Projekt 25389/01

Anforderungen an eine teilschlagspezifische N-Düngung unter besonderer Berücksichtigung einer umweltorientierten Nährstoffversorgung auf trockenen Standorten

Projektdurchführung

Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
August-Böckstiegel-Str. 1
01311 Dresden

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Zunahme im Anbauumfang beim Winterraps in den letzten Jahren und der im Vergleich zu anderen Fruchtarten deutlich zu hohe N-Bilanzüberschuss können zu verstärkten N-Verlusten führen. Unter den trockenen Bedingungen Mitteldeutschlands kommt es auf heterogenen Böden zudem zu verstärkten punktuellen Stickstoffausträgen, die sich bei Ausschöpfung des vorhandenen Ertragspotenzials nur durch eine konsequente teilschlagspezifische N-Düngung begrenzen lassen.
Ziel ist die Präzisierung der Bedarfsermittlung zu Raps und die Erprobung von verschiedenen Verfahren der teilschlagspezifischen N-Ausbringung sowie die Erstellung einfacher, praktikabler Handlungsanleitungen. Durch eine höhere N-Effizienz lassen sich die N-Verluste deutlich einschränken.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenGrundlage für die Untersuchungen bildeten die Feldversuche in den Kooperationsbetrieben Landgut Staritz und der AG Warnstedt sowie in dem zum Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie gehörenden Lehr- und Versuchsgut Köllitsch. Um die Fragestellung in relativ kurzer Zeit eingehend zu untersuchen, wurden auf ausgewählten Schlägen die natürliche Bestandesheterogenität durch Schaffung von georeferenzierten unterschiedlichen Ausgangsbedingungen für die Herbstentwicklung innerhalb der Schlageinheiten (N-Ernährung) vielfältige Vorwinterbedingungen simuliert. Auf Kleinstflächen einzelner Versuchsschläge wurde zudem eine Impulsmarkierung mit 15N durchgeführt. Darüber hinaus wurden auf vier Versuchsstationen des Sächsischen Landesamtes Feldversuche angelegt. Durch differenzierte Aussaatzeit und N-Bereitstellung wurden unterschiedliche Pflanzenbestände aufgebaut. Untersucht wurde hier der Einfluss unterschiedlicher Vorwinterentwicklung auf den Düngebedarf im Frühjahr.

Die Erfassung der differenzierten Herbstentwicklung (Bestände und N-Ernährungszustand) erfolgte mit dem Yara-N-Sensor. Parallel dazu wurde durch repräsentative Handbeprobung der tatsächliche N-Entzug exakt erfasst. Durch differenzierte N-Düngung im Frühjahr wurde die optimale N-Intensität in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Bodengüte geprüft. Neben einer einheitlichen herkömmlichen Ausbringung wurden verschiedene Verfahren der teilschlagspezifischen Düngung getestet. Neben dem direkten Einsatz des N-Sensors (Echtzeitverfahren) kamen ein kombiniertes Verfahren (Sensor mit Boden- und/oder Ertragspotenzialkarte) und ein Kartenansatz zur Anwendung.


Ergebnisse und Diskussion

Ein Schwerpunkt der Untersuchung auf den heterogenen Ackerschlägen war vor und nach dem Winter die georeferenzierten Pflanzen- und Bodenprobenahmen. Damit wurde die Bestandsentwicklung in Abhängigkeit von Aussaatzeit, N-Angebot und Bodenheterogenität erfasst und quantifiziert. Von besonderem Interesse war dabei, welche N-Mengen in Beständen von Winterraps bis zum Ende der Vegetation aufgenommen werden und wie sich die Verhältnisse über Winter in Abhängigkeit von der Witterung verändern. Bei Einhaltung der optimalen Aussaatspanne konnten sich die Winterrapsbestände kräftig entwickeln. Damit einher gingen N-Aufnahmen von >150 kg/ha. Die jeweiligen Winter wurden von unterschiedlichen Witterungsbedingungen geprägt. Während 2008/09 in dieser Zeit sogar ein leichter Substanzzuwachs beobachtet wurde, waren die folgenden Winter auf Grund der niedrigen Temperaturen von einer langen Vegetationsruhe geprägt. Auf Grund der zumeist geschlossenen Schneedecke kam es auf den Versuchschlägen zu keinen gravierenden Auswinterungsschäden. Die Blattverluste hielten sich mit 10 bis 15 % in Grenzen.

Mit den Untersuchungen konnten gleichzeitig die aus den Messungen des Yara-N-Sensors im Herbst stammenden Biomasseindices der Winterrapsschläge geeicht werden. Auf diesem Wege war es möglich, flächendeckende N-Entzugskarten zu erstellen. Sie bildeten die Grundlage für die Erstellung von N-Applikationskarten. Genutzt wurden sie als ein Prüfglied bei den Untersuchungen zur teilschlagspezifischen N-Applikation.

Die umfangreichen Handpflanzenbeprobungen haben aber auch gezeigt, dass eine Ermittlung der Frischmasse in diesem frühen Entwicklungsstadium des Winterrapses gute Aussagen über die N-Aufnahme des Pflanzenbestandes erlaubt. Es deuten sich nur leichte Unterschiede zwischen den verschiedenen Standorten an. Aus den Ergebnissen lässt sich deshalb ableiten, dass im Mittel mit der Bildung von einem kg oberirdische Frischmasse je m² ein N-Entzug von 50 kg/ha einhergeht. Das bestätigt Ergebnisse anderer Autoren. Die Bestimmung der Frischmasse sollte also für den Praktiker ein gutes Hilfsmittel für die Anpassung von N-Düngungsempfehlungen im Frühjahr darstellen und helfen einen überhöhten Stickstoffeinsatz zu vermeiden. Voraussetzung ist jedoch ein weitgehend gleichmäßiger Pflanzenbestand. In heterogenen Beständen ist der Informationswert bei vertretbarem Probenumfang gering und eine einheitliche N-Düngung nicht effektiv. Die Nutzung von vorab erstellten Applikationskarten oder der direkte Einsatz des Sensors stellt die sinnvollere Alternative dar.

Die Untersuchungen zur teilschlagspezifischen Düngung haben gezeigt, dass unter den trockenen Standortbedingungen in Mitteldeutschland auf heterogenen Ackerschlägen stabile Ertragsbereiche vorliegen. Unter diesen Bedingungen begrenzt vor allem das verfügbare Wasser und nicht das
Stickstoffangebot die Ertragsbildung. Das N-Angebot ist deshalb stärker auf das Ertragsvermögen der Teilflächen anzupassen. Am besten gelingt dies in der Kombination von Yara-N-Sensor mit Offsetkarten, in denen das unterschiedliche Ertragsvermögen der einzelnen Teilflächen Berücksichtigung findet.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die erzielten Ergebnisse wurden auf Tagungen und in Weiterbildungsveranstaltungen für Praktiker, Berater, Berufsschullehrer und der Landwirtschaftsverwaltung vorgestellt. So beispielsweise auf dem Düngungstag 2009 in Sachsen, den Fachtagungen 2010 des Rapool-Rings in Sachsen-Anhalt, Thüringen und Sachsen bzw. auf der Düngungstagung der Thüringer Landesanstalt 2010. Sowohl 2008 als auch 2010 wurde ein Poster zum VDLUFA-Kongess erarbeitet und die vorgestellten Ergebnisse im Kongressband veröffentlicht.
Die im Rahmen des Projektes erzielten Ergebnisse finden sich auch in folgenden Veröffentlichungen wieder:
ALBERT, E. und W. SCHLIEPHAKE (2008): Viel ist schnell zu viel; Bauernzeitung 41, 24-26.
ALBERT, E. und W. SCHLIEPHAKE (2008): Optimale Stickstoffdüngung zu Winterraps, Raps 1, 19-23.
ALBERT, E. und W. SCHLIEPHAKE (2010): Optimale Stickstoffdüngung zu Winterraps, Raps 3, 177 181.
ALBERT, E. und W. SCHLIEPHAKE (2010): Biomasseabhängige N-Düngung zu Winterraps. In: Thüringer Düngung- und Pflanzenschutztag 2010, Schriftenreihe der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, 7, 11-20.
SCHLIEPHAKE, W., FÖRSTER, F. und E. ALBERT (2010): Das muss und das kann warten - Zur Ermittlung des N-Düngebedarfes zu Winterraps mit dem sächsischen Beratungsprogramm BEFU gibt es ein neues Berechnungsverfahren; Bauernzeitung 6, 26-27.
SCHLIEPHAKE, W. (2010): Anforderungen an eine teilschlagspezifische N-Düngung unter trockenen Standortbedingungen; Agrarwissenschaftlichen Mitteilungen, Band 19, im Druck.
SCHLIEPHAKE, W. und E. ALBERT (2011): Biomasseabhängige N-Düngung zu Winterraps, Raps 1, im Druck.


Fazit

Im Mittelpunkt der Untersuchungen standen heterogene, trockene Standorte. Auf Grund des begrenzten Wasserangebots finden sich hier relativ stabile Ertragszonen. Auf diesen Standorten lässt sich auch durch teilschlagspezifische Stickstoffdüngung kein einheitliches Ertragsniveau erreichen, sondern der N-Einsatz muss sich an das Ertragsvermögen der Teilflächen anpassen. Das lässt sich nicht durch eine einheitliche Funktion für den gesamten Schlag realisieren. Durch Hinterlegung einer Offsetkarte kann die Anpassung wesentlich besser erfolgen. Vermindert wird dadurch die Gefahr von Stickstoffverlusten besonders auf den ertragsschwachen Flächenanteilen.

Auf den heterogenen Versuchsflächen und den damit einhergehenden beachtlichen Unterschieden in der vorwinterlichen Bestandsentwicklung war es nur bedingt möglich, den Einfluss auf den Düngebedarf im Frühjahr direkt abzuschätzen. Deshalb wurde abweichend von den anfänglichen Vorstellungen zusätzlich auf vier Versuchsstationen des LfULG entsprechende N-Steigerungsversuche angelegt. Die so angepasste Vorgehensweise bei der Versuchsdurchführung hat sich bewährt. Durch die Berücksichtigung bei der Düngebedarfsermittlung kommt es bei entsprechend kräftiger Vorwinterentwicklung zu deutlich reduzierten Empfehlungen. Dadurch lassen sich die bisherigen oft sehr hohen N-Salden abbauen.

Mit dem Projekt wurden Grundlagen für eine biomasseabhängige Düngebedarfsermittlung bei Winterraps erarbeitet und in das sächsische Beratungsmodell BEFU integriert. Der Berechnungsalgorithmus wurde auch an anderen ostdeutschen Landesanstalten weitergegeben.