Versuchsergebnisse zur organischen Düngung
Pflanzenbauliche Wirkung von Stallmist (IOSDV)
Luftbild des Versuchs
Teilauswertung des Internationalen Organischen Stickstoffdauerversuches (IOSDV; V520)
Der Wert von Stallmist wird gern unterschätzt. Gleichzeitig ist die Langzeitwirkung des Mistes nicht so einfach bewertbar. Wieviel mineralischer Stickstoff lässt sich durch den Einsatz von Stallmist einsparen und welche Rolle spielt dabei die Anwendungsdauer? Antworten auf diese Fragen gibt der Internationale Organische Stickstoffdauerversuch, der nun bezogen auf die Stallmistdüngung für den Zeitraum 1984–2019 ausgewertet wurde.
Versuchsbeschreibung
Bei diesem ortsfesten Dauerfeldversuch (V520) werden seit 1984 in einer dreigliedrigen Fruchtfolge (Rotation) Silomais bzw. Zuckerrübe, gefolgt von Winterweizen und Wintergerste angebaut. Dabei werden verschiedene Kombinationen von organischer und anorganischer Stickstoffdüngung in dreifacher Wiederholung getestet.
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Tabelle 1: Düngeübersicht
Der Versuch ist als zweifaktorielle Streifenanlage angelegt. Faktor 1 umfasst insgesamt zehn Stufen unterschiedlicher Arten von organischer Düngung. Dabei werden unter anderem Stallmist in Form von Rinderfestmist eingesetzt, der in der Regel nicht strohreich war. Unter der Annahme, den Optimalertrag zu erzielen, wurde der Stallmist zu Silomais gedüngt. Der Mist wurde deshalb nach Wintergerste auf die Stoppel ausgebracht und eingearbeitet. Im Mittel des gesamten Untersuchungszeitraums wurden bei den Stallmistvarianten rund 175 Kilogramm Gesamtstickstoff pro Hektar und Rotation ausgebracht.
Tabelle 1 gibt einen Überblick.
Tabelle 1 gibt einen Überblick.
Angleichung der Düngung an die Ertragssteigerung
Ab dem 15. Versuchsjahr wurde die Düngung den allgemeinen Ertragssteigerungen angepasst. Bei Silomais betraf dies ausschließlich die Stallmistmenge. Bei den beiden Getreidefrüchten wurde die mineralische Düngung bei den N-Stufen 2 bis 5 ab 1999 erhöht (Tabelle 1).
Mineralische Ergänzungsdüngung
Die mineralische N-Düngung zu den einzelnen Varianten umfasste eine große Spannweite. Dabei entspricht, über eine Rotation betrachtet, Stufe 5 einer N-Menge, die bewusst hoch angesetzt wurde und in der Rotation insgesamt über der heute in der Praxis nach Düngeverordnung möglichen Maximalmenge liegt.
Über jede der organisch gedüngten Parzellen ist als Faktor 2 eine mineralische N-Ergänzung gelegt. Diese wird als Kalkammonsalpeter (KAS) in jeweils fünf festen N-Stufen gegeben. Dadurch ist es möglich, die Wirkung unterschiedlicher Düngungskombinationen auf die Entwicklung der Bodenfruchtbarkeit (Ertrag, Qualität, Humusgehalt, N-Mineralisation) zu einzelnen Kulturen bzw. zu der Rotation zu erfassen. Ebenfalls kann mit diesem Versuchsansatz die Wirkung der organischen Düngung im Vergleich zur mineralischen Düngung abgeleitet werden.
Über jede der organisch gedüngten Parzellen ist als Faktor 2 eine mineralische N-Ergänzung gelegt. Diese wird als Kalkammonsalpeter (KAS) in jeweils fünf festen N-Stufen gegeben. Dadurch ist es möglich, die Wirkung unterschiedlicher Düngungskombinationen auf die Entwicklung der Bodenfruchtbarkeit (Ertrag, Qualität, Humusgehalt, N-Mineralisation) zu einzelnen Kulturen bzw. zu der Rotation zu erfassen. Ebenfalls kann mit diesem Versuchsansatz die Wirkung der organischen Düngung im Vergleich zur mineralischen Düngung abgeleitet werden.
Die Bodenbearbeitung, die Saat und der Pflanzenschutz wird ortsüblich optimal über alle Varianten gleich durchgeführt. Alle nicht organisch gedüngten Parzellen erhalten eine P/K-Ausgleichsdüngung mit Triple Superphosphat und Kornkali. Im Frühjahr erhält der gesamte Versuch zudem eine Schwefel- und Magnesiumdüngung.
Getreideeinheiten (GE)
Um Aussagen über die N-Effizienz von Düngungsmaßnahmen im Rahmen einer Fruchtfolge treffen zu können, mussten die jeweiligen Korn- und Frischmasseerträge in sogenannte Getreideeinheiten (GE) umgerechnet werden. Dadurch können die Ertragsergebnisse der einzelnen Fruchtarten Silomais (Frischmasseertrag), Winterweizen (Kornertrag) und Wintergerste (Kornertrag) für eine Rotation bzw. über die Jahre miteinander verrechnet werden.
Für die Berechnung wurde unter Berücksichtigung der Erzeugerpreise für Verkaufsware (netto) Folgendes für die einzelnen Fruchtarten im Mittel von drei Jahren (2018-2020) zugrunde gelegt:
- 1 Doppelzentner (dt) Kornertrag Winterweizen = 1,00 GE (entsprechend 16,27 Euro netto Verkaufserlös)
- 1 dt Kornertrag Wintergerste = 0,92 GE
- 1 dt Frischmasse Silomais mit 32 % TS = 0,172 GE
Ergebnisse
Positive Ertragseffekte durch Stallmist
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Tabelle 2: Erzielte Erträge
In Tabelle 2 sind die mittleren jährlichen Erträge der drei einzelnen Fruchtarten sowie der mittlere Jahresertrag einer Rotation bei unterschiedlicher organischer und mineralischer Düngung dargestellt. Bei allen drei Fruchtarten führte die Stallmistgabe zu signifikant höheren Erträgen. Dies sowohl bei fehlender als auch bei gegebener mineralischer N-Ergänzung. Letztere ist in Tabelle 2 als Mittel über die vier mineralisch gedüngten N-Stufen (2 bis 5) aufgeführt. Der positive Ertragseffekt von Stallmist war jedoch bei jeder Fruchtart in allen fünf N-Stufen (nicht eigens dargestellt) signifikant.
Silomais profitierte am stärksten von der im Herbst zuvor gegebenen Stallmistdüngung. Von der Nachwirkung profitierte auch wesentlich der nach Silomais folgende Winterweizen. Deutlich abgeschwächt, aber dennoch signifikant traf dies auch auf die darauffolgende Wintergerste zu.
Im Durchschnitt einer dreijährigen Fruchtfolge wurden durch die Stallmistdüngung bei einer ergänzenden mineralischen N-Düngung (Mittel 2 bis 5) jährlich 4,4 Getreideeinheiten (GE) pro Hektar mehr gegenüber stallmistfreier Düngung erzielt.
Was brachte die mineralische N-Düngung?
Wirkung der Mineraldüngung
Die Ertragswirkung der mineralischen N-Düngung (vergleiche Faktor 2, Mittel Stufe 2 bis 5 minus Stufe 1 in Tabelle 2) unterschied sich zwischen den drei Fruchtarten deutlich. Sie war bei Winterweizen mit Abstand am höchsten und bei Silomais, trotz der im Versuch höheren mineralischen N-Gabe, am geringsten.
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Abbildung 1:
Mittlerer Jahresertrag
Im Falle gänzlich fehlender Düngung sowie bei ausschließlicher Stallmistdüngung, das heißt ohne mineralische N-Ergänzung (Faktor 2 Stufe 1), erreichte Silomais weit höhere Erträge (in Getreideeinheiten) als die beiden Kornfrüchte. Damit wurde auch in diesem Versuch bestätigt, dass die Nährstoffversorgung von Silomais zu einem hohen Anteil aus der Nachlieferung des Bodens kommt.
Die Ertragswirkung ansteigender mineralischer N-Düngung auf den mittleren Jahresertrag einer Rotation (SM-WW-WG) zeigt Abbildung 1. Die Punkte sind die im Versuch ermittelten Werte, daraus wurden die dargestellten Trendlinien (blau, grün) berechnet.
Kombinierte Düngung
Die im Versuch in Stufe 5 (Tabelle 1) gegebenen mineralischen N-Mengen liegen höher, als dies heute in der Praxis fachrechtlich möglich wäre. Die maximal mögliche mineralische N-Düngung (mit/ohne Stallmist) wurde für das Mittel einer Rotation unter Berücksichtigung landkreisbezogener Daten (Ertrag, Nmin-Gehalt) abgeschätzt und ist als rote senkrechte Linien in Abbildung 1 eingetragen. Nach den Vorgaben der Düngebedarfsermittlung kann bei organischer Düngung natürlich weniger mineralischer Stickstoff (Linie links) als bei ausschließlich mineralischer Düngung (Linie rechts) eingesetzt werden.
Die Frage war, ob unter diesen Bedingungen die kombinierte Düngung mit Stallmist weniger Ertrag brachte als eine rein mineralische N-Düngung. Dies war nicht der Fall, vielmehr erreichte die kombinierte Düngung mit Stallmist tendenziell etwas höhere Erträge als die rein mineralisch höher gedüngte, jedoch stallmistfreie Variante.
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Abbildung 2:
Ertragsentwicklung
Am Beispiel des Dauerdüngungsversuchs in Puch wird deutlich, dass sich erst bei langen Versuchslaufzeiten Trends zur Wirkung von Düngern mit einem hohen Anteil an organisch gebundenem Stickstoff ableiten lassen.
Die Abbildung 2 zeigt die Entwicklung der mittleren Jahreserträge einer Fruchtfolge mit unterschiedlicher Düngung über einen Zeitraum von 12 Rotationen bzw. 36 Versuchsjahre. Die Punkte sind die im Versuch ermittelten Werte, daraus wurden die dargestellten Trendlinien (grün, rot) berechnet.
Die Abbildung 2 zeigt die Entwicklung der mittleren Jahreserträge einer Fruchtfolge mit unterschiedlicher Düngung über einen Zeitraum von 12 Rotationen bzw. 36 Versuchsjahre. Die Punkte sind die im Versuch ermittelten Werte, daraus wurden die dargestellten Trendlinien (grün, rot) berechnet.
Darstellung der Ertragswirkung
Erkennbar ist auf den ersten Blick, dass sich im Trend die Ertragsabstände sowohl innerhalb als auch zwischen den einzelnen Düngungsvarianten mit zunehmender Versuchsdauer vergrößert haben. Dabei konnte bei Verzicht auf eine mineralische N-Düngung der gegebene Rinderfestmist zumindest ein niedriges Ertragsniveau langfristig sichern. Ohne jegliche Stickstoffdüngung (nur P-, K-, Mg-Düngung) fiel der Ertrag, wie erwartet, im Trend ab.
Deutlich wird auch, dass im ersten Viertel des Untersuchungszeitraums eine Ertragswirkung von Rindermist kaum vorhanden war und erst ab etwa der fünften Rotation deutlich sichtbar wurde. Dies liegt daran, dass sich im Laufe der Zeit immer mehr organischer Stickstoff aus dem Stallmist im Boden ansammelt und mineralisiert wird. Auch bei ausschließlich mineralischer Düngung waren im Trend ansteigende Ertragseffekte gegenüber fehlender Düngung zu verzeichnen. Dies kann dadurch erklärt werden, dass bei einer Düngung auch die unterirdische Biomasse gefördert wird und damit im Laufe der Zeit mehr Stickstoff für die Mineralisation als bei Versuchsanfang zur Verfügung steht.
Wieviel mineralischen Stickstoff ersetzte Stallmist?
Einsparpotenzial bei der Mineraldüngung
Eine zentrale Frage der Versuchsauswertung war, wieviel mineralischer Stickstoff durch die gegebene Stallmistdüngung eingespart werden konnte. Anders gesagt: Wie effizient kann der im Stallmist enthaltene gesamte Stickstoff (organisch plus anorganisch) im Vergleich zu Kalkammonsalpeter, also schnell verfügbarem mineralischen Stickstoff, eingesetzt werden?
Zunehmende Wirkung des Stallmists
Naturgemäß kann die N-Effizienz der organischen Düngung zwischen den Jahren bzw. Rotationen stark schwanken. Dies war auch in Puch so (Abbildung 3). Dennoch lässt sich ein klarer Trend erkennen: Bei regelmäßiger Anwendung nimmt die Wirkung von Stallmist zu (Abbildung 3, schwarze Linie). Dies liegt unter anderem daran, dass sich zunehmend mehr organischer Stickstoff im Boden anreichert, woraus pro Jahr etwa 1 bis 3 Prozent mineralisiert werden und dem Pflanzenwachstum zur Verfügung stehen. Daraus folgt für die Praxis, dass sich auf einer bisher nicht organisch gedüngten Fläche durch Stallmist kaum mineralischer N-Dünger einsparen lässt. Bei langjähriger Düngung jedoch schon.
Einsparung an mineralischem Stickstoff
So wurde im Mittel der Versuchslaufzeit in Puch ein Mineraldüngeräquivalent von 24 Prozent ermittelt (siehe auch Tabelle 3, letzte Zeile) welches gegen Ende der Untersuchungszeitraums im Trend auf rund 35 Prozent zunahm. Das bedeutet: Pro 100 Kilogramm mit Rindermist ausgebrachtem Gesamtstickstoff konnten gegenüber einer rein mineralischen N-Düngung 24 bzw. 35 Kilogramm mineralischer Stickstoff eingespart werden, um den gleichen Ertrag zu erzielen.
N-Ausnutzung in der Fruchtfolge
Betrachtet man die einzelnen Kulturen in Puch, so zeigte sich: Die höchste N-Ausnutzung des durch Stallmist ausgebrachten Stickstoffs (im Versuch 175 kg Gesamt-N pro Hektar) wurde innerhalb der dreijährigen Fruchtfolge zu Silomais erzielt. Also im Anwendungsjahr, das heißt im ersten Jahr nach der Ausbringung auf die Wintergerstenstoppel im Vorherbst (Tabelle 3).
Wird die Mindestwirksamkeit nach Düngeverordnung erreicht?
Mindestwirksamkeit und Mineraldüngeräquivalent
Eine weitere Frage war, ob und inwieweit die bundeseinheitlich vorgeschriebenen Vorgaben der Düngeverordnung (DüV) zur Mindestwirksamkeit des Gesamtstickstoffs erreicht werden konnten. Eine wichtige Rolle spielt dabei das sogenannte Mineraldüngeräquivalent (MDÄ) (entspricht N-Effizienz).
Nach Düngeverordnung (DüV) sind bei der Düngebedarfsermittlung bei Rinderfestmist im Anwendungsjahr 25 Prozent des Gesamt-N an Mindestwirksamkeit anzurechnen. Dies wurde im Mittel der Jahre in Puch bei Silomais mit einem durchschnittlichen MDÄ von 17 Prozent nicht erreicht.
Nach Düngeverordnung (DüV) sind bei der Düngebedarfsermittlung bei Rinderfestmist im Anwendungsjahr 25 Prozent des Gesamt-N an Mindestwirksamkeit anzurechnen. Dies wurde im Mittel der Jahre in Puch bei Silomais mit einem durchschnittlichen MDÄ von 17 Prozent nicht erreicht.
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Abbildung 3:
Wirksamkeit des Stallmists im Versuch
Nach Düngeverordnung sind darüber hinaus bei der Düngebedarfsermittlung noch 10 Prozent des zur Vorfrucht gegebenen organischen Stickstoffs (Gesamt-N) als N-Nachlieferung anzurechnen. Damit wären in der Rotation insgesamt 35 Prozent des mit Rinderfestmistes ausgebrachten Stickstoffs als Mindestwirksamkeit (MDÄ) zu erreichen gewesen. In Puch konnte dieser Zielwert im ersten Drittel des Untersuchungszeitraums bei Weitem nicht erreicht werden (Abbildung 3). Erst im letzten Drittel der Versuchsperiode wurde in einzelnen Rotationen ein MDÄ von rund 35 Prozent gemessen, im Trend (Abbildung 3 schwarze Linie) würde dieser Werte erst nach über 36 Jahren Anwendungsdauer erreicht werden.
Beachtenswert ist zudem die negative bzw. sehr geringe Wirkung des Stallmistes in den ersten Jahren der Anwendung. Dies erklärt sich durch den zu Anfang noch strohreichen Stallmist (Bindung von Stickstoff, nicht Pflanzenverfügbar) und dadurch, dass sich die Nachlieferung von Stickstoff aus dem Dünger erst aufbauen musste.
| Fruchtart | Mineraldüngeräquivalent (MDÄ) |
|---|---|
| Silomais (1. Jahr nach der Ausbringung) | 17 % |
| Winterweizen (2. Jahr nach der Ausbringung) | 5 % |
| Wintergerste (3. Jahr nach der Ausbringung) | 2 % |
| Gesamtwirkung Rotation (SM-WW-WG) | 24 % |
Fazit
Stallmist wirkt – je länger eingesetzt, umso besser! Aus den Versuchsergebnissen ableitbar ist aber auch, dass ein Versuch, welcher nach etwa 3 bis 4 Rotationen, also 9 bis 12 Jahren, abgebrochen worden wäre, andere Ergebnisse und damit auch andere Aussagen gebracht hätte als die vorliegende Langzeitbetrachtung.
Durch Stallmisteinsatz in der Fruchtfolge kann der Ertrag signifikant gesteigert bzw. der Aufwand an mineralischem N-Dünger deutlich reduziert werden. Dies jedoch erst bei langjährigem Einsatz. Die nach Düngeverordnung bei der Düngebedarfsermittlung anzusetzende Mindestwirksamkeit von Rinderfestmist wurden im Versuch jedoch nicht bzw. erst nach sehr langer Anwendungsdauer erreicht.
