Versuchsergebnisse zur mineralischen Düngung
Einfluss der Stickstoffdüngung auf den Winterweizenertrag in Trockengebieten

Versuchsdurchführung

In den Jahren 2009-2011 wurden an 2 Standorten in Franken Feldversuche zur Optimierung der Stickstoffdüngung unter sommertrockenen Bedingungen zu Winterweizen angelegt. An beiden Standorten mit einer mittleren Jahresniederschlagsmenge von unter 700 mm ist oft mit einer Frühjahrs-/Sommertrockenheit zu rechnen. Nur im Jahr 2011 war tatsächlich eine starke Frühjahrstrockenheit eingetreten. Nachfolgend sind die verschiedenen Themenbereiche, die in dieser Versuchsserie geprüft wurden, beschrieben.

Stabilisierte Stickstoffdünger

Bei den sogenannten „stabilisierten Düngern“ wie ENTEC bzw. ALZON wird durch Zusätze die Umwandlung von Ammonium (NH4-N) in Nitrat (NO3-N) verzögert. Diese Wirkung ist temperaturabhängig, bei höheren Temperaturen und guten Wachstumsbedingungen erfolgt die Umwandlung schneller. Ammonium wird im Boden nicht ausgewaschen. Der Dünger ENTEC 26 wird aus Ammonsulfatsalpeter (ASS) mit Nitrifikationshemmstoffen hergestellt und enthält 26 % Gesamtstickstoff, 7,5 % als Nitratsstickstoff (NO3-N) und 18,5 % als Ammoniumstickstoff (NH4-N). ALZON 46 besteht aus Harnstoff mit Nitrifikationshemmstoffen, die gesamten 46 % Gesamtstickstoff sind Carbamidstickstoff. Um die Wirkung auf Ertrag sowie Rohprotein prüfen zu können, wurden verschiedene Varianten mit unterschiedlichen Düngeterminen angelegt. Um eine mögliche Schwefelwirkung auszuschließen wurde im Herbst und im Frühjahr über die gesamte Versuchsfläche je 100 kg/ha Kieserit (je ca. 20 kg S/ha) gedüngt.
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Ertrag und Rohproteingehalt von Winterweizen ohne/mit Herbstdüngung

Es wurden 3 Varianten mit einer Gesamtdüngemenge (Summe aller Düngegaben) von 160 kg N/ha angelegt. Bei zwei Versuchsgliedern wurden 30 kg davon bereits im Herbst nach der Weizensaat ausgebracht. Dabei kamen die Dünger Kalkammonsalpeter und ENTEC zum Einsatz. Bei diesen beiden Varianten wurden im Vergleich zur Variante ohne Herbstdüngung geringere Erträge und tendenziell niedrigere Rohproteingehalte festgestellt (siehe Abb. 1).
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Nmin-Werte im November, W-Weizen ohne/mit Herbstdüngung

Die Herbstdüngung wirkte sich auch negativ auf die Nmin-Gehalte im Spätherbst aus. Die im Vergleich zur Variante ohne Herbstdüngung signifikant höheren Werte steigern die Gefahr der N-Auswaschung.
Auch beim Einsatz des „stabilisierten N-Düngers“ ENTEC im Herbst ist bei gleicher Gesamtdüngemenge mit Ertragsrückgängen und einer höheren Stickstoffauswaschungsgefahr zu rechnen (siehe Abb. 2).
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Wirkung „stabilisierter“ Dünger auf den Ertrag und Rohproteingehalt von Winterweizen

Es galt die Frage zu klären, ob der Einsatz stabilisierter Dünger beim Auftreten längerer Trockenphasen Vorteile gegenüber einer konventionellen Düngung mit der Aufteilung auf mehrere Gaben bringen kann. Üblicherweise werden beim Einsatz stabilisierter Dünger die Nährstoffmengen von zwei Gaben in einer zusammengefasst. Im Durchschnitt der 3 Versuchsjahre wurden in allen geprüften Varianten in etwa die gleichen Erträge erzielt.. Diese sind in der Abbildung dargestellt. Der Weizen ist, wie aus älteren Versuchen bereits bekannt, hinsichtlich der Düngeverteilung und des Düngezeitpunktes relativ tolerant. Deshalb sind größere Ertragsunterschiede bei einer Änderung der Düngeverteilung kaum zu erwarten.
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Nmin-Werte nach der W-Weizenernte (2009-2011)

Beim Rohproteingehalt sind, wie aus Abb. 3 hervorgeht, Unterschiede zu er- kennen. Die größten Differenzen ergaben sich zwischen 3 Gaben KAS gegen- über KAS (zeit. Frühj.) + ALZON (BBCH 31). Hier schnitt die Alzonvariante deut- lich schlechter ab. Wie erwähnt, war nur das Versuchsjahr 2011 durch eine längere Trockenphase gekennzeichnet. Die Ergebnisse dieses Jahres zeigen keinen eindeutigen Trend gegenüber Jahren mit ausgeglichener Wasser- versorgung. Für eine gesicherte Aussage sind noch Ergebnisse von weiteren Trockenjahren notwendig. Nach der Ernte wurden in jedem Versuchsjahr Nmin Proben bis 90 cm Tiefe gezogen. Im Mittel aller Jahre und Orte ist hierbei kein signifikanter Unterschied zwischen den einzelnen Stufen feststellbar, wobei die stabilisierten Dünger eine leichte Erhöhung aufweisen (siehe Abbildung).

Herbstdüngung mit Gülle

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Wirkung einer Gülleherbstdüngung zu Winterweizen, Weiterndorf

Am Standort Weiterndorf wurde in den Jahren 2010 und 2011 zu Winterweizen im Herbst eine Güllegabe von ca. 35 kg NH4-N je ha ausgebracht. Im Mittel der beiden Jahre wurde in diesen Varianten eine schlechte N-Wirkung ermittelt. Wie in der Abbildung erkennbar, wurde mit einer Gülleherbstdüngung plus 130 kg N im Frühjahr über KAS nur in etwa der Ertrag (77,3) erreicht, der mit 120 kg KAS im Frühjahr (76,7) erzielt wurde. Aus pflanzenbaulicher Sicht ist eine Gülleherbstdüngung zu Winterweizen auch unter dem Aspekt zu erwartender Frühjahrstrockenheit weder notwendig noch sinnvoll. Um die Gefahr einer N-Auswaschung und der damit verbundenen NO3-Belastung zu verringern, ist eine Düngung im Herbst zu vermeiden (Grundwasserschutz).

Vergleich mineralisch gekörnter N-Dünger (KAS, HAS, ASS)

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Ertrag und Rohproteingehalt von W-Weizen in Abhängigkeit von der Düngerform

Die Entscheidung welcher mineralische Stickstoffdünger eingekauft bzw. ausgebracht werden soll, wird von vielen Faktoren beeinflusst. Neben dem Düngerpreis sind die N-Wirkung und eventuelle weitere Nährstoffbestandteile für die Kaufentscheidung wichtig.
In diesem Versuch wurden die 3 N-Mineraldünger Kalkammonsalpeter (KAS), Harnstoff (HAS) und Ammonsulfatsalpeter (ASS) auf die N-Wirkung geprüft. Damit eine Schwefelwirkung durch den Mineraldünger ASS (enthält Schwefel) ausgeschlossen werden kann, wurde wie bereits beschrieben die gesamte Versuchsfläche mit Kieserit (Magnesiumsulfat) gedüngt.
Wie aus Abb. 6 ersichtlich ist, konnte mit allen 3 Düngern in etwa der gleiche Ertrag erzielt werden. Auch beim Rohproteingehalt wurden vergleichbare Kornqualitäten gemessen.
Aus landwirtschaftlicher Sicht sind die 3 Mineraldünger HAS, ASS und KAS in ihrer N-Wirkung in etwa gleich anzusetzen. Aus dem Versuch kann keine Aussage über die Höhe der gasförmigen Verluste abgeleitet werden. Diese betragen unter bayerischen Witterungsverhältnissen in der Regel weniger als 5 % und haben deshalb auf die N-Wirkung der Dünger kaum einen Einfluss.
Bei der Düngerwahl ist auch auf die Kalkwirkung des Mineraldüngers zu achten. KAS hat nur eine geringe, ASS bzw. HAS haben eine deutlich kalkzehrende Wirkung. Es sind z. B. je 100 kg Harnstoff 46 kg CaO (Kalk) notwendig um den pH-Wert des Bodens stabil zu halten.
Beim Dünger ASS sind neben 26 % Stickstoff auch 13 % Schwefel in pflanzenverfügbarer Form (Sulfatschwefel) enthalten. Bei einer notwendigen Schwefeldüngung z. B. zu Raps oder auf leichten Böden kann über ASS neben dem Stickstoffbedarf auch der Schwefelbedarf abgedeckt werden.

Injektionsdüngung mit AHL

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Injektionsdüngung im Versuch

Bei der normal üblichen, breitflächigen Ausbringung der mineralischen Stickstoffdünger werden die Pflanzen vorwiegend mit Stickstoff in Form von Nitrat versorgt. Da Nitrat ausgewaschen werden kann und eine überhöhte Aufnahme durch die Pflanze möglich ist (dadurch z. B. übermäßige Bestockung) werden die Düngergaben in der Regel in mehrere Gaben aufgeteilt.
Bei der Injektionsdüngung, landläufig oft auch als Cultandüngung bezeichnet, wird eine ammoniumreiche Düngerlösung punktförmig und in einer hohen Konzentration in den Boden eingebracht (siehe Abb. 7). Dadurch soll der Stickstoff im Boden längere Zeit als Ammonium erhalten und nicht sofort in Nitrat umgewandelt werden. Die Nachteile des Nitrates sollen sich auf diese Weise vermeiden lassen. Das System ermöglicht es, mehrere Gaben zusammenzufassen. Als Injektionsdünger zu Getreide wurde PIASAN 24-S (AHL) eingesetzt. Dieser Dünger enthält Stickstoff in den Formen Carbamid (11 %), Ammonium (8 %) und Nitrat (5 %).
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W-Weizenertrag (dt/ha) und Rohproteingehalt (%) in Abhängigkeit von der N-Düngung

Bei W-Weizen wurde in der „KAS“ Variante die Gesamtdüngemenge von 160 kg N/ha in 3 Gaben (50/50/60) mit Kalkammonsalpeter ausgebracht. Im Versuchsglied „Inj.+ KAS“ wurde im Stadium BBCH 30 100 kg N mit PIASAN 24 (AHL) injiziert, zusätzlich wurde im BBCH 37-39 noch 60 kg N/ha mit Kalkammonsalpeter verabreicht. Im Versuchsglied „Inj.“ erfolgte die gesamte Düngung von 160 kg N/ha in einer Gabe als Injektionsdüngung mit PIASAN 24 im BBCH 30.
Im Mittel der 2 Orte unterscheiden sich die Erträge bei der Injektionsdüngung zwischen den Jahren deutlich. In den Jahren 2009 und 2010 führte die Injektionsdüngung (Abbildung) zu deutlich schlechteren Erträgen als die Kalkammonsalpetervariante. Die Witterung in diesen Jahren kann als normal bis feucht bezeichnet werden. Im Jahr 2011 mit einer ausgeprägten Frühjahrstrockenheit erreichten die Injektionsvarianten mit einer KAS-Spätdüngung Mehrerträge. In allen Jahren war die Kornqualität (Rohproteingehalt) bei der Injektionsdüngung mit einer KAS-Spätdüngung am besten. Die Injektionsdüngung kann unter trockenen Bedingungen gegenüber einer Breitverteilung mit gekörnten Düngern vorteilhaft sein. Da die Nährstoffe in ca. 6-8 cm Bodentiefe abgelegt werden, sind keine Niederschläge bzw. Feuchtigkeit für die Einwaschung des Düngers notwendig. Unter normalen bzw. feuchten Bedingungen bringt jedoch eine gleichmäßige Verteilung der Düngung in mehreren Gaben höhere Erträge.

Gülledüngung

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Güllewirkung im Vergleich zur mineralischen N-Düngung

Bei optimaler Ausbringung kann Getreide eine Gülledüngung im Frühjahr gut verwerten. In diesem Versuch wurde die Gülle zu Vegetationsbeginn (März) und zum Entwicklungsstadium BBCH 30/31 (April) ausgebracht. Neben den Güllevarianten „März“ bzw. „April“, wurde in einem Versuchsglied die Güllemenge aufgeteilt und je zur Hälfte im März und April ausgebracht. Die über Rindergülle ausgebrachte Stickstoffmenge war im Mittel der Jahre in allen 3 Varianten mit 110-117 kg NH4-N in etwa gleich hoch. Zusätzlich bekamen alle Güllevarianten eine mineralische N-Spätdüngung (BBCH 37-39) von 40 kg N/ha. Es wurde versucht, für alle 3 Termine die gleiche Gülle zu verwenden. Im Jahr 2009 wurde in Weiterndorf beim Termin „April“ eine andere Gülle mit einem deutlich höheren TS-Gehalt als im März verwendet. Somit sind die Ertragsdifferenzen nicht eindeutig dem Düngetermin sondern evt. auch auf den höheren TS-Gehalt der Gülle zurückzuführen. Die Güllewirkung war in den Jahren und Orten unterschiedlich. Das berechnete Mineraldüngeräquivalent (MDÄ = die Menge an Mineraldünger-N, welche durch den zugeführten org. Dünger im Jahr der Anwendung gleichwertig ersetzt werden kann) lag im Mittel der Orte und Jahre mit 40 % bis 60 % des ausgebrachten NH4-N relativ gering. Der Termin (BBCH 37-39) der mineralischen Ergänzung von 40 kg N/ha war eventuell zu spät, bei einer früheren mineralischen Ergänzung (BBCH 30-33) könnte die Gesamtertragswirkung und damit auch die Güllewirkung besser sein. Die tendenziell bessere Güllewirkung bei der Düngung im März im Vergleich zur Düngung im April ist in der Abbildung ersichtlich. Die N-Wirkung der geteilten Güllegabe ist etwa mit der des Märztermins gleichzusetzen.
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Güllewirkung ohne/mit Beregnung

Nach der Gülleausbringung zu Getreide (ohne Einarbeitung) entstehen je nach Witterung mehr oder weniger bedeutende gasförmige Stickstoffverluste in Form von Ammoniak (NH3-N).
Durch einen Niederschlag (Regen) wird die Gülle in den Boden eingewaschen, der Stickstoff im Boden gebunden und es entstehen kaum noch gasförmigen NH3-N Verluste. Durch eine Beregnung nach der Gülleausbringung von 3-10 mm sollte die Wirkung von Niederschlägen auf die Reduzierung der gasf. Verluste geprüft werden.
Im Mittel der 2 Standorte und der 3 Jahre konnte sowohl bei der März- als auch bei der Aprilgülle ein Mehrertrag von ca. 2 dt/ha (siehe Abb. 10) erreicht werden. Da durch diese Beregnung auch die Wasserversorgung des Weizens (3-10 mm) verbessert wurde, kann dieser Mehrertrag nicht nur auf die geringeren NH3-Verluste zurückgeführt werden.
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Mineralische Düngung nach N-Sensor in Verbindung mit einer Gülledüngung

Die Güllewirkung hängt stark von der Jahreswirkung und auch den Standorteigenschaften ab. Für den Landwirt ist es daher eine große Herausforderung, angepasst an die jeweilige Situation die Höhe der notwendigen mineralischen Stickstoffergänzung nach einer Gülledüngung zu berechnen bzw. festzulegen.
Mit dem N-Sensor der Firma YARA wurde versucht, aus dem Sensorwert die noch notwendige Düngemenge abzuleiten. Die berührungsfreie Messung der N-Versorgung der Pflanzen mittels Sensoren (online) beruht auf der Lichtreflektion der Pflanzen und erfolgte vor der 2. (BBCH 31) und vor der 3. N-Gabe (BBCH 37-39). Die Nährstoffgaben zur zweiten und dritten Gabe wurden anhand des Sensorwertes berechnet. In der Abbildung ist zu erkennen, dass die nach dem N-Sensor gedüngte Variante im Mittel der beiden Orte und Jahre einen Mehrertrag von ca.
10 dt/ha erreichen konnte. Dieser Mehrertrag wurde aber durch eine sehr hohe zusätzliche Mineraldüngermenge von durchschnittlich 96 kg N/ha erkauft. Dieser hohe Wert wurde hauptsächlich vom extremen Trockenjahr 2011 bestimmt. In diesem Jahr wurde der ausgebrachte Dünger mangels Niederschläge nicht in den Boden eingewaschen, deshalb konnten die Pflanzen den Stickstoff nicht in der notwendigen Menge aufnehmen. Der N-Sensor, der nur den Ernährungszustand der Pflanzen misst, berücksichtigt den Bodenvorrat oder eine mögliche N-Mineralisation des ausgebrachten org. Düngers nicht und empfiehlt in diesen Situationen sehr hohe Düngergaben. Für Trockenjahre und ähnliche Situationen müsste daher die Ableitung des Stickstoffbedarfs um weitere Funktionen ergänzt werden.