Projekt 02848/01

Verminderung des Risikos von Stickstoffaustrag aus dem Boden beim Anbau von Zuckerrüben durch pflanzenbedarfsgerechte Düngung – Überprüfung des Pflanzenbedarfs

Projektdurchführung

Institut für Zuckerrübenforschung (IfZ) Verein der Zuckerindustrie e. V. Abteilung Pflanzenanbau
Holtenser Landstr. 77
37079 Göttingen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bei Zuckerrüben stellt die dem Anbau folgende Sickerwasserperiode eine kritische Phase hinsichtlich Umweltbelastung durch Nitratauswaschung dar. Niedrige Nmin-Restwerte und geringe Mengen mineralisierbaren Stickstoffs im Rübenblatt zum Erntezeitpunkt vermindern das Austragsrisiko. Um dies zu erreichen, ist eine nach Ausbringungsmenge und -zeit dem Pflanzenbedarf angepaßte mineralische Stickstoffdüngung erforderlich. Zusätzlich müssen weitere Nährstoffquellen am Standort berücksichtigt werden, aus denen die Pflanze ihren Bedarf deckt (N-Mineralisation aus Ernteresten, Wirtschaftsdüngern oder organisch gebundenem Bodenstickstoff). In der Literatur vorliegende Stickstoffbedarfszahlen können unter heutigen Produktionsbedingungen aufgrund von Züchtungsfortschritt (engeres Blatt-Rübe-Verhältnis), Änderung des Produktionsziels (Bereinigter Zuckerertrag statt Rübenertrag) und Verbesserungen in der Produktionstechnik vermutlich als zu hoch angesehen werden. Ziel der Untersuchungen war es, die zur Erzielung des Höchstertrages von Zuckerrüben benötigte Stickstoffmenge (Pflanzenbedarf) unter modernen Produktionsbedingungen zu ermitteln.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn den Jahren 1993 bis 1995 wurden an 10 Standorten in den typischen Zuckerrübenanbaugebieten Deutschlands Feldversuche mit gesteigerter N-Düngung durchgeführt, in denen der Einfluß von Standort und Jahr auf den N-Entzug von Zuckerrüben untersucht wurde. An 3 Standorten wurden zusätzlich die Effekte unterschiedlicher Sorten auf den N-Entzug untersucht. Ermittelt wurden neben Ertrag und Qualität der Zuckerrübe auch der N-Gehalt und N-Entzug von Blatt und Rübe zur Ernte im Herbst sowie zu einer Zeiternte im Sommer. Der Nmin-Gehalt des Bodens wurde zu Vegetationsbeginn und zur Ernte im Herbst untersucht. Anhand einer Ertragsfunktion (v. Boguslawski und Schneider 1964) wurde der für den Höchstertrag erforderliche N-Entzug berechnet. Als weitere Kenngröße wurde der spezifische N-Entzug ermittelt, der als N-Entzug von Rübe und Blatt bezogen auf 100 dt Rübe bzw. 10 dt Bereinigten Zuckerertrag bei Maximalertrag definiert ist. Aus dem N-Entzug wurde nach einer Formel von Beiß (1977) der N-Bedarf der Zuckerrübe beim Maximalertrag abgeschätzt.


Ergebnisse und Diskussion

Der N-Entzug von Blatt und Rübe zur Endernte stieg in allen Versuchen mit steigender N-Düngung linear an. Diese Zunahme war beim Blatt in nahezu allen Fällen auf einen kombinierten Anstieg von Trockenmasseertrag und N-Gehalt zurückzuführen. Der Trockenmasseertrag der Rübe reagierte demgegenüber oftmals nicht oder negativ auf eine steigende N-Düngung. Der N-Gehalt im Rübenkörper stieg wie beim Blatt mit der N-Düngung kontinuierlich an. Rübenertrag (Frischmasse) und Bereinigter Zuckerertrag reagierten nur in 12 von 30 Versuchen der Serie 1 und in 6 von 9 Versuchen der Serie 2 mit einem deutlichen Anstieg auf eine zunehmende mineralische N-Versorgung. In den übrigen Versuchen fand sich keine oder eine negative Ertragsreaktion. Ursache dafür war vermutlich die sehr hohe bodenbürtige N-Nachlieferung und zusätzlich in einigen Fällen der hohe Nmin-Wert bereits zu Vegetationsbeginn. Bei großen Ertragsunterschieden zwischen den Versuchen variierte der zum Höchstertrag erforderliche N-Entzug nur wenig. Für einen maximalen Rübenertrag ergab sich ein erforderlicher N-Entzug von 230 - 240 kg N/ha, für das primäre Produktionsziel Bereinigter Zuckerertrag betrug der Wert 200 - 210 kg N/ha. Diese Abnahme ist auf die negative Beziehung zwischen der Qualität der Zuckerrübe (Zuckergehalt, a-Amino-N) und der N-Versorgung zurückzuführen. Wird der N-Entzug nicht für den Höchstertrag, sondern nur für 99 % vom maximalen Ertrag berechnet, so sinkt der gefundene Wert bei beiden Ertragsparametern deutlich um ca. 30 kg N/ha. Trotz eines großen Einflusses der Sorte auf Trockenmasseertrag von Blatt und Rübe sowie darin enthaltenen Stickstoff konnten keine Sortenunterschiede im N-Entzug der Gesamtpflanze bei Maximalertrag gefunden werden. Eine Abhängigkeit des N-Entzugs bei Maximalertrag vom Ertragsniveau war nicht gegeben. Daraus ist zu folgern, daß die Größe des spezifischen N-Entzugs ungeeignet zur Kalkulation eines hektarbezogenen Nährstoffentzugs ist. Abweichend von der ursprünglich angestrebten Vorgehensweise war es nicht möglich, die Entzugsdaten der Zeiternte für die Berechnung des Pflanzenbedarfs zu verwenden. Statt dessen wurde eine Kalkulationsmethode nach Beiß (1977) angewandt, die den N-Entzug zur Ernte als Grundlage hat. Für das primäre Produktionsziel eines maximalen Bereinigten Zuckerertrages kann der Stickstoffbedarf eines Zuckerrübenbestandes vorläufig mit 240 - 250 kg N/ha angesetzt werden. Hinsichtlich einer möglichen Umweltentlastung ist aus den Ergebnissen folgendes abzuleiten: Der gefundene N-Bedarf von Zuckerrüben läßt sehr wahrscheinlich eine Verringerung der in der Praxis gegenwärtig noch applizierten Düngermengen ohne das Risiko von Ertragsverlusten zu. Dies gilt besonders, wenn auch die 18 Versuche betrachtet werden, in denen der Höchstertrag bereits bei unterlassener mineralischer Düngung erzielt wurde. Daraus resultiert ein Rückgang der Stickstoffmenge, die mit dem Blatt im Felde verbleibt. Dies läßt das Risiko des Nitrataustrags auch unter günstigen Mineralisationsbedingungen besonders nach früher Rübenernte deutlich sinken. Der Nmin-Restwert reagiert demgegenüber weniger eindeutig auf die mineralische N-Zufuhr und ist mehr durch andere Faktoren geprägt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Koch, H.-J. und Wendenburg, C. 1996: How little nitrogen need sugar beets - plant requirement as the basis of fertilizer recommendation. Vortrag 9th Nitrogen Workshop, 9. - 12. September 1996 in Braunschweig.
Wendenburg, C. 1996: Ermittlung des Stickstoffentzuges von Zuckerrüben als Grundlage einer pflanzenbedarfsgerechten Düngung. Postervortrag 59. IIRB - Kongreß, 13. - 15. Februar 1996 in Brüssel.
Wendenburg, C. und Koch, H.-J. 1996: Optimierung der Stickstoffdüngung. Zuckerrübe 45, Jg (3),
132-135.
Wendenburg, C. und Koch, H.-J. 1996: Zum Einfluß unterschiedlicher Sorteneigenschaften auf den Stickstoffentzug von Zuckerrüben. Zuckerind. 121, Nr. 8, 623-630.
Wendenburg, C. und Koch, H.-J. 1996: Neuere Untersuchungen zum Stickstoffentzug von Zuckerrüben -Ergebnisse einer bundesweiten Versuchsserie. Postervortrag beim 108. VDLUFA - Kongreß, 16. bis 21. September 1996 in Trier.
Die erzielten Resultate werden landwirtschaftlichen Beratern sowie der Praxis zugänglich gemacht.


Fazit

Die ermittelten Ergebnisse zum N-Bedarf von Zuckerrüben machen deutlich, daß im Sinne einer umweltschonenden Zuckerrübenproduktion die in der Praxis gegenwärtig noch applizierten Düngermengen reduziert werden können, ohne dabei das Risiko von Ertragsverlusten einzugehen.
Aufgrund der schmalen Datengrundlage ist zur Verallgemeinerung der Ergebnisse eine Bestätigung durch weitere Versuche unerläßlich.