Projekt 17976/01

Beeinflussung der N-Mineralisation aus Ernterückständen im Gemüsebau durch den Einsatz von Nitrifikationshemmstoffen mit dem Ziel Vermeidung/Verminderung des Nitrateintrages in das Grundwasser und Reduzierung des N-Düngereinsatzes

Projektdurchführung

Fachhochschule ErfurtFB GartenbauFG Pflanzenernährung und Bodenkunde
Leipziger Str. 77
99085 Erfurt

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Konservierung des in Ernterückständen (vornehmlich Gemüse) organisch gebundenen Stickstoffs über den Zeitraum Herbst/ Winter mittels Einsatz von Nitrifikationsinhibitoren (primär) sowie der N- Freisetzung aus organischer Bodensubstanz (sekundär) und damit einhergehender Verbesserung der N-Effizienz (weniger Mineraldüngereinsatz) bei gleichzeitiger Verminderung der Nitratauswaschung (Grundwasser- und damit auch Trinkwasserschutz)


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden6 Inkubations- und 7 Gefäßversuche zum Einfluss verschiedener Nitrifikationsinhibitoren in unterschiedlichen Anwendungskonzentrationen auf die N- Freisetzung aus organischem Material mit der Zielstellung Erhalt des organisch gebundenen Stickstoffs bzw. Verhinderung seiner Umwandlung von Ammonium in Nitrat. 9 Feldversuche an mehreren Standorten (Praxisbedingungen) im Herbst/ Frühjahr
Prüffaktoren: verschiedene Inhibitoren, mehrere Anwendungskonzentrationen, Art und Menge der Ernterückstände, Temperatur (Modellversuche).
Erfassung von Nitrat- und Ammonium- Gehalten im Boden über unterschiedlich lange Zeiträume nach Zufuhr einer definierten N- Menge aus Ernterückständen.
Ableitung von Empfehlungen für die Nutzung der Ergebnisse unter Praxisbedingungen.


Ergebnisse und Diskussion

Trotz teilweise geringer Freisetzung der organisch gebundenen N- Anteile wird aus Inkubations- Gefäß- und Feldversuchen deutlich, dass der Einsatz von Nitrifikationsinhibitoren effektiv die Nitratbildung aus mineralisierten Ernterückständen sowie aus der organischen Bodensubstanz senkt.
Geringe Mineralisationsraten bei gleichzeitig hoher N- Immobilisierung in einigen Untersuchungen sind weitestgehend auf das weite C:N Verhältnis im Pflanzenmaterial zurückzuführen. Die in der Literatur ausgewiesenen Werte für Herbstmineralisation werden nur zum Teil bestätigt. Es ist in Abhängigkeit vom C:N Verhältnis mit deutlichen Unterschieden zu rechnen. Bei der Bewertung der N- Mineralisation im Spätherbst sollte dieser Aspekt mehr als bisher Berücksichtigung finden. Bei Ernterückständen mit weitem C:N- Verhältnis erscheint die Anwendung von Nitrifikationshemmstoffen zur Konservierung des Stickstoffs über den Zeitraum Herbst/ Winter nicht zwingend notwendig. Hier ist es ausreichend, das Material möglichst wenig zu zerkleinern und spät im Herbst einzuarbeiten um die natürliche Konservierung der Frischmasse durch niedrige Temperaturen zu nutzen. Allerdings ist bei der Unvorhersehbarkeit der Witterungsverläufe (milder Winter mit hohen Temperaturen) prognostisch an eine Vorsorgebehandlung zu denken, deren N- konservierende Wirkung dann erst im Frühjahr zum Tragen käme. Für die praktische Nutzung der Ergebnisse, bezogen auf die zweifelsfrei ökonomisch und ökologisch vorhandene Bedeutung bedarf es noch weiteren Untersuchungen. Dies betrifft vornehmlich die Optimierung der Anwendungsbedingungen für den effektiven Einsatz der Nitrifikationsinhibitoren als auch die Selektion der effektiven Aufwandsmenge sowie Möglichkeiten des Findens von optimierten Behandlungs- /Bearbeitungsverfahren der Grünmasse.
Es erschließt sich die Möglichkeit, aus Ernterückständen stammende N- Mengen in Form von NH4-N durch Anwendung von Nitrifikationshemmstoffen vor Verlustprozessen bei Kulturen mit engem C:N Verhältnis zu schützen. Andererseits ist der aus Ernterückständen mit weitem C:N- Verhältnis mineralisier-bare Stickstoff nicht automatisch durch die auf diesem Verhältnis beruhende und verstärkte N- Immobilisation geschützt. Auch hier gilt es noch mehr Erkenntnisse und damit Sicherheit zu gewinnen. Vorder-gründig auf die vom C:N Verhältnis abhängige N- Freisetzung ist in zukünftigen Arbeiten auf Pflanzenarten bzw. deren Ernterückstände zu orientieren, die eine schnelle Umsetzung bedingen. Für Gründün-gung, Zwischenfrüchte verschiedener Art sowie Rübenblatt trifft dies nicht nur wegen des vergleichsweise engen C:N Verhältnisses, sondern auch wegen der hohen Wassergehalte und damit schnelleren Zersetzbarkeit zu. Generell gewinnt diese Möglichkeit der N- Konservierung zudem für Standorte mit leichten Böden Bedeutung, da hier die Gefahr einer Auswaschung des Nitrats in das Grundwasser deutlich größer ist als auf mittleren bis schweren Böden. Betrachtungen zur Feldkapazität und zu Nieder-schlagsmengen (Bilanzbetrachtung Wasser) sind für leichte Böden besonders dann bedeutsam, wenn es zur Bildung größerer Mengen Sickerwasser und damit verbundener Auswaschung kommt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Bereits getätigt wurde die Veröffentlichung erster Ergebnisse der Modellversuche anlässlich des 115.VDLUFA- Kongresses in Saarbrücken vom 15 -19.09.2003 in Form eines Poster zur Problematik. Außerdem erfolgte eine Publikation im Tagungsband des VDLUFA- Kongresses.


Fazit

N- Verluste aus Ernterückständen können unabhängig vom C:N- Verhältnis durch Nitrifikationsinhibitoren minimiert werden. Durch eine weitestgehende Konservierung des mineralisierten Stickstoffs über einen durch die Anwendungskonzentration des eingesetzten Nitrifikationsinhibitors steuerbaren Zeitraum in der Ammoniumform sollte es gelingen, die Nitratauswaschung über Sickerwasserbildung ins Grundwasser aber auch die Senkung der Emission umweltrelevanter N- Oxide auf dieses Einsatzgebiet erfolg-reich zu mindern. Daneben ist durch den Erhalt von aus Pflanzenrückständen stammenden Stickstoffanteilen im Boden eine reduzierte Zudüngung in Form von organischen oder mineralischen Dünger möglich, was gleichermaßen erfolgreich zu einer Entlastung der Umwelt führt. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass unter Bedingungen der Sickerwasserbildung und des damit verbundenen potentiellen Nitrataustrags eine Minderung der N- Mineralisation aus Ernterückständen bzw. Gründüngung durch Einsatz von Nitrifikationsinhibitoren sinnvoll ist. Dies betrifft vornehmlich leichte bis mittlere Böden aber auch für ökologisch bedeutsame Gegebenheiten (z. B. Wasserschutzgebiete) zu. Neben ökonomischen Vorteilen (N-Mineraldüngereinsparung) wird somit der Vorsorgepflicht mehr als bisher entsprochen.