Dünger sparen ohne die Erträge zu beeinträchtigen – diesen Vorteil versprechen sich viele Landwirte von der teilflächenspezifischen Düngung. Welche Potenziale darin wirklich liegen, hat die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft in einem Pilotprojekt untersucht.
Landwirtschaftliche Flächen weisen stets eine mehr oder weniger hohe Bodenheterogenität auf – in anderen Worten: Kein Schlag ist gleich, nicht einmal in sich. Die Bodenheterogenität führt zu entsprechenden Unterschieden im Nährstoffbedarf, der Nährstoffaufnahme und dem Ertragspotenzial der Pflanzen. Dessen ungeachtet wird in der Praxis meist noch flächeneinheitlich gedüngt. Dadurch entstehen in den Niedrigertragsbereichen entsprechende Nährstoffüberschüsse und in den Hochertragsbereichen je nach Düngeniveau ausgeglichene Nährstoffbilanzen oder eine Unterversorgung. Wirtschaftlich und ökologisch sind weder eine Über- noch eine Unterversorgung langfristig sinnvoll.
Langfristige Stickstoffüberschüsse führen in der Regel nicht zu Mehrerträgen, aber zu Umweltbelastungen in Form von Nitratausträgen und gasförmigen N-Verlusten. Dauerhaft negative Nährstoffsalden andererseits senken in Hochertragsbereichen das Ertragspotenzial und führen so zu wirtschaftlichen Einbußen. Darüber hinaus fördern sie den Humusabbau mit den entsprechenden ökologischen Nachteilen.
Die Antwort auf die Unterschiede zwischen den Teilflächen eines Schlags ist eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung, vor allem in Bezug auf die Düngung. Hierzu stehen drei Verfahren zur Auswahl:
das Mapping-System (Düngeverteilung anhand von historischen Schlaginformationen),
das Online-System (Düngeverteilung anhand von Echtzeit-Daten eines Sensorsystems) und
das Online-System mit Map-Overlay (Kombination von Mapping- und Online-System).
Vergleiche im Winterweizen
In dreijährigen Untersuchungen bei Rain am Lech wurde die Unterschiedlichkeit der Ertragsbildung bei Winterweizen über Satellitenaufnahmen und eine entsprechende Verrechnung in einem Pflanzenwachstumsmodell bestimmt. Die Vergleichbarkeit der vorhergesagten und der tatsächlichen Erträge wurde bereits in früheren Versuchsanstellungen nachgewiesen.
Nach diesem System wurden im Jahr 2012 sechs Schläge, im Jahr 2015 fünf Schläge und im Jahr 2018 neun Schläge betrachtet, wobei die Schläge der Saison 2018 bereits im Jahr 2012 und/oder 2015 erfasst wurden.
Die Böden der betrachteten Schläge weisen Ackerzahlen zwischen 40 und 70 auf. Bei der Bodenart handelte es sich um lehmigen Sand (lS) bzw. sandigen Lehm (sL). Die Düngung erfolgte schlageinheitlich.
Auf der Grundlage von TF-Basiskarten wurden anhand der mehrjährig stabilen relativen Biomasseverteilung für alle Schläge jeweils drei Ertragszonen definiert: Niedrigertrag, Mittelertrag und Hochertrag (Übersicht 3, S. 22).
Die jeweiligen Zonen umfassten jeweils ein Drittel der Fläche des entsprechenden Schlags. Die Konzentration auf drei Düngezonen diente dazu, zu analysieren, welchen Effekt eine bereits geringe und gleichzeitig eine sehr leicht handhabbare Unterteilung des Gesamtschlags auf das Düngeregime hat.
N-Salden offenbarenEinsparpotenziale
Im Mittel der drei Untersuchungsjahre ergab sich über alle Schläge hinweg ein Winterweizenertrag von 86 dt/ha. Dabei wurden im Durchschnitt aller Schläge und Jahre in den jeweiligen Niedrigertragszonen 74 dt/ha und in den Hochertragszonen 93 dt/ha geerntet. Die Ertragsdifferenz zwischen diesen beiden Zonen lag im Mittel aller Schläge bei 20% (siehe Übersicht 1).
Was die N-Salden der Schläge betrifft, so lagen diese im Mittel der Schläge und Jahre bei 67 kg N/ha (siehe Übersicht 2). Die beträchtlichen Unterschiede zwischen den verschiedenen Zonen haben infolge einheitlicher N-Düngung erhebliche Auswirkungen auf die N-Salden der einzelnen Zonen. So lagen die N-Salden im Durchschnitt aller Schläge und Jahre in der Niedrig-ertragzone (NE-Zone) 58% oder 31 kg N/ha über denen der Hochertragszone (HE-Zone).
Daraus lässt sich ein hohes N-Einsparpotenzial bei teilflächenspezifischer Düngung ableiten. Gleichzeitig bestätigen die Daten das hohe Nitrataustragsrisiko auf den Niedrigertragsbereichen bei flächeneinheitlicher Düngung auf heterogenen Flächen. Unter der Annahme, dass die Landwirte bei einheitlicher Düngerapplikation stets so viel gedüngt haben, dass die Menge für die Ertragsbildung in der Hochertragszone ausreichend war, lässt sich anhand der unterschiedlichen N-Salden in den verschiedenen Ertragszonen die mögliche Einsparung an Stickstoffdünger berechnen (siehe Übersicht 4).
Im Mittel aller Schläge und Jahre errechnet sich eine N-Einsparung bei Düngung nach Ertragspotenzial in Höhe von 7%-Punkten oder 14 kg N pro ha. Die mittlere N-Düngereinsparung zwischen HE- und NE-Zone liegt in dieser Studie bei 15%-Punkten oder 31 kg N/ha.
Für den Schlag mit der geringsten Heterogenität hätte sich eine N-Düngereinsparung von 6% oder 10 kg N pro ha ergeben, während für den Schlag mit der höchsten Ertragsheterogenität eine N-Einsparung von 21 % bzw. 42 kg N/ha errechnet wurden.
Aus Umweltgesichtspunkten interessiert aber weniger die mittlere Einsparung an Stickstoff pro Hektar, sondern mehr die erforderliche N-Reduktion in der Niedrigertragszone im Vergleich zur Hochertragszone. Im Durchschnitt aller Schläge hätten zur Vermeidung höherer N-Salden in den Niedrigertragsbereichen 31 kg N/ha weniger gedüngt werden müssen.
Für den Schlag mit der geringsten Heterogenität lagen die notwendigen Unterschiede in der N-Düngermenge bei 15 kg N/ha. Auf dem Schlag mit der größten Heterogenität hätten im Niedrigertragsbereich 96 kg N/ha weniger Dünger ausgebracht werden müssen als im Hochertragsbereich, um gleiche N-Salden zu erreichen.
Aus der Kombination der langjährigen N-Salden und der Sickerwasserrate kann die Nitratauswaschung unter der Wurzelzone abgeleitet werden. Für die Niedrigertragszonen errechnet sich im Mittel aller Schläge und Jahre eine Minderung der potenziellen Nitratkonzentration um 59%. Für den Schlagdurchschnitt der 20 untersuchten Schläge liegt die Minderung der potenziellen Nitratkonzentration bei 26% (siehe Übersicht 5).
Fazit
Das Beispiel aus Rain am Lech zeigt deutlich, dass der Nitrataustrag in den Niedrigertragszonen stattfindet. Bei schlageinheitlicher Düngung zeigen Schläge mit geringer Ertragsheterogenität dementsprechend ein erheblich niedrigeres Risiko des Nitrataustrags als Schläge mit hoher Ertragsheterogenität.
In beiden Fällen kann eine teiflächenspezifische Bewirtschaftung die vorhanden Potenziale heben. Dabei sind die Umwelteffekte durch die geringere Nitratbelastung noch höher zu bewerten als die wirtschaftlichen Aspekte.
andreas.holzhammer@topagrar.com
andreas.holzhammer@topagrar.com
Im zweiten Teil dieser Serie lesen Sie, wie die teilflächenspezifische Düngung mithilfe eines Sensorsystems im Frontanbau gelingen kann.
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Dünger sparen ohne die Erträge zu beeinträchtigen – diesen Vorteil versprechen sich viele Landwirte von der teilflächenspezifischen Düngung. Welche Potenziale darin wirklich liegen, hat die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft in einem Pilotprojekt untersucht.
Landwirtschaftliche Flächen weisen stets eine mehr oder weniger hohe Bodenheterogenität auf – in anderen Worten: Kein Schlag ist gleich, nicht einmal in sich. Die Bodenheterogenität führt zu entsprechenden Unterschieden im Nährstoffbedarf, der Nährstoffaufnahme und dem Ertragspotenzial der Pflanzen. Dessen ungeachtet wird in der Praxis meist noch flächeneinheitlich gedüngt. Dadurch entstehen in den Niedrigertragsbereichen entsprechende Nährstoffüberschüsse und in den Hochertragsbereichen je nach Düngeniveau ausgeglichene Nährstoffbilanzen oder eine Unterversorgung. Wirtschaftlich und ökologisch sind weder eine Über- noch eine Unterversorgung langfristig sinnvoll.
Langfristige Stickstoffüberschüsse führen in der Regel nicht zu Mehrerträgen, aber zu Umweltbelastungen in Form von Nitratausträgen und gasförmigen N-Verlusten. Dauerhaft negative Nährstoffsalden andererseits senken in Hochertragsbereichen das Ertragspotenzial und führen so zu wirtschaftlichen Einbußen. Darüber hinaus fördern sie den Humusabbau mit den entsprechenden ökologischen Nachteilen.
Die Antwort auf die Unterschiede zwischen den Teilflächen eines Schlags ist eine teilflächenspezifische Bewirtschaftung, vor allem in Bezug auf die Düngung. Hierzu stehen drei Verfahren zur Auswahl:
das Mapping-System (Düngeverteilung anhand von historischen Schlaginformationen),
das Online-System (Düngeverteilung anhand von Echtzeit-Daten eines Sensorsystems) und
das Online-System mit Map-Overlay (Kombination von Mapping- und Online-System).
Vergleiche im Winterweizen
In dreijährigen Untersuchungen bei Rain am Lech wurde die Unterschiedlichkeit der Ertragsbildung bei Winterweizen über Satellitenaufnahmen und eine entsprechende Verrechnung in einem Pflanzenwachstumsmodell bestimmt. Die Vergleichbarkeit der vorhergesagten und der tatsächlichen Erträge wurde bereits in früheren Versuchsanstellungen nachgewiesen.
Nach diesem System wurden im Jahr 2012 sechs Schläge, im Jahr 2015 fünf Schläge und im Jahr 2018 neun Schläge betrachtet, wobei die Schläge der Saison 2018 bereits im Jahr 2012 und/oder 2015 erfasst wurden.
Die Böden der betrachteten Schläge weisen Ackerzahlen zwischen 40 und 70 auf. Bei der Bodenart handelte es sich um lehmigen Sand (lS) bzw. sandigen Lehm (sL). Die Düngung erfolgte schlageinheitlich.
Auf der Grundlage von TF-Basiskarten wurden anhand der mehrjährig stabilen relativen Biomasseverteilung für alle Schläge jeweils drei Ertragszonen definiert: Niedrigertrag, Mittelertrag und Hochertrag (Übersicht 3, S. 22).
Die jeweiligen Zonen umfassten jeweils ein Drittel der Fläche des entsprechenden Schlags. Die Konzentration auf drei Düngezonen diente dazu, zu analysieren, welchen Effekt eine bereits geringe und gleichzeitig eine sehr leicht handhabbare Unterteilung des Gesamtschlags auf das Düngeregime hat.
N-Salden offenbarenEinsparpotenziale
Im Mittel der drei Untersuchungsjahre ergab sich über alle Schläge hinweg ein Winterweizenertrag von 86 dt/ha. Dabei wurden im Durchschnitt aller Schläge und Jahre in den jeweiligen Niedrigertragszonen 74 dt/ha und in den Hochertragszonen 93 dt/ha geerntet. Die Ertragsdifferenz zwischen diesen beiden Zonen lag im Mittel aller Schläge bei 20% (siehe Übersicht 1).
Was die N-Salden der Schläge betrifft, so lagen diese im Mittel der Schläge und Jahre bei 67 kg N/ha (siehe Übersicht 2). Die beträchtlichen Unterschiede zwischen den verschiedenen Zonen haben infolge einheitlicher N-Düngung erhebliche Auswirkungen auf die N-Salden der einzelnen Zonen. So lagen die N-Salden im Durchschnitt aller Schläge und Jahre in der Niedrig-ertragzone (NE-Zone) 58% oder 31 kg N/ha über denen der Hochertragszone (HE-Zone).
Daraus lässt sich ein hohes N-Einsparpotenzial bei teilflächenspezifischer Düngung ableiten. Gleichzeitig bestätigen die Daten das hohe Nitrataustragsrisiko auf den Niedrigertragsbereichen bei flächeneinheitlicher Düngung auf heterogenen Flächen. Unter der Annahme, dass die Landwirte bei einheitlicher Düngerapplikation stets so viel gedüngt haben, dass die Menge für die Ertragsbildung in der Hochertragszone ausreichend war, lässt sich anhand der unterschiedlichen N-Salden in den verschiedenen Ertragszonen die mögliche Einsparung an Stickstoffdünger berechnen (siehe Übersicht 4).
Im Mittel aller Schläge und Jahre errechnet sich eine N-Einsparung bei Düngung nach Ertragspotenzial in Höhe von 7%-Punkten oder 14 kg N pro ha. Die mittlere N-Düngereinsparung zwischen HE- und NE-Zone liegt in dieser Studie bei 15%-Punkten oder 31 kg N/ha.
Für den Schlag mit der geringsten Heterogenität hätte sich eine N-Düngereinsparung von 6% oder 10 kg N pro ha ergeben, während für den Schlag mit der höchsten Ertragsheterogenität eine N-Einsparung von 21 % bzw. 42 kg N/ha errechnet wurden.
Aus Umweltgesichtspunkten interessiert aber weniger die mittlere Einsparung an Stickstoff pro Hektar, sondern mehr die erforderliche N-Reduktion in der Niedrigertragszone im Vergleich zur Hochertragszone. Im Durchschnitt aller Schläge hätten zur Vermeidung höherer N-Salden in den Niedrigertragsbereichen 31 kg N/ha weniger gedüngt werden müssen.
Für den Schlag mit der geringsten Heterogenität lagen die notwendigen Unterschiede in der N-Düngermenge bei 15 kg N/ha. Auf dem Schlag mit der größten Heterogenität hätten im Niedrigertragsbereich 96 kg N/ha weniger Dünger ausgebracht werden müssen als im Hochertragsbereich, um gleiche N-Salden zu erreichen.
Aus der Kombination der langjährigen N-Salden und der Sickerwasserrate kann die Nitratauswaschung unter der Wurzelzone abgeleitet werden. Für die Niedrigertragszonen errechnet sich im Mittel aller Schläge und Jahre eine Minderung der potenziellen Nitratkonzentration um 59%. Für den Schlagdurchschnitt der 20 untersuchten Schläge liegt die Minderung der potenziellen Nitratkonzentration bei 26% (siehe Übersicht 5).
Fazit
Das Beispiel aus Rain am Lech zeigt deutlich, dass der Nitrataustrag in den Niedrigertragszonen stattfindet. Bei schlageinheitlicher Düngung zeigen Schläge mit geringer Ertragsheterogenität dementsprechend ein erheblich niedrigeres Risiko des Nitrataustrags als Schläge mit hoher Ertragsheterogenität.
In beiden Fällen kann eine teiflächenspezifische Bewirtschaftung die vorhanden Potenziale heben. Dabei sind die Umwelteffekte durch die geringere Nitratbelastung noch höher zu bewerten als die wirtschaftlichen Aspekte.
andreas.holzhammer@topagrar.com
andreas.holzhammer@topagrar.com
Im zweiten Teil dieser Serie lesen Sie, wie die teilflächenspezifische Düngung mithilfe eines Sensorsystems im Frontanbau gelingen kann.
Franz-Xaver Maidl, Olivia Spykmann, Dr. Beat Vinzent (alle LfL)
