Arbeitspaket 5: Alternative N-Düngemittel: Nährstoffverfügbarkeit, -input im Boden und Einfluss des Ausbringungsverfahrens

Arbeitspaket 5: Alternative N-Düngemittel: Nährstoffverfügbarkeit, -input im Boden und Einfluss des Ausbringungsverfahrens

Leitung: Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg (LTZ)

In diesem Arbeitspaket werden einerseits die Nährstoffwirkung alternativer Düngemittel auf vier verschiedenen Standorten und anderseits in einem Systemversuch die N-Transferwirkung von Kleegras untersucht.

Nährstoffwirkung alternativer Düngemittel

Zur Implementierung ausgewogenerer Düngungssysteme im ökologischen Gemüsebau ist die möglichst effiziente und verlustarme Verwendung von „ausgewogeneren alternativen Düngemitteln“ wesentlich, die einerseits eine ausgewogenere NPKS-Zufuhr und anderseits gleichzeitig eine bessere Synchronisation von N-Bedarf und N-Freisetzung ermöglichen.

Bisher standen Körnerleguminosen im Fokus als mögliche alternative N-Düngemittel, allerdings ist deren N2-Fixierungsleistung im Vergleich zu Kleegras unbefriedigend. Daher wurden in den vergangenen Jahren zunehmend kleegrasbasierte Dünge-

Kleegrassilagemulch im Kohl

mittel als Alternative zum Kauf von organischen Handelsdüngemitteln diskutiert. Kleegras hat einerseits eine wesentlich höhere N2-Fixierungsleistung je Flächeneinheit als Körnerleguminosen, anderseits stimmt das NPK-Spektrum wesentlich besser mit der Zusammensetzung der Erntemasse von Gemüsekulturen überein als bei Körnerleguminosen (P-reich, K-arm). Allerdings ist deren Düngewirkung sehr viel stärker vom Management (Bestandszusammensetzung und Erntetermine) und der Aufbereitungsart abhängig als bei Körnerleguminosen und organischen Handelsdüngemitteln. Zudem fällt die Kleegrasbiomasse überwiegend im späten Frühsommer bis zum Herbst zu eher ungünstigen Zeitpunkten an, sodass sich die Frage der optimalen Zwischenlagerung und ggf. Behandlung zur Erzielung einer hohen N-Transfereffizienz stellt (z. B. Silierung, Trocknung, Pelletieren, Vergärung, Kompostierung).
In einem regionalen Kontext können kleegrasbasierte Düngemittel (z. B. Kleegraspellets, Kleegrassilagen etc.) oder Reststoffe aus der ökologischen Lebensmittelverarbeitung zur Verfügung stehen (z. B. Tofumolke aus der Verarbeitung von Bio-Sojabohnen). So fallen überschlägig allein aus der Verarbeitung von Soja-Tofu-Produkten in Deutschland jährlich ca. 36.000 m³ Tofumolke an, was ca. 36.000 kg N und 53.000 kg K entspricht. Allein aus dieser Quelle könnten 250 bis 350 ha hochintensive Gemüsekulturen mit sehr hohem N und K-Bedarf gedüngt werden. Zudem lässt die Zusammensetzung des Abfallproduktes der Sojatofu-Herstellung (hohe N- und K-Gehalte bei gleichzeitig niedrigen P-Gehalten) eine sehr gute Eignung als organisches Ergänzungsdüngemittel im ökologischen Gemüsebau erwarten. Ähnliches dürfte für Prozesswässer aus anderen Herstellungsprozessen gelten (z. B. Lupinen). Solche Reststoffe gilt es auch in Düngungssysteme zu integrieren, um effizient regionale Nährstoffkreisläufe zu schließen.

gepflanzter Weißkohl

Verfahren zur Ausbringung von Düngemitteln

In den vergangenen Jahren wurden neue Düngeverfahren entwickelt. Derzeit sind nur lückenhafte Kenntnisse darüber vorhanden, wie sich eine konzentrierte Bandablage von organischen Handelsdüngemitteln (z. B. Unterfußdüngung von Keratinen, Pellets), Flüssigdüngemitteln (Strip-Till-Verfahren) oder die Art der Einarbeitung bzw. Ablage von Silagen oder Transfermulch auf die N-Düngewirkung und N-Emissionen in gärtnerischen Systemen auswirken.

In diesem Arbeitspaket werden folgende Aufgaben durchgeführt:

  • Versuche mit kleegrasbasierten (KG) Düngemitteln (KG-Silagen, Transfermulch, KG-Komposte, KG-Gärreste, KG-Pellets) zusammen mit anderen organischen Düngemitteln z.B. aus der Lebensmittelverarbeitung (z. B. Tofumolke) oder aus der Gülle- bzw. Gärrestaufbereitung: N-Effizienz, Stoffströme und –bilanzen
  • Versuche zum Einfluss des Ausbringungssystems auf kurzfristige N-Düngeeffizienz:
    • Strip Till-Verfahren bei flüssigen Düngemitteln (Separate) im Gemüsebau im Vergleich zur breitflächigen Verteilung mit sofortiger Einarbeitung
    • Unterfußdüngung von Kleegraspellets, Keratinen, etc. im Vergleich zur Breitverteilung
    • Einarbeitung von Silagen oder Transfermulch im Vergleich zu Mulchauflage

Einsatz alternativer Düngemittel (Reststoffe aus der Lebensmittelverarbeitung, Kleegras-basierte Düngemittel) und deren Applikationstechnik

Dabei sollen folgende Hypothesen überprüft werden:

  • Die N-Düngewirkung von Prozesswässern und KG-Gärresten ist höher als von Pellets und Silagen
  • Reihendüngung bzw. Unterfußdüngung erhöhen die N-Düngewirkung
  • Je niedriger die direkte N-Düngewirkung, desto höher die N-Nachwirkung im Folgejahr
  • Je höher die N-Direktwirkung, desto höher die Gesamt-N-Düngewirkung

Die Versuche werden im Freiland mit einem schnell wachsenden, früh ausgepflanzten Sommerkohl als Erstfrucht, Spinat als Zweitfrucht und Wechselweizen als Nachfrucht angelegt. Im Gewächshaus werden Tomaten mit den verschiedenen Düngemitteln behandelt.

Folgende Varianten werden insgesamt Versuchsstandort-übergreifend getestet. Die Versuchsstandorte sind über die Regionen Rheinland-Pfalz, Baden Württemberg und Bayern verteilt. Die Auswahl der zu testenden Varianten ist je Versuchs-Standort spezifisch.

1) Kontrolle: I. ungedüngt, II. Horndünger (100 %), III. Horndünger (50 %)
2) Kleegras-Silage breitflächig eingearbeitet
3) Kleegras-Silage Mulch
4) Kleegras-Pellets breitflächig
5) Kleegras-Pellets Reihendüngung/Unterfuß
6) Kleegras-Gärreste breitflächig
7) Kleegras-Gärreste Depot bzw. Unterfuß
8) Tofu-Molke – (Evtl nach Eindickung)
9) Transfermulch (Cut and Carry von Frischmaterial)
10) Kompost
11) Stallmist Herbstausbringung
12) Gärreste aus Bioabfällen (getrennte Sammlung) breitflächig

CloverPellets_CloseUp
Kleegras-Pellets

 

Systemversuch zur N-Transferwirkung von Kleegras (Systemversuch Cut & Carry)

Ergänzend wird ein Systemversuch Cut & Carry durchgeführt, um die pflanzenbaulichen, ökonomischen und produktionsökologischen Wirkungen von in gemüsebauliche Fruchtfolgen integrierten Futterleguminosen als N-Quelle zu bewerten.

Folgende Hypothesen sollen überprüft werden:

  • Substantiell höhere N2-Fixierungsleistung bei Cut & Carry im Vergleich zu gemulchtem Kleegras durch Abfuhr des Schnittguts
  • Höhere Nutzungseffizienz des fixierten Stickstoffs bei Cut & Carry im Vergleich zu gemulchtem Kleegras durch gezielten Schnittguttransfer zu N-bedürftigen Fruchtfolgegliedern und der Option der Schnittguteinarbeitung (Indikatoren: Herbst-Nmin, N-Bilanzensaldo etc.)
  • N-Nutzungseffizienz und betriebswirtschaftliche Parameter bei Cut & Carry längerfristig vergleichbar mit auf organischen Handelsdüngern basierenden Anbausystemen
  • Positive Wirkung des Kleegrases auf für die Bodenfruchtbarkeit relevante Bodenfunktionen (Corg) mit besonderer Relevanz bei intensiven gemüsebaulichen Fruchtfolgen

Anhand des als Dauerversuch angelegten Systemvergleichs sollen Nachhaltigkeit und längerfristige Funktionalität leguminosenbasierter Nährstoffstrategien ausgehend vom Zeitpunkt der Umstellung auf eine ökologische Flächenbewirtschaftung bewertet werden. Die Anlage des Versuchs ist daher auf einer bisher nicht entsprechend EU-Öko-Verordnung bewirtschafteten Versuchsfläche angelegt.

In dem Versuch werden im Rahmen einer vierfeldrigen gemüsebaulichen Fruchtfolge folgende Kulturarten in einer Spaltanlage mit dem Fruchtfolgefeld als Großteilstück angebaut:

  • Kleegras (Var. 1,2) / Winterweizen + nicht-legume WZF (Var. 3)
  • Porree
  • Salat + Brokkoli
  • Rote Bete

Folgende Düngungsvarianten wurden angelegt:

  1. Klassische Mulchnutzung des Kleegrases
  2. Cut & Carry-Verfahren
  3. Organische Mehrnährstoffdünger (Haarmehlpellets etc.)
Spinach_24092019_2
Spinat

Die N-Düngung orientiert sich an N-Bedarfswerten für den konv. Gemüsebau unter Berücksichtigung von Kennzahlen zur Netto-N-Freisetzung aus org. Handelsdüngern und Kleegrasgrünschnitt bzw. -aufwuchs sowie der standortspezifischen N-Nachlieferung. Die Elemente K und S werden nach berechneter Abfuhr zugeführt.

Kontakt

Dr. Kurt Möller, Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg, Tel.: 0721/9518-200, Mail: Kurt.Moeller@ltz.bwl.de

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