Stickstoff im Anbausystem halten und pflanzenbaulich nutzen

Beitrag von Dipl. Ing. G. Stemann, FH Südwestfalen

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Die Problematik des Austrages von Nitrat aus dem Produktionssystem wird seit etwa dem Ende der 80er Jahre diskutiert und ist nach wie vor aktuell. Die hohe gesellschaftliche und politische Brisanz zeigt sich vor dem Hintergrund der drohenden „Nitratklage“ der EU, der Diskussion um die Belastung der Grundwasserkörper in den „roten Gebieten“ sowie einer möglichen Verschärfung der Düngeverordnung (DVO). Trotz der erreichten Verbesserungen (Nährstoffexport aus Veredelungsgebieten, sinkendem Mineraldüngereinsatz) weisen die Nährstoffbilanzen der landwirtschaftlich genutzten Fläche in NRW einen relativ konstanten durchschnittlichen Stickstoffüberschuss von rd. 30 kg/ha N aus - in Einzelfällen können jedoch auch deutlich höhere N-Residuen entstehen. Aus Sicht des Umwelt- und Verbraucherschutzes aber auch aus pflanzenbaulich-ökonomischen Gründen ist es daher zwingend geboten, den Stickstoff effizienter in Pflanze und Boden zu halten.

N-Überhang:  Ursachen und Lösungsansätze

Die Ursachen für Nährstoff–Überhänge im Ackerbau sind vielschichtig, komplex und teils nicht vollumfänglich abzustellen. Handlungsbedarf ergibt sich zunächst in Bezug auf vermeidbare Ursachen - hier wurden in den letzten Jahren auch bereits Verbesserungen umgesetzt:

  • Nährstoffanfall ≠ Flächenausstattung: Gefahr der „Gülleentsorgung“
  • Keine bzw. fehlerhafte N–Bedarfsrechnung
  • Keine Zwischenfrucht vor Sommerung in der Auswaschungsperiode
  • Nährstoffansatz für organische Dünger: pauschale Richtwerte, Analyseprobleme

Deutlich größere Schwierigkeiten bereitet die Einschätzung und Feinjustierung unsicherer Einflussfaktoren:

  • Einschätzung Nachlieferung / Mineralisierung aus N-Pool + Humus
  • Nährstoff-Mangel (pH-Wert, P, K, S, Mg, Bor und andere Spurenelemente)   
  • Bodenbearbeitung + Wetter: Anregung Mineralisation im Herbst

Trotz aller Bestrebungen und Optimierungsmöglichkeiten sind Nährstoffüberhänge jedoch aufgrund unkalkulierbarer Witterungs- und Umweltbedingungen nicht vollständig vermeidbar. Nicht beeinflussbare Faktoren sind:

  • Kalkuliertes Ertragsziel nicht erreicht: Wetterextreme (Dürre, Hagel) & schlecht bekämpfbare Schädlinge / Krankheitserreger (z.B. Virosen)   
  • Frühsommertrockenheit: geringe Mineralisierung im Mai / Juni
  • Sommertrockenheit (Trockengare) + feucht-warmer Herbst

N-Residuen können im Produktionssystem in verschiedenen Situationen und in unterschiedlicher Dimension auftreten. Ein deutlicher Anstieg der herbstlichen Nmin-Werte erfolgt unter folgenden Bedingungen:

  • Kulturen mit hohem N-Bedarf + geringem N-Export (Raps, Gemüsekulturen)
  • Anbau N–fixierender Kulturen (Körnerleguminosen, Kleegras)
  • Hohe Humusgehalte (Veredelungsregion) + anhaltend hohe Mineralisationsraten im Spätsommer / Herbst (Silomais, Körnermais, ggf. Wintergetreide)
  • Starker Bodeneingriff durch Ernte bei guter Gare (Kartoffel, Zuckerrübe, Möhren)

Nach Rüben und Spätkartoffeln kann freigesetzter Stickstoff nur durch den nachfolgenden Winterweizen aufgenommen werden - dessen Kapazität ist mit etwa 10 bis max. 30 kg/ha N  allerdings sehr begrenzt.

In den anderen Fällen ist die Verringerung von Umsetzungsprozessen grundsätzlich durch eine möglichst extensive Bodenbearbeitung bzw. durch das vollständige Unterlassen (Direktsaatverfahren) möglich. Spezifische Technik für diese Strategien ist derzeit nur selten verfügbar, darüber hinaus entstehen oft anderweitige erhebliche Zielkonflikte ( z.B. Rotteförderung, phytopathologische Gründe, u.a.m.). Die Aufnahme von mineralisierenden Nährstoffen nach der Ernte ist durch aktiv wachsende Pflanzen in Form eines gezielten Zwischenfruchtanbaus sehr effizient möglich. Bei möglichst früh räumenden Hauptfrüchten setzt dies jedoch eine ausreichende Vegetationszeit im Herbst (min. 10 bis 12 Wochen) voraus. Aussaaten (auch von spätsaatverträglichen Arten) müssen Anfang September erfolgen - Saaten nach der ersten Septemberdekade bringen nur noch geringe Aufwüchse mit geringem N-Fixierungspotential.

Bei spät räumenden Kulturen kann die frühzeitige Untersaat der Begrünungspflanzen in einen Kulturbestand hinein einen zeitlichen Vorlauf ermöglichen. Anspruchsvoll ist es, die Ansprüche beider Kulturarten wie auch die Wirkung der chemischen Unkrautbekämpfung zu berücksichtigen. Letztlich bestimmt die Konkurrenz um Wasser und Licht den Erfolg des Verfahrens. Enge Reihenabstände und frühzeitige Bodenbedeckung sowie die Anwendung von Bodenherbiziden erschweren die Nutzung von Untersaaten im Getreide. Darüber hinaus ist die Konkurrenzkraft produktiver Bestände mit einer Ertragserwartung von 90 bis 100 dt/ha zu hoch. 

Größere Reihenabstände (37,5 bis 45 cm) gewähren einen guten Lichteinfall und können in Raps und Ackerbohnen genutzt werden. Die klassische Reihenweite von 75 cm im Mais ermöglicht sogar eine gezielte Platzierung der Untersaat mit Einhaltung eines Sicherheitsabstandes (ca. 25 cm) zur Kulturpflanze. 

Funktionelle Zwischenfruchtbestände haben ein enormes N-Bindungspotential, das jedoch vom Massenwachstum abhängig ist. Nach zeitiger Aussaat und zügiger Entwicklung sind Aufwüchse von 30 bis 40 dt/ha erzielbar in denen 80 bis >100 kg/ha N gebunden werden können. Untersaaten im Deckfruchtbestand binden zunächst sehr wenig Stickstoff, erst mit zunehmender Entwicklung durch Lichteinfall in den abreifenden Bestand bzw. nach der Deckfruchternte steigen Massenentwicklung und N-Aufnahme. Der Massenwuchs von Grasuntersaaten und damit auch die N-Fixierungsleistung streuen in sehr weiten Bereichen: In Silomais können zum Zeitpunkt der Ernte 1 bis 10 dt/ha TM kalkuliert werden, in lichten Körnermaisbeständen sind 10 bis >15 dt/ha TM möglich. Dementsprechend ist eine Nitratreduzierung im Boden von 10 bis > 50 kg/ha messbar, die durch verlängertes Wachstum (einen späteren Umbruch) deutlich gesteigert werden kann.