In der Regel liegen in der landwirtschaftlichen Praxis nur selten aktuelle Angaben über die Nährstoffgehalte der betriebseigenen organischen Dünger vor, da die Einsendung von Wirtschaftsdüngerproben zur Laboranalyse von vielen Landwirten als zu kosten- und zeitaufwendig eingestuft wird. Die Entscheidung über die auszubringende Menge an Wirtschaftsdünger erfolgt daher häufig nur anhand von Faustzahlen. Eine gezielte, umweltschonende Düngung ist deshalb oftmals nicht gewährleistet, da die aktuellen Nährstoffgehalte der betriebseigenen Dünger erheblich schwanken.
Ziel des Projektes war die Entwicklung eines umfassendes Verfahren für die praxistaugliche Vorort-Bestimmung von Nährstoffgehalten in flüssigen Wirtschaftsdüngern als Entscheidungsgrundlage für Landwirt*innen. Dazu wurden einfache physikochemische Ansätze zur Vorort-Charakterisierung sowie spektroskopische Methoden geprüft und schließlich die Verlässlichkeit anhand eines umfangreichen Sortiments an flüssigen organischen Düngern anhand der laboranalytisch ermittelten Nährstoffgehalte beurteilt. Um eine anwenderfreundliche, praxistaugliche Nutzung zu ermöglichen, wurden für den späteren Praxiseinsatz die erhobenen Daten in eine zentrale Datenbank eingespeist. Über eine Smartphone-App soll auf diese Daten zugegriffen werden und so die Nutzung für die Praxis erreicht werden. Die Kombination einfacher Vorort-Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften der aktuellen Gülle mit App basierter Datenbankauswertung soll die Ableitung der Gülle-Nährstoffgehalte mit hoher Genauigkeit ermöglichen.
In der ersten Projektphase wurden von Praxisbetrieben im Rahmen einer Erhebungsuntersuchung in Nordwest-Deutschland zunächst 62 repräsentative Wirtschaftsdüngerproben eingesammelt. An diesem Probenset wurden verschiedenste Vorort-Schnellmethoden überprüft. Einige dieser physikochemischen Verfahren (u.a. Messung der Viskosität, Zentrifugation zur Trennung von Fest- und Flüssigphase, Phosphatmessung per Reflektometer) zeigten jedoch keine zufriedenstellenden Übereinstimmungen zu den im Labor analysierten Nährstoffgehalten oder wurden aufgrund von Problemen bei der Durchführung als nicht praxistauglich eingestuft und daher nicht weiterverfolgt. Die vielversprechendsten Methoden zum Vorort-Einsatz auf landwirtschaftlichen Betrieben (Quantofix-N-Volumeter; Elektroden-Messungen, Feuchtebestimmung) wurden dann auf den Probensatz der zweiten Projektphase (insgesamt 619 Proben: 64 Bullen-, 75 Milchvieh-, 49 Ferkel-, 110 Sauen-, 232 Mastschweinegüllen und 89 Gärreste) angewendet. Alle Wirtschaftsdüngerproben wurden darüber hinaus spektraloptisch untersucht um aus diesem Datensatz relevante Spektrenregionen im Vis/UV- Bereich zu identifizieren. Weiterhin wurde alle Daten systematisch katalogisiert in eine Datenbank überführt. Schließlich wurden eine App-Anwendung zur Nutzbarmachung der Daten und Korrelationsgleichungen entwickelt.
Anhand der Laboruntersuchungen für das umfangreiche Probensortiment lässt sich die extrem große Schwankung aller Parameter für flüssige Wirtschaftsdünger aus Nord-Westdeutschland eindeutig belegen. Diese Region ist durch intensive Tierhaltung aller relevanten Tierarten (Geflügel-, Rinder- und Schweinehaltung mit unterschiedlichsten Intensitätsstufen) und umfangreiche Biogasproduktion gekennzeichnet und kann damit auch als repräsentativ für deutschlandweit in der Praxis anfallende flüssige Wirtschaftsdünger gelten. Daraus kann abgeleitet werden, dass es für Betriebsleiter*innen unbedingt notwendig ist vor dem Einsatz dieser werthaltigen organischen Dünger verlässliche Daten über die Eigenschaften vorliegen zu haben. Nur so kann sichergestellt werden, dass es zu keiner Unter- oder Überdüngung mit umweltrelevanten Nährstoffen kommt.
Für den Einsatz auf landwirtschaftlichen Betrieben konnten einige der geprüften Vorort-Methoden als prinzipiell geeignet eingestuft werden. Für die Erfassung der Ammonium-N-Gehalte zeigten sich sowohl für das Quantofix-Gerät als auch für die Messung mittels ionenselektiver Ammoniumelektrode sehr gute Übereinstimmungen mit den Laborwerten für den Gesamtdatensatz und auch für Tierarten spezifische Auswertungen (R2-Werte 0,83 – 0,93). Zuverlässige Angaben zu den Gesamt-N-Gehalten konnte abgeleitet werden aus der Kombination der Messdaten zum TS-Gehalt und der ionenselektiven Ammoniumelektrode (R2-Werte 0,88 – 0,95). Einfachere Methoden wie die Bestimmung des spezifischen Gewichts zusammen mit der elektrischen Leitfähigkeit ergaben keine verlässlichen Gesamt-N-Gehalte. Die Ableitung der P-Gehalte in flüssigen Wirtschaftsdüngern ist mit den bekannten einfachen Vorort-Methoden nur eingeschränkt möglich. Als zu bevorzugender Ansatz ist hier die Ableitung über die Bestimmung der Trockenmasse zu nennen (je nach Tierart R2-Werte 0,54 – 0,87), wobei dies für Gärreste nicht zu verlässlichen Ergebnissen führt (R2-Wert 0,31). Die K-Gehalte lassen sich sehr gut über die Messung mittels ionenselektiver Kaliumelektrode ableiten (je nach Tierart R2-Werte 0,79 – 0,94). Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit ergab in der Regel für keinen der für Landwirt*innen relevanten Parameter hinreichend gute Korrelationen (R2-Werte < 0,7). Die spektral-optischen Messungen im Vis/UV-Bereich zeigen bei dem gewählten Mess-Setup im Labor und den speziell entwickelten chemometrischen Auswerteansätzen zu vielen Parametern eine gute bis sehr gute Korrelation (in der Regel R2-Werte > 0,75). Die prinzipielle Funktionalität der entwickelten Anwender-App basierend auf Messwerten von Vorort-Methoden konnte gezeigt werden.
Mit der umfangreich aufgestellten Öffentlichkeitsarbeit konnten verschiedene Stakeholder mit landwirtschaftlichen Bezügen (u.a. Berater*innen, Landwirt*innen, Wissenschaftler*innen) auf Fachtagungen und durch Publikationen angesprochen werden. Aufgrund der umfangreichen im Projekt erworbenen Kenntnisse im Themengebiet „Charakterisierung von flüssigen organischen Wirtschaftsdüngern“ konnten auch weitere Projekte eingeworben werden. Zusätzlich werden auch über das Projektende hinaus Möglichkeiten genutzt, die erzielen Ergebnisse öffentlichkeitswirksam dem Fachpublikum vorzustellen und zu publizieren
Die schnelle und verlässliche Bestimmung von relevanten Eigenschaften flüssiger organischer Wirtschaftsdünger durch Vorort-Methoden ist ein wichtiger Ansatzpunkt für den zielgerichteten Einsatz dieser Produkte in der Landwirtschaft.