Düngung

Stickstoff effizienter einsetzen

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Veronika Fick-HaasKBM e.V., Neuburg
am Freitag, 15.05.2020 - 09:23

Optimierungsschrauben zur N-Düngung finden und damit für mehr Nachhaltigkeit sorgen, darüber informierte der Agrarwissenschaftler Prof. Dr. Kurt-Jürgen Hülsbergen die Verantwortlichen beim Maschinenring.

Auf einen Blick

  • Weniger Nährstoffe in den Boden bringen und den organischen Dünger effizienter einsetzen – das sind die derzeitigen Herausforderungen.
  • Einfache Stickstoff-Bilanzen helfen dabei nur wenig weiter.
  • Vielversprechend sind digitale Tools und sensorgestützte Systeme zur teilflächenspezifischen Stickstoffdüngung.

Wenn weniger mehr ist

Weniger Nährstoffe in den Boden bringen und den organischen Dünger effizienter einsetzen – das sind die derzeitigen Herausforderungen. Einfache Stickstoff-Bilanzen helfen dabei nur wenig weiter. Vielversprechend sind digitale Tools und sensorgestützte Systeme zur teilflächenspezifischen Stickstoffdüngung. Prof. Dr. Kurt-Jürgen Hülsbergen von der TU München hat diese in einen Workshop für Maschinenring-Verantwortliche vorgestellt.

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„Wir haben im Rahmen unserer DüV-Beratung ganz konkrete Anfragen von Landwirten, die ihren Betrieb hinsichtlich Stickstoff-Effizienz und Klimarelevanz beurteilen wollen. Der Druck ist insbesondere in roten Gebieten groß, wo 20 % unter Bedarf gedüngt werden muss“, sagt Dr. Johann Habermeyer vom Kuratorium Bayerischer Maschinen- und Betriebshilfsringe e.V., Neuburg. Deshalb seien das Wissen und die Fakten zur Stickstoff-Dynamik im Boden und den Stickstoff-Kreisläufen am Betrieb so elementar.

Ursachen für das Nitrat-Problem

Prof. Dr. Kurt-Jürgen Hülsbergen vom Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme beschäftigt sich schon lange mit diesen Dingen. Als praxisnaher Agrarwissenschaftler bewegt er sich im Spannungsfeld zwischen Nachhaltigkeit und Klimaschutz sowie Ökonomie und Überlebensfähigkeit landwirtschaftlicher Betriebe. Seine Forschungsschwerpunkte liegen im Humus- und Nährstoffmanagement, im ökologischen Landbau, in Bioenergiefruchtfolgen, in Agroforstsystemen und in Dauerfeldexperimenten.

28 % der Grundwasser-Messstellen in Deutschland überschreiten den Grenzwert von 50 mg Nitrat/l. „Es gibt ein Nitratproblem und dafür müssen wir Lösungen finden“, stellt Hülsbergen fest. Als Ursachen nennt er eine nicht-bedarfsgerechte Düngung, die intensive Tierhaltung, regionale Konzentration von Biogasanlagen und Gebiete mit hohem Gemüsebauanteil. Seiner Ansicht nach laufen Stoffkreisläufe des Wirtschaftsdüngers bei etwa 1 GV/ha optimal, darüber hinaus wird es deutlich herausfordernder. Eine Feinsteuerung der Bestände könne bei geringerer Tierdichte gut mineralisch erfolgen.

Umfang der Tierhaltung regional überdenken

„Die aktuellen Tierkonzentrationen in manchen Gegenden werden sich nicht aufrechterhalten lassen. Man muss den Umfang der Tierhaltung regional überdenken und entsprechend steuern“, bemerkt er. Eine rein technische Lösung der Gülleaufbereitung sowie der Transport über weite Strecken koste viel Geld und Energie.

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Die Folgerung für den Landwirt: Den Dünger effizienter einsetzen und die Nährstoffüberschüsse verringern. Optimierungsmöglichkeiten lassen sich allerdings nicht aus einfachen Stickstoff-Bilanzen ableiten. Dafür ist die gesamte N-Dynamik im Boden zu komplex, die N-Mineralisation des Bodens ist die große Unbekannte. „Nmin-Werte stellen nur eine Momentaufnahme dar. Wir müssen uns intensiver mit der Mineralisation beschäftigen“, fordert der Experte.

Der Lehrstuhl von Hülsbergen koordiniert das Verbundprojek „Webbasiertes Nährstoffmanagementsystem“ (Web-Man). Auf der Basis von Langzeit-Feldexperimenten wurde ein System erarbeitet, das den Nährstoff-und Düngebedarf landwirtschaftlicher Kulturarten ermittelt, den Nährstoffanfall in der Tierhaltung und in Biogasanlagen berechnet sowie inner- und überbetriebliche Nährstoffkreisläufe analysiert.

Stoffkreisläufe im Betrieb genauer anschauen

Unter Einbeziehung der Standortbedingungen mit Schnittstellen zu Ackerschlagkartei, Tierhaltungsdaten und Futterbilanzen können Kreisläufe anschaulich abgebildet werden. Dieser Aufwand lohnt sich, davon ist Hülsbergen überzeugt und zeigt dies am Beispiel eines Stickstoffkreislaufs eines Schweinemastbetriebes (siehe Abb. 1). Deutlich erkennt man zum Beispiel die Rolle des Futterzukaufs. Um effizienter zu werden, muss man sich mit dem Protein-Überschuss in der Tierhaltung auseinander setzen. „Ich glaube nicht, dass man den Nährstoffüberschuss technisch lösen kann. Das ist ein strukturelles Problem, das man strukturell angehen muss“, betont er.

Mithilfe des Moduls lässt sich nicht nur den Nährstoff- und Düngebedarf der Pflanzen genau ermitteln, sondern auch die Düngerverteilung in der Fruchtfolge optimieren. Das System kann damit gleichermaßen im ökologischen und konventionellen Landbau eingesetzt werden. „Wir brauchen Werkzeuge wie diese, damit Landwirte ihren Betrieb hinsichtlich N-Effizienz und Klimarelevanz beurteilen können und sehen, wo Optimierungsmöglichkeiten sind“, stimmt Habermeyer ein.

Uneinheitliche Schläge optimal düngen

Wissenschaftler des Lehrstuhls für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme entwickeln zudem einen multispektralen Sensor, um Kulturpflanzen auf uneinheitlichen Schlägen und differenzierter Nährstoffnachlieferung optimal mit Stickstoff zu versorgen. Dieses System wurde bereits im Forschungsprojekt in Hohenthann eingesetzt und soll in der Modellregion Burghausen/Burgkirchen in einem dreijährigen Forschungsprojekt weiter erprobt werden.

Kernpunkt dabei ist: Die Bodeneigenschaften im Feld sind nicht einheitlich, die Bodenkarten zeigen eine große Heterogenität. Praxisstudien ergaben zum Teil große Ertragsdifferenzen sowie unterschiedliche N-Entzüge innerhalb eines Schlages. Sind die Erträge hoch, werden viele Nährstoffe entzogen und es ergeben sich niedrigere N-Salden. Umgekehrt findet man in den Niedrigertragszonen einen geringeren Nährstoffbedarf und damit höhere N-Salden sowie höhere N-Auswaschungspotentiale.

Gleicher Ertrag bei geringerer N-Dünung

„Durch eine teilflächenspezifische N-Düngung nach dem TUM-Algorithmus, entsprechend dem jeweiligen Ertragspotenzial, kann Stickstoffdünger eingespart werden, ohne dass man auf Ertrag verzichten muss. Die zum Teil gefundene geringe Stickstoffeffizienz der Gülle- und Mineraldüngung steht im Zusammenhang mit der hohen Mineralisationsleistung des Stickstoffs einzelner Teilschläge“, berichtet Hülsbergen. Wichtig sei, sich nicht allein auf Bewirtschaftungsdaten zu stützen, sondern ebenso die N-Nachlieferung bei der mineralischen Stickstoffdüngung zu berücksichtigen.
Interessant sind diese Ergebnisse ganz generell für den Trinkwasserschutz. „Precision-Teilflächen-Farming ist ein guter Ansatz. Ich kann mir vorstellen, dass die Technik bei freiwilligen Programmen gefördert werden könnte. Wenn die Wasserversorger dies mit anschieben, wäre dies sehr zu begrüßen“, ergänzt Hülsbergen. Die Bayerische Wasserwirtschaft habe dafür bereits Interesse signalisiert.