Stickstoff-, Phosphor- und Schwefelbelastung des Sickerwassers unter Dauergrünland

Zusammenfassung

Bei unterschiedlich gedüngten Grünlandparzellen einer vierschnittigen Weidelgraswiese im Allgäuer Alpenvorland (730 m ü. NN, 1290 mm Niederschlag) bewegte sich die mit dem Sickerwasser ausgetragene jährliche N-Fracht in Abhängigkeit von der Düngung im fünfjährigen Mittel im Bereich von < 1 kg N/ha (ungedüngt) bis 4 kg N/ha. Die Höhe des jährlichen P-Austrags aus dem Wurzelraum erreichte eine Größenordnung von 0,3-0,4 kg P (0,7-0,9 kg P2O5/ha). Die Schwefel-Austräge schwankten hingegen stark. Sie lagen bei fehlender oder organischer Düngung deutlich unter 10 kg S/ha und Jahr, stiegen jedoch bei überbilanzierter S-Düngung in leicht verfügbarer mineralischer Form auf ca. 50 kg S/ha und Jahr an.

Summary

The results of field experiments of the Bavarian State Research Center for Agriculture (LfL) on differently fertilized grassland plots of a four-cuts ryegrass meadow in the Allgäu foothills of the Alps (730 m above sea level, 1290 mm precipitation) show – dependent on fertilization - an annual loss of nitrogen with percolation water varying from less of 1 to 4 kg N ha-1 a-1 and an annual loss of phosphorus of about 0.3-0.4 kg P ha-1 a-1. The intensely varying exports of sulphur were for no fertilisation or organic fertilisation less than 10 kg S ha-1 a-1. They increased up to a high level of about 50 kg S ha-1 a-1, when sulphur was given in an easily available mineral form in surplus of equilibrium between applied rates and plants’ needs.

Einleitung

Im Sinne einer nachhaltigen, bedarfsgerechten und verlustminimierenden Düngung ist der Austragspfad über das Sickerwasser ein wichtiger Parameter. Hierzu werden die Ergebnisse eines Grünland-Düngungsversuchs auf einer Saugkerzenanlage im Allgäuer Alpenvorland vorgestellt und diskutiert.

Material und Methoden

Der Exaktversuch am Spitalhof/Kempten (730 m ü. NN, 1290 mm Niederschlag, 7,0 °C Jahresdurchschnittstemperatur, Parabraunerde aus schluffigem Lehm mit ca. 10 % organischer Substanz in 0-10 cm Tiefe) besteht aus einer Blockanlage mit vier Wiederholungen. Die Varianten wurden viermal pro Jahr beerntet.
Die fünf getesteten Varianten sind in Tabelle 1 aufgeführt. Sie umfassen neben einer ungedüngten Kontrollparzelle (1) zwei Mineraldüngervarianten (2,3) mit differenzierter N-Zufuhr, eine Parzelle mit Gülledüngung (4) und ein mit Stallmist gedüngtes Versuchsglied (5). Zu berücksichtigen sind dabei vor allem beim Schwefel die unterschiedlichen Nährstoffformen und -mengen, die über die Düngung ausgebracht wurden. Dies betrifft insbesondere die Varianten 2 und 3, wo über die PK-Düngung (Superphosphat mit 12 % S, Kornkali mit 4 % S) nicht nur wesentlich mehr Schwefel als bei den übrigen Varianten appliziert wurde, sondern die S-Zufuhr zudem in leichtlöslicher mineralischer Form erfolgte.
Mit keramischen Saugkerzen nach CZERATTZKI (1971) wurde unter den jeweiligen Parzellen in 60 cm und 120 cm Tiefe kontinuierlich Bodenwasser gewonnen. An die Saugkerzen wurde mehrmals täglich ein Unterdruck von 0,5 bar angelegt, wodurch das frei bewegliche Bodenwasser erfasst wurde. Begleitend dazu wurde im Leitungswasser des Spitalhofs der Nitrat-, Phosphor- und S-Gehalt gemessen.

* Abgeleitet nach Literaturangaben ** Gesamt-N


Aus den Nährstoff-Konzentrationen wurden unter Berücksichtigung des Sickerwasseranfalls, welcher aufgrund von klimatischen Literaturangaben (MAIDL UND BRUNNER, 1998) für die Region abgeschätzt wurde, die Frachten an Stickstoff, Phosphor und Schwefel für die jeweiligen Parzellen abgeleitet.
Die Auswertung zeigt das Mittel der fünf Untersuchungsjahre 2000 bis 2004. Die statistische Absicherung der Ergebnisse erfolgte mit dem SNK-Test. Unterschiedliche Kleinbuchstaben in den Tabellen 2 und 3 bedeuten signifikante Unterschiede der Mittelwerte bei einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 %.

Ergebnisse und Diskussion

Nitrat/Stickstoff:
Bei einer N-Düngung von 300 kg N/ha (Vgl. 3) wurde etwa dieselbe Menge an Stickstoff von der Fläche abgefahrenen (siehe Tabelle 3). Die mittlere Nitratkonzentration unter dem Wurzelraum lag auch bei diesem hohen N-Düngungsniveau mit 3,08 mg NO3/l deutlich niedriger als der Nitratgehalt im Leitungswasser (siehe Tabelle 2). Die durchschnittliche jährliche N-Fracht betrug 4,4 kg N/ha. Der Einfluss unterschiedlicher N-Salden (N-Entzug minus N-Düngung) spiegelte sich im Nitratgehalt des Sickerwassers und demzufolge in der N-Fracht wieder. Jedoch kann bezüglich des N-Austrags und der Nitratkonzentration festgehalten werden, dass die Werte unabhängig von der Variante auf einem niedrigen Niveau lagen.

Phosphor:
Die durchschnittliche P-Konzentration im Sickerwasser lag bei 0,04-0,07 mg P/l (Tabelle 2). Signifikante Unterschiede zwischen den Düngungsvarianten waren nicht erkennbar. Für Intensivgrünland ließ sich in einer relativ niederschlagsreichen Region eine durch die Bodenmatrix ausgetragene jährliche P-Fracht von 0,3-0,4 kg P/ha (0,7-0,9 kg P2O5/ha) ableiten.

Schwefel:
Im Gegensatz zu Stickstoff oder Phosphor bewegten sich die Schwefel-Konzentrationen im dränenden Bodenwasser und die errechneten ausgetragenen S-Frachten in einem weitaus größeren Rahmen (Tabelle 2). Sie erreichten in den Fällen, in denen über Mineraldünger (Var. 2 und 3) große Mengen an leicht verfügbarem Schwefel gedüngt wurden, welche deutlich höher als der (geschätzte) Entzug waren, eine Größenordnung (7,7-8,5 mg S/l bzw. 49-55 kg S/ha und Jahr). Diese betrug rund das Zehnfache der ungedüngten bzw. der organisch gedüngten Varianten.

Anhang Tabellen 1-3  

Literatur

DIEPOLDER, M. (2004): Ergebnisse eines Schwefeldüngungsversuchs im intensiv genutztem Dauergrünland. Mitteilungen der Arbeitsgemeinschaft für Grünland und Futterbau Band 6, 2004, Seite 209 bis 212.
CZERATZKI, W. (1971): Saugvorrichtung für kapillar gebundenes Bodenwasser. Landbauforschung Völkenrode 21, 1971, Seite 13-14.
MAIDL, F.X., BRUNNER, H. (1998): Strategien zur gewässerschonenden Landbewirt-schaftung in Bayern. KTBL-Arbeitspapier 252, 230 Seiten, KTBL-Schriftenvertrieb im Landwirtschaftsverlag Münster.

April 2007
Dr. Michael Diepolder, Sven Raschbacher
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft
Institut für Agrarökologie, Ökologischen Landbau und Bodenschutz
Tel.: 08161/71-3640 • Fax: 08161/71-5848