne N 14,7 KAS 19,4 6 Alzon 46 18, Gärrest - flächig (ohne Stab.) 19, Gärrest - flächig (mit Stab.) 18, S.Gülle - flächig (ohne Stab.) 19, S.Gülle - flächig (mit Stab.) 19, Gärrest - Depot (ohne Stab.) 17, Gärrest - Depot (mit Stab.) 18, Gärrest - Depot (ohne Stab.) + ASL 18, Gärrest - Depot (ohne Stab.) + Alzon 46 18, Versuchsmittel (ged. Varianten) 18,7 Keine signifikanten Ertragsunterschiede (Ausnahme: GR-Depot ohne Stabilisierung?)
27 ohne N Nährstoffentzüge von Silomais /Ettlingen Versuchsglieder N-Entzug P-Entzug K-Entzug [kg/ha] KAS Alzon Gärrest - flächig (ohne Stab.) Gärrest - flächig (mit Stab.) S.Gülle - flächig (ohne Stab.) S.Gülle - flächig (mit Stab.) Gärrest - Depot (ohne Stab.) Gärrest - Depot (mit Stab.) Gärrest - Depot (ohne Stab.) + ASL Gärrest - Depot (ohne Stab.) + Alzon ca. 20 kg P 2 O 5 /ha Positivsaldo (b. 100 % GR-Varianten!)
28 Ertrag und N-Effizienz von Körnermais /Ettlingen Versuchsglieder ohne N Ertrag-Körnermais N-Effizienz [t TM/ha] [rel. z. KAS] [%] [kg/ha] Nmin (n. Ernte) KAS 10, Alzon 46 8, Gärrest - flächig (ohne Stab.) 10, Gärrest - flächig (mit Stab.) 10, S.Gülle - flächig (ohne Stab.) 10, S.Gülle - flächig (mit Stab.) 11, Gärrest - Depot (ohne Stab.) 9, Gärrest - Depot (mit Stab.) 9, Gärrest - Depot (ohne Stab.) + ASL 9, Gärrest - Depot (ohne Stab.) + Alzon 46 9, Versuchsmittel 10,0 N-Effizienz: 80 % bis > 100 % (d.h. die Erhöhung des anr. N auf 70 % wurde bestätigt!)
29 Nährstoffentzüge von Körnermais /Ettlingen N-Entzug P-Entzug K-Entzug Versuchsglieder [kg/ha] ohne N KAS Alzon Gärrest - flächig (ohne Stab.) Gärrest - flächig (mit Stab.) S.Gülle - flächig (ohne Stab.) S.Gülle - flächig (mit Stab.) Gärrest - Depot (ohne Stab.) Gärrest - Depot (mit Stab.) Gärrest - Depot (ohne Stab.) + ASL Gärrest - Depot (ohne Stab.) + Alzon ca. 30 kg P 2 O 5 /ha Positivsaldo (b. 100 % GR-Varianten!)
30 Zusammenfassung Eine umweltgerechte/nachhaltige Düngung von Mais ausschließlich mit organisch-mineralischen Düngern (fl. WD) ist ohne Ertrags- und Qualitätseinbußen möglich. In den Feldversuchen waren pflanzenbauliche Kenngrößen wie Feldaufgang, Pflanzenlängen und Erntetermine, aber auch typische Krankheiten bzw. tierische Schädlinge wie Maisbeulenbrand bzw. Maiszünsler vom Düngungsverfahren unbeeinflusst. Technische und verfahrenstechnische Möglichkeiten zur Verbesserung der (Dünge-) N-Effizienz sind vorhanden. Häufig wird jedoch das n. DüV mögliche P-Saldo überschritten (insb. bei Kö. Mais auch bei Teildüngung m. fl. WD). Ein N- und P-Saldoausgleich ist nur über die Fruchtfolge möglich!
31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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