Abteilung Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau

N-Bilanz Silomais

N-Bilanz und -Effizienz von Silomais bei variierter N- und Gülledüngung

von Nina Jovanovic, M. Wachendorf und F. Taube

1 Einleitung

Die herkömmliche Bestandsführung und Düngungsstrategie beim Silomaisanbau in Monokultur werden mit den negativen Auswirkungen von Nitratverlusten in Verbindung gebracht. Die bisherigen Arbeiten deuten aber auf eine gute N-Verwertung des Pflanzenbestandes hin, wenn mineralische und wirtschaftseigene Dünger, speziell die Gülle, mengenmäßig wie zeitlich bedarfsgerecht eingesetzt werden (Taube et al., 1997, Schröder, 1998, Wulfes et al. 2000). Das Gefährdungspotential einer N-Auswaschung kann auf der Basis der flächenbezogenen Stickstoffbilanz dargelegt werden (Hersemann und Lammel, 1990). Diese stellt einen wichtigen Ansatz für die bedarfsgerechte Düngungsstrategie dar und ermöglicht eine ökonomische und ökologische Optimierung der Stickstoffdüngung. Es liegen wenige Untersuchungen zu diesem Themenbereich vor, die ausschließlich auf Versuchsergebnissen basieren (Lütke Entrup et al., 1997). Demgegenüber gibt es zahlreiche Arbeiten, die auf Erfahrungswerten und Versuchsergebnissen (von Fischer, 1993) bzw. Betriebsdaten (Zerhusen-Blecher und Lütke Entrup, 1997) beruhen.

Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen des N-Projektes Karkendamm die flächenbezogene N-Bilanz und N-Effizienz von Silomais in kontinuierlichem Anbau bei variierter N- und Gülledüngung im Hinblick auf die ökologische Verträglichkeit überprüft.

2 Material und Methoden

Auf dem Versuchsgut Karkendamm der Universität Kiel (schlesw.-holst. Geest; Æ-Ndschlg. 802 mm; Æ-Temp. 8,3 °C; Bodenart/-typ: hS/Podsol; pH 5,6) wurde der vorliegende Versuch in den Jahren 1997 bis 1999 in Form einer Spaltanlage in vierfacher Wiederholung angelegt und mit drei Faktoren durchgeführt. Die Stickstoffdüngung wird durch Rindergülle mit 0, 20 m³ ha-1 (Æ der Jahre=50 kg Gesamt-N ha-1) sowie 40 m³ ha-1 (Æ der Jahre=100 kg Gesamt-N ha-1) und durch die N-Mineraldüngerintensitäten von 0, 50, 100 und 150 kg ha-1 variiert. Der dritte Versuchsfaktor stellt die Untersaat dar. Die Ansaatzeit erfolgte (`Naxos` , S 220, Kompakttyp) in allen Jahren Ende April/Anfang Mai (Reihenabstand 75 cm, angestrebte Bestandesdichte 10 Pfl. m-2). Unmittelbar nach dem Pflügen wurde die Rindergülle (im Mittel der Jahre: 4 % TS, 2,5 kg N m-3, 0,8 kg P2O5 m-3, 2,3 kg K2O m-3) mit Schleppschlauchtechnik ausgebracht und sofort flach eingearbeitet. Die Phosphorgabe wurde in eine Unterfuß- (30 kg P2O5 ha-1) und in eine Nachdüngung (35 P2O5 kg ha-1) zum 1-Blattstadium von Mais gesplittet. Die Kalidüngung wurde für alle Varianten entsprechend der Verabreichung in der höchsten Güllestufe angeglichen. Die mineralische N-Düngung (KAS) erfolgte in aliquoten Mengen zum 1-Blattstadium und zum 6-8-Blattstadium des Maises.

Die Parameter Trockenmasse- und Stickstoffertrag des Maises wurden erfasst. Die Bestimmung des N-Gehaltes des Pflanzenmaterials erfolgte anhand einer Schätzung mittels des NIRS-Verfahrens. Die N-Bilanz (der N-Saldo) wurde als vereinfachte Flächenbilanz für die Varianten ohne Untersaat aufgestellt. Sie ergibt sich aus der Differenz zwischen den Stickstoffmengen aus der mineralischen (NDüng.)und organischen Düngung (NGülle) sowie aus den auf 20 kg ha-1 geschätzten N-Einträgen über Niederschläge (NDepo.), die den N-Input darstellen und dem Stickstoffentzug (N-Ertrag kg ha-1) durch die Maispflanze (ohne Wurzeln und Stoppelreste) zum Erntetermin als N-Output. Als Kriterien der N-Effizienz wurden das Verhältnis Einheit Trockenmasse (dt ha-1) zum N-Ertrag (kg ha-1), der N-Saldo pro Fläche (kg N ha-1) und der N-Überschuss pro Einheit Trockenmasse (kg N dt-1) berechnet.

3 Ergebnisse und Diskussion

Im folgenden werden die gemittelten Werte über drei Versuchsjahre (1997-1999) präsentiert. Die Funktion für den Stickstoffertrag in Abhängigkeit vom Gesamtstickstoff (N-Input) aus Mineraldünger, Gülle und N-Deposition (0 kg N ha-1 bis 270 kg N ha-1) läßt sich mit quadratischer Regression beschreiben (Abb.1), die 86% der Variation des Stickstoffertrages erklärt. Der Stickstoffertrag nahm mit zunehmender Gesamtstickstoffzufuhr nicht linear zu. In der ungedüngten Variante mit einem Stickstoffentzug von 55 kg N ha-1 konnten 32% des Stickstoffsertrags der N-Maximalvariante (170 kg ha-1) erzielt werden. In bezug auf die N-Aufnahme der Kontrollvariante konnten keine ausgeprägten jahresspezifischen Unterschiede beobachtet werden. Die Stickstoffertragszunahme nimmt bei den meisten Varianten mit zunehmender Gesamtstickstoffmenge ab. Ab 170 kg ha-1 Gesamtstickstoff bzw. 150 kg ha-1 Düngerstickstoff konnten keine statistisch signifikanten Zunahmen des Stickstoffertrags festgestellt werden.

Mittels quadratischer Regression läßt sich in der Abb. 2 eine sehr hoch signifikante Beziehung (B=0,93) zwischen dem Stickstoff- und Trockenmasseertrag unter der Berücksichtigung der Gülle- und mineralischen Stickstoffdüngung aufzeigen. Ein steigender Stickstoffertrag bis 150 kg N ha-1 geht mit einem Anstieg des Trockenmasseertrags einher. Die größte Ertragszunahme weisen die Varianten mit geringen mineralischen Stickstoffintensitäten und mit alleiniger Gülledüngung sowie Güllevarianten in Kombination mit geringen Intensitäten an Mineralstickstoff auf. Der höchste Trockenmasseertrag von ca. 140 dt ha-1 wurde bei einem Stickstoffertrag von 150 kg ha-1 realisiert. Die weitere Zunahme des Stickstoffertrags konnte auf die erhöhten Rohproteingehalte der hochgedüngten Varianten zurückgeführt werden.

Die Abb. 3 zeigt einen sehr hoch signifikanten Zusammenhang zwischen flächenbezogener N-Bilanz (kg N ha-1), Mineraldünger- und Güllestickstoff. Dieser konnte anhand einer multiplen Regressionsgleichung mit Bestimmtheitsmaß von 0,95 beschrieben werden. Bei Betrachtung der alleinigen mineralischen N-Düngung tritt im Bereich von 0 bis 100 kg ha-1 ein Stickstoffdefizit von 40 bis 15 kg ha-1 auf, während die mit 150 kg N ha-1 gedüngte Variante N-Überschüsse von ca. 20 kg ha-1 aufweist. Die mit 50 kg ha-1 Güllestickstoff gedüngte Variante zeigte erst in der Kombination mit 150 kg N ha-1 aus dem mineralischen Dünger einen Überschuss von ca. 40 kg N ha-1. Während mit alleiniger Gülledüngung von 100 kg N ha-1 fast ein Bilanzausgleich festgestellt werden konnte, weisen die mineralisch ergänzten Güllevarianten positive N-Salden von ca. 20 kg ha-1 (100 kg ha-1 Güllestickstoff + 50 kg ha-1 Mineraldünger-N) bis ca. 80 kg ha-1 (100 kg ha-1 Güllestickstoff + 150 kg ha-1 Mineraldünger-N) auf. Bei der Kombination von Gülledüngung und hoher mineralischen N-Düngung entspricht die Steigerung der N-Bilanz der Menge zusätzlich eingesetzter N-Düngung., da der Mais auf diesem Niveau keinen zusätzlichen Stickstoff aufnehmen kann (s. Abb.1).

In der Abb. 4 ist der N-Saldo (kg N ha-1) bezogen auf die Einheit der geernteten Trockenmasse (dt ha-1) in Abhängigkeit von Gülle- und Mineraldüngerstickstoff dargestellt. Die Beziehung zwischen dem Quotienten N-Saldo/TM-Ertrag und den geprüften Faktoren wurde anhand einer multiplen Regressionsgleichung beschrieben, die diesen Zusammenhang gut (B=0,94) wiedergibt. Ohne Düngereinsatz werden dem Boden pro dt Trockenmasse 0,4 kg N entzogen. Die Güllevarianten mit 100 kg ha-1 sowie 50 kg ha-1 in Kombination mit 100 kg ha-1 Mineraldüngerstickstoff weisen fast einen Bilanzausgleich auf. Mit 150 kg ha-1 Mineraldüngerstickstoff entstehen in den Varianten ohne Gülleeinsatz je dt geernteten Biomasse die Überschüsse in Höhe von ca. 0,2 kg N, die ebenfalls in der kombinierten Variante (100 kg ha-1 Güllestickstoff + 50 kg ha-1 Mineraldüngerstickstoff) erreicht wurden. Die Variante 50 kg ha-1 Güllestickstoff zeigt den gleichen Überschuß erst in Kombination mit 150 kg ha-1 auf. Bei gleicher Menge an Mineraldüngerstickstoff lag dagegen der N -Überschuß der höchsten Güllevariante (100 kg N ha-1) schon bei 0,5 kg je dt Trockenmasse.

4 Schlussfolgerung

Bei der kombinierten Gülle- und Mineralstickstoffdüngung konnte ab 150 kg ha-1 Düngerstickstoffintensität keine signifikante Zunahme in bezug auf den Trockenmasse - als auch auf den Stickstoffertrag festgestellt werden. In diesem Düngungsbereich treten N-Überschüsse auf, wobei die N-Effizienz der Güllevarianten besonders in Kombination mit höheren Intensitäten an Mineraldünstickstoff reduziert war.

5 Literatur

  • Fischer, D.V., 1993: Mit der Bilanzierung Geld sparen? Mais 2/93, 74-77.
  • Hersemann, H., J. Lammel, 1990: Stickstoffbilanzen auf Schlag- und Betriebsebene und deren Konsequenzen für die Stickstoffausträge. - VDLUFA Schriftenreihe 32, 283-287.
  • Lütke Entrup, N., F.-F. Gröblinghoff und H.Wieker, 1997: Ertragliche Effizienz und ökologische Relevanz verschiedener Düngungsstrategien, Fachtagung Umweltgerechter und ertragsorientierter Maisanbau in Soest (Westfalen), 102-115.
  • Schröder, J. J., 1998: Towards improved nitrogen management in silage maize production on sandy soils. PhD Thesis Wageningen Agricultural University,160-177.
  • Taube, F., M. Wachnedorf, J.M. Greef und R.Wulfes, 1997: Perspektiven semi-intensiver Produktionssysteme in Milchvieh-/Futterbauregionen Norddeutschlands. – Berichte über .Landwirtschaft. 75, 586-603.
  • Zurhusen-Blecher, P., N. Lütke Entrup, 1997: Nährstoffbilanzen im Maisanbau – eine Analyse aus praktischen Betrieben, Fachtagung Umweltgerechter und ertragsorientierter Maisanbau in Soest (Westfalen), 122-132.
  • Wulfes, R, H. Ott und F. Taube, 2000: Effects of reduced nitrogen application rates on the herbage yield and quality of forage maize. Proc. of the XVIII General Meeting of the European Grassland Federation , Denemark, Vol. 5, 140-142.
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