Verbesserung der Nährstoffeffizienz durch gezielte Düngungsmaßnahmen

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1 Landesarbeitskreis Düngung Baden-Württemberg Verbesserung der Nährstoffeffizienz durch gezielte Düngungsmaßnahmen Düngefachtagung 29.Oktober 2014 Gengenbach Norbert Baumgartner Landesarbeitskreis Düngung

2 Verbesserung der Nährstoffeffizienz durch gezielte Düngungsmaßnahmen 1. Schwefeldüngung unterstützt die Stickstoffausnutzung 2. Düngeverfahren der Platzierung verbessert die Nährstoffwirkung Beispiel Kartoffelbau 3. Organische Flüssigdünger: Verbesserung der N-Aufnahme durch Nitrifikationshemmstoffe 2

3 Verbesserung der Nährstoffeffizienz durch gezielte Düngungsmaßnahmen 1. Schwefeldüngung unterstützt die Stickstoffausnutzung 2. Düngeverfahren der Platzierung verbessert die Nährstoffwirkung Beispiel Kartoffelbau 3. Organische Flüssigdünger: Verbesserung der N-Aufnahme durch Nitrifikationshemmstoffe 3

4 4 Ermittlung des Düngebedarfs an Stickstoff (und Phosphat) BMVEL 2014, geänd. Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg

5 Schwefel Düngung Der Schwefel-Eintrag aus den gewohnten Quellen nimmt ab und die Schwefelgehalte im Boden sinken während die Schwefelentzüge durch die steigenden Feldabfuhren zunehmen. Die Bedeutung und die Notwendigkeit der Schwefeldüngung nimmt zu. Schwefelmangel tritt in der Praxis häufiger auf mit der Folge einer eingeschränkten Ausnutzung des gedüngten Stickstoffs. Die Berücksichtigung des Schwefels in der Düngung ist notwendig für die Ertragssicherheit insbesondere im Hochertragsbereich bei hoher Stickstoffdüngung. Und zur Steigerung der Qualität des Ernteguts. 5

6 Schwefel ist sekundärer Hauptnährstoff 6

7 Stickstoff- u. Schwefelaufnahme bei Getreide N-Aufnahme kg/ha Optimaler Düngezeitpunkt für Stickstoff und Schwefel N- Aufnahme S- Aufnahme S-Aufnahme kg/ha

8 Stickstoff- und Schwefelaufnahme bei Raps N-Aufnahme kg/ha 200 S-Aufnahme kg/ha Optimaler Düngezeitpunkt für Stickstoff und Schwefel N- Aufnahme S- Aufnahme Vorwinter- entwicklung Winterruhe Vegetationsbeginn Streckungswachstum Blühbeginn bis Ende der Blüte Schotenreifung 0 8

9 Ertragseffekte durch zusätzlich gedüngten Schwefel Kultur: Wintergerste Versuchsjahre Versuchsstandort: Triesdorf/ Mittelfranken Versuchsdurchführung: LLT Triesdorf 100 % =61,1 dt/ha (Ertrag im 3-jährigen Mittel) 9

10 Einfluss verschiedener Schwefel-Düngesysteme auf den Ertrag und Qualität von Winterweizen Versuchsdurchführung: BASF Agrarzentrum Standorte: Süddeutschland n=9 Versuchsjahre N-Düngungsniveau 180 kg N/ha 3-geteilte Düngung ( ) Ertrag und Qualität (Rohprotein %) Ertrag dt/ha ,7% 12,6% 12,6% 12,5% 12,7% 13% 86,1 90,0 90,4 88,1 90,4 59,9 10

11 Schwefelmangel bei Winterweizen 11

12 Schwefelmangel bei Winterraps 12

13 Schwefelmangel bei Winterraps S-Mangel Blüte und Blatt S-Mangel Blatt 13

14 Schwefel - Mangelstandorte vermehrt auf leichten, flachgründigen und humusarmen Böden bei hohem Ertragsniveau in Verbindung mit hohen N-Gaben bei Strukturschäden nach hohen Winterniederschlägen kalte Böden vermehrter Einsatz hochkonzentrierter Stickstoffdünger ohne Schwefel als Begleitnährstoff (z. B. Harnstoff, DAP, u.a.) schwerpunktmäßig bei Marktfruchtbetrieben

15 Düngungsversuch Gut Möschenfeld 2013 BASF ohne Düngung KAS-Düngung 15

16 Düngungsversuch Gut Möschenfeld 2013 BASF 20 kg S/ha ASS 50kg S/ha ASS 16

17 Schwefelbedarf landwirtschaftliche Kulturen Quelle: H. Knittel / E. Albert Praxishandbuch Dünger und Düngung Winterraps Getreide Mais Zuckerrüben Kartoffeln Ackergras Grünland S-Entzug (kg S/ha) in: Ernterückständen Erntegut 17

18 Schwefelbedarf der Freilandgemüsekulturen (Auswahl) Quelle: Dr. D. Blankenburg, FH Erfurt Gartenbau S-Aufnahme Gemüsearten Ertrag Marktware dt FM / ha S-Aufnahme Gesamt kg S / ha (inkl. Ernterückstand) hoch (> 60 kg S / ha) Weißkohl Sellerie Blumenkohl -früh Chinakohl Brokkoli mittel (20-60 kg S / ha) Zwiebel Porree Kohlrabi Spargel niedrig ( < 20 kg S / ha) Kopfsalat Feldsalat

19

20 Schwefelmangel bei Kohlrabi nach schwefelfreier Düngung Düngungsversuch 2009 Wädenswil, CH Foto: Agroscope, CH

21 Geeignete Mineraldünger für die Schwefeldüngung Düngertyp S-Gehalt % % sonstige Nährstoffe Schnell wirkend, ph neutral Kieserit MgO Bittersalz MgO Kaliumsulfat K 2 O Kalimagnesia (Patentkali) K 2 O, 10 MgO S-haltige PK und NPK-Dünger (mäßig bodenversauernd) 2-8 Schnell wirkend, mäßig bodenversauernd Ammoniumsulfat (schwefelsaures Ammoniak) N Ammonsulfatsalpeter N Langsam wirkend, kaum bodenversauernd Superphosphat P 2 O 5, 29 CaO Calciumsulfat (in Kalkdüngern) 10 6 MgO, 25 CaO Sehr langsam wirkend, stark bodenversauernd Elementarschwefel (Gelbschwefel, Schwefelblüte)

22 Entwicklung Stickstoffdünger-Lieferungen in Deutschland KAS N+S Harnstoff AHL NP/NPK 23

23 Verbesserung der Nährstoffeffizienz durch gezielte Düngungsmaßnahmen 1. Schwefeldüngung unterstützt die Stickstoffausnutzung 2. Düngeverfahren der Platzierung verbessert die Nährstoffwirkung Beispiel Kartoffelbau 3. Organische Flüssigdünger: Verbesserung der N-Aufnahme durch Nitrifikationshemmstoffe 24

24 Warum so aktuell? verminderte Nährstoffverfügbarkeit bei Frühsommertrockenheit bei konservierender Bodenbearbeitung zunehmende Kritik an Bilanzüberschüssen Lachgasemissionen Nitratproblematik im Grundwasser 25

25 Düngeverfahren: Platzierte Düngung im Kartoffelbau 26

26 Platzierte Düngung im Kartoffelbau Düngungsversuchsreihe Hypothese: Die Düngerapplikation der Platzierten Reihenunterfuß-Düngung verbessert die rechtzeitige und bedarfsgerechte Nährstoffwirkung im Kartoffelbau und führt zu Ertrags- und Qualitätssteigerungen! M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 29

27 Platzierte Düngung im Kartoffelbau Anspruch Kartoffelbau: Die Kürze der Kulturzeit ( 120 Tage-Kultur ) und die hohen Standards an die Qualität der Kartoffel bedingen eine optimierte, dem Pflanzenbedarf angepasste Nährstoffversorgung. Notwendigkeit hoher Nährstoffeffizienz Praxis: Die Nährstoffverfügbarkeit kann eingeschränkt sein durch nicht ausreichende Wasserversorgung (fehlende Möglichkeiten der Beregnung / Trockenheiten) kühle und nasse Witterungsphasen niedrige Nährstoffgehalte (Bodenstatus) nicht standortgerechter ph-wert ungünstige Bodenstruktur M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 30

28 Versuchsplan: Platzierte Düngung im Kartoffelbau Versuchsplan: 2-faktorieller Exaktversuch mit 4 Wiederholungen und 10 Prüfglieder I. Vergleich der Düngeverfahren: a) breitflächig vor bzw. zum Legen der Kartoffel auf die Bodenoberfläche b) platzierte Reihenunterfuß-Düngung unmittelbar zum Legen der Kartoffel II. Vergleich der Düngertypen: N, N-stabil, P, NP, NP-stabil, NPK M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 31

29 Lage der Versuchsstandorte Uelzen - Hamerstorf 2013 und 2014 Nordöstliche Lüneburger Heide LWK Niedersachsen lehmiger Sand, intensive Beregnung Wiesbaden 2011,2013 und 2014 Hessisches Ried (Rheinebene) Res Naturae (M. Dreßler, Wiesbaden) toniger Lehm, keine Beregnung Pförring 2012 und 2014 Bayerisches Tertiär-Hügelland AK Kartoffelbau, J. Dennert sandiger Lößlehm, keine Beregnung 32

30 Verfahrenstechnik - Platzierte Düngung im Kartoffelbau M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 33

31 Verfahrenstechnik - Platzierte Düngung im Kartoffelbau M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 35

32 Verfahrenstechnik - Platzierte Düngung im Kartoffelbau M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 36

33 Varianten der Platzierten Reihenunterfuß-Düngung 2 Depotablagen an den Dammflanken Tiefendepot senkrecht unterhalb Mutterknolle Ablagetiefe variabel (>7 cm / bis 15 cm) Wasserversorgung ausreichend zusätzliche Beregnung leichtere Böden kühle Standorte maritimes Klima eingeschränkte Nährstoffverfügbarkeit durch Trockenheiten ohne Möglichkeit zusätzlicher Beregnung mittlere bis schwere Böden warme Standorte kontinentales Klima M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 37

34 Verfahrenstechnik Platzierte Düngung im Kartoffelbau M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 38

35 Depotablage Platzierte Düngung im Kartoffelbau M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 39

36 Depotablage Platzierte Düngung im Kartoffelbau M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 40

37 Depotablage Platzierte Düngung im Kartoffelbau M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 41

38 Depot Platzierte Düngung im Kartoffelbau M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 43

39 Beeinflussung von Ertrag und Knollenansatz durch platzierte Düngung (N-, NP-, P- und NPK-Dünger) Speise- und Verwertungskartoffel N-Dünger NP-Dünger P-Dünger NPK-Dünger Versuchsstandorte: Wiesbaden (2011,2013,2014) (n=10) KAS DAP TSP NPK S Ingolstadt-Pförring (2012, 2014) (n=8) ASS NP 25/15 Uelzen-Hamerstorf (2013,2014) (n=6) ASS-stabil Ertrag relativ % (Marktware) % = 412 dt/ha 100% 7,8 Varianten flächig (n=24) 106% 8,3 Varianten platziert (n=24) Knollenansatz +35 mm Bandbreite der Ertragsunterschiede: % 44

40 Ertragswirkung durch platzierte Düngung (NP-, P- Dünger) Speise- und Verwertungskartoffel NP-Dünger P-Dünger Versuchsstandorte: Wiesbaden (2011,2014) (n=2) DAP TSP Ingolstadt-Pförring (2012,2014) (n=2) NP 25/15 Uelzen-Hamerstorf (2013,2014) (n=3) Ertrag relativ % (Marktware) % = 426 dt/ha 100% Varianten flächig (n=7) 110% Varianten platziert (n=7) Bandbreite der Ertragsunterschiede: % 45

41 Ertragswirkung durch platzierte Düngung (NP- Dünger) Speise- und Verwertungskartoffel NP-Dünger Versuchsstandorte: Wiesbaden (2011,2014) (n=2) DAP Ingolstadt-Pförring (2014) (n=1) NP 25/15 Uelzen-Hamerstorf (2013,2014) (n=3) Ertrag relativ % (Marktware) % = 409 dt/ha 100% Varianten flächig (n=6) 114% Varianten platziert (n=6) Bandbreite der Ertragsunterschiede: % 46

42 Zwischenfazit der Versuchsreihe ( ) Die Platzierte Reihenunterfuß-Düngung verbessert die rechtzeitige und bedarfsgerechte Nährstoffversorgung. Die Platzierung der Nährstoffe von Ammoniumphosphat bzw. Phosphat in Wurzelnähe ermöglicht deutliche Ertragssteigerungen (Netto-Marktertrag). insbesondere auf Standorten mit niedrigem Ertragspotential bei nicht ausreichender Wasserversorgung bei hohem ph-wert des Bodens bei niedriger P-Versorgung im Boden (<= Stufe C) M e h r w e r t m i t S t i c k s t o f f 48

43 Eignung der Nährstoffe für das Verfahren der Platzierung Nicht für Platzierung geeignet Für Platzierung geeignet Nitrat Magnesium Sulfat Ammonium Phosphat Kalium Mikronährstoffe? Prof. Dr. Hans-Werner Olfs Agravis & EuroChem Agro: Konzentrationstagung

44 UFD-Projekt: Wirkung der Unterfußdüngung zur Saat mit verschiedenen Nährstoffen und Ablagetiefen 55

45 Reihenunterfußdüngung versus flacher Ablage Standort Dahlenburg: Winterraps Sorte Visby, Aussaat , ca. 45 Kö./m² Bodenart: lls (h), Bodenversorgung: P 6,25 (C), K 13,25 (C) Mg 4,5 (B) ASS (f) ASS-stabil (f) NP 20/20 (f) NPK 12/12/17 (f) ASS (t) ASS-stabil (t) NP 20/20 (t) NPK 12/12/17 (t)

46 Verbesserung der Nährstoffeffizienz durch gezielte Düngungsmaßnahmen 1. Schwefeldüngung unterstützt die Stickstoffausnutzung 2. Düngeverfahren der Platzierung verbessert die Nährstoffwirkung Beispiel Kartoffelbau 3. Organische Flüssigdünger: Verbesserung der N-Aufnahme durch Nitrifikationshemmstoffe 58

47 Absätze 5, 6 und 7 Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg BMVEL 2014, geänd. 60

48 Längere Sperrfristen für flüssige Wirtschaftsdünger Konsequenz: Notwendigkeit zur Optimierung des betrieblichen N-Kreislauf zur Vermeidung von Aufbringungs und Bilanzierungsverluste bei Güllen und flüssigen Gärresten Einarbeitungsgebot bis 4 Stunden nach Ausbringung ab nur noch streifenförmige Ablage betrieblicher Nährstoffvergleich bei Stickstoff ab nur noch 50 kg N/ha*a (im 3 jährigen Mittel) 62

49 Nitrifikationshemmstoffe: Vorteile / Nutzen bei der Ausbringung von organischen Flüssigdüngern Reduzierung des Auswaschungsrisikos von Nitrat im Boden zeitlich flexiblere Ausbringung von Gülle und fl. Biogasgärrest breiteres Zeitfenster im Frühjahr bodenschonendere Ausbringung möglich Vorverlegen von Güllegaben vor der Saat möglich (> 1 Monat) Reduktion von Lachgasbildung bis zu 60% möglich höhere Erträge bei verbesserter N-Aufnahme Hinweis: Rasche Einarbeitung bzw. Injektion von Gülle bei Einsatz von Nitrifikationshemmstoffen erforderlich! 63

50 Wirkungsmechanismus der Nitrifikationshemmung Gülle Biogasgärrest N-organisch N-Mineraldünger Nitrifikations -hemmstoff 1. Verlängerung der NH4-Phase 2. Reduktion von NO3-Verlusten 3. Reduktion von N2O-Verlusten Ammonium Nitrit Nitrat NH 4 + Nitrosomonas NO 2 - Nitrobacter NO 3 - Nitritation Nitratation Nitrifikation 64

51 Nitrifikationsinhibitoren reduzieren Lachgasverluste Prof. Dr. Schmidhalter, Lehrstuhl für Pflanzenernährung,TUM Weihenstephan Agrarwissenschaftliches Symposium September 2014 kg N2O-N / ha 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Kontrolle (ohne Gülle) Gülle bandförmig = wie Schleppschlauch N2O-Emission Gülle mit Stabilisator bandförmig Gülle injiziert Gülle injiziert mit Stab. Schmidhalter et al. (2011) 65

52 Erhöhung der N-Effizienz durch verbesserte N-Aufnahme und höhere Erträge bei Mais Prof. Dr. Schmidhalter, Lehrstuhl für Pflanzenernährung,TUM Weihenstephan Agrarwissenschaftliches Symposium September 2014 Stabilisatoren verbessern die N-Aufnahme und ermöglichen eine zeitlich flexible Ausbringung Silomais N-Aufnahme (kg/ha) Düngeverfahren Düngetermin* Mehrjähriges Mittel Kontrolle (ohne Gülle) Gülle Schleppschlauch Gülleinjektion Gülleinjektion + Stabilisator T1 T2 T1 T2 T1 T * Düngetermine 2005: T1=5.April; T2=10.Mai 2007: T1=21.Mai 2008: T1= 1.April; T2=28.April * Saattermine 2005: 12.Mai; 2007: 25.April; 2008: 6.Mai Schmidhalter et al. (2011) 66

53 Verbesserte N-Ausnutzung durch Nitrifikationshemmstoff Dr. Mokry, LTZ Karlsruhe Kultur: Körnermais Standorte: Hohenlohe + Kraichgau Anbaujahre: Organische Düngung: 70 kg N/ha (Schweinegülle) Mineralische Düngung: 40 kg N/ha UFD DAP 67

54 Landesarbeitskreis Düngung Baden-Württemberg Verbesserung der Nährstoffeffizienz durch gezielte Düngungsmaßnahmen 1. Schwefeldüngung unterstützt die Stickstoffausnutzung 2. Düngeverfahren der Platzierung verbessert die Nährstoffwirkung Beispiel Kartoffelbau 3. Organische Flüssigdünger: Verbesserung der N-Aufnahme durch Nitrifikationshemmstoffe 69

55 Landesarbeitskreis Düngung Baden-Württemberg Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 70

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