Nährstoffmanagement - Untersuchungen zur Bodenfruchtbarkeit und Umsetzung in die Praxis - Pflanze Tier
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Nährstoffmanagement – Untersuchungen zur
Bodenfruchtbarkeit und Umsetzung in die Praxis
Pflanze Tier
Boden
1 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Gliederung
❙ Fachliche Grundlagen:
Regeln, Gesetzmäßigkeiten
❙ Merkmalsbestimmung:
Beispiel Humus
❙ Regionale Zuständigkeit:
Forschung, Umsetzung, Kontrolle
❙ Untersuchungsprogramm:
Bodenuntersuchung, Bilanzierung,
Düngebedarfsermittlung
❙ Merkmalskatalog: Humus, Stickstoff,
Schwefel, Kalk, Grund- u. Spurennährstoffe
❙ Technische Umsetzung: Betrieb,
Labor, Beratung
2 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Gesetz vom Minimum:
Ertragsbegrenzung durch den Nährstoff, der im Minimum
vorhanden ist (Mitscherlich, 1909)
Ertrag
K
B P Ca S
Ertrag als Füllung
der Minimumtonne
Die kürzeste Daube
ente
(= Minimumfaktor)
begrenzt den Inhalt
Spurenelem
CO2
Wärme
Wasser
Licht (=Ertrag)
N
N N2 N3 N4 steigende Düngung
3 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Gesetz vom abnehmenden
Ertragszuwachs (Mitscherlich, 1909)
Einfluss vieler Faktoren
Ertrag Optimale Versorgung
Nicht optimal:
- Nährstoffe ?
- pH-Wert ?
- Humus ?
- Bodenstruktur ?
-?
Nährstoffgehalt Boden und Düngung
4 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Steigende N-Zufuhr auf Ertrag und N-Abfuhr bei Forsten, Grünland und Ackernutzung (Kolbe, 2000) 5 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Steigende N-Zufuhr auf N-Saldo bei Forsten, Grünland und Ackernutzung (Kolbe, 2000) 6 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Kontrolle der Geschlossenheit
des Nährstoffkreislaufes durch
Bilanzierung und Effizienzberechnung
7 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Hülsbergen (2015)
Verfahren der
Nährstoffbilanzierung
(Beispiel Stickstoff, N)
Hoftor-, Betriebsbilanz (Brutto), Stoffstrombilanz
Nährstoffzufuhr (in den Betrieb): Nährstoffabfuhr (aus dem Nährstoffsaldo±
+ Zukauf von Vieh Betrieb) (Überhang bzw. Defizit)
+ Zukauf von Futtermitteln - Verkauf tierischer Produkte
+ Zukauf organ. und mineral. Düngemittel NH3-Verluste (extra ausweisen)
- Verkauf pflanzlicher Produkte
+ Zukauf von Wirtschaftsdüngern
+ Zukauf von Saat- und Pflanzgut – - Verkauf Wirtschaftsdünger und =
+ legume N-Bindung sonstiger Produkte
+ asymbiotische N-Bindung - Abgleich Bestand (± Vieh,
+ N-Deposition (Netto) Dünger, Futter, Marktprodukte)
Flächenbilanz (Netto, DüVo, Nährstoffvergleich)
Nährstoffzufuhr (auf die Gesamtfläche): Nährstoffabfuhr (von der Nährstoffsaldo±
+ Zukauf organ. und mineral. Düngemittel Gesamtfläche): (Überhang bzw. Defizit)
+ Berechnung Nährstoffanfall anhand der
– - Marktfrüchte =
Stallplätze (Nährstoffausscheidungen)
- Futter, Grünland
+ legume N-Bindung
- Abgabe Wirtschaftsdünger, Stroh
- N-Verluste Wirtschaftsdünger
Schlagbilanz (Brutto)
Nährstoffzufuhr (auf den Einzelschlag) Nährstoffabfuhr (vom Nährstoffsaldo±
+ organische Düngung mit Wirtschafts- Einzelschlag): (Überhang bzw. Defizit)
düngern, Bodenverbesserungsmitteln etc. - Marktfrüchte
+ mineralische Düngemittel NH3-Verluste durch organische
- sonstige Ernteprodukte (Futter,
+ legume N-Bindung Düngung (extra ausweisen)
+ asymbiotische N-Bindung – Stroh) =
+ Zukauf von Saat- und Pflanzgut
+ Gesamt-N-Deposition
8 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
VDLUFA-Schema zur
Ableitung der Düngung für
optimale Erträge in Abhängigkeit von der
Nährstoff-Bodenversorgung (Albert et al., 2007)
Höhe
Gehaltsklasse der Düngung Zielstellung
stark erhöhte Düngung deutliche Erhöhung
A gegenüber der Abfuhr der verfügbaren Gehalte
Sehr niedrig
erhöhte Düngung Erhöhung
B gegenüber der Abfuhr der verfügbaren Gehalte
Niedrig
abfuhrorientierte Aufrechterhaltung der Erhaltungs-
C Erhaltungsdüngung verfügbaren Gehalte düngung
Mittel, optimal
reduzierte Düngung langsame Abnahme der
D gegenüber der Abfuhr verfügbaren Gehalte
Hoch
Abnahme der
E keine Düngung
verfügbaren Gehalte
Sehr hoch
9 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Beispiel Humus
Prinzip der Humusbilanzierung
Humussaldo = Humuszufuhr Humusabbau
Veränderung der Menge und Qualität der Wirkung von Bodenart,
Humusvorräte im Boden Ernte- und Wurzelreste Klima und Anbauver-
incl. Rhizodeposition fahren (z.B. Boden-
sowie der organischen bearbeitung) auf die
Düngemittel Mineralisation
Berechnungsweg (z.B. VDLUFA-Methode)
+ Humifizierungsleistung humusmehrender Fruchtarten in Humusäquivalenten
(HÄQ/ha)
+ Humifizierungsleistung organischer Dünger in HÄQ/ha
- Humifizierungsleistung humuszehrender Fruchtarten in HÄQ/ha
= Humussaldo in HÄQ/ha[
Bewertung der Humussalden (Ebertseder et al., 2014)
Versorgungsklasse Bewertung Konventioneller Landbau Ökologischer Landbau
HÄQ/ha HÄQ/ha
A Sehr niedrig ≤-200 ≤-200
B Niedrig -200 bis -76 -200 bis -1
C Optimal -75 bis +100 0 bis +300
D Hoch 101 bis +300 +301 bis +500
E Sehr hoch ≥+300 ≥+500
10 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeOrganischer Substanz im Boden
Anhäufung, Umsatz, Abbau
(Sauerbeck, 1985)
Mit der Zeit wird die gesamte aufgebrachte organische Substanz wieder abgebaut!
11 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeBeziehung zw. Humusbilanz und Corg-
Differenz im Boden aus Versuchen
(39 Dauerversuche)
Humus = Corg x 1,724
12 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeZusammenhang zwischen
Humusbilanz und N-Saldobrutto
(39 Dauerversuche, Mitteleuropa)
VDLUFA-
Versorgungsgruppen: A/B D/E
300
y = 6E-05x² + 0,0736x + 7,1397
250
R² = 0,3723***
200
150
N-Saldo (kg/ha)
100
50
0
-50
-100
-150
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
13 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Humusbilanz (HÄQ/ha)
untere Werte LUFA (kg C/ha)Einfluss der Grundversorgung
mit organischer Substanz auf
die Ertragswirkung nach zusätzlicher
Düngung (39 Dauerversuche, 100 % = ohne Düngung)
Versorgungsgruppen: A B C D E
350,0
Getreide
Hackfrüchte
Leguminosen, Gras
300,0
Gemüse
Polynomisch (Getreide)
250,0 Polynomisch (Hackfrüchte)
Polynomisch (Leguminosen, Gras)
Ertragsdifferenz (%)
Linear (Gemüse)
200,0
150,0
100,0
50,0
0,0
-800,0 -600,0 -400,0 -200,0 0,0 200,0 400,0 600,0 800,0 1000,0
14 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe Humusbilanz (HÄQ/ha)
Standortangepasste Methode (kg C/ha)Lage und Häufigkeit der
einbezogenen Dauerversuche
des Ackerbaus
15 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeTragende Einrichtungen und Zuständigkeiten in Deutschland zum Nährstoffmanagement ❙ Landesämter, Landesforschungsämter ❙ Landesanstalten ❙ Landwirtschaftskammern ❙ … ❙ VDLUFA (Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten) ❙ DLG (Deutsche Landwirtschaftsgesellschaft) ❙ KTBL (Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft) ❙ … ❙ Bundesforschungsinstitute ❙ Hochschulen und Universitäten ❙ … 16 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Vergleich von
Nährstoffmanagement-Systemen
VDLUFA BALZER- KINS EY-
P a ra m e te r (u . a . S ys te m e i. S ys te m S ys te m
De u ts c h la n d ) (Öko la n d b a u ) (US A, …)
Standardisierte Bodenprobenahme + + +
Reproduzierbare, validierte (Boden)-Analytik + (+) +
Laborkapazität + (+) –
(nur wenige
außer USA)
Interpretation der Analysedaten auf Basis
statistisch abgesicherter Feldversuchsergebnisse
- im konvent. Landbau + – – (nur USA)
- im Ökolandbau + – –
Ausreichende Zahl u. Dichte d. Versuche
(Klimaregion, Bodenart, Fruchtarten, etc.)
- im konvent. Landbau + – –
- im Ökolandbau (+) – –
Ganzheitlichkeit d. Systems (+) (+) –
Expertenwissen zur Interpretation d. Ergebnisse (nein) ja ja
erforderlich?
17 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe + = günstig, zutreffend; - = ungünstig, nicht zutreffendUntersuchungsprogramm
auf dem Betrieb
Datendokumentation und Standort
Parameter Methode Frequenz / Zielstellung
Da te n d o ku m e n ta tio n
Aufzeichnungen über: Führung von Schlagkartei und -Zu jeder angebauten
Anbauinformationen, Stallbuch Fruchtart und Tierart, jährlich;
Fruchtarten, Sorten, Düngung, -Ziel: Bereitstellung von
Pflanzenschutz, Erträge, Informations- u.
Bodenuntersuchungsergebnisse, Dokumentations-Unterlagen
Tierhaltung, etc. für Öko-Kontrolle,
Buchführung, Humus- u.
Nährstoffbilanzierung
Bo d e n , S ta n d o rt
Bodenart u. –profileigenschaften Bestimmung d. Bodenart; -Einmalige Erfassung;
u. weitere Standortmerkmale Texturanalyse (Sand, Schluff, -Ziel: Bereitstellung von
Ton); Informationen für Humus- u.
Besonderheiten des Profils Nährstoffbilanzierung,
(Tiefgründigkeit, Grundwasser- Düngungsbemessung
stand, etc.);
Klima- u. Wetter-Daten
18 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeRegelmäßige
Bodenuntersuchungen gehören
zum Untersuchungsprogramm
Beispiel für Begehungsmuster der Flächen:
Frequenz: 20 Einstiche, 20 cm (Ackerland) bzw.
10 cm Tiefe (Grünland), alle 3 – 5 Jahre
Quelle: www.oekolandbau.de
19 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeEckpunkte des
Nährstoffmanagements
Zum Untersuchungsprogramm gehört es, die Parameter
❙ Humus
❙ Stickstoff, Schwefel
❙ Kalk bzw. pH-Wert
❙ Grundnährstoffe (P, K, Mg) und
❙ Spurenelemente
durch eine regelmäßige Bodenuntersuchung, Bilanzierung oder / und
Düngebedarfsermittlung im Auge zu behalten.
20 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeBilanzierungs- & Empfehlungs-System Düngung
BESyD Startbildschirm
Ursprung:
BEFU-Programm Sachsen
21 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeBerechnungen mit Programm BESyD a) nach Vorgaben der neuen Düngeverordnung: - schlagweise N- und P-Düngebedarfsermittlung - Nährstoffbilanz/Vergleich als Feld-Stallbilanz für N, P - Kontrolle der 170 kg N-Aufbringungsobergrenze aus organischen u. organ.-mineral. Düngemitteln b) zusätzliche und erweiterte Berechnungen: - fachlich erweiterte N- und P-Düngebedarfsempfehlung u.a. unter Berücksichtigung der Boden-Klima-Räume - schlagweise Düngebedarfsermittlung für K, Mg, Ca (pH auch als Fruchtfolge- Empfehlung (letztere auch für P), Schlagbilanz N, P, K, Mg, S - Nährstoffbilanz/Vergleich als Feld-Stallbilanz für K - Humusbilanzierung nach VDLUFA (untere u. obere Werte) und als Standort- differenzierte Methode nach Dr. Kolbe jeweils für den Gesamtbetrieb oder Schlag - alle Nährstoff- und Humusbilanzen mit wählbarem Bilanzierungszeitraum - Hoftor-Bilanz (aktuell nur für Öko-Betriebe). Alle Berechnungen für konventionell und ökologisch wirtschaftende Betriebe. z.T. werden unterschiedliche Hintergrunddaten und Nährstoffgehalte verwendet.
Programm BESyD
Anwenderkreis
● Landwirtschaftliche Praxis
● Beratung
● Verbände
● Behörden
● Kontrollstellen (Ökolandbau)
● Labore u. a. Dienstleister
● Schule u. Ausbildung
Anwendungsgebiete
● besonderes Serviceangebot durch ausführliche Datengrundlagen:
Sachsen, Brandenburg, Sachsen-Anhalt, Thüringen
● Deutschland, Mitteleuropa (individuelle Einstellmöglichkeiten)
23 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeVielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! SCHUSTER; LfULG, Leipzig 24 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut Kolbe
Die tragenden Säulen der
Bodenfruchtbarkeit
Bodenfruchtbarkeit
Physikalische Eigenschaften
Biologische Eigenschaften
Chemische Eigenschaften
GÜNSTIGE GÜNSTIGE GÜNSTIGE
25 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeGrundnährstoffe
Parameter Methode Handhabung
P h o s p h o r (P ), Bodenuntersuchung der Ackerkrume - alle 3 – 5 Jahre bzw. 1 x je
auf pflanzenverfügbare Nährstoffe: P Fruchtfolge
(DL-, CAL-Methode), K (DL-, CAL-
Methode), Mg (CaCl2-Methode)
Düngebedarfsermittlung für P, K, Mg - alle 3 – 5 Jahre (unter Einbeziehung
(mit standortangepassten der Ergebnisse d. Boden-
Methoden) untersuchung)
- Ziel: Erreichung u. Sicherung d.
Gehaltsklasse*) B (Standard) –
C (intensiver Gemüsebau)
Nährstoffbilanzierung für P, K, Mg - 1 x je 1 – 2 Fruchtfolgerotationen
(Methoden Schlag-, Hoftor-, Stall- bzw. entspr. d. Düngeverordnung
Bilanz, Nährstoffvergleich)
- Ziel: P ≥ 0 kg;
*) VDLUFA-Versorgungsklassen: A = sehr niedrig; B = niedrig; C = mittel; D = hoch; E = sehr hoch
26 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeN-Düngebedarfsermittlung
berücksichtigte Faktoren nach DüV und fachlich erweitert
N-Düngebedarfs-
fachlich erweiterte N-Empfehlung
ermittlung nach DüV
Berechnungszeitpunkt vor erster N-Düngung
Zielertrag identisch
Gesamtsollwert identisch (Bezug auf Zielertrag)
Humusgehalt Faustzahl über Bodenart (Nachlieferung)
Boden-Klima-Raum - Korrektur des Sollwertes
Höhe über NN - ja
Nmin in drei Tiefen als Summe Anrechnung auf N-Teilgaben
Vorfrucht einfache Werte differenziertere Werte
Pflanzenentwicklung - ja
Vegetationsbeginn - ja
organische Düngung 10 % des Nt der differenzierte Anrechnung je nach
gesamten organischen - Düngung zur Fruchtart (Herbst) u. Vorfrucht
Düngung des Vorjahres - Düngemittelart
Ergebnis Gesamt-N-Düngebedarf - Gesamt-N-Empfehlung (≤ nach DüV)
- konkrete Empfehlung 1. Gabe
- Orientierungswerte für 2./3. GabeAusgabebericht Humusbilanz Bsp: VDLUFA untere Werte für 3 Jahre auch möglich: VDLUFA obere und mittlere Werte, standortdifferenzierte Methode
Was wird im Programm umgesetzt? - alle Bausteine des Programms BEFU (mit Auswahlmöglichkeit für Bundesländer) - alle Forderungen der novellierten DüV für Düngebedarfsermittlung, Nährstoffbilanzierung - fachlich erweiterte Düngebedarfsermittlung einheitlich nach Boden-Klima-Raum - langjährige Datenspeicherung (je Schlag und Betrieb), weiterhin Nutzung Ihrer Daten aus BEFU - verschiedene Ausgabelisten für Daten und Berechnungen, Ausgabeformulare zur Vorlage für Kontrollen (Düngebedarf, Bilanzierung) Import- und Export-Schnittstellen (Labore, Schlagdatei) - umfangreiche Hintergrunddaten für Berechnungen und als Eingabehilfe (Nährstoffgehalte von Kulturarten, Düngemitteln (miner., org.), Sollwerte …) - Hinweise zur Programmhandhabung
Technische Umsetzung:
PC-Programm BEFU,
Teil Ökologischer Landbau
Programm-Komponenten im Öko-BEFU:
● Schlagkartei: Aufzeichnungen über Anbauinformationen, Fruchtarten, Sorten,
Düngung, Pflanzenschutz, Bodenuntersuchung, z.B.:
AGRAR-OFFICE)
● Datenbanken: Datengrundlage f. Fruchtarten u. Düngemittel (z.B. Nährstoff-
gehalte, Korn/Stroh-Verh.), Sonderformen (z.B. GPS, Stilllegung,
Mulchen, Weide)
● Grunddüngung: Standortangepasste Methoden z. Düngungsbemessung auf
Grundlage d. Bodenuntersuchung (P, K, Mg, Kalk)
● Humusbilanz: Methoden zur Humusbilanzierung nach VDLUFA
sowie unter Berücksichtigung v. Standortfaktoren
● Legume N-Bindung: Verfahren zur Berechnung d. symbiot. N-Fixierung
(Haupt-, Zwischenfrüchte, Körnerleguminosen inkl.
Sonder-Nutzung als Mulch, Weide, etc.)
● Nährstoffbilanzierung: Nährstoffvergleiche sowie Bilanzierungsverfahren auf der Ebene
Schlag, Stall, Feld-Stall u. Hoftor (N, P, K, Mg, S)
30 | 6. Dezember 2018 | Dr. Hartmut KolbeSie können auch lesen
