Kompost ist ein wertvoller Mehrnährstoffdünger, der wesentlich zum Humusaufbau im Boden beitragen kann. So viel ist aus den bisherigen Beiträgen zur Kompostdüngung bekannt (siehe Wochenblatt-Ausgaben 30, 32 und 38/2022). Doch kann man es auch übertreiben mit dem Einsatz des Düngers? Was passiert, wenn eine Fläche über 20 Jahre ständig mit Kompost gedüngt wird? Und welcher Kompost ist langjährig der beste? Ein Dauerversuch gibt Aufschluss.
Einfluss auf Humusgehalt
Detaillierte Informationen zum Versuchsaufbau und zum Standort im südlichen Rheinland finden Sie in den Kästen „Versuchsaufbau“ und „Die Versuchsfläche“.
Zu Beginn der Versuche ergab eine Bodenuntersuchung aus dem Jahr 2002, dass der Standort einen Humusgehalt von 2,14 % und einen pH-Wert von 6,6 aufwies. Die weiteren, jährlichen Messungen zeigten, dass die Humusgehalte nach sechs Fruchtfolgerotationen – und somit sechsmaliger organischer Düngung – in den Varianten mit Kompost, Champost sowie Hühnertrockenkot (HTK) bzw. Gärrest kombiniert mit Komposteinsatz einen positiven Trend abbildeten. Die Varianten mit reinem Mineraldüngereinsatz bzw. mit einem Solo-Einsatz von HTK/flüssigem Gärrest alle drei Jahre konnten den Humusgehalt bei Düngung nach dem N-Sollwert im Trend nicht halten.
Zu erkennen war darüber hinaus, dass die Gehalte einer jeden Variante während der Jahre mehr oder weniger stark schwanken. Das kann einerseits an der Methodik liegen (Mischprobe aus den Wiederholungen) und zum anderen daran, dass es sich beim Einsatz überwiegend um organische Düngemittel mit einem hohen Trockensubstanzgehalt handelt. Bezogen auf den letztgenannten Punkt stellt es immer eine besondere Herausforderung bei der Applikation im Hinblick auf ein homogenes Streubild (= geringer Variationskoeffizient) dar. Somit kann nicht ausgeschlossen werden, dass es Teilbereiche mit höheren und niedriger ausgebrachten Mengen an organischem Dünger gibt.
Die angesprochene differenzierte Analyse aus den einzelnen Wiederholungen einer jeden Variante wird höchstwahrscheinlich gesichertere und eindeutigere Ergebnisse erbringen, über die dann noch berichtet wird.
Versuchsaufbau Die Fruchtfolge der Versuchsfläche (siehe Kasten „Die Versuchsfläche ...“) bestand ursprünglich aus Zuckerrüben, Kartoffeln und Winterweizen. Auf den Winterweizen folgt jeweils eine abfrierende Zwischenfrucht. Wegen wachsender Probleme mit Durchwuchskartoffeln folgt seit 2018 ein Sommergetreide auf die Kartoffeln, sodass die Fruchtfolge jetzt viergliedrig ist. Die Nebenernteprodukte wie Stroh, Rübenblätter und Kartoffelkraut bleiben immer auf der Fläche und liefern somit ebenfalls einen Beitrag zum Humushaushalt.
Organische Düngevarianten Der Versuch ist zweifaktoriell aufgebaut, wobei der erste Faktor die Düngeform darstellt und der zweite das Stickstoff-Düngeniveau. In Bezug auf den ersten Faktor werden in vier Varianten alle drei Jahre (jeweils zur Zuckerrübe) verschiedene organische Dünger appliziert:
1. Variante: 30 t TM/ha Kompost, 2.: 30 t FM/ha Champost (2003: 60 t FM/ha; 2006: 77 t FM/ha; 2009 bis 2018: 30 t FM/ha), 3.: 4 t Hühnertrockenkot (HTK), 4.: Kombination aus HTK (80 kg/ha Gesamt-N) und 30 t TM/ha Kompost.
Darüber hinaus gibt es eine Vergleichsvariante, in der nach üblicher Gabenteilung in allen Jahren rein mineralisch gedüngt wird. Da der HTK-Einsatz in der Praxis zuletzt deutlich rückläufig ist, wird dieser organische Dünger in den beiden entsprechenden Varianten seit 2018 durch flüssigen Gärrest substituiert. Die Applikation der Gärreste erfolgt über einen Scheibeninjektor. Doch was hat es mit dem zweiten Versuchs-Faktor auf sich?
Faktor 2: Die N-Düngung Der zweite Faktor ist die mineralische N-Düngestaffel, die über die organische Düngung gelegt wird. Hier werden die Stufen „ohne mineralische Düngung“, „verhaltene N-Gabe (N-Sollwert minus 20 %)“, optimale N-Gabe (N-Sollwert) und eine erhöhte N-Gabe (N-Sollwert plus 20 %) geprüft. Auch nach Einführung der Düngebedarfsermittlung (DBE) seit 2017 wurde der Versuch in Bezug auf die N-Düngestaffel weiterhin konsequent nach dem N-Sollwertsystem der Landwirtschaftskammer NRW gedüngt, um diesen Faktor konsistent zu halten. Die organischen Dünger werden dabei jeweils mit der pro Jahr anrechenbaren Stickstoffmenge berücksichtigt. Alle Varianten wurden in vierfacher Wiederholung angelegt.
Auswertung der Proben Die Bestimmung des Humusgehaltes wurde bei der LUFA NRW durch die Elementaranalyse nach Dumas bestimmt, wobei die Bodenprobe bei 550 °C mit Sauerstoff verbrannt wird. Der Humusgehalt wird dann aus der Totalen Organischen Kohlenstoffmenge (TOC) berechnet. Dabei wurde jeweils immer eine Mischprobe aus allen vier Wiederholungen einer jeden Variante gezogen. Bei noch folgenden Untersuchungen wird dann eine differenziertere Beprobung und Analyse, welche dann auch eine Varianzanalyse zulässt, stattfinden. Die Ergebnisse lassen sich dann besser absichern.
Niedriges C:N-Verhältnis
Dem dargestellten Trend folgend, sind es vor allem die beiden Düngeformen Kompost und Champost, die mit ihrem hohen Anteil an Nähr- und Dauerhumus liefernden Verbindungen einen Beitrag zur Erhöhung des Humusgehaltes leisten. Die organischen Düngeformen HTK sowie flüssiger Gärrest hingegen verfügen zwar über hohe Anteile an pflanzenverfügbarem Stickstoff, sie tragen jedoch aufgrund ihres engen Kohlenstoff-Stickstoffverhältnisses (C:N-Verhältnis) und des damit einhergehenden schnellen Umsatzes wenig zum Erhalt und Aufbau an Dauerhumus bei.
Im südlichen Rheinland sorgt das milde Klima insgesamt dafür, dass die Makro- und Mikroorganismen im Boden über große Zeiträume im Jahr sehr günstige Bedingungen vorfinden, um aktiv zu sein. Unter diesen Konstellationen erfolgt ein sehr schneller Umsatz an organischem Material, sodass ein Humusaufbau an solchen Standorten langsamer als anderswo erfolgt. Auf vielen Standorten in NRW und insbesondere im Rheinland geht es deshalb mehr um den Erhalt an Humus als um einen Aufbau.
Mehr Humus, mehr Ertrag
Welchen Einfluss die organische Düngung auf die Ertragskraft in diesem Versuch bislang hatte, zeigt die Abbildung deutlich. Die Mehrerträge gegenüber der rein mineralisch gedüngten Variante liegen in den organisch gedüngten Varianten zwischen 4 und 6 % – bei Stickstoffdüngung nach dem N-Sollwert. Dabei sind es die beiden mit Kompost gedüngten Varianten, welche durchschnittlich die höchsten Erträge generieren konnten.
Dieser Trend aus dem Schnitt der Jahre sollte auch im Fokus stehen, denn die organisch gedüngten Varianten lieferten zwar in den meisten Jahren höhere Erträge, es gab jedoch auch Jahre mit geringeren Erträgen. So etwa 2017 beim Winterweizen oder 2019 bei der Sommergerste, was unter anderem auf Lagerbildung und schlechte Druschverhältnisse – gerade in den Organik-Varianten – zurückzuführen ist.
In den drei Jahren 2012 bis 2014 lieferten die organisch gedüngten Varianten im Vergleich auffällig hohe Erträge, wofür es jedoch keine gesonderte Erklärung gibt. Bei den Ergebnissen der einzelnen Jahre ist zu bedenken, dass die organische Düngung immer nur zu Zuckerrüben erfolgt. Dabei ist die Wirkung des enthaltenen Stickstoffs im Jahr der Anwendung am höchsten, sodass die Getreidearten am Ende der Fruchtfolge am wenigsten hiervon profitierten. Hinzu kommt, dass Zuckerrüben und Kartoffeln jeweils lange Vegetationszeiten haben und mineralisierten Stickstoff in den Sommer- und Herbstmonaten noch entsprechend nutzen können. Das Getreide mit seiner im Vergleich kurzen Vegetationszeit kann diesen Stickstoff weniger gut nutzen, hier profitiert vor allem die nachgebaute Zwischenfrucht.
Die Versuchsfläche ... ... liegt in Kerpen-Buir im südlichen Rheinland in der Bördelandschaft, die von fruchtbaren Böden, meist aus Löss bestehend, geprägt ist. Die durchschnittlichen Jahresniederschläge liegen bei knapp 800 mm und die durchschnittliche Jahrestemperatur bei 9,8 °C. Diese Kennzahlen weisen auf ein warm-gemäßigtes Klima mit ausreichend Niederschlag und einer geringen Anzahl an Frostereignissen hin. Der Bodentyp der Versuchsfläche ist eine tiefgründige Braunerde mit 80 Bodenpunkten. Insgesamt handelt es sich also um einen Gunststandort mit sehr hoher Ertragskraft und einem hohen Umsatz organischer Biomasse.
Organik kompensiert Regen
Interessant – gerade im Hinblick auf nitratbelastete Flächen – sind die hier in dem Versuch um 20 % reduziert gedüngten Varianten.
In der Abbildung wird offensichtlich, dass alle Varianten mit Einsatz einer organischen Düngeform bei einer N-Düngung von 20 % unter dem Sollwert im Mittel höhere Erträge generiert haben als die rein mineralisch gedüngten Varianten. Der Ertragsvorteil dieser Varianten lag durchschnittlich zwischen 2 und 4 %. Diese Ergebnisse indizieren, dass der regelmäßige Einsatz der organischen Düngemittel nicht nur die Ertragskraft absichern, sondern auch eine reduzierte N-Düngung kompensieren konnte.
2020 untersuchte eine Studentin der FH Bingen im Rahmen ihrer Masterarbeit, inwieweit der regelmäßige Einsatz der organischen Dünger in Jahren mit extremer Witterung einen positiven Einfluss hinsichtlich der Erträge und Qualitäten hatte. Dazu filterte sie acht – im Bezug auf Temperatur und Niederschlag – extreme Jahre heraus und verglichen die Erträge bei Düngung nach N-Sollwert. In diesen Jahren erreichten die Varianten mit organischer Düngung signifikante Mehrerträge gegenüber der rein mineralisch gedüngten Variante.
Exemplarisch für bessere Qualitäten mit organischen Düngern ist der Proteinertrag von Winterweizen im Extremjahr 2014. Die Tatsache, dass die Organik nicht nur zu höheren Erträgen, sondern gleichzeitig zu besseren Qualitäten verhalf, gilt als Nachweis, dass die eingesetzten organischen Dünger den abiotischen Stressfaktor Witterung (Trockenheit und Temperatur) deutlich positiv beeinflussen.
Das bleibt festzuhalten
Mit Blick auf die Häufung trocken-heißer Jahre kann der regelmäßige Einsatz organischer Dünger die Resilienz gegen solche Faktoren steigern. Die Fruchtbarkeit und vor allem die Wasserspeicherkapazität werden deutlich und nachhaltig angehoben bzw. erhalten. Das trifft insbesondere bei intensiver Bewirtschaftung und humuszehrenden Fruchtfolgen zu. Die Humusdynamik ist sehr von den klimatischen Bedingungen abhängig.
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Kompost ist ein wertvoller Mehrnährstoffdünger, der wesentlich zum Humusaufbau im Boden beitragen kann. So viel ist aus den bisherigen Beiträgen zur Kompostdüngung bekannt (siehe Wochenblatt-Ausgaben 30, 32 und 38/2022). Doch kann man es auch übertreiben mit dem Einsatz des Düngers? Was passiert, wenn eine Fläche über 20 Jahre ständig mit Kompost gedüngt wird? Und welcher Kompost ist langjährig der beste? Ein Dauerversuch gibt Aufschluss.
Einfluss auf Humusgehalt
Detaillierte Informationen zum Versuchsaufbau und zum Standort im südlichen Rheinland finden Sie in den Kästen „Versuchsaufbau“ und „Die Versuchsfläche“.
Zu Beginn der Versuche ergab eine Bodenuntersuchung aus dem Jahr 2002, dass der Standort einen Humusgehalt von 2,14 % und einen pH-Wert von 6,6 aufwies. Die weiteren, jährlichen Messungen zeigten, dass die Humusgehalte nach sechs Fruchtfolgerotationen – und somit sechsmaliger organischer Düngung – in den Varianten mit Kompost, Champost sowie Hühnertrockenkot (HTK) bzw. Gärrest kombiniert mit Komposteinsatz einen positiven Trend abbildeten. Die Varianten mit reinem Mineraldüngereinsatz bzw. mit einem Solo-Einsatz von HTK/flüssigem Gärrest alle drei Jahre konnten den Humusgehalt bei Düngung nach dem N-Sollwert im Trend nicht halten.
Zu erkennen war darüber hinaus, dass die Gehalte einer jeden Variante während der Jahre mehr oder weniger stark schwanken. Das kann einerseits an der Methodik liegen (Mischprobe aus den Wiederholungen) und zum anderen daran, dass es sich beim Einsatz überwiegend um organische Düngemittel mit einem hohen Trockensubstanzgehalt handelt. Bezogen auf den letztgenannten Punkt stellt es immer eine besondere Herausforderung bei der Applikation im Hinblick auf ein homogenes Streubild (= geringer Variationskoeffizient) dar. Somit kann nicht ausgeschlossen werden, dass es Teilbereiche mit höheren und niedriger ausgebrachten Mengen an organischem Dünger gibt.
Die angesprochene differenzierte Analyse aus den einzelnen Wiederholungen einer jeden Variante wird höchstwahrscheinlich gesichertere und eindeutigere Ergebnisse erbringen, über die dann noch berichtet wird.
Versuchsaufbau Die Fruchtfolge der Versuchsfläche (siehe Kasten „Die Versuchsfläche ...“) bestand ursprünglich aus Zuckerrüben, Kartoffeln und Winterweizen. Auf den Winterweizen folgt jeweils eine abfrierende Zwischenfrucht. Wegen wachsender Probleme mit Durchwuchskartoffeln folgt seit 2018 ein Sommergetreide auf die Kartoffeln, sodass die Fruchtfolge jetzt viergliedrig ist. Die Nebenernteprodukte wie Stroh, Rübenblätter und Kartoffelkraut bleiben immer auf der Fläche und liefern somit ebenfalls einen Beitrag zum Humushaushalt.
Organische Düngevarianten Der Versuch ist zweifaktoriell aufgebaut, wobei der erste Faktor die Düngeform darstellt und der zweite das Stickstoff-Düngeniveau. In Bezug auf den ersten Faktor werden in vier Varianten alle drei Jahre (jeweils zur Zuckerrübe) verschiedene organische Dünger appliziert:
1. Variante: 30 t TM/ha Kompost, 2.: 30 t FM/ha Champost (2003: 60 t FM/ha; 2006: 77 t FM/ha; 2009 bis 2018: 30 t FM/ha), 3.: 4 t Hühnertrockenkot (HTK), 4.: Kombination aus HTK (80 kg/ha Gesamt-N) und 30 t TM/ha Kompost.
Darüber hinaus gibt es eine Vergleichsvariante, in der nach üblicher Gabenteilung in allen Jahren rein mineralisch gedüngt wird. Da der HTK-Einsatz in der Praxis zuletzt deutlich rückläufig ist, wird dieser organische Dünger in den beiden entsprechenden Varianten seit 2018 durch flüssigen Gärrest substituiert. Die Applikation der Gärreste erfolgt über einen Scheibeninjektor. Doch was hat es mit dem zweiten Versuchs-Faktor auf sich?
Faktor 2: Die N-Düngung Der zweite Faktor ist die mineralische N-Düngestaffel, die über die organische Düngung gelegt wird. Hier werden die Stufen „ohne mineralische Düngung“, „verhaltene N-Gabe (N-Sollwert minus 20 %)“, optimale N-Gabe (N-Sollwert) und eine erhöhte N-Gabe (N-Sollwert plus 20 %) geprüft. Auch nach Einführung der Düngebedarfsermittlung (DBE) seit 2017 wurde der Versuch in Bezug auf die N-Düngestaffel weiterhin konsequent nach dem N-Sollwertsystem der Landwirtschaftskammer NRW gedüngt, um diesen Faktor konsistent zu halten. Die organischen Dünger werden dabei jeweils mit der pro Jahr anrechenbaren Stickstoffmenge berücksichtigt. Alle Varianten wurden in vierfacher Wiederholung angelegt.
Auswertung der Proben Die Bestimmung des Humusgehaltes wurde bei der LUFA NRW durch die Elementaranalyse nach Dumas bestimmt, wobei die Bodenprobe bei 550 °C mit Sauerstoff verbrannt wird. Der Humusgehalt wird dann aus der Totalen Organischen Kohlenstoffmenge (TOC) berechnet. Dabei wurde jeweils immer eine Mischprobe aus allen vier Wiederholungen einer jeden Variante gezogen. Bei noch folgenden Untersuchungen wird dann eine differenziertere Beprobung und Analyse, welche dann auch eine Varianzanalyse zulässt, stattfinden. Die Ergebnisse lassen sich dann besser absichern.
Niedriges C:N-Verhältnis
Dem dargestellten Trend folgend, sind es vor allem die beiden Düngeformen Kompost und Champost, die mit ihrem hohen Anteil an Nähr- und Dauerhumus liefernden Verbindungen einen Beitrag zur Erhöhung des Humusgehaltes leisten. Die organischen Düngeformen HTK sowie flüssiger Gärrest hingegen verfügen zwar über hohe Anteile an pflanzenverfügbarem Stickstoff, sie tragen jedoch aufgrund ihres engen Kohlenstoff-Stickstoffverhältnisses (C:N-Verhältnis) und des damit einhergehenden schnellen Umsatzes wenig zum Erhalt und Aufbau an Dauerhumus bei.
Im südlichen Rheinland sorgt das milde Klima insgesamt dafür, dass die Makro- und Mikroorganismen im Boden über große Zeiträume im Jahr sehr günstige Bedingungen vorfinden, um aktiv zu sein. Unter diesen Konstellationen erfolgt ein sehr schneller Umsatz an organischem Material, sodass ein Humusaufbau an solchen Standorten langsamer als anderswo erfolgt. Auf vielen Standorten in NRW und insbesondere im Rheinland geht es deshalb mehr um den Erhalt an Humus als um einen Aufbau.
Mehr Humus, mehr Ertrag
Welchen Einfluss die organische Düngung auf die Ertragskraft in diesem Versuch bislang hatte, zeigt die Abbildung deutlich. Die Mehrerträge gegenüber der rein mineralisch gedüngten Variante liegen in den organisch gedüngten Varianten zwischen 4 und 6 % – bei Stickstoffdüngung nach dem N-Sollwert. Dabei sind es die beiden mit Kompost gedüngten Varianten, welche durchschnittlich die höchsten Erträge generieren konnten.
Dieser Trend aus dem Schnitt der Jahre sollte auch im Fokus stehen, denn die organisch gedüngten Varianten lieferten zwar in den meisten Jahren höhere Erträge, es gab jedoch auch Jahre mit geringeren Erträgen. So etwa 2017 beim Winterweizen oder 2019 bei der Sommergerste, was unter anderem auf Lagerbildung und schlechte Druschverhältnisse – gerade in den Organik-Varianten – zurückzuführen ist.
In den drei Jahren 2012 bis 2014 lieferten die organisch gedüngten Varianten im Vergleich auffällig hohe Erträge, wofür es jedoch keine gesonderte Erklärung gibt. Bei den Ergebnissen der einzelnen Jahre ist zu bedenken, dass die organische Düngung immer nur zu Zuckerrüben erfolgt. Dabei ist die Wirkung des enthaltenen Stickstoffs im Jahr der Anwendung am höchsten, sodass die Getreidearten am Ende der Fruchtfolge am wenigsten hiervon profitierten. Hinzu kommt, dass Zuckerrüben und Kartoffeln jeweils lange Vegetationszeiten haben und mineralisierten Stickstoff in den Sommer- und Herbstmonaten noch entsprechend nutzen können. Das Getreide mit seiner im Vergleich kurzen Vegetationszeit kann diesen Stickstoff weniger gut nutzen, hier profitiert vor allem die nachgebaute Zwischenfrucht.
Die Versuchsfläche ... ... liegt in Kerpen-Buir im südlichen Rheinland in der Bördelandschaft, die von fruchtbaren Böden, meist aus Löss bestehend, geprägt ist. Die durchschnittlichen Jahresniederschläge liegen bei knapp 800 mm und die durchschnittliche Jahrestemperatur bei 9,8 °C. Diese Kennzahlen weisen auf ein warm-gemäßigtes Klima mit ausreichend Niederschlag und einer geringen Anzahl an Frostereignissen hin. Der Bodentyp der Versuchsfläche ist eine tiefgründige Braunerde mit 80 Bodenpunkten. Insgesamt handelt es sich also um einen Gunststandort mit sehr hoher Ertragskraft und einem hohen Umsatz organischer Biomasse.
Organik kompensiert Regen
Interessant – gerade im Hinblick auf nitratbelastete Flächen – sind die hier in dem Versuch um 20 % reduziert gedüngten Varianten.
In der Abbildung wird offensichtlich, dass alle Varianten mit Einsatz einer organischen Düngeform bei einer N-Düngung von 20 % unter dem Sollwert im Mittel höhere Erträge generiert haben als die rein mineralisch gedüngten Varianten. Der Ertragsvorteil dieser Varianten lag durchschnittlich zwischen 2 und 4 %. Diese Ergebnisse indizieren, dass der regelmäßige Einsatz der organischen Düngemittel nicht nur die Ertragskraft absichern, sondern auch eine reduzierte N-Düngung kompensieren konnte.
2020 untersuchte eine Studentin der FH Bingen im Rahmen ihrer Masterarbeit, inwieweit der regelmäßige Einsatz der organischen Dünger in Jahren mit extremer Witterung einen positiven Einfluss hinsichtlich der Erträge und Qualitäten hatte. Dazu filterte sie acht – im Bezug auf Temperatur und Niederschlag – extreme Jahre heraus und verglichen die Erträge bei Düngung nach N-Sollwert. In diesen Jahren erreichten die Varianten mit organischer Düngung signifikante Mehrerträge gegenüber der rein mineralisch gedüngten Variante.
Exemplarisch für bessere Qualitäten mit organischen Düngern ist der Proteinertrag von Winterweizen im Extremjahr 2014. Die Tatsache, dass die Organik nicht nur zu höheren Erträgen, sondern gleichzeitig zu besseren Qualitäten verhalf, gilt als Nachweis, dass die eingesetzten organischen Dünger den abiotischen Stressfaktor Witterung (Trockenheit und Temperatur) deutlich positiv beeinflussen.
Das bleibt festzuhalten
Mit Blick auf die Häufung trocken-heißer Jahre kann der regelmäßige Einsatz organischer Dünger die Resilienz gegen solche Faktoren steigern. Die Fruchtbarkeit und vor allem die Wasserspeicherkapazität werden deutlich und nachhaltig angehoben bzw. erhalten. Das trifft insbesondere bei intensiver Bewirtschaftung und humuszehrenden Fruchtfolgen zu. Die Humusdynamik ist sehr von den klimatischen Bedingungen abhängig.
