Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin - LELF

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Ministerium
für Ländliche Entwicklung,
Ministerium
für Ländliche Entwicklung,
Umwelt
und Verbraucherschutz
Umwelt
und Verbraucherschutz
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Landwirtschaft,
Gartenbau
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und Ernährung
Dauerfeldversuche
Dauerfeldversuche
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ininBrandenburg
Brandenburgund
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Berlin
in Brandenburg und Berlin
Beiträge
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Beiträge für eine nachhaltige
landwirtschaftliche
Bodennutzung
landwirtschaftliche
Bodennutzung
landwirtschaftliche
Bodenbenutzung
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Impressum
Herausgeber:
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Redaktion:
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Druck:
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Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin
Beiträge für eine nachhaltige landwirtschaftliche Bodennutzung
Gemeinsam erarbeitet von:
Humboldt-Universität zu Berlin (HU)
Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät
Institut für Pflanzenbauwissenschaften
Albrecht-Thaer-Weg 5, 14195 Berlin
Tel.: 030-31471-145 Fax: 030-31471-407
www.agrar.hu-berlin.de
Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren/Erfurt e.V. (IGZ)
Abteilung Pflanzenernährung
Theodor-Echtermeyer-Weg 1, 14979 Großbeeren
Tel.: 033701-78131
Fax: 033701-55391
www.igzev.de
Landesamt für Verbraucherschutz, Landwirtschaft und Flurneuordnung (LVLF)
Referat Ackerbau und Grünland
Berliner Straße, 14532 Stahnsdorf, OT Güterfelde
Tel.: 03329-6914-00 Fax: 03329-6914-29
www.mluv.brandenburg.de
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.
Eberswalder Straße 84, 15374 Müncheberg
Tel.: 033432-820
Fax: 033432-82212
www.zalf.de
Bearbeiter:
Barkusky, Dietmar, Dr. (ZALF)
Tel./Fax: 033432-82-168/186
E-Mail: [email protected]
Hierold, Wilfried, Dr. (ZALF)
Tel./Fax: 033432-82-436/280
Baumecker, Michael (HU)
Tel./Fax: 033731-15469/80307
E-Mail:[email protected]
Käding, Horst, Dr. (ehem. ZALF)
Tel.: 033875-90758
Chmielewski, F.-M. (HU)
Tel.: 030-31471210
Köhn, Wolfgang, Dr. (ehem. HU)
Tel.: 030-31471204
Ellmer, Frank, Prof., Dr. (HU)
Tel./Fax: 030-314-71-197/211
Rühlmann, Jörg, Dr. (IGZ)
Tel./Fax: 033701-78262/55391
Gagern, Wilfried von, Dr. (ehem. LVLF)
Tel.: 033200 51429
Zimmer, Jörg (LVLF)
Tel./Fax: 03329-6914-24 / 29
Inhalt
Seite
Vorwort ……………………………………………………………………………………………
4
1.0
Die Böden Brandenburgs im Überblick - Einordnung der Dauerversuchsstandorte
7
2.0
Standorte der Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin …………………….….. 12
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
Klimatologische Standortbeschreibung ……………………….………………………….…...
Standortbeschreibungen …………………………………………………………………….….
Vergleich der Niederschläge und Temperaturen für die Versuchsstandorte (1971-2000).
Zusammenfassung ……………………………………….……………………………………..
15
16
19
21
3.0
Steckbriefe der Dauerfeldversuche …………………………………………….……..……
22
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.2
3.2.1
3.2.2
3.3
Berlin-Dahlem Humboldt-Universität ………………………………………………………….
Agrarmeteorologisches Intensivmessfeld Berlin-Dahlem …………………………………..
Statischer Dauerversuch Bodennutzung Berlin-Dahlem ……………………………………
Internationaler Organischer Stickstoffdauerdüngungsversuch Berlin-Dahlem …………...
Großbeeren, Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau …………………………………….
Kastenparzellenversuch Großbeeren (1973) …………………………………………………
Statischer Dauerfeldversuch „Organisch-mineralische N-Düngung“ Großbeeren
Groß Kreutz und Güterfelde, Landesamt für Verbraucherschutz, Landwirtschaft und
Flurneuordnung…………………..……………………………………….……………………...
Dauerfeldversuch M4, Groß Kreutz, Kombinationsversuch Mineral-N
mit Stalldung-N ………………………………………………………….……………………….
Dauerfeldversuch P60, Groß Kreutz, organisch-mineralische Düngung …………………
Fazit aus den Dauerfeldversuchen P60 und M4, Groß Kreutz …………………..…………
Müncheberg, Paulinenaue ZALF ………………………….……………………………..…....
Müncheberger Nährstoffsteigerungsversuch, V140 ……………………………….…..….…
Bewirtschaftungsversuch V760 ………………………………………………………...…..….
Grünlanddauerversuch V102, Paulinenaue …………………………….………….…….…..
Thyrow, HU ……………………………………………………………………………………….
Statischer Nährstoffmangelversuch Thyrow …………………………………………………
Statischer Bodenfruchtbarkeitsversuch Thyrow ……………………………………………..
Statischer Düngungs- und Beregnungsversuch Thyrow ……………………………………
22
22
38
49
61
61
73
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.4.
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.5
3.5.1
3.5.2
3.5.3
86
86
93
101
103
103
109
115
125
125
133
142
4.0
Vergleichende Auswertung der Dauerfeldversuche und deren Bedeutung für die
Bodennutzung ………………………………………………………………………………… 148
4.1
4.1.1
4.1.2
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
Bodennutzung und Erträge ………………………………………………………………….…
Erträge der nicht gedüngten Parzellen (Nullparzellen) ………………………………………
Erträge der gedüngten Prüfglieder ………………………………………………………….…
Stickstoff- u. Kohlenstoffhaushalt des Systems Boden-Pflanze ……………………………
Stickstoffhaushalt …………………………………………………………………………….….
Effektives Stickstoffangebot und dessen Einfluss auf die Pflanze ……………………...…
Stickstoffbilanz ………………………………………………………………………………..…
Kohlenstoffhaushalt ………………………………………………………………………..……
5.0
Zusammenfassung …………………………………………………………………………… 178
149
149
151
156
157
158
164
172
Anhang …………………………………………………………………………………………… 189
2
Grußwort
In der vorliegenden Broschüre werden Dauerfeldversuche vorgestellt, die ein wichtiger Bestandteil des wissenschaftlichen Erbes von Generationen vor unserer Zeit
sind. Es ist der Weitsicht der Initiatoren dieser Versuche zu danken, dass wir heute
auf einen umfangreichen Fundus an Erkenntnissen zu den behandelten, teils existentiellen Fragen zurückgreifen können. Das Land Brandenburg fühlt sich diesem
Erbe verpflichtet, um es als Entscheidungshilfe für nachfolgende Generationen zu
bewahren.
So unterschiedlich die Anlagen und Fragestellungen der einzelnen Versuche auch
sind, so breit ist das Spektrum der gefundenen Ergebnisse. Die Wirkung von organischer und mineralischer Düngung und ihr Einfluss auf den pflanzlichen Ertrag sowie
die Nährstoffversorgung unserer Böden stellen den Schwerpunkt der Untersuchungen dar. Daneben gibt es aber auch eine Reihe anderer wichtiger Untersuchungsziele, wie etwa der Einfluss des Witterungsverlaufs, die Fruchtfolgegestaltung, die Bodenbearbeitung, die Entwicklung der Bodenfruchtbarkeit, die Nährstoffbilanzen und
Nährstoffeffizienz, die Humusreproduktion, die Beregnung oder die Bodenveränderung durch Torfmineralisierung. Diese Aufzählung von Beispielen verdeutlicht, dass
Dauerfeldversuche wertvolle Informationen liefern, die über die landwirtschaftliche
Erzeugung hinaus gehen. Sie bieten ebenso Antworten auf Fragen, die gerade in der
heutigen Zeit für eine Öffentlichkeit interessant geworden sind. Dazu zählen Probleme des Bodenschutzes, der Klimaveränderungen, der Biodiversität oder des Landschaftswasserhaushalts.
Diese Veröffentlichung enthält einen wahren Schatz wissenschaftlicher Ergebnisse
aus Dauerfeldversuchen der Region Berlin - Brandenburg. Sie ist zudem ein exzellentes Beispiel länder- und organisationsübergreifender Kooperation von Wissenschafts- und Forschungseinrichtungen.
Dietmar Woidke
Minister für Ländliche Entwicklung,
Umwelt und Verbraucherschutz
des Landes Brandenburg
3
Vorwort
Der Boden in Kombination mit Licht, Luft, Wasser und Klima bildet die entscheidende Grundlage für das Leben auf der Erde. Bereits mehr als 10.000 Jahre vor der Zeitenwende haben
die Menschen damit begonnen, gezielt und organisiert mit ausgewählten Pflanzen die Potenzen des Bodens zu ihrem Vorteil auszunutzen. Sie konnten dadurch allmählich Vorräte
schaffen und sesshafter werden und haben immer besser gelernt, die Grundlagen für die
menschliche Entwicklung zu gestalten. Das von Justus von Liebig erkannte und formulierte
Gesetz vom Minimum (1855-1862) besagt, dass die Erträge mit der Veränderung der jeweiligen Minimumfaktoren deutlich gesteigert werden können. Dadurch war die wissenschaftliche
Basis für die Düngung geschaffen und damit verbunden die ständige Verbesserung der Nahrungsversorgung für die stetig wachsende Bevölkerung in Deutschland und bald weltweit.
Hunger und Krankheiten konnten seither immer erfolgreicher bekämpft werden.
Insbesondere ab Mitte des 20. Jahrhunderts hatte die Landwirtschaft eine zunehmend größere Palette von Produktionsmitteln zur Verfügung. Damit wurde es immer schwieriger, deren Wirkungen auf den Ertrag, den Boden und die Umwelt sicher zu quantifizieren. Es wurde
aber auch deutlich, dass aus Untersuchungen in wenigen Anwendungsjahren keine gesicherten Aussagen abgeleitet werden können. Spätestens ab dieser Zeit wurde klar, wie notwendig Dauerfeldversuche auf den verschiedenen Standorten über lange Zeiträume sind,
um sichere Aussagen zu den Ertragseinflüssen sowie zur Wirkung auf den Boden und die
Umwelt zu erhalten. Rogasik u. a. (2005) formulierten, dass der besondere und unwiederbringliche Wert von Dauerversuchen in ihrem über lange Zeiträume akkumulierten Erkenntnisstand liegt. Böden reagieren sehr langsam auf Veränderungen wie z.B. von Bewirtschaftung und Klima, insbesondere betrifft das den Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt, aber auch
die mikrobiologischen Bodenmerkmale. Bevor sich infolge von Nutzungsänderungen ein
neues Gleichgewicht eingestellt hat, vergehen oft mehrere Jahrzehnte. Vor diesem Hintergrund sind die bestehenden Dauerfeldversuche ein Glücksfall für die Agrar- und Umweltwissenschaften.
Sie liefern Grundlagen für den experimentellen Nachweis langfristiger Wirkungen der Stoffkreisläufe auf den Boden, die naturnahen Ökosysteme und die landwirtschaftliche
Produktion.
In der Europäischen Union wurden den Boden, die Düngung und das Wasser betreffend
sehr umfassende gesetzliche Regularien geschaffen. Diese bedürfen zur Umsetzung in Landesrecht spezifischer Erkenntnisse, welche standortbezogen angewendet werden müssen.
Mit Hilfe der Dauerfeldversuche lässt sich fundiert nachweisen, welche Bewirtschaftungsverfahren als nachhaltig angesehen werden können. Die Ergebnisse zeigen nach mehr als 20
Jahren, dass Klima, Bewirtschaftungsverfahren und Düngung sehr unterschiedliche Auswirkungen auf den Boden haben. Sie lassen erkennen, dass Nachhaltigkeit und ökologische
Sicherheit nicht nur von integrierter oder ökologischer Bewirtschaftung abhängen, sondern
ein vielfältig vernetzter Komplex von Wirkfaktoren zu beachten ist.
Die folgend besprochenen 15 Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin, welche seit
mehr als 20 Jahren durchgeführt werden, haben große Datenmengen mit vielfältigen Informationen und Erkenntnissen hervorgebracht. Die Verfasser dieser Schrift haben daraus eine
Übersicht zu Inhalten, Wirkungen und Stoffkreisläufen gemeinsam erarbeitet. Diese Informationen sollen die Versachlichung der Diskussionen über die landwirtschaftliche Bodennutzung fördern, wissenschaftliche Grundlagen für Entscheidungen in der Agrar- und Umweltpolitik liefern sowie zur Qualifizierung der Beratungsarbeit und der landwirtschaftlichen Praxis
beitragen.
Die Verfasser
Potsdam, 30.11.2008
4
Abkürzungen
a
Abb.
AHL
AHL+S
AZ
BBodSchG
Corg
Jahr
Abbildung
Ammoniumnitrat-Harnstoff-Lösung
Ammoniumnitrat-Harnstoff-Lösung mit Schwefel
Ackerzahl
Bundes-Bodenschutzgesetz
organischer Kohlenstoff (Boden)
Ct
Gesamtkohlenstoff (Pflanze)
DüV
DFV
E-Feld
ER
FAO
FM
GD
GE
GF
GV
hPa
K
k. A.
KAR
KAS
KDL
Düngeverordnung
Dauerfeldversuch
Ertragsfeld
Ernterückstände
Food and Agriculture Organization of the United Nations
Frischmasse
Gründüngung
Getreideeinheit
Güllefeststoffe
Großvieheinheit
hekto Pascal
Kelvin
keine Angaben
Kartoffeln
Kalkammonsalpeter
Kalium, pflanzenverfügbar, doppellaktatlöslich
KTR
mineral.
MMK
n
Nmin
Kieferntrockenrinde
mineralisch
Mittelmaßstäbige landwirtschaftliche Standortkartierung
Anzahl
Mineralischer Stickstoff (Summe aus NH4-N und NO3-N)
Norg
Nt
Organischer Stickstoff
Gesamtstickstoff (Boden)
OBS
ohne org. D.
org. Substanz
organ.
PDL
organische Bodensubstanz
ohne organische Düngung
organische Substanz
organisch
Phosphor, pflanzenverfügbar, doppellaktatlöslich
PF
PKRBS
SG
Smin
Stm bzw. STM
SW
Pflugfurche
Phosphat- und KaliumReichsbodenbschätzung
Sommergerste
Mineralischer Schwefel
Stallmist
Sommerweizen
5
TM
TS
WG
WR
WR (H)
WR (P)
WW
ZR
Trockenmasse
Trockensubstanz
Wintergerste
Winterroggen
Hybridroggen
Populationsroggen
Winterweizen
Zuckerrüben
Dauerfeldversuche
Kurzzeichen
Titel
BDa_E-Feld
Agrarmeteorologisches Intensivmessfeld, Berlin-Dahlem
BDa_D3
Dauerfeldversuch D3, Berlin-Dahlem
BDa_IOSDV
Dauerfeldversuch IOSDV, Berlin-Dahlem
Grb_DFV
Dauerfeldversuch, Großbeeren
Grb_KPA Al
Kastenparzellenversuch, Lehmboden, Großbeeren
Grb_KPA D
Kastenparzellenversuch, Sandboden, Großbeeren
Gbr_KPA Lö
Kastenparzellenversuch, Lössboden, Großbeeren
GrK_M4
Kombinationsversuch Mineral-N+Stalldung-N M4, Groß Kreutz
GrK_P60
Dauerversuch organisch-mineral. Düngung P60, Groß Kreutz
Lau_STAT
Dauerfeldversuch Statischer Versuch, Bad Lauchstädt
Mue_V140
Nährstoffsteigerungsversuch V140, Müncheberg
Mue_V760
Bewirtschaftungsversuch V760, Müncheberg
Pau_V102
Grünlanddauerversuch V102, Paulinenaue
Thy_D1
Statischer Düngungs- und Beregnungsversuch, Thyrow
Thy_D4
Statischer Nährstoffmangelversuch D4, Thyrow
Thy_D6
Statischer Bodenfruchtbarkeitsversuch D6, Thyrow
6
1.0 Die Böden Brandenburgs im Überblick – Einordnung der Dauerversuchsstandorte
W. Hierold
Die Bodenlandschaften Brandenburgs, die in Abb. 1.0.1 als Leitbodengesellschaften
dargestellt sind, zeigen eine deutliche Differenzierung. Großräumig wechseln Moränenplatten und Niederungen mit ihren überwiegend glazigenen (eiszeitlichen) Sedimenten oder deren Umlagerungsprodukten. Flächig dominieren damit Böden aus
Sanden und Lehmsanden (D-Standorte), die vor allem durch Eisvorstöße des Brandenburger und Pommerschen Stadiums der Weichselkaltzeit abgelagert wurden.
Südlich des Baruther Urstromtales treten ältere Sedimente der Saalekaltzeit auf. In
den Talungen und Niederungen sind die Sande ehemaliger Urstromtäler oft überlagert von jüngeren Bildungen des Holozän (alt: Alluvium) wie Auensedimenten (Al) an
Oder und Elbe und Niedermoortorfen (Mo). Die Moorstandorte sind großflächig im
Rhin- und Havelluch und anderen Niederungslagen verbreitet. Als durch Wind umgelagerte Sedimente sind für die brandenburgische Landwirtschaft nur Sandlösse nördlich des Fläming relevant. Dünensande tragen mit ihrer geringen Bonität dagegen i.
d. R. Kiefernwald. Böden anthropogen abgelagerter Sedimente (Stadtböden und
Bergbaufolgeböden in der Lausitz) befinden sich kaum in landwirtschaftlicher Nutzung.
Weil sandige und schwach lehmige Böden dominieren, trägt Brandenburg das Synonym „Märkische Streusandbüchse“. Ertragsschwache, zu Austrocknung neigende
Sandböden treten großflächig dort auf, wo Schmelzwässer Sande hinterlassen haben (z. B. Schorfheide), Urstromtäler trocken gefallen sind (Berliner Urstromtal) oder
ältere Moräneplatten Decksande tragen (Niederlausitz). Häufig kommen in diesen
Gebieten Dünen vor, die während der Kaltzeiten oder wegen zu starker Waldrodung
z.B. im Mittelalter gebildet wurden. Die jüngeren Moränenplatten der Uckermark und
die Auen des Oderbruchs weisen dagegen bessere Ackerböden aus Lehm auf. Böden mittlerer Bonität, weithin vorherrschend, sind i. d. R. geschichtete Böden mit
Sand über Lehm, wie sie auf den Grundmoränen Mittelbrandenburgs verbreitet sind.
Die Güte des Grünlandes wird neben dem Substrat durch die Grundwasserverhältnisse bestimmt. Daher sind durch Melioration regulierte Niedermoore, aber auch humusreiche, nasse Sandböden in der Regel ertragssicheres Grünland.
Da neben den Klimabedingungen die Böden die entscheidende Grundlage der Agrarproduktion bilden, hat sich in den letzten Jahrhunderten weitgehend eine boden7
bedingte Differenzierung zwischen Land- und Forstwirtschaft herausgestellt. Die Karte der Leitbodengesellschaften (Abb. 1.0.1) gibt unabhängig von der aktuellen Nutzung die vorherrschenden Substrat- und Bodenverhältnisse wieder. Als Ackerböden
treten verbreitet Braunerden und Lessivès (Fahlerden und Parabraunerden) auf.
Erosionsbedingt sind diese oft mit jungen Umlagerungsböden (Pararendzinen und
Kolluvisole) vergesellschaftet. In Auen dominieren Gleye. Die größten Waldgebiete
Brandenburgs liegen deckungsgleich mit sandigen Böden geringer Bonität (Regosole, Podsole, arme Braunerden). Aber auch steilere Lagen werden reliefbedingt als
Wald genutzt. Der Anteil von Wald an der Gesamtfläche Brandenburgs incl. Berlins
beträgt 37 %.
Der mitunter engräumige Wechsel sandiger bis lehmiger Böden, wie ihn Landwirte im
Feldmaßstab in ihren Betrieben kennen, kann in einer Übersichtskarte nicht dargestellt werden. Die Leitböden sind die flächendominanten Ausprägungen der Bodengesellschaften, die in der Regel von abweichenden Böden begleitet werden. Diese
Heterogenität ist sowohl in der landwirtschaftlichen Praxis als auch bei der Übertragung von Feldversuchsergebnissen auf Praxisflächen bedeutsam.
Die Standorte der Dauerfeldversuche sind in der Tab. 2.0.2 vergleichend dargestellt.
Die Bodendaten stammen aus Profilaufnahmen, die an repräsentativen Punkten der
Versuchsfelder aufgenommen wurden. Sie belegen deutliche Unterschiede zwischen
den Versuchsstandorten.
Die bodensystematische Einordnung erfolgt über Bodenformen als Kombination der
Bodengenese mit der Substratschichtung. Neben der Einordnungen in Legendeneinheiten in der Praxis genutzter Kartenwerke (Reichsbodenschätzung, Mittelmaßstäbige Landwirtschaftliche Standortkarte (MMK)) enthält Tab. 2.0.2 wichtige Bodenkennwerte.
8
Abb. 1.0.1:
Leitbodengesellschaften Brandenburgs mit Standorten der
Dauerfeldversuche (in: Atlas zur Geologie von Brandenburg, LGRB,
Kleinmachnow 2002, nach Kühn, G.)
9
10
Vergleicht man die Bodengüte der Dauerversuchsstandorte mit den Landesverhältnissen (Abb. 1.0.2), so gruppieren sich diese um die mittleren und flächenhäufigsten
Bodengüteklassen. Der Landesmittelwert liegt nach der Bodenschätzung bei Ackerzahl 33. Das Versuchsfeld in Thyrow ist mit AZ 25 der ertragsschwächste. Im Vergleich sei auf die Spannbreite der mittleren Ackerzahlen brandenburgischer Gemeinden (GEMDAT 1996) von 13 bis 69 verwiesen.
Dass auch Versuchsflächen heterogen sind, lässt sich am Müncheberger Versuchsfeld (mittlere AZ 31) deutlich zeigen. Es dominiert die Klassenfläche Sl4D (AZ 28-34),
begleitet von S4D (AZ 21 - 26) und kleinflächig lS4D (AZ 37 - 43). Die potentielle
Spanne reicht demnach von AZ 21 - 43. Die Dauerfeldversuche sind jedoch Teilflächen der jeweiligen Versuchsstationen, so dass hierfür möglichst homogene Bodenverhältnisse ausgewählt wurden.
Der Kastenparzellenversuch des IGZ Großbeeren enthält geschüttete Böden fremder
Standorte. Während das Auensubstrat des Oderbruchs brandenburgische Gemüsebaustandorte kennzeichnet, kommt Löss (hier aus der Magdeburger Börde) so in
Brandenburg nicht vor. Deshalb heben sich dessen Labordaten der Ackerkrume
auch deutlich von den anderen Standorten ab! Die Herkunftsorte im Oderbruch und
in der Magdeburger Börde dürften mit ca. 80 Bodenpunkten (AZ) deutlich höher bewertet worden sein als die Standorte der anderen Dauerfeldversuche.
11
Bodengüteklassen landwirtschaftlich genutzter
Flächen in Brandenburg
(139) 9%
(in % LN und 1000 ha)
5% (78)
vorherrschend
AZ >50
10%
(161)
11%
(178)
überwieg. AZ >50 u.
verbreit. AZ 30-50
5%
(86)
überwieg. AZ 30-50 u.
verbreit. AZ >50
vorherrschend
AZ 30-50
18%
(289)
überwieg. AZ 30-50 u.
verbreit. AZ <30
überwieg. AZ <30 u.
verbreit. AZ 30-50
vorherrschend
AZ <30
(672)
42%
Quellen: - BÜK 300, Thema Ertragspotential, LBGR 2007
- CORINE Land Cover, UBA, DLR - DFD 2004
Bearbeitung: Heinrich/Hierold, ZALF 2007
Abb. 1.0.2: Anteil von Bodengüteklassen landwirtschaftlicher Flächen in Brandenburg, abgeleitet aus Zuweisungen zu Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte 1:300.000 (nach LBGR, 2007)
2.0 Standorte der Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin
In die Darstellung und Bewertung wurden 15 unterschiedliche Dauerfeldversuche
aus Brandenburg und Berlin einbezogen. Zur vergleichenden Wertung wurden Ergebnisse aus dem statischen Versuch Bad Lauchstädt (UFZ Halle) mit einbezogen.
Die aufgeführten DFV (Tab. 2.0.1) wurden alle mindestens 20 Jahre betrieben. Die
Mehrzahl der DFV liefen aber bis zum Zeitpunkt der vorliegenden Bearbeitung deutlich länger als 40 Jahre, wie:
•
BDa_E-Feld
> 50 Jahre
•
BDa_D3
> 80 Jahre
•
GrK_M4,P60
> 45 Jahre
•
Mue_V140
> 40 Jahre
•
Pau_V102
> 45 Jahre
•
Thy_D1,4,6
> 70 Jahre
12
Änderungen in den Prüfparametern wurden bei der Auswertung entsprechend berücksichtigt.
In den Kapiteln 4.0 und 5.0 wurden zum Vergleich der Ergebnisse aus Brandenburg
und Berlin die Daten aus dem DFV in Bad Lauchstädt mit herangezogen.
Tab. 2.0.1:
Standorte und Titel der Dauerfeldversuche in Brandenburg und
Berlin
Standort
Berlin Dahlem
Großbeeren
Groß Kreutz
Titel
Agrarmeteorologisches Intensivmessfeld
BDa_E-Feld
Dauerfeldversuch D3
BDa_D3
Dauerfeldversuch IOSDV
BDa_IOSDV
Dauerfeldversuch
Grb_DFV
Kastenparzellenversuch, Lehmboden
Grb_KPA Al
Kastenparzellenversuch, Sandboden
Grb_KPA D
Kastenparzellenversuch, Lössboden
Gbr_KPA Lö
Kombinationsversuch Mineral-N+Stalldung-N M4
GrK_M4
Dauerversuch organisch-mineral. Düngung P60
GrK_P60
Bad Lauchstädt Dauerfeldversuch Statischer Versuch
Müncheberg
Paulinenaue
Thyrow
Kurzzeichen
Lau_STAT
Nährstoffsteigerungsversuch V140
Mue_V140
Bewirtschaftungsversuch V760
Mue_V760
Grünlanddauerversuch V102
Pau_V102
Statischer Düngungs- und Beregnungsversuch
Thy_D1
Statischer Nährstoffmangelversuch D4
Thy_D4
Statischer Bodenfruchtbarkeitsversuch D6
Thy_D6
In der Tabelle 2.0.2 werden die Standort- und Bodendaten der DFV von Brandenburg
und Berlin aufgeführt. Wenn auch die Klimadaten wenig zwischen den Standorten
differieren (Pkt. 2.1.2), so weisen die Bodendaten für Brandenburg typische Differenzen auf. Trotzdem lassen die vorgelegten Ergebnisse eine weitestgehende Übertragung in die praktische landwirtschaftliche Bodennutzung in Brandenburg zu.
13
Tab. 2.0.2: Standort- und Bodendaten der Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin
Standort
Landkreis
Berlin-Dahlem
B
Naturraumeinheit
Teltowplatte
Institutionen
HU
BDa_D3, EFeld, IOSDV
Versuchskennung
Nutzungsart
Höhe (m über NN)
Großbeeren
TF
Nuthe-NotteNiederung
Nuthe-NotteNiederung ²
Oderbruch²
Magdeb.
Börde²
IGZ
Grb_Tra2
Grb_
KRA Al1
Grb_
KPA D1
Grb_
KPA Lö1
Müncheberg
MOL
Lehniner Land
Lebusplatte
LVLF
GrK_
GrK_
M4
P60
ZALF
Mue_
V140, V760
Paulinenaue
HVL
Thyrow
TF
Havelländisches Luch
ZALF
Teltowplatte
HU
Pau_V102
Thy_
D1, D4, D6
Ackerbau
51
40
41
Ackerbau
42
Ackerbau
62
Grünland
30
Ackerbau
44
>20
3
4
>10
>10
0,4-0,9
>9
9,6
8,8
8,8
9,4
8,6
8,9
8,9
540
521
521
513
525
513
495
k.A.
D2
Al2²
D2²
Lö2²
D4a1
D3a1
Mo1c1
D3a2
k.A.
k.A.
k.A
k.A
k.A
IS3D
lS4D
Sl4D
Molla3
Sl5D
29
k.A
k.A
k.A
k.A
47
31
31
33
25
Bodentyp³)
Parabraunerde
FahlerdeBraunerde
Vega-Gley2
Schwarzerde²
Fahlerde
Lessivierte
Braunerde
Erdniedermoor
Substrattyp³)
Sand über
Lehm
Sand über
Lehm
FahlerdeBraunerde2
Sand über
Lehm²
Sand über
Lehm
Sand über
Bändersand
Torf über
Sand
Bodenform³)
LLn:p-s/p-l
LF-BB:p-s//p-l
AB-GG:f-l2)
LFn:p-s/p-l
lBB:p-s
KVn:og-Hn/f-s
Bodenart (Kürzel)
Su2
Su2
Ls4
Su2
Ut3
Su2
Sl2
Hn, Sl3
FahlerdeBraunerde
Sand über
tiefem
Lehm
LF-BB:
p-s//p-l
Su2
Ton (%)
Corg (%)
TRD5) (g/cm³)
4
0,65
1,72
17,6
4
0,65
1,59
14,2
25
1,3
1,31
17,7
4
0,55
1,45
14,4
16
1,5
1,36
21,2
5
0,57
1,45
12,5
8
12,04
k.A.
k.A.
3
0,52
1,67
11,6
Grundwasser
(m unter Flur)
Jahresmitteltemperatur (°C)
Mittlerer JahresNiederschlag (mm)
Standortregionaltyp
(MMK)
Dominierendes Klassenzeichen (RBS)
Mittlere Ackerzahl/
Grünlandzahl
4)
nFk6) (Vol.-%)
1)
Gemüsebau
Groß Kreutz
PM
2)
Lößlehm²
LF-BB:p-s//p-l2) TTn:a-u(Lo) 2)
)
6
0,65
1,59
12,4
3
0,6
1,56
16,0
4)
verfüllt mit Oderbruchmaterial fremder Entnahmestandorte; Angaben zum Entnahmestandort; ³ nach KA5-Bodenkundliche Kartieranleitung, 5. Auflage; Su2 = Schwach schluffiger Sand; Sl2 =
5)
schwach lehmiger Sand; Su4 = stark schluffiger Sand; Ls4 = stark sandiger Lehm; Ut3 = mittel toniger Schluff; Hn = Niedermoortorf; TRD = Trockenrohdichte;
6)
nFk = nutzbare Feldkapazität
14
2.1 Klimatologische Standortbeschreibung
F.-M. Chmielewski
Alle sechs Brandenburger Dauerversuchsstandorte werden dem feucht-temperierten
Klima von Westeuropa (Cfb-Buchenklima) zugeordnet (nach KÖPPEN 1936). Darunter ist ein warmgemäßigtes Regenklima zu verstehen, dessen kältester Monat eine
Mitteltemperatur zwischen -3 und 18 °C aufweist, während der wärmste Monat die
Mitteltemperatur von 10 °C übersteigt. Der Index „f“ steht für mehr oder weniger
ganzjährige Niederschläge mit geringen Schwankungen im Jahresverlauf. Der Index
„b“ charakterisiert die Temperaturverhältnisse. Dieser besagt, dass die mittlere Temperatur des wärmsten Monats den Wert von 22 °C nicht überschreitet aber noch mindestens vier Monate im Jahr eine Monatsmitteltemperatur von mehr als 10 °C erreicht wird.
Die Standorte befinden sich im Norddeutschen Tiefland. Hier ist aufgrund der überwiegend zonalen Zirkulationsrichtung eine Änderung der Lufttemperatur- und Niederschlagsverhältnisse in zonaler Richtung von West nach Ost erkennbar. Die Schwankung der durchschnittlichen Lufttemperatur im Tages- sowie im Jahresgang nimmt
von Westen nach Osten zu, die durchschnittliche Mitteltemperatur in den Sommermonaten nimmt zu und im Winter ab. Ursachen sind zum einen der häufigere Einfluss kontinentaler Luftmassen im Osten des Tieflandes und zum anderen die thermischen Veränderungen der einfließenden Luftströmungen aufgrund des unterschiedlichen Wärmehaushaltes der Festlandsoberfläche und der Meeresoberfläche,
die sich in Erwärmung oder Abkühlung äußern. Auch bei der Niederschlagshöhe ist
eine Abnahme in zonaler Richtung von West nach Ost erkennbar. Die Ursachen hierfür sind die Abnahme der Häufigkeit von Frontpassagen als Hauptniederschlagsverursacher und die Verringerung der Niederschlagswirksamkeit der Fronten mit zunehmender Distanz zum Atlantik.
15
2.1.1 Standortbeschreibungen
Der Standort Berlin-Dahlem weist die höchste Jahresmitteltemperatur und die
höchsten Jahresniederschläge auf. Die Jahresmitteltemperatur liegt in Berlin-Dahlem
bei 9.6 °C wobei die mittlere Monatstemperatur die 0 °C nicht unterschreitet. Der kälteste Monat ist der Januar mit 0,8 °C. Der wärmste Monat ist der Juli mit 18,9 °C.
Die mittlere Jahresniederschlagshöhe in Berlin-Dahlem liegt bei 540 mm, wobei im
Juni die meisten Niederschläge fallen, 66,0 mm, und im Februar die wenigsten, 30,7
mm.
Abb. 2.1.1.1: Klimadiagramm der Station Berlin/Dahlem, 1971-2000
Der Standort Großbeeren liegt südlich von Berlin. Die Jahresmitteltemperatur beträgt 8,4 °C, der wärmste Monat ist der Juli mit 18,0 °C, der kälteste Monat ist der
Januar mit 0.4 °C. Die Jahresniederschlagshöhe beträgt 521 mm, wobei die höchsten Niederschläge im Juni mit 66,0 mm und die geringsten Niederschläge mit im Februar 27,3 mm fallen.
16
Abb. 2.1.1.2: Klimadiagramm der Station Großbeeren,1973-2002
Der Standort Groß Kreutz liegt westlich von Berlin auf 42 m ü. NN. Die mittlere Jahrestemperatur beträgt 9,4 °C, der wärmste Monat ist der Juli mit 18,7 °C, der kälteste
Monat ist der Januar mit 0,4 °C. Im Mittel fallen in Groß Kreuz 513 mm Niederschlag
pro Jahr, wobei der Juni der niederschlagsreichste Monat mit 59,2 mm ist. Wie bei
den anderen Standorten auch ist der Februar der Monat mit den geringsten Niederschlagssummen, hier fallen im Mittel nur 31,7 mm Niederschlag.
Abb. 2.1.1.3: Klimadiagramm der Station Groß Kreuz, 1971-2000
Der Standort Müncheberg auf ca. 62 m ü. NN weist eine mittlere Jahreslufttemperatur von 8,6 °C auf. Wie auch bei den anderen Standorten sind der Juli und der Januar der wärmste und der kälteste Monat. Im Januar beginnt das Jahr im Mittel sogar
mit negativen Temperaturen -0,5 °C. Die Lufttemperatur steigt bis zum Juli auf 18,0
°C an. Auch das Niederschlagsverhalten dieses Standortes unterscheidet sich nicht
17
von dem der anderen. Der Februar ist der trockenste Monat mit 28,3 mm Niederschlag im Mittel und der Juni ist mit 63,4 mm der Monat mit den höchsten Niederschlagsmengen.
Abb. 2.1.1.4: Klimadiagramm der Station Müncheberg, 1971-2000
Der Standort Paulinenaue liegt nordöstlich von Berlin auf ca. 30 m ü. NN. Die Jahresmitteltemperatur der Luft liegt bei 8,9 °C. Negative Monatesmittelwerte werden
nicht erreicht, der kälteste Monat ist der Januar mit 0,2 °C. Der wärmste Monat, der
Juli, erreicht im Mittel eine Lufttemperatur von 18,2 °C. Die mittlere Jahresniederschlagssumme liegt bei 513 mm. Der trockenste Monat ist der Februar mit 29,7 mm
Niederschlag, der feuchteste Monat ist der Juni mit 62,8 mm Niederschlag.
Abb. 2.1.1.5: Klimadiagramm der Station Paulinenaue, 1971-2000
18
Der Standort Thyrow liegt südlich von Berlin auf ca. 44 m ü. NN. Die Jahresmitteltemperatur beträgt 8,9 °C. Der Monat Januar ist mit -0,2°C der kälteste Monat, im
wärmsten Monat Juli werden im Monatsmittel 18,3 °C erreicht.
Im Mittel fallen jährlich 495 mm Niederschlag am Standort. Die höchsten Niederschläge fallen im Sommer im Monat Juni 61,7 mm, die geringsten Niederschläge
werden im Monat Februar mit, 27,2 mm gemessen.
Abb. 2.1.1.6: Klimadiagramm der Station Thyrow, 1971-2000
2.1.2 Vergleich der Niederschläge und Temperaturen für die Versuchsstandorte (Zeitraum 1971 – 2000)
Zusammengefasst sind die thermisch-hygrischen Verhältnisse der Versuchsstandorte in einem sogenannten Pluviogramm (Abb. 2.1.2.1) dargestellt. Hier ist das Verhältnis zwischen der im Jahresverlauf akkumulierten Temperatur- zur Niederschlagssumme dargestellt. Hier bestätigt sich, dass Dahlem der wärmste/feuchteste, Müncheberg der kälteste und Thyrow der trockenste Standort ist. In dem Bereich zwischen 250 und 400 mm Niederschlagshöhe gehören Thyrow und Groß Kreutz zu den
im Vergleich wärmsten Versuchsstandorten.
19
Abb. 2.1.2.1: Pluviogramm für alle Stationen
Die nachfolgende Tabelle 2.1.2.1 gibt einen Überblick über weitere meteorologische
Größen sowie ausgewählte Ereignistage. Paulinenaue und Groß Kreuz gehören im
Jahresmittel zu den Standorten mit der stärksten Einstrahlung und höchsten Sonnenscheindauer. Thyrow ist der Standort mit der höchsten Anzahl von Frosttagen,
hingegen zeigt Müncheberg die größte jährliche Anzahl an Eistagen. Die meisten
Sommer- und heißen Tage werden in Groß Kreutz beobachtet.
Der Jahresgang ist an allen Standorten gleich, die Maxima der Lufttemperatur liegen
im Sommermonat Juli, die Minima im Januar. Nur in zwei von sechs Stationen sinken
die mittleren Monatstemperaturen unter 0 °C (Thyrow, Müncheberg), an den anderen
Stationen sind ganzjährig positive Monatsmittelwerte zu erkennen. Auch das Niederschlagsverhalten ist an allen Standorten ähnlich. Das Niederschlagsmaximum liegt
im Sommer, meist im Juni, das Minimum im Februar. Berlin-Dahlem weist bei beiden
Parametern (Temperatur und Niederschlag) die höchsten Werte auf. Die Jahresmitteltemperatur beträgt hier 9,6 °C, der Jahresniederschlag 540 mm. Das höhere Temperaturniveau in Berlin-Dahlem ist auf den noch hier wirkenden städtischen Einfluss
(Wärmeinseleffekt) zurückzuführen.
20
Tab. 2.1.2.1: Klimatologische Parameter: Globalstrahlungssumme, Sonnenscheindauer sowie Ereignistage für die Versuchsstandorte.
(Die unterstrichenen Zahlen kennzeichnen den Maximalwert)
Berlin-
Groß
Münche-
Paulinen-
Dahlem
Kreuz
berg
aue
3377
3631
3596
3669
-
16034
1714
1652
1691
-
Frosttage (Tn< 0 °C)
67
78
90
77
96
Eistage (Tx < 0 °C)
21
19
27
19
20
Sommertage (Tx ≥ 25 °C)
35
43
33
37
32
Heiße Tage (Tx ≥ 30 °C)
7
10
6
7
9
Globalstrahlungssumme
Thyrow
(MJ/m²)
Sonnenscheindauer (h)
2.1.3 Zusammenfassung
Die klimatischen Verhältnisse der Versuchsstandorte differieren nur geringfügig. Alle
Standorte befinden sich im Norddeutschen Tiefland und werden nach Köppen 1933
dem feucht-temperierten Klima von Westeuropa (Cfb) zugeordnet. Regional nimmt
die Jahresschwankung der Lufttemperatur von Westen nach Osten zu, die Jahresniederschlagshöhe nimmt tendenziell ab, d.h. die klimatischen Verhältnisse werden
kontinentaler. Von den sechs Standorten ist Berlin-Dahlem im Mittel das wärmste
und feuchteste, Müncheberg das kälteste und Thyrow das niederschlagsärmste Versuchsfeld.
Literatur:
Köppen, W.: Das geographische System der Erde. In W. Köppen, R. Geiger, Handbuch der Klimatologie, Bd. 1, Teil C, Berlin 1936.
21
3.0
Steckbriefe der Dauerfeldversuche
3.1
Berlin-Dahlem Humboldt-Universität
3.1.1 Agrarmeteorologisches Intensivmessfeld Berlin-Dahlem
F.-M. Chmielewski und W. Köhn
Problemstellung und Zielsetzung
Zur Bearbeitung des Fragenkomplexes Beziehungen zwischen Witterung und Pflanze wurde im Jahre 1953 von TAMM das agrarmeteorologische Ertragsfeld (E-Feld)
mit acht verschiedenen, in einer Fruchtfolge angeordneten Kulturarten und einer
pflanzenfrei gehaltenen Basis zur Erfassung der wichtigsten meteorologischen
Messgrößen und pflanzlichen Prüfmerkmale eingerichtet. Die Bewirtschaftungsmaßnahmen (Fruchtfolge, Sorten, Düngung, Bodenbearbeitung u.a.) werden mit Ausnahme unumgänglicher Sortenwechsel gleichbleibend durchgeführt, so dass sich die
von Jahr zu Jahr bei den einzelnen Arten auftretenden Unterschiede in Entwicklung
und Ertragsbildung fast ausschließlich auf die Jahreswitterung zurückführen lassen.
Die Zielstellung im Rahmen dieses Dauerversuchs liegt in der Untersuchung von Beziehungen zwischen Witterungsverlauf sowie Wachstum, Entwicklung und Ertragsbildung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen (1). Aufgrund der Langjährigkeit des Versuches werden in diesem Zusammenhang auch Erkenntnisse über die möglichen Auswirkungen von Klimaveränderungen auf die Nutzpflanze erwartet. Weitere Fragestellungen beinhalten Untersuchungen zum Mikroklima in Nutzpflanzenbeständen (2)
und zur Ermittlung von Wasserbedarf und Wasserverbrauch landwirtschaftlicher Kulturarten einschließlich Simulation von Größen des Bodenwasserhaushalts (3).
Versuchsanstellung
Die in Rotation befindlichen Kulturarten werden jeweils auf Großteilstücken mit ca.
250 m2 Fläche angebaut (Abb. 3.1.1.1). Die meteorologische Basisstation ist im Zentrum des Versuches auf einer unbewachsenen Fläche platziert.
22
Abb. 3.1.1.1:
Schema des agrarmeteorologischen Intensivmessfeldes
Die in der Fruchtfolge vertretenen Arten und ihre Düngung sind Tab. 3.1.1.1 zu entnehmen.
Tab. 3.1.1.1:
Fruchtarten und Fruchtfolge sowie deren Düngung im agrarmeteorologischen Intensivmessfeld Berlin-Dahlem [Angaben in kg ha-1]
Fruchtarten/
-folge
aktuelle Sorte
N
P
K
CaCO3 Stallmist*
Kartoffeln
Saturna
80
28
100
1000
Winterroggen**
Hacada
40
21
50
-
-
Ackerbohnen
Condor
20
21
83
1000
-
Hafer
Flämingsstern
60
21
66
-
-
Zuckerrüben
Ricarda
120
28
133
1000
300
Körnermais
Splendis
80
21
100
1000
300
50
14
50
-
-
21
66
-
-
Sommergerste*** Scarlett
Süßlupinen****
Boregine
*
**
***
-1
-
300
Angaben in dt ha
nachfolgend Gründüngung (Ölrettich) mit: 100 N, 35 P, 124 K kg ha-1
nachfolgend Gründüngung (Leguminosengemenge Blaue Lupine und Zottelwicke) mit: 20 N, 35
P, 124 K kg ha-1
**** 1953-2005: Gelbe Lupinen (Lupinus luteus), ab 2006: Blaue Lupinen (Lupinus angustifolius)
Die Bodenbearbeitung wird in konventioneller Form unter Einsatz von Pflug und herkömmlichen Methoden der Saatbettbereitung und Bestandespflege durchgeführt, die
Pflanzenschutzmaßnahmen, die chemische Unkrautbekämpfung eingeschlossen,
entsprechen aktuellem ortsüblichen Standard. Soweit möglich, wird moderne Ver-
23
suchstechnik eingesetzt, teilweise wurden zuvor entsprechende Anpassungen (z.B.
durch Veränderung der Reihenweite) vorgenommen. Eine Zusatzbewässerung beispielsweise durch Beregnung unterbleibt grundsätzlich.
Zur Erfassung des Wirkungskomplexes Witterung/Pflanze wird eine Vielzahl meteorologischer und pflanzlicher Parameter gemessen. Hierzu gehören die meteorologischen Standardparameter wie Luft- und Erdbodentemperatur (jeweils im Profil), die
kurz- und langwellige Strahlung, die relative Luftfeuchtigkeit, die Windgeschwindigkeit und die Verdunstung mittels verschiedener Evaporimetertypen ebenso wie wöchentliche Bodenfeuchtemessungen bei allen Kulturen unter Einsatz stationärer
TDR-Messsonden in drei Bodenschichten. Die meteorologischen Daten werden im
Abstand von wenigen Sekunden automatisch erhoben und als 15 min-Mittelwerte
gespeichert. Bei den Nutzpflanzen erfolgt vor allem eine detaillierte Erfassung der
ertragsrelevanten Entwicklungsphasen nach Eintrittszeitpunkt und Andauer sowie
einer Vielzahl von Ertrags- und Qualitätsmerkmalen, an denen der Witterungseinfluss
auf die Pflanze besonders gut nachvollzogen werden kann.
Ergebnisse
1. Beziehungen zwischen Witterung und Nutzpflanze
Langjährige Ertragsleistung
Die Untersuchungen zur Witterungsabhängigkeit der Ertragsbildung haben gezeigt,
dass die Nutzpflanzenarten deutlich, jedoch artspezifisch differenziert auf den Verlauf
der Witterung reagieren. Unter den gegebenen Standortverhältnissen kommt einer
ausgeglichenen Niederschlagsversorgung innerhalb der Vegetationszeit eine besondere Bedeutung zu.
Tabelle 3.1.1.2 gibt einen Überblick über die beobachteten mittleren Erträge auf dem
agrarmeteorologischen Ertragsfeld im Zeitraum 1953-2005. Von allen geprüften Kulturarten zeigt der Winterroggen mit einem Variationskoeffizienten von 17 % die
höchste Ertragsstabilität an diesem Standort. Auch unter ungünstigsten Witterungsbedingungen wurden noch annähernd 30 dt ha-1 Kornertragsleistung erzielt. Das
nach heutigen Maßstäben relativ geringe mittlere Ertragsniveau von rund 42 dt ha-1
dürfte durch den gewählten Sortentyp (Populationssorte) und die mäßige mineralische N-Düngung von nur 40 kg ha-1 mitbedingt sein. Die Sommergetreidearten
Sommergerste und Hafer liegen in ihrer mittleren Ertragsleistung um 17 % (Sommer24
gerste) bzw. 26 % (Hafer) unter derjenigen des Winterroggens. Die Ertragsdifferenzen zwischen den Extremjahren und die Variationskoeffizienten sind deutlich höher
als beim Wintergetreide. Dies trifft insbesondere auf den Hafer zu, wodurch die vergleichsweise schlechtere Anpassungsfähigkeit dieser Sommergetreideart an die
Standortverhältnisse belegt wird.
Tab. 3.1.1.2:
Mittlere Ernteerträge [dt ha-1] im Zeitraum 1953-2005 (Ackerbohne 19552005) und statistische Parameter (Max: höchster Ertrag, Min: niedrigster Er-
trag [dt ha-1], : Standardabweichung [dt ha-1], s%: Variationskoeffizient [%])
Kultur
art
Mittel
Max.
Min.
s
s%
Winter- Sommer- Hafer* Acker- Gelbe
Kar- Zucker- Körnerroggen* gerste*
bohne* Lupine* toffel** rübe**
mais*
42,2
60,4
28,2
7,2
17,0
34,9
52,1
18,1
7,5
21,5
* bei 86 % Trockensubstanz
31,1
56,7
9,4
10,0
33,0
25,9
48,1
0,9
11,2
42,3
10,8
26,0
0,3
6,6
61,1
359,7
562,8
149,7
92,8
26,0
573,6
911,2
264,1
132,1
23,0
32,9
101,7
1,2
19,9
60,6
** Frischmasse
Noch höher als beim Sommergetreide ist die Streuung der Erträge bei den Körnerleguminosen. Die Ackerbohne ist zwar in Jahren mit guter Wasserversorgung, z.B.
1993 oder 2004, durchaus in der Lage, bis zu knapp 50 dt ha-1 Kornertrag zu realisieren; in Trockenjahren wie 1976, 1992 oder 2003 ist es andrerseits zu annähernd
vollständigem Ertragsausfall gekommen. Hieraus resultierten letztlich ein nur mäßiges durchschnittliches Ertragsniveau von knapp 26 dt ha-1 und ein Variationskoeffizient von >42 %. Auf eine Bewertung der Gelben Lupine wird an dieser Stelle verzichtet, da in den Jahren zusätzlich zur Witterung auch nicht kontrollierbare Krankheitseinflüsse zur Ertragsbeeinflussung geführt haben.
Bei den Hackfrüchten lagen die Durchschnittserträge der Kartoffel mit rund
360 dt ha-1 in einem mittleren für den Standort typischen Bereich. Interessant ist allerdings, dass der Variationskoeffizient etwas höher ist als bei der Zuckerrübe, obwohl die Kartoffeln gemeinhin als die am besten angepasste und ertragsstabilste
Hackfrucht auf Sandboden angesehen wird. Die Zuckerrübe weist mit durchschnittlich 574 dt ha-1 und einem Spitzenertrag von >900 dt ha
-1
im Jahr 2005 ein über-
durchschnittliches Ertragsniveau auf, obwohl der Dahlemer Sandboden nicht unbedingt für den Zuckerrübenanbau prädestiniert ist. Bemerkenswert ist, dass auch in
warmen und extrem trockenen Jahren noch ansprechende Erträge erzielt wurden.
25
Die Ertragsergebnisse des Körnermais, dessen Anbau zu Versuchsbeginn im Brandenburger Raum noch weitgehend unüblich war, sind mitgeprägt von sortenbedingten Verzerrungen, so dass auch bei dieser Fruchtart auf eine Ergebnisinterpretation
verzichtet wird.
Witterungseinflüsse auf die pflanzliche Entwicklung und Ertragsbildung
Das vorliegende Datenmaterial gestattet auf Grund seiner Langjährigkeit stichhaltige
Aussagen zur Witterungssensitivität pflanzlicher Entwicklung und Ertragsbildung. Am
Beispiel des Winterroggen konnte mittels Faktoranalyse gezeigt werden, dass die
Ertragskomponenten Bestandesdichte, Kornzahl je Ähre und Tausendkorngewicht
sowie der daraus resultierende Ertrag während der Vegetationszeit sehr unterschiedlich durch die einzelnen Witterungsgrößen beeinflusst werden.
Danach wird die Bestockung und daraus folgend die Bestandesdichte des Winterroggen bereits in der Vorwinterperiode (Phase 1) durch warmes und sonniges Wetter
begünstigt (Tab. 3.1.1.3). Auch in milden Wintern (Phase 2) wird die Triebbildung
zumindest temporär fortgesetzt, während kalte und sonnige Winter mit Zufuhr trockener Luftmassen aus Nord- und Osteuropa in Verbindung mit hoher potentieller
Verdunstung sich eher ungünstig auf die Bestockung ausgewirkt haben. In der Regel
hatten überdurchschnittlich kalte Winter niedrige Bestandesdichten zur Folge. In
Phase 3 (Vegetationsbeginn nach Winter bis zum Schossbeginn) tritt der direkte Witterungseinfluss auf die Bestandesdichte eher in den Hintergrund, günstig waren allerdings ein zeitiger Vegetationsbeginn und eine daraus resultierende überdurchschnittliche Länge dieser Phase. Hohe Temperaturen in der Periode Schossbeginn
bis Vollblüte (Phase 4) haben stets zu einer starken Reduktion angelegter Triebe
geführt und damit das Ertragspotential deutlich eingeschränkt. In dieser Phase zeigt
auch der Niederschlag seine höchste Faktorladung. Mäßige Temperaturen und gute
Wasserversorgung in der Schossphase sind demnach von ausschlaggebender Bedeutung für die Ausbildung einer ertragssichernden hohen Bestandesdichte des Winterroggens.
26
Tab. 3.1.1.3:
Faktorladungen für die Bestandesdichte, die Kornzahl je Ähre, das
Tausendkorngewicht und den Kornertrag von Winterroggen in den
einzelnen Entwicklungsphasen (Beobachtungszeitraum 1962-1996)
(n. CHMIELEWSKI und KÖHN 2000, abgeändert)
Entwicklungsphase*
Bestandesdichte (Ähren m
Max. Lufttemperatur [°C]
Sonnenscheindauer [h]
Niederschlag [mm]
Potentielle Verdunstung
[mm]**
1
-2
2
3
4
5
)
0,71
0,40
-0,11
0,19
0,39
-0,28
-0,21
-0,46
-0,21
-0,20
0,17
-0,07
-0,47
0,49
0,22
0,38
0,06
0,42
-0,04
0,45
Kornzahl je Ähre
Niederschlag [mm]
[mm]**
0,66
0,42
0,07
0,51
0,19
0,00
-0,19
-0,29
-0,36
-0,23
-0,14
-0,36
-0,08
0,33
0,26
0,22
0,18
0,50
-0,13
0,51
Tausendkorngewicht
Niederschlag [mm]
[mm]**
-0,32
-0,05
-0,09
-0,11
-0,16
0,15
0,03
0,10
0,02
0,24
-0,15
0,26
0,12
-0,52
0,27
-0,51
-0,60
-0,16
0,27
-0,13
Kornertrag
Niederschlag [mm]
[mm]**
0,74
0,37
-0,14
0,27
0,16
-0,07
0,31
-0,38
-0,10
0,18
-0,03
0,03
-0,20
0,14
0,36
0,03
-0,08
0,42
-0,03
0,46
Fett gedruckte Werte sind signifikant (p>0,05)
* Entwicklungsphasen:
1: Zwei-Blattstadium - Vegetationsende; 2: Winterperiode; 3: Vegetationsbeginn nach Winter Schossbeginn; 4: Schossbeginn - Vollblüte; 5: Vollblüte - Gelbreife
Anmerkung: Der thermische Vegetationsbeginn wird als der Termin im Jahr gewählt, an dem das Tagesmittel der Lufttemperatur nachhaltig die 5 °C-Schwelle überschreitet. Zwecks Quantifizierung wurde festgelegt, dass für die nachfolgenden 30 Tage folgende Voraussetzung gegeben sein muss:
∑ (Ti – 5 °C) > 0 °C
(i = 2, 3, ...30).
Der Termin des Vegetationsendes wurde durch das Unterschreiten der 5 °C-Temperaturschwelle
festgelegt gemäß der entsprechenden Bedingung, dass
(i = 2, 3, ... Jahresende) erfüllt ist.
∑ (Ti – 5 °C) < 0 °C
** Potentielle Verdunstung nach Penman1)
Anmerkung: Die Wirkungsrichtung der verschiedenen Temperaturparameter war identisch, so dass
auf die Angabe der Faktorladung weiterer Temperaturparameter verzichtet werden konnte.
27
Die Anzahl der Körner je Ähre hängt entscheidend von den Witterungsbedingungen
in der Periode der Ährchen- und Blütenausbildung ab. Bereits vor Winter (Phase 1)
wirkt sich warmes und sonniges Wetter positiv auf die Differenzierung des Vegetationskegels und damit den Beginn der Ährchenanlage aus (Tab. 3.1.1.3). Im darauf
folgenden Frühjahr ab Vegetationsbeginn bis zum Schossen (Phase 3) verlängern
kühle Temperaturen diesen Prozess und haben damit einen günstigen Einfluss auf
die maximale Ährchenzahl und damit auch auf die Kornzahl je Ähre. In der Phase
Schossen bis zur Vollblüte lassen sich keine klaren Beziehungen zwischen Witterung
und Kornzahl feststellen. Die verschiedenen Reduktions- und Differenzierungsvorgänge bei Ährchen- und Blütenausbildung sind in dieser Phase offensichtlich so vielfältig und komplex, dass kompensatorische Reaktionen der Pflanze auf die jeweiligen
Witterungsbedingungen wahrscheinlich sind. Hinzu kommt der nur relativ kurzzeitige
und deshalb schwer erfassbare, aber unter Umständen gravierende Witterungseinfluss auf die Blütenfertilität und damit auf die Anzahl angelegter Körner je Ährchen.
Das Tausendkorngewicht zeigte erwartungsgemäß deutliche Reaktionen auf die Witterung nur in den späten Phasen 4 und 5 (Tab. 3.1.1.3). Besonders während des
Kornausbildungs- und Reifeprozesses (Phase 5) führten hohe Temperaturen zu einer Verkürzung der Kornfüllungsphase und damit zu ungenügender Assimilateinlagerung ins Korn. Die Bedeutung guter Wasserversorgung während der Kornreife lässt
sich an einer relativ hohen Faktorladung für den Niederschlag nachvollziehen.
Am Kornertrag wird erkennbar, dass er bereits durch die Witterung in den frühen
Wachstums- und Entwicklungsphasen in erheblichem Umfang determiniert wird. Insgesamt ließ sich die Variabiltät von Bestandesdichte und Kornzahl je Ähre zu jeweils
rund 44 %, beim Tausendkorngewicht zu 49 % und beim Kornertrag sogar zu 59 %
auf den Witterungseinfluss zurückführen.
Ähnlich detaillierte, auf dem umfangreichen Datenmaterial des Intensivmessfelds
basierende Untersuchungsergebnisse liegen insbesondere zu den Sommergetreidearten Sommergerste und Hafer sowie zur Blattfrucht Zuckerrübe vor.
28
Einfluss rezenter Klimaschwankungen auf die pflanzliche Entwicklung und Ertragsbildung
Der Einfluss langfristiger Klimaveränderungen ist nur mittels Langzeituntersuchungen
unter natürlichen Umweltbedingungen zu ermitteln. Dabei ist wichtig, dass - wie im
agrarmeteorologischen Intensivmessfeld geschehen - die Wirkung anderer Parameter wie agrotechnischer und züchterischer Fortschritt durch Einhaltung des ceteris
paribus-Prinzips so weit wie möglich ausgeschlossen wird. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass für die Erfassung von nachhaltigen Klimaveränderungseffekten selbst
Versuchsergebnisse über mehr als fünf Jahrzehnte eine relativ schmale Datenbasis
darstellen.
Am Standort Berlin-Dahlem hat sich die mittlere Jahrestemperatur in der Periode
1953-2005 von 8,9 °C auf 10,1 °C erhöht. Der Jahresniederschlagshöhe blieb im
selben Zeitraum mit 550 mm relativ konstant. Auffällig ist, dass die Häufigkeit extremer Witterungskonstellationen (hohe Temperaturmaxima, ausgedehnte Trockenperioden, Starkniederschläge) insbesondere in den letzten beiden Jahrzehnten deutlich
zugenommen hat. Der generelle Temperaturanstieg hat am Standort Berlin-Dahlem
zu einem früheren Eintreten der Vegetationszeit im Frühjahr um durchschnittlich 18,8
Tage und zu einem späteren Vegetationsende im Herbst um 2,4 Tage geführt. Ganz
allgemein zeigen die phänologischen Untersuchungen an den im Versuch vertretenen Kulturpflanzen, dass die verstärkt auftretenden hohen Temperaturen in der
Hauptvegetationszeit phasenverkürzend wirken und damit die Ausbildung der Ertragsorgane beeinträchtigen. Dieser Effekt wird durch Wassermangel verstärkt.
Anhand der langjährigen Ertragsentwicklung wird erkennbar, dass der Winterroggen
einen leicht positiven Ertragstrend aufweist (Abb. 3.1.1.2). Hauptursache sind wahrscheinlich die zunehmend milden und somit phasenverlängernden Winter mit den
bereits voranstehend beschriebenen Vorteilen für die Ausbildung von Bestandesdichte und Ährchen. Zusätzlich förderlich dürfte die gute Wasserversorgung in dieser Periode gewesen sein.
Die Sommergetreidearten Sommergerste und Hafer haben im Trend weitgehend indifferent auf die sich abzeichnende Klimaveränderung reagiert (Abb. 3.1.1.2). Im Einzelnen zeigt sich allerdings, dass es in den letzten beiden Dekaden vermehrt zu Jahren mit ausgeprägt trockenwarmer Witterung und - daraus resultierend - zu gravierenden Ertragseinbußen (z.B. 1992 und 2003) gekommen ist. Aufgrund temperatur29
bedingt verkürzter Entwicklungsphasen und ungenügender Wasserversorgung wurden unter diesen Bedingungen die Ertragsorgane entweder unzureichend ausgebildet und/oder verstärkt zurückgebildet. Diesem Phänomen stehen allerdings auch
Jahre mit überdurchschnittlich günstiger Witterung und den höchsten Erträgen des
Versuchszeitraums gegenüber (z.B. 1996 und 2002). Insgesamt hat sich für die
Sommergetreidearten in der Periode 1953-2005 inzwischen ein Ertragsnachteil gegenüber dem Winterroggen in einer Größenordnung von knapp 40 % (Trend:
0,75 % a-1) eingestellt.
70
dt ha -1 86% TS
60
Winterroggen
60
1990
50
50
dt ha -1 86% TS
Sommergerste
40
40
30
30
20
1962
20
1976
10
10
0
1950
1960
1970
1980
1990
2000
0
1950
1960
1970
50
dt ha -1 86% TS
1996
Hafer
60
50
40
40
30
30
20
20
1990
2000
dt ha -1 86% TS
Ackerbohnen
2004
10
10
1992
0
1950
1980
Jahr
Jahr
60
2002
1960
1970
1980
1990
2000
0
1950
1970
1980
1990
2000
Jahr
Jahr
Abb. 3.1.1.2:
2000
1960
Ertragsentwicklung von Winterroggen, Sommergerste, Hafer und
Ackerbohnen (Agrarmeteorologisches Intensivmessfeld Berlin Dahlem, Periode
1953-2005)
Für die Körnerleguminosenart Ackerbohnen ist ein leicht rückläufiger Ertragstrend
festzustellen (Abb. 3.1.1.2), dessen Ursache bereits beim Sommergetreide genannt
wurde. Noch negativer als beim Sommergetreide hat sich bei dieser Kultur langanhaltender Wassermangel ausgewirkt, der in den Jahren 1992 und 2000 zu völligem
Ertragsausfall geführt hat. In den Jahren 1993, 1996 und 2004 wurden hingegen für
diesen Standort sehr gute Erträge von >45 dt ha-1 erzielt. Die bisherigen Ergebnisse
belegen, dass besonders die kurzlebigen sommerannuellen Kulturarten durch die
klimatischen Veränderungen in ihrer Ertragsbildung beeinträchtigt sind.
30
800
dt FM ha -1
1000
Kartoffeln
2005
Zuckerrüben
800
1996
600
dt FM ha -1
600
400
400
200
200
1961
1982
0
1950
1960
1970
1980
1990
0
1950
2000
1960
1970
Abb. 3.1.1.3:
1980
1990
2000
Jahr
Jahr
Ertragsentwicklung von Kartoffeln und Zuckerrüben
(Agrarmeteorologisches Intensivmessfeld Berlin Dahlem, Periode 1953-2005)
Von den Hackfrüchten hat die Kartoffel im Ertragsniveau nur wenig auf die sich verändernden atmosphärischen Bedingungen reagiert, die Zuckerrübe hingegen zeigte
von allen geprüften Arten den stärksten positiven Ertragstrend (Abb. 3.1.1.3). Während im ersten Versuchsjahrzehnt nur rund 470 dt ha-1 Rüben geerntet wurden, belief
sich der Ertrag im letzten Versuchsjahrzehnt bei einer mittleren Temperaturerhöhung
von 14,1 °C auf 15,1 °C (Zeitraum April - Oktober) auf annähernd 700 dt ha-1. Selbst
im ungünstigsten Erntejahr der letzten 20 Jahre (1999) ist der Ertrag nicht unter 430
dt ha-1 abgesunken. Dieses Ergebnis spricht für eine gute Anpassungsfähigkeit der
Zuckerrübe, die - im Gegensatz zur Kartoffel - in der Lage ist, auch nach längeren
Vegetationsabschnitten mit Hitze- und Trockenstress ihren Blattapparat gut zu regenerieren und den Aufbau des Rübenkörpers zu gewährleisten.
Insgesamt zeigt sich eine für die einzelnen Kulturpflanzen unterschiedliche, nicht
zwangsläufig negative Reaktion auf das sich ändernde Klimaszenario. Wichtig sind in
diesem Zusammenhang die artspezifische Toleranz gegenüber auch länger andauernden extremen Witterungszuständen und das auch von der Langlebigkeit abhängende Vermögen der Pflanzenarten, ungünstige Witterung im Verlauf der Vegetation
zu kompensieren.
2. Bestandesklimatische Untersuchungen
Bestandesklimatische Messungen in einem Langzeitversuch ermöglichen es, die klimatischen Verhältnisse in Nutzpflanzenbeständen unter sehr unterschiedlichen Witterungskonstellationen zu analysieren und zu beschreiben. Solche Kenntnisse sind
beispielsweise für die Planung und Durchführung von Pflanzenschutzmaßnahmen
von großer Bedeutung.
31
Grundsätzlich unterscheiden sich die mikroklimatischen Verhältnisse innerhalb eines
Pflanzenbestandes deutlich von den klimatischen Bedingungen über einer unbewachsenen Fläche (Abb. 3.1.1.4).
Abb. 3.1.1.4:
Mittlere Temperaturdifferenzen ( T20) (links) und mittlere Dampfdruckdifferenzen ( e20) (rechts) zwischen Winterroggenbestand
und vegetationsfreier Fläche in 20 cm Höhe in verschiedenen Entwicklungsstadien (P1: Blattentwicklungs- und Bestockungsphase, P2:
Schoss- und Ährenschwellphase, P3: Blütenanlage- und Blühphase, P4: Kornfüllungs- und Reifephase)
(Agrarmeteorologisches Intensivmessfeld Berlin-Dahlem, Mittel 1981-1999)
Zusammenfassend sind beispielsweise für das Mikroklima eines Getreidebestandes
folgende Aussagen zu treffen:
• Die klimatischen Verhältnisse innerhalb eines Pflanzenbestandes können sehr
stark von denen einer unbewachsenen Fläche abweichen.
• Im Mittel ist der Getreidebestand im Inneren (Messhöhe: 20 cm) zwischen ca. 9 15 Uhr wärmer als die vegetationsfreie Fläche, in der übrigen Zeit kühler als diese.
• Maximale Differenzen ergeben sich an Strahlungstagen und können Temperaturunterschiede von maximal 9 K sowie Feuchtedifferenzen bis zu 6 hPa bzw. 30 % relativer Luftfeuchte hervorbringen.
• Die größten Temperaturunterschiede treten im Tagesverlauf zum Sonnenhöchststand und in der Entwicklung kurz vor der Ernte (P4) auf, da jetzt die Sonnenstrahlen tief in den Bestand eindringen können, dieser aber noch so dicht ist, dass die
32
Wärme hier gespeichert werden kann.
• Abgesehen von den Bedingungen in der Blattentwicklungs- und Bestockungsphase
(P1) ist der Pflanzenbestand nahezu immer feuchter als die vegetationsfreie Fläche.
• Die größten Dampfdruckdifferenzen treten im Zeitraum der Blütenanlage- und
Blühphase (P3) auf, wenn der Bestand - bei sehr hohem Blattflächenindex - stark
transpiriert.
• In der Kornfüllungs- und Reifephase trocknet der Bestand zunehmend ab, so dass
die Dampfdruckdifferenzen zwischen Bestand und vegetationsfreier Fläche wieder
abnehmen.
Ähnliche bestandesklimatische Charakteristika lassen sich auch für die anderen im
Versuch vertretenen Nutzpflanzenarten beschreiben.
3. Untersuchungen zum Bodenwasserhaushalt
Die wöchentlichen Messungen der Bodenfeuchte seit Versuchsbeginn ermöglichen
es, Aussagen zum Wasserhaushalt von Kulturpflanzen abzuleiten. Im Vergleich zum
Niederschlag stellt die Bodenfeuchte eine sehr komplexe und integrative Größe dar.
Die auf der Bodenfeuchtemessung fußende Methode der Bodenwasserbilanzierung
erweist sich dabei als einfaches und praktikables Verfahren zur Abschätzung des
Wasserverbrauchs landwirtschaftlicher Nutzpflanzenbestände. Dies soll am Beispiel
der Zuckerrübe näher erläutert werden.
Abbildung 3.1.1.5 zeigt den mittleren Verlauf von Niederschlagshöhe (P), potentieller
Evapotranspiration nach HAUDE (ETp-Haude)1) und die mittels Bodenwasserbilanzierung berechnete tatsächliche Evapotranspiration (ET) von Zuckerrüben.
1) Haude, W.: Verdunstungsmenge und Evaporationskraft eines Klimas. Ber. Dt. Wetterdienst USZone Nr. 42 1952, 225-229.
33
Abb. 3.1.1.5:
Langjährige Mittelwerte der Niederschlagshöhe (P), der potentiellen
Evapotranspiration (ETp-Haude) und der mittels Bodenwasserbilanzierung bestimmten Evapotraspiration von Zuckerrüben (ET)
(Agrarmeteorologisches Intensivmessfeld Berlin-Dahlem, Mittel 1955-2000)
Den höchsten Wasserverbrauch zeigt die Zuckerrübe in den warmen Monaten Juni
und Juli. Zum August hin sinkt die Evapotranspiration der Zuckerrübe deutlich ab, da
jetzt die Bodenwasservorräte ebenfalls sinken. Der Verdunstungsanspruch der Atmosphäre (ETp) ist jedoch nach wie vor sehr hoch. Insgesamt wurde für diese Frucht
eine mittlere Evapotranspiration von 325 mm a-1 (Mai - Oktober) und - daraus resultierend - ein Transpirationskoeffizient von 374 l kg-1 gebildete Rübentrockenmasse
ermittelt.
Der Versuch ermöglicht darüber hinaus Modelle des Bodenwasserhaushalts an Beobachtungsdaten zu validieren. Auf diese Weise ist es möglich, tägliche Werte des
Wasserhaushalts zu berechnen, die für weiterführende Studien verwendet werden
können. Hierzu wird ein Mehrschichten-Bodenfeuchtemodell verwendet, das auf dem
PENMAN/MONTEITH-Ansatz basiert und die Wasserbewegung über die DARCYGleichung beschreibt. Das Modell berechnet die einzelnen Größen des Wasserhaushalts auf täglicher Basis, fortlaufend für beliebig lange Zeiträume. Die simulier34
ten Bodenwassergehalte stimmen gut mit den wöchentlich erhobenen Messwerten
überein (Abb. 3.1.1.6), wie am Beispiel des Winterroggen für den Zeitraum 1987 bis
2003 gezeigt werden kann. Hierdurch wird es möglicht, detaillierte Aussagen zum
Bodenwasserhaushalt auf der Grundlage täglicher Werte zu treffen.
250.0
Soil Moisture (0-80 cm) [mm]
sim_00-80
obs_00-80
200.0
150.0
100.0
50.0
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
0.0
Jahr
Abb. 3.1.1.6:
Beobachtete (Kreise) und simulierte Werte der Bodenfeuchte (0-80
cm) unter Winterroggen
(Agrarmeteorologisches Intensivmessfeld Berlin-Dahlem, Periode 1987-2003)
Das agrarmeteorologische Intensivmessfeld in Berlin-Dahlem nimmt unter den Dauerversuchen insofern eine Sonderstellung ein, als von Anbeginn die Beziehungen
zwischen Witterung und Pflanze und weniger die Einflüsse des Bodens oder agrotechnischer Maßnahmen im Mittelpunkt des Interesses standen. Die Notwendigkeit,
diesen Wirkungskomplex über einen langen Zeitraum tiefer gehend zu erfassen und
zu analysieren, gewinnt im Zuge der Diskussion um die Bedeutung klimaverändernder Effekte auf Lebewesen und Umwelt besonderes Gewicht.
Die dargestellten Ergebnisbeispiele zeigen auf, dass das langfristig gewonnene Datenmaterial für eine vielfältige Vergrößerung unseres Kenntnisstandes genutzt werden kann. So lassen sich beispielsweise gezielte Aussagen über witterungssensitive
Phasen und deren Einfluss auf Wachstum, Entwicklung, Ertragsbildung und Produktqualität einzelner Kulturpflanzen machen, Hieraus können Rückschlüsse auf die art35
und sortenspezifische Anbaueignung der verschiedenen Kulturen und auf den Einsatz gezielter Maßnahmen zur Verbesserung der Bestandesführung gewonnen werden. Kenntnisse über bestandesklimatische Spezifika sind beispielsweise unerlässlich für die Entwicklung von Programmen in der phytosanitären Prophylaxe. Die erfolgreiche Simulierung des Bodenwasserhaushalts kann Grundlage für die Steuerung
von Bewässerungsmaßnahmen in Pflanzenbeständen sein.
Modellierung von Prozessen in der belebten Umwelt benötigt eine breite und gesicherte Datengrundlage aus Langzeitversuchen und -beobachtungen, speziell wenn
ein so variabler und komplexer Faktor wie Klima und Witterung in die Betrachtung
einbezogen ist. Als Beispiel sei hier nur die Entwicklung verlässlicher regionaler und
überregionaler Wachstums- und Ertragsprognosemodelle vor dem Hintergrund eines
sich verändernden Klimaszenarios genannt, für die das vorliegende über 50-jährige
Datenmaterial eine wesentliche Grundlage darstellt.
Zusammenfassung
Das im Jahr 1953 eingerichtete agrarmeteorologische Intensivmessfeld am Standort
Berlin-Dahlem dient der Untersuchung von Beziehungen zwischen Witterungsverlauf
sowie Wachstum, Entwicklung und Ertragsbildung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen.
Die Langjährigkeit des Versuches gestattet in diesem Zusammenhang auch, Erkenntnisse über die möglichen Auswirkungen von Klimaveränderungen auf die Nutzpflanze zu gewinnen. Die für eine stichhaltige Aussage erforderlichen meteorologischen und pflanzlichen Langzeitdaten werden seit mehr als fünfzig Jahren im Rahmen eines umfangreichen Messprogramms erhoben, das auf acht Großteilstücken
und einer zentral gelegenen pflanzenfrei gehaltenen Basisstation durchgeführt wird.
Auf den Großteilstücken gelangen in jährlicher Rotation die Früchte Kartoffeln, Winterroggen, Ackerbohnen, Hafer, Zuckerrüben, Körnermais, Sommergerste und Süßlupinen zum Anbau. Die Bewirtschaftungsmaßnahmen (Fruchtfolge, Sorten, Düngung, Bodenbearbeitung u.a.) wurden mit Ausnahme unumgänglicher Sortenwechsel
gleich gehalten, so dass sich die Jahresunterschiede in Entwicklung und Ertragsbildung der Kulturen im Wesentlichen auf die Jahreswitterung zurückführen lassen.
An verschiedenen Beispielen wird die vielseitige Aussagekraft des langjährigen Datenmaterials aufgezeigt. Die verschiedenen Fruchtarten werden in ihrer mittleren Ertragsleistung und in ihrer Ertragsstabilität charakterisiert. Danach weisen der Winterroggen, die Sommergerste und die Zuckerrübe die geringste Ertragsvariabilität am
36
Standort auf. Am Beispiel des Winterroggens wird unter Einsatz der Faktoranalyse
dargestellt, wie die Ertragsbildung durch die wesentlichen meteorologischen Größen
beeinflusst wird und welche Ertragskomponenten in Abhängigkeit von der jeweiligen
Entwicklungsphase besonders witterungssensitiv reagieren. Anhand der langfristigen
Ertragsentwicklung der Kulturen wird demonstriert, mit welchen pflanzlichen Reaktionen aufgrund rezenter Klimaschwankungen zu rechnen ist. Dabei fällt der eher negative Ertragstrend der kurzlebigen sommerannuellen Kulturarten (Sommergetreide,
Körnerleguminosen) auf, während das Wintergetreide (hier Winterroggen), aber besonders auch die Zuckerrübe einen positiven Ertragstrend aufweisen. Insgesamt zeigen sich für die Kulturarten unterschiedliche voranstehend nicht zwangsläufig negative Reaktionen auf das sich ändernde Klimaszenario. Anhand der beispielhaft aufgeführten Untersuchungen zur witterungsbedingten Beeinflussung des Bestandesklimas in Winterroggen und des Bodenwasserhaushaltes in Zuckerrüben wird verdeutlicht, dass fundierte Programme beispielsweise in der phytosanitären Prophylaxe
bzw. für die Steuerung von Bewässerungsmaßnahmen nur auf der Grundlage einer
breiten und aussagekräftigen Datengrundlage entwickelt werden können.
Literatur
Chmielewski, F.-M., Köhn, W., Krzysch, G. 1997: Statisches agrarmeteorologisches
Ertragsfeld,Ökol. Hefte Landwirtsch.-Gärtner. Fak. HU Berlin 7, 57-74
Chmielewski, F.-M., Köhn, W. 1999: The long-term agrometeorological field experiment at Berlin-Dahlem. Agricultural and Forest Meteorology 96, 39-48
Chmielewski, F.-M.; Köhn, W. 1999: Impact of weather on yield components of spring
cereals over 30 years. Agricultural and Forest Meteorology 96, 49-58
Chmielewski, F.-M.; Köhn, W. 2000: Impact of weather on yield and yield components of winter rye. Agricultural and Forest Meteorology, 102, 253-261
Chmielewski, F.-M. 2003: Rezente Veränderungen der Lufttemperatur und der Niederschlagshöhe in Berlin-Dahlem, 1931-2000. In: Chmielewski, F.-M., Foken, Th.
(Hrsg.): Beiträge zur Klima- und Meeresforschung. Aus Anlass des 70. Geburtstages von P. Hupfer, Eigenverlag Chmielewski & Foken, Berlin/Bayreuth,
ISBN 3-00-011043-7, 79-90
Köhn, W. 1984: Untersuchungen des Wasserverbrauchs landwirtschaftlicher Nutzpflanzen und Möglichkeiten seiner Berechnung mittels meteorologischer Daten.
In: Krzysch, G.; Hünicken, C., Köhn, W.: Agrarmeteorologische Datenerfassungsstation zur Untersuchung des Einflusses der Witterungsfaktoren auf Entwicklung,
Wachstum und Ertragsbildung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen. Schriftenreihe
Fachbereich Intern. Agrarentwickl. TU Berlin, Nr. IV/44, 45-57
Römer, G. 1988: Die phänologischen Phasen bei Hafer, Sommergerste, Winterroggen und Mais und ihre Beziehungen zur Witterung und Ertragsbildung. Dissertation TU Berlin, S.221
37
Tamm, E. 1961: Über die Ausbildung pflanzenklimatischer Bodentemperaturen unter
Beständen landwirtschaftlicher Nutzpflanzen in den Jahren 1953 bis 1958. Z. Acker- Pflanzenbau 113 (3), 288-320
Tamm, E., Krzysch, G., Funke, H. 1965: Aufbau und Meßtechnik der PflanzenWetterstation in Berlin-Dahlem. Z. Acker- Pflanzenbau 122 (4), 334-358
Wittchen, U., Chmielewski, F.-M. 2005: Phytoclimate of winter rye stands. Meteorologische Zeitschrift, Vol. 14, No. 2, 183-189
3.1.2 Statischer Dauerversuch Bodennutzung Berlin-Dahlem
W. Köhn und F. Ellmer
Der Statische Dauerversuch Bodennutzung (D III) wurde von OPITZ im Jahr 1923
angelegt und ist mit seiner Laufzeit von mehr als 80 Jahren der älteste Dauerversuch
in Deutschland auf Sandboden. Vorrangig interessierte die Klärung der Frage, welchen Einfluss die Kalkdüngung bei Flach- und Tiefkultur auf das Phosphat des Bodens und des gedüngten Phosphates wie auch auf die Mobilisierung der Bodenphosphorsäure besitzt. Darüber hinaus war es von Anbeginn das Ziel, den Einfluss
unterschiedlich tiefer Pflugarbeit und differenzierter Kalkdüngung auf die Bodenfruchtbarkeit des Sandbodens und auf die Ertragsleistung verschiedener landwirtschaftlicher Kulturarten zu untersuchen.
Zusätzlich sollte die Bedeutung organischer Düngung für die Humusversorgung und
das Ertragsniveau des leichten Sandbodens durch die Einführung des Prüffaktors
„Stallmistdüngung“ im Jahr 1939 ermittelt werden. Ab 1967 wurde die Fruchtfolge,
die bis dahin weitgehend ohne Systematik betrieben wurde, als Prüffaktor aufgenommen. Der Vergleich zwischen Fruchtwechsel und permanenter Getreidefolge
diente zur Klärung der Frage, ob und unter welchen Voraussetzungen sich ausschließlicher Getreidebau unter relativ ungünstigen Standortbedingungen verwirklichen lässt und welche Veränderungen der Bodeneigenschaften durch die beiden
Fruchtfolgesysteme hervorgerufen werden.
Der Versuch ist in der Vergangenheit Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher
Publikationen und Doktorarbeiten gewesen und bildet aufgrund seiner unverminderten Aktualität bis heute die Grundlage vielfältiger, auch internationaler Forschungsarbeiten.
38
Versuchsanstellung
Der Versuch umfasst fünf Versuchsfaktoren, jeweils zweifach gestuft (Tab. 3.1.2.1).
Die insgesamt 32 Prüfglieder des Versuches werden sechsfach wiederholt. Eine
Randomisation der Varianten nach heutigen Maßstäben erfolgte bei Versuchsanlage
nicht, so dass die statistische Auswertung der Ergebnisse erschwert ist. Problematisch ist auch die geringe Teilstückgröße von inzwischen nur noch 20 m2. Positiv zu
bewerten ist die für damalige Verhältnisse eher ungewöhnliche polyfaktorielle Versuchsgestaltung, die zur Aufdeckung wesentlicher Wechselwirkungen zwischen den
Versuchsfaktoren beiträgt.
Tab. 3.1.2.1:
Prüffaktoren und Faktorenstufen im Statischen Dauerversuch
Bodennutzung Berlin-Dahlem
Prüffaktoren
Faktorenstufen
A Pflugtiefe
(seit 1923)
a1
a2
Tief (T), ca. 28 cm
Flach (F), ca.17 cm
B Kalkdüngung
(seit 1923)
b1
b2
mit Kalk (+Ca)
ohne Kalk (-Ca)
C P-Düngung
(seit 1923)
c1
c2
mit Phosphorsäure (+P)
ohne Phosphorsäure (-P)
D Stallmistdüngung
(seit 1939)
d1
d2
mit Stallmist (+St)
ohne Stallmist (-St)
E Fruchtfolge
(seit 1967)
e1
e2
Fruchtwechsel (FW)
Getreidefolge (GF)
Ein Nährstoffausgleich zwischen beiden Fruchtfolgesystemen erfolgt nicht. Der Vergleich beider Systeme ist im zweijährigen Abstand bei der gemeinsamen Versuchsfrucht Winterweizen möglich.
orientieren sich am aktuellen ortsüblichen Standard. Das Untersuchungsspektrum an
Boden und Pflanze wechselt in seiner Intensität in Abhängigkeit von den jeweils anstehenden vertiefenden Forschungsarbeiten. Die in unmittelbarer Nähe gelegene
agrarmeteorologische Station gestattet darüber hinaus eine detaillierte Erfassung
wesentlicher Witterungsgrößen.
39
Die Fruchtfolgen und deren Düngung sind Tabelle 3.1.2.2 zu entnehmen:
Tab. 3.1.2.2:
Fruchtfolgen und Düngung im Statischen Dauerversuch Bodennutzung Berlin-Dahlem
N
[kg ha-1]
P
[kg ha-1]
K
[kg ha-1]
CaCO3
[dt ha-1]
Stallmist
[dt ha-1]
Fruchtwechsel (FW)
Futterrüben
Winterweizen
Kartoffeln
Winterweizen
120
100
100
100
44
28
35
28
149
100
149
100
10
10
300
300
-
Getreidefolge (GF)
Winterroggen
Winterweizen
Hafer
Winterweizen
60
100
60
100
22
28
22
28
83
100
83
100
10
10
300
300
-
Düngerarten: N als Ammonsulfatsalpeter; P als Superphosphat; K als Kalimagnesia; CaCO3 als kohlensaurer Kalk
Abb. 3.1.2.1:
Gesamtansicht des Dauerversuches Bodennutzung Berlin-Dahlem
Ergebnisse
Wirkung der Pflugtiefe
Durch tiefes Pflügen (28 cm) werden die organischen und mineralischen Dünger auf
einen größeren Bodenraum verteilt, dementsprechend sind die Humus-, Nährstoff-
40
und Schwermetallgehalte sowie die mikrobielle Aktivität in der tief gepflügten Schicht
(28 cm) geringer als bei Flachkultur (17 cm) (Tab.3.1.2.3).
Tab. 3.1.2.3:
Bodeneigenschaften in Abhängigkeit von der Pflugtiefe nach über 60
Versuchsjahren (Schicht 0-16 cm, Mittel der gekalkten Prüfglieder)
Bodenmerkmal
Tief
Flach
5,5
5,6
8,5
9,7
12,3
14,0
3,6
4,1
Zn-Gehalt [mg 100 g Boden]
31,1
35,0
Cd-Gehalt [mg 100 g-1 Boden]
0,179
0,193
Corg-Gehalt [mg 100 g Boden]
606
851
Mikrobielle Biomasse*
13,1
13,8
Dehydrogenaseaktivität**
78,5
141,5
pHKCl-Wert
-1
PDL-Gehalt [mg 100 g Boden]
-1
KDL-Gehalt [mg 100 g Boden]
-1
MgCaCl2 -Gehalt [mg 100 g Boden]
-1
-1
* Cmic in mg 100 g-1 Boden
-1
** in µg Triphenylformazan 5 g Boden
Tiefes Pflügen hat bei Kalkmangel einer Bodenversauerung deutlich länger entgegengewirkt als eine flache Pflugfurche (Abb. 3.1.2.2). Erst nach rund 40 Versuchsjahren ist eine Angleichung der Bodenreaktion zwischen tiefer und flacher Pflugfurche
im Kalkmangelbereich festzustellen.
Abb. 3.1.2.2:
Verlauf des pH-Wertes in Abhängigkeit von Pflugtiefe und Kalkdüngung in der bearbeitete Krume
41
Das größere Humus-, Nährstoff- und Wasserangebot in der flach bearbeiteten Bodenschicht bewirkte um 7-12 % höhere Erträge bei den Hackfrüchten (Kartoffeln,
Futterrüben), das tiefer wurzelnde Wintergetreide hingegen hat mit einem geringen
Minderertrag auf den kleineren Wurzelraum des flach gepflügten Bodens reagiert
(Abb. 3.1.2.3). Sommergetreide verhielt sich weitgehend indifferent. Insgesamt führte
tiefes Pflügen auf dem untersuchten Sandboden trotz des damit verbundenen erhöhten Energieaufwandes nicht zu einer besseren Ertragsleistung der Kulturen. Die negativen Auswirkungen unterlassener Kalkdüngung auf den Pflanzenertrag wurden
durch tiefes Pflügen verzögert und abgemildert.
120
Relativerträge [%]
110
100
90
80
Futterrüben
Kartoffeln
So-Getreide
Wi-Roggen
Wi-Weizen
Abb. 3.1.2.3: Relativerträge verschiedener Kulturarten bei flacher Pflugfurche (17
cm) (Stufe „mit Kalk“, Tief = 100 %, Mittel 1923-2006)
Wirkung der Kalkdüngung
Das längerfristige Unterlassen von Kalkdüngung hat eine gravierende Verschlechterung nahezu sämtlicher für die Bodenfruchtbarkeit wichtigen Parameter zur Folge.
Mit zunehmender Versauerung bis auf einen pH-Wert <4 wurde die Verfügbarkeit der
Nährstoffe Kalium und Magnesium im Boden reduziert und die Löslichkeit von
Schwermetallen wie Cadmium und Zink und damit die Gefahr ihrer Verlagerung ins
Grundwasser deutlich erhöht (Tab. 3.1.2.4). Die P-Verfügbarkeit in Abhängigkeit von
der Kalkversorgung war im Versuchsverlauf uneinheitlich. Die Wasserbindung des
Sandbodens wurde bei fehlender Kalkversorgung ebenso negativ beeinflusst wie vor
allem seine mikrobielle Aktivität, der Corg-Gehalt hingegen im Versuchsmittel nur wenig verändert.
42
Tab. 3.1.2.4:
Bodeneigenschaften in Abhängigkeit von der Kalkdüngung nach
über 60 Versuchsjahren (Schicht 0-16 cm, Hauptwirkung)
Bodenmerkmal
Mit Kalk
Ohne Kalk
5,5
3,9
9,1
9,5
13,2
11,3
MgCaCl2 -Gehalt [mg 100 g-1 Boden]
pHKCl-Wert
PDL-Gehalt [mg 100 g-1 Boden]
-1
3,9
1,8
-1
33,1
23,8
-1
0,186
0,100
729
746
Mikrobielle Biomasse*
13,5
10,2
110,0
22,2
18,0
17,3
Cd-Gehalt [mg 100 g Boden]
-1
Dehydrogenaseaktivität**
-1
Nutzbare Feldkapazität [mm dm ]
-1
Die Ackerbegleitflora erfuhr durch die eingetretene Bodenversauerung in ihrer Artenvielfalt eine erhebliche Einschränkung. Gleichzeitig erhöhte sich wegen reduzierter
Konkurrenzkraft der Kulturpflanzen der Deckungsgrad der Unkräuter (Werte hier
nicht dargestellt).
Abb. 3.1.2.4:
Relativerträge verschiedener Kulturarten bei unterlassener Kalkund Stallmistdüngung (mit Kalk/mit Stallmist = 100 %, Periode
1967-2006)
43
Ertragseinbußen wegen Bodenversauerung haben sich vor allem in den letzten vier
Versuchsjahrzehnten gezeigt (Abb. 3.1.2.4). Die Ertragsleistung der einzelnen Kulturen in Abhängigkeit von der Kalkversorgung war im Versuchsverlauf sehr unterschiedlich und unterstreicht die spezifischen Ansprüche der Kulturpflanzenarten an
den pH-Wert. Im Extrem, nämlich bei gleichzeitig fehlender organischer Düngung
(Stallmist), beträgt der durch Kalkmangel bedingte Ertragsausfall bei den säureempfindlichen Kulturen wie Weizen und Rüben inzwischen annähernd 100 %.
Wirkung der Phosphorsäuredüngung
Fehlende P-Düngung führte zu einem markanten Abfall des P-Gehaltes im Boden
(Werte hier nicht dargestellt). Auf alle anderen untersuchten Kennwerte der Bodenfruchtbarkeit blieb der Einfluss von P-Mangel allerdings bislang gering.
Die Ertragsverluste durch fehlende P-Düngung haben während der gesamten, fast
acht Versuchsjahrzehnte gleichbleibend, 10 % nicht überstiegen. Nur auf versauertem Boden kam es besonders in der zweiten Versuchshälfte durch die P-Düngung zu
deutlichen Ertragssteigerungen.
Wirkung der Stallmistdüngung
Stallmistdüngung hat zu einer Verbesserung sämtlicher für die Bodenfruchtbarkeit
wesentlichen Merkmale geführt. Sie steigerte die C- und Nährstoffgehalte, erhöhte
die Wasserverfügbarkeit und das Porenvolumen und führte zu einer besseren mikrobiellen Aktivität im Sandboden (Tab. 3.1.2.5). Die Schwermetalle Cd und Zn im Boden haben keine signifikante Anhebung durch die Stallmistdüngung erfahren. Die
organische Düngung hat die negativen Auswirkungen einer Bodenversauerung stark
abgemildert und von allen Versuchsfaktoren die Artenvielfalt der Ackerbegleitflora am
deutlichsten erhöht (Werte hier nicht dargestellt).
Das Unterlassen organischer Düngung auf Sandboden hat bei allen Kulturen relativ
schnell und konstant zu Ertragseinbußen zwischen 10 % und 20 % geführt. Auf versauertem Boden liegen die Ertragsdifferenzen zwischen „organisch gedüngt“ und
„organisch ungedüngt“ sogar bei 40 %. Die Ergebnisse der zweiten Versuchshälfte
zeigen allerdings, dass die durch Bodenversauerung ausgelösten negativen Ertragsreaktionen durch Stallmistdüngung nur begrenzt kompensiert werden können (Abb.
3.1.2.5).
44
Tab. 3.1.2.5:
Bodeneigenschaften in Abhängigkeit von der Stallmistdüngung
nach über 60 Versuchsjahren (Schicht 0-16 cm, Mittel der gekalkten
Prüfglieder)
Bodenmerkmal
pHKCl-Wert
Mit Stallmist
Ohne Stallmist
5,6
5,4
-1
10,9
10,1
-1
15,3
11,1
MgCaCl2 -Gehalt [mg 100 g-1 Boden]
PDL-Gehalt [mg 100 g Boden]
4,4
3,3
-1
33,7
32,4
-1
Cd-Gehalt [mg 100 g Boden]
0,197
0,175
-1
802
656
*
12,8
14,1
132,5
87,5
17,9
18,0
Mikrobielle Biomasse
Dehydrogenaseaktivität **
-1
-1
Abb. 3.1.2.5:
Ertragsverlauf in Abhängigkeit von der Stallmistdüngung und der
Kalkversorgung (Stufe „Fruchtwechsel“, 4-jährige Gleitmittelwerte)
45
Wirkung der Fruchtfolge
Ständiger Getreidebau hat im Vergleich zu einer Blattfrucht-/Halmfruchtfolge zu Vorteilen in der Bodenfruchtbarkeit geführt. Der pH-Wert und der Gehalt an organischer
Substanz wurden durch die Getreidefolge ebenso erhöht wie vor allem die mikrobielle Aktivität des Sandbodens (Tab.3.1.2.6). Die Makronährstoffe im Boden haben aufgrund der geringeren Entzugsraten im ständigen Getreidebau eine Erhöhung erfahren. Die Schwermetalle Zn und Cd wurden durch das Getreide in deutlich geringerem
Umfang aufgenommen als durch die Blattfüchte im Fruchtwechsel, mit der Konsequenz, dass die Gehalte an Schwermetallen im Boden in der Getreidefolge mehr oder weniger stark erhöht wurden. Trotz aller bisherigen positiven Untersuchungsergebnisse zu permanentem Getreidebau an diesem Standort bleibt gültig, dass die
Gefährdung des Winterweizens in der Getreidefolge durch Fußkrankheiten (Gaeumannomyces, Fusarium) und Verunkrautung wesentlich größer ist als im Fruchtwechsel.
Tab. 3.1.2.6:
Bodeneigenschaften in Abhängigkeit von der Fruchtfolge nach über
60 Versuchsjahren (Schicht 0-16 cm, Mittel der gekalkten Prüfglieder)
Bodenmerkmal
Fruchtwechsel
Getreidefolge
5,2
5,9
8,7
9,5
11,9
14,4
pHKCl-Wert
-1
PDL-Gehalt [mg 100 g ]
-1
KDL-Gehalt [mg 100 g ]
-1
MgCaCl2 -Gehalt [mg 100 g ]
3,6
4,1
-1
31,3
34,7
-1
0,166
0,206
Corg-Gehalt [mg 100 g ]
691
767
Mikrobielle Biomasse *
10,3
16,5
46,5
173,5
18,2
17,7
Zn-Gehalt [mg 100 g ]
Cd-Gehalt [mg 100 g ]
-1
Dehydrogenaseaktivität **
-1
-1
Stärkere Ertragsverluste des Weizens in der Getreidefolge waren krankheitsbedingt
nur während der Umstellungsphase in den ersten drei Vergleichsjahren 1968, 1970
und 1973 sowie im Ausnahmejahr 1987 (versuchsbedingt keine Fungizid- und Herbizidbehandlung) zu verzeichnen. Im Übrigen sind die Ertragsunterschiede gering
geblieben mit leichten Vorteilen für den Weizen in der Getreidefolge, vorausgesetzt,
46
die heute üblichen phytosanitären Maßnahmen bei ständigem Getreidebau wurden
konsequent durchgeführt.
Zusammenfassung
Der von OPITZ im Jahr 1923 angelegte Statische Dauerversuch Bodennutzung in
Berlin-Dahlem ist mit einer Laufzeit von mehr als 80 Jahren der älteste Dauerfeldversuch zur Sandbodenbewirtschaftung in Deutschland. Die fünf, jeweils zweifach abgestuften Prüffaktoren des Versuches sind die Pflugtiefe (28 bzw. 17 cm), die Kalkdüngung (mit bzw.ohne Kalk), die P-Düngung (mit bzw. ohne P), seit 1939 zusätzlich
die Stallmistdüngung (mit bzw. ohne Stallmist) und seit 1967 die Fruchtfolge
(Fruchtwechel bzw. Getreidefolge).
Durch tiefes Pflügen (28 cm) werden die organischen und mineralischen Dünger auf
einen größeren Bodenraum verteilt, dementsprechend sind die Humus-, Nährstoffund Schwermetallgehalte, die mikrobielle Aktivität und die Wasserverfügbarkeit in der
tief gepflügten Schicht geringer als bei Flachkultur (17 cm). Tiefes Pflügen wirkt bei
Kalkmangel einer Bodenversauerung deutlich länger entgegen als eine flache Pflugfurche. Insgesamt führt tiefes Pflügen auf dem untersuchten Sandboden nicht zu einer besseren Ertragsleistung der Kulturen.
Das längerfristige Unterlassen von Kalkdüngung hat eine gravierende Verschlechterung für die Bodenfruchtbarkeit wichtiger Parameter zur Folge. Besonders bedenklich
sind die reduzierte Pflanzenverfügbarkeit von Phosphor, Kalium und Magnesium, die
größere Verlagerungsgefahr von Schwermetallen wie Cadmium und Zink ins Grundwasser und die gravierende Verringerung der mikrobiellen Aktivität mit zunehmender
Bodenversauerung (aktueller pH-Wert <4). Die Ertragsleistung der einzelnen Kulturen in Abhängigkeit von der Kalkversorgung war im Versuchsverlauf sehr unterschiedlich und unterstreicht die spezifischen Ansprüche der Kulturpflanzenarten an
die Bodenreaktion. Im Extrem, insbesondere bei gleichzeitig fehlender organischer
Düngung, beträgt der durch Kalkmangel bedingte Ertragsausfall bei säureempfindlichen Kulturen wie Weizen und Beta-Rüben inzwischen annähernd 100 %.
Fehlende P-Düngung führt zu einem markanten Abfall des P-Gehaltes im Boden. Auf
alle anderen untersuchten Kennwerte der Bodenfruchtbarkeit und den Pflanzenertrag
bleibt der Einfluss von P-Mangel vergleichsweise gering unter der Voraussetzung,
dass die Bodenreaktion sich im Normalbereich (pH-Wert 5-6) bewegt.
47
Stallmistdüngung bewirkt eine Verbesserung sämtlicher für die Bodenfruchtbarkeit
wesentlichen chemischen, physikalischen und biologischen Merkmale. Sie mildert
die negativen Auswirkungen einer Bodenversauerung stark ab. Das Unterlassen organischer Düngung auf Sandboden führt bei allen Kulturen relativ schnell und konstant zu Ertragseinbußen zwischen 10 % und 20 %. Auf versauertem Boden liegen
die Ertragsdifferenzen zwischen „organisch gedüngt“ und „organisch ungedüngt“ sogar bei 40 %. Die Versuchsergebnisse unterstreichen eindrucksvoll die Bedeutung
organischer Düngung für die Fruchtbarkeit und Leistungsfähigkeit des Sandbodens.
Eine Fruchtfolge mit ausschließlichem Getreidebau hat im Vergleich zu einer alternierenden Blattfrucht-/Halmfruchtfolge Vorteile in der Bodenfruchtbarkeit zur Folge.
Der pH-Wert und der Gehalt an organischer Substanz im Boden werden durch die
Getreidefolge ebenso erhöht wie die mikrobielle Aktivität des Sandbodens. Die Gefährdung des Winterweizens in der Getreidefolge durch pilzliche Fußkrankheiten und
Verunkrautung ist allerdings größer als im Fruchtwechsel, besonders wenn auf geeignete Pflanzenschutzmaßnahmen verzichtet wird.
Literatur:
Brodowski, M. 1997: Schwermetallgehalte von Nutzpflanzen bei unterschiedlicher
Bodenbewirtschaftung in einem landwirtschaftlichen Dauerversuch. Dissertation
TU Berlin, VDI Fortschritt-Bericht 14, 80. VDI-Verlag Düsseldorf, 162 S.
Grimm, J., Caesar, K. 1988: Der Einfluß langjährig differenzierter Bewirtschaftungsmaßnahmen auf bodenmikrobiologische Eigenschaften eines lehmigen Sandbodens. VDLUFA-Schriftenreihe 28, II, 909-920.
Grimm, J., Caesar, K. 1997: Statischer Versuch Bodennutzung. In: Einfluß der Bodennutzung auf die langfristige Entwicklung von Fruchtbarkeit und Ertragsfähigkeit sandiger Böden. Ökol. Hefte Landwirtsch.-Gärtner. Fak. HU Berlin 7, 57-74.
Köhn, W. 1975: Der Einfluß langjähriger Bodenbearbeitungs-, Düngungs- und
Fruchtfolgemaßnahmen auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften
und die Ertragsleistung eines lehmigen Sandbodens. Teil I: Veränderungen der
chemischen und physikalischen Eigenschaften. Bayer. Landw. Jb. 52, 929-955
Fruchtfolgemaßnahmen auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften
und die Ertragsleistungen eines lehmigen Sandbodens. Teil II: Langfristige Ertragsveränderung und ertragsanalytische Untersuchungen bei Getreide. Bayer.
Landw. Jb. 53, 419-442.
Krzysch, G. (Hrsg.), Caesar, K. (Hrsg.), Becker, K., Brodowski, M., Dressler, U.-B.,
Grimm, J. (Koordin.), Jancke, G., Krause, S., Schlenther, L. 1992: Einfluß von
langjährig differenzierten Bewirtschaftungsmaßnahmen und Umweltbelastungen
auf Bodenfruchtbarkeit und Ertragsleistung eines lehmigen Sandbodens. Endbericht des Interdisziplinären Forschungsprojektes der TU Berlin, Schriftenreihe
Fachbereich Internat. Agrarentwickl. TU Berlin, 327 S.
48
Krzysch, G. 1964: Zur Beeinflussung der Bodenatmung durch langjährige Düngungsund Bodenbearbeitungsmaßnahmen. Z. Acker- Pflanzenbau 120, 339-368.
Opitz, K., Tamm, E. 1953: Die Bedeutung der Bodenbearbeitungstiefe im Zusammenwirken mit Düngungsmaßnahmen für die Bodenfruchtbarkeit im Lichte der
Dahlemer Dauerversuche. Z. Acker- Pflanzenbau 96, 261-308.
Petigk, J. 1965: Die Beeinflussung der physikalischen Eigenschaften des Dahlemer
Bodens durch langjährig differenzierte Bodenbearbeitungs- und Düngungsmaßnahmen. Z. Acker- Pflanzenbau 121, 269-306.
Tamm, E., Eberhardt, W. 1958: Die Einwirkung verschiedener Bodenbearbeitungsund Düngungsmaßnahmen auf den chemischen Zustand und die Ertragsleistung
eines lehmigen Sandbodens. Z. Acker- Pflanzenbau 106, 361-406.
3.1.3 Internationaler Organischer Stickstoffdauerdüngungsversuch BerlinDahlem
W. Köhn und F. Ellmer
Der im Jahr 1984 von LIMBERG am Standort Berlin-Dahlem angelegte Internationale
Organische Sickstoffdauerdüngungsversuch (IOSDV) ist Bestandteil einer Dauerversuchsreihe der Internationalen Arbeitsgemeinschaft für Bodenfruchtbarkeit in der Internationalen Bodenkundlichen Union (IUSS). Die allgemeine Zielsetzung dieser auf
Anregung von BOGUSLAWSKI ins Leben gerufenen Versuchsreihe besteht primär
darin, Unterschiede der Bodenfruchtbarkeit an etlichen (derzeit 15), ökologisch mehr
oder weniger stark voneinander abweichenden Standorten im europäischen Raum
zu erfassen. Darüber hinaus sollen Veränderungen durch verschiedenartige, teilweise auch extreme Maßnahmen organischer und mineralischer Stickstoffdüngung ermittelt und standortspezifisch sowie standortübergreifend ausgewertet werden.
Der Aufbau des IOSDV ist an allen Standorten weitgehend identisch: In einer dreifeldrigen Fruchtfolge mit standortangepassten Kulturarten und Sorten kommen differenzierte Kombinationen organischer und mineralischer Stickstoffdüngung zur Anwendung, wobei die höchsten mineralischen Stickstoffgaben oberhalb des durch diesen Nährstoff erzielbaren Höchstertrages liegen sollen. Die Prüfmerkmale an Pflanze
und Boden und teilweise auch deren Untersuchungsmethodik sind standardisiert. In
der vorliegenden Form besitzt diese Versuchsreihe aus ökologischer Sicht einen
weitreichenden Aussagebereich.
Am Standort Berlin-Dahlem soll der Versuch speziell Kenntnisse darüber liefern, ob
und ggf. unter welchen Voraussetzungen die Stallmistdüngung durch andere Formen
organischer Düngung (Stroh, Gründüngung, Rübenblatt) vollwertig und dauerhaft
49
substituiert werden kann und welche Stickstoffgaben ihrer Höhe nach ertrags- und
qualitätswirksam und auf dem sorptionsschwachen Dahlemer Sandboden ökologisch
vertretbar sind. Inzwischen liegen erste orientierende Erkenntnisse zu wichtigen
Merkmalen der Bodenfruchtbarkeit, zur Ertragsbildung, zum pflanzlichen Ertrag nach
Quantität und Qualität sowie zur Nährstoffbilanzierung vor.
Versuchsanstellung
Der Versuch wird als zweifaktorielle Spaltanlage mit den Prüffaktoren A) Organische
Düngung (drei Stufen, bezeichnet als Serie A, B bzw. C) sowie B) Mineralische NDüngung (in den vier Stufen N0 bis N3) durchgeführt. Er umfasst drei Großteilstücke
(Felder bzw. Fruchtarten) mit den in Rotation stehenden Fruchtarten Kartoffeln - Winterweizen - Sommergerste. Die Anzahl der Wiederholungen beträgt drei.
Die Prüffaktoren des Versuches sind folgendermaßen abgestuft (Tab. 3.1.3.1):
Tab. 3.1.3.1:
Prüffaktoren und Faktorenstufen im IOSDV Berlin-Dahlem
Prüffaktoren
Faktorenstufen
A Organische
a1
ohne organische Düngung (Serie A)*
Düngung
a2
Stallmistdüngung (Serie B)
a3
Stroh-/Grün-/Rübenblattdüngung (Serie C)
b1
ohne N-Düngung (Stufe N0)
b2
niedrige N-Düngung (Stufe N1)
b3
mittlere N-Düngung (Stufe N2)
b4
hohe N-Düngung (Stufe N3)
B Mineralische
N-Düngung
* = in Serie A nur Stufen N0 und N3
Die organische und mineralische N-Düngung wird zu den einzelnen Fruchtarten wie
folgt verabreicht (Tab. 3.1.3.2):
Die mineralische N-Düngung erfolgt zu Kartoffeln in maximal zwei Gaben (1. Gabe:
vor der Pflanzung; 2. Gabe: 40 Tage nach der Pflanzung) und zu Getreide in maximal 3 Gaben (1. Gabe: bei Winterweizen zu Vegetationsbeginn im Frühjahr, bei
Sommergerste zur Aussaat; 2. Gabe: zum Schossen, 3. Gabe: zum Ährenschieben).
Als mineralischer Stickstoffdünger kommt Kalkammonsalpeter (KAS) zum Einsatz.
Die Grunddüngung erfolgt mit Superphosphat und Kornkali und beträgt für alle Prüf-
50
glieder einheitlich bei Kartoffeln 26 kg P ha–1 und 149 kg K ha–1, bei Getreide 26 kg P
ha–1 und 100 kg K ha–1.
Tab. 3.1.3.2:
Organische und mineralische N-Düngung in der Fruchtfolge
Düngungskombination
Serie A
Organ. Düngung [dt FM ha-1]:
Mineral. N-Düngung [kg ha-1]:
Stufe N0
Stufe N3
Serie B
Organ. Düngung [dt FM ha-1 ]:
Stufe N0
Stufe N1
Stufe N2
Stufe N3
Serie C
Organ. Düngung [dt ha-1 FM]:
*
**
Kartoffeln
Winterweizen
Sommergerste
ohne
ohne
ohne
ohne
150 (60 / 90)
Stallmist: 300
ohne
60 (60 / - )
100 (60 / 40)
150 (60 / 90)
ohne
ohne
160 (60 / 60 / 40) 120 (40 / 50 / 30)
ohne
ohne
ohne
ohne
60 (20 / 40 / - ) 40 (40 / - / - )
110 (40 / 40 / 30) 80 (40 / 40 / - )
160 (60 / 60 / 40) 120 (40 / 50 / 30)
Stroh: 60* +
Rübenblatt: 250
Stroh: 60*
Gründüngung**
N-Stufen wie in Serie B
je dt Stroh wird 1 kg Ausgleichs-N zusätzlich gedüngt
Stoppelzwischenfrucht (Ölrettich) nach Aufwuchs ohne zusätzliche N-Düngung
Die bisher angebauten Sorten waren
bei Kartoffeln:
Granola (mittelfrüh) (seit 1986),
bei Winterweizen: Jubilar (1986-1988), Ares (1989-2000), Flair (seit 2001),
bei Sommergerste: Aramir (1986-1991), Baronesse (1992-2004), Auriga (seit 2005).
entsprechen aktuellem ortsüblichen Standard.
Das allgemeine Untersuchungsspektrum an Boden und Pflanze ist weitgefasst. Die
in unmittelbarer Nähe gelegene agrarmeteorologische Station gestattet darüber hinaus eine detaillierte Erfassung wesentlicher Witterungsgrößen.
51
Abb. 3.1.3.1: Gesamtansicht des IOSDV Berlin-Dahlem
Ergebnisse
Trotz der für einen Dauerfeldversuch noch relativ kurzen Versuchsdauer haben sich
im Boden bereits deutliche Veränderungen vollzogen. Die C- und N-Gehalte sind
insbesondere im Düngungssystem Stroh-/Grün-/Rübenblattdüngung (C) deutlich höher im Vergleich zum System ohne organische Düngung (A), aber auch im Vergleich
zum System Stallmistdüngung (B) (Tab. 3.1.3.3). Diese Rangigkeit ist für alle untersuchten C- und N-Gehalte gleichermaßen festzustellen und Ausdruck für die Hochwertigkeit der Stroh-, Grün- und Blattdüngung nach Quantität und insbesondere auch
Qualität. Die mineralische N-Düngung hat sich weniger eindeutig auf den C- und NHaushalt ausgewirkt.
In den Systemen A und B sind fast immer Zuwächse bei allen C- und N-Fraktionen
(Ausnahme Nhwl im System A) in der Stufe N3 zu verzeichnen, im System C hingegen nur bei Chwl und Nhwl. Hieraus kann ein positiver Einfluss der Stroh-, Grün- und
Blattdüngung im Verbund mit mineralischer N-Düngung vor allem auf den umsetzungsaktiven Anteil der organischen Bodensubstanz abgeleitet werden. Insgesamt
lässt sich feststellen, dass kombinierte Stroh-, Grün- und Blattdüngung auf dem
Sandboden sehr gut in der Lage ist, die Stallmistdüngung in ihrer Wirkung auf den
Humushaushalt
nicht
nur
zu
ersetzen,
52
sondern
sogar
zu
übertreffen.
Tab. 3.1.3.3:
C- und N-Gehalte sowie mikrobiologische Parameter im Boden
(ausgewählte Varianten, bearbeitete Krume) (KAUTZ 2004)
Ausgangswerte 1984: Corg: 656 mg, Nt: 62,0 mg 100 g-1 Boden
Corg
Nt
Chwl
Nhwl
MB
DHA
CA
Stufe N0
600
72,0
19,3
5,90
187
19,9
142
Stufe N3
710
84,0
23,7
4,80
192
22,3
221
Stufe N0
677
78,7
24,1
5,26
210
26,3
188
Stufe N3
700
82,0
24,9
5,54
246
27,5
264
Stufe N0
777
92,0
26,9
5,90
247
37,2
391
Stufe N3
757
87,3
28,0
6,17
270
32,9
407
Düngungssystem
A) ohne organ. Düngung
B) Stallmistdüngung
C) Stroh-/Grün-/Blattdüngung
Corg, Nt, Chwl, Nhwl in mg 100 g-1 Boden, Probeentnahme 2001 (Schicht 0-30 cm)
MB = Mikrobielle Biomasse in μg 100 g-1 Boden
DHA = Dehydrogenaseaktivität in μg TPF g-1 24 h-1
CA = Cellulaseaktivität in μg Glukose g-1 24 h-1
Probeentnahme für alle mikrobiologischen Parameter: Juli 2002 (Schicht 0-15 cm)
Die mikrobiologischen Merkmale wurden durch die organischen Dünger des Systems
Stroh-, Grün- und Blattdüngung ebenfalls am stärksten erhöht. Besonders die Cellulaseaktivität hat auf die cellulosehaltigen Einträge dieses Systems stark reagiert. Die
Stallmistdüngung wiederum nimmt eine Mittelstellung zwischen dem nicht organisch
gedüngten System A und dem System C ein. Die Auswirkungen der mineralischen
N-Düngung auf die mikrobielle Aktivität des Sandbodens sind trotz des erhöhten Aufkommens an Ernte- und Wurzelrückständen deutlich geringer ausgeprägt als durch
die organische Düngung.
Die drei geprüften Nutzpflanzenarten Kartoffeln, Winterweizen und Sommergerste
haben auf die differenzierte organisch mineralische N-Düngung in ihrer Ertragsleistung sehr ähnlich reagiert (Abb. 3.1.3.2). Im Mittel der Versuchsperiode 1986-2006
war die größte Ertragssteigerung durch die mineralische N-Düngung erwartungsgemäß von Stufe N0 nach Stufe N1 zu verzeichnen. Im System Stroh-/Grün/Blattdüngung fällt diese Differenz geringer aus, hauptsächlich weil in diesem System
auch in Stufe N0 Ausgleichs-N in Höhe von 60 kg ha-1 zur Strohdüngung verabreicht
wird. Der relativ größte Ertragszuwachs durch mineralische N-Düngung war bei fehlender organischer Düngung festzustellen. Zwischen den N-Düngungsstufen N1 und
53
N2 (40 oder 60 kg N ha-1) und N2 (80, 100 oder 110 kg N ha-1) wurde nur noch ein
Ertragszuwachs
von
6
%
bis
14
%
erzielt,
wobei
der
Winterweizen
- wahrscheinlich aufgrund der guten N-Versorgung durch das zu Weizen verabreichte Rübenblatt - am schwächsten auf die N-Steigerung reagiert hat. In der höchsten
Stufe N3 (120-160 kg N ha-1) wurden im Vergleich zu Stufe N2 maximal 7 % mehr
Korn oder Knollen geerntet, im System Stroh-/Grün-/Blattdüngung waren bei allen
Kulturen, insbesondere beim Winterweizen, infolge des Überangebots an Stickstoff
sogar Mindererträge zu verzeichnen.
Die Effekte der organischen Düngung traten erwartungsgemäß am stärksten bei fehlender mineralischer N-Düngung in Erscheinung. Besonders die Kartoffel reagierte
auf die Stallmistdüngung und auf die Stroh-/Grün-/Blattdüngung in Stufe N0 mit deutlichen Ertragssteigerungen (+33 % bzw. +76 %). Im Vergleich der beiden organischen Düngungssysteme zeigten sich bis auf eine Ausnahme (Winterweizen - Stufe
N3) stets Ertragsvorteile für die Stroh-/Grün-/Blattdüngung in Höhe von +5 % bis
+33 %, wodurch die günstige Wirkung dieses Systems auf die Merkmale der Bodenfruchtbarkeit (vgl. Tab. 3.1.3.3) auch in der besseren Ertragsleistung im Vergleich zur
Stallmistdüngung bestätigt wird.
120
100
dt TM ha-1 (Knollen bzw. Korn)
ohne organ.
Düngung
120
Stallmistdüngung
Stroh-/Grün-/Blattdüngung
100
80
80
60
60
40
40
20
20
0
N0
N3
N0
Kartoffeln
Abb. 3.1.3.2:
N1
Winterweizen
N2
N3
N0
N1
N2
N3
0
Sommergerste
Knollen- und Kornerträge von Kartoffeln, Winterweizen und Sommergerste bei differenzierter organisch-mineralischer N-Düngung
(Mittel 1986-2006)
54
Im langfristigen Ertragstrend zeichnet sich im Variantenmittel ein Anstieg vor allem
bei den Kartoffeln und abgeschwächt auch bei Sommergerste ab, beim Winterweizen
hingegen stagniert der Ertrag. Die Zunahme der ertragsfördernden Wirkung organischer Düngung wird besonders bei unterlassener mineralischer N-Düngung (Stufe
N0) deutlich, hier dargestellt am Beispiel der Kartoffel (Abb.3.1.3.3). Während das
Ertragsniveau bei fehlender organischer (und mineralischer) N-Düngung über den
Versuchszeitraum im Wesentlichen konstant geblieben ist, sind durch die Stallmist-,
besonders aber durch die kombinierte Stroh-/Grün-/Blattdüngung systembedingt kumulierende Ertragszuwächse zu verzeichnen. Bei zusätzlicher mineralischer NDüngung sind diese Effekte nur noch angedeutet. Bei Winterweizen und Sommergerste ergibt sich ein im Vergleich zur Kartoffel ähnlicher Ertragstrend für die drei
organischen Düngungsstufen, allerdings mit geringeren Ertragszuwächsen (Werte
hier nicht dargestellt).
Abb. 3.1.3.3:
Entwicklungstrends der Knollenerträge von Kartoffeln in der Periode
1986–2006 in Abhängigkeit von unterschiedlicher organischer Düngung (Stufe N0)
Am Beispiel der Backqualität von Winterweizen (B-Sorte Flair) des Jahres 2004 wird
verdeutlicht, dass nur in den mineralischen N-Stufen N2 und N3 gute Ergebnisse zu
erzielen waren (Tab. 3.1.3.4). Dies traf für den Rohproteingehalt im Korn ebenso zu
wie für den Feuchtglutengehalt (Klebermenge) und den Sedimentationswert (Kleberqualität, insbesondere seine Quellfähigkeit), die sämtlich stark positiv auf die höhere
55
N-Düngung reagiert haben. Beim Glutenindex als Maß für die Kleberqualität zeigte
sich in den Stufen N1 bis N3 die häufig beobachtete Negativkorrelation zu ansteigenden mineralischen N-Gaben. Die Fallzahl, die Hinweise auf die Stärkequalität
hinsichtlich der Aktivität stärkeabbauender α-Amylase gibt, wies ebenfalls nur in den
Stufen N2 und N3 (Ausnahme System C / Stufe N3) das gewünschte Niveau von
minimal etwa 220 s auf, wurde insgesamt aber nicht so stark durch die mineralische
N-Düngung beeinflusst.
Die organische N-Düngung wirkte sich weniger prägnant auf die Backqualität aus als
die mineralische N-Düngung. Im dargestellten Jahr 2004 zeigten sich Vorteile für die
Stallmistdüngung, die aufgrund andersartiger Befunde in früheren Untersuchungen
zugunsten der Stroh-/Grün-/Blattdüngung allerdings nicht überbewertet werden dürfen. Auch im System ohne organische Düngung war bisher bei hoher Mineral-NDüngung (Stufe N3) keine Minderung der Backqualität festzustellen.
Tab. 3.1.3.4:
Backqualität von Winterweizen, Sorte Flair (B), bei differenzierter
organisch-mineralischer N-Düngung (Erntejahr 2004)
(EREKUL et al. 2005)
Düngungssystem
Rohprotein Feucht(Korn)
gluten
[%]
[%, 86%]
Gluten
Index
[%]
Sedimentationsw.
[ml]
Fallzahl
[s]
≥12
>28
>75
≥20
220250
A) ohne organ. Düngung
Stufe N0
Stufe N3
9,4
13,5
18,9
28,6
40,9
92,5
23
31
201
233
B) Stallmistdüngung
Stufe N0
Stufe N1
Stufe N2
Stufe N3
10,7
10,2
13,0
14,2
23,1
22,2
31,4
34,3
95,6
98,0
88,1
75,6
25
24
33
34
209
198
217
229
C)
Stroh-/Grün/Blattdüngung
Stufe N0
Stufe N1
Stufe N2
Stufe N3
10,0
10,6
12,4
13,1
24,0
22,1
28,0
29,6
84,1
94,9
94,1
91,8
25
25
30
31
198
208
216
205
Sollwerte:
56
Unter ökologischem Blickwinkel interessieren vorrangig N-Überschüsse, die insbesondere in den stark mit Stickstoff gedüngten Düngungssystemen zu erwarten sind.
Eine vereinfachte N-Bilanz der dreijährigen Gesamtrotation, die die N-Zufuhr durch
organische und mineralische Düngung sowie den N-Entzug durch die Pflanze gegenüberstellt, weist im Mittel der Jahre 1986-2005 nur für die überhaupt nicht mit N
gedüngte Variante (Serie A / Stufe N0) einen Negativsaldo von -44 kg N ha-1 jährlich
aus (Abb. 3.1.3.4) In dem rein mineralisch mit N versorgten Prüfglied (Serie A / Stufe
N3) und in den nur organisch gedüngten Varianten (Serien B und C / Stufe N0) waren die ermittelten Rotations-Überschüsse mit jährlich 12–24 kg N ha-1 moderat, in
allen kombiniert organisch/mineralisch mit N versorgten Düngungssystemen erhöhten sich die N-Überschüsse und damit die Gefahr von N-Auswaschungsverlusten mit
N kg ha-1
300
Serie B
Serie A
200
Serie C
DÜNGUNG
organ.
100
mineral.
0
Knolle/
Korn
ENTZUG
-100
Kraut/Stroh/
Gründüngung
-200
N0
N3
N0
Jährlicher N-Saldo [kg ha-1]:
- 44 +12
+17
Abb. 3.1.3.4:
N1
N2
N3
N0
N1
N2
N3
+39
+56
+80
+24
+47
+63
+89
Jährliche N-Bilanz der Gesamtrotation bei differenzierter organischmineralischer N-Düngung (Mittel 1986-2005)
ansteigender N-Düngung deutlich. Im Extremfall betrugen sie in Stufe N3 der Stroh/Grün-/Blattdüngung, bezogen auf die Gesamtrotation, jährlich 89 kg N ha-1. Insgesamt überstieg der N-Input durch die Düngung den ertragsbedingten Entzug im System Stroh-/Grün-/Blattdüngung stärker als im System Stallmistdüngung, mit der Konsequenz, dass sich hier insgesamt um 16 % höhere N-Überschüsse ergeben haben.
57
Die bisherigen Ergebnisse belegen, dass das Optimum der N-Versorgung geprägt ist
von der prioritären Zielvorgabe. So lassen sich auf dem Sandboden gute Erträge bereits auf dem relativ niedrigen N-Düngungsniveau der Stufe N1 (etwa 60 kg N ha-1)
erzielen, sofern zusätzlich organisch gedüngt wird. Ansprechende Backqualität beim
Weizen können allerdings erst bei N-Gaben von deutlich >100 kg ha-1 (Stufen N2
und N 3) erreicht werden. Die Kombination von organischer und ansteigender mineralischer N-Düngung bewirkt einerseits Verbesserungen wesentlicher Merkmale der
Bodenfruchtbarkeit, zum Anderen führt der insgesamt hohe N-Input derartiger Düngungssysteme zu erheblichen und aus ökologischer Sicht bedenklichen Überschüssen in der N-Bilanz. Speziell in einem N-intensiven System wie der Stroh-/Grün/Rübenblattdüngung ist die zusätzliche mineralische N-Düngung maßvoll zu gestalten, wenn Überdüngungsschäden und Ertragsdepressionen vermieden werden sollen.
Zusammenfassung
Der Internationale Organische Sickstoffdauerdüngungsversuch (IOSDV) in BerlinDahlem ist Teil einer von EDUARD v. BOGUSLAWSKI ins Leben gerufenen Versuchsreihe mit dem Ziel, Unterschiede der Bodenfruchtbarkeit an ökologisch mehr
oder weniger stark voneinander abweichenden Standorten im europäischen Raum
zu erfassen, Veränderungen durch verschiedenartige, teilweise auch extreme Maßnahmen organischer und mineralischer Stickstoffdüngung zu ermitteln und standortspezifisch sowie standortübergreifend auszuwerten. Versuchsaufbau, Prüffaktoren,
Prüfmerkmale und Untersuchungsmethodik sind für alle beteiligten Standorte weitgehend standardisiert. In Berlin-Dahlem werden an drei in Rotation befindlichen
Fruchtarten (Kartoffeln - Winterweizen - Sommergerste) Maßnahmen der organischen Düngung (ohne organische Düngung [A], Stallmistdüngung [B] bzw. Stroh/Grün-/Rübenblattdüngung [C]) und der mineralischen Stickstoffdüngung (ohne, niedrig, mittel bzw. hoch) untersucht. Die mineralischen N-Gaben sind fruchtartspezifisch
differenziert und reichen von 0-160 kg N ha-1.
Bereits nach relativ kurzer Versuchsdauer zeigt sich, dass die C- und N-Gehalte im
Düngungssystem Stroh-/Grün-/Rübenblattdüngung deutlich höher sind im Vergleich
zum System ohne organische Düngung und zum System Stallmistdüngung. Auch die
mikrobiologischen Merkmale im Boden, insbesondere die Cellulaseaktivität, wurden
durch Stroh-, Grün- und Blattdüngung am stärksten erhöht. Stallmistdüngung wie58
derum nimmt eine Mittelstellung zwischen dem nicht organisch gedüngten System A
und dem System C ein. Die mineralische N-Düngung hat sich weniger eindeutig auf
den C- und N-Haushalt und die mikrobielle Aktivität des Bodens ausgewirkt als die
organische Düngung. Die bisherigen Ergebnisse unterstreichen, dass kombinierte
Stroh-, Grün- und Blattdüngung in der Lage ist, die Stallmistdüngung in ihrer Wirkung
auf den Humushaushalt und die mikrobielle Aktivität des Bodens nicht nur zu ersetzen, sondern sogar zu übertreffen.
Die Erträge der drei untersuchten Kulturarten verhalten sich in Abhängigkeit von der
differenzierten mineralischen N-Düngung ähnlich. Der größte Ertragszuwachs wird
jeweils von Stufe N0 nach Stufe N1 erzielt, die Ertragsunterschiede zwischen den
Stufen N1 und N2 bzw. N2 und N3 hingegen bleiben gering. Im System Stroh-/Grün/Blattdüngung sind in der höchsten mineralischen N-Stufe bei allen Kulturen, insbesondere beim Winterweizen, infolge des Überangebots an Stickstoff sogar Mindererträge festzustellen. Die positiven Effekte der organischen Düngung auf den Pflanzenertrag sind erwartungsgemäß am stärksten ausgeprägt bei fehlender mineralischer N-Düngung. An der Backqualität von Winterweizen wird verdeutlicht, dass sich
merkmalsspezifisch durchaus andere Wirkungsoptima der N-Düngung ergeben können. So werden bei allen Parametern der Backqualität günstige Resultate nur in der
mittleren und hohen mineralischen N-Stufe erreicht.
Die Stickstoffbilanz der Rotation weist aus, dass nur in den rein mineralisch mit
Stickstoff gedüngten bzw. in den ausschließlich organisch gedüngten Varianten geringe jährliche N-Überschüsse vorliegen. In allen kombiniert organisch/mineralisch
mit N versorgten Düngungssystemen steigen hingegen die Überschüsse bis auf
knapp 90 kg N ha-1 a-1 deutlich an und erhöhen damit die Gefahr von N-Auswaschungsverlusten beträchtlich .
Literatur:
Ellmer, F., Erekul, O., F.; Köhn, W., Kuldkepp, P., Teesalu, T. 1999: Einfluss der organischen und mineralischen Stickstoffdüngung auf Ertrag und Brauqualität von
Sommergerste.-Standortvergleich Berlin (Deutschland) – Tartu (Estland). Arch.
Acker- Pfl. Boden. 44, 579-596.
Ellmer, F., Erekul, O., Köhn, W. 2001: Einfluss langjährig differenzierter organischmineralischer Düngung auf den Ertrag, die Ertragsstruktur und die Backqualität
von Winterweizen. Arch. Acker- Pfl. Boden. 47, 423-444.
59
Erekul, O. 2000: Einfluss langjährig differenzierter Düngung auf Ertrag und Qualität
von Winterweizen und Sommergerste. Standortvergleich Berlin (D) – Tartu (EST).
Dissertation HU Berlin, 157 S.
Erekul, O., Ellmer, F., Köhn, W., Öncan, F. 2005: Einfluss differenzierter Stickstoffdüngung auf Kornertrag und Backqualität von Winterweizen. Arch. Agron. Soil
Sci. 51 (5), 523-540.
Kautz, T. 2004: Bodenökologische Wirkungen differenzierter organisch-mineralischer
Düngung an verschiedenen Standorten. Dissertation HU Berlin, 134 S.
Kautz, T., Wirth, S., Ellmer, F. 2004: Microbial activity in a sandy arable soil is governed by the fertilization regime. European J. Soil Biology 40, 87-94.
Khalilova, E. 2002: Einfluss und Wechselwirkung ökologischer Faktoren auf die Populationsdichte von Thysanoptera ssp. im Getreide. Dissertation HU Berlin.
Köhn, W., Limberg, P. 1996: Der Internationale Stickstoffdauerdüngungsversuch (IOSDV) Berlin-Dahlem nach drei Rotationen. Arch. Acker- Pfl. Boden. 40, 75-95.
Köhn, W., Peschke, H., Limberg, P. 1997: Internationaler Organischer Stickstoffdauerdüngungsversuch (IOSDV). Einfluß der Bodennutzung auf die langfristige Entwicklung von Fruchtbarkeit und Ertragsfähigkeit sandiger Böden. Ökol. Hefte
Landwirtsch.-Gärtner. Fak. HU Berlin 7, 75-89.
Oberdoerster, U., Peschke, H., Mollenhauer, S. 1997: Einfluss mineralischer und organischer Düngung auf bodenmikrobiologische Parameter im Internationalen Organischen Stickstoffdauerdüngungsversuch (IOSDV) Berlin-Dahlem. Arch. AckerPfl. Boden. 42, 11-19.
Peschke, H., Mollenhauer, S. 1999: Einjähriger 15N-düngungsseitiger Eingriff in das
Düngungssystem des Internationalen Organischen Stickstoffdauerdüngungsversuches (IOSDV) Berlin-Dahlem und die Auswirkungen auf die Weizenerträge
1994 bis 1996. Arch. Acker- Pfl. Boden. 44, 3-23.
60
3.2
Großbeeren, Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau
3.2.1 Kastenparzellenversuch, Großbeeren (1973)
J. Rühlmann
Zielsetzung
Das Ziel des Versuches war es, die Wirkung unterschiedlicher Düngungsstrategien
innerhalb einer Gemüsefruchtfolge sowohl auf ausgewählte Pflanzenmerkmale als
auch auf die Eigenschaften von drei verschiedenen Böden unterschiedlicher Herkunft
zu untersuchen.
Aufgabenstellung
Untersuchungen zur langfristigen Wirkung differenzierter organischer und mineralischer N-Düngung auf das Ertrags- und Nährstoffaufnahmepotenzial von Gemüsepflanzen sowie zur Effizienz des im System eingesetzten Stickstoffs und Kohlenstoffs.
Ausgewählte Fragestellungen:
•
Quantifizierung der Wirkungen differenzierter organischer und mineralischer
Stickstoffdüngung auf Kohlenstoffvorräte und -dynamik im Boden
•
Quantifizierung des Einflusses unterschiedlicher Stickstoffformen und
-mengen auf Pflanzenertrag und Stickstoffentzug
•
Bestimmung des Einflusses unterschiedlicher Düngungsstrategien auf Diversitätsmerkmale der Bodenmikroflora (RUPPEL et al., 2007).
•
Bewertung des Kohlenstoffsenkenpotenzials unterschiedlicher Böden und
Düngungsstrategien
61
Standort und Bewirtschaftung
Der Versuch grenzt sich von vielen anderen Dauerversuchen insbesondere dadurch
ab, dass Böden dreier unterschiedlicher Herkünfte verwendet wurden. Die einzelnen
Parzellen bestehen aus quadratischen Betonkästen mit einer Größe von 2 x 2 m und
einer Tiefe von 75 cm; die Betonwände dieser Kästen sind ca. 10 cm stark. Die o.g.
Böden wurden in einer Mächtigkeit von 50 cm auf eine 25 cm starke Drainageschicht
aus humusfreiem, schwach schluffigen Sand aufgebracht. Ein wesentlicher Vorteil
dieser Versuchsanlage besteht in der Möglichkeit, düngungsbedingte Bodenveränderungen unter gleichem Klima und gleicher Bewirtschaftung untersuchen zu können.
Die detaillierte Beschreibung der Versuchsanlage erfolgte bei PASCHOLD (1975).
Versuchsfaktoren und Faktorstufen:
Faktor:
Faktorstufen:
A Boden
A1: schwach schluffiger Sand (Herkunft: Großbeeren,
Grb_KPA D)
A2: stark sandiger Lehm (Herkunft: Golzow,
Grb_KPA Al )
A3: mittel toniger Schluff (Herkunft: Kleinwanzleben
Grb_KPA Lö)
B1: niedrig (N0)
B2: mittel (N1)
B3: hoch (N2)
C1: Ohne organische Düngung (ohne org. D.)
C2: Stallmist (STM)
C3: Kieferntrockenrinde (KTR)
C4: Güllefeststoff (GF),
ab 3. Rotation: Ernterückstände (ER)
B Mineralische N-Düngung
C Organische Düngung
Tab. 3.2.1.1: N-Zufuhr über die organische und mineralische Düngung
Rotation
1
2
3
4
5
6
1)
2)
3)
N-Düngung 3)
STM
KTR
GF/ER 2)
---------------------------------- kg N ha-1 Jahr-1 ------------------------------60
60
140/170/170 1)
110/120/120 1)
115
145
35
10
15/20/20 1)
20/25/25 1)
15
15
95
95
105/100/95
75/90/110
40/40/50
25/35/40
195/300/405
185/270/355
175/255/315
0/115/225
0/110/205
0/110/225
Stallmist- (STM) und Kieferntrockenrinde- (KTR) Zufuhr für die Böden: A1/A2/A3
Güllefeststoff (GF) in Rotationen 1 + 2; Ernterückstände (ER) ab Rotation 3 für die Böden:
A1/A2/A3
Mineralische N-Düngung: Stufe B1/B2/B3
62
Die über die Düngung dem Boden zugeführten Stickstoff- und Kohlenstoffmengen
sind den Tabellen 3.2.1.1 und 3.2.1.2 zu entnehmen. Als mineralischer N-Dünger
wurde Kalkammonsalpeter eingesetzt. Die organische Düngung erfolgte jeweils vor
Weißkohl und Gurke.
Tab. 3.2.1.2: C-Zufuhr über die organische Düngung
Rotation
STM
GF/ER 2)
KTR
---------------------------- kg C ha-1 Jahr-1 ---------------------------1
2
3
4
5
6
1)
2)
850
980
1200/1460/1460 1)
1200/1315/1315 1)
1450
2250
1750
1370
1460/1780/1780 1)
1960/2270/2270 1)
2140
2140
1200
1780
1550/1490/1420
1620/1790/1910
810/1000/1090
770/1180/1290
Stallmist- (STM) und Kieferntrockenrinde- (KTR) Zufuhr für die Böden: A1/A2/A3
Güllefeststoff (GF) in Rotationen 1 + 2; Ernterückstände (ER) ab Rotation 3 für die Böden:
A1/A2/A3
Anlageschema je Boden: Spaltanlage [B/C]-B
(B = mineralische N-Düngung, C = organische Düngung)
B1C1
B1C2
B1C3
B1C4
B2C1
B2C2
B2C3
B1C2
C4
B3C1
B3C2
B3C3
B1C3
C4
B1C3
B1C4
B1C1
B1C2
B2C3
B1C2
C4
B2C1
B2C2
B3C3
B1C3
C4
B3C1
B3C2
B1C4
B1C1
B1C2
B1C3
B1C2
C4
B2C1
B2C2
B2C3
B1C3
C4
B3C1
B3C2
B3C3
B1C2
B1C3
B1C4
B1C1
B2C2
B2C3
B1C2
C4
B2C1
B3C2
B3C3
B1C3
C4
B3C1
Fruchtfolge:
1973-1976
ab 1977
Weißkohl - Möhre – Gurke - Porree
Weißkohl - Möhre – Gurke – Porree - Sellerie
Prüfmerkmale:
Nährstoffzufuhr:
organische Dünger (FM, TS, N, P, K, Mg)
Ertrag:
Haupt- und Koppelprodukt
Nährstoffabfuhr:
Ertrag und Ernterückstände (TS, N, P, K, Mg)
Boden:
Corg, Nt, P, K, Mg sowie pH-Wert in 0-20 cm
Bodenbearbeitung: manuell (Spaten (20 cm tiefes Graben), Hacke, Grubber)
63
Pflegemaßnahmen: kombinierte mechanische und chemische Unkrautbekämpfung,
kombinierter Einsatz von Insektenschutznetzen und Insektiziden,
Fungiziden entsprechend Notwendigkeit
Beregnung: Sprinkleranlage, ca. 150 mm Zusatzwasser pro Jahr,
Beregnungssteuerung nach BEREST
Ergebnisse
Nach dem Ende der dritten Rotation (1988, nach 15 Jahren) wurde das Niveau der
mineralischen N-Düngung deutlich heruntergestuft (RÜHLMANN; 2003, 2006). Deshalb erfolgte die Auswertung des Versuches für die Rotationen 1-3 (1973 – 1987,
erster Versuchsabschnitt) und die Rotationen 4-6 (1988-2002, zweiter Versuchsabschnitt) getrennt. Die dargestellten Ergebnisse basieren somit für den ersten und
zweiten Versuchsabschnitt jeweils auf Mittelwerten aus 15 Jahren.
Einfluss der Düngung auf den Ertrag (erster und zweiter Versuchsabschnitt)
Der Ertrag wurde durch die Art der N-Zufuhr unterschiedlich beeinflusst (Abb.
3.2.1.1). Während die höchste Stufe der organische Düngung die pflanzliche Biomassebildung um 2,2 Tonnen Trockenmasse je Hektar und Jahr gegenüber dem
Prüfglied ohne N-Zufuhr erhöhte (Lehm: 1,0 t; Schluff: 1,6 t), führte die alleinige mineralische N-Düngung mit 4,7 t TM ha-1 Jahr-1 zu einer mehr als doppelt so hohen
Steigerung des Pflanzenwachstums (Lehm: 3,2 t; Schluff: 2,5 t). Bei alleiniger Mineraldüngung sind mittlere Aufwandmengen von 165 kg N ha-1 Jahr-1 auf Sand (Lehm:
120 kg N; Schluff: 130 kg N) erforderlich, um die höchste Ertragsklasse (95% des
mittleren, bei ausschließlicher mineralischer N-Düngung gemessenen maximalen
Ertrages) zu erreichen. Die niedrigsten Erträge wurden für die Nullparzellen (ohne NZufuhr) mit 5,8 t TM ha-1 Jahr-1 ermittelt (Lehm: 7,8 t; Schluff: 8,2 t). Hier wirkte sich
die unterschiedliche Fruchtbarkeit der 3 untersuchten Böden (Sand, Lehm, Schluff)
deutlich aus. Hingegen lag die maximale, bei kombinierter organisch-mineralischer
N-Zufuhr gemessene Biomasseproduktion für alle 3 Böden einheitlich bei ca. 12 t TM
ha-1 Jahr-1. Trotz deutlicher von der Bodenart abhängiger Ertragseffekte der alleinigen organischen oder mineralischen N-Düngung, wurde bei kombinierter organischmineralischen Düngung eine annähernd gleich hohe pflanzliche Biomasseproduktion
für die drei Böden gemessen.
64
Einfluss der Düngung auf den Stickstoffentzug (erster und zweiter Versuchsabschnitt)
Deutlicher noch als beim Ertrag ist für den Stickstoffentzug festzustellen, dass die
mineralische gegenüber der organischen N-Düngung eine wesentlich stärkere Wirkung ausübt (Abb. 3.2.1.2).
Die niedrigsten N-Entzüge auf Sandboden wurden mit 75 kg N ha-1 Jahr-1 wiederum
für die Nullparzellen ermittelt (Lehm: 110 kg N; Schluff: 120 kg N). Diese N-Entzüge
sind ein Ausdruck des unterschiedlichen N-Mineralisierungspotenzials der drei Böden. Auf diesen Böden trug im Mittel nur etwa ¼ der über die organische Düngung
applizierten N-Mengen zur Erhöhung des N-Entzugs der Pflanze bei. Hingegen trugen die o.g. zur Ertragsbildung optimalen Mineraldünger-N-Mengen mit einem deutlich höheren Anteil zum N-Entzug bei (Sand: 82%; Lehm: 83%; Schluff: 73%). Bei
hoher, kombinierter organisch-mineralischer N-Düngung betrug der Stickstoffentzug
für die drei Böden mindestens 70% der N-Zufuhr. Bei Prüfgliedern mit geringer NZufuhr stieg dieser Anteil deutlich über 100% - ein Indiz dafür, dass neben der organischen und mineralischen N-Düngung weitere Quellen wie z.B. die Mineralisierung
der organischen Substanz im Boden, die atmosphärische Deposition, das Beregnungswasser sowie Saat- und Pflanzgut direkt oder indirekt zur N-Versorgung der
Pflanze beitragen.
65
Schluffiger Sand
-1
Pflanzliche Biomasse [t TM ha Jahr ]
N- Zu fu h r üb e r o rg a n is c h e Dün g e r
14
[kg h a
-1
J a h r- 1 ]
200
15 0
10 0
50
0
-1
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
300
-1
350
400
-1
Mineralische N-Düngung [kg ha Jahr ]
N-Zufuhr über organische Dünger
Pflanzliche Biomasse [t TM ha-1 Jahr-1]
14
[kg ha-1 Jahr-1]
200
150
100
50
0
Sandiger Lehm
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
300
-1
350
400
-1
-1
-1
[ kg h a
Ja h r ]
200
15 0
10 0
50
0
Tonig er S chluff
-1
Pflanzliche Biomasse [t TM ha Jahr ]
14
-1
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
-1
300
350
400
-1
Abb. 3.2.1.1: Schematische Darstellung der Abhängigkeit der pflanzlichen Biomasseproduktion von der Art und der Höhe der N-Düngung auf den drei
verschiedenen Böden.
66
[kg ha-1 Jahr-1]
Stickstoffentzug [kg ha-1 Jahr-1]
400
Schluffiger Sand
200
150
100
50
0
350
300
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Mineralische N-Düngung [kg ha-1 Jahr-1]
-1
-1
[ kg h a
Ja h r ]
S andig er Lehm
200
15 0
10 0
50
0
350
300
-1
-1
Stickstoffentzug [kg ha Jahr ]
400
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
-1
350
400
-1
-1
-1
[ kg h a
Ja h r ]
Ton ig e r S c h lu ff
200
15 0
10 0
50
0
350
300
Stickstoffentzug [kg ha
-1
-1
Jahr ]
400
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
-1
350
400
-1
Abb. 3.2.1.2: Schematische Darstellung der Abhängigkeit des Stickstoffentzugs
durch die Pflanze von der Art und der Höhe der N-Düngung – drei
verschiedene Böden.
67
Einfluss der Düngung auf den Kohlenstoffgehalt des Bodens
Der Prüffaktor „Bodenart“ wirkt sich am stärksten auf den Kohlenstoffgehalt des Bodens aus. Während die Corg-Gehalte im Mittel der sechsten Rotation auf Sandboden
zwischen 0,66% und 1,16% lagen, wurden für Lehm und Schluff mit 1,64% - 2,38%
deutlich höhere Gehalte gemessen (Tab. 3.2.1.3).
Tab. 3.2.1.3: Kohlenstoffgehalt des Oberbodens
(Mittelwerte der sechsten Rotation, 25.-29. Versuchsjahr)
N-Stufe
Organische
Düngung
B1
B2
B3
Ohne org. Düngung
B1
B2
B3
Bodenart
----------------------- Kohlenstoffgehalt des Oberbodens (% tr.B.; 0-20 cm) ---------------
Schluffiger
Sand
0,66
0,69
0,72
1,04
1,03
1,09
0,96
0,98
0,98
0,80
1,16
1,01
Sandiger
Lehm
1,68
1,76
1,82
2,03
2,12
2,11
2,22
2,23
2,28
1,88
2,20
2,20
Toniger
Schluff
1,64
1,75
1,78
2,05
2,13
2,18
2,13
2,38
2,35
1,79
2,25
2,28
--------- STM --------
B1
B2
B3
--------- KTR --------
B1
ER
B1
ER
+
STM
B1
ER
+
KTR
(ER = Ernterückstände, KTR = Kieferntrockenrinde, STM = Stallmist; B1, B2, B3 = Stufen der Mineralischen N-Düngung mit 0/110/225 kg N ha-1 Jahr-1; Aufwandmengen vgl. Tab. 3.2.1.1 + 3.2.1.2)
Die Wirkung der mineralischen N-Düngung auf den Corg-Gehalt des Bodens war mit
<0,2% Corg vergleichsweise gering. Deutliche Corg-Gehaltsunterschiede konnten hingegen für die Wirkung der unterschiedlichen organischen Düngung nachgewiesen
werden (Tab. 3.2.1.3). Da die einzelnen organischen Dünger mit unterschiedlicher
Aufwandmenge ausgebracht wurden, ist es im Hinblick auf die Vergleichbarkeit notwendig, eine einheitliche Bezugsgrundlage herzustellen. Deshalb wurde zunächst die
jeweilige Differenz zwischen den Corg-Gehalten der Prüfglieder mit und ohne organische Düngung gebildet (düngungsbedingte C-Akkumulation). Diese Differenz wurde
dann in Relation zu der C-Zufuhr über den entsprechenden organischen Dünger gesetzt (Abb. 3.2.1.3).
Demnach entsprach die Differenz in der Corg-Menge zwischen den Prüfgliedern
„STM“ und „ohne org. D.“ etwa dem 6-fachen der jährlichen C-Zufuhr über die Stallmistdüngung. Mit einem Quotienten von 3,7 war die Reproduktionswirkung der Ernterückstände deutlich kleiner. Da sich dieser Effekt auch in den Kombinationen
68
„ER+STM“ und „ER+KTR“ ausprägte ist zu schlussfolgern, dass im Verlauf des
mikrobiellen Abbaus von leicht umsetzbaren frischen Ernterückständen (Gründüngung) zusätzlich auch stabilere C-Verbindungen anderer organischer Düngung zu
CO2 umgewandelt werden und den Boden verlassen.
C-Akkumulation im Boden [kg kg-1]
7
6
5
4
3
2
1
0
STM
KTR
ER
ER+STM
ER+KTR
Organische Düngung
Abb. 3.2.1.3: Düngungsbedingte C-Akkumulation im Boden [kg] pro Kilogramm jährliche C-Zufuhr im Mittel der Bodenarten und N-Stufen (25.-29. Versuchsjahr) (ER = Ernterückstände, KTR = Kieferntrockenrinde, STM = Stallmist; Aufwandmengen vgl. Tab. 3.2.1.2)
Einfluss der Düngung auf die C- und N-Bilanz
Die C- und N-Bilanzen wurden nach folgender Gleichung berechnet (RÜHLMANN,
2003):
Abfuhr durch Pflanzenmasse
+ Änderung Bodenvorrat
- Zufuhr über Düngung (und sonstige N-Quellen)
=Saldo
Der Saldo entspricht bei positivem Wert einem C- oder N-Gewinn für das System
Boden-Pflanze und bei negativem Wert einem Verlust. In der N-Bilanz wurden neben
der N-Zufuhr durch die Düngung auch die N-Mengen aus so genannten sonstigen NQuellen - aus atmosphärischer Deposition mit 50 kg ha-1 Jahr-1 und aus Saat- und
69
Pflanzgut sowie aus dem Beregnungswasser mit 15 kg ha-1 Jahr-1 berücksichtigt.
Unter Netto-N-Zufuhr (Abb. 3.2.1.4) ist die Differenz zwischen Gesamt-N-Zufuhr (or-
-1
-1
C-Saldo [t ha Jahr ]
ganisch + mineralisch) und der Änderung des Boden-N-Vorrates zu verstehen.
6
C-Zufuhr über organische Dünger
[t ha-1 Jahr -1]
5
0
4
1
2
3
3
2
4
1
0
0
100
200
300
400
500
-1
-2
-3
-1
-1
Netto- N-Zufuhr [kg ha Jahr ]
Abb. 3.2.1.4: C-Bilanz des Systems Boden-Pflanze am Beispiel „Schluffiger Sand“
Hinsichtlich der C-Bilanz wurde festgestellt, dass die N-Zufuhr in dem Bereich steigender pflanzlicher Biomasseproduktion zu einem steigenden C-Gewinn für das System Boden-Pflanze führte. Mit einem Anstieg der C-Zufuhr um 1 t C je Hektar und
Jahr war im Mittel der 3 Böden mit einer Verschlechterung der C-Bilanz um ca. 0,9 t
C je Hektar und Jahr verbunden, weil die durch organische Düngung bedingte Zunahme an pflanzlichem Biomasse-C nur einen Bruchteil des über die organisch Düngung zugeführten Kohlenstoffs betrug. Mit der Verringerung der Netto-N-Zufuhr, insbesondere beim Verzicht auf mineralische N-Düngung, verminderte sich demzufolge
die Höhe der möglichen düngungsbedingten C-Zufuhr, die das Einhalten eines positiven C-Saldos ermöglicht.
Für Stickstoff wurde festgestellt, dass jegliche Erhöhung der N-Zufuhr mit einem Anstieg der N-Verluste verbunden war (Abb. 3.2.1.5).
70
50
0
N-Saldo [kg ha-1 Jahr-1]
0
100
200
300
400
-50
-100
0
50
-150
100
150
-200
200
-1
-1
[kg ha Jahr ]
-250
Mineralische N-Düngung [kg ha-1 Jahr-1]
Abb. 3.2.1.5: N-Bilanz des Systems Boden-Pflanze am Beispiel „Schluffiger Sand“
Unter Einhaltung eines Grenzwertes von max. 50 kg N-Verlust je Hektar und Jahr
war es möglich, durch alleinige mineralische N-Düngung etwa 85 % der standorttypischen maximalen pflanzlichen Biomasse zu produzieren. Bei alleiniger organischer
Düngung konnten auf den 3 Böden nur etwa 100-150 kg N je Hektar und Jahr appliziert werden, um den Grenzwert von 50 kg N-Verlust nicht zu überschreiten. Mit dieser applizierbaren N-Menge war es möglich, etwa 65 % der fruchtfolge- und standorttypischen maximalen pflanzlichen Biomasse zu erzeugen (RÜHLMANN und
ZIMMER, 2006).
Fazit zum Einfluss der Düngung im Kastenparzellenversuch in Großbeeren
Ertrag
Die niedrigsten mittleren Gesamttrockenmasseerträge wurden auf den Nullparzellen
(5,8; 7,8 und 8,2 t TM ha-1 Jahr-1 auf Sand; Lehm und Schluff) ermittelt; die höchsten
Erträge bei kombiniert organisch-mineralischer N-Düngung lagen für alle 3 Böden
einheitlich bei rund 12 t TM ha-1 Jahr-1. Bezogen auf die Nullparzellen führte die alleinige mineralische N-Düngung im Vergleich zur alleinigen organischen Düngung zu
einem mehr als doppelt so hohen Ertragszuwachs.
71
Stickstoffentzug
Der mittlere jährliche N-Entzug der Nullparzellen betrug 75; 110 und 120 kg ha-1 auf
Sand, Lehm und Schluff; er ist ein Ausdruck für Unterschiede im N-Mineralisierungsvermögen der Böden. Die Wirksamkeit der Düngung im Hinblick auf den NEntzug der Pflanze hing stark von der Art der verwendeten Dünger ab. Während die
mit den organischen Düngern applizierten N-Mengen nur zu etwa ¼ zum N-Entzug
der Pflanze beitrugen, betrug dieser Anteil für Mineraldünger-N mehr als ¾.
Kohlenstoffgehalt des Bodens
Die mittleren Corg-Gehalte der drei Böden unterschieden sich stärker als die düngungsbedingten Corg-Gehaltsunterschiede je Boden. Mit einem Corg-Gehaltsanstieg
gegenüber der Nullparzelle um < 0,2 % Corg waren die Wirkung der mineralischen NDüngung gering. Im Vergleich zu STM wurde für die untersuchten organischen Dünger folgende relative Reproduktionswirkung ermittelt (vgl. Abb. 3.2.1.3):
Stallmist
1,00
Kieferntrockenrinde
0,94
Ernterückstände + Stallmist
0,80
Ernterückstände + Kieferntrockenrinde
0,65
Ernterückstände
0,62
C- und N-Bilanz
Im Bereich steigender pflanzlicher Biomasseproduktion führte die steigende N-Zufuhr
zu einem wachsenden C-Gewinn für das System Boden-Pflanze. Die C-Zufuhr hingegen führte generell zu einer Verschlechterung der C-Bilanz, da der düngungsbedingte Ertragszuwachs immer nur einen Bruchteil der C-Zufuhr betrug.
Die Erhöhung der N-Zufuhr zum System Boden-Pflanze war generell mit einer Zunahme der berechneten N-Verluste verbunden. Unter Einhaltung eines Grenzwertes
von max. 50 kg N-Verlust je Hektar und Jahr konnten durch alleinige mineralische NDüngung etwa 85% und durch alleinige organische Düngung etwa 65% der fruchtfolge- und standorttypischen maximalen pflanzlichen Biomasse produziert werden.
72
Literatur:
Paschold, P.J. (1975): Die Vorbereitung der Verarbeitung von Daten einer Kastenparzellenanlage bei der weitgehend automatischen Messwerterfassung zur Untersuchung von Wachstumsvorgängen bei ausgewählten Feldgemüsearten.
Großbeeren, Inst. f. Gemüseproduktion, Akad. Landwirtsch.-Wiss. DDR, Diss. A.
Rühlmann, J. (2003): Der Kastenparzellenversuch Grossbeeren nach sechs Rotationen: C- und N-Bilanzen des Dauerversuchs mit gemüsebaulicher Bodennutzung.
Arch. Agron. Soil Sci. 49, 511-536.
Rühlmann, J. (2006): The Box Plot Experiment Grossbeeren after six rotations. Effect
of fertilization on crop yield. Archives of agronomy and soil science 52, 313-319.
Rühlmann, J.; Zimmer, J. (2006): N-Effizienz im System Boden-Pflanze unter dem
Einfluss von organischer und mineralischer N-Düngung. Abstract, BHGLSchriftenreihe 24, 47.
Ruppel, S.; Torsvik, V.; Daae, F.L.; Ovreas, L.; Ruehlmann, J. (2007): Nitrogen availability decreases procariotic diversity in sandy soils. Biol. Fertil. Soils 43,449-459.
3.2.2 Statischer Dauerfeldversuch „Organisch-mineralische N-Düngung“
Großbeeren (1989)
J. Rühlmann
Zielsetzung
Das Ziel des Versuches war es, die Wirkung unterschiedlicher Kombinationen von
Stallmist- und mineralischer N-Düngung innerhalb einer Gemüseanbaufolge auf ausgewählte Pflanzen- und Bodenmerkmale zu untersuchen.
73
Aufgabenstellung
Untersuchungen zur langfristigen Wirkung differenzierter organischer und mineralischer N-Düngung auf das Ertrags- und Nährstoffaufnahmepotenzial von Gemüsepflanzen sowie zur Effizienz des im System eingesetzten Stickstoffs und Kohlenstoffs.
Ausgewählte Untersuchungsschwerpunkte:
•
Einfluss differenzierter Düngung auf Ertrag, N-Abfuhr und N-Bilanz
•
Einfluss differenzierter Düngung auf die Nmin-Dynamik im Boden
•
Einfluss von geomorphologischen Standortbedingungen auf den C-Gehalt
des Bodens
Standort und Bewirtschaftung
Der Standort Großbeeren befindet sich im Gebiet der mittelbrandenburgischen Platten und Niederungen im unmittelbaren Einzugsbereich der Nuthe-Niederung. Angrenzend an das Versuchsgelände befindet sich ein anmooriger Übergangsstreifen,
der die Verbindung zum ehemaligen Großbeerener Moorgebiet bildet. In Abhängigkeit von der Menge an Herbst- und Winterniederschlägen kann der Grundwasserspiegel, der im Sommer mehr als 2 m beträgt, in den Frühjahrsmonaten auf < 1 m
ansteigen. Daraus resultierend sind in ca. 1 m Tiefe deutliche Vergleyungsmerkmale
im Boden nachweisbar. Diese Vergleyungsmerkmale sind sehr heterogen verteilt,
weil der im Unterboden anstehende Geschiebelehm ein durch Eiskeilstrukturen geprägtes Relief aufweist.
Versuchsfaktoren und Faktorstufen:
Faktor:
Faktorstufen:
A Mineralische N-Düngung
A1: ohne mineralische N-Düngung (N0)
A2: 50% vom zu erwartenden N-Entzug (N1)
A3: 100% vom zu erwartenden N-Entzug (N2)
A4: 150% vom zu erwartenden N-Entzug(N3)
B1: ohne organische Düngung (ohne org. D.)
B2: 30 t Stallmist ha-1 Jahr-1
B3: 60 t Stallmist ha-1 Jahr-1
B Organische Düngung
74
Die über die mineralische Düngung jährlich dem Boden zugeführten Stickstoff- und
über die Stallmistdüngung im Mittel dem Boden zugeführten Stickstoff- und Kohlenstoffmengen sind der Tabellen 3.2.2.1 und 3.2.2.2 zu entnehmen.
Tab. 3.2.2.1: Anbaufolge und N-Zufuhr über die mineralische Düngung
N-Stufe:
Jahr
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
N1
N2
-1
N3
------------ kg N ha Jahr
Gemüseart
Weißkohl
Möhre
Einlegegurke
Knollensellerie
Spinat
Kohlrabi
Porree
Weißkohl
Möhre
Zucchini
Porree
Brokkoli
Möhre
Spinat (3 Sätze)
Blattamaranth
Knollensellerie
Brokkoli
Endivie
Mangold (4 Schnitte)
Artischocke
Porree
Mittelwert:
-1
--------
235
60
60
70
340
120
120
140
440
180
180
210
60
120
120
60
80
80
100
60
180
60
70
100
65
80
100
80
120
200
240
80
160
160
200
120
360
120
140
200
130
160
200
160
180
320
360
110
240
240
300
180
540
180
210
300
195
240
300
240
97
183
271
Tab. 3.2.2.2: C-Zufuhr über die organische Düngung
Faktorstufe
organische
Mittlere jährliche Zufuhr an Stallmist
Frischmasse
Trockenmasse
[t ha-1 Jahr-1]
Düngung
Kohlenstoff
Stickstoff
[kg ha-1 Jahr-1]
B2
30
6,5
2000
150
B3
60
13
4000
300
75
Anlageschema je Boden: Randomisierte Blockanlage
(A = mineralische N-Düngung, B = organische Düngung)
Anlageplan:
A4B3
A4B2
A2B3
A2B1
A2B2
A3B1
A3B3
A1B2
A4B1
A1B1
A3B2
A1B3
A1B3
A4B1
A3B2
A2B2
A2B1
A4B3
A4B2
A2B3
A1B1
A3B3
A3B1
A1B2
A3B2
A2B1
A1B2
A1B3
A1B1
A4B2
A3B1
A2B2
A4B3
A2B3
A3B3
A4B1
A1B3
A2B1
A4B1
A3B3
A3B2
A4B3
A2B2
A3B1
A2B3
A1B2
A1B1
A4B2
Wiederholungen: 4
Parzellengröße: 4,5 x 5 m
Prüfmerkmale:
Nährstoffzufuhr:
Stallmist (FM, TS, C, N, P, K, Mg)
Ertrag:
Haupt- und Koppelprodukt
Nährstoffabfuhr:
Ertrag und Ernterückstände (TS, N, P, K, Mg)
Boden:
Corg, Nt, P, K, Mg sowie pH-Wert in 0-25 cm
Bodenbearbeitung: maschinell, Pflugtiefe 25 cm
Pflegemaßnahmen:
kombinierte mechanische und chemische Unkraut- und Insektenbekämpfung, Fungizideinsatz entsprechend Notwendigkeit
Beregnung: Sprinkleranlage, ca. 150 mm Zusatzwasser pro Jahr,
Beregnungssteuerung nach BEREST
Ergebnisse
Die nachfolgend dargestellten Ergebnisse zum Einfluss differenzierter organischmineralischer N-Düngung auf Ertrag, N-Abfuhr und N-Bilanz basieren auf entsprechenden Mittelwerten über den Zeitraum von 14 Jahren (1989-2003).
76
Einfluss differenzierter organisch-mineralischer Düngung auf Ertrag, N-Abfuhr und NBilanz
Um eine Vergleichbarkeit zwischen den in Tab. 3.2.2.1 genannten Gemüsearten zu
erreichen, erfolgte der Bezug auf die gesamte Pflanzentrockenmasse (Haupt- und
Koppelprodukt). Durch die differenzierte Mineraldünger- und Stallmist-N-Zufuhr wurde gegenüber dem Ertrag der Nullparzelle (4,6 t TM ha-1 Jahr-1) ein Mehrertrag von
bis zu 5,7 t TM ha-1 Jahr-1 ermittelt (Abb. 3.2.2.1). Dabei lag der mittlere Mehrertrag
je Kilogramm STM-N bei 5,8 kg TM ha-1 und je Kilogramm Mineraldünger-N bei
13,2 kg TM ha-1.
Gesamttrockenmasseertrag [t ha -1 Jahr-1]
10,3
10,0
9,9
12
8
9,3
9,7
9,5
8,0
8,7
8,5
7,9
6,8
4
300
4,6
300
200
200
100
100
00
Mineraldünger-N [kg ha -1 Jahr-1]
Stallmist-N [kg ha -1 Jahr-1]
Abb. 3.2.2.1: Gesamttrockenmasseertrag in Abhängigkeit von der N-Düngung
(1989 – 2003)
Während die Erträge bei differenzierter organisch-mineralischer N-Düngung maximal
um den Faktor 2,3 gegenüber der Nullparzelle wuchsen, stieg die N-Abfuhr maximal
um den Faktor 4,3 (Abb. 3.2.2.2). Bei alleiniger Zufuhr von ca. 300 kg STM-N ha-1
Jahr-1 betrug die N-Abfuhr ca. 140 kg ha-1 Jahr-1. Bei alleiniger Zufuhr von ca. 300 kg
Mineraldünger-N ha-1 Jahr-1 hingegen lag die N-Abfuhr mit 250 kg ha-1 Jahr-1 deutlich
höher. Ursache dafür ist die unterschiedliche Wirksamkeit dieser beiden N-Quellen
im Hinblick auf die N-Abfuhr. Mit steigender N-Zufuhr nahm auch die N-Abfuhr zu um 0,6 kg je Kilogramm Mineraldünger-N bzw. um 0,2 kg je Kilogramm STM-N.
77
N-Abfuhr [kg ha -1 Jahr-1]
282
256
237
300
250
223
186
200
139
161
154
100
137
109
300
200
300
68
100
200
100
00
Abb. 3.2.2.2: N-Abfuhr in Abhängigkeit von der N-Düngung (1989 – 2003)
Die N-Bilanz wurde nach folgender Gleichung berechnet (detailliert dargestellt in Kapitel 4.2.3):
Abfuhr durch Pflanzenmasse
+ Änderung Bodenvorrat
- Zufuhr über Düngung (und sonstige N-Quellen)
= N-Bilanz
Damit entspricht die N-Bilanz rechnerisch dem im System Boden-Pflanze nicht wieder gefundenen N-Anteil der N-Zufuhr und wird demzufolge als N-Verlust interpretiert.
Generell stieg der N-Verlust mit der Erhöhung der N-Zufuhr (Abb. 3.2.2.3). Für das
Prüfglied mit der höchsten N-Zufuhr (335 kg STM-N + 255 kg Mineraldünger-N = 590
kg N) betrug der N-Verlust 322 kg N ha-1, was 55% der N-Zufuhr entspricht. Jedoch
waren die beiden N-Quellen (STM-N und Mineraldünger-N) unterschiedlich „verlustwirksam“. Während von jedem applizierten Kilogramm Mineraldünger-N ca. ⅓ aus
dem System Boden-Pflanze verloren ging, war der nicht wieder gefundene Anteil der
über Stallmist zugeführten N-Menge mit ca. ⅔ doppelt so hoch.
78
0
N-Bilanz [kg ha -1 Jahr-1]
-35
0
-114
-99
-84
-50
-137
-100
-165
-150
-200 -228
-250
-198
-259
-300
-281
0
0
100
100
-322
200
200
300
300
Abb. 3.2.2.3: N-Bilanz in Abhängigkeit von der N-Düngung (1989 – 2003)
Einfluss differenzierter Düngung auf die Nmin-Dynamik im Boden
Im Zeitraum 1989-1997 wurde in diesem Versuch jährlich in ausgewählten Prüfgliedern der mineralische Stickstoff- (Nmin-) Gehalt des Bodens in 2- bis 3- wöchigem
Abstand kulturbegleitend gemessen. Die innerhalb des 9-jährigen Zeitraums gemessenen mittleren Nmin-Gehalte des Bodens zum Kulturende und zum nachfolgenden
Vegetationsbeginn sind in Tabelle 3.2.2.3 dargestellt.
Auffallend sind die entgegen vielen Ergebnissen aus der Praxis generell niedrigen
Nmin-Gehalte zu beiden Terminen. Die niedrigen Nmin-Restgehalte weisen auf die unter den vorhandenen Versuchsbedingungen erreichte gute Anpassung der NDüngung an den zeitlichen Verlauf des N-Bedarfs der Gemüsepflanzen hin. Diese
Nmin-Restgehalte nahmen sowohl in Abhängigkeit mit steigender Stallmistdüngung
als auch in Abhängigkeit von der mineralischen N-Düngung zu.
79
Tab. 3.2.2.3: Nmin-Gehalte des Bodens zum Kulturende und zum nachfolgenden Kulturbeginn bei gemüsebaulicher Bodennutzung
(Mittelwerte 1989-1997)
Var.Nr.
Mittlere jährliche
N-Zufuhr über:
Nmin-Restwert
Nmin-Startwert
Differenz
Rest - Startwert
Stallmistdüngung N-Düngung
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
[kg ha-1]
[kg ha-1]
[kg ha-1 60cm-1]
[kg ha-1 60cm-1]
[kg ha-1 60cm-1]
0
0
0
0
140
140
140
140
280
280
280
280
0
95
160
220
0
85
145
210
0
80
135
200
24
33
50
72
39
37
49
65
43
42
55
71
29
38
36
32
40
44
51
41
56
60
60
59
-5
-5
14
40
-1
-7
2
24
-13
-18
-5
12
Im Gegensatz zu den Nmin-Restgehalten wiesen die Nmin-Gehalte zu Kulturbeginn nur
deutlichere Unterschiede in Abhängigkeit von der Stallmistdüngung auf. Dies deutet
darauf hin, dass beim Vergleich der Nmin-Gehalte zu beiden Terminen die Überlagerung von N-Verlust- und N-Mineralsierungsprozessen zu berücksichtigen ist.
Die zeitliche Dynamik der gemessenen Nmin-Gehalte im Boden wurden zur Validierung des C-N-Modells CANDY für einen Sandboden mit gemüsebaulicher Bewirtschaftung genutzt (FRANKO und RÜHLMANN, 1991). Beispielhaft für diese Modellvalidierung ist in der Abbildung 3.2.2.4 der Vergleich der gemessenen und der simulierten Nmin-Dynamik des Bodens dargestellt. Der Nmin-Gehalt der Nullparzelle betrug
über die gesamte Kulturdauer hinweg 20-30 kg ha-1 60cm-1. Der simulierte Trend des
80
Abb. 3.2.2.4: Vergleich der gemessenen und der simulierten Nmin-Dynamik des
Bodens unter Porree (1994)
100
90
n = 266
80
Meßwertanzahl
70
60
50
40
30
20
10
0
-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10
0
10
20
30
40
50
60
70
Klasseneinteilung (kg N/ha)
Abb. 3.2.2.5: Häufigkeitsverteilung der Differenzen zwischen Nmin-Mess- und
Simulationswerten (0-60 cm)
81
gedüngten Prüfglieds zeigt deutlich die 4 N-Düngungstermine (je 30 kg N ha-1) zwischen Mai und Juli. Insgesamt erfolgte die Validierung in den folgend angegebenen
Wertebereichen der einzelnen N-Haushaltskomponenten: Nmin-Gehalte zu Kulturbeginn 25-80 kg ha-1 60cm-1, mineralische N-Düngung 0 bis 150-400 kg ha-1 je nach
Gemüseart, N-Abfuhr von Prüfgliedern ohne mineralische N-Düngung als Kriterium
für die N-Mineralisierung aus der organischen Bodensubstanz 40-180 kg ha-1, NAbfuhr von Prüfgliedern mit mineralischer N-Düngung 100-350 kg ha-1.
Im Ergebnis des Vergleichs von 266 Nmin-Mess- und Simulationswerten wurde festgestellt, dass 83% aller Messwerte mit einer Genauigkeit von ± 20 kg ha-1 60 cm-1
durch das Modell reproduziert werden konnten (Abb. 3.2.2.5).
Diese hohe Genauigkeit wird zum großen Teil darauf zurückgeführt, dass die bei der
Ernte erfolgte generelle Abfuhr der oberirdischen pflanzlichen Biomasse von der Versuchsfläche den Einfluss der Ernterückstände eliminierte, der in gesonderten Untersuchungen geprüft wurde. Detaillierte Ergebnisse zur Modellvalidierung im Gemüsebau wurden bei FRANKO und RÜHLMANN (1991), RÜHLMANN et al. (1992),
RÜHLMANN und GEYER (1993) und RÜHLMANN (1994) vorgestellt. Untersuchungen zum Abbauverhalten von Gemüseernterückständen sind bei KUZYAKOV et al.
(1997) beschrieben.
Einfluss von geomorphologischen Standortbedingungen auf den Corg-Gehalt des Bodens
Neben der Bewirtschaftung haben auch geomorphologische Standortbedingungen,
wie z.B. das Relief und die Mächtigkeit von Substratschichten einen Einfluss auf den
C-Gehalt des Bodens. So wies die ca. 65 m × 25 m großen Versuchsfläche trotz einheitlicher Vorgeschichte (Bewirtschaftung) zum Versuchsbeginn eine deutliche räumliche Variabilität im Corg-Gehalt des Ap-Horizontes auf (Abb. 3.2.2.6). Die Spanne im
Corg-Gehalt reicht von 0,5 bis 1,2%. Zum Vergleich - typische Corg-Gehalte von
grundwasserfernen Sandböden mit Tongehalten < 5% liegen um 0,5 – 0,6% Corg.
Es sollte untersucht werden, ob diese räumliche Variabilität im Corg-Gehalt im Zusammenhang mit den geomorphologischen Standortbedingungen steht. Der Standort
weist eine unterschiedlich mächtige Schmelzwassersanddeckschicht über anstehendem Geschiebelehm auf. Die Oberfläche des Geschiebelehms ist durch ein ausgeprägtes, eiszeitlich bedingtes Relief (Unterbodenrelief) charakterisiert. Das Relief der
Geländeoberfläche (Oberflächenrelief) wurde mittels eines Tachymeters in einem
82
Raster von 5 × 5 m vermessen (Abb. 3.2.2.7). Der innerhalb der Versuchsfläche festgestellt Höhenunterschied betrug ca. 0,7 m. Das Unterbodenrelief des anstehenden
Geschiebelehms wurde mittels Georadar im Raster von 50 cm × 4 cm (Abb. 3.2.2.8)
ermittelt. Die Kalibrierung der Radar-Messwerte erfolgte anhand von etwa 50 Bohrstockbeprobungen. Die Oberfläche des anstehenden Geschiebelehms befindet sich
im Mittel ca. 1,0-1,2 m unter Flur (Abb. 3.2.2.8). Die beiden Objekte (rot), in denen
dieser Abstand bis zu 3,3 m beträgt, sind durch Eiskeilstrukturen verursacht. Diese
Eiskeilstrukturen sind bevorzugte Sammelstellen für Decksand-Dränwasser. Die Jahresamplitude des Stauwasserspiegels beträgt dort > 2,5 m. Ziel der Untersuchungen
war es, die Abhängigkeit des Corg-Gehaltes von Oberflächen- und Unterbodenrelief
zu quantifizieren (KUZYAKOV et al., 1998, RÜHLMANN et al., 1998).
Das in die Abbildungen 3.2.2.6 – 3.2.2.10 eingezeichnete Raster stellt die Einzelparzellen dar (12 Prüfglieder mit je 4 Wiederholungen). Im Ergebnis der Untersuchungen
wurde festgestellt, dass ca. 35% der Varianz des Corg-Gehaltes durch den Einfluss
der Düngung und ca. 65% durch düngungsunabhängige Einflüsse bestimmt waren.
Von diesen 65% nicht erklärter Varianz ließen sich wiederum ca. 79% durch die beiden geomorphologischen Größen „Oberflächenrelief“ (74%) und „Decksandmächtigkeit“ (5%) erklären. In den Abbildungen 3.2.2.9 und 3.2.2.10 sind die räumlichen Verteilungen von Korrelationskoeffizienten dargestellt, die sich auf nach 10jähriger Versuchsdauer gemessene Corg-Gehalte beziehen. Auffallend ist, dass es für die beiden
dargestellten Zusammenhänge Areale mit positiver und mit negativer Korrelation gibt.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass 87% der Varianz des CorgGehaltes dieser Versuchsfläche durch die Düngung (35%) und durch geomorphologische Standortbedingungen (52%) erklärt werden konnten, wobei letztere den deutlich stärkeren Einfluss hatten.
83
Abb. 3.2.2.6: Kohlenstoffgehalt des Decksandes vor
Versuchsbeginn (1987),
[% tr. B.]
20
15
10
5
0
Abb. 3.2.2.7: Oberflächenrelief des Decksandes [Meter
unter höchstem Messpunkt]
20
30
40
50
60
70
80
20
30
40
50
60
70
80
20
30
40
50
60
70
80
20
30
40
50
60
70
80
20
30
40
50
60
70
80
20
15
10
5
0
Abb. 3.2.2.8: Unterbodenrelief des anstehenden Geschiebelehms [Meter unter
Geländeoberfläche]
20
15
10
5
0
Abb. 3.2.2.9: Zusammenhang zwischen dem CorgGehalt des Bodens und dem
Oberflächenrelief (1997).
Korrelationskoeffizienten
zwischen –0,3 und +0,3 sind
nicht signifikant (α=0,05).
25
20
15
10
5
0
Abb. 3.2.2.10: Zusammenhang zwischen dem CorgGehalt des Bodens und der
Decksandmächtigkeit (1997).
Korrelationskoeffizienten
zwischen –0,3 und +0,3
sind nicht signifikant
(α=0,05).
25
20
15
10
5
0
84
Fazit
•
Durch differenzierte Mineraldünger- und Stallmist-N-Zufuhr konnte der Gesamttrockenmasseertrag, bezogen auf die Nullparzelle, mehr als verdoppelt
werden. Dabei lag der mittlere Mehrertrag je Kilogramm STM-N bei 5,8 kg TM
ha-1 und je Kilogramm Mineraldünger-N bei 13,2 kg TM ha-1.
•
Die N-Abfuhr variierte in Abhängigkeit von der Düngung zwischen 68 kg N ha-1
(Nullparzelle) und 282 kg N ha-1 (271 kg ha-1 Mineraldünger-N + 300 kg ha-1
STM-N). Mit steigender N-Zufuhr nahm die N-Abfuhr um 0,6 kg je Kilogramm
Mineraldünger-N sowie um 0,2 kg je Kilogramm STM-N zu.
•
Generell stieg der N-Verlust mit der Erhöhung der N-Zufuhr. Während von jedem applizierten Kilogramm Mineraldünger-N ca. ⅓ aus dem System BodenPflanze verloren ging, war der nicht wieder gefundene Anteil der über Stallmist
zugeführten N-Menge mit ca. ⅔ doppelt so hoch.
•
Der Versuch wurde zur Validierung eines C-N-Modells genutzt. Ausdruck der
hohen Leistungsfähigkeit des Modells ist, dass beim Vergleich von 266 NminMess- und Simulationswerten 83% aller Messwerte mit einer Genauigkeit von
± 20 kg ha-1 60 cm-1 durch das Modell reproduziert werden konnten.
•
Durch die Anwendung geophysikalischer Untersuchungsverfahren (Radar)
und geostatistischer Auswertungsverfahren gelang es nachzuweisen, dass die
geomorphologischen Standortbedingungen mit 52% einen deutlich höheren
Anteil in der räumlichen Varianz der Corg-Gehalte der Versuchsfläche erklären
als die Düngung (36%).
Literatur:
Franko, U; Rühlmann, J. (1991): Simulation der C- und N-Dynamik eines gemüsebaulich genutzten Sandbodens. Gartenbauwiss. 56, 174-179.
Kuzyakov Y.; Kuzyakova, I.; Rühlmann, J.; Schuler, M. (1998): Räumliche Abhängigkeit des Ct-Gehaltes eines Decksandes von Mikrorelief und Tiefe des anstehenden Geschiebemergels. Mitt. Deutsch. Bodenkdl. Gesell., 88, 437-440.
Kuzyakov, Y.; Rühlmann, J.; Geyer, B. und Gutezeit, B. (1997): Kinetik und Parameter des Abbaus von Gemüserückständen bei deren Inkubation im Boden. Gartenbauwiss. 62, 151-157.
Rühlmann, J, (1994): Beschreibung des Einflusses differenzierter organischmineralischer N-Düngung auf Ertrag, N-Entzug und C-N-Dynamik im Boden. Jahresber. IGZ Großbeeren.
Rühlmann, J.; Geyer, B.; Leppers, S.; Anschütz, K. (1992): Zum Einfluss des NAngebotes auf Ertrag, N-Entzug und N-Dynamik in einem Versuch mit Speisemöhre. Wiss. Zeitschrift Humboldt-Universität zu Berlin, R. Agrarwiss. 41, 59-64.
85
Rühlmann, J.; Geyer, B. (1993): Validation of a simulation model for carbon and
nitrogen dynamics in soil in a field trial. Acta Horticulturae 339, 75-84.
Rühlmann, J.; Kuzyakov, Y.; Schuler, M. (1998): Der Ct-Gehalt eines Decksandes in
Abhängigkeit von seiner Mächtigkeit über anstehendem Geschiebemergel. In:
Geo-Berlin ´98. Tag.-Ber. 6.-9.Okt. Berlin. P 157.
3.3
Groß Kreutz und Güterfelde, Landesamt für Verbraucherschutz, Landwirtschaf und Flurneuordnung
3.3.1 Dauerfeldversuch M4, Groß Kreutz (seit 1967)
Kombinationsversuch (Mineral-N mit Stalldung-N)
J. Zimmer
Abb. 3.3.1.1: Nulldüngungsparzelle mit Winterroggen (Prüfglied 1.1)
Zielsetzung
Erarbeitung, Aktualisierung und Weiterentwicklung der fachlichen Grundlagen des
landwirtschaftlichen Bodenschutzes im Land Brandenburg und von Richtwerten,
Handlungsanleitungen und Empfehlungen zur Umsetzung der Guten fachlichen Praxis der landwirtschaftlichen Bodennutzung (§ 17 BBodSchG).
Aufgabenstellung
Untersuchungen zu nachhaltigen Auswirkungen von unterschiedlichen Mengen organischer und mineralischer Stickstoffdüngung auf das Pflanzenertragsniveau, den
Bodenhumusgehalt, die Humusreproduktion, die Nährstoffeffizienz und weitere stoffliche Bodeneigenschaften:
86
•
Quantifizierung der Auswirkungen differenzierter organischer und mineralischer Stickstoffdüngung auf Bodenhumusgehalt und dessen Reproduktion
•
Bestimmung des Einflusses steigender Stickstoffgaben in organisch gebundener (Stalldung) und mineralischer Form jeweils allein und in Kombination
auf den Pflanzenertrag und den Nährstoffentzug
•
Bewertung von Wechselwirkungen zwischen organischer und mineralischer
Düngung
•
Bestimmung des Einflusses der Düngung auf die stofflichen Bodeneigenschaften
•
Bewertung der C- und N-Bilanzen
Standort/Bewirtschaftung
Lage:
Gemeinde/Gemarkung Groß Kreutz
Bodenform:
Fahlerde über Sand (Geschiebedecksand) über Lehm (Geschiebemergel) (KÜHN und HANNEMANN, 2005)
Bodenart:
kryoturbater Lehmsand aus Geschiebedecksand (Su2, AZ 40/42)
Vorbewirtschaftung:
ackerbauliche Nutzung
Fruchtfolge:
Hackfrucht: Silomais (bis 1993 Kartoffeln)
Halmfrucht: Winterroggen (bis 2000 Winterweizen)
Hackfrucht: Silomais (bis 1991 Zuckerrüben, 1969 Markstammkohl)
Halmfrucht: Winterroggen (bis 1998 Sommergerste)
Prüffaktoren:
Prüffaktor A: organische N-Düngung mit Stalldung zur Hackfrucht
Prüffaktor B: mineralische N-Düngung mit KAS
Tab. 3.3.1.1: Organisch-mineralische N-Düngung in den Prüffaktoren (kg N ha-1)
Prüfglied
Prüffaktor A
(kg Stalldung-N
zur Hackfrucht)
1
2
3
4
5
1
Prüfglied
0
100 1
200 2
300 3
400 4
-1 2
-1 3
Prüffaktor B
1
2
3
4
5
-1 4
-1
(kg Mineral-N
zur Hackfrucht)
(kg Mineral-N
zu G etreide)
0
60
120
180
240
0
40
80
120 (80/40)
160 (80/80)
18 t FM ha , 37 t FM ha , 54 t FM ha , 74 t FM ha (jeweils bei 25% TS)
Prüfglieder: 25
87
Tab. 3.3.1.2: Organisch-mineralische N-Düngung der Prüfglieder
(Fruchtfolgemittel, kg N ha-1a-1)
Prüffaktor B
mineralische N-Düngung
Prüffaktor A
organische Düngung
Anlage:
(kg N ha-1a-1)
mit Stalldung
1.
2.
3.
4.
5.
(kg N ha-1a-1)
(0)
(50)
(100)
(150)
(200)
1
(0)
0
50
100
150
200
2
(50)
50
100
150
200
250
3
(100)
100
150
200
250
300
4
(150)
150
200
250
300
350
5
(200)
200
250
300
350
400
Zweisatzgitter mit 4 Wiederholungen
Parzellengröße:
3,75 m x 9,00 m
Parzellenanzahl: 100
Anlageplan:
Block A
Block B
Block C
Block D
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
3.5 4.5 5.5 1.5 2.5
3.2 3.1 3.3 3.5 3.4
4.3 1.3 5.3 2.3 3.3
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
2.4 1.4 5.4 3.4 4.4
2.5 2.2 2.4 2.1 2.3
4.2 2.2 1.2 5.2 3.2
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
5.3 2.3 3.3 1.3 4.3
1.2 1.5 1.4 1.1 1.3
5.1 4.1 1.1 2.1 3.1
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
1.2 3.2 4.2 5.2 2.2
4.5 4.3 4.1 4.4 4.2
5.5 2.5 1.5 4.5 3.5
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
3.1 5.1 2.1 1.1 4.1
5.3 5.5 5.2 5.4 5.1
2.4 4.4 1.4 3.4 5.4
Abb. 3.3.1.2: Anlage der Prüfglieder
Düngung: N:
organisch (Stalldung) und mineralisch (KAS) prüfgliedbezogen
entsprechend Versuchsplan
P, K:
- keine Düngung des Prüfglieds 1.1 (Nullvariante)
- sonstige Prüfglieder:
1967-1988: mineralisch zur Hackfrucht entsprechend der mit
Stalldung verabreichten organischen P- bzw.
K-Menge
88
ab 1989:
mineralisch zur Hackfrucht entsprechend der mit
Stalldung bei 200 kg Stalldung-N (Prüffaktor A,
Prüfglied 3) verabreichten P- bzw. K-Menge
Mg:
Kalkung:
im Rahmen der Kalkung (Mg-haltiger Kalkdünger)
Erhaltungskalkung im Rahmen der Fruchtfolge
(vierjährig: 40 dt CaO ha-1)
Bodenbearbeitung: wendend mit Pflug
(Pflugtiefe: 1967-1979: 25 cm, ab 1980: 30 cm)
Pflegemaßnahmen: je nach Bedarf, an Standort-, Witterungs- und Bodenverhältnisse,
Fruchtart und Unkrautentwicklung angepasst.
Untersuchungen:
Nährstoffzufuhr: Stalldung (TS, N, P, K, Mg)
Ertrag:
Haupt- und Koppelprodukt (FM)
Nährstoffabfuhr: Haupt- und Koppelprodukt (TS, N, P, K, Mg)
Boden:
organische Substanz (Corg., Norg.), pH-Wert, P,
K, Mg (0-30 cm: vierjährig, 30-60/60-90 cm:
achtjährig)
Begleitende Untersuchungen:
Kontinuierliche Bodennährstoffuntersuchung (jährlich: Nmin, Smin; vierjährig: pH-Wert,
P, K, Mg) ausgewählter Versuchsparzellen im Rahmen des Nährstoffmonitoring-Programms des Landes Brandenburg.
Spezifische Aufgaben
•
Bemessung und Ausbringung von Stalldung nach definierten Stalldung-NMengen auf Grundlage des unmittelbar vor der Ausbringung bestimmten
Stalldung-N-Gehaltes
•
abgestuft steigende N-Gaben in organisch gebundener (Stalldung) und mineralischer Form jeweils allein und in Kombination
•
seit Versuchsbeginn nur geringe Veränderung der Fruchtarten in der Hackfrucht-Halmfrucht-Fruchtfolge
89
Ergebnisse
•
Ausschließliche mineralische Stickstoffdüngung erbringt gegenüber der Nullvariante bis zu einem Düngungsniveau von 100 kg N ha-1a-1 einen deutlichen
Ertragszuwachs, der sich nachfolgend abschwächt und ab 150 kg N ha-1a-1
stagniert (Tab. 3.3.1.3). Mit alleinigem Stalldungeinsatz fällt der Ertragszuwachs bis zu einer Ausbringmenge von 150 kg Stalldung-N ha-1a-1 deutlich geringer aus. Bei Applikation von 200 kg N ha-1a-1 werden mit beiden Düngungsformen identische Ertragsleistungen erzielt.
Tab. 3.3.1.3: Mittlere Ertragsleistung
(M4, Groß Kreutz, 1967-2004, dt TM ha-1a-1)
organische Düngung
mit Stalldung
•
(kg N ha-1a-1)
(kg N ha-1 a-1)
0
50
100
150
200
0
34,7
65,5
75,8
80,4
80,2
50
57,2
76,9
84,2
87,5
87,6
100
68,1
83,6
86,7
88,6
91,5
150
73,9
86,8
90,2
90,5
92,2
200
79,6
88,8
91,8
91,0
93,3
Die Kombination von organischer Düngung und mineralischer N-Zufuhr führt
bei gleichem N-Einsatz zu deutlich höheren Erträgen als bei jeweils alleiniger
Anwendung, wobei der Mehrertragseffekt in stärkerem Maße von der Höhe
der mineralischen N-Düngung beeinflusst wird. Der Ertragszuwachs nimmt bis
zum Düngungsniveau von 150 kg N ha-1a-1 deutlich zu. Mit weiter steigendem
N-Einsatz sind dagegen nur noch geringe Mehrerträge zu erzielen. Der standortspezifisch optimale Fruchtfolgeertrag kann folglich mit 150 kg N ha-1a-1 aus
der Kombination von Stalldung und Mineraldüngung realisiert werden.
•
Differenzierte organisch-mineralische N-Düngung führt zu unterschiedlichen
Humusgehalten im Boden. Ohne Düngung verminderte sich der Humusgehalt
von zu Versuchsbeginn 0,653 auf aktuell 0,418 % Corg. bzw. von 0,056 auf
0,044 % Norg., bei höchster Düngungsintensität (200 kg Stalldung-N ha-1a-1
plus 200 kg Mineral-N ha-1a-1) stieg er auf 1,000 % Corg. bzw. 0,093 % Norg. an
(Tab. 3.3.1.4).
90
•
Im Zeitraum von 38 Versuchsjahren ohne organisch-mineralische N-Düngung
vollzog sich in der Ackerkrume ein Humusabbau von zu Versuchsbeginn
27,7 t Corg. ha-1 bzw. 2,6 t Norg. ha-1 auf aktuell 19,8 t Corg. ha-1 bzw.
2,1 t Norg. ha-1. Die verbleibende Humusmenge entspricht dem standportspezifischen Vorrat an Dauerhumus (Tab. 3.3.1.5).
•
Durch Stalldungeinsatz wird eine Mehrung der Humusvorräte erzielt. Gegenüber alleinigem Stalldungeinsatz liegen bei Kombination von Stalldung mit NMineraldüngung höhere Humusvorräte vor.
•
Die Erhaltung bzw. Reproduktion der Bodenhumusvorräte wird mit einem mittleren jährlichen Stalldungeinsatz von 50 bis 100 kg N ha-1 bei gleichzeitig bedarfsgerechter N-Mineraldüngung sichergestellt. Höhere Stalldungmengen ermöglichen eine Humusmehrung, geringere führen zum Humusabbau.
Tab. 3.3.1.4: Humusgehalte in der Ackerkrume1
(M4, Groß Kreutz, 2004, Corg. % / Norg. %)
organische Düngung
mit Stalldung
(kg
1
•
N ha-1 a-1)
(kg N ha-1a-1)
0
50
100
150
200
0
0,418 / 0,042
0,560 / 0,054
0,592 / 0,055
0,565 / 0,054
0,574 / 0,055
50
0,592 / 0,055
0,660 / 0,063
0,601 / 0,059
0,724 / 0,068
0,621 / 0,060
100
0,684 / 0,066
0,776 / 0,074
0,775 / 0,072
0,949 / 0,088
0,923 / 0,082
150
0,870 / 0,080
1,017 / 0,092
0,945 / 0,086
0,929 / 0,089
0,984 / 0,091
200
0,952 / 0,088
1,187 / 0,111
0,919 / 0,088
1,043 / 0,096
1,000 / 0,093
Mittelwerte aus den Bodenuntersuchungen 2002/04, Krumentiefe 30 cm
In Bilanzierung der organisch-mineralischen N-Zufuhren, der N-Abfuhren mit
dem Pflanzenertrag, dem atmosphärischen N-Eintrag und der Änderungen im
N-Bodenvorrat zeigt sich, dass bis zu einem Gesamt-N-Einsatz von 150 kg N
ha-1a-1 mit alleiniger Mineral-N-Düngung und Düngerkombination N-Salden
von unter 60 kg N ha-1a-1 realisiert wurden, während sich bei Einsatz von 150
kg Stalldung-N ha-1a-1 der N-Überschuss auf 75 kg N ha-1a-1 erhöht (Tab.
3.3.1.6). Die N-Ausnutzung beträgt 57-71 %. Ein geringes N-Düngungsniveau
91
(≤ 50 kg N ha-1a-1) führt zum Abbau des organischen N-Bodenvorrats, höhere
N-Düngung (≥ 150 kg N ha-1a-1) dagegen zu beträchtlichen N-Verlusten.
Tab. 3.3.1.5: Humusvorräte in der Ackerkrume
(M4, Groß Kreutz, 2004, t Corg. ha-1 / t Norg. ha-1)1
organische Düngung
mit Stalldung
(kg
1
N ha-1 a-1)
(kg N ha-1a-1)
0
50
100
150
200
0
19,8 / 2,0
25,9 / 2,5
27,3 / 2,5
26,2 / 2,5
26,7 / 2,5
50
27,3 / 2,5
30,4 / 2,9
27,8 / 2,7
33,1 / 3,1
28,6 / 2,8
100
31,2 / 3,0
35,2 / 3,4
35,0 / 3,2
41,7 / 3,9
40,9 / 3,7
150
38,8 / 3,6
44,7 / 4,0
41,9 / 3,8
41,1 / 3,9
43,2 / 4,0
200
41,6 / 3,9
51,4 / 4,8
40,7 / 3,9
45,9 / 4,2
44,2 / 4,1
berechnet aus Mittelwerten der Bodenuntersuchungen 2002/04 und der Lagerungsdichte
nach Rühlmann (2007), Krumentiefe 30 cm
Tab. 3.3.1.6: N-Bilanz und agronomische N-Effizienz
(M4, Groß Kreutz, 1967-2004, kg N ha-1a-1 / %)1
organische Düngung
mit Stalldung
1
(kg N ha-1a-1)
(kg N ha-1 a-1)
0
50
100
150
200
0
-14 / 150
-5 / 106
+20 / 84
+49 / 73
+89 / 61
50
6 / 93
+26 / 80
+51 / 71
+84 / 63
+127 / 54
100
+39 / 69
+61 / 66
+94 / 59
+129 / 54
+168 / 49
150
+74 / 58
+99 / 56
+129 / 53
+171 / 48
+210 / 44
200
+113 / 50
+146 / 48
+176 / 46
+219 / 42
+258 / 40
N-Bilanz = N-Zufuhr - N-Abfuhr +/- Änderung im N-Bodenvorrat + N aus sonstigen Quellen;
Agronomische N-Effizienz = N-Abfuhr/ (N-Zufuhr + N aus sonstigen Quellen) * 100
Literatur:
Asmus, F. (1995). Ergebnisse aus einem langjährigen Dauerfeldversuch zur organisch-mineralischen Düngung auf Tieflehm-Fahlerde. Arch. Acker- Pfl. Boden 39:
359-367.
Asmus, F. (1990). Versuch M4 Groß Kreutz – Wirkung organischer und mineralischer
Düngung und ihrer Kombination auf Pflanzenertrag und Bodeneigenschaften. IN:
Dauerfeldversuche – Übersicht, Entwicklung und Ergebnisse von Feldversuchen
mit mehr als 20 Jahren Versuchsdauer. Akad. d. Landwirtschaftswiss. : 245-250.
Kühn, D. und Hannemann, J. (2005). Soil profile in the long-term test area of Groß
Kreutz near Potsdam. Arch. Acker-Pflanzenbau Bodenkd. 51: 125-134.
92
Zimmer, J., Roschke, M. und Schulze, D. (2006). Ermittlung des Bedarfs an organischer Substanz zur Humusreproduktion auf diluvialen Sandboden im Dauerfeldversuch M4 (Groß Kreutz, 1967-2004). Jahresbericht 2005 Landwirtschaft und
Gartenbau.- Schriftenreihe des LVLF, Reihe Landwirtschaft, Band 7, Heft III, S.
49-51.
Zimmer, J. und Prystav, W. (2004). Aktualisierte Evaluierung von Humusbilanzmethoden am Dauerfeldversuch M4 (Groß Kreutz). Jahresbericht 2004 Landwirtschaft und Gartenbau.- Schriftenreihe des LVLF, Reihe Landwirtschaft, Band 6,
Heft 6, S. 47-49.
Zimmer, J. und Roschke, M. (2001). Einfache Reproduktion der organischen Bodensubstanz auf Sandstandorten – Erfahrungen aus Dauerversuchen im Land Brandenburg. 113. VDLUFA-Kongress „Landwirtschaft in mittel- und osteuropäischen
Ländern – Potenziale und deren Nutzung“ vom 17. bis 21 September 2001 in Berlin. Kongressband. VDLUFA-Schriftenreihe 57/2001. Teil II. CD-ROM. S. 481489.
3.3.2 Dauerfeldversuch P60, Groß Kreutz (seit 1959)
Organisch-mineralische Düngung
J. Zimmer
Abb. 3.3.2.1: Nulldüngungsparzelle mit Silomais (Prüfglied 1)
Zielsetzung
Erarbeitung, Aktualisierung und Weiterentwicklung der fachlichen Grundlagen des
landwirtschaftlichen Bodenschutzes im Land Brandenburg und von Richtwerten,
Handlungsanleitungen und Empfehlungen zur Umsetzung der guten fachlichen Praxis der landwirtschaftlichen Bodennutzung (§ 17 BBodSchG)
93
Aufgabenstellung
Untersuchungen zu den nachhaltigen Auswirkungen verschiedener Formen und
Mengen organischer (Stroh, Gründüngung, Gülle, Stalldung) und mineralischer Düngung einschließlich ihrer Kombinationen auf den Pflanzenertrag, den Bodenhumusgehalt, die Humusreproduktion, die Nährstoffeffizienz und weitere stoffliche Bodeneigenschaften im Vergleich zur alleinigen Mineraldüngung:
•
Bestimmung und Bewertung der Ertrags- und Humusreproduktionswirkung
von Stroh- und Gründüngung auf leichtem Sandboden
•
Quantifizierung der Auswirkungen verschiedener Kombinationen und Mengen
organischer und mineralischer Düngung auf den Ertrag, die Humusreproduktion und den Nährstoffausnutzung
•
Bestimmung des Einflusses von verschiedenen Formen organischer und mineralischer Düngung auf die stofflichen Bodeneigenschaften
•
Bewertung der C- und N-Bilanzen
Lage:
Gemeinde/Gemarkung Groß Kreutz
Bodenform: Tieflehm-Fahlerde/Bändersand-Braunerde, FAO: Albic Luvisol/ Luvic
Arenosol (Asmus, 1990)
Bodenart:
anlehmiger Sand (Sl, AZ 33/31)
Vorbewirtschaftung:
ackerbauliche Nutzung
Fruchtfolge: Hackfrucht:
Silomais (bis 1993 Kartoffeln)
1. Halmfrucht: Winterroggen (bis 1978 Hafer, 1990 Erbsen)
2. Halmfrucht: Winterroggen
Versuchsanlage:
Blockanlage mit 4 Wiederholungen
Parzellengröße: 5,1 m x 8,0 m
Parzellenanzahl: 72
94
Versuchsumstellungen:
7
16.... 6
9
2
13..
10
8
1
12
11
5
4
3
14
15
18
17
1959-70:
Dreifachanlage des Versuchs
1971:
Änderung der Düngerausbringmengen in
ausgewählten Prüfgliedern und Umstellung der Düngung in den Prüfgliedern
16-18
Block D
18
1
11
3
9
13... 16... 14..
8
17
10
5
12
15
7
6
2
4
1980:
Änderung der Mineraldüngerausbringmengen
Block C
6
4
7
2
...13
...14
9
16..
3
5
15
10
12
11
17
1
8
18
12
17
8
15
1
18
10
11
5
2
14... 16...
4
9
3
7
13
6
Block B
N
Block A
Abb. 3.3.2.2: Anlageplan der Prüfglieder
Prüfglieder:
Tab. 3.3.2.1: Organische Düngung der Prüfglieder (dt FM ha-1)
Nr.
neu (alt1)
organische
Düngung
ohne Düngung
-
1
(14)
2
(1)
Stalldung (ohne NPK)
500 dt Stalldung zur Hackfrucht
3
(6)
Stroh ohne N-Ausgleich
50 dt Stroh
4
(4)
Mineraldünger
-
5
(18)
Gründüngung
Gründüngung
6
(9)
Gründüngung mit Stroh
Gründüngung + 50 dt Stroh zur Hackfrucht
7
(7)
Stroh mit N-Ausgleich
50 dt Stroh zur Hackfrucht
8
(12)
0,5 Stalldung
9
(13)
Mineraldünger (N erhöht)
-
2
3
10 (16)
Gülle I mit Stroh
11 (17)
Gülle II mit Stroh 2
100 m3 Gülle + 50 dt Stroh zur Hackfrucht
12 (10)
0,5 Stalldung (N erhöht)
50 m Gülle + 50 dt Stroh zur Hackfrucht
13
(8)
2 x Stroh ohne N-Ausgleich
je 50 dt Stroh zu Hackfrucht und Getreide
14
(2)
Stalldung
15
(5)
Mineraldünger (N hoch)
16
1
Prüfglied
(seit 1959)
3
(3)
Mineraldünger (N sehr hoch)
17 (11)
2 x Stroh mit N-Ausgleich 3
je 50 dt Stroh zu Hackfrucht und Getreide
18 (15)
Gülle I 3
50 m3 Gülle zur Hackfrucht
1959-2003,
2
seit 1966,
3
-
seit 1980
95
Tab. 3.3.2.2: N-Mineraldüngung der Prüfglieder seit 1980 (KAS, kg N ha-1)
Nr.
neu (alt1)
Prüfglied
(seit 1959)
Hackfrucht
(Silomais)
1. Halmfrucht
(WRoggen)
2. Halmfrucht
(WRoggen)
ohne Düngung
-
-
-
1
(14)
2
(1)
-
-
-
3
(6)
120
90
90
4
(4)
Mineraldünger
120
90
90
5
(18)
Gründüngung
120
90
90
6
(9)
120
90
90
7
(7)
150
90
90
8
(12)
0,5 Stalldung
120
90
90
9
(13)
180
120
120
10 (16)
Gülle I mit Stroh 2
120
90
90
11 (17)
2
Gülle II mit Stroh
12 (10)
120
90
90
150
120
120
13
(8)
2 x Stroh ohne N-Ausgleich
120
90
90
14
(2)
Stalldung
120
90
90
15
(5)
150
120
120
16
(3)
Mineraldünger (N sehr hoch) 3
210
150
150
120
90
90
120
90
90
17 (11)
2 x Stroh mit N-Ausgleich
Gülle I3
18 (15)
1
1959-2003,
2
seit 1966,
3
3
seit 1980
Düngung:
N:
- organisch:
prüfgliedbezogen entsprechend Versuchsplan (Tab. 3.2.2.1)
- mineralisch:
1959-1979: prüfgliedbezogen 40-120 kg N ha-1a-1
ab 1980: entsprechend Versuchsplan (Tab. 3.2.2.2)
P:
- organisch:
- mineralisch:
keine Düngung der Prüfglieder 1 und 2
Sonstige Prüfvarianten:
1959-1979: prüfgliedbezogen 15-30 kg P ha-1a-1
ab 1980: prüfgliedbezogen 30-40 kg P ha-1a-1
K:
- organisch:
- mineralisch:
keine Düngung der Prüfglieder 1 und 2
Sonstige Prüfvarianten:
1959-1979: prüfgliedbezogen 40-100 kg K ha-1a-1
ab 1980: prüfgliedbezogen 100-160 kg K ha-1a-1
Mg:
- im Rahmen der Kalkung (Mg-haltiger Kalkdünger)
Kalkung:
Erhaltungskalkung im Rahmen der Fruchtfolge
(dreijährig: 30 dt CaO ha-1)
96
Bodenbearbeitung: wendend mit Pflug
(Pflugtiefe: 1959-1979: 20 cm, ab 1980: 30 cm)
Pflegemaßnahmen: je nach Bedarf, an Standort-, Witterungs- und Bodenverhältnisse,
Fruchtart und Unkrautentwicklung angepasst.
Untersuchungen:
Nährstoffzufuhr:
- Stroh (TS, N, P, K, Mg)
- Rindergülle (TS, org. Substanz, pH-Wert, N, P, K, Mg)
- Stalldung (TS, org. Substanz, pH-Wert, N, P, K, Mg)
Ertrag:
- Haupt- und Koppelprodukt (FM)
Nährstoffabfuhr:
- Haupt- und Koppelprodukt (TS, N, P, K, Mg)
Boden:
- organische Substanz (Corg., Norg.), pH-Wert, P, K, Mg,
(0-30 cm: dreijährig, 30-60 und 60-90 cm: neunjährig)
Begleitende Untersuchungen:
Kontinuierliche Bodennährstoffuntersuchung (jährlich: Nmin, Smin; vierjährig: pH-Wert,
P, K, Mg) ausgewählter Versuchsparzellen im Rahmen des Nährstoffmonitoring-Programms des Landes Brandenburg.
Spezifische Aufgaben
•
Langjährige Strohdüngung und Kombination mit Rindergülle-, Grün- und NAusgleichsdüngung bei unabhängig vom Strohertrag jeweils konstanten Strohdüngungsmengen
•
Gülle- und Gründüngung jeweils allein und in Kombination mit Strohdüngung
•
Bemessung und Ausbringung von Gülle entsprechend der mit Stalldung ausgebrachten N-Menge an Hand des unmittelbar vor Ausbringung bestimmten
Gülle-N-Gehaltes
•
Langjähriger direkter Vergleich von exakt definierten Kombinationen organisch-mineralischer N-Düngung
97
Ergebnisse
•
Das standortspezifisch optimale Ertragsniveau (64-70 dt TM ha-1a-1) wird bei
Kombination von organisch-mineralischer Düngung und alleiniger N-Mineraldüngung mit einem mittleren jährlichen Gesamt-N-Einsatz von 81-101 kg N ha-1
erreicht
(Tab.3.3.2.3).
Bei
resultierenden
N-Salden
von
weniger
als
60 kg N ha-1a-1 beträgt die mittlere N-Abfuhr im Ertrag ca. 78-87 kg N ha-1a-1. Dies
entspricht einer Ausnutzung der organisch-mineralischen N-Dünger-Zufuhr (inklusive sonstiger N-Quellen) von 63-74%. Mit höherem Gesamt-N-Einsatz an organisch-mineralischer und alleiniger mineralischer Düngung (126-201 kg N ha-1a-1)
werden wenn, dann nur geringe Mehrerträge erzielt. Gleichzeitig ist die Mehrung
im N-Bodenvorrat, auch bei sehr hoher Düngung mit Stalldung und Gülle-StrohKombination, auf 2,4-2,9 t N ha-1 (8-20 kg N ha-1a-1) begrenzt, so dass eine erhöhte N-Zufuhr nahezu vollständig als unproduktiver N-Bilanzüberschuss verbleibt.
•
Stroh mit N-Ausgleich, Gründüngung mit Stroh und 2 x Stroh in Kombination mit
bedarfsgerechter N-Mineraldüngung (84-90 kg N ha-1a-1) sind auf Grund der erzielten Erträge, der nahezu unveränderten C- und N-Bodenvorräte, der geringen
N-Überschüsse (41-51 kg N ha-1a-1) und der hohen agronomischen N-Effizienz
eindeutige Vorzugsvarianten aller geprüften Düngerkombinationen.
•
Die Humusreproduktion kann mit der jährlichen Zufuhr von 19-30 dt TM ha-1 aus
organischen Düngern (ca. 0,8-1,2 t C ha-1) abgesichert werden. Dies entspricht
dem Stalldunganfall bei einem Viehbesatz von ca. 1 GV ha-1 bzw. dem Verbleib
von mindestens 50 % des Strohanfalls zur Düngung auf dem Feld. Eine Mehrung
der C- und N-Bodenvorräte wird wenn, dann nur mit höherem Aufwand an organisch-mineralischer Düngung erzielt und ist gleichzeitig mit einer Abnahme der
Humusreproduktionsleistungen der organischen Dünger, nach DüV unzulässig
hohen N-Überschüssen (> 60 kg N ha-1a-1) und einer geringeren agronomischen
N-Effizienz (< 60%) verbunden.
•
Stalldungeinsatz führte im Vergleich zum Versuchsbeginn zu einer deutlich Mehrung der C- und N-Vorräten in der Ackerkrume (von 22,5 auf 26,9-31,4 t C ha-1
bzw. von 2,2 auf 2,5-2,9 t N ha-1). Die Humusreproduktionsleistung von Stalldung
98
wird wesentlich vom Einsatz oder Verzicht auf mineralische N-Düngung (Prüfglieder 2 und 14) und der Menge an ausgebrachtem Stalldung (Prüfglieder 8 und 14)
beeinflusst.
•
Strohdüngung führte in allen Prüfgliedern zu einer Humusmehrung. Bei gleichen
Strohmengen wurde mit Erhöhung des N-Mineraldüngung von 73 (Prüfglied 3)
auf 87 kg N ha-1a-1 (Prüfglied 7) eine deutliche Verbesserung der Humus-C-Mehrung (von 23,1 auf 24,7 t C ha-1) erzielt. Höhere Strohgaben (Prüfglieder 13 und
17) in Verbindung mit leicht erhöhtem Mineral-N-Einsatz (bis 113 kg N ha-1a-1) erbrachten höhere C-Bodenvorräte (24,6 bzw. 26,5 t C ha-1). Die Humuswirkung
von Stroh wird folglich durch die verabreichten Strohmengen und bei geringem
Gesamt-N-Düngungsniveau auch durch die Höhe der N-Mineraldüngung mitbestimmt.
•
Bei Kombination von Gründüngung mit N-Mineraldüngung (Prüfglied 5) verminderte sich der C-Bodenvorrat von zu Versuchsbeginn 22,5 auf aktuell
21,0 t C ha-1. Dieser Humus-C-Verlust übertrifft damit sogar den der vergleichbaren
Intensitätsstufe
alleiniger
N-Mineraldüngung
(Prüfglied
4:
aktuell
22,0 t C ha-1). Im Gegensatz hierzu erbrachte die Kombination von Grün- und NMineraldüngung mit Strohdüngung (Prüfglied 6) eine C-Mehrung auf 24,3 t C ha-1.
Zu schlussfolgern ist, dass mit Gründüngung allein, d.h. ohne ergänzende TM-Zufuhr, die Humusreproduktion auf diluvialen Standorten nicht abzusichern ist.
•
Bei vergleichbaren Mengen an organischem Dünger und N-Mineraldüngung
erbringen die Gülle-Stroh-Kombination (Prüfglied 10) und der Stalldung allein
(Prüfglied 8) nahezu identische Bodenhumusvorräte. Folglich wurden mit Gülle
und Stroh bzw. Stalldung gleiche Humusreproduktionsleistungen erzielt. Bei weiterer Erhöhung der Gülleausbringmenge (Prüfglied 11) trifft dies gegenüber Stalldung (Prüfglied 14) zwar noch auf den N-Vorrat, nicht mehr jedoch auf den CVorrat zu. Für steigende Güllegaben wäre somit analog zu steigenden Stalldung(siehe Prüfglied 4) und Strohgaben (siehe Prüfglied 5) von einem Rückgang der
Humus-C-Wirkung auszugehen.
99
Tab. 3.3.2.3: Mittlere Ertragsleistung, aktuelle Humusgehalte und -vorräte, N-Abfuhr, N-Bilanz und agronomische N-Effizienz P60, 1959-2003
Düngungsvariante
organ.
min.
Nr.
Bezeichnung
kg N
ha-1a-1
vor Versuchsbeginn 6
1 ohne Düngung
0
0
1
TM-Ertrag
gesamt 1
dt TM
Humusgehalt 2
% Corg.
% Norg.
Humusvorrat 3
tC
tN
Abfuhr
NBilanz 4
Effizienz 5
kg N
kg N
%
ha-1
32,6
0,497
0,041
22,5
20,7
ha-1a-1
2,2
1,9
37
0
100
2
81
0
51,9
0,600
0,056
27,8
2,6
63
54
54
3
8
73
64,1
0,493
0,045
23,1
2,1
78
39
67
4
Mineraldünger
0
82
65,6
0,468
0,043
22,0
2,0
81
38
68
5
Gründüngung
0
83
67,7
0,445
0,044
21,0
2,1
86
34
74
6
8
84
69,8
0,519
0,050
24,3
2,3
87
41
71
7
8
87
67,7
0,528
0,044
24,7
2,0
85
48
63
8
0,5 Stalldung
42
82
74,0
0,578
0,055
26,9
2,5
93
72
56
9
0
94
66,2
0,452
0,040
21,3
1,9
84
48
64
12
42
120
71,8
0,535
0,056
27,6
2,6
98
100
50
13
2 x Stroh
12
90
69,9
0,527
0,049
24,6
2,3
87
51
63
14
Stalldung
73
51
63,2
0,685
0,064
31,4
2,9
81
81
50
15
vor Versuchsbeginn 7
-
129
68,7
0,486
0,045
22,8
21,6
2,1
2,1
94
72
57
10
Gülle I mit Stroh
42/8
90
70,1
0,565
0,052
26,3
2,4
92
84
52
11
Gülle II mit Stroh
1979 (vor Versuchsbeginn) 8
76/8
90
72,5
0,583
0,055
27,0
24,1
2,6
3,1
98
114
46
16
Mineraldünger (N sehr hoch)
-
198
74,5
0,512
0,047
24,0
2,2
113
130
46
17
18
2 x Stroh mit N-Ausgleich
Gülle I
15
103
113
96
65,8
70,3
0,570
0,569
0,052
0,052
26,5
26,4
2,4
2,4
86
101
87
143
50
41
2
,
3
aus jährlich n=4 für jeweils Haupt- und Koppelprodukt, Ausreißertest nach Dean und Dixon; Bodenuntersuchung 2003, n=4, Ausreißertest nach Dean und Dixon; berechnet aus Boden4
untersuchung 2003 und Lagerungsdichte nach Rühlmann (2007), Ackerkrumentiefe 30 cm; N-Bilanz = N-Zufuhr - N-Abfuhr +/- Änderung im N- Bodenvorrat + N aus sonstigen Quellen;
5
6
7
agronomische N-Effizienz = N-Abfuhr/(N-Zufuhr + N aus sonstigen Quellen) * 100; Mittelwert aus Bodenuntersuchungen 1958/62; Mittelwert aus Bodenuntersuchungen 1964/65, n=4;
8
Mittelwert aus Bodenuntersuchungen 1979/82, n=6
100
Literatur:
Asmus, F.; Görlitz, H. und Blütchen, G. (1990). Ergebnisse aus einem 30jährigen
Dauerversuch zu Fragen der organischen Düngung auf Tieflehm-Fahlerde in
Groß Kreutz. Arch. Acker- Pflanzenbau Bodenkd. 34 (5): 329-336.
Asmus, F. (1990). Versuch P60 Groß Kreutz – Prüfung verschiedener Möglichkeiten
der organischen Düngung. IN: Dauerfeldversuche: Übersicht, Entwicklung und
Ergebnisse von Feldversuchen mit mehr als 20 Jahren Versuchsdauer. 2. Auflage, Akad. d. Landwirtschaftswiss: 231-243.
Völker, U., Asmus, F. und Görlitz, H. (1984). Wirkung von Stalldung, Gülle und Stroh
auf die Reproduktion der organischen Substanz von Tieflehm-Fahlerde und
Sandlehm-Parabraunerde. Arch. Acker-Pflanzenbau u Bodenkd. 25:595-601.
Zimmer, J. und Roschke, M. (2005). Humusreproduktion von Stalldung, Stroh und
Gülle-Stroh-Kombination auf humusarmen diluvialen Sandböden. 117. VDLUFAKongress „Kreislaufwirtschaft in der Landwirtschaft – quo vadis?“ vom 27. bis 30.
September in Bonn, Kongressband, Bonn, VDLUFA-Schriftenreihe 61, CD-ROM,
441-449.
Zimmer, J., Roschke, M. und Schulze, D. (2005): Influence of different treatments of
organic and mineral fertilization on yield, soil organic matter and N-balance of diluvial sandy soils – results after 45 years long-term field experiment P60 (Groß
Kreutz, 1959-2003) (in German). Arch. Agron. Soil Sci. 51(2): 135-149.
3.3.3 Fazit aus den Dauerfeldversuchen P60 und M4 (Groß Kreutz, 1959-2004)
J. Zimmer
•
Die Humusreproduktion kann auf humusarmen diluvialen Ackerböden Brandenburgs durch eine mittlere jährliche Zufuhr von ca. 75 kg Stallmist-N ha-1
(ca. 150 dt Stalldung ha-1a-1) bei gleichzeitig bedarfsgerechter mineralischer NDüngung (50-100 kg N ha-1a-1) gesichert werden. Hierzu wäre ein Viehbesatz von
ca. 1,5 GV ha-1 erforderlich. Die Viehbesatzdichte liegt in Brandenburg jedoch bei
0,4 GV ha-1 Ackerfläche. Folglich kann die Humusreproduktion allein durch Zufuhr
organischer Dünger aus der heimischen Tierproduktion nicht abgesichert werden.
•
Insbesondere mit Strohdüngung, aber auch der Kombination von Stroh- und
Gründüngung, stehen jedem Landwirt zur Humusreproduktion dennoch ausreichend eigene Möglichkeiten zur Verfügung. Eine Zufuhr betriebsfremder organischer Dünger ist nicht erforderlich. In getreidebetonten Fruchtfolgen kann
dies bereits durch eine jährliche Strohdüngung von 20 - 30 dt TM ha-1a-1 erreicht
werden.
101
•
Humusmehrung ist auf typisch Brandenburger Böden kaum möglich und würde
unabhängig von der Wahl der Düngerkombination stets mit gemäß DüV unzulässig hohen Stickstoffüberhängen verbunden sein. Eine derart gestaltete praktische
Bodenbewirtschaftung steht ökologischen Zielen entgegen, wäre ökonomisch
nicht sinnvoll und widerspricht der guten fachlichen Düngungspraxis (Abb.
3.3.3.1).
Düngerzufuhr
TM-Ertrag
N-Bilanz
Corg. %
< + 10 %
1,0
0,9
> 60 kg N
> 140 kg org.- min.-N
0,8
(35 t C)
0,7
85 dt TM
90 - 140 kg org.- min.-N
< 60 kg N
(20 - 30 dt org. Dünger-TM)
0,6
(28 t C)
0,5
67 dt TM
< 90 kg org.- min.-N
0,4
(21 t C)
> - 50 %
Dauerhumus
0
10
20
30
40
Jahre
Abb. 3.3.3.1: Nachhaltige Humusreproduktion auf diluvialen Ackerböden
Brandenburgs unter Berücksichtigung von Ertrag, Düngung
und N-Bilanz (P60/M4, ha-1a-1)
102
3.4
Müncheberg und Paulinenaue, ZALF
3.4.1 Müncheberger Nährstoffsteigerungsversuch, V140
D. Barkusky
Problem- und Zielstellung
Um die Wirkung von mineralischer und organischer Düngung auf Ertrag und Bodenfruchtbarkeit untersuchen und Algorithmen für Düngungsempfehlung ableiten zu
können, sind Langzeituntersuchungen erforderlich. Die gegenwärtig geführte Diskussion zur Nachhaltigkeit wirft aber auch Fragen zu umwelt- und klimarelevanten Auswirkungen der Bodennutzung, zum Erhalt der Regelungs-, Nutzungs- und Kulturfunktionen der Böden, zur Belastbarkeit von Agrarökosystemen sowie Balance von Ökonomie und Ökologie bei landwirtschaftlicher Produktion auf. Der Müncheberger
Nährstoffsteigerungsversuch bietet zur Klärung dieser aktuellen Probleme eine fundierte Datenbasis.
Versuchsfrage
Die Forschungen konzentrierten sich in jüngerer Zeit auf die Untersuchung des Einflusses der Bodennutzung auf die C- und N-Bilanz sowie auf die Emission klimarelevanter Spurengase.
Standortbeschreibung:
Lage:
Gemarkung Müncheberg
Bodenform:
Rosterde, Braunerde, Fahlerde
Bodenart:
schwach schluffiger, schwach lehmiger Sand (Su2, Sl2)
Vorbewirtschaftung:
einheitlich bewirtschaftete Versuchsfläche
Versuchsbeschreibung
Versuchsbeginn:
1963
Versuchsschema:
zweifaktorielle Blockanlage (A x B) - Bl, vollständig randomisiert,
ohne Landwechsel
Prüffaktor A – mineralische Düngung:
5 Steigerungsstufen und Nullvariante
(vgl. Tab. 3.4.1.1)
103
Tab. 3.4.1.1 :Faktorenkombinationen und Düngermengen (Mittel der Fruchtfolge)
Varianten
PK
NPK1
NPK2
NPK3
NPK4
NPK5
NPK1 + Stm1
NPK2 + Stm1
NPK3 + Stm1
NPK4 + Stm1
NPK5 + Stm1
NPK1 + Stm2
NPK2 + Stm2
NPK3 + Stm2
NPK4 + Stm2
NPK5 + Stm2
NPK1 + Stroh
NPK2 + Stroh
NPK3 + Stroh
NPK4 + Stroh
NPK5 + Stroh
N
0
49
86
115
154
189
32
68
114
138
168
8
49
75
115
148
56
87
119
139
164
Düngung 1963 bis 1998
Stalldung/Stroh
mineralisch, kg·ha-1·a-1
t·ha-1·a-1 TM
P
K
11
38
0
30
121
0
35
136
0
37
145
0
42
163
0
46
177
0
27
105
1,2
30
121
1,2
36
140
1,2
38
150
1,2
41
159
1,2
25
102
3,2
30
120
3,2
31
124
3,2
36
144
3,2
41
157
3,2
29
106
2,0
33
121
2,0
37
137
2,0
39
140
2,0
40
146
2,0
Prüffaktor B – organische Düngung:
b1 - ohne organische Düngung
b2 - 1,2 t·ha-1·a-1 Stalldung (Stm1)
b3 - 3,2 t·ha-1·a-1 Stalldung (Stm2)
b4 - 2,0 t·ha-1·a-1 Strohdüngung
Anzahl Prüfglieder:
21
Anzahl Wiederholungen:
8
Die Fruchtfolgen wechselten über die Jahre. Angebaut wurden:
1963 - 1970:
Mais - WR - KAR - WR - KAR – SW- ZR - SG
1971 - 1980:
Mais - WR - KAR - WW - ZR - SG - ZR - SG - ZR - SG
1981 - 1990:
ZR - SG - Kart. - WW - ZR - SG - KAR - WW
1991 - 1998:
KAR - WW - ZR - WW – Mais - WR - Öllein - WR
ab 1999:
Öllein - WR (P) - KAR - SG - Futtererbsen - WW – Mais - WR (H)
104
Die mineralische N-Düngung erfolgte in Form von Kalkammonsalpeter (KAS). Stalldung wurde zu Zuckerrüben, Kartoffeln und Mais ausgebracht. Nach Getreide wurde
den Varianten entsprechend Stroh gedüngt.
Die Phosphor- und Kaliumdüngung wurde bis 1993 analog den N-Düngungsstufen
gesteigert (Tab. 3.4.1.1) und ab 1994 einheitlich über alle Düngungsvarianten in Höhe des mittleren Entzugs der Feldfrüchte vorgenommen. Verwendet wurden Superphosphat, Kamex, Kali 60, Re-Ka-Phos und Thomasphosphatkali. Die Nullvariante
erhielt keine Grunddüngung, ausgenommen in den Jahren 1977 bis 1982. Gekalkt
wurde auf der gesamten Versuchsfläche einheitlich nach Bedarf.
Gepflügt wurde jährlich zur Hauptfrucht 20 bis 25 cm, in Einzeljahren vor Zuckerrüben bis 30 cm tief. Aussaat und Bestandesführung erfolgten einheitlich nach guter
fachlicher Praxis.
Untersuchungs- und Prüfmerkmale
Erträge: Haupt- und Koppelprodukt (FM, TM)
Nährstoffentzug: N, P, K, Mg, in ausgewählten Jahren Ct
Boden: Corg, Nt, pH, PDL, KDL, Mg (bis 1998 alle 2 Jahre 0 bis 25 cm, 25 bis 50 cm
Tiefe)
Ergebnisse
Pflanze
Im Mittel der Jahre 1963 bis 1998 wurden bei optimaler Nährstoffversorgung Erträge
von 6,8 bis 7,0 t·ha-1 GE (Getreideeinheit) erzielt. Eine deutliche Ertragsdifferenzierung der untersuchten Prüfgliedkombinationen war nach 15 Jahren sichtbar (Abb.
3.4.1.1). Die über die C-Konzentration in der Pflanzentrockenmasse von Haupt- und
Nebenprodukt berechnete temporäre CO2-Bindung erreichte Optimalwerte von
14 bis 15 t·ha-1·a-1 CO2 (Rogasik u.a., 1999). In der Variante mit nahezu ausschließlicher organischer Düngung (NPK1+ Stm2) war die GE-Leistung der Fruchtfolge um
mehr als 30 % und auf den nicht mit Stickstoff gedüngten Parzellen (Nullvariante) um
mehr als 50 % geringer als bei kombinierter mineralisch-organischer Düngung. Dementsprechend war auch die C-Bindung im Boden geringer.
Das Ziel einer nachhaltigen Landnutzung sollte es jedoch sein, ein hohes Ertragsniveau bei gleichzeitig geringen C- und N-Verlusten zu erreichen. Die N-Optima der
105
-1
250 t·ha GE, kumulativ
200
150
100
50
0
1963
1968
1973
ohne Düngung
NPK1 + Stm2
1978
1983
NPK4
NPK4 + Stm2
Jahre
1993
1998
1988
NPK4 + Stm1
NPK4 + Stroh
Abb. 3.4.1.1: Einfluss der Düngung auf den GE-Ertrag (1963 bis 1998, kumulativ)
Getreideeinheitenschlüssel (GE) aus „Faustzahlen…“ (1993)
mineralischen N-Düngung für die Sicherung hoher Erträge und einer hohen temporä-
Corg, mg [100 g Boden]-1
ren CO2 -Senke betrugen im Mittel der Jahre bei ausschließlich mineralischer
630
600
570
540
510
480
450
420
390
Jahr
1963 1966 1970 1973 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2004
ohne Düngung
NPK4 + Stm2
NPK4
NPK4 + Stroh
NPK4 + Stm1
NPK1 + Stm2
Abb. 3.4.1.2: Einfluss mineralischer und organischer Düngung auf den Corg- Gehalt
im Boden in 0 bis 25 cm Tiefe (1963 bis 1998)
106
Düngung 157 kg·ha-1 N, bei NPK+Stm1 125 kg·ha-1 N, bei NPK+Stm2 103 kg·ha-1 N
und bei NPK mit Strohdüngung 119 kg·ha-1 N.
Boden
Die Zufuhr von organischer Substanz hat auf Sandboden entscheidenden Einfluss
auf die Humusanreicherung (Abb. 3.4.1.2, Tab. 3.4.1.2). Nur mit ausgewogener mineralisch-organischer Düngung war es möglich, ein Absinken des Humusgehaltes im
Boden zu verhindern. Dagegen führte die Reduzierung organischer Düngung bis hin
zu rein mineralischer N-Düngung auf Dauer zu Corg-Verlusten.
Tab. 3.4.1.2: Differenzierung der organischen Bodensubstanz (0-50 cm) in
Abhängigkeit von der Düngungsintensität nach 35 Versuchsjahren (Rogasik u.a. 1999)
Variante
NPK2
NPK3
NPK4
NPK2+Stroh
NPK3+Stroh
NPK4+Stroh
NPK2+ Stm1
NPK3+ Stm1
NPK4+ Stm1
NPK2+ Stm2
NPK3+ Stm2
NPK4+ Stm2
N-Düngung
mineralischorganisch
kg·ha-1·a-1
88
117
156
111
148
171
100
144
169
124
152
192
Corg-Pool
t.ha-1 C
25,2
23,6
24,4
24,4
27,6
27,5
25,8
25,9
27,9
30,1
28,9
30,4
Neben der direkten Zufuhr von Nährstoffen aus organischer und mineralischer Düngung werden durch Ernte- und Wurzelrückstände dem Boden C- und N-Mengen gemäß Tabelle 3.4.1.3 zugeführt. Der Gehalt an organischer Substanz im Boden korreliert eng mit den N-Bilanzsalden (Abb. 3.4.1.3). Für die Aufrechterhaltung des Humusvorrates im Boden ist ein N-Bilanzüberschuss von 30 bis 40 kg·ha-1 notwendig.
Darüber hinaus steigende N-Salden entsprechen steigenden N-Verlusten.
107
Tab. 3.4.1.3: C- und N-Eintrag in den Oberboden durch Wurzel- und Ernterückstände
nach Winterroggen 1996 (ROGASIK 1999)
Wurzeln, kg·ha-1
Düngung
mineral. N
kg·ha-1·a-1
Stalldung
t·ha-1·a-1 TM
70
105
1,2
3,2
Ernterückstände, kg·ha-1
Bodenschicht 0 bis 20 cm
N
7,3
15,8
C
N
C
455
655
0.5
0.9
12
17
Fazit
Nachhaltig im Sinne der Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit und Erhaltung der CSenkenfunktion des Bodens bedeutet, eine am Bedarf der Pflanze orientierte Nährstoffversorgung zu sichern. Eine Minderung der Bewirtschaftungsintensität durch
kostenbedingte Reduzierung des Düngeraufwandes führt zu verringerter Biomasseproduktion und Corg-Verlusten im Boden.
∆ Corg., mg [100 g Boden]-1
80
60
40
20
0
y = -37,3 + 1,12 x
r = 0,72
ungedüngt
NPK
NPK+Stm1
NPK+Stm2
NPK+Stroh
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
Abb. 3.4.1.3: Veränderungen der organischen Bodensubstanz (Δ Corg) als
Funktion der N-Bilanz (1992/94 gegenüber 1963, Profiltiefe 0-25
cm) (Rogasik u.a. 1999)
Literatur:
Rogasik, J.; Schroetter, S.: Der Müncheberger Nährstoffsteigerungsversuch : Effekte
kombinierter organisch-mineralischer Düngung auf Nährstoffbilanzen und Entwicklung der Bodenfruchtbarkeit. UFZ-Bericht / UFZ-Umweltforschungszentrum
Leipzig-Halle 24 (1999). - S. 33-36
108
Faustzahlen für Landwirtschaft und Gartenbau (). Herausgegeben von Hydro-Agri
Dülmen GmbH. 12. überarbeitete, ergänzte und erweiterte Auflage. Gesamtherstellung: Landwirtschaftsverlag GmbH Münster-Hiltrup. (1993). - 618 S.
3.4.2
Bewirtschaftungsversuch V760
Untersuchung von Anbausystemen unterschiedlicher Bewirtschaftungsintensität hinsichtlich ihrer Ertragsfähigkeit und Klimarelevanz
D. Barkusky
Problem- und Zielstellung
Intensive landwirtschaftliche Produktion ist mit erheblichen Aufwendungen für Bodenbearbeitung, Düngung und Pflanzenschutzmittel verbunden, die wiederum ein
erhebliches Risiko durch Schadverdichtungen und Bodenerosion, laterale Auswaschung und oberflächige Verlagerung von Nährstoffen und Pflanzenschutzmitteln mit
sich bringen.
Ziel des Versuches war die Entwicklung aufwandsverminderter, bodenund umweltschonender Landnutzungssysteme, die gleichzeitig ein hohes Ertragsniveau und eine gute Qualität des Erntegutes sichern. Im Weiteren ging es um die Klärung des
Einflusses der Bodenbearbeitung auf die temporäre C-Senke des Bodens und die
Emission klimarelevanter Gase. Der Schwerpunkt lag in der Reduzierung der Bodenbearbeitung bis hin zum weitgehenden Verzicht auf das Pflügen. Um die Auswirkungen reduzierter Bodenbearbeitung auf Boden und Pflanze besser verstehen zu
können, waren die Faktoren mineralische N-Düngung, organische Düngung und Beregnung wichtige ergänzende Versuchsfaktoren.
Versuchsfrage
Entwicklung aufwandsreduzierter, nachhaltiger Anbausysteme auf grundwasserfernen Sandböden.
Standortbeschreibung
Lage:
Gemarkung Müncheberg
Bodenform:
lessivierte Braunerde
Bodenart:
schwach lehmiger Sand
Vorbewirtschaftung:Versuchsfläche, 1974 bis 1977 einheitlich bewirtschaftet
109
Versuchsbeschreibung
Versuchsbeginn: 1978
Versuchsende: 2005
Versuchsschema: 4-faktorielle Streifen-Spaltanlage A + B / C / D - Bl,
24 Prüfglieder, 4 Wiederholungen (Abb. 3.4.2.1, Tab. 3.4.2.1 und Tab. 3.4.2.2).
Großteilstücke
Faktor A:
a1
ohne
Berega2
beregnet
Mittelteilstück
C: N-Düngung
B: Bodenbearbeitung
c1: N - 1
c2: N - 2
b1 konventionell
b2 reduziert
Kleinteilstück
b3 reduziert
D: Org. Düngung
d1
d2
Abb. 3.4.2.1: Teilstückdifferenzierung Versuch V760
Fruchtfolge:
1978 bis 1990 wurde jede Fruchtart jedes Jahr angebaut: 1. KAR, 2. WW, 3. ZR,
4. SG (Zwischenfrüchte Ölrettich, einjähriges Weidelgras und Lupinen vor
Hackfrüchten).
1991 bis 2005 wurde jede Fruchtart jedes zweite Jahr angebaut: 1. WG, 2. KAR,
3. Triticale, 4. Silomais (Zwischenfrüchte Ölrettich, Gelbsenf und Gelbsenf +
Knaulgras vor Kartoffeln und Mais).
Bis 1990 unterschied sich die reduzierte von der konventionellen Bearbeitung dadurch, dass halb so viel und flacher gepflügt wurde. Dagegen wurde die Saatbettbereitung intensiviert. Die Arbeitstiefensumme war bei reduzierter Bodenbearbeitung
um ¼ geringer als bei konventionellem Wirtschaften (KUNDLER u.a. 1991). Zur Kartoffel wurde im Frühjahr statt wie sonst üblich im Herbst gepflügt. Ab 1991 wurde nur
noch zur Kartoffel, d.h. jedes vierte Jahr eine Pflugfurche gezogen.
Die N-Düngermengen zu den einzelnen Fruchtarten sind in Tabelle 3.4.2.2 dargestellt.
110
Tab. 3.4.2.1: Beschreibung der Prüffaktoren
Faktor
A: Beregnung
B: Bodenbearbeitung
C: mineralische
N-Düngung
D: organische
Düngung
Stufen bis 1990
Stufen ab 1991
a1: ohne
a2: mit
b1: PF bis 35 cm
b1: PF 22-25 cm
b2: reduziert: flache, weniger
b2: reduziert: Grubbern 12häufige PF 15-20 cm, Tieflo15 cm, 1 x in 4 Jahren
ckerung 40 cm
Pflügen 16-22 cm, ohb3: reduziert: flache, weniger
ne Herbizid
häufige PF 15-25 cm
b3: wie b2, mit Herbizideinsatz
c1: normal (100% der bilanzierten Menge)
c2: reduziert (60% der bilanzierten Menge)
Bis 1991 AHL, KAS, Harnstoff, 1992-99 AHL, ab 2000 AHL+S (NTS)
d1: hohe Gabe 4,5 t·ha-1
Güllefeststoff (= 1,2 GV·ha- 1)
d2: geringe Gabe 3,0 t·ha-1
Güllefeststoff (= 0,8 GV·ha- 1)
d1: hohe Gabe 40 t·ha-1
FM Stalldung
d2: geringe Gabe 20 t·ha-1
FM Stalldung
Tab. 3.4.2.2: N-Düngung 1978 bis 2005
Fruchtart
Winterweizen
Zuckerrüben
Sommergerste
Kartoffel
Wintergerste
Silomais
Triticale
Mineralische N-Düngung
kg·ha-1
c1
c2
160
100
160
100
120
70
100
60
120
70
150
90
120
70
Die organische Düngung wurde vor Kartoffeln und Zuckerrüben eingepflügt. In der
Variante mit geringer organischer Düngung wurde zusammen mit der Stoppelfruchtgründüngung und den Ernterückständen eine ausgeglichene Humusbilanz kalkuliert.
Grunddüngung, Kalkung und Pflanzenschutz erfolgten über den gesamten Versuchszeitraum einheitlich nach guter fachlicher Praxis, ausgenommen Variante b2
(Tab. 3.4.1.1), bei der ab 1991 keine Herbizidbehandlung vorgenommen wurde.
Prüfmerkmale
Pflanze: Ertrag (Hauptprodukt und Nebenprodukt), Inhaltstoffe (N, P, K), Stärkegehalt bei Kartoffeln, Zuckergehalt bei Zuckerrüben
Boden: Corg., Nt, pH, PDL, KDL, Mg
111
Ergebnisse
Pflanze
Reduzierte Bodenbearbeitung sicherte in der unberegneten Variante bei einer am
Entzug der Pflanzen orientierten Düngung im langjährigen Mittel bis 1990 stabile Getreide- und Hackfruchterträge (Tab. 3.4.2.3) (KUNDLER u.a. 1991). Bilanzierte und
erhöhte organische Düngung waren in ihrer Wirkung ohne Unterschiede. Eine Reduzierung der N-Düngung um 40% verursachte bei natürlicher Wasserversorgung im
Mittel der Jahre Ertragsminderungen um ca. 5% im Vergleich zur vollen N-Düngung.
In Einzeljahren waren beim Getreide keine signifikanten Ertragsdifferenzen zwischen
den N-Düngungsvarianten festzustellen. Dagegen zeigte die Reduzierung der
N-Düngung unter Beregnung beim Getreide eine deutlich negative Ertragswirkung.
Bei weitgehendem Verzicht auf den Pflug ab 1991 war tendenziell ein höherer Ertrag
gegenüber jährlichem Pflügen erzielt worden (Tab. 3.4.2.4) (BARKUSKY u.a. 2004).
In Einzeljahren waren die Ertragssteigerungen signifikant.
Tab. 3.4.2.3: Einfluss reduzierter Bodenbewirtschaftungsintensität auf die Erträge
(dt·ha-1) von Getreide und Hackfrüchten, 1978 bis 1990
Wechselwirkungen
W.Weizen
So.Gerste
Kartoffeln
Zuckerrüben
dt·ha-1 FM
Düngung
Bodenbearb.
dt·ha-1 86% TM
bilanziert org. Düngung
(3,0 t·ha-1 TM Gülle)
erhöhte org. Düngung
100% N
(143 kg·ha-1·a-1)
60% N
(98 kg·ha-1·a-1)
bilanziert org. Düngung
erhöhte org. Düngung
konventionell
reduziert
60,6
61,0
50,2
50,1
425
444
510
522
konventionell
reduziert
konventionell
reduziert
konventionell
reduziert
100% N
60% N
61,2
61,4
63,9
63,4
58,0
59,1
63,8
57,8
51,2
50,4
53,3
53,1
47,1
47,4
52,9
47,1
422
446
431
451
416
440
441
427
509
524
510
514
510
531
513
517
63,8
59,0
53,0
48,5
439
432
513
523
100% N
60% N
112
Tab. 3.4.2.4: Einfluss reduzierter Bodenbewirtschaftungsintensität auf die Erträge (dt
ha-1) von Getreide und Hackfrüchten, unberegnet 1991 bis 2005 (gemittelt)
Wechselwirkungen
Düngung*
Bodenbearbeitung
-1
20 t·ha FM
Stm
40 t·ha-1 FM
Stm.
100% N
60% N
20 t·ha-1 FM
Stm
40 t·ha-1 FM
Stm
100% N
60% N
Triticale
W.Gerste
dt·ha-1 86% TM
konventionell
reduziert
konventionell
reduziert
konventionell
reduziert
konventionell
reduziert
70,5
73,9
69,1
72,6
72,1
72,8
67,5
73,7
konventionell
reduziert
konventionell
reduziert
konventionell
reduziert
konventionell
reduziert
84,3
82,3
83,7
80,1
88,0
85,8
80,0
76,6
Kartoffeln
dt·ha-1 FM
unberegnet
59,9
386
63,8
399
61,1
396
64,7
402
63,7
403
65,1
408
57,3
378
63,3
393
beregnet
69,3
472
68,8
465
71,3
482
68,7
472
74,7
493
72,1
475
65,9
461
65,3
462
Silomais
dt·ha-1 TM
152
157
159
156
158
156
153
156
165
173
171
173
169
174
166
173
* organische Düngung alle vier Jahre zur Kartoffel
Das Wasser ist mit 260 mm Niederschlag in der Hauptvegetationszeit von April bis
August der entscheidende ertragsbegrenzende Faktor. Beregnung steigerte den Ertrag von Kartoffeln und Zuckerrüben um 20 bis 25%. Bei reduzierter Bodenbearbeitung reagierten die Kulturen auf die optimierte Wasserversorgung deutlich verhaltener mit Ertragszuwachs im Vergleich zum Standard. In Einzeljahren waren bei Silomais, Kartoffeln und Triticale signifikante Ertragsabfälle eingetreten.
Boden
Die reduzierte Bodenbearbeitung bewirkt eine deutliche Differenzierung des Kohlenstoffgehalts im Bodenprofil. In 20 Jahren stieg der Corg-Gehalt in 0-12 cm Tiefe an, in
der darunter liegenden Schicht (12-24 cm) sank er (Abb. 3.4.2.2).
In der Krume (0-30 cm) zeichnete sich im Verlauf von 20 Jahren reduzierter Bodenbearbeitung im Trend eine Erhöhung des Corg-Gehaltes verglichen mit konventioneller Bewirtschaftung ab (Abb. 3.4.2.3).
113
Profiltiefe 0 bis 12
Profiltiefe 12 bis 24
reduzierte Bodenbear-
konventionelle Bodenbear-
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Corg
0,7 [%]
Abb. 3.4.2.2: Corg-Gehalt im Oberboden nach 20 Jahren reduzierter Bodenbearbeitung im Vergleich zur konventionellen Bodenbewirtschaftung
(nach Rogasik, J.)
Die jährliche Netto-CO2-Emission war hingegen bei beiden Bodenbearbeitungsvarianten gleich und mit gemessenen 3 bis 5 t·ha-1·a-1 in einer für andere Standorte der
gemäßigten Zone vergleichbaren Größenordnung (AUGUSTIN u.a. 1999). Daraus
folgt, dass langfristig bei reduzierter Bodenbearbeitung mit einer geringen
C-Akkumulation gerechnet werden kann.
700 mg C
-1
org., [100g Boden]
673
680
660
640
620
600
580
606
617 62
656
659
640 643
640
611
584
572
558
560
584
konventionelle Bodenbearb.
reduzierte Bodenbearb. (b3)
logarithmisch (konventionell)
logarithmisch (reduziert (b3)
540
520
500
523
505
1977 1979 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994
1997
Jahre
Abb. 3.4.2.3: Langzeiteffekte reduzierter Bodenbearbeitung auf den organischen
Kohlenstoffgehalt im Oberboden (0-30 cm) verglichen mit konventioneller Bodenbearbeitung
114
Fazit
Eine Reduzierung der Bodenbearbeitungsintensität bis hin zum weitgehenden Verzicht auf das Pflügen ist unter natürlichen Niederschlagsbedingungen ohne Ertragsverluste möglich. Eine Anreicherung von organischer Substanz im Oberboden, insbesondere in der obersten Bodenschicht bis 15 cm Tiefe, ist nachweisbar.
Die Untersuchungen lassen die Schlussfolgerung zu, dass Bodenbearbeitung auf
sandigen Ackerbaustandorten als Quelle anthropogen bedingter Emissionen von
Treibhausgasen wahrscheinlich von untergeordneter Bedeutung ist. Wesentlich stärkere Wirkungen gehen von der Intensität der N-Düngung aus (AUGUSTIN u.a. 1999)
Literatur:
Augustin, J.; Rogasik, J.; Ellerbrock, R.H.; Höhn, W.: Einfluss der konservierenden
Bodenbearbeitung auf C/N-Umsetzungsprozesse und den Austrag umweltrelevanter C/N-Verbindungen. In Seyfarth, W. u.a.: Bodenökologische und pflanzenbauliche Effekte konservierender Bodenbearbeitung auf sandigen Böden. Müncheberg, ZALF-Berichte 39 (1999). – S. 52-60
Barkusky, D.; Roth, R.; Höhn, W.; Rogasik, J.: Höhere Ertragsstabilität bei Pflugverzicht. Reduzierte Bodenbearbeitung auf einem Sandboden mit und ohne Beregnung. Landwirtschaft ohne Pflug 2004 (5). - S. 10-14.
Kundler, P.; Smukalski, M.; Rogasik, J.: Ergebnisse von Dauerversuchen im nordostdeutschen Tiefland zu Auswirkungen der Faktorreduzierung im Ackerbau. In:
Mitt. Ges. für Pflanzenbauwissenschaften, Bd. 4 (1991) – S. 95-98. 35. Jahrestagung vom 26.-28.September 1991 in Braunschweig-Völkenrode. Wissenschaftsverlag Vauk Kiel KG 1991.
3.4.3 Grünlanddauerversuch V102, Paulinenaue
H. Käding
Zielsetzung
Nachweis der Auswirkungen jahrzehntelanger unterschiedlich hoher N-Düngung des
Niedermoorstandortes auf Bodenkennwerte, Ertragsparameter, Nährstoffstatus,
Nährstoffumsetzung und Entwicklung der Pflanzenbestände.
Aufgabenstellung
Langjährige variierte N-Düngung und deren Einflüsse auf Bodenentwicklungsprozesse wie Moormineralisation und Moorschwund über die Laufzeit des Versuches
und in verschiedenen Bodentiefen wurden erfasst. Die Bodenentwicklung wird in der
115
vorliegenden Arbeit unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit der Landschaftsnutzung
bewertet.
Niedermoorböden mit fortgeschrittener Bodenentwicklung und entsprechend hohem
Volumengewicht, wie auf dem Versuchsstandort, besitzen einen hohen Stickstoffvorrat. Die Wirkung der mineralischen N-Düngung auf die Ertragshöhe, den Ertragsverlauf, die Erzeugungsleistung des Stickstoffdüngers sowie die Entwicklung der Pflanzenbestände gibt wichtige Hinweise zur Standortbewirtschaftung.
Die Langzeituntersuchung variierter N-Düngung bei konstanter Grunddüngung sowie
Düngung nach Nährstoffentzug an Phosphor und Kalium gibt Auskunft über Nährstoffgehalte bzw. Gehaltsveränderungen in Boden und Pflanze, Nährstoffentzüge
durch Pflanzen und Stoffbilanzen auf Niedermoor.
Lage:
Havelländisches Luch nahe Paulinenaue
Bodenform:
mitteltiefgründiges Moor
Der Moorkörper (Versumpfungsmoor) beträgt im Durchschnitt
80 cm und wurde vorwiegend aus Schilf- und Seggentorf gebildet. Die oberste Bodenschicht ist heute vermullt mit mittlerer bis
hoher Zersetzung. Zu Versuchsbeginn war sie als vererdet eingestuft worden.
Sommergrundwasserstände: 40 und 80 cm unter Flur
Klima:
Temperaturmittel während der Versuchsperiode April bis September: 14,5 °C und 291 mm Niederschlagmittel
Vorbewirtschaftung: Dauergrünland
Grunddüngung:
1961-2001 von 32 kg P bzw. 73,3 kg P2O5 ha-1 und 140 kg K
bzw. 168,7 kg K2O ha-1 , nach 2002 Änderung s. Tab. 3.4.3.1
Bewirtschaftung:
Dreischnittnutzung;
jährliche N-Düngung in drei gleich großen Teilgaben als Kalkammonsalpeter verwendet.
Fünf Prüfglieder erhielten über die gesamte Versuchsperiode bis
2006 N-Gaben von 0, 60, 120, 240 und 480 kg ha-1
Ab 1991 wurde für fünf weitere Jahre nach zuvor unterschiedlich
hoher N-Düngung auf Stickstoffzufuhr ganz verzichtet.
116
Ab 2002 wurden diese Prüfglieder wieder mit gestaffelten Stickstoffmengen versorgt, erhielten aber zusätzlich eine variierte, ertragsorientierte, bedarfsgerechte P und K-Versorgung.
Tab. 3.4.3.1: Jährliche Mineraldüngergaben (kg ha-1) in den Versuchsabschnitten
N-Düngung
Variante
P-Düngung
K-Düngung
1961-
1991-
2002-
1961-
2002-
1961-
2002-
1990
2001
2006
2001
2006
2001
2006
1
0
0
0
32
32
140
140
2
0
240
0
32
0
140
0
3
60
0
60
32
25,5
140
130
4
60
60
60
32
32
140
140
5
120
0
120
32
27,5
140
140
6
120
120
120
32
32
140
140
7
240
0
240
32
30
140
160
8
240
240
240
32
32
140
140
9
480
0
480
32
35
140
200
10
480
480
480
32
32
140
140
Untersuchungen:
Erträge, Nährstoffgehalte der Pflanzen (TS, N, P, K), Boden (Ct,
Nt, pH-Wert, Volumenproben)
Die Aufnahmen der botanischen Zusammensetzung der einzelnen Grünlandparzellen erfolgten jährlich zu allen drei Aufwüchsen (Ertragsanteilschätzung nach KLAPP & STÄHLIN 1936).
Versuchsanlage:
Als Versuchsanlage diente eine Blockanlage mit vier Wiederholungen (Abb. 3.4.3.1). Die Parzellengröße betrug von 1961 bis
1990 (30 Jahre) 40 m², die sich später durch Teilung verringerte
117
Lageplan zum Versuch 102
"N-Düngung auf Niedermoor"
Faktor A: N-Düngung kg/ha
2
Anlageparzelle für Stufen 1, 3, 5, 7, 9: 3,0 m * 8,0 m = 24,0 m
2
Anlageparzelle für Stufen 2, 4, 6, 8, 10: 2,0 m * 8,0 m = 16,0 m
2
Ernteparzelle: 1,5 m * 8,0 m = 12 m
2
Grö
e des Versuches: 50,0 m * 20,0 m = 1000 m
Stufe
neu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
240 (80-80-80)
0
60 (20-20-20)
0
120 (40-40-40)
0
240 (80-80-80)
0
480 (160-160-160)
Parzellenbreite (m):
8m
2
3
8
7
2
4
3
3
2
3
2
3
2
3
2
10
9
6
5
2
1
10
9
2
8
3
2
3
2
3
2
3
7
6
5
4
3
2
1
r4
r2
r3
r1
20 m
4m
8m
3
6
5
2
1
4
3
8
7
10
9
2
1
4
3
6
5
8
7
10
9
Abb. 3.4.3.1: Versuchsanlage ab 1961
Ergebnisse
Trockenmasseerträge und Erzeugungsleistung der N-Düngung
Die TM-Erträge unterlagen großen jährlichen und durch die N-Düngungstufen bedingten Schwankungen (Abb. 3.4.3.2). In den Versuchsvarianten 0, 60, 120, 240,
480 kg N ha-1 wurden mittlere TM-Erträge von 78, 88, 96, 105 bzw. 110 dt ha-1 erzielt
(Grenzdifferenz: 10,8 dt ha-1, α = 5%). Der durch die N-Düngung bewirkte Ertragsanstieg fällt bis 120kg N ha-1 deutlich höher aus als bei 240 und 480 kg N ha-1. Die extreme N-Erhöhung auf 480 kg N ha -1 ergab keinen statistisch gesicherten Ertragsanstieg. Die waagerechten Linien innerhalb der Kästen des Boxplot geben den Meridian
der jeweiligen Wiederholungen an.
118
Abb. 3.4.3.2: Bloxpot zu TM-Erträgen in Abhängigkeit von der N-Düngung
(1961-2000)
Nach 30 Jahren intensiver Düngung wurde auf jeder Parzellenhälfte die N-Düngung
eingestellt. Die Prüfglieder bis 120 kg N ha-1 erzielten schon im ersten Jahr nach
Umstellung gegenüber der Null-Variante keine Mehrerträge. Das Prüfglied 240 kg N
erbrachte im ersten Jahr noch etwas höhere, aber nicht gesicherte Mehrerträge. Die
extrem hohe N-Variante (480 kg ha-1) zeigte bis zum ersten Aufwuchs im zweiten
Jahr eine positive Nachwirkung.
Als Ursachen der stark schwankenden Ertragsverläufe werden primär Witterungseinflüsse vermutet. Eine Korrelation der Jahrestemperaturen als auch der Temperaturen
von April bis September mit den Jahres–TM-Erträgen der 40 Versuchsjahre sowie
den Jahresniederschlägen und den Grundwasserständen konnte nicht ermittelt werden. Es bleibt offen, in wieweit die N-Freisetzung aus dem Niedermoor zwischen den
Jahren stark schwankt und dadurch die Trendverläufe beeinflusst wurden.
119
Abb. 3.4.3.3: Trendfunktionen der Erträge in Abhängigkeit von der N-Düngung
(kg N ha-1)
Die agronomische Effizienz der N-Düngung (Abb. 3.4.3.4) zeigen die Trends für die
Düngestufen. Mit steigender N-Gabe sinkt die erzeugte TM kg-1 N. Mit steigender
N-Zufuhr von 0 bis 480 kg N ha-1 a-1 steigen die N-Entzüge bis auf das Doppelte an.
Auf der ungedüngten Versuchsparzelle stellt die N-Mineralisierung (oxydativer
Torfverzehr) die entscheidende N-Inputgröße dar. Es kann davon ausgegangen
werden, dass sich in den 40 Versuchsjahren nahezu ein Gleichgewicht zwischen NMineralisierung und N-Entzug durch die Aufwüchse eingestellt hat. Woraus sich
ableiten lässt, dass der N-Entzug im Mittel von 195 kg N-1 a-1 zum Hauptanteil als
ein N-Mineralisierungsprodukt bewertet werden kann. Hierin enthalten sind die atmosphärischen Einträge.
120
Abb. 3.4.3.4: Trendfunktionen der agronomischen N-Effizienz (kg TM kg N-1)
Die komplexen kausalen Zusammenhänge konnten bisher nicht ausreichend untersucht werden. Es bleibt auch künftigen Untersuchungen überlassen, diese Zusammenhänge der Stoffkreisläufe weiter zu klären.
Tab. 3.4.3.2: N-Entzüge und Rohproteingehalte der Aufwüchse
Düngung kg N ha -1
N-Entzug kg ha-1
(1961-2000)
Rohproteingehalt
g kg-1 TS (1961-1990)
0
60
120
240
480
195
226
260
327
401
161
168
175
203
233
121
GD α=5%
52,9
Einfluss der langjährigen gestaffelten N-Düngung auf Bodenkennwerte
Die Kohlenstoff- und Stickstoffuntersuchungen für den Zeitraum 1977-2000 konnten
keinen gesicherten Einfluss der Höhe der N-Gaben auf den C-Gehalt des Bodens
nachweisen. Der Boden-N-Gehalt der 60 kg N ha-1 –Variante ist signifikant höher als
der Prüfvarianten 0, 120, und 480 kg N ha-1. Das C:N –Verhältnis schwankt in sehr
engen Grenzen (Tab.3.4.3.3).
Tab. 3.4.3.3: Bodenkenndaten bei gestaffelter N-Düngung (x̄ 1977-2000; 0-10cm Tiefe)
N-Düngung (kg N ha-1)
GD
0
60
120
240
480
α 5%
Ct (%)
28,1
30,5
28,7
29,9
28,7
2,40
Nt (%)
2,26
2,52
2,21
2,43
2,33
0,18
C:N
12,43
12,10
12,99
12,30
12,27
-
Ein gerichteter Einfluss der N-Düngung auf den Ct-Gehalt über den geprüften Zeitraum (1977 - 2000) auf dem Niedermoorstandort konnte nicht nachgewiesen werden.
Die Nt–Gehalte weisen zwischen den Prüfjahren Differenzen auf, die jedoch ebenfalls keine gesicherten Veränderungen zur Folge hatten (Abb. 3.4.3.5).
Abb. 3.4.3.5: Ct- und Nt-Gehalte im Zeitraum 1977 - 2000
(x̄ aller N-Düngungsstufen)
122
Veränderungen der Pflanzenbestände
Als Hauptbestandsbildner auf dem Versuchsstandort fungieren Gemeine Quecke
(Elymus repens), Wiesenrispe (Poa pratensis), Gemeine Rispe (Poa trivialis) und
verschiedene Kräuter (Löwenzahn - Taraxacum officinale, Ampfer – Rumex obtusifolius und crispus, Kriechender Hahnenfuß – Ranunkulus repens, Disteln – Cirsium
arvense und oleraceum). Veränderungen in der Zusammensetzung des Pflanzenbestandes lassen sich am Beispiel der Quecke darstellen (Tab. 3.4.3.4). Im Verlauf der
40 Versuchsjahre nahm der Anteil der Quecke (Elymus repens) durch die N-Gabe
von 120 kg ha-1 signifikant im Vergleich zur Null-Parzelle zu. Insgesamt zeigt sich,
dass in den Versuchsparzellen, insbesondere mit N-Gaben, der Queckenanteil zwischen den Fünfjahresabschnitten deutlich schwankt. Auffällig ist der ansteigende
Trend mit Beginn der 90er Jahre.
Tab. 3.4.3.4: Ertragsanteile der Quecke (Elymus repens) in % der TM
(x̄ von je 5 Jahren)
Jahre
N-Düngung (kg N ha-1)
0
60
120
240
480
x̄
1961-1965
23
27
34
42
53
36
1966-1970
25
26
33
42
56
36
1971-1975
17
23
29
39
59
33
1976-1980
16
21
26
36
55
31
1981-1985
14
19
23
38
59
31
1986-1990
14
16
18
37
56
28
1991-1995
24
28
38
47
77
43
1996-2000
27
34
44
54
79
48
x̄ 1961-2000
20
24
31
42
62
36
Zusammenfassung
•
In den Versuchsvarianten 0, 60, 120, 240, 480 kg N ha-1 wurden mittlere TMErträge von 78, 88, 96, 105 bzw. 110 dt ha-1 erzielt (Grenzdifferenz: 10,8 dt
ha-1, α = 5 %). Gegenüber der Variante ohne N-Düngung wurde mit N123
Düngung jeweils ein gesicherter Mehrertrag ermittelt. Die langjährige NDüngung führte im Untersuchungszeitraum zu keiner Verschlechterung der
Ertragsfähigkeit des Niedermoorstandortes.
•
Die agronomische Effizienz der N-Düngung verschlechtert sich mit steigender
N-Applikation. Mit zunehmender N-Gabe sinkt die erzeugte Trockenmasse je
Kilogramm Stickstoff von ca.14 kg TM kg-1 N bei 60 und 120 kg N ha-1 auf ca.
6 kg TM kg-1 N bei 480 kg N ha-1.
•
Ein gerichteter Einfluss der N-Düngung auf den Ct-Gehalt über den geprüften
Zeitraum (1977 - 2000) auf dem Niedermoorstandort konnte nicht nachgewiesen werden. Die Nt–Gehalte weisen zwischen den Prüfjahren Differenzen auf,
die jedoch ebenfalls keine gesicherten Veränderungen zur Folge hatten.
•
Hohe N-Gaben bewirkten Pflanzenbestandsveränderungen durch starke Zunahmen der Gemeinen Quecke (Agropyron repens) und Abnahme von Wiesenrispe (Poa pratensis), Gemeiner Rispe (Poa trivialis) und Kräutern.
Im Verlauf der 40 Versuchsjahre nahm der Anteil der Quecke (Elymus repens)
durch die N-Gabe von 120 kg ha-1 signifikant im Vergleich zur Null-Parzelle zu.
Literatur:
Käding, H. (1994): Ökologische Bewirtschaftung von Niedermoorgrünland unter Berücksichtigung der Nährstoffbilanzen. Arch. für Nat.- Landschaftsf. 33, 187 – 194.
Käding, H., Schmidt, W. (1995): Extensivierung von Niedermoorgrünland nach 30
Jahren intensiver N-Düngung. Arch. Acker- Pfl. Boden 39, 69 – 74.
Käding, H., Werner, A. (1997): Ergebnisse eines 35jährigen N-Düngungsversuches
auf Niedermoor in Paulinenaue. Arch. Acker- Pfl. Boden 42, 137-147.
Käding, H., Augustin, J., Münchmeyer, U., Leipnitz, W. (2000): Stickstoffentzug durch
Pflanzen als Bewertungskriterium für den Grad der Torfmineralisation. Arch. Acker- Pfl. Boden 45, 557-572.
Käding, H. (2002): Langzeitdüngungsversuch auf Niedermoorgrünland - Auswirkungen auf Standort, Erträge, Nährstoffgehalte und Vegetation. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 14, 78-79.
Käding, H., Werner, A., Schalitz, G. (2003): Auswirkungen langjähriger N-Düngung
auf Standorteigenschaften, Erträge, Stoffgehalte und Vegetationszusammensetzung des Niedermoorgrünlandes. Pflanzenbauwissenschaften, 7 (1) 13 bis 20.
Käding, H., Petrich, G. (2006): Jährliche Schwankungen der Grünlanderträge. 50.
Jahrestagung der AGGF - Ges. Pflanzenbauwiss. 18, 50-53.
Klapp, E. und Stählin, A. (1936): Standorte, Pflanzengesellschaften und Leistung des
Grünlandes, Ulmer Verlag, Stuttgart.
124
3.5
Thyrow, HU
3.5.1 Statischer Nährstoffmangelversuch Thyrow
M. Baumecker, F. Ellmer und W. Köhn
Ziel bei Anlage des Statischen Nährstoffmangelversuches (D IV) im Jahr 1937 durch
OPITZ war es festzustellen, welche Veränderungen sich an Boden und Pflanze zeigen, wenn die Makronährstoffe N, P und K auf dem leichten Boden ins Minimum gelangen und welche Modifikationen sich bei zusätzlichem Einsatz von organischem
Dünger und bei unterschiedlicher Kalkversorgung des Bodens ergeben.
Im Jahr 1949 wurde eine Unterteilung des Versuches in zwei Teilstücke vorgenommen. Teilstück 1 blieb in seiner Durchführung bis heute unverändert. Teilstück 2
wurde mit P, K und Kalk so weit aufgedüngt, dass die Sollwerte (Tab. 3.5.1.3) erreicht wurden. Danach erfolgte eine erneute Mangeldüngung und 1971 eine wiederholte Aufdüngung in Kombination mit der Einführung veränderter Düngungsvarianten.
Die nachfolgende Versuchs- und Ergebnisdarstellung bezieht sich ausschließlich auf
Teilstück 1. In Abbildung 3.5.1.1 ist dieses Teilstück durch den in der Mitte erkennbaren lückenhaften Silomaisstreifen gekennzeichnet.
Abb. 3.5.1.1: Gesamtansicht des Statischen Nährstoffmangelversuches Thyrow
125
Versuchsanstellung
Der Versuch ist als monofaktorielle Blockanlage mit eingeschränkter Randomisation
angelegt. Der Prüffaktor organisch-mineralische Düngung ist achtfach gestuft
(Tab. 3.5.1.1), die Anzahl der Wiederholungen beträgt vier.
Tab. 3.5.1.1:
Prüfglieder im Statischen Nährstoffmangelversuch Thyrow
Prüfglied
Prüfglied
Prüfglied
Prüfglied
1
ungedüngt (ohne Kalk)
5
NPK (ohne Kalk)
2
Stallmist (ohne Kalk)
6
NP mit Kalk*
3
NPK mit Stallmist mit
Kalk*
7
NK mit Kalk*
4
NPK mit Kalk*
8
PK mit Kalk*
* Kalkdüngung nach Bedarf (Ziel pH 5,5 )
Die Fruchtfolge lautet:
Kartoffeln - Sommergerste - Silomais - Sommergerste.
Die organisch-mineralische Düngung gestaltet sich wie folgt (Tab. 3.5.1.2):
Tab. 3.5.1.2:
Organisch-mineralische Düngung im Statischen Nährstoffmangelversuch Thyrow
Fruchtart
N
[kg ha-1]
P
[kg ha-1]
K
[kg ha-1]
Stallmist
[dt ha-1]
Kartoffeln
90
24
100
300
Silomais
90
24
100
300
Sommergerste
60
24
100
-
Die Bewirtschaftung erfolgt konventionell. Pflanzenschutzmittel werden entsprechend
der Schaderregerüberwachung nach Bekämpfungsrichtwerten eingesetzt.
126
Anlageplan:
Statischer Nährstoffmangelversuch (D IV) 2006
Teilstück 1
N
Teilstück 2
r1
r2
r3
r4
r1
r2
r3
r4
8
3
6
1
4
7
2
5
7
2
5
8
3
6
1
4
6
1
4
7
2
5
8
3
5
8
3
6
1
4
7
2
4
7
2
5
8
3
6
1
3
6
1
4
7
2
5
8
2
5
8
3
6
1
4
7
1
4
7
2
5
8
3
6
D VII
10,0m
D VI
7,2 m
D I
Ergebnisse
Im Ergebnis der unterschiedlichen Düngung haben sich stark differenzierte Humusund Nährstoffgehalte sowie pH-Werte eingestellt. So schwankt der aktuelle pH-Wert
zwischen 4,1 in der Kalk-Mangelvariante (5) und 6,4 in der P-Mangelstufe (7)
(Tab. 3.5.1.3). Der pflanzenverfügbare P-Gehalt ist nach mehr als sechs Jahrzehnten
unterlassener P-Düngung auf 2,1 mg 100 g-1 Boden gesunken, während in der organisch-mineralisch gedüngten Variante (3) mit 12,8 mg ein guter Versorgungszustand
erhalten wurde. Ohne Kaliumdüngung sind die K-Gehalte im Boden ebenfalls stark
reduziert. Sie liegen in der K-Mangelvariante (6) mit 2,6 mg 100 g-1 Boden um das
Sechsfache unter denen des organisch-mineralisch gedüngten Prüfgliedes (3) mit
15,3 mg 100 g-1 Boden.
127
Tab. 3.5.1.3:
Nr.
pH-Wert sowie Nährstoff*- und C-Gehalte* im Statischen Nährstoffmangelversuch Thyrow (Schicht 0-20 cm, Herbst 2005)
Prüfglied
Sollwert**
pH
PDL
KDL
MgCaCl2
-1
[mg 100 g Boden]
Corg
5,4-5,8
5,6-8,0
6,0-9,0
3,6-5,0
580-870
1
Ungedüngt (ohne Kalk)
4,1
3,4
2,4
0,3
360
2
Stallmist (ohne Kalk)
4,6
6,4
7,3
2,2
563
3
NPK + Stallmist + Kalk
6,0
12,8
15,3
5,3
677
4
NPK + Kalk
6,0
7,3
10,7
3,1
425
5
NPK - (ohne Kalk)
4,1
6,1
6,1
1,3
454
6
NP - (Kalimangel) + Kalk
5,5
6,2
2,6
2,2
387
7
N - K (P-Mangel) + Kalk
6,4
2,1
11,2
3,2
404
8
- PK (N-Mangel) + Kalk
6,3
9,8
12,1
3,6
343
* Gehalte in mg 100 g-1 Boden
** lt. Rahmenempfehlung zur Düngung 2000 im Land Brandenburg
Im Humusgehalt des Bodens haben sich entsprechend der Zufuhr von organischer
Primärsubstanz aus Stallmist und Ernterückständen spezifische Fließgleichgewichte
eingestellt. Bei ständigem Unterlassen jedweder Düngung (1) ist der Gehalt an organischem Kohlenstoff von einem mittleren Ausgangsniveau um 500 mg 100 g-1 Boden
(1937) auf 360 mg 100 g-1 (2005) zurückgegangen (Tab. 3.5.1.3). Gleiches hat auch
der Verzicht auf die mineralische N-Düngung bewirkt. In diesem Prüfglied (8) ist der
Corg-Gehalt sogar auf 343 mg gesunken, was einem absoluten Humusverlust von fast
einem Drittel entspricht. Mit der zweijährlich verabreichten Stallmistdüngung (2) in
Höhe von 300 dt ha-1 ist der Ausgangszustand im Wesentlichen erhalten worden
(563 mg 100 g-1 Boden). Demgegenüber hat die kombinierte organisch-mineralische
Düngung (3) in Folge des Anfalls größerer Pflanzenrückstandsmengen im Vergleich
zu ausschließlicher Stallmistdüngung (2) den Kohlenstoffgehalt um etwa 20 % auf
677 mg anwachsen lassen. Die alleinige Mineraldüngung (4) vermochte dagegen
nicht, die Humusersatzwirkung des Stallmistes zu erreichen. Hier liegt der Gehalt an
organischem Kohlenstoff mit 425 mg 100 g-1 Boden 15 % unter dem Ausgangsniveau
von 1937.
Jährliche Untersuchungen des Gehaltes an organischer Bodensubstanz über die
letzten vierzig Versuchsjahre belegen, dass in allen Prüfgliedern, also unabhängig
von der Art der Düngung, eine Abnahme dieses für die Bodenfruchtbarkeit wesentli-
128
chen Merkmals stattgefunden hat (Abb. 3.5.1.2). Hauptsächliche Ursache hierfür
dürfte der mittlere Anstieg der Temperatur in Luft und Boden sein, der im Untersuchungszeitraum 1965-2000 bei der Lufttemperatur rund +0,3 °C pro 10-JahresAbschnitt am Standort Thyrow betragen hat. Umfangreiche Berechnungen haben
ergeben, dass alle Tage mit einer mittleren Bodentemperatur (Tiefe -20 cm) von minimal 6 °C umsetzungswirksam sind und die Anzahl dieser Tage im Untersuchungszeitraum um durchschnittlich 3,8 Tage je 10 Jahre zugenommen hat.
Abb. 3.5.1.2: Entwicklung der organischen Kohlenstoffgehalte (Schicht 0-20 cm) im
Statischen Nährstoffmangelversuch Thyrow (Periode 1965-2005)
Zugleich nahm der C-Gehalt an den umsetzungswirksamen Tagen in den organischmineralisch gedüngten Prüfgliedern um 1,69 mg 100 g-1 Boden und in den nicht organisch gedüngten Prüfgliedern um 1,31 mg C 100 g-1 Boden ab, ein Vorgang, der
für Bodenfruchtbarkeit und Klima negativ zu bewerten ist. Insgesamt sind im Versuchszeitraum 1965 bis 2005 zwischen 2,5 bis 5,0 t C ha-1 bzw. etwa 10 % des Kohlenstoffs der Krume verloren gegangen. In dem Prüfglied mit kombinierter organischmineralischen Düngung werden gegenwärtig noch etwa 32,5 t C ha-1 gespeichert.
129
160
%
148
Sommergerste (n=7)
140
128
122
120
Kartoffeln (n=4)
Silomais (n=4)
NPK+Kalk Sommergerste = 22,5 dt/ha Korn
BB
Silomais
= 72,7 dt/ha TM (Kolben+Restmais)
100%
Kartoffeln
= 219,9 dt/ha Knollen
100 100 100
100
86
92
92
85
82
80
75
74
68
60
38
40
32
37
42
29
18
20
0
33
14
10
0
ungedüngt
Abb. 3.5.1.3:
Stallmist+NPK+Kalk
Stallmist
NPK+Kalk
NPK
N K+Kalk
NP +Kalk
PK+Kalk
Relativerträge im Mittel der Jahre 1990-2005 von Silomais , Sommergerste und Kartoffeln im Statischen Nährstoffmangelversuch
Thyrow (NPK + Kalk = 100 %)
Die im Ergebnis der Düngungsbehandlungen stark differenzierte Bodenfruchtbarkeit
hat sich gravierend auf die Erträge der drei geprüften Fruchtarten ausgewirkt. In der
fortdauernd ungedüngten Kontrolle ist das Pflanzenwachstum vor allem bei Sommergerste und Kartoffeln fast vollständig zum Erliegen gekommen (Abb. 3.5.1.3). Die
Sommergerste hat stark negativ auf den niedrigen pH-Wert in den ungekalkten Varianten (1), (2) und abgeschwächt auch in (5), aber insbesondere auch auf N-Mangel
(8) und K-Mangel (6) mit deutlichen Ertragsverlusten von 26-100 % reagiert. Der Ertragszuwachs durch Stallmistdüngung in der Volldüngungsvariante (3) betrug fast
30 %. Bei den Kartoffeln war der Negativeffekt des versauerten Bodens auf den
Knollenertrag weniger stark ausgeprägt als bei der Sommergerste. K-Mangel (6)
wirkte sich stärker ertragsreduzierend aus als bei der Gerste. Volldüngung in Verbindung mit Stallmist (3) rief bei Kartoffeln die vergleichsweise größte Ertragssteigerung
aller drei Versuchsfrüchte hervor. Silomais wies ebenfalls die stärksten Ertragseinbußen bei Kalk-, N- und K-Mangel auf, allerdings in geringerem Ausmaß als die beiden anderen Versuchsfrüchte. Jahrzehntelange P-Mangeldüngung hat inzwischen
unabhängig von der Fruchtart eine Ertragsminderung von knapp 20 % bewirkt.
130
Die in Abb. 3.5.1.4 dargestellten langjährigen Ertragsverläufe verdeutlichen, dass
starke Veränderungen im relativen Ertragsniveau der mangelhaft mit den einzelnen
Makronährstoffen gedüngten Varianten im Vergleich zum mineralisch vollgedüngten
Prüfglied NPK + Kalk vor allem in den ersten 15-20 Versuchsjahren
stattgefunden
haben. Danach haben sich die Ertragsverluste in den Mangelvarianten verringert.
Insgesamt nehmen die mittleren Effekte der Ertragsminderung bei unterlassener
Düngung von Makronährstoffen und Kalk in der Reihenfolge Phosphor (etwa -20 %) Kalk (etwa -58 %) - Kalium (etwa -68 %) - Stickstoff (etwa -75 %) zu, wobei allerdings
fruchtartspezifische und witterungsbedingte Verschiebungen auftreten. Beim Unterlassen jeglicher Düngung werden immer noch rund 10 % des Volldüngungsertrages
erzielt, wobei selbst nach einer derart langen Versuchsdauer insbesondere der Silomais noch bodenbürtige und atmosphärische Nährstoffe zu erschließen vermag.
%
150
Stallmist + NPK + Kalk
125
NPK +Kalk = 100 %
100
NK + Kalk
75
Stallmist
NPK
50
NP + Kalk
PK + Kalk
25
ungedüngt seit 1937
Abb. 3.5.1.4:
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
0
Ertragsverläufe der Düngungsvarianten im Statischen Nährstoffmangelversuch Thyrow (NPK + Kalk = 100 %) (Relativerträge Gesamt-TM 1937-2006)
Mit der mineralischen Volldüngung zusätzlich applizierte Stallmistdüngung hat zu
einem mittleren Ertragszuwachs von rund 27 % geführt. Ausschließliche Stallmistdüngung, also der Verzicht auf jegliche mineralische Düngung einschließlich Kalk,
hat eine Ertragsminderung von >40 % bewirkt, die während der gesamten Versuchsdauer weitgehend konstant geblieben ist.
131
Zusammenfassung
Die seit mehr als 70 Jahren andauernde differenzierte Düngung hat starke Veränderungen der pH-Werte, der Makronährstoff- und der Kohlenstoffgehalte in der Krume
bewirkt. Danach sind uneingeschränkt günstige Bodenwerte, die den Düngungsempfehlungen des Landes Brandenburg entsprechen, nur bei mineralischer Volldüngung
in Verbindung mit organischer Düngung zu gewährleisten. Der Verzicht auf einzelne
Makronährstoffe, Kalk, organische und/oder mineralische Düngung hat hingegen zu
mehr oder weniger stark ausgeprägten Mangelsituationen im Boden geführt.
Dementsprechend betragen die Ertragsausfälle im Mangelfall fruchtart- und witterungsspezifisch bis zu 100 %. Insgesamt haben im Versuchsverlauf die Minimumeffekte unterlassener Düngung von Makronährstoffen und Kalk in der Reihenfolge
Phosphor < Kalk < Kalium < Stickstoff zugenommen
Der in den letzten Jahrzehnten feststellbare Temperaturanstieg in der Luft, aber auch
im Boden hat in allen Varianten, also weitgehend düngungsunabhängig, kontinuierlich zu verstärkter Umsetzung der organischen Substanz im Boden und in der Periode 1965 bis 2000 zu einem auch aus ökologischer Sicht bedenklichen C-Verlust von
rund 10 % geführt. Dieser Trend hält bis heute weiter an.
Literatur:
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3.5.2 Statischer Bodenfruchtbarkeitsversuch Thyrow
Die Anlage des Statischen Bodenfruchtbarkeitsversuches (D VI) erfolgte 1938 durch
OPITZ als „Dauerversuch zur Steigerung der Bodenfruchtbarkeit durch Zufuhr organischer und sonstiger Stoffe“. Es wurde angestrebt, Fruchtbarkeit, Ertragsleistung
und -stabilität des schwach schluffigen Sandbodens durch den Einsatz von verschiedenen organischen Düngern bzw. durch Melioration mittels Tonboden aus dem
Oderbruch nachhaltig zu verbessern. Wegen fehlender Bereitstellung der als „sonstige Stoffe“ bezeichneten organischen Ersatz(dünger)stoffe wurden diese im Versuchsverlauf verstärkt auf die differenzierte Anwendung von Stallmist umgestellt. Im
Jahr 1961 kam es außerdem zu einer Umstellung auf verschiedene Strohdüngungsvarianten (Prüfglieder 8, 9 und 10).
Bemerkenswert ist in diesem Versuch die mehrfache Änderung des StickstoffDüngungsniveaus in den letzten 50 Jahren. Sie ist Ausdruck einer sich immer wieder
verändernden Auffassung hinsichtlich einer angemessenen und effizienten Stick133
stoffdüngung auf Sandboden. 1977 kam es zur Einführung einer dreifachen Abstufung mit 60/80/120 kg N ha-1 zu Getreide, 80/100/120 kg N ha-1 zu Kartoffeln und
Mais sowie 160/240/360 kg N ha-1 zu Zuckerrüben. Ab 1995 erfuhr die Höhe der NGaben eine Absenkung auf maximal 120 kg ha-1 bei gleichzeitiger Einführung einer
N0-Stufe. Außerdem wurde eine Variante mit ausschließlich organischer Düngung
(Prüfglied b1) in den Versuch eingeführt und die vorher siebenfeldrige Fruchtfolge
vereinfacht.
Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten stehen die kontinuierlichen Untersuchungen
zur C-Dynamik bei stark differenziertem Corg-Niveau in der Ackerkrume.
Versuchsanstellung
Der Versuch ist als Langparzellenanlage mit Standardausgleich angelegt. Der Prüffaktor A) Mineralische N-Düngung ist dreifach, der Faktor B) Organisch-mineralische
Düngung elffach gestuft (Tab. 3.5.2.1), die Anzahl der Wiederholungen beträgt zwei.
Tab. 3.5.2.1:
Prüffaktoren und Faktorenstufen im Statischen Bodenfruchtbarkeitsversuch Thyrow
Prüffaktoren
A Mineralische
Faktorenstufen
a1
Stufe N0 (ohne N)
a2
Stufe N1 (60 kg N ha-1)
a3
Stufe N2 (120 kg N ha-1)
b1
ohne NPK-Düngung - Stallmist 1 (200 dt ha-1)
mineralische
b2
PK - ohne organische Düngung
Düngung
b3
NPK - ohne organische Düngung
b4
NPK + Stallmist 1 (200 dt ha-1)
b5
NPK + Stallmist 2 (400 dt ha-1)
b6
NPK + Gründüngung
b7
NPK + Stallmist 1 + Gründüngung
b8
NPK + Stroh mit N-Ausgleich + Gründüngung
b9
NPK + Stroh mit N-Ausgleich
b10
NPK + Stroh ohne N-Ausgleich
b11
NPK + Stallmist 1 + Oderbruchboden*
N-Düngung
B Organisch-
1937 und 1940 Ausbringung von je 3470 dt ha-1 Tonboden aus dem Oderbruch (Schichthöhe 5
cm); Stallmistdüngung in jedem 2. Jahr zu Kartoffeln bzw. Silomais; Höhe der Strohdüngung nach
Anfall, N-Ausgleich: 0,7 kg N je dt Stroh; Gründüngung: Winterrübsen jedes 2. Jahr nach Halmfrucht, N-Düngung: 50 kg N ha-1; PK-Düngung: 17,5 kg P ha-1 und 100 kg K ha-1 einheitlich zu allen Fruchtarten; Kalkung nach Bedarf (Ziel pH 5,5)
134
Die Fruchtfolge war von 1995 bis 2004 zweigliedrig und enthielt die Fruchtfolgefelder
Kartoffeln - Winterroggen - Silomais - Winterroggen. Seit 2005 werden Silomais und
Winterroggen im Wechsel angebaut. Die Bodenbearbeitung erfolgt konventionell.
Pflanzenschutzmittel werden im Rahmen der Schaderregerüberwachung entsprechend der Bekämpfungsrichtwerte eingesetzt.
Einen Überblick über den Statischen Bodenfruchtbarkeitsversuch in Thyrow vermittelt Abbildung 3.5.2.1.
Abb. 3.5.2.1:
Ansicht des Statischen Bodenfruchtbarkeitsversuches Thyrow
Ergebnisse
Unter dem Einfluss langjährig differenzierter Bewirtschaftung haben sich folgende
Veränderungen im pH-Wert und Nährstoffgehalt des Bodens ergeben (Tab. 3.5.2.2):
Tab. 3.5.2.2:
Nr.
pH-Wert sowie P- und K-Gehalte* im Statischen Bodenfruchtbarkeitsversuch Thyrow (Mittel der N-Stufen, Schicht 0-20 cm, Herbst 2005)
pH
PDL
KDL
[mg 100 g-1 Boden]
1
Stallmist 1
6,0
11,9
10,7
2
PK – ohne organische Düngung
6,0
8,4
11,9
3
NPK – ohne organische Düngung
5,9
7,2
10,4
4
NPK + Stallmist 1
5,8
12,1
13,2
5
NPK + Stallmist 2
6,0
20,3
18,3
6
NPK + Gründüngung
5,8
6,8
10,1
7
NPK + Stallmist 1 + Gründüngung (GD)
5,7
13,6
14,7
8
NPK + Stroh mit N-Ausgleich + GD**
5,5
6,3
10,3
9
5,8
7,4
11,0
10
6,3
10,5
13,0
11
NPK + Stallmist 1 + Oderbruchboden
6,3
21,2
20,9
135
Die pH-Werte liegen bei einer Schwankungsbreite von 5,5 bis 6,3 bei sämtlichen
Prüfgliedern in einem für die vorliegende Bodenart günstigen Bereich. Eindeutige
variantenbedingte Differenzierungen sind nicht erkennbar. Bei den P- und KGehalten haben sich hingegen wesentlich größere Veränderungen herausgebildet.
Gemessen an der nur mineralisch gedüngten Variante (3) zeigten sich beim P-Gehalt
besonders deutliche Zunahmen bei sämtlichen stallmistgedüngten Prüfgliedern in
Verbindung mit mineralischer Düngung. Bei der hoch mit Stallmist gedüngten Variante (5) und bei der zusätzlich mit Oderbruchboden angereicherten Variante (11) beträgt der P-Gehalt mit mehr als 20 mg 100 g-1 Boden inzwischen rund das Dreifache
im Vergleich zum rein mineralisch gedüngten Prüfglied. Hauptursache für die PAnreicherung dürfte die regelmäßige P-Zufuhr durch den Stallmist selbst sein, die
wesentlich höher ist als durch Stroh- oder Gründüngung. Dementsprechend unterscheiden sich die Prüfglieder mit Stroh- und Gründüngung nur wenig (Variante 10)
oder gar nicht (Varianten 6, 8 und 9) von der Vergleichsvariante (3).
Die K-Gehalte wurden durch die organisch-mineralische Düngung etwas weniger
stark modifiziert als die P-Gehalte. Auffällig ist die Verdoppelung des K-Gehaltes in
der texturverbesserten und damit relativ sorptionsstarken Variante mit Bodeneinmischung aus dem Oderbruch (11). Nur vom Prüfglied mit doppelter Stallmistgabe (5)
wird annähernd das gleiche Niveau erreicht. Generell wirkte sich auch bei diesem
Nährstoff die Stallmistdüngung in Verbindung mit NPK (4 und 7) stärker gehaltssteigernd aus als die Strohdüngung mit NPK (8, 9 und 10); die Gründüngung mit NPK
(6) hingegen hatte im Vergleich zur rein mineralisch gedüngten Variante (3) keinen
Steigerungseffekt. Bei der Strohdüngung ist auffällig, dass die Variante ohne Ausgleichs-N (10) etwas höhere Gehaltswerte an P und K aufgewiesen hat als die beiden Strohdüngungsvarianten mit Ausgleichs-N (8 und 9).
Die organische Substanz des Bodens hat in allen Düngungsvarianten im Untersuchungszeitraum 1996-2005 um etwa 8 % niedriger gelegen als im Referenzzeitraum
1966-1975. Dieses Ergebnis deckt sich mit den Befunden aus dem Statischen Nährstoffmangelversuch. Im Übrigen haben sich entsprechend der Zufuhr von organischer Primärsubstanz aus Stallmist-, Stroh- und Gründüngung sowie Ernterückständen spezifische Veränderungen beim Humusgehalt eingestellt (Tab. 3.5.2.3). Bei
ausschließlich mineralischer Düngung (3) ist in Stufe N0 trotz erheblicher Ernterückstände ein C-Gehalt von nur noch rund 350 mg 100 g-1 Boden festzustellen, eine
Größenordnung, die in etwa dem inerten C-Anteil des Thyrower Bodens entspricht.
136
Hieraus wird deutlich, dass der Verzicht auf organische Düngung die Fruchtbarkeit
des Sandbodens nachhaltig mindert. Die regelmäßige Stallmistdüngung in Höhe von
durchschnittlich 100 dt ha-1 a-1 (Variante 4) hat in Stufe N0 den Erhalt des standorttypischen C-Niveaus, in Stufe N1 und N2 darüber hinaus sogar einen leichten Anstieg
bewirkt. Eine aus ökologischer Sicht bedenkliche und nicht empfehlenswerte Überversorgung des Bodens mit Stallmist in Höhe von 200 dt ha-1 a-1 (Variante 5) hat im
Vergleich zur standortüblichen Stallmistgabe (4) zu einem mittleren Anstieg an Corg
um rund 30 % und im Vergleich zur ausschließlichen Mineraldüngung (3) sogar zu
einer Verdopplung des Corg-Gehaltes geführt. Die eingeklammerten Werte des erst
1995 eingeführten Prüfgliedes Stallmistdüngung (1) sind noch durch Nachwirkungen
der Vorgängervariante verzerrt und werden deshalb nicht interpretiert.
Tab. 3.5.2.3:
Nr.
Corg-Gehalte [mg 100 g-1 Boden] im Statischen Bodenfruchtbarkeitsversuch Thyrow (Schicht 0-20 cm, Mittel 1996-2005 und Mittel 19661975)
Mittel*)
**)
1966-75
N0
N1
N2
1
ohne NPK-Düngung - Stallmist 1***
-
(498)
(520)
(548)
2
PK – ohne organische Düngung ***
421
339
352
358
3
434
350
394
433
4
NPK + Stallmist 1
640
529
615
626
5
NPK + Stallmist 2
867
721
800
803
6
NPK + Gründüngung
510
423
495
523
686
609
689
666
7
NPK + Stallmist 1 + Gründüngung
(GD)
8
NPK + Stroh mit N-Ausgleich + GD
611
486
578
599
9
654
476
556
589
10
601
535
614
662
11
954
750
856
911
*) einheitliche Stickstoffdüngung; **) N-Abstufung seit 1995; ***) keine N-Abstufung (einheitlich N0)
Gründüngung in Verbindung mit NPK (6) hat zwar gegenüber ausschließlicher Mineraldüngung (3) zu einem leichten Anstieg der C-Gehalte geführt, eine ausreichende
Humusreproduktion konnte hierdurch aber nicht bewirkt werden. Als zusätzliche organische Düngung war sie in Verbindung mit Stallmist (7) effektiver als mit Stroh (8).
Von den Strohdüngungsvarianten war erstaunlicherweise das Prüfglied Strohdün137
gung ohne N-Ausgleich (10) eher in der Lage, das C-Niveau der standorttypischen
Stallmistdüngung (4) zu erreichen, als die Prüfglieder Strohdüngung mit N-Ausgleich
(8 und 9). Die stärkste Steigerung hat der Corg-Gehalt durch die Texturverbesserung
erfahren, wie sie in Variante 11 durch Aufbringung von feinerdereichem Boden aus
dem Oderbruch stattgefunden hat. Sie beträgt im Mittel der N-Stufen gegenüber der
vergleichbaren Stallmist-Variante (4) mehr als 40 %. Die mineralische N-Düngung
hat von Stufe N0 nach Stufe N1 zu einem Anstieg des C-Gehaltes um durchschnittlich 13 % und von Stufe N1 nach Stufe N2 zu einer Erhöhung um weitere 5 % geführt.
Die Ertragsleistungen bei Kartoffeln, Silomais und Winterrogen stehen in enger Beziehung zu den Veränderungen der Bodenfruchtbarkeit durch die differenzierte organisch-mineralische Düngung. Als überlegene Düngungssysteme haben sich bei allen
Fruchtarten und im Mittel der N-Stufen die Varianten 11 (NPK + Stallmist + Oderbruchboden), 7 (NPK + Stallmist + Gründüngung) und 5 (NPK + Stallmist - doppelte
Gabe) herausgestellt (Tab. 3.5.2.4). Dabei haben die Kartoffeln besonders auf die
Verbesserung durch den Oderbruchboden (11) und der Silomais auf die hohe Stallmistgabe (5) positiv reagiert. Kombinierte Mineral-, Stallmist- und Gründüngung (7)
hat bei allen drei Kulturen gleichermaßen zu hoher Ertragsleistung und Ertragsstabiltät geführt und findet deshalb zu Recht in der landwirtschaftlichen Praxis auf Sandboden immer noch breite Anwendung.
In Variante 4 (NPK + Stallmist) war ein mehr oder weniger deutlicher Ertragsabfall
gegenüber dem zusätzlich mit Gründüngung versorgten Prüfglied (7) zu verzeichnen,
u.a. wohl auch wegen des fehlenden N-Inputs von 50 kg ha-1 zur Gründüngung. Die
Wirkung der ausschließlichen Stallmistdüngung (1) ist wegen der kurzen Versuchsdauer dieses Prüfgliedes und möglicher Nachwirkungen noch nicht interpretierbar.
Von den strohgedüngten Düngungsvarianten hat sich das System NPK + Stroh mit
N-Ausgleich + Gründüngung (8) als am stabilsten erwiesen. Hierzu hat offensichtlich
die Gründüngung mit ihrem schnell umsetzbaren Stickstoff beigetragen, da gegenüber dem vergleichbaren Prüfglied ohne Gründüngung (9) bei allen Kulturen deutliche Mehrerträge zu verzeichnen sind. Strohdüngung ohne N-Ausgleich (10) kann nur
dann erfolgreich angewendet werden, wenn die Kulturen ausreichend mit mineralischem Stickstoff versorgt werden. Insgesamt haben die Strohdüngungssysteme nicht
138
ganz die Leistungsfähigkeit der vergleichbaren mit Stallmist gedüngten Systeme erreicht.
Tab. 3.5.2.4:
Prüfglied*
Kartoffeln
[Knollen dt FM ha-1]
n =2
N0
1**
Erträge von Kartoffeln, Silomais bzw. Winterroggen im
Statischen Bodenfruchtbarkeitsversuch Thyrow (Mittel 1996-2006)
N1
N2
Silomais
[dt TM ha-1 ]
n=3
N0
N1
Winterroggen
(Korn dt ha-1 86% TS)
n=6
N2
(207,5) (208,7) (193,3) (102,0) (108,4) (107,0)
N0
N1
N2
(17,4)
(17,9)
(20,3)
2**
105,5
127,9
128,8
40,9
43,5
41,4
8,8
10,4
9,1
3
118,8
187,3
205,0
43,7
113,7
130,8
10,0
36,1
48,0
4
215,3
222,0
222,7
109,4
150,9
150,6
20,4
42,9
50,6
5
241,4
211,1
233,0
156,4
168,2
163,3
30,4
47,8
51,7
6
163,0
230,5
221,6
90,6
138,5
141,0
15,8
40,7
49,9
7
222,0
274,7
264,2
142,5
158,9
164,6
25,3
46,2
51,4
8
183,0
247,2
237,6
99,2
150,6
146,0
18,1
44,8
52,1
9
180,0
236,3
265,1
78,8
137,6
148,9
16,0
41,4
48,7
10
165,7
261,2
274,3
64,7
135,5
154,7
14,6
40,4
49,2
11
268,2
309,3
336,3
134,8
163,4
166,2
23,4
45,1
51,0
* Prüfglieder:
1
ohne NPK-Düngung - Stallmist 1
2
PK - ohne organische Düngung
3
4
NPK + Stallmist 1
5
NPK + Stallmist 2
6
NPK + Gründüngung
7
8
9
10
11
NPK + Stallmist 1 + Gründüngung (GD)
NPK + Stroh mit N-Ausgleich + GD
**) in diesem Prüfglied keine N-Abstufung (einheitlich N0)
Gründüngung (6) wies geringere Leistungseffizienz auf als Stallmist- (4) und Strohdüngung (9 und 10), unterstrich aber ihre Bedeutung auf dem leichten Boden durch
Mehrerträge gegenüber der allein mineralisch gedüngten Variante (3) in Stufe N0
von bis zu 100 % und in den Stufen N1 und N2 von bis zu 23 %. Auf die positive
Kombinationswirkung der Gründüngung in Verbindung mit Stallmist oder Stroh wurde
bereits hingewiesen.
Pflanzenbau auf Sandboden ohne organische Düngung führt stets zu erheblichen
Ertragsverlusten, wie die deutlich geringeren Ertragsleistungen im Prüfglied 3 (NPK ohne organische Düngung) und besonders in der zusätzlich nicht mit mineralischem
Stickstoff gedüngten Variante (2) zeigen. Besonders offensichtlich ist die Überlegen139
heit der organisch gedüngten Systeme in Stufe N0, aber auch bei ausreichender
Versorgung mit mineralischem Stickstoff (Stufen N1 und N2) wurden Mehrerträge
gegenüber rein mineralischer Volldüngung von bis zu 48 % erzielt. Die größten Steigerungseffekte waren in diesem Zusammenhang bei Kartoffeln und Silomais vorhanden.
Die Wirkung der mineralischen N-Düngung war bei allen Fruchtarten im Mittel der
Düngungssysteme erwartungsgemäß von Stufe N0 zu Stufe N1 mit 22-107 % Mehrertrag wesentlich höher als von Stufe N1 zu Stufe N2 mit 3-41 %. Am stärksten hat
der Winterroggen, am wenigsten die Kartoffel auf die Erhöhung der mineralischen
Stickstoffgaben reagiert.
Zusammenfassung
Die P- und K-Gehalte im Boden sind in Abhängigkeit von der unterschiedlich starken
Nährstoffzufuhr in den einzelnen organischen Düngungsvarianten erheblich modifiziert worden. So liegen die P-Gehalte in den Prüfgliedern NPK + 200 dt ha-1 a-1
Stallmist sowie NPK + 100 dt ha-1 a-1 Stallmist + Oderbruchboden etwa dreimal, die
K-Gehalte etwa doppelt so hoch wie in der rein mineralisch gedüngten Vergleichsvariante. Der pH-Wert reagiert nur wenig auf die verschiedenartigen Formen organischer Düngung.
Eine ausreichende Humusreproduktion im schwach schluffigen Sandboden wird am
besten durch den Einsatz von Stallmist- oder aber auch Strohdüngung in Verbindung
mit mineralischer Düngung erreicht. Eine mittlere Gabe von 100 dt ha-1 a-1 Stallmist
ist ausreichend, um standorttypische Corg-Gehalte von etwa 600 mg 100 g-1 Boden
zu gewährleisten. Regelmäßige doppelte Stallmistgabe bzw. die zweimalige texturverbessernde Applikation von Oderbruchboden zu Versuchsbeginn haben zu einer
überdurchschnittlichen Anhebung des Humusspiegels geführt. Ausschließliche
Gründüngung oder der Verzicht auf jegliche organische Düngung genügen nicht zur
Aufrechterhaltung des standortüblichen C-Niveaus. Die gestaffelte mineralische
Stickstoffdüngung hat den Humusgehalt deutlich erhöht (im Versuchsmittel von Stufe
N0 nach Stufe N2 um knapp 18 %). Wie im Statischen Nährstoffmangelversuch ist
das C-Niveau in allen Düngungsvarianten in den letzten dreißig Versuchsjahren rückläufig.
140
Die Beeinflussung des Bodenfruchtbarkeitszustandes durch die verschiedenen Formen organischer Düngung spiegelt sich in den Erträgen von Kartoffeln, Silomais und
Winterroggen eindeutig wider. Das größte Ertragspotential wird durch den Einsatz
von kombinierter Stallmist- und Mineraldüngung erschlossen, besonders bei den
Blattfrüchten Kartoffeln und Silomais. Strohdüngung ist ähnlich günstig, wenn sich
genügend mineralischer Stickstoff in Form von Ausgleichs-N oder hoher N-Düngung
zur Hauptfrucht im System befindet. Ausschließliche mineralische Düngung liegt
selbst bei gesteigerter mineralischer N-Düngung zumeist deutlich unter dem Ertragsniveau der zusätzlich stallmist- oder strohgedüngten Varianten. Gründüngung hat vor
allem im Verbund mit Stallmist- oder Strohdüngung ertragssteigernde Wirkung. Die
zusätzliche Einbringung von feinerdereichem Material in den schwach schluffigen
Sandboden ist ähnlich positiv für den Pflanzenertrag zu bewerten wie eine sehr gute
Versorgung mit Stallmist. Nicht immer sind Mehrerträge in der hohen Mineral-NDüngungsstufe N2 erzielbar. In allen kombinierten organisch-mineralischen Düngungssystemen mit ihrem hohen N-Input ist deshalb und nicht zuletzt auch aus ökologischen Gründen sorgfältig abzuwägen, ob der hohe mineralische Stickstoffeinsatz
immer sinnvoll ist.
Literatur:
Benkenstein, H., Krüger, W., Pagel, H. 1996: Einfluß langjährig differenzierter Düngung auf die Tiefenverteilung von pH, C, N, P und K im Boden Thyrower Dauerfeldversuche. Mitt. Dt. Bodenkundl. Ges. 79, 223-226.
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141
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Kretschmann, S.; Peschke, H., Völker, D. 1993: 15N-An- und -Abreicherung organischer Bodensubstanz. Mitt. Dt. Bodenkundl. Ges. 71, 35-38.
Opitz, K. 1949: Düngungsversuche auf Sandboden. Z. Pflanzenern. Düng., Bodenkde
45
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Symposium 10.-12.06.92 Bad Lauchstädt, 83-87.
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und
-verwertung von Dauerversuchsböden im Brandenburger Raum. VDLUFASchriftenreihe 39.
Rocksch, T. 1999: Stickstoffdynamik auf Dauerversuchsflächen – Untersuchungen
mit dem Stabilisotop 15N. Dissertation HU Berlin.
Schnieder, E. 1974: Über die Auswirkungen einer Sandmelioration mit Tonboden aus
dem Oderbruch. Arch. Acker- Pfl. Boden. 18, 375-382.
Schnieder, E. 1976: Einfluß der mineralischen und organischen Düngung auf den CGehalt des Bodens in den langjährigen Thyrower Dauerversuchen. Wiss. Z. HU
Berlin, Math.-Nat. Reihe XXV (4), 433-4
3.5.3 Statischer Düngungs- und Beregnungsversuch Thyrow
Der Statische Düngungs- und Beregnungsversuch (D I) wurde 1937 als einer der
ersten Thyrower Dauerfeldversuche von OPITZ als Langparzellenversuch mit vier
Düngungsstufen (Stickstoff in Kombination mit organischer Düngung) unter der Bezeichnung “Intensitätsversuch” angelegt und in dieser Form bis 1968 durchgeführt.
Im Jahr 1969 erfolgte dann eine Erhöhung des Stickstoffaufwandes, die Einführung
der Beregnung als zweiter Prüffaktor und eine dem Beregnungseinsatz entsprechende Abänderung der Fruchtfolge. Dieses Konzept sollte Erkenntnisse darüber vermitteln, inwieweit es durch einen erhöhten inneren Systemumsatz infolge intensiver Beregnung und N-Zufuhr möglich ist, den verstärkten Abbau der organischen Substanz
während der Vegetationszeit auszugleichen oder ob unter diesen Bedingungen eine
stärkere Versorgung des Bodens mit organischer Substanz erfolgen muss.
142
Versuchsanstellung
Der Versuch ist eine zweifaktorielle Langparzellenstandardanlage mit den Prüffaktoren A) Beregnung und B) Organisch-mineralische Düngung und umfasst fünf Großteilstücke (Felder bzw. Fruchtarten). Die Anzahl der Wiederholungen beträgt drei.
Eine Gesamtansicht des Versuches vermittelt Abbildung 3.5.3.1.
Abb. 3.5.3.1: Gesamtansicht des Statischen Düngungs- und Beregnungsversuches
Thyrow
Die Prüffaktoren des Versuches sind folgendermaßen abgestuft (Tab. 3.5.3.1):
Tab. 3.5.3.1:
Prüffaktoren und Faktorenstufen im Statischen Düngungs- und Beregnungsversuch Thyrow
Prüffaktoren
Faktorenstufen
A Beregnung
a1
a2
B Organischmineralische
Düngung
b1
b2
b3
b4
ohne Beregnung
mit Beregnung
N0 mit Strohdüngung (ohne N-Düngung)
N1 mit Strohdüngung (60 kg N ha-1 bzw. 120 kg N ha-1*)
N2 mit Strohdüngung (120 kg N ha-1 bzw. 240 kg N ha1*
)
N2 ohne Strohdüngung (120 kg N ha-1 bzw. 240 kg N
ha-1*)
*
= 120 bzw. 240 kg N ha-1 nur zu Knaulgras
PK-Düngung: 17,5 kg P ha-1 und 100 kg K ha-1 einheitlich zu allen Fruchtarten
Kalkung nach Bedarf (Ziel pH 5,5 )
Die organische Düngung erfolgt durch Stroh (nach Aufwuchs) nach Wintergerste und
Winterroggen, nach Wintergerste zusätzlich durch eine Gründüngung (Winterrübsen).
143
Zu Versuchsbeginn wurden die Beregnungsmengen gemäß den Beregnungsempfehlungen nach KLATT bemessen. Seit Anfang der 90er Jahre wird das Beregnungsteuerungsprogramm BEREST für die Beregnungssteuerung eingesetzt. Die Zusatzwassermengen betrugen im Mittel der Jahre 2001-2005 78 mm (46-134 mm). Die
Fruchtfolge repräsentiert eine breite standorttypische Fruchtartenpalette mit den
Fruchtarten Kartoffeln - Wintergerste - Öllein (seit 2007 Winterraps) - Winterroggen Knaulgras.
Ergebnisse
Unter dem Einfluss langjährig differenzierter Bewirtschaftung haben sich im Boden
trotz einheitlicher Grunddüngung erhebliche Veränderungen in den P-, K- und MgGehalten und in der Azidität ergeben (Tab. 3.5.3.2).
Tab. 3.5.3.2:
Bodennährstoffgehalte und Acidität im Statischen Düngungs- und Beregnungsversuch Thyrow
(Schicht 0-20 cm, 1969 und Mittel 2001-2005)
Prüfglieder
PDL
[mg 100 g-1]
KDL
[mg 100 g-1]
Mg
[mg 100 g-1]
pH
STATUS 1969
4,9
7,0
1,1
5,2
unberegnet
7,5
7,1
2,3
5,7
beregnet
9,5
6,7
3,0
6,3
So ist durch die Beregnung gegenüber den unberegneten Varianten eine deutliche
Zunahme der pH-Werte (+0,6), der P-Gehalte (+2,0 mg 100 g-1Boden) und der MgGehalte (+0,7 mg) zu verzeichnen, während die K-Gehalte leicht abgenommen haben.
Düngung und Beregnung haben auch den Gehalt an organischer Bodensubstanz
unterschiedlich stark beeinflusst. Am stärksten hat sich die organische Düngung in
Form von Stroh- und Gründüngung ausgewirkt (+22 % im Mittel aller Düngungs- und
Beregnungsstufen gegenüber „ohne organische Düngung“, Tab. 3.5.3.3). Durch den
Einsatz von Mineral-N-Düngung in Höhe von 60 bzw. 120 kg N ha-1 (Stufe N1) wurde
der Corg-Gehalt gegenüber den nur organisch gedüngten Prüfgliedern um mehr als
13 % angehoben und bei Verdoppelung der mineralischen Stickstoffdüngung (Stufe
N2) um weitere 3 % erhöht.
144
Tab. 3.5.3.3:
Corg-Gehalte [mg 100 g-1 Boden] im Statischen Düngungs- und Beregnungsversuch Thyrow (Status 1969 und Mittel der Jahre 2001-2005)
Prüfglieder
Status
1969
unberegnet beregnet
organische Düngung ohne N-Düngung
(Stufe N0)
630
513
554
organische Düngung mit N-Düngung
(Stufe N1)
690
589
623
organische Düngung mit N-Düngung
(Stufe N2)
687
616
628
ohne organische Düngung mit N-Düngung
(Stufe N2)
467
471
489
Zwischen den Beregnungsstufen (ohne bzw. mit Beregnung) sind unabhängig von
der Düngungsart keine erheblichen Unterschiede im Corg-Gehalt festzustellen. Die
beregneten Prüfglieder weisen im Mittel der Varianten einen nur wenig höheren CorgGehalt auf (<5 %), allerdings mit etwas größerer Differenz bei fehlendem oder geringem mineralischen Stickstoffangebot (ohne N-Düngung bzw. Stufe N1) als bei höherer N-Düngung (Stufe N2). Der Rückgang des C-Gehaltes in den kombiniert organisch-mineralisch gedüngten Varianten, verglichen mit dem Ausgangsstatus von
1969, dürfte mit der intensiven Stallmistdüngung in der davorliegenden Versuchsphase 1937-1969 und der damit verbundenen C-Akkumulation in Zusammenhang
stehen und weniger auf Beregnungseffekte zurückzuführen sein.
Die positive Wirkung der Beregnung auf den Ertrag steht in enger Beziehung zur organisch-mineralischen Düngung (Tab. 3.5.3.4). So war bei ausschließlich organischer Düngung, also ohne jede zusätzliche mineralische N-Düngung, der ertragssteigernde Effekt der Beregnung relativ unsicher. Mehrerträgen bei Knaulgras und
Öllein stehen Mindererträge bei Kartoffeln und Getreide gegenüber. Sobald mineralischer Stickstoff appliziert wurde, sind unabhängig von der Höhe der N-Gabe teilweise erhebliche Ertragssteigerungen durch die Beregnung oder aber zumindest gleich
hohe Ertragsleistungen in beiden Beregnungsstufen zu verzeichnen. Von den
Fruchtarten haben am stärksten Knaulgras und Öllein positiv auf die Zusatzbewässerung reagiert.
In der Summe der Trockenmasseerträge der Rotation zeigt sich, dass die Beregnung
im Mittel der organisch gedüngten Stickstoffstufen N1 und N2 etwa 14 % Ertragszuwachs bewirkt hat. Mit einer durchschnittlichen Düngung von 72 kg ha-1 N ist die TM145
Produktion ohne Beregnung um rund 117 dt ha-1 (von 74,5 auf 191,1 dt ha-1 =
+157 %), bei weiteren 72 kg ha-1 um zusätzlich rund 55 dt ha-1 (von 191,1 dt ha-1 auf
245,6 dt ha-1 = +29 %) angestiegen. Mit Beregnung hat der TM-Zuwachs von Stufe
N0 nach Stufe N1 sogar +143 dt ha-1 (+197 %), im Vergleich der Stufe N1 zu N2
+66 kg ha-1 (=+31%) betragen. Hieraus wird eine deutliche Verbesserung der NDüngungseffizienz durch den Einsatz von Zusatzwasser erkennbar.
Tab. 3.5.3.4:
Ertragsleistung der fünf Fruchtarten im Statischen Düngungsund Beregnungversuch Thyrow (Mittel 2001-2005)
Prüfglieder
mit org. Düng.
N0
mit org. Düng.
N1
mit org. Düng.
N2
ohne org. Düng.
N2
Beregnung
Beregnung
Beregnung
Beregnung
ohne
mit
ohne
mit
ohne
mit
ohne
mit
9,5
13,0
51,0
63,8
78,6
104,5
70,2
96,8
100
137
100
125
100
133
100
138
Kartoffeln
[dt FM Knollen ha-1]
relativ
120
111
239
265
280
272
233
229
100
92
100
111
100
97
100
98
Wintergerste
[dt Korn ha-186 % TS]
relativ
[dt Stroh ha-186 % TS]
relativ
17,3
15,6
39,1
42,0
44,9
52,4
41,0
51,0
100
9,7
100
90
9,9
102
100
30,0
100
107
30,7
102
100
33,8
100
117
37,4
111
100
30,8
100
124
36,9
120
Winterroggen
[dt Korn ha-1 86 % TS]
relativ
[dt Stroh ha-186 % TS]
relativ
22,2
19,7
45,1
45,1
54,6
62,5
53,8
53,9
100
27,9
100
89
24,3
87
100
57,8
100
100
51,2
89
100
68,1
100
114
76,5
112
100
65,5
100
100
69,5
106
Öllein
[dt Korn ha-1 91 % TS]
4,7
5,3
11,9
17,2
12,6
14,4
11,2
13,1
relativ
100
113
100
145
100
114
100
117
74,5
72,8
191,1
216,2
245,6
282,5
220,3
256,3
100
112,1
100
98
107,0
95
100
278,9
100
113
298,0
107
100
347,4
100
115
396,4
114
100
316,6
100
116
362,7
115
Fruchtart:
Knaulgras
[dt TM ha-1]
relativ
TM-Ertrag Rotation
[dt ha-1]
relativ
[dt ha-1] mit Stroh
relativ
*
Kursivzahlen = Prozentangaben; * = Summe der TM-Erträge der Rotation (n = 5 Jahre)
Die höchsten Erträge wurden in der Regel in der Mineral-N-Stufe N2 in Verbindung
mit organischer Düngung erzielt (Ausnahme Öllein). Besonders Knaulgras hat auf die
hohe N-Zufuhr positiv reagiert. Bei ausschließlicher Mineral-N-Düngung (Stufe N2)
wurden fruchtartabhängig im Mittel der Beregnungsstufen immerhin noch 84-94 %
146
des Maximalertrages (Variante Stufe N2 - mit organischer Düngung), bei ausschließlicher organischer Düngung allerdings vergleichsweise nur noch 12-42 % erzielt.
Zusammenfassung
Durch die Beregnung wurden im Vergleich zu „unberegnet“ der pH-Wert und die PDLund Mg-Gehalte in der Krume erhöht, der K-Gehalt hingegen leicht gesenkt. Die Humusgehalte erfuhren, gemessen am Corg-Gehalt der Krume, durch die Zusatzwassergaben tendenziell eine Anhebung, besonders bei fehlender (Stufe N0) oder geringer (Stufe N1) mineralischer N-Düngung.
Die höchsten Erträge wurden fast immer in Stufe N2 im Verbund mit organischer
Düngung erzielt. Die positive Wirkung der Beregnung war besonders deutlich ausgeprägt bei kombinierter organischer und mineralischer N-Düngung, allerdings mit
fruchtartspezifisch unterschiedlicher Intensität. Bei ausschließlich organischer oder
rein mineralischer N-Düngung waren die Beregnungseffekte bei den verschiedenen
Kulturen uneinheitlich. Von den Fruchtarten haben besonders das Knaulgras und der
Öllein positiv auf die Beregnung reagiert.
Literatur:
Baumecker, M., Ellmer, F. 1996: Wirkungen langjähriger Beregnung und differenzierter Düngung auf Bodenzustand und Pflanzenertrag eines marginalen Sandbodens. Mitt. Dt. Bodenkundl. Ges. 79, 329-332.
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den nachhaltigen Pflanzenbau auf sandigen Böden. Arch. Acker- Pfl. Boden.
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Ellmer, F., Peschke, H., Köhn, W., Chmielewski, F.-M. und Baumecker, M. 2002: Tillage and fertilizing effects on sandy soils. Review and selected results of longterm experiments at Humboldt-University Berlin. J. Plant Nutr. Soil Sci. 163,
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Körschens, M. 1990: Dauerfeldversuche - Übersicht, Entwicklung und Ergebnisse
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Peschke, H. 1997: 60 Jahre Statische Versuche in Thyrow – Bedeutung, Ergebnisse
und Ausblick. Arch. Acker- Pfl. Boden. 42, 169-179.
Peschke, H., Ellmer, F., Baumecker, M. 1998: Einfluß langjährig differenzierter Düngung auf Fruchtbarkeit und Ertragsfähigkeit sandiger Böden - Ergebnisse aus
Dauerfeldversuchen. Z. Kulturtechn. Landentwickl. 39, 157-161.
147
Schnieder, E. 1976: Einfluß der mineralischen und organischen Düngung auf den CGehalt des Bodens in den langjährigen Thyrower Dauerversuchen. Wiss. Z.
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Schnieder, E. 1978: Einfluß der Beregnung und Stickstoffdüngung auf die Erträge
und die Nährstoffversorgung einer Tieflehm-Fahlerde. Tagungsber. Akad.
Landwirtschaftswiss. 155, 75-84.
Schnieder, E. 1985: Über den Einfluß der Beregnung auf den Ertrag und den Humusgehalt in einem Dauerdüngungsversuch auf Tieflehm-Fahlerde. Arch.
4.0 Vergleichende Auswertung der Dauerfeldversuche (Pkt. 3.0) und deren
Bedeutung für die Bodennutzung
J. Rühlmann und W. von Gagern
Auf Böden wird der Großteil der menschlichen Nahrung produziert. Maßnahmen zum
Erhalt dieser Nahrungsgrundlage sind permanent Gegenstand einer Vielzahl politischer Aktivitäten und wissenschaftlicher Untersuchungen. In diesem Kontext bieten
Dauerdüngungsversuche eine einzigartige Möglichkeit, über Mechanismen der Ertragsbildung hinaus z.B. den Stoffhaushalt des Systems Boden – Pflanze relativ genau zu bilanzieren. Eine Ursache für diese Einzigartigkeit liegt in der Langfristigkeit
der Untersuchungen begründet, die es ermöglicht, Änderungen der Bodenvorräte,
z.B. an Stickstoff und Kohlenstoff, messbar zu machen. Diese Bodenvorräte machen
ein Vielfaches der jährlich im Pflanzenbestand gebundenen Stickstoff- und Kohlenstoffmenge aus. Die Notwendigkeit der Durchführung derartiger Langzeitstudien ergibt sich unter anderem aus der Natur humusdynamischer Prozesse – sie laufen relativ langsam ab. Mit der Humusdynamik verbunden sind jedoch Prozesse von zeitloser Aktualität wie z.B. die Freisetzung von Nährstoffen und Treibhausgasen aus
Agrarökosystemen in die Umwelt. Mit der vorliegenden Broschüre sollen erstmals
Ergebnisse aus einer Auswahl mehrerer Brandenburger Dauerfeldversuche – aus
Dauerdüngungsversuchen – vorgestellt und standortübergreifend betrachtet werden.
148
4.1 Bodennutzung und Erträge
Wie aus der klimatologischen Beschreibung ersichtlich, gestaltete sich der Jahresgang der Lufttemperatur und der Niederschläge für alle DFV-Standorte annähernd
gleich. Lediglich die Standort Berlin-Dahlem weist vom Trend für beide Parameter die
höchsten Werte auf, was sicherlich auf die Stadtlage zurück zuführen ist. Die folgend
zu betrachtenden Unterschiede der Prüfergebnisse für die DFV der einbezogenen
Standorte lassen sich somit ausschließlich mit der Wirkung der Prüffaktoren und die
Bodenreaktionen der Standorte begründen.
4.1.1 Erträge der nicht gedüngten Parzellen (Nullparzellen)
Die Erträge der Nullparzellen widerspiegeln den Anteil der Bodenwirkung an der Ertragsbildung am deutlichsten, da kein Düngungseffekt vorhanden ist. Jedoch sind
diese Nullparzellen-Erträge von Fruchtfolge und Versuchsdauer beeinflusst. In Tabelle 4.1.1.1 wird das jeweils langjährige mittlere Ertragsniveau mitgeteilt. Die weitestgehend durch Sand geprägten Standorte Groß Kreutz, Berlin-Dahlem und Thyrow
sind durch die niedrigsten Erträge im Vergleich der untersuchten Standorte charakterisiert.
Tab. 4.1.1.1: Mittleres Ertragsniveau* der Nullparzellen der DFV- Standorte
Standort
Berlin-Dahlem (IOSDV)
Großbeeren schluffiger Sand (Bereg.)
Großbeeren sandiger Lehm (Bereg.)
Großbeeren toniger Schluff (Bereg.)
*Haupt- und Koppelprodukt
dt TM/ha
37
58
78
82
Standort
Groß Kreutz M 4
Groß Kreutz P 60
Paulinenaue (Grünl.)
Thyrow (D1; D4)
dt TM/ha
36
34
78
7; 15
Dem besonders niedrigen Ertragsniveau am Standort Thyrow kommt besonders für
die leichteren landwirtschaftlichen Nutzflächen in Brandenburg eine hohe Repräsentanz zu. Die beregnete Gemüsefruchtfolge in Großbeeren erreicht ein wesentlich höheres Niveau im Trockenmasseertrag. Auch auf dem grundwasserbeeinflussten
Grünland werden bei P- und K-Versorgung ohne N-Ergänzung ähnlich hohe TM Erträge erreicht wie unter Beregnungsbedingungen.
Die Erträge der „Nullparzellen“ liegen in den genannten Versuchen (Tab.4.1.1.2) zwischen 50 und 80 % unter den jeweiligen Vergleichsparzellen mit angegebener Düngung. Bei Beregnung fallen in den Kastenparzellenversuchen die Ertragsdefizite der
„Nullparzellen“ wesentlich niedriger aus. Auch das Dauergrünland auf Niedermoor
149
bringt ohne N-Düngung, aber P- und K- Gaben nur Ertragsausfälle von max. 35 %.
Vergleicht man die Erträge der „Nullparzellen“ jedoch mit denen der nur organisch
gedüngten Parzellen, fallen die Defizite geringer aus, weil die nur organisch gedüngten Flächen deutlich niedrigere Erträge erreichten. Aussagen zum N- und C-Haushalt
der jeweiligen DFV folgen im Punkt 4.2.
Tab. 4.1.1.2:
Versuchstandort
Ertragsniveau der „Nullparzellen“ der ausgewählten Dauerfeldversuche in Brandenburg/Berlin
Bodenart*)
Ackerzahl
Bedingungen
ohne STM.,
ohne Kalk
BerlinDahlem,
BDa_ D3
Su2
AZ 29
(Pkt.: 3.1.2)
n. >60 Jahren, TM 20 %
n.> 35 Jahre, WR 75 %
Hafer 65 %
Kart. 42 %
n. > 20 Jahren Kart. 47 %
ohne mineral..
u. ohne organ.
Düngung
Kart. 43 %
(N-Bilanz -44kg/ha)
n. 35 Jahren,
ohne mineral..
u. ohne organ.
Düngung, +
TM 87 %
TM 54 %
n. 35 Jahren,
TM 94 %
TM 70 %
Ut3
150mm Bereg./Jahr
n. 35 Jahren,
TM 91 %
TM 72 %
Groß Kreutz,
GrK_M4
(Pkt.:3.3.1)
Su4
AZ 40/42
ohne mineral..
u. ohne organ.
Düngung
Groß Kreutz,
GrK_P60
(Pkt.: 3.3.2)
Su2
AZ 31/33
ohne mineral..
u. ohne organ.
Düngung
Sl2
AZ 31
ohne mineral.
u. organ. N;
mit P u. K
Hn, Sl3
GZ 33
ohne mineral.
u. organ. N;
mit P u. K
Su2
AZ 25
ohne mineral..
u. ohne organ.
Düngung
Su2
Großbeeren
(Kastenparzellenversuch)
Grb_KPA
(Pkt.: 3.2.1)
Müncheberg
Mue_V140
(Pkt.: 3.4.1)
Paulinenaue
Dauergrünland
(Pkt.:3.4.3)
Thyrow
Thy_D4
(Pkt.:3.5.1)
*)
Erträge der „Nullparzellen“ in %
Ls4
n. > 45 Jahren, TM 40 %
TM 51 %
(N-Bilanz -13kg/ha)
n. > 45 Jahren, TM 50%
TM 49%
n. > 45 Jahren, TM 40 %
n. 40 Jahren
Vergleichsbezug
mit STM. u.
Kalk
80-110kg mineral.
N;
(N-Bilanz
+56kg/ha)
80-110kg mineral. N
+ Stroh-/Grün-/
Blattdüngung
(N-Bilanz +63kg/ha)
100kg organ. N;
Je 100kg N organ.
u. mineral./ha
100kg organ. N
Je 100kg N organ.
u. mineral./ha
100kg organ. N
Je 100kg N organ.
u. mineral./ha
mineral. + organ. je
100 kgN/ha;
(N-Bilanz +94kg/ha)
organ. 100kg N/ha
(N-Bilanz +40kg/ha)
76kg organ. N +
54kg mineral.N/ha;
(N-Bilanz
+50kg/ha)
84kg mineral. N/ha
(N-Bilanz
+39kg/ha)
mineral. + organ. N;
TM 59 %
nur STM.- N
TM 73 %
120kg mineral. N/ha;
TM 65 %
240kg mineral. N/ha
n. > 60 Jahren, TM 10 %
(S-Gerste Totalausfall)
NPK + Kalk
Su2 = Schwach schluffiger Sand; Sl2 = schwach lehmiger Sand; Su4 = stark schluffiger Sand; Ls4 =
stark sandiger Lehm; Ut3 = mittel toniger Schluff; Hn = Niedermoortorf
150
4.1.2 Erträge der gedüngten Prüfglieder
Als Hauptfragestellungen der Prüfparzellen wird der Einfluss unterschiedlicher
N- und C-Zufuhr sowie der Bodenbearbeitung behandelt.
•
Für die klimabedingten Ertragsveränderungen hat CHMIELEWSKI (Pkt. 3.1.1)
bezogen auf die Zeit 1950-2000 nachgewiesen, dass Winterroggen und Zuckerrüben positiv, Kartoffeln wenig positiv auf die 1,2°C Temperaturanstieg
reagierten, wohingegen Sommergerste und Hafer sich indifferent verhielten
und Ackerbohne leicht rückläufige Erträge erbrachte.
•
Trotz Kalkversorgung gehen bei unterlassener Stallmistdüngung die Erträge
bis zu 20% zurück (BDa D3, Pkt. 3.1.2). Für das Prüfglied STM wurden in den
ersten 30 Versuchsjahren gleich hohe Erträge gemessen wie für das Prüfglied
STM+Kalk. Erst in den folgenden 20 Jahren fielen die Erträge um > 40% gegenüber STM+Kalk ab. Die Kombination von STM+NPK+Kalk erbrachte im
Mittel von 15 Jahren im Dauerversuch Thy D4 ( Pkt. 3.5.1) die höchsten Erträge. Auf fehlenden Kalk und NPK (-68%) ohne STM und Kalk (-62 %) reagierte
Sommergerste am negativsten. Für Kartoffeln und Silomais lagen die Ertragseinbußen für die genannten Varianten in Thyrow nur zwischen -8 % und 26 %.
•
Im Bodenfruchtbarkeitsversuch am Standort Thyrow (Pkt. 3.5.2) bewirkte die
alleinige STM–Gabe (200 dt ha-1) zwar höhere Erträge als die PK- Düngung
allein, aber niedrigere als die NPK–Düngung. Deutlich über diesem Ertragsniveau liegen die Parzellen mit der kombinierten mineralischen und organischen
Düngung.
Die
in
Brandenburg
viel
genutzte
Düngungskombination
NPK+Stroh+N zeigt im Mittel von 20 Versuchsjahren gleich hohe Erträge wie
die Prüfglieder NPK+STM und NPK+Stroh (Abb.: 4.1.2.1). Von den geprüften
Nutzpflanzen reagiert der Roggen am wenigsten auf die organische Ergänzung der mineralischen Düngung und die Kartoffel am stärksten.
151
dt ha-1
400
350
Kartoffeln (FM)
300
Silomais (TS)
Winterroggen (86%TS)
250
200
150
100
50
od
en
r
br
.b
N
PK
+S
t
0d
t/h
a+
O
N
PK
+S
TM
20
N
D
PK
+S
tr
+N
+G
D
N
PK
+S
tr
+N
D
N
PK
+S
T
M
20
0d
t/h
a+
G
0d
t
40
M
M
N
PK
+G
/h
a
/h
a
0d
t
20
N
PK
+S
T
PK
N
PK
N
PK
+S
T
ST
M
20
0d
t/h
a
0
Düngungsvarianten bei 120kg N ha-1
Abb. 4.1.2.1: Erträge bei unterschiedlichen Düngungsvarianten
Bodenfruchtbarkeitsversuch Thyrow (1996-2006)
•
Im DFV P60 (Pkt. 3.3.2) in Groß Kreutz wurde im Vergleich zu den anderen
Brandenburger Dauerversuchen breite Palette von organischen Düngern mit
variierter mineralischer N-Düngung kombiniert. Wie in Abb. 4.1.2.2 gezeigt,
führten unterschiedlichste Düngungskombinationen zu sehr ähnlicher Erträgen, dass eine moderate mineralische N–Gabe (74 kg ha-1) ergänzt durch
Strohdüngung ohne N–Ausgleich ein hohes Ertragsniveau (67,1 dt TM ha-1)
sichert. Jedoch wurde auch mit reiner mineralischer N–Gabe (84 kg ha-1) etwa
der gleiche Ertrag (68 dt TM ha-1) erreicht. Für beide Varianten liegt die gleiche N-Bilanz (39 kg/ha) vor. Es sei darauf verwiesen, dass für alle Stallmistvarianten ein höherer N–Bilanzüberschuss ermittelt wurde. Stallmist (250 dt ha-1)
bewirkte in Kombination mit moderater mineralischen N–Gabe (84 kg ha-1) einen Ertragszuwachs von 8,5 dt ha-1 gegenüber der reinen Mineraldüngung (84
kg ha-1), jedoch mit einer N-Bilanz von 73 kg N ha-1. Mit Gründüngung und
Gründüngung mit einmaliger Strohdüngung in der Fruchtfolge werden mit einem Gesamt-N-Einsatz von 84 bzw. 93 kg N ha-1a-1 sehr gute Erträge (70,0
bzw. 72,2 dt TM ha-1a-1) bei gleichzeitig nach DüVO zulässigen N-Bilanzen
(<60 kg N ha-1a-1) erzielt. Bemerkenswert ist, dass beide Gründungsvarianten
die mit 71 bzw. 74% im Versuch höchste agronomische N-Effizienz aufweisen.
152
Gegenüber beiden Gründüngungsvarianten erbringen einmalige Strohdüngung in der Fruchtfolge und alleinige N-Mineraldüngung um ca. 5 % geringere
Erträge bei gleichzeitig auf 67 bzw. 68% verminderter N-Effizienz. Mit alleiniger Stallmistdüngung reduziert sich die Ertragsleistung um weitere 20 % und
dt TM ha -1
die agronomische N-Effizienz auf nur noch 53 %.
250
TM-Ertrag
200
min. N
organ. N
150
N - Bilanz
100
50
0
S
2
G
M
G
M
0,
St
2
0,
G
M
St
G
M
oh
St
G
ül
ül
ül
rü
r
x
in
i
i
5
x
5
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ro
r
ne tall
St
l
l
St
l
St alld ner
St ner
er
er
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ro e I 6
al
al e I m e II
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g
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N
n
n
e
n
t
(
u
u
S
oh
un
ge
ge
ge
ge
S
-A
it
ng
ng
Ng
g
Nne
g
us
r ( troh tro
r(
r(
(N
r
A
m
Au
h
N
N
N
gl
NP usg
e
it
5
5
rh
e
s
e
e
sg
S
r
e
r
i
l
K)
ch
öh
ei
tro
hö
hö
h
r h lei
ch
t)
ht
ht
h
c
o
II)
I)
ch h 6
)6
Abb. 4.1.2.2: Erträge ha -1bei variierter mineralischer und organischer Düngung, D FV P60 Groß Kreutz in dt TM (1959-2006)
Die Varianten mit Gülle als organische N–Quelle bzw. sehr hohe mineralischen N –Gaben führten zu 5 – 9 dt ha-1 höheren Erträgen, aber auch zu deutlich höheren N–Bilanzüberschüssen (83 - 127 kg ha-1) und geringerer agronomischer N-Effizienz. Die Varianten mineralischer N-Gabe (88 kg ha-1 bzw.
85 kg N ha-1) in Kombination mit Strohdüngung mit N-Ausgleich bzw. Stroh
mit Gründüngung erbrachten sichere hohe Erträge und geringe N–
Überschüsse bei hoher N-Effizienz.
•
Der DFV M4 von Groß Kreutz (Pkt. 3.3.1) mit systematisch gestaffelten NGaben aus STM bzw. mineralischen Ursprungs gibt Aufschluss über die Kombinationseffekte der beiden N-Quellen auf den Ertrag, die N-Bilanz und die NEffizienz (Abb. 4.1.2.3). Mit 150 kg ha-1 mineralischen N wird der gleiche TMErtrag erreicht wie bei 200 kg STM-N ha-1. Die gravierenden Unterschiede lie153
gen aber in der N-Bilanz mit 52 bzw. 112 kg N-Überschuss und der agronomischen N-Effizienz von 72 % bzw. 51 %. Aus ökologischer Verantwortung sollte
diesem Sachverhalt in Bewirtschaftungssystemen mit ausschließlicher Stallmistdüngung Rechnung getragen werden. Die für diesen Standort optimale NKombination kann mit 50-100 kg ha-1 mineralischen N plus 50-100 kg ha-1
STM-N bei einem maximalen Gesamt-N-Einsatz von 150 kg N/ha angegeben
werden.
dt TM ha -1
100
90
80
70
60
0 kg min N ha-1
50 kg min N ha-1
50
100 kg min N ha-1
40
150 kg min N ha-1
200 kg min N ha-1
30
20
10
0
0
50
100
150
200
kg STM N ha-1
Abb. 4.1.2.3: Langjährige mittlere Ertragsentwicklung in Abhängigkeit von der
N-Düngung im DFV M4 Groß Kreutz (1967-2006)
•
Die Trockenmasseerträge auf Niedermoordauergrünland am Standort Paulinenaue (Pkt: 3.4.3) wurden durch steigende N-Gaben deutlich erhöht. Oberhalb von 240 kg N ha-1 bleibt die ertragssteigernde N-Wirkung jedoch aus
(Abb. 4.1.2.4).
Die Verwertung des applizierten mineralischen N durch das Grünland auf
dem Niedermoor verschlechtert sich mit steigender N-Gabe, obgleich die Proteingehalte der Aufwüchse deutlich mit der N-Düngung ansteigen (16,1 % auf
23,3%). Durch die Nettomineralisierung des Niedermoores wurden knapp
200 kg N ha-1 jährlich freigesetzt (KÄDING u.a.2003). Da der N-Überhang der
154
dt TM ha
-1
120
103,7
100
107,3
94,8
87,5
80
79,6
60
40
20
0
0kg N
60kg N
120kg N
240kg N
480kg N
N-Düngung ha -1
Abb. 4.1.2.4: Mittlere Erträge in Abhängigkeit von der N-Düngung
Niedermoorgrünlanddauerversuch Paulinenaue (1961-1990)
Düngung nicht zur Steigerung des Boden-N-Vorrates führte (Tab. 3.4.3.3),
muss davon ausgegangen werden, dass ein hoher Anteil des N als NH3 freigesetzt wurde (KÄDING u. SCHMIDT 1995).
Teilzusammenfassung:
•
Die Ergebnisse der Nullparzellen der DFV (geben eindeutig Aufschluss über
das jeweilige fruchtfolgespezifische Ertragspotential des Standortes, da für die
verglichenen DFV der Einfluss von Niederschlägen und Temperatur weitgehend gleich gesetzt werden kann.) widerspiegeln den Anteil der Bodenwirkung
an der Ertragsbildung am deutlichsten, da kein Düngungseffekt vorhanden ist
und da für die verglichenen DFV-Standorte der Einfluss von Niederschlägen
und Temperatur weitgehend gleich gesetzt werden kann.
Startbedingungen/Versuchsdauer
•
Die Ausnutzung des jeweiligen Ertragspotentials des Standortes kann durch
die effektivste Kombination von mineralischen und organischen N–Gaben weitestgehend erzielt werden. Hierbei sollte der mineralische Anteil jeweils größer
155
als der organische N-Anteil sein. Die Entscheidungskriterien hierfür ergeben
sich aus der N–Bilanz, der N–Effizienz und dem erzielbaren Ertrag.
•
Die Kombination von mineralischem N plus Stroh plus N–Ausgleich erbrachte
auch gesichert hohe Erträge und eine gute N–Verwertung. Die alleinige organische N–Gabe ermöglicht zwar auch hohe Erträge zieht aber immer einen
höheren N–Überschuss nach sich.
•
Die Erträge und der Rohproteingehalt von Dauergrünland auf Niedermoor lassen sich in Abhängigkeit von der Nutzungsintensität bis 240 kg mineralischen
N je Hektar deutlich steigern, wobei die agronomische N–Effizienz stark gemindert ist.
4.2 Stickstoff- und Kohlenstoffhaushalt des Systems Boden-Pflanze
Die in diesem Abschnitt vorgestellten Ergebnisse resultieren aus folgenden Brandenburger Dauerversuchen, in denen jährliche Untersuchungen zu der o.g. Thematik
durchgeführt wurden (Tab. 4.2.1).
Tab. 4.2.1: Datengrundlage für die im Kapitel 4.2 dargestellten Ergebnisse
Versuchstandort
Versuch
Berlin-Dahlem
BDa_IOSDV
1984 - 2004
Großbeeren
Grb_KPA Al
1973 – 2002
Grb_KPA D
1973 – 2002
Grb_DFV
1989 - 2003
GrK_M4
1967 – 2006
GrK_P60
1959 – 2003
Müncheberg
Mue_V140
1989 – 2003
Thyrow
Thy_DI
1969 - 2005
Thy_DIV
1965 - 2005
Thy_DVI
1966 - 2005
Lau_STAT
1965 - 1996
Groß Kreutz
Bad Lauchstädt
156
Auswertungszeitraum
Zusätzlich wurden aufgrund seiner Versuchsdauer von über 100 Jahren und der hervorragenden Bodenfruchtbarkeit (Bodenzahl 94-98; KÖRSCHENS et al., 1994) Ergebnisse des Statischen Versuchs in Bad Lauchstädt (Sachsen-Anhalt) (KÖRSCHENS, 1997; KÖRSCHENS et al., 1998) als Vergleichsmaßstab herangezogen.
Alle in den Kapiteln 4.2.1 – 4.2.3 aufgeführten Erträge und N-Haushaltskomponenten
sind Prüfgliedmittelwerte über den o.g. Auswertungszeitraum des jeweiligen Versuches.
4.2.1 Stickstoffhaushalt
Dauerdüngungsversuche bieten die einzigartige Möglichkeit, den Stickstoffhaushalt
des Systems Boden – Pflanze über lange Zeiträume hinweg zu bilanzieren. Diese
Langfristigkeit der Untersuchungen im Rahmen von Dauerdüngungsversuchen ermöglicht es, die Größe der einzelnen Komponenten des N-Haushaltes als Mittelwerte
eines größeren Zeitraums zu quantifizieren und somit Düngungseffekte losgelöst,
z.B. von zufälligen Witterungskonstellationen abzubilden. Die in die Auswertung einbezogenen Komponenten des N-Haushaltes (Dimension: kg N ha-1 Jahr-1) sollen folgend kurz vorgestellt werden.
Die N-Zufuhr zum System Boden – Pflanze erfolgt im Wesentlichen über 3 Quellen:
•
N aus mineralischer Düngung
•
N aus organischer Düngung
•
N aus sonstigen Quellen
Unter „N aus sonstigen Quellen“ werden N-Einträge über Saat- und Pflanzgut, atmosphärische Deposition sowie gegebenenfalls über das Beregnungswasser zusammengefasst. Insbesondere bei der atmosphärischen Deposition gehen die gemessenen Werte weit auseinander. Während von BÖHME und RUSSOW (2002) Depositionsraten > 70 kg N ha-1 Jahr-1 gemessen wurden, ergab eine flächendeckende Erfassung in Deutschland Werte zwischen 10 und 52 kg N ha-1 Jahr-1 (GAUGER,
2002). Da die N-Zufuhr aus sonstigen N-Quellen an keinem Brandenburger Dauerdüngsversuchsstandort gemessen wurde, musste sie berechnet werden. Als Bezugsgrundlage dienten die am jeweiligen Standort vorhandenen Prüfglieder ohne
157
organische und mineralische N-Düngung (Nullparzellen). Die für den jeweiligen Versuch zutreffende N-Zufuhr aus sonstigen N-Quellen wurde wie folgt definiert:
N-Abfuhr durch den Pflanzenbestand der Nullparzelle
- Änderung des Boden-N-Vorrates der Nullparzelle
= N-Zufuhr aus sonstigen N-Quellen
Der N-Vorrat des Bodens, eine weitere Komponente des N-Haushaltes, liegt überwiegend in Form der organischen Bodensubstanz vor und beträgt ein Vielfaches der
N-Menge, die zum Erntezeitpunkt in der pflanzlichen Biomasse vorhanden ist. Dieser
N-Vorrat des Bodens ist einer zeitlichen Dynamik unterworfen, die im Wesentlichen
durch Bewirtschaftung und Klima bestimmt wird. Die zur Bestimmung des N-Vorrates
zu messenden Größen sind der Gesamt-N-Gehalt und die Trockenrohdichte des Bodens. Da der N-Gehalt des Bodens einer relativ hohen zeitlichen und räumlichen Variabilität unterworfen ist (KÖSCHENS, 1982), ist es für die Bestimmung von zeitlichen
Veränderungen im N-Vorrat des Bodens sinnvoll, Daten aus langfristig untersuchten
Systemen – aus Dauerversuchen – zu nutzen. Die nachfolgend vorgestellten Ergebnisse zur mittleren jährlichen Änderung des N-Vorrates der Böden basieren auf
überwiegend jährlichen Messungen des Gesamt-N-Gehaltes des Bodens im Ap Horizont. Dabei entspricht diese mittlere jährliche Vorratsänderung mathematisch dem
Anstieg der linearen Regressionen N-Vorrat des Bodens vs. Zeit.
Die N-Abfuhr über die pflanzliche Biomasse basiert auf jährlichen Messungen der
Feldabfuhr an pflanzlicher Frischmasse sowie deren Trockensubstanz- und GesamtN-Gehalt.
4.2.2 Effektives Stickstoffangebot und dessen Einfluss auf die Pflanze
Während der Stickstoff aus mineralischen Düngern relativ direkt auf die Stickstoffaufnahme und die Ertragsbildung der Pflanze wirkt, beeinflusst der Stickstoff aus organischen Düngern zusätzlich die in der organischen Bodensubstanz gebundenen
N-Mengen. Diese werden einerseits erst durch Mineralisierungsprozesse pflanzenverfügbar. Andererseits kann in die organische Bodensubstanz übergeführter Dünger-N nicht zeitgleich durch die Pflanze aufgenommen werden. Um nun die Wirkung
158
der einzelnen N-Quellen auf den Pflanzenertrag und die Stickstoffabfuhr vergleichbar
zu machen, wurde das so genannte „Effektive Stickstoffangebot“ eingeführt:
N-Zufuhr über mineralische Düngung
+ N-Zufuhr über organische Düngung
+ N-Zufuhr aus sonstigen Quellen
- Änderung im Boden-N-Vorrat
= Effektives N-Angebot [kg ha-1 Jahr-1]
Über diesem effektiven N-Angebot wurden zunächst die Erträge der Prüfglieder der
o.g. Versuche dargestellt. Um Unterschiede im Hinblick auf die in den einzelnen Versuchen angebauten Pflanzenarten auszugleichen, wurde die mittlere, im Untersuchungszeitraum gebildete Gesamtrockenmasse der Pflanze, d.h. die Summe von
Haupt- und Koppelprodukt als gemeinsame Bezugsbasis verwendet. Beispielhaft
wird dieser Zusammenhang für den Versuch M4 in Groß Kreuz in der Abbildung
4.2.2.1 gezeigt.
Ertrag (Gesamttrockenmasse)
[t ha-1 Jahr-1]
10
8
6
4
2
Messung
Trend
0
0
50
100
150
200
250
300
-1
350
400
450
-1
Effektives N-Angebot [kg ha Jahr ]
Abb. 4.2.2.1: Ertrag in Abhängigkeit vom effektiven N-Angebot für den Versuch M4
in Groß Kreutz (1967-2006).
Die im Mittel des Untersuchungszeitraumes im Versuch M4 gemessenen Erträge
(Gesamttrockenmasse) variierten in Abhängigkeit von der N-Zufuhr zwischen 3,5 und
9,3 t ha-1 Jahr-1. Während im unteren N-Angebotsbereich (50 – 150 kg) der Ertrag
sehr deutlich beeinflusst wurde, näherte sich der Ertrag im höheren NAngebotsbereich einem Grenzwert an, der mit einer nichtlinearen Funktion (Trend)
159
des Typs y = a*(1-exp(b*x)) berechnet wurde. Um die einzelnen Versuche direkt miteinander vergleichen zu können, wurden alle berechneten Trends in einer Abbildung
dargestellt (Abb. 4.2.2.2).
Ertrag (Gesamttrockenmasse)
[t ha-1 Jahr-1]
14
12
10
8
Grb_KPA Al
Grb_KPA D
GrK_M4
GrK_P60
Lau_STAT
Mue_V140
6
4
2
0
0
100
200
300
400
500
600
Effektives N-Angebot [kg ha-1 Jahr-1]
Abb. 4.2.2.2: Berechneter Ertragverlauf in Abhängigkeit vom effektiven N-Angebot im
Vergleich von 6 Dauerdüngungsversuchen. (Untersuchungszeiträume
siehe Tab. 4.2.1)
Die Ertragsverläufe der einzelnen Versuche wurden in unterschiedlichen Intervallen
entsprechend dem tatsächlichen N-Angebotsbereich am jeweiligen Standort dargestellt. Beim Vergleich der Versuchsergebnisse ist zu berücksichtigen, dass der
Standorteinfluss (z.B. Bodenfruchtbarkeit, Klima) nicht vom Einfluss der Fruchtfolge
(Anbau unterschiedlicher Pflanzenarten, zu trennen ist. Jedoch wurden bei der Anlage der Versuche im Allgemeinen an den Standort angepasste, d.h. weitgehend das
jeweilige Standortertragspotenzial ausschöpfende Fruchtfolgen etabliert. Generell
wurden deutliche Ertragsunterschiede im Vergleich der einzelnen Standorte festgestellt. Die Erträge der Null-Parzellen als auch das Ertragspotenzial, definiert als
Grenzwert, dem sich der nichtlineare Trend bei steigendem N-Angebot annähert,
wurden gesondert in Tabelle 4.2.2.1 aufgeführt.
160
Tab. 4.2.2.1: Minimale und potenzielle Erträge (Gesamttrockenmasse) im Vergleich
der 6 Dauerdüngungsversuche.
(Untersuchungszeiträume siehe Tab. 4.2.1)
Versuch
Ertrag der Nullparzelle
Ertragspotenzial
[t ha-1 Jahr-1]
Relativ [%]**)
[t ha-1 Jahr-1] *)
Relativ [%]**)
Grb_KPA Al
7.9
175
11.6
88
Grb_KPA D
5.6
125
11.6
89
GrK_M4
3.5
77
9.2
70
GrK_P60
3.2
70
7.7
58
Lau_STAT
4.5
100
13.1
100
Mue_V140
2.9
64
9.1
70
*)
entspricht dem Koeffizienten a der Funktion Ertrag = a*(1-exp(b*effektives N-Angebot)), mit der die
Trends in der Abb. 4.2.2.2 berechnet wurden
**)
Bad Lauchstädt = 100%
Die Erträge der Nullparzellen widerspiegeln in erster Linie das Ausmaß der Stickstoffnachlieferung und der Wasserspeicherfähigkeit dieser Böden. Die mittleren jährlichen Erträge der Nullparzellen an den Standorten Groß Kreutz und Müncheberg
lagen relativ einheitlich im Bereich zwischen 3 - 3,5 t Gesamttrockenmasse pro Hektar. Die deutlich höheren Erträge in Großbeeren werden vorwiegend als Ergebnis der
Zusatzberegnung interpretiert. Einerseits wird unter Beregnungsbedingungen die
Nährstoffverfügbarkeit verbessert, andererseits stellt das Beregnungswasser eine
zusätzliche N-Quelle (Großbeeren: ca. 15 kg N ha-1 Jahr-1) dar, die in diesem niedrigen N-Angebotsbereich natürlich eine besonders hohe Effektivität aufweist (vgl. Abb.
4.2.2.2). Im Gegensatz zu den Erträgen der Nullparzellen ist das berechnete Ertragspotenzial weitgehend nicht stickstofflimitiert, sondern wird überwiegend durch
das Wasserangebot bestimmt. In dieses geht neben der Menge und der Verteilung
des natürlichen Niederschlags insbesondere das Wasserrückhaltevermögen des Bodens ein. Dieses ist an den Sandstandorten Groß Kreutz und Müncheberg stark limitiert und resultiert in einem Ertragspotenzial zwischen etwa 8 - 9 t Gesamttrockenmasse pro Hektar und Jahr. Obwohl die Großbeerener Versuche beregnet wurden,
liegt ihr Ertragspotenzial mehr als 10% niedriger als in Bad Lauchstädt – ein Hinweis
darauf, dass Standortnachteile nur bedingt durch agronomische Maßnahmen auszugleichen sind.
Analog zum Ertrag wird nachfolgend der Einfluss des effektiven N-Angebotes auf die
mit den geernteten Pflanzenteilen vom Feld abgefahrene Stickstoffmenge (N-Abfuhr
161
Pflanze) untersucht. Zunächst wird der Zusammenhang N-Abfuhr Pflanze vs. effektives N-Angebot wiederum für den Versuch M4 in Groß Kreuz gezeigt (Abb. 4.2.2.3).
200
175
N-Abfuhr Pflanze
[kg ha-1 Jahr-1]
150
125
100
75
50
Messung
Trend
25
0
0
50
100
150
200
250
300
-1
350
400
450
-1
Abb. 4.2.2.3:
N-Abfuhr durch die Pflanze in Abhängigkeit vom effektiven
N-Angebot für den Versuch M4 in Groß Kreutz (1967-2006).
Die im Mittel des Untersuchungszeitraumes in diesem Versuch gemessene N-Abfuhr
variierte in Abhängigkeit von der N-Zufuhr zwischen 41 und 169 kg ha-1 Jahr-1. Im
Unterschied zum Ertrag nahm die N-Abfuhr durch die Pflanze auch bei einem über
150 kg ha-1 Jahr-1 steigenden N-Angebot deutlich zu.
Im Vergleich der 6 Versuche sind für die N-Abfuhr (Abb. 4.2.2.4) deutlichere Differenzierungen feststellbar als für die Erträge (Abb. 4.2.2.2). Während sich die an den
einzelnen Standorten gemessenen höchsten Erträge annähernd um den Faktor 2
unterschieden, beträgt der Unterschied in den gemessenen höchsten N-Abfuhren
den Faktor 4. Für alle Versuche wurden sinkende Ertragszuwächse bei einem über
150 kg ha-1 Jahr-1 steigenden N-Angebot festgestellt (Abb. 4.2.2.2); im Hinblick auf
die N-Abfuhr durch die Pflanze in diesem hohen N-Angebotsbereich gab es jedoch
versuchsabhängige Unterschiede. Insbesondere für die beiden Großbeerener Versuche wurden für den gesamten N-Angebotsbereich annähernd lineare Zusammenhänge ermittelt. Dieser Effekt ist neben dem hohen N-Aufnahmevermögen der reinen
Gemüsefruchtfolge wiederum auf die beregungsbedingt gute Nährstoffverfügbarkeit
zurückzuführen.
162
N-Abfuhr Pflanze [kg ha-1 Jahr-1]
400
350
300
250
200
Grb_KPA Al
Grb_KPA D
GrK_M4
GrK_P60
Lau_STAT
Mue_V140
150
100
50
0
0
100
200
300
400
-1
500
600
-1
Abb. 4.2.2.4: Berechneter Verlauf der N-Abfuhr durch die Pflanze in Abhängigkeit
vom effektiven N-Angebot im Vergleich von 6 Dauerdüngungsversuchen. (Untersuchungszeiträume siehe Tab. 4.2.1)
Die N-Abfuhr von den Nullparzellen unterschied sich im Vergleich der 6 Versuche um
den Faktor 3 und widerspiegelt damit klar das unterschiedliche N-Nachlieferungsvermögen der Böden (Tab. 4.2.2.2).
Tab. 4.2.2.2: Minimale und potenzielle N-Abfuhr durch die Pflanzen im Vergleich der
6 Dauerdüngungsversuche.
Versuch
*)
N-Abfuhr der Nullparzelle
Potenzial der N-Abfuhr
[kg ha-1 Jahr-1]
Relativ [%]**)
[kg ha-1 Jahr-1] *)
Relativ [%]**)
Grb_KPA Al
111
221
700
223
Grb_KPA D
75
151
643
205
GrK_M4
41
81
183
58
GrK_P60
35
70
120
38
Lau_STAT
50
100
313
100
Mue_V140
37
73
182
58
entspricht dem Koeffizienten a der Funktion N-Abfuhr = a*(1-exp(b*effektives N-Angebot)), mit der
die Trends in der Abb. 4.2.2.4 berechnet wurden, **) Bad Lauchstädt = 100%
163
Die vergleichsweise hohen N-Abfuhren in den Nullparzellen der beiden Großbeerener Versuche bestätigen, dass sich die Böden nach 30 Jahren Versuchsdauer noch
nicht im Gleichgewichtszustand befanden, sondern entsprechend ihres zu Versuchsbeginn guten Versorgungszustandes abnehmende Gehalte an organischer Bodensubstanz aufwiesen (RÜHLMANN, 2003). Die analog zu den Erträgen berechneten
Potenziale der N-Abfuhr durch die Pflanze unterschieden sich zwischen den Versuchen durch den Faktor 6 und dokumentieren damit deutlich die summarischen Effekte vor allem der Unterschiede in Bodenfruchtbarkeit, Klima und Fruchtfolge.
4.2.3 Stickstoffbilanz
Für das System Boden – Pflanze wurde zunächst der Zusammenhang zwischen NZufuhr und N-Wiederfindung untersucht:
N-Zufuhr durch mineralische Düngung
+ N-Zufuhr durch organische Düngung
Änderung Boden-N-Vorrat
+ N-Zufuhr durch sonstige Quellen
+ N-Abfuhr durch Pflanze
= N-Zufuhr
= N-Wiederfindung
Der Zusammenhang soll zunächst wiederum am Beispiel des Versuche M4 in Groß
Kreuz dargestellt werden (Abb. 4.2.3.1). Während die N-Zufuhr zwischen 11 und 411
kg ha-1 Jahr-1 variierte, war die Spanne für die N-Wiederfindung (10 – 183 kg ha-1
Jahr-1) deutlich geringer. Dies bedeutet, dass die N-Wiederfindung bei geringer NZufuhr (Nullparzelle) 90% von der N-Zufuhr betrug; dieser Anteil sank mit steigender
N-Zufuhr auf 46%. Obwohl in den Brandenburger Dauerversuchen keine kontinuierlichen Messungen von N-Verlusten (Verlagerung, Denitrifikation) durchgeführt wurden, impliziert eine N-Wiederfindung von annähernd 50%, dass die in gleicher Größenordnung nicht wiedergefundenen N-Mengen als N-Verluste aus dem System Boden – Pflanze betrachtet werden können.
164
-1
N-Wiederfindung [kg ha Jahr ]
200
-1
150
100
50
Messung
Trend
0
0
100
200
300
400
N-Zufuhr [kg ha-1 Jahr-1]
Abb. 4.2.3.1: Zusammenhang zwischen N-Zufuhr und N-Wiederfindung im System
Boden – Pflanze am Beispiel des Versuche M4 in Groß Kreutz
(1967-2006).
Bei der Bewertung der Höhe von N-Verlusten ist es hilfreich, sich auf einen anzustrebenden Grenzwert zu beziehen. Erfolgt in diesem Zusammenhang der Vergleich
zu einem (im Gleichgewicht befindlichen) naturbelassenen Ökosystem, so sollten,
wenn input = output gilt, bei einer angenommenen atmosphärischen Deposition von
50 kg N ha-1 Jahr-1 auch mittlere Verluste in gleicher Höhe entstehen. Unter Nutzung
dieses Wertes als Grenzwert erfolgte die Gegenüberstellung von N-Zufuhr und NWiederfindung für 6 Brandenburger Dauerversuche (Abb. 4.2.3.2). Die in der Legende aufgeführte Reihenfolge der einzelnen Versuche entspricht der Reihenfolge der
berechneten Trends. Die blaue Gerade y = x symbolisiert eine N-Wiederfindung von
100%. Die rote Gerade markiert die Relation, in der die N-Wiederfindung 50 kg N
niedriger ist (entsprechend 50 kg N Verlust) als die jeweilige N-Zufuhr. Die Schnittpunkte dieser roten Geraden mit den berechneten Trends der jeweiligen Versuche
entsprechen der höchstmöglichen N-Zufuhr ohne die 50 kg N-Verlustgrenze zu überschreiten. Demnach ist die unter diesen Bedingungen maximale N-Zufuhr im Versuch P60 in Groß Kreutz auf 135 kg begrenzt, während in den beiden Großbeerener
Versuchen und im Statischen Versuch Bad Lauchstädt 230 - 245 kg N zugeführt werden können, ohne die 50 kg N-Verlustgrenze zu überschreiten.
165
-1
N-Wiederfindung [kg ha Jahr ]
600
-1
y=x
y = x - 50
400
Grb_KPA D
Grb_KPA Al
Lau_STAT
GrK_M4
Mün_V140
GrK_P60
200
0
0
135
200
245
400
-1
600
-1
N-Zufuhr [kg ha Jahr ]
Abb. 4.2.3.2: Zusammenhang zwischen N-Zufuhr und N-Wiederfindung im System
Boden – Pflanze im Vergleich von 6 Dauerdüngungsversuchen.
Neben dem generellen Zusammenhang zwischen N-Zufuhr und N-Wiederfindung
konnten aus den Dauerversuchen auch Erkenntnisse zum Beitrag der unterschiedlichen Formen der N-Düngung - mineralisch und organisch – auf die N-Bilanz gewonnen werden. Die N-Bilanz wurde wie folgt berechnet:
N-Wiederfindung
- N-Zufuhr
= N-Bilanz
Die N-Bilanz wird im Folgenden als N-Verlust interpretiert. Zur besseren Veranschaulichung der Ergebnisse (Abb. 4.2.3.3) wurde die Höhe der N-Verluste in 3 Klassen
eingeteilt: 0-50 (grün), 50-100 (gelb) und 100-150 kg ha-1 Jahr-1 (rot). Die Grenze
zwischen der grünen und der gelben Fläche entspricht N-Verlusten von 50 kg ha-1
Jahr-1, die, wie beispielhaft mittels der roten Pfeile symbolisiert, durch unterschiedliche Relationen von mineralischer zu organischer N-Düngung (kg ha-1 Jahr-1) eingehalten werden können: 175:0, 150:40, 100:100, 50:30 und 0:145.
166
100 – 150
50 – 100
0 – 50
Abb. 4.2.3.3: Höhe der berechneten mittleren jährlichen N-Verluste in Abhängigkeit
von der organischen und mineralischen N-Düngung – Ablesebeispiel.
Darüber hinaus ermöglicht diese Form der Auswertung die Bestimmung der Düngungskombination, über die dem System Boden-Pflanze die höchste N-Menge zugeführt werden kann, ohne dass mittlere jährliche N-Verluste von 50 kg ha-1 Jahr-1 überschritten werden. Die in der Abbildung 4.2.3.4 gezeigten N-Verluste der 6 Dauerversuche wurden in dem jeweiligen Wertebereich der tatsächlich gedüngten N-Mengen
dargestellt. Neben den bereits o.g. Unterschieden in der Höhe der möglichen Gesamt-N-Zufuhr wird deutlich, dass die mineralische und die organische N-Düngung
an den einzelnen Standorten in Bezug auf die N-Verluste unterschiedlich wirksam
waren. Während in den beiden Großbeerener Versuchen und im V140 in Müncheberg im Vergleich zur organischen N-Zufuhr mehr als doppelt so viel mineralischer
Stickstoff gedüngt werden konnte, ohne die 50 kg N ha-1 Jahr-1 Verlustgrenze zu
überschreiten, waren diese Unterschiede in der Verlustwirksamkeit der organischen
und mineralischen N-Düngung in den beiden Versuchen in Groß Kreutz sowie in Bad
Lauchstädt wesentlich geringer. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden für die
einzelnen Versuche, unter Einhaltung der 50 kg N ha-1 Jahr-1 Verlustgrenze, folgende
maximale Stallmistzufuhrraten in Abhängigkeit von der Höhe der mineralischen NDüngung ermittelt (Tab. 4.2.3.1).
167
Abb. 4.2.3.4: Höhe der berechneten mittleren jährlichen N-Verluste in Abhängigkeit von
der organischen und mineralischen N-Düngung und im Vergleich von 6
Dauerdüngungsversuchen. (Untersuchungszeiträume siehe Tab. 4.2.1)
168
Tab. 4.2.3.1: Kalkulierte maximale Zufuhr von Stallmist-N (oben) oder Stallmistfrischmasse (unten) bei unterschiedlicher mineralischer N-Düngung zur
Einhaltung mittlerer jährlicher N-Verluste aus dem System Boden –
Pflanze von ca. 50 kg N ha-1 Jahr-1.
Mineralische N-Düngung [kg N ha-1 Jahr-1]
Versuch
Grb_KPA Al
Grb_KPA D
GrK_M4
GrK_P60
Lau_STAT
Mue_V140
Grb_KPA Al
Grb_KPA D
GrK_M4
GrK_P60
Lau_STAT
Mue_V140
*)
0
72
100
100
89
142
55
120
165
165
150
235
90
25
50
75
100
125
150
175
200
71
99
97
84
139
53
Stallmist-N-Zufuhr [kg N ha-1 Jahr-1]
68
63
57
48
38
26
12
95
90
82
71
59
44
27
87
71
48
19
0
67
39
0
130 116
96
71
40
0
47
37
24
7
0
120
165
160
140
230
90
Stallmistfrischmassezufuhr [dt ha-1 Jahr-1]*)
115 105
95
80
65
0
160 150 135 120 100
75
45
145 120
80
30
0
110
65
0
220 195 160 120
70
0
80
60
40
10
0
225
250
0
8
0
10
0
Kalkulationsgrundlage: 100 dt Stallmist entsprechen 60 kg N
Im Zusammenhang mit der Humusreproduktion wurde in einer Vielzahl von nationalen und internationalen Dauerversuchen eine als optimal geltende Stallmistaufwandmenge von ca. 100 dt Stallmistfrischmasse pro Hektar und Jahr ermittelt
(KÖRSCHENS et al., 1995). Unter der Prämisse der Einhaltung eines mittleren jährlichen N-Verlustes von 50 kg ha-1 können mit dieser Stallmistmenge standortabhängig jedoch nur mit sehr unterschiedlichen Aufwandmengen an mineralischem Dünger-N angewendet werden. Für die beiden Großbeerener Versuche können Mineraldünger-N-Mengen von 80 und 150 kg ha-1, für die beiden Versuche in Groß Kreutz
von 90 und 60 kg ha-1 und für den Versuch in Bad Lauchstädt von ca. 130 kg ha-1 mit
einer jährlichen Stallmistmenge von 100 dt ha-1 kombiniert werden, ohne jährliche NVerluste von 50 kg ha-1 zu überschreiten. Im V140 in Müncheberg führt jedoch schon
die alleinige jährliche Zufuhr von 100 dt ha-1 Stallmist zur Überschreitung dieser Verlustgrenze.
Nach der Betrachtung des Einflusses unterschiedlicher Kombinationen von organischer und mineralischer N-Düngung auf die N-Verluste sollen diese N-Verluste im
nächsten Schritt zu den Erträgen in Relation gestellt werden. Wie bereits unter Punkt
169
4.2.2 genannt, wurde der im mehrjährigen (> 15 Jahre) Mittel gemessene Gesamttrockenmasseertrag als Bezugsgrundlage gewählt. Um eine bessere Vergleichbarkeit
zwischen den einzelnen Versuchen zu ermöglichen, wurden in diesem Abschnitt Relativerträge verwendet. Dazu wurden je Versuch das Prüfglied mit dem höchsten
mittleren jährlichen Gesamttrockenmasseertrag gleich 100% und die anderen Prüfglieder dazu in Relation gesetzt. Der prinzipielle Zusammenhang zwischen Ertrag
und N-Verlust in Abhängigkeit von der organischen und mineralischen N-Düngung
soll anhand der folgenden Abbildung verdeutlicht werden (Abb. 4.2.3.5).
Abb. 4.2.3.5: Relation zwischen N-Verlust und Ertrag in Abhängigkeit von der organischen und mineralischen N-Düngung– Ablesebeispiel.
Basierend auf der Abbildung 4.2.3.3, in der die drei N-Verlustklassen (grün, gelb und
rot) in Abhängigkeit von der organischen und mineralischen N-Düngung dargestellt
wurden, wurde die Abbildung 4.2.3.5 um die Relativerträge erweitert. Die Position der
einzelnen Symbole in dem Diagramm ist durch die jeweilige Düngungskombination,
und die Art der Symbole durch die jeweilige Ertragsklasse bestimmt. Demnach lag
der Ertrag der Nullparzelle (ohne Düngung) im Ertragsbereich < 50%. Die Düngungskombinationen 0 + 50 und 50 + 0 kg N (organisch + mineralisch) führten zu
Erträgen im Ertragsbereich 75 - 50%, die Kombination 50 + 50 ermöglichte Erträge
170
Abb. 4.2.3.6: Relation zwischen N-Verlust und Ertrag in Abhängigkeit von der organischen und mineralischen N-Düngung und im Vergleich von 6 Dauerdüngungsversuchen. (Untersuchungszeiträume siehe Tab. 4.2.1)
171
im Bereich 90 – 75 %, wobei alle genannten Kombinationen im „grünen“ NVerlustbereich liegen. Alle Düngungskombinationen mit einem summarischen NAufwand > 100 kg ha-1 führten zu N-Verlusten > 50 kg ha-1 und Erträge in der Klasse
100 – 95 % waren mit N-Verlusten ≥ 100 kg ha-1 verbunden.
Im Vergleich der 6 Versuche wurde festgestellt, dass die höchste Ertragsklasse (95 –
100 %) in Verbindung mit dem niedrigsten N-Verlustbereich (< 50 kg N ha-1) in der
Mehrzahl der Versuche nur durch alleinige mineralische N-Düngung (teilweise in
Kombination mit geringen N-Zufuhren über organische Dünger mit weitem C/NVerhältnis (18 kg ha-1 Kiefernrinde-N in Großbeeren oder 8 kg ha-1 Stroh-N in Müncheberg) erreicht werden konnte. Am Standort Groß Kreutz wurden hohe Ertragsklassen nur durch kombinierte organisch-mineralische N-Düngung erreicht; dies jedoch überwiegend nur in Verbindung mit N-Verlusten > 50 N ha-1.
4.2.4 Kohlenstoffhaushalt
Leichte Böden (Reinsande, Schluffsande und Lehmsande) nehmen von der landwirtschaftlichen Nutzfläche 44 % in Deutschland und 75 % in Brandenburg ein. Diese
vergleichsweise wenig fruchtbaren Böden sind insbesondere durch niedrige Humusund Nährstoffgehalte charakterisiert. Die niedrigen Humusgehalte sind überwiegend
durch die Korngrößenzusammensetzung bedingt. Einerseits bewirken die geringen
Tongehalte, dass nur ein kleiner Anteil an der organischen Bodensubstanz gegenüber dem mikrobiellen Abbau physikalisch geschützt ist. Andererseits fördern die hohen Sandgehalte über den damit verbundenen hohen Anteil an Grobporen die Belüftung dieser Böden und damit den mikrobiellen Abbau der ohnehin nicht physikalisch
stabilisierten organischen Bodensubstanz. Zur Beurteilung düngungsbedingter Unterschiede im Gehalt an organischer Bodensubstanz ist es notwendig, die Versuchsdauer zu berücksichtigen, da humusdynamische Prozesse relativ langfristig ablaufen.
Dieser Zusammenhang ist der Abbildung 4.2.4.1 zu entnehmen. Die diesbezüglichen
Daten resultieren neben den in den Kapitel 3.1 bis 3.5 vorgestellten Versuchsergebnissen aus folgenden Literaturquellen: ELLMER und BAUMECKER (1992),
SCHNIEDER (1990), SMUKALSKI et al. (1990). Dargestellt ist die Differenz im CorgGehalt der Prüfglieder „mit Stallmist“ und „ohne Stallmist“. Diese Differenz wurde auf
eine jährliche Stallmistzufuhrrate von 1 t C ha-1 (entsprechend: ca. 10 t STM Frisch-
172
masse ha-1) normiert und entspricht damit einer stallmistspezifischen Humus-C-
Spezifische Humus-C-Akkumulation [t/t]nnn
Akkumulation (Abb. 4.2.4.1). Die spezifische Humus-C-Akkumulation tendiert gegen
18
16
Lau_STAT
Thy_D4
Thy_D6
GrK_P60
Grb_DFV
Grb_KPA D
BDa_IOSDV
Mue_V140
GrK_M4
14
12
10
8
6
4
2
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Versuchsdauer [Jahre]
Abb. 4.2.4.1: Spezifische Humus-C-Akkumulation in Dauerdüngungsversuchen in
Abhängigkeit von der Versuchsdauer (Symbole = Messwerte;
Linien = berechneter Trend: blau = Bad Lauchstädt, schwarz = im Mittel der 8 Brandenburger Dauerversuche)
ein Maximum, das erreicht wird, wenn sich der Gleichgewichtszustand zwischen CZufuhr und C-Abbau einstellt. Dafür werden Zeiträume von mindesten 25 Jahren für
Sandböden und teilweise < 100 Jahre für tonreiche Böden benötigt. Im Mittel aller
untersuchten Brandenburger Dauerversuchsstandorte tendiert die spezifische Humus-C-Akkumulation gegen 8 Tonnen (schwarze Trendlinie). Wenn also die Menge
an Humus-C im Vergleich zum Prüfglied „ohne STM“ um 8 Tonnen je Hektar erhöht
werden soll, muss dem Boden über 25 (für Tonböden bis < 100) Jahre jährlich eine
Tonne STM-C je Hektar zugeführt werden. Um danach diesen Unterschied im Humusgehalt entgegen der mikrobiellen Veratmung aufrechtzuerhalten, muss die Stallmistzufuhr permanent fortgesetzt werden. Setzt man die einmalig erreichte Erhöhung
im Humusgehalt in Relation zur permanent erforderlichen (kumulierten) STM Zufuhr,
wird ersichtlich, dass der im Bodenhumus akkumulierte Kohlenstoffanteil mit der Zeit
gegen Null tendiert. Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass zur Ausbringung und
Einarbeitung von organischen Düngern der Einsatz fossiler Energieträger (Kohlenstoff) erfolgt. Damit wird aus dem Blickwinkel der Energieeffizienz und der Kohlenstoffbilanz die Fragwürdigkeit des Bestrebens, Böden in Zusammenhang mit der
173
„global change Problematik“ auf diese Art zur C-Sequestrierung zu nutzen, unterstrichen. Im Vergleich zu den Brandenburger Dauerdüngungsversuchen ist die spezifische Humus-C-Akkumulation für den Standort Bad Lauchstädt dargestellt (LößSchwarzerde, Bodenwertzahl 96, Tongehalt 21 %). Dort tendiert die spezifische Humus-C-Akkumulation gegen 13 Tonnen (blaue Trendlinie in Abb. 4.2.4.1). Dies ist ein
Resultat der etwa ⅓ geringeren Mineralisierungsintensität an diesem Standort
(FRANKO und OELSCHLÄGEL, 1995), die durch eine geringere Belüftung des Bodens (höherer Fein- und Mittelporenanteil) und damit verbunden durch einen höherer
Anteil physikalisch stabilisierter OBS) bedingt ist. Um einen Bezug zu der in Zusammenhang mit der Tabelle 4.2.3.1. genannten optimalen mittleren jährlichen Stallmistaufwandmenge von 100 dt ha-1 herzustellen, erfolgt die Umrechnung der in Abb.
4.2.4.1 verwendeten Dimension „Tonne OBS-Kohlenstoff je Tonne StallmistKohlenstoff“ in die Dimension „Corg-Differenz des STM-Prüfglieds zur Nullparzelle (%
tr.B.) je 100 dt Stallmistfrischmasse“. Die für die Brandenburger Dauerversuche und
für den Statischen Versuch Bad Lauchstädt ermittelten Werte von 8 bzw. 13 t OBS-C
je Tonne Stallmist-C entsprechen demnach Gehaltsdifferenzen gegenüber dem jeweiligen nicht organisch gedüngten Prüfglied von 0,11% Corg (Brandenburg) bzw.
0,20% Corg (Bad Lauchstädt). Mit der höheren spezifischen Stallmistakkumulation in
Bad Lauchstädt ist natürlich eine langsamere Dynamik, d.h. eine annähernd doppelt
so langen Dauer bis zur Einstellung des OBS-Gleichgewichtes verbunden (vgl. Abb.
4.2.4.1).
Analog zu den Erträgen erfolgt im nächsten Schritt der Vergleich der durch organische Düngung bewirkten Differenzen im Corg-Gehalt mit der N-Bilanz (Abb. 4.2.4.2).
Dazu wurden die Corg-Differenzen in 5 durch unterschiedliche Symbole markierte
Klassen eingeteilt, wobei wiederum die Position der Symbole innerhalb des Diagramms durch die jeweilige Düngungskombination bestimmt ist. Durch alleinige mineralische Düngung bis zu 200 kg N ha-1 wurden in diesem Beispiel demnach lediglich Differenzen bis 0,2 % Corg bewirkt. Ein Effekt der mineralischen N-Düngung auf
die Corg-Differenzen konnte noch bis zu einer Aufwandmenge von 100 kg N aus organischer Düngung nachgewiesen werden, für 150 kg N und 200 kg N aus organischer Düngung war dieser Effekt nicht mehr nachweisbar.
Die Gegenüberstellung des Zusammenhangs zwischen N-Verlust und düngungsbedingter Corg-Differenz für die schon in Kapitel 4.2.3 analysierten 6 Dauerversuche
erfolgt in Abbildung 4.2.4.3.
174
Abb. 4.2.4.2: Relation zwischen N-Verlust und Kohlenstoffgehalt des Bodens, ausgedrückt als Corg-Differenz des jeweiligen Prüfglieds zur Nullparzelle, in
Abhängigkeit von der organischen und mineralischen N-Düngung - Ablesebeispiel.
Gegenüber den Nullparzellen bewirkte die mineralische N-Düngung (durch eine Zunahme an Ernte- und Wurzelrückständen) an allen Brandenburger Versuchsstandorten eine Erhöhung des Gehaltes an organischer Bodensubstanz im Ap-Horizont von
meist unter 0,1 % C (maximal: 0,2% C, entsprechend ca. 9 t C je Hektar). Am Standort Bad Lauchstädt stieg der C-Gehalt mit steigender mineralischer N-Düngung maximal um 0,23 % Corg.
Die Wirkung der organischen Düngung auf den Gehalt an organischer Bodensubstanz ist stark von der Art des organischen Düngers und von dessen Aufwandmenge
abhängig. So bewirkte die Zufuhr der Kiefernrinde (80 dt ha-1 Kiefernrinde = 18 kg N
ha-1) eine deutliche Erhöhung im Corg-Gehalt der Großbeerener Versuche (um 0,3 –
0,4 % Corg auf Sand- und um > 0,4 % Corg auf Auenlehmboden), während die Strohdüngung (40 dt ha-1 Stroh = 8 kg N ha-1) im Müncheberger Versuch V140 lediglich zu
Änderungen des Corg-Gehalt von < 0,1 % Corg führte.
175
Abb. 4.2.4.3: Relation zwischen N-Verlust und Corg-Gehalt des Bodens, ausgedrückt als
Corg-Differenz des jeweiligen Prüfglieds zur Nullparzelle, in Abhängigkeit
von der organischen und mineralischen N-Düngung.
176
Bemerkenswert sind die deutlichen Unterschiede in der Stallmistwirkung. Während
die Corg-Differenz durch Stallmistzufuhr (entsprechend 80 – 90 kg ha-1 Stallmist-N im
V140 Müncheberg und P60 Groß Kreutz) maximal 0,2 Corg betrug, führte die Zufuhr
von Stallmist im M4 in Groß Kreutz (entsprechend 100 kg ha-1 Stallmist-N) zu Steigerungen im Corg-Gehalt von 0,2 bis >0,4 % Corg.
Im Hinblick auf die Relation zwischen Corg-Differenz und N-Verlust ist für die Wirkung
von Stallmist zu bemerken, dass in der niedrigsten N-Verlustklasse (< 50 kg N ha-1)
nur im Statischen Versuch in Bad Lauchstädt Differenzen > 0,4 % Corg auftraten. Die
geringsten Corg-Differenzen von < 0,1 % Corg wurden in der niedrigsten N-Verlustklasse für den V140 in Müncheberg ermittelt.
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Wiss. Berlin, 251-259.
5.0
Zusammenfassung
Düngungsversuche sind im Allgemeinen so angelegt, dass der Pflanze der jeweilig
zu untersuchende Nährstoff in der gesamten Spanne zwischen Mangel und Überschuss angeboten wird. Die Untersuchung des Einflusses dieser im konkreten Fall
unterschiedlichen Stickstoffversorgung auf Ertrag, N-Abfuhr, N-Verlust und Gehalt an
organischer Bodensubstanz dient der Bewertung und Optimierung der organischen
und der Stickstoffdüngung. Im Sinne der Mathematik wird unter Optimierung die Bestimmung optimaler zulässiger Lösungen eines Problems hinsichtlich einer gegebenen Zielfunktion verstanden. Übertragen auf die Düngung von Pflanzen gibt es demzufolge per se weder den „optimalen Ertrag“ oder den „optimalen Humusgehalt“,
noch die „optimale Aufwandmenge an Stallmist“ oder die „optimale Kombination von
organischer und mineralischer N-Düngung“. Aufgrund der oben erwähnten Umweltrelevanz der (durch Düngungsmaßnahmen zu beeinflussenden) Humusdynamik wurde
als Zielfunktion für die Optimierung von Düngungsmaßnahmen die Begrenzung der
mittleren jährlichen N-Verluste aus dem System Boden-Pflanze auf maximal 50 kg
ha-1 Jahr-1 gewählt. Alternativ dazu wurden die Ergebnisse auch für andere NVerlustgrenzen (50-100 und 100-150 kg ha-1 Jahr-1) dargestellt, um ggf. über weitere
Handlungsoptionen verfügen zu können.
Einfluss der organischen und mineralischen N-Düngung auf den Stickstoffund Kohlenstoffhaushalt des Systems Boden-Pflanze
Ertrag
•
Die mittleren Gesamttrockenmasseerträge (Haupt- und Koppelprodukt, gemittelt über mehrere Fruchtfolgerotationen, vgl. Tab.: 4.2.1) der Nullparzellen
178
schwankten in Brandenburger Dauerversuchen in Abhängigkeit vom Standort
zwischen 3 und 3,5 t ha-1 in unberegneten landwirtschaftlichen Fruchtfolgen;
für die beiden Böden mit der beregneten gemüsebaulichen Fruchtfolge wurden 5,5 und 8 t ha-1 ermittelt.
•
Die höchsten, in den Brandenburger Dauerversuchen ermittelten Gesamttrockenmasseerträge lagen in Abhängigkeit vom Standort zwischen 6,5 und
9,5 t ha-1 in unberegneten landwirtschaftlichen Fruchtfolgen sowie bei 11,5
und 12 t ha-1 für die beiden Böden mit der beregneten gemüsebaulichen
Fruchtfolge.
•
Die Wirkung der mineralischen N-Düngung wurde durch Beregnung deutlich
erhöht (Thyrow, D1). Während auf der N0-Stufe kein signifikanter Beregnungseffekt feststellbar war, bewirkte die Beregnung bei 72 kg N ha-1 einen
mittleren jährlichen Mehrertrag von 0,4 t ha-1. Bei einer Mineraldüngung von
144 kg N ha-1 war der beregnungsbedingte Mehrertrag mit 0,9 t ha-1 im Vergleich zu einer Mineraldüngung von 72 kg N ha-1 mehr als doppelt so hoch.
•
Unter der Prämisse des Einhaltens maximaler N-Verluste von 50 kg ha-1 Jahr-1
wurde die höchste Ertragsklasse (> 95% des am Standort im mehrjährigen
Mittel gemessenen höchsten Gesamttrockenmasseertrages) in der Mehrzahl
der Versuche nur in Prüfgliedern mit alleiniger mineralischer N-Düngung (teilweise in Kombination mit geringen N-Zufuhren über organische Dünger mit
weitem C/N-Verhältnis (18 kg ha-1 Kiefernrinde-N in Großbeeren oder
8 kg ha-1 Stroh-N in Müncheberg)) ermittelt. Am Standort Groß Kreutz wurde
die höchste Ertragsklasse nur durch kombinierte organisch-mineralische NDüngung erreicht; dies jedoch überwiegend nur in Verbindung mit N-Verlusten
> 100 N ha-1.
•
Die Böden der Prüfglieder mit den mineraldüngungsbetonten Düngungskombinationen, die zu Erträgen in der höchsten Ertragsklasse führten, wiesen in
den Brandenburger Versuchen Differenzen < 0,2% Corg; häufig auch < 0,1%
Corg im Vergleich zur Nullparzelle auf. Am Standort Bad Lauchstädt betrugen
diese Differenzen maximal 0,23% Corg.
Stickstoffabfuhr
•
Die mittlere jährliche Stickstoffabfuhr von den Nullparzellen (gemittelt über
mehrere Fruchtfolgerotationen, vgl. Tab. 4.2.1) durch die Pflanze war in Bran179
denburger Dauerversuchen mit 35 - 40 kg N ha-1 in unberegneten landwirtschaftlichen Fruchtfolgen sehr einheitlich. In der beregneten gemüsebaulichen
Fruchtfolge schwankte sie zwischen 75 und 110 kg N ha-1.
•
Die mit den höchsten, in den Brandenburger Dauerversuchen ermittelten Gesamttrockenmasseerträgen verbundenen Stickstoffabfuhren, betrugen in unberegneten landwirtschaftlichen Fruchtfolgen zwischen 95 und 170 kg N ha-1 –
damit waren sie deutlich niedriger als die Stickstoffabfuhren aus der beregneten gemüsebaulichen Fruchtfolge (325 - 330 kg N ha-1).
•
Im Gegensatz zu den Erträgen, die auf steigende N-Zufuhr mit deutlich abnehmenden Ertragszuwächsen reagierten, bestand auch im hohen N-Angebotsbereich ein annähernd linearer Zusammenhang zwischen N-Angebot und
N-Abfuhr, der für die gemüsebauliche Fruchtfolge am deutlichsten ausgeprägt
war.
Stickstoffbilanz
•
Die Berechnungen zur N-Bilanz dienten zwei Zielen: a) Ermittlung des Zusammenhangs zwischen Höhe der N-Zufuhr und der Höhe der NWiederfindung im System Boden-Pflanze und b) Vergleich der Verlustwirksamkeit organischer und mineralischer N-Düngung.
•
In allen Dauerversuchen wurde eine abnehmende N-Wiederfindung mit zunehmender N-Zufuhr ermittelt – dies ist gleichbedeutend mit einem Anstieg
der N-Verluste bei Erhöhung der N-Zufuhr. Die gemessene N-Wiederfindung
betrug in den Nullparzellen annähernd 100% und sank mit steigender NZufuhr zum Teil auf < 50%.
•
Wurden jährliche N-Verluste von 50 kg ha-1 Jahr-1 zugelassen, war die maximale N-Zufuhr im Versuch mit der geringsten N-Wiederfindung (P60 in Groß
Kreutz) auf 135 kg ha-1 Jahr-1 begrenzt, während in den beiden Großbeerener
Versuchen und im Statischen Versuch Bad Lauchstädt (Versuche mit höchster
N-Wiederfindung) 230 - 245 kg N ha-1 Jahr-1 zugeführt werden konnten.
•
Im Hinblick auf die Verlustwirksamkeit der organischen im Vergleich zur mineralischen N-Düngung wurden deutliche, standortabhängige Unterschiede festgestellt. In den beiden Großbeerener Versuchen und im V140 in Müncheberg
konnten im Vergleich zur organischen N-Zufuhr mehr als doppelt so viel mineralischer Stickstoff gedüngt werden, ohne die Verlustgrenze von 50 kg N ha-1
180
Jahr-1 zu überschreiten. Hingegen waren die Unterschiede in der Verlustwirksamkeit der organischen und mineralischen N-Düngung in den beiden Versuchen in Groß Kreutz sowie in Bad Lauchstädt wesentlich geringer.
•
Basierend auf den Ergebnissen zur Verlustwirksamkeit der organischen und
mineralischen N-Düngung wurden für 6 Dauerversuche Kombinationen aus
Stallmist-N und Mineraldünger-N-Zufuhr berechnet, mittels derer die Verlustgrenze von 50 kg N ha-1 Jahr-1 nicht überschritten wurde (Tab. 4.2.3.1).
Kohlenstoffhaushalt
•
Zur Bewertung der Wirkung der Stallmistdüngung auf den Humusgehalt des
Bodens im Vergleich unterschiedlicher Versuche erfolgte der Bezug auf die
Differenz im Corg-Gehalt des Bodens zwischen den jeweiligen Prüfgliedern mit
und ohne Stallmistzufuhr. Diese Differenz wurde auf eine Zufuhr von 1 t STMC ha-1 Jahr-1 normiert und STM-spezifische Humus-C-Akkumulation genannt.
Die spezifische Humus-C-Akkumulation tendiert gegen ein Maximum, das
nach 25 – 100 Jahren erreicht wird, wenn sich der Gleichgewichtszustand
zwischen C-Zufuhr und C-Abbau einstellt. Im Mittel der untersuchten Brandenburger Versuche betrug das Maximum der STM-spezifischen Humus-CAkkumulation ca. 8 Tonnen Humus-C je Tonne STM-C. Für den Standort Bad
Lauchstädt mit seiner etwa ⅓ geringeren Mineralisierungsintensität beträgt
dieser Wert annähernd 13 Tonnen Humus-C je Tonne STM-C. Bezogen auf
eine mittlere jährliche STM-Zufuhrrate von 10 t ha-1 entsprechen die beiden
genannten Akkumulationsraten Unterschieden zwischen den jeweiligen Prüfgliedern mit und ohne Stallmistzufuhr von 0,11% Corg (Brandenburg) bzw.
0,20% Corg (Bad Lauchstädt).
•
Um die genannte Humus-C-Akkumulationen von ca. 8 bzw. ca. 13 Tonnen
Humus-C je Hektar zu erreichen, ist zunächst über 25 – 100 Jahre hinweg eine jährliche Zufuhr von 1 Tonne STM-C je Hektar (entsprechend: 10 t STM
Frischmasse ha-1) notwendig. Soll nach diesem Erreichen des Gleichgewichtszustandes der Unterschied im Humusgehalt entgegen der mikrobiellen
Veratmung aufrechterhalten werden, muss die Stallmistzufuhr permanent fortgesetzt werden. Setzt man die einmalig erreichte Erhöhung im Humusgehalt
in Relation zur permanent erforderlichen (kumulierten) STM Zufuhr, tendiert
der im Bodenhumus akkumulierte Kohlenstoffanteil mit der Zeit gegen Null.
181
Zusätzlich erfolgt zur Ausbringung und Einarbeitung von organischen Düngern
der Einsatz fossiler Energieträger (Kohlenstoff).
•
Folglich ist das in Zusammenhang mit der „global change Problematik“ vorhandene
Bestreben,
Böden
über
die
organische
Düngung
zur
C-
Sequestrierung nutzen zu wollen, aus dem Blickwinkel der Energieeffizienz
und der Kohlenstoffbilanz fragwürdig.
•
Im Vergleich zur organischen Düngung war die Wirkung der mineralischen NDüngung auf den Corg-Gehalt relativ gering. In allen Brandenburger Versuchen
betrug die durch alleinige N-Mineraldüngung bewirkte Erhöhung des CorgGehaltes im Boden meist weniger als 0,1% Corg (maximal: 0,2% C, entsprechend ca. 9 t C je Hektar). Am Standort Bad Lauchstädt stieg der C-Gehalt mit
steigender mineralischer N-Düngung um maximal 0.23 % Corg
•
Die Gegenüberstellung der Corg-Differenz (des jeweiligen Prüfglieds zur Nullparzelle) zum N-Verlust zeigte deutliche Unterschiede zwischen den einzelnen
Versuchen. Während im Versuch V140 in Müncheberg in allen Prüfgliedern
mit N-Verlusten von nicht höher als 50 kg N ha-1 Jahr-1 die dazugehörigen
Corg-Differenzen mit ≤ 0,1% Corg am niedrigsten waren, wurden im gleichen NVerlustbereich im Statischen Versuch Bad Lauchstädt die höchsten CorgDifferenzen mit ≥ 0,4% Corg nachgewiesen.
Die standortübergreifende Auswertung von Dauerversuchen beinhaltet die Schwierigkeit, dass häufig neben dem Standortfaktor (Boden, Klima) zusätzlich Unterschiede in anderen Faktoren, wie Fruchtfolge, Düngermengen, Bodenbearbeitung etc.
auftreten. Um trotzdem Unterschiede zwischen den Standorten quantifizieren zu können, wurden Verallgemeinerungsgrundlagen genutzt wie z.B.:
•
Ertragsvergleich auf Basis Gesamttrockenmasse (Haupt- + Koppelprodukt)
•
Berechnung des effektiven N-Angebotes zur Schätzung von Standortpotenzialen (Gesamttrockenmasseertrag, N-Abfuhr)
•
Berechnung der N-Verlustwirksamkeit von organischer und mineralischer
N-Düngung
•
Vergleich von Ertrag und Corg-Differenzen auf Basis von N-Verlustklassen
•
Vergleich der STM-spezifischen Humus-C-Akkumulation
182
Auf Grundlage dieser Verallgemeinerungen können folgende Schlussfolgerungen
gezogen werden:
•
An Standorten mit hohem Potenzial für die pflanzliche Biomassebildung (hohe
Bodenfruchtbarkeit, günstiges Temperatur- und Bodenfeuchteregime und/oder
Düngung in Kombination mit Beregnung, = produktive Standorte) können in
sowohl landwirtschaftlichen als auch in gemüsebaulichen Fruchtfolgen maximale mittlere Gesamttrockenmasseerträge von 12 – 13 t ha-1 Jahr-1 erreicht
werden. Dies deckt sich auch mit dem im Seehausener Dauerversuch im Mittel mehrerer Fruchtfolgerotationen gemessenen Maximum von 12,6 t TMErtrag ha-1 Jahr-1 (HÜLSENBERGEN et al., 1992). Auf unberegneten Brandenburger Sandstandorten ist diese pflanzliche Biomasseproduktion auf 8 – 9
t TM ha-1 Jahr-1 begrenzt. Die mittleren Ertragsmaxima von einzelnen Kulturen
können höhere Werte erreichen. In einer beregneten landwirtschaftlichen
Fruchtfolge (D1 in Thyrow) wurden für Knaulgras Gesamttrockenmasseerträge ca.10 t TM ha-1 Jahr-1 und für die unberegnete Mais Monokultur in Bad
Lauchstädt (KÖRSCHENS et al., 1998) ca. 16,5 t TM ha-1 Jahr-1 gemessen.
•
An produktiven Standorten können dem System Boden – Pflanze wesentlich
höhere Nährstoffmengen (230 - 245 kg N ha-1 Jahr-1) zugeführt werden als
auf weniger produktiven Standorten (ca. 135 kg N ha-1 Jahr-1), ohne die
N-Verlustgrenze von z.B. 50 kg ha-1 Jahr-1 zu überschreiten.
•
Die N-Abfuhr im (beregneten) Gemüsebau ist über einen viel größeren Bereich annähernd linear mit dem N-Angebot korreliert als die N-Abfuhr von (unberegneten) landwirtschaftlichen Fruchtfolgen an den weniger produktiven
Brandenburger Sandstandorten. Damit verbunden ist ein vergleichsweise
niedriger N-Verlust derartiger Gemüsefruchtfolgen.
•
Die N-Verlustwirksamkeit der organischen Düngung ist wesentlich höher als
die der mineralischen N-Düngung. Während in den beiden Großbeerener Versuchen und im V140 in Müncheberg im Vergleich zur organischen N-Zufuhr
mehr als doppelt so viel mineralischer Stickstoff gedüngt werden konnten, ohne die 50 kg N ha-1 Jahr-1 Verlustgrenze zu überschreiten, waren diese Unterschiede in der Verlustwirksamkeit der organischen und mineralischen NDüngung in den beiden Versuchen in Groß Kreutz sowie in Bad Lauchstädt
wesentlich geringer. Diesbezügliche standortabhängige Unterschiede können
bisher nicht erklärt werden.
183
•
Auf produktiven Standorten sind höchste Erträge (> 95% der am Standort gemessenen Höchsterträge) auch in Verbindung mit niedrigen N-Verlusten (< 50
kg N ha-1 Jahr-1) zu realisieren. Dies ist überwiegend in Mineraldünger-N betonten Düngungskombinationen der Fall. An/in weniger produktiven Standorte/Fruchtfolgen gewinnt die organische Düngung im Hinblick auf die Ertragshöhe an Bedeutung – jedoch auf Kosten höherer N-Verluste.
•
Die gegenüber den Nullparzellen zum Erreichen von hohen Erträgen (> 95%
der am Standort gemessenen Höchsterträge) notwendigen Unterschiede im
Corg-Gehalt betragen für die weniger produktiven Brandenburger Sandstandorten überwiegend < 0,1% Corg und für die produktiven Standorte ca. 0,2% Corg.
•
Hieraus ergeben sich für die weitere Bearbeitung der Dauerversuche viele
Fragen, die auch vor dem Hintergrund nachhaltiger Bodennutzung dringend
beantwortet werden müssen.
•
Welche Zufuhr an organischer Substanz ist zwingend notwendig, um den Erhalt der organischen Substanz im Boden zu sichern und welche unvermeidbaren N-Verluste sind damit verbunden?
•
Welche Folgen für die Fruchtbarkeit (die biologischen chemischen und physikalischen Eigenschaften) und die Erreichung hoher standortangepasster Erträge ergeben sich bei alleiniger mineralischer Düngung?
•
Gibt es Möglichkeiten, die Fruchtbarkeit der Böden und damit die Ertragfähigkeit und -sicherheit der Böden durch Zufuhr ausgewählter organischer Dünger
(, z. B. mit weiten C:N-Verhältnissen, Stroh, Rinden, Grüngutkomposte) auch
unter veränderten Klimabedingungen zu erhöhen?
•
Kann die Humusreproduktionsleistung einzelner organischer Dünger bei unterschiedlichen Standortbedingungen genauer quantifiziert werden und damit
zur Präzisierung der Humusbilanzmethode beitragen?
•
Sind die hier vorgestellten Ergebnisse auf den ökologischen Landbau übertragbar?
Die Brandenburger Dauerdüngungsversuche bilden einen Teil der gegenwärtig weltweit ca. 600 und deutschlandweit ca. 90 vorhandenen Dauerfeldversuche mit einer
Versuchsdauer von >20 Jahren (KÖRSCHENS, 2005). Dauerfeldversuche haben
wesentlich zur Aufklärung einer Vielzahl von Prozessen im System Boden – Pflanze
– Umwelt beigetragen (siehe: .„Konzeption zum Erhalt und zur umfassenden Nutzung von Dauerversuchen“, www.igzev.de/IOSDV/). Insbesondere in Brandenburg
184
tätige Wissenschaftler wie ASMUS, GÖRLITZ und KORIATH haben bereits vor 50
Jahren mit die Grundlage für eine Methode zur Reproduktion der organischen Substanz des Bodens gelegt, aus der die heute bestehende „Humusbilanzierung - Methode zur Beurteilung und Bemessung der Humusversorgung von Ackerland“ hervorgegangen ist (VDLUFA Standpunkt 2004, www.vdlufa.de). Dieser VDLUFAStandpunkt bildet zugleich die Grundlage für die von den Landwirten einzuhaltenden
Vorschriften zur Bilanzierung des Humusbedarfs nach Cross Compliance.
Quo vadis, Dauerfeldversuch?
„Dauerfeldversuche, die jahrzehntelang durchgeführt werden, stellen ein „ökosystemares Gedächtnis“ dar, welches einerseits Auskunft über kurz-, mittel- und langfristige Wirkungen der Bodennutzung geben kann, andererseits aber auch Reaktionen
auf sich verändernde Umwelteinflüsse erkennbar macht. Somit sind diese Experimente von größtem Werte für das Ableiten von Prognosen und die Entwicklung entsprechender Anpassungsstrategien“ (ELLMER et al., 1997). In der internationalen
Wissenschaftslandschaft sind Dauerfeldversuche als „einzigartige Forschungsplattform“ anerkannt (CHRISTENSEN et al., 2006) und die Notwendigkeit, Dauerfeldversuche weiterzuführen, um langsame Veränderung in einer komplexen Matrix von Einflussfaktoren untersuchen zu können, ist unter „agriculturalists“ unbestritten
(KIRCHMANN, 2007). Jedoch wurden gerade in der jüngeren Vergangenheit viele
Dauerfeldversuche überwiegend aus finanziellen Gründen eingestellt und jeder Dauerversuchverantwortliche weiß um die Sorgen, immer wieder aufs Neue begründen
zu müssen, warum der Versuch nach so vielen Jahren auch künftig noch weitergeführt werden soll. Die Aufrechterhaltung von Dauerversuchen ist eben keine Selbstverständlichkeit und der permanente Appell an die Politiker im Hinblick auf finanzielle
Absicherung dieser Versuche ist nur eine, wenn auch eine unmittelbar existenzielle
Voraussetzung, zum Erreichen dieser Zielstellung.
Von gleichrangiger Bedeutung sind alle Aktivitäten der Verantwortlichen für die jeweiligen Dauerfeldversuche, die zur Verbreitung der gewonnenen Erkenntnisse als auch
zur Identifizierung neuer Forschungsfelder und damit verbunden zur Entwicklung von
Konzepten zur Sicherung des Fortbestehens von Dauerfeldversuchen beitragen.
Derartige Aktivitäten sind unter anderem:
185
•
die Einbeziehung benachbarter Wissenschaftsdisziplinen und innovativer Untersuchungsmethoden zur Erhöhung der Attraktivität von Dauerversuchen im
Hinblick auf den wissenschaftlichen Nachwuchs,
•
die aktive Nutzung der Dauerfeldversuche als Demonstrationsobjekte und Anschauungsmaterial für Studierende, Praktiker, Politiker sowie die allgemeine
Öffentlichkeit und
•
die Etablierung von nationalen und internationalen dauerfeldversuchsbezogenen Arbeitsgemeinschaften, Diskussionsforen und Internetportalen (AG „Internationalen
Organischen
Stickstoffdauerdüngungsversuche“
(IOSDV,
www.igzev.de/IOSDV/); Duke University Long Term Soil Ecosystem Studies
(http://ltse.env.duke.edu/) ; European LTE Gate - European Network of Longterm Experiments (www.igzev.de/LTE/); Global Change Master Directory
(http://gcmd.nasa.gov/); Long Continued Agricultural Soil Experiments: A Nordic Research Platform (www.planteinfo.dk/Nordic-LTE)),
•
die Einstellung der versuchsbezogenen
(Somnet,
Primärdaten
www.rothamsted.bbsrc.ac.uk/aen/somnet/,
in
Datenbanken
www.ufz.de/somnet/)
und das aktive Arbeiten mit dem Datenbestand z.B. zur Entwicklung und Validierung von Modellen zur Abbildung von Prozessen im System Boden –
Pflanze - Umwelt,
•
die Auswertung der vielen einzelnen versuchs- und standortspezifischen Ergebnisse (z.B. auf Grundlage vorliegender Publikationen) im überregionalen
Kontext, um z.B. die in der Cross Compliance enthaltenen Vorgaben unter
den geprüften Standortbedingungen zu präzisieren und anzupassen.
•
Insbesondere die beiden letztgenannten Punkte stellen eine Voraussetzung
dafür dar, die Reaktion Europäischer Agroökosysteme auf Veränderungen von
Bewirtschaftung und Klima prognostizierbar machen zu können. Dies betrifft
speziell die pflanzliche Biomasseproduktion und die Nährstoffverwertung im
System Boden-Pflanze. Der dafür unmittelbar aus Dauerfeldversuchen abzuleitende Beitrag könnte in Ergänzung zu bereits vorgeschlagenen vielfältigen
Themengebieten (siehe: .„Konzeption zum Erhalt und zur umfassenden Nutzung von Dauerversuchen“, www.igzev.de/IOSDV/) darin bestehen,
•
standorttypische Potenziale für die pflanzliche Biomasseproduktion und die NAufnahme als Funktion von Fruchtfolge, Bodentextur und Klima zu bestimmen,
186
•
Bewertungsschlüssel für den Vergleich der einzelnen Nutzpflanzenarten im
Hinblick auf ihr Ertrags- und N-Aufnahmepotenzial zu erarbeiten und
•
standorttypische OBS-Mineralisierungsraten als Funktion von Bodentextur und
Klima abzuleiten.
Im Ergebnis eines derartigen Vorgehens und basierend auf einem Netzwerk von
Dauerfeldversuchen scheint die Entwicklung eines Europäischen Informationssystems zur Produktivität von Agroökosystemen realistisch, das für Produzenten, Berater und Politiker zur Entscheidungsfindung beitragen sowie als Wissensbasis fungieren kann.
Die Autoren verstehen diese Broschüre auch als einen Beitrag in diesem Zusammenhang.
Literatur:
Christensen, B.T., Petersen, J., Trentemøller, U.M. (2006): The Ascov Long-term
Experiments on animal manure and mineral Fertilizers: The Lermarken site
1894-2004. Preface. DIAS report Plant production no. 121, p. 3.
Ellmer, F., Chmielewski, F.-M., Köhn, W., Pagel, H., Peschke, H. (1997): Einfluß der
Bodennutzung auf die langfristige Entwicklung von Fruchtbarkeit und Ertragsfähigkeit sandiger Böden, Kap. 6: Zusammenfassung. In: Ökol. Hefte Landwirtsch.-Gärtner. Fak. HU Berlin 7, 135-139.
Hülsbergen, K.J.; Rauhe, K,; Scharf, H.; Matthies, H. (1992): Langjähriger Einfluss
kombinierter organisch-mineralischer Düngung auf Ertrag, Humusgehalt und
Stickstoffverwertung. Kühn-Arch. 86, 11-24.
Kirchmann, H. (2007): Success Stories of Agricultural Long-term Experiments. Report from a conference at the Royal Swedish Academy of Agriculture and Forestry, 28-29 May 2007., Chap.: Preface. In: Kungl. Skogs- och Lantbruksakademiens TIDSKRIFT nr 9. 5-6. Körschens (2005): Globale und regionale Bedeutung von Dauerfeldversuchen. Arch. Acker- Pfl. Boden., 51, 111-117.
Körschens (2005): Globale und regionale Bedeutung von Dauerfeldversuchen. Arch.
Acker- Pfl. Boden., 51, 111-117.
Körschens, M.; Weigel, A.; Schulz, E. (1998): Turnover of soil organic matter (SOM)
and long-term balances – tools for evaluating sustainable productivity of soils. Z.
Pflanzenernähr. Bodenk., 161, 409-424.
187
188
Anhang
189
Tab. Ia: Klimadaten der Standorte der Dauerfeldversuche Brandenburg und Berlin
Versuchsort
Berlin-Dahlem
(Landkreis)
(B)
Versuchskennung BD_D3,E-Feld,
IOSDV
Zeitraum
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
37,4
30,7
37,2
34,0
50,6
66,0
53,1
60,6
42,3
35,0
41,2
51,9
Großbeeren
Groß Kreutz
Münchberg
(TF)
(PM)
(MOL)
Gbr_DFV,
GrK_M4,P60
Mue_V140,
KPA Al,D,Lö
V760
Mittlere monatliche Niederschläge (mm)
1971-2000
35
36,5
37,1
27
31,7
28,3
33
37,6
36,6
36
33,1
35,2
51
45,6
51,2
59
59,2
63,4
56
51,1
51,9
55
52,5
52,1
51
41,4
43,1
39
34,1
36,4
37
39,1
39,6
43
51
49,7
190
Paulinenaue
(HVL)
Pau_V102
40,1
29,7
36,9
31,7
46,0
62,8
48,8
53,7
41,0
32,9
38,6
51,1
Thyrow (TF)
Thy_D1, D4, D6
32,8
27,2
33,1
33,6
47,1
61,7
52,0
52,8
37,8
34,1
36,4
46,7
Tab. Ib: Klimadaten der Standorte der Dauerfeldversuche Brandenburg und Berlin
Versuchsort
Berlin-Dahlem
(Landkreis)
(B)
Versuchskennung BD_D3,E-Feld,
IOSDV
Zeitraum
Januar
Februar
März
April
Mai
Juni
Juli
August
September
Oktober
November
Dezember
Großbeeren
Groß Kreutz
Münchberg
(TF)
(PM)
(MOL)
Gbr_DFV,
GrK_M4,P60
Mue_V140,
KPA Al,D,Lö
V760
Mittlere monatliche Mitteltemperaturen (°C)
Paulinenaue
(HVL)
Pau_V102
Thyrow (TF)
Thy_D1, D4, D6
1971-2000
0,8
1,5
4,9
9,0
14,3
16,9
18,9
18,5
14,3
9,7
4,8
2,1
0,4
0,7
4,2
7,9
13,3
16,3
18,0
17,5
13,4
8,8
3,9
1,0
67
21
35
7
1603,7
k. A.
k. A.
k. A.
k. A.
k. A.
0,4
1,2
4,6
8,6
14,0
16,8
18,7
18,3
14,1
9,4
4,4
1,7
-0,46
0,25
3,7
7,69
13,14
16,01
18,03
17,64
13,39
8,64
3,75
1,02
0,2
0,7
4,0
7,9
13,4
16,3
18,2
17,8
13,5
8,9
4,1
1,6
-0,2
0,6
4,3
7,9
13,2
16,2
18,3
18,1
13,9
9,1
4,0
1,3
90
27
33
6
1652,25
77
19
37
7
1690,6
96
20
32
9
k. A.
Anzahl
Frosttage (Tmin< 0°C)
Eistage (Tmax < 0°C)
So-tage (Tmax >25°C)
Heiße T. (Tmax < 30°C)
Sonn.scheindauer (h)
78
19
43
10
1713,5
191
Weitere Literatur:
zu Punkt 3.1.1: Agrarmeterologisches Intensivmessfeld Berlin-Dahlem
Aster, E. A. v. 1960: Die Erfassung von Witterungskonstellationen und ihrer
Beziehungen zur Ertragsleistung. Dissertation TU Berlin.
Chmielewski, F.-M. 1998: Witterungsvariabilität und Ertragsbildung bei Getreide dargestellt am Beispiel von Sommergerste. Annalen der Meteorologie 37, 149150.
Chmielewski, F.-M. 1998: Der Einfluss der Witterung auf die Ertragsbildung von
Sommergerste. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 11, 97-98.
Chmielewski, F.-M. 1999: Die Witterungsabhängigkeit der Ertragsbildung von
Wintergetreide im Vergleich zu sommerannuellen Arten. Annalen der
Meteorologie 38, Selbstverlag DWD, Offenbach.
Chmielewski, F.-M. 1999: Impact of weather on the yield components of spring barley
compared with winter rye. In: Dear, R.J.; Kalma, J.D., Oke, T.R., Auliciems, A.
(Eds.): Biometeorology and Urban Climatology at the Turn of the Millennium,
Selected Papers from the Conference ICB-ICUC'99, Sydney, 8-12 Nov. 1999,
WMO/TD-No. 1026, 253-258.
Chmielewski, F.-M. 1999: Zur Witterungsabhängigkeit der Ertragskomponenten von
Winter- und Sommergetreide, dargestellt am Beispiel von Winterroggen und
Sommergeste. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 12, 105-106.
Chmielewski, F.-M.; Köhn, W. 1999: Beziehungen zwischen der Ertragsbildung und
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Chmielewski, F.-M. 2001: Sensitivität von Pflanzen gegenüber klimatischen
Veränderungen - dargestellt an Ergebnissen des agrarmeteorologischen
Ertragsfeldes in Berlin-Dahlem und an den Daten der Internationalen
Phänologischen Gärten Europas. Habilitationsschrift FU Berlin, 110 S.
Chmielewski, F.-M., Köhn, W. 2002: Zuckerrübenerträge auf Sandboden
und witterungsbedingte Ursachen ihrer Variabilität. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss.
14, 129-130.
Chmielewski, F.-M. 2003: Multivariate statistische Methoden zur Analyse von
Witterungs-Ertrags-Beziehungen. In: Liesebach, M., Semmler-Busch, A.U.
(Hrsg.): Tagungsband zum 16. Herbstkol-loquium der AG Ökologie und Umwelt,
Berlin, 1.-2. Oktober, 61-70.
Chmielewski, F.-M. 2004: Erste Anzeichen von Klimaänderungen in der
Landwirtschaft. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 16, 87-88.
Chmielewski, F.-M. 2005: Klimaänderungen und Auswirkungen auf die
Landwirtschaft. In: Lüttger, A. (Hrsg.): 5. Brandenburger Beregnungstag
Blönsdorf, 25.11.2004, Kurzfassung der Vorträge, LVLF, 4-14.
Chmielewski, F.-M., Metz, R. 2005: Globale Klimaerwärmung - Folgen für Flora und
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Ellmer, F., Peschke, H., Köhn, W., Chmielewski, F.-M.; Baumecker, M. 1999: Die
Dauerfeldversuche an der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der
192
Humboldt-Universität zu Berlin. Übersicht und ausgewählte Ergebnisse. In:
Merbach, W., Körschens, M.: Internationales Symposium Dauerdüngungsversuche, 3.-5.6.1999 in Halle/Saale, UFZ-Bericht, 24, 21-24.
Flerchinger,
H.
2000:
Bodenfeuchteverlauf
unter
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107. VDLUFA-Kongress, 18. bis 23. September 1995, Garmisch-Partenkirchen,
Kurzfassungen der Vorträge (1995). - S. 211.
Rogasik, J.; Schroetter, S.: Der Müncheberger Nährstoffsteigerungsversuch : Effekte
kombinierter organisch-mineralischer Düngung auf Nährstoffbilanzen und
Entwicklung
der
Bodenfruchtbarkeit.
UFZ-Bericht
/
UFZUmweltforschungszentrum Leipzig-Halle 24 (1999). - S. 33-36
Rogasik, J.; Obenauf, S.; Lüttich, M.; Ellerbrock, R.H.: Faktoreneinsatz in der
Landwirtschaft – ein Beitrag zur Ressourcenschonung (Daten und Analysen aus
dem Müncheberger Nährstoffsteigerungsversuch). - Arch. Acker-Pfl. Boden. 42
(1997). – S.247-263
Rogasik, J.; Obenauf, S.; Lüttich, M.; Ellerbrock, R.H.: Faktoreneinsatz in der
Landwirtschaft – ein Beitrag zur Ressourcenschonung (Daten und Analysen aus
dem Müncheberger Nährstoffsteigerungsversuch). - Arch. Acker-Pfl. Boden. 42
(1997). – S.247-263
Rogasik J. , Obenauf S., Lüttich M., Scholz-Seidel C.; Ellerbrock R.H.: Sink and
Source Properties of Soils and Plants for Greenhouse Gases Influenced by Soil
and Crop Management. in: Behl R.K., Gupta A.P., Khuruna A.L. & Singh A.:
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Delhi (1996). - S. 86 -98
Rogasik, J.: Long-term field experiments at Müncheberg/Brandenburg – Effects of
manuring and N-fertilization strategies on soil fertility. 9th Nitrogen Workshop, 0912 September 1996, Braunschweig (1995). - S. 101-104
Rogasik, J.; Lüttich, M.; Scholz-Seidel, C.: Entwicklung der Bodenfruchtbarkeit,
insbesondere der Humus- und Nährstoffdynamik, in Abhängigkeit von
veränderten Klimabedingungen und daran angepaßter Landbewirtschaftung. 107.
VDLUFA-Kongress, 18. bis 23. September 1995, Garmisch-Partenkirchen,
Kurzfassungen der Vorträge, (1995). - S.213
208
Rogasik, J.; Dämmgen, U.; Lüttich, M.: Ökosystemare Betrachtungen zum Einfluß
klimatischer Faktoren und veränderter Intensität der Landnutzung auf Quellenund Senkeneigenschaften von Böden für klimarelevante Spurengase.
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(1995). - S.37-58
Rogasik, J.; Smukalski, M.: Beziehungen zwischen quantitativen Faktoren der
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deren Modifikation durch ausgewählte Klimaelemente. Arch. Acker- Pflanzenbau
und Bodenkd., 37(1993). - S. 325-340
Rogasik, J.; Smukalski, M.; Obenauf, S.: Cover crops on sandland in Germany:
husbandry and fate of nitrogen. Aspects of Applied Biology 30 (1992). - S. 309316
Rogasik, J.: Die Ertragshöhe von Winterweizen in Abhängigkeit von
Bodenfruchtbarkeitszustand, Vorfruchtstellung und organischer Düngung. Arch.
Acker-Pflanzenbau Bodenkd., Berlin 32 (1988)11. - S.731-739
Rübensam, E.; Eich, D.: Problematik und erste Ergebnisse der Müncheberger
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Smukalski, M.; Rogasik, J.: Long term field experiment at Muencheberg/
Brandenburg - Effects of manuring and N-fertilization on soil fertility. Proceedings
of the symposium "Long Term, permanent fertilizing experiments", University of
Krakow, (1993) II. - S. 115-124.
Smukalski, M.: Rogasik, J.; Obenauf, S.: Nährstoffumsatz und Nährstoffbilanzen bei
ackerbaulicher Nutzung pleistozäner Sandböden in Abhängigkeit von
Nährstoffzufuhr
und
Fruchtfolge
Ergebnisse
aus
Müncheberger
Dauerfeldversuchen. Landbauforschung Völkenrode, 43 (1993). - S. 211-223.
Smukalski, M.; Rogasik, J.: Nährstoffbilanzen und Entwicklung der
Bodenfruchtbarkeit bei extensivem bis intensivem Wirtschafts- und
Mineraldüngereinsatz. Maercker-Symposium zum 90jährigen Bestehen des
Statischen Düngungsversuchs Bad Lauchstädt: "Dauerfeldversuche und
Nährstoffdynamik", 9.-l2.6. 1992 in Bad Lauchstädt, (1992). - S. 36-41
Smukalski M.: Rogasik, J.: Nitratdynamik fertiler Ackerböden bei Übergang zu
extensiver Nutzung. 104. VDLUFA-Kongreß in Göttingen, 14.-l9.9. 1992:
"Ökologische Aspekte extensiver Landbewirtschaftung", Kurzfassung der
Vorträge (1992). - S. 31
Smukalski M.; Rogasik. J.; Künkel. K.-J.: Landbau und Treibhauseffekt -CO2-Umsatz
bei unterschiedlicher Intensität der Landbewirtschaftung. Landbauforschung
Völkenrode. 42 (1992). - S. 55-61
Smukalski, M.; Rogasik, J.; Kühn, G.: Untersuchungen zur Extensivierung der
Getreideerzeugung auf sandigen und lehmigen Ackerböden des ostdeutschen
Tieflandes. Feldwirtschaft, Berlin 32 (1991)1. - S. 30-32
Smukalski, M.; Rogasik, J.; Kundler, P. u.a.: Ergebnisse aus Feldversuchen zur
Wirkung der quantitativen und der produktionstechnischen Methode der
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Smukalski, M.; Kundler, P.; Obenauf, S. u.a.: Beitrag zur qualitativen Aufklärung und
Quantifizierung der Beziehungen zwischen Maßnahmen zur Erhöhung der
Bodenfruchtbarkeit und BFK sowie den Erträgen. -F/E-Bericht FZB Müncheberg
(1984)
209
zu Punkt 3.4.2: Bewirtschaftungsversuch
Rogasik, Jutta; Schroetter, Susanne; Schnug, Ewald; Kundler, Peter: Langzeiteffekte
Ackerbaulicher Maßnahmen auf die Bodenfruchtbarkeit. Arch.Acker-Pfl.Boden,
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Seyfarth, W.; Joschko, M.; Höhn, W.; Augustin, J. und Schroetter, S. (Hrsg.):
Bodenökologische
und
pflanzenbauliche
Effekte
konservierender
Bodenbearbeitung auf sandigen Böden. Müncheberg, ZALF-Berichte 39 (1999). –
135 S.
zu Punkt 3.5.1: Statischer Nährstoffmangelversuch
Baumecker, M., Ellmer, F. 1999: Development of soil organic matter content in longterm trails at Thyrow (Germany). Zeszyty Problemowe Postepow Nauk
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Benkenstein, H., Pagel, H., Krüger, W. 1996: C- und N-Kennwerte eines
Sandbodens nach langjährig differenzierter Düngung in ausgewählten Varianten
der Thyrower Dauerversuche. Arch. Acker- Pfl. Boden. 40, 13-23.
Benkenstein, H., Pagel, H., Krüger, W. 1997: Veränderung verschiedener Kennwerte
des K- und P-Haushaltes von Böden des Thyrower Nährstoffmangelversuches
durch K- und P-Düngung im Gefäßversuch - 1. Mitteilung: Veränderung der KKennwerte. Arch. Acker- Pfl. Boden. 41, 1-10.
Benkenstein, H., Baumecker, M., Kroschewski, B. 1999: Einfluss temporärer K- und
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210
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differenzierter Düngung auf Kapazitäts-, Quantitäts- und Intensitätswerte des
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in
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Varianten
des
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auf Kapazitäts-, Quantitäts- und Intensitätswerte des Phosphats im Krumen- und
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Pagel, H., Benkenstein, H., Krüger, W., Baumecker, M. 1996: P- bzw. K-Status des
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Zu Punkt 3.5.2: Statischer Bodenfruchtbarkeitsversuch
Baumecker, M., Ellmer, F. 1994: Organische Bodensubstanz und Ertragsfähigkeit
eines Sandbodens. Ergebnisse aus einem langjährigen Dauerfeldversuch. Ökol.
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Benkenstein, H., Pagel, H., Krüger, W. 1994: Einfluß unterschiedlicher Ct-Gehalte
von Boden des Thyrower Bodenfruchtbarkeitsversuches auf Ertrag sowie Bodenund Düngerstickstoffaufnahme im Gefäßversuch. Arch. Acker- Pfl. Boden. 38,
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216
Ministerium für Ländliche Entwicklung,
Umwelt und Verbraucherschutz
des Landes Brandenburg
Referat Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Heinrich-Mann-Allee 103
14473 Potsdam
Telefon: 0331/866-7017
Fax:
0331/866-7018
www.mluv.brandenburg.de
[email protected]
Landesamt für Verbraucherschutz, Landwirtschaft
und Flurneuordnung
Müllroser Chaussee 50
15236 Frankfurt (Oder)
E-Mail:
[email protected]
Internet:
www.mluv.brandenburg.de/info/lvlf

Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin - LELF

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