Forschungs- und Innovationsprojekt
Optimierung der Gülleausbringung II
Gülletrac zur Versuchsdurchführung
Optimierung der Gülleausbringung unter Berücksichtigung der Novellierung der Düngeverordnung und der NEC-Richtlinie
Die zentrale Frage des Projekts lautete: Wie können die Vorgaben der Düngeverordnung (DüV) in der landwirtschaftlichen Praxis zielführend umgesetzt werden, wodurch ein erheblicher Beitrag zu den Emissionsreduktionsverpflichtungen der Bundesregierung bei Ammoniak (NEC-Richtlinie) geleistet wird?
Durch die Vorgaben der Düngeverordnung und der Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen (NEC: National Emission Ceilings) müssen landwirtschaftliche Düngestrategien auf eine möglichst verlustarme und effiziente Ausbringung angepasst werden. Für die Mehrzahl der bayerischen Betriebe ergibt sich aus den Vorgaben Anpassungsbedarf in der technischen sowie logistischen Umsetzung des Managements von flüssigen Wirtschaftsdüngern.
Um pflanzenbauliche Wirkungen des Managements flüssiger Wirtschaftsdünger quantifizieren zu können, sind Exaktversuche notwendig.
Im Zentrum mehrjähriger (2020–2022) Feldversuche zu Winterweizen und Silomais im Raum Fürstenfeldbruck stand die Stickstoffwirkung unterschiedlicher Techniken zur Ausbringung flüssiger Wirtschaftsdünger. Außerdem wurden die Einflüsse verschiedener Ausbringmengen und Ausbringzeiten sowie verschiedener Kombinationen aus organischem Dünger und bedarfsgerechter mineralischer Stickstoffergänzungsdüngung auf den Ertrag sowie auf weitere wichtige Parameter der Stickstoffwirkung untersucht. Als solche wurden der Rohproteingehalt, die Stickstoffabfuhr, der Stickstoffsaldo, die Stickstoffeffizienz und der mineralische Stickstoffgehalt des Bodens nach der Ernte herangezogen.
Zielsetzung – offene Fragen
Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erprobung effektiver Möglichkeiten zur Senkung der Ammoniakverluste und wie diese von der Praxis umgesetzt werden können, um den rechtlichen Vorgaben Genüge zu leisten.
Herausforderung Ammoniakemissionen
In Deutschland stammen ca. 95 % der Ammoniak-(NH3-)Emissionen aus der Landwirtschaft. Dabei stellen die Wirtschaftsdünger (Gülle, Mist, Jauche, aber auch Gärreste aus Biogasanlagen) die bedeutendste Emissionsquelle dar. Diese Emissionen müssen stark reduziert werden, denn NH3 kann sich durch seine Eigenschaften negativ auf Gesundheit und Umwelt auswirken. In der Atmosphäre ist NH3 unerwünscht, da es unter anderem zur Eutrophierung und Versauerung von Ökosystemen beiträgt und indirekt klimarelevant wirkt.
Regelung der Höchstmengen für Luftschadstoffe
Im Rahmen des 2005 beschlossenen Göteborg-Protokolls, welches der Verringerung der negativen Effekte von Luftschadstoffemissionen (unter anderem Ammoniak, Feinstaub, Sickoxide) auf die menschliche Gesundheit und auf die Ökosysteme dient, wurde von der Europäischen Union die Richtlinie über Nationale Emissionshöchstmengen (NEC: National Emission Ceilings) erlassen. Darin werden Höchstmengen für Luftschadstoffe festgelegt. Deutschland überschreitet diese Höchstmengen in jedem Jahr deutlich. Die neue NEC-Richtlinie von 2016 fordert, dass die NH3-Emissionen in Deutschland seit dem Jahr 2020 um 52 % und ab dem 2030 um 29 % gegenüber dem Referenzjahr 2005 gesenkt werden müssen.
Wegen der Höhe ihres Emissionsbeitrags steht die Landwirtschaft hierbei in besonderer Verantwortung und unter besonderem Anpassungsdruck. Für die Zielerreichung ist die Durchführung umfangreicher Maßnahmen innerhalb der Landwirtschaft notwendig.
NH3-Emissionen bei der Wirtschaftsdüngerausbringung
Besonders während der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern entstehen hohe NH3-Emissionen. Aufgrund der Emissionshöhe stellt die Minderung der NH3-Emissionen bei der Wirtschaftsdüngerausbringung eine der effektivsten Maßnahmen dar. Die Einflussfaktoren, welche die Höhe der NH3- Emissionen bei der Ausbringung bestimmen, sind vielfältig und komplex. Sie hängen jedoch maßgeblich von der Ausbringungstechnik, dem Ausbringzeitpunkt und der Dauer bis zur Einarbeitung des Düngers ab.
So ist auf unbestelltem Ackerland die rasche und vollständige Einarbeitung von flüssigen Wirtschaftsdüngern nachweislich eine der besten Methoden der NH3-Emissionsminderung. Auf bestelltem Ackerland ist die Frühjahrsdüngung mit bodennahen Verfahren bzw. Injektionstechniken eine gute Methode, um eine hohe N-Effizienz zu erzielen.
Maßnahmen der Düngeverordnung
Die rechtlichen Vorgaben der DüV machen hierfür geeignete Maßnahmen verpflichtend. Mit der effektiven Umsetzung der Vorgaben zur Ausbringtechnik nach DüV ist etwa die Hälfte der notwendigen Emissionsminderung bei gleichzeitiger Effizienzsteigerung der organischen Düngung möglich. Dies ist auch zum Vorteil der Landwirte, die dadurch kostspieligen Mineraldünger einsparen können.
Laut Düngeverordnung (DüV) § 6 Satz 1 wird Landwirten und Landwirtinnen bei der Düngung von flüssigen Wirtschaftsdüngern (> 2 % TS, zum Beispiel Gülle, Gärrest) auf unbestelltem Ackerland eine sofortige Einarbeitung (spätestens innerhalb von vier Stunden, ab dem 1. Februar 2025 innerhalb einer Stunde nach Beginn des Aufbringens) des Düngers vorgeschrieben. Zudem schreibt die DüV in § 6 Satz 3 auf bestelltem Ackerland eine streifenförmige Ausbringung von flüssigen organischen Düngern vor. Der Einsatzzeitraum von flüssigen Wirtschaftsdüngern wurde durch die Verlängerung der Sperrfristen in der Düngeverordnung zusätzlich begrenzt, wodurch sich die Düngung noch stärker aufs Frühjahr konzentriert. Zudem gibt die DüV eine Mindestwirksamkeit von organischen Düngern vor.
Optimierung der Ausbringverfahren für flüssige Wirtschaftsdünger
Die DüV sowie die Zielsetzung durch die NEC-Richtlinie erfordern bei den meisten landwirtschaftlichen Betrieben eine Optimierung der Ausbringverfahren flüssiger Wirtschaftsdünger zur Reduktion der gasförmigen Stickstoffverluste und Erhöhung der N-Effizienz, um weiterhin eine bedarfsgerechte Nährstoffversorgung der Kulturen zu gewährleisten.
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Bodennahe Gülleausbringung in Feldversuchen zur angepassten organischen Düngung
Volltextalternative zum Video "Bodennahe Gülleausbringung in Feldversuchen zur angepassten organischen Düngung"
Das Video stellt verschiedene Ausbringtechniken zur bodennahen Ausbringung von flüssigen Wirtschaftsdüngern vor. Nacheinander werden die Ausbringgeräte Schleppschuh, Güllescheibenegge, Güllegrubber, Strip Tillage, flache und tiefe Scheibeninjektion in Aktion gezeigt. Anschließend folgt jeweils ein Blick auf den Boden, sodass die für jede Ausbringtechnik charakteristische Arbeitsweise sichtbar wird. In mehrjährigen Feldversuchen untersucht die Landesanstalt für Landwirtschaft, welchen Einfluss die bodennahe Ausbringung auf die Nährstoffversorgung der angebauten Kulturen hat.
Methoden
Im Rahmen des Forschungsprojekts wurden ortswechselnde Exaktversuche mit Kleinparzellen von 30 Quadratmeter zu den Kulturen Winterweizen und Silomais nach abfrierender Zwischenfrucht bzw. der Zweitfrucht Grünroggen angelegt.
Dünger
Der in diesem Forschungsprojekt verwendete Wirtschaftsdünger war Biogasgärrest. Die mit Biogasgärrest erzielten Ergebnisse können auch auf andere flüssige organische Dünger übertragen werden.
Die mineralische Düngung erfolgte mit Kalkammonsalpeter. Die Versuchsflächen wurden ausreichend mit Phosphor-, Kali- und Magnesiumsulfat gedüngt. Dies sollte jeglichen Nährstoffmangel (außer Stickstoff) ausschließen.
Die mineralische Düngung erfolgte mit Kalkammonsalpeter. Die Versuchsflächen wurden ausreichend mit Phosphor-, Kali- und Magnesiumsulfat gedüngt. Dies sollte jeglichen Nährstoffmangel (außer Stickstoff) ausschließen.
Versuchsstandort
Das Untersuchungsgebiet lag im oberbayerischen Landkreis Fürstenfeldbruck. Mit der Durchführung der Versuche war die Versuchsstation Puch der Bayerischen Staatsgüter betraut. Die benötigten Versuchsflächen wurden zum Teil von den Bayerischen Staatsgütern und zum Teil von benachbarten Landwirten bereitgestellt.
Zu Winterweizen wurden je Jahr ein Versuch an zwei verschiedenen Orten und zu Silomais je Jahr jeweils ein Versuch an einem Ort angelegt.
Zu Winterweizen wurden je Jahr ein Versuch an zwei verschiedenen Orten und zu Silomais je Jahr jeweils ein Versuch an einem Ort angelegt.
Düngung und Düngetechnik
Die Durchführung der organischen Düngung erfolgte mit dem neuesten Stand der Ausbringtechnik. Dazu wurden die vor Versuchsbeginn auf dem Markt verfügbaren Ausbringtechniken geprüft und verschiedene neue Ausbringtechniken angeschafft.
Die organische Düngung der Versuche wurde mit einem Spezialfahrzeug zur Gülleausbringung (Gülletrac) durchgeführt.
Bei der Düngung zu Winterweizen wurde der organische Dünger mittels Schleppschlauch, flacher (2-5 cm) oder tiefer (8-10 cm) Injektionstechnik appliziert.
Die organische Düngung von Silomais wurde mit verschiedenen Ausbringtechniken für flüssige Wirtschaftsdünger durchgeführt. Diese reichten von Schleppschlauch und Schleppschuh über flache und tiefe Injektionstechnik bis hin zu Güllescheibenegge, Güllegrubber und Strip-Tillage.
Bei einzelnen Versuchsgliedern erfolgte eine bedarfsgerechte mineralische Ergänzungsdüngung.
Die organische Düngung der Versuche wurde mit einem Spezialfahrzeug zur Gülleausbringung (Gülletrac) durchgeführt.
Bei der Düngung zu Winterweizen wurde der organische Dünger mittels Schleppschlauch, flacher (2-5 cm) oder tiefer (8-10 cm) Injektionstechnik appliziert.
Die organische Düngung von Silomais wurde mit verschiedenen Ausbringtechniken für flüssige Wirtschaftsdünger durchgeführt. Diese reichten von Schleppschlauch und Schleppschuh über flache und tiefe Injektionstechnik bis hin zu Güllescheibenegge, Güllegrubber und Strip-Tillage.
Bei einzelnen Versuchsgliedern erfolgte eine bedarfsgerechte mineralische Ergänzungsdüngung.
Befüllen des Gülletrac
Schleppschuh-Ausbringtechnik
Schlepp- schuh
Schlepp- schlauch
Strip till
Gülleband im Boden
Güllescheibenegge
Scheibeninjektion, 6 cm tief
Scheibeninjektion, 10 cm tief
Scheibeninjektion
Ergebnisse
Aus den Versuchen wurden folgende wichtige Erkenntnisse gewonnen.
Ergebnisse zu Winterweizen
Wird Winterweizen organisch mit Stickstoff gedüngt, ist eine tiefe Injektion in den Boden zu bevorzugen, denn mit steigender Ablagetiefe des Düngers verbessert sich seine Stickstoffwirkung. Die Kombination aus verhaltener organischer Stickstoffdüngung (ca. 85 kg N/ha) und bedarfsgerechter mineralischer Stickstoffergänzung führte in den Versuchen zu hohen Erträgen und Rohproteingehalten sowie zu niedrigen Stickstoffsalden. Aufgrund der geringeren Stickstoffausnutzung von Winterweizen gegenüber Silomais sollte eine organische Düngung zu Winterweizen deshalb nach Möglichkeit etwa in diesem Umfang erfolgen.
Ergebnisse zu Silomais nach abfrierender Zwischenfrucht
Aufgrund seiner guten Stickstoffausnutzung ist es bei Silomais möglich, mit überwiegend organischer Düngung eine gute Stickstoffwirkung zu erzielen. Die organische Düngung kann dabei mit den gängigen Düngeverfahren (Applikationstechnik, Düngezeitpunkte) bei vergleichbarer Stickstoffwirkung erfolgen. Wird jedoch der organische Dünger vor der Maissaat mit der Güllescheibenegge appliziert, kann die beste Stickstoffeffizienz erreicht werden. Einen guten Erosionsschutz bieten das Strip-Tillage Verfahren sowie die tiefe Scheibenschlitztechnik.
Ergebnisse zu Silomais nach der Zweitfrucht Grünroggen
Nach der Zweitfruchternte führt die Ausbringung des flüssigen organischen Düngers mit dem Güllegrubber zu einer hohen Stickstoffeffizienz. Außerdem erreicht eine einmalige organische N-Düngung vor der Maissaat im Vergleich zur aufgeteilten Düngung vor der Saat und in den Maisbestand überwiegend eine verbesserte Stickstoffwirkung. Mit den Verfahren, bei denen der flüssige organische Dünger direkt in den Boden eingebracht wird, lässt sich eine höhere Stickstoffwirkung erzielen, als wenn der Dünger erst oberflächlich appliziert und anschließend eingearbeitet wird. Durch die Düngerapplikation mit dem Strip-Tillage Verfahren sowie mit der tiefen Scheibenschlitztechnik wurde ein guter Erosionsschutz geboten, wobei die Stickstoffwirkung mit dem Strip-Tillage Verfahren besser als mit der Schiebenschlitztechnik war.
Die Einzelergebnisse sind im Abschlussbericht (pdf) aufgeführt. Ebenfalls finden sich in diesem kurze Teilzusammenfassungen zu den geprüften Kulturen sowie die Gesamtzusammenfassung des Projekts.
Projektinformation
Projektleitung: R. Knöferl
Projektbearbeitung: D. Schubert, U. Dörfel, H. Steber
Laufzeit: 01.01.2019 - 31.12.2022
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Projektpartner: IAB, AVB Puch, AQU
Förderkennzeichen: A/18/24