Stickstoff
Kreislauf – Düngung – Umwelt
Praxisratgeber von Josef Galler
Herausgeber: Landwirtschaftskammer Salzburg,
Betriebsentwicklung und Umwelt
Autor: Dipl.-HLFL-Ing. Josef Galler, LK Salzbu...
Stickstoff
Kreislauf – Düngung – Umwelt
Stickstoff – Bedeutung und Aufgaben..................................................
Stickstoff
Stickstoff ist die Voraussetzung für die Bildung von pflanzlichem und tierischem Eiweiß.
Der durchschnittliche ...
Dissimilation (Stoffabbau)
Dissimilation ist der rückläufige Prozess der Assimilation. Dabei werden die gebil-
deten Kohle...
Geschichte der Düngung
Einst lebte der Mensch als Jäger und Sammler. Mit der Sesshaftwerdung und dem
Übergang zu Ackerbau ...
Erst später nach dem Erscheinen von Liebigs Buch „Agrikulturchemie“ im Jahre 1840
wurde in England (Verfahren nach „Flemmi...
Entwicklung der Erträge wichtiger Kulturpflanzen in dt /ha
Jahr	 1850	 1900	 2005
Weizen	 9,7	 12,8	 53,6	
Roggen	 9,3	 11...
Neben dem Einsatz von Wirtschaftsdüngern dient heute auch die Mineraldüngung
zunehmend der Ernährung der Pflanze. Überall ...
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Auch Knöllchenbakterien brauchen Energie
Die Energiebereitstellung bzw. Umleitung eines Teils der von den Leguminosen g...
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Geschätzte Stickstoffmengen (kg N/ha) in den verschiedenen Pools und Reaktions-
pfade des Stickstoffkreislaufs in landw...
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Ammonifikation und Nitrifikation
Der organisch gebundene Stickstoffanteil in den Wirtschaftsdüngern liegt zu 2/3 in
For...
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Bodentemperatur im Jahresverlauf
nach Amberger, 1994
Immobilisierung von Düngestickstoff
Grundsätzlich erfolgt bei jede...
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Mineraldüngeräquivalente organischer Dünger
(n. Gutser, 2005)
Die N-Gesamtwirkung (Jahreswirkung + Nachwirkungen) ist b...
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Ammoniumanteil bestimmt die Jahreswirkung
Der Ammoniumanteil aus organischen Düngern kann ähnlich wie bei Mineraldünger...
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Mineralische Stickstoffdüngung
Der Einsatz von mineralischem Stickstoff hat weltweit zunehmende Bedeutung. Insge-
samt ...
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Ammonium und Nitrat an der Wurzel
Die Aufnahme von Nitrat (NO3
-) erhöht den pH-Wert an der Wurzeloberfläche und er-
sc...
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Dünger wie Alzon oder Entec bilden keine eigene Stickstoffform. In Alzon liegt der ge-
samte Stickstoff als Harnstoff, ...
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Schwefelhaltige N-Dünger haben einen höheren Kalkbedarf von 2 kg CaO/kg
Schwefel.
Es sind in der nachfolgenden Tabelle ...
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Harnstoff hat die höchste N-Konzentration und ist gut wasserlöslich (1kg/l bei 20 °C)
und wirkt bei Anwendung als Blatt...
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Lagerung von Stickstoffdüngern
Im Allgemeinen genügt es Düngermittel sauber, trocken und nach Sorten getrennt
zu lagern...
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Freilagerung – nur in Ausnahmefällen
Die Säcke stickstoffhältiger Düngemittel können an den Nähten platzen, das Granula...
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Mitscherlich-Gesetz
n. Finck, 1991
Stickstoffempfehlung in kg/ha bei mittlerer Ertragserwartung
kg N/ha Ertrag t/ha
Wei...
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Empfehlung für die mineralische Stickstoffergänzungsdüngung (kg N/ha)
nach dem Nmin-Gehalt des Bodens für Winterweizen ...
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Spektrale Analyse
In Zukunft werden spektrale Indizes, die aus dem Reflexionsspektrum abgeleitet wer-
den, indirekt die...
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ihres gesamten N-Bedarfes bis zum Ende der Bestockung auf, weitere 20 % bis zum
Ährenschieben und die restlichen 40 % b...
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Stickstoffdüngung zu Mais
Von der Aussaat bis zum 8-Blatt-Stadium nimmt der Mais nur wenig Nährstoffe auf.
Die Hauptnäh...
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N-Entzug
Der N-Brutto-Entzug, messbar am Ertrag bzw. Rohproteingehalt im Futter, steigt mit zu-
nehmender Nutzungshäufi...
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N-Mangel
Bei einem N-Mangel sinken zuerst die Rohproteinwerte im Futter und der wertvolle
Gräseranteil im Bestand nimmt...
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Bei Gemüse steigt bei einem Luxuskonsum speziell bei verminderter Belichtung oder
Temperatur (z. B. Glashausware im Win...
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Düngung und N-Verluste
N-Verluste haben verschiedene Ursachen und müssen so gering wie möglich gehalten
werden. Die Ver...
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Auf Dauergrünland brachte am „Spitalhof“ eine aufgrund ungünstiger Witterungsver-
hältnisse weit in den Spätherbst verl...
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Neben gasförmigen N-Verlusten können vor allem auf seichtgründigem Ackerland spe-
ziell bei fehlender Gründecke auch st...
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Abschätzung der Stall-, Lager- und Ausbringungsverluste
Tiefstallmist
Kot + Harn + Stroh
Gülle, Spaltenboden
Kot + Harn...
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Lagerverluste bei Gülle
Der über den Urin ausgeschiedene Harnstoff zerfällt leicht zu Ammoniak und Kohlendio-
xid (N-La...
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N-Ausbringungsverluste
Während bzw. in den ersten Stunden nach der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern
treten die höchst...
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Temperatur beachten
Bei kühler Witterung (z. B. am Abend) und einer Verdünnung auf 5 bis 6 % TM ist die
Düngewirkung un...
38
Wie stark sich eine zu späte Ausbringung mit „Breitverteilung“ z. B. bei 20 cm Wuchs-
höhe im Vergleich zum Schleppschu...
39
Wege des Güllestickstoffes
n. Rieder, (ergänzt) 1995
Ammoniak-Freisetzung wird verstärkt durch:
n hohe Temperaturen
n h...
40
Ammoniak-Abgasung im Boden
Ammoniakverluste treten unmittelbar nach der Düngerausbringung infolge von Luft-
kontakt abe...
41
Globaler N-Eintrag
Der globale Gesamtstickstoffeintrag mit dem Regen beträgt etwa 200 Mill. t, wobei ca.
2/3 in Form vo...
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Wege des Ammoniaks und seine Reaktionen mit anderen Luftbestandteilen
n. Zeisig, 1989
Wirkung von Ammoniak
Auf Boden un...
43
Wälder setzen Lachgas frei
Es entsteht Lachgas also auch dort, wo organische Substanz nicht genutzt wird, bei-
spielswe...
44
Da Stickstoff in Gewässern auch zur Eutrophierung (Algenblüte) von Oberflächenge-
wässern beitragen kann, gilt heute ei...
GALLER _ Stickstoff  Kreislauf Düngung Umwelt Praxisratgeber von Josef Galler Broschuere
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GALLER _ Stickstoff Kreislauf Düngung Umwelt Praxisratgeber von Josef Galler Broschuere

  1. 1. Stickstoff Kreislauf – Düngung – Umwelt Praxisratgeber von Josef Galler
  2. 2. Herausgeber: Landwirtschaftskammer Salzburg, Betriebsentwicklung und Umwelt Autor: Dipl.-HLFL-Ing. Josef Galler, LK Salzburg Grafik: AWMA – Werbe- und Mediaagentur, Salzburg Druck: Salzburger Druckerei 1. Auflage, 2007©
  3. 3. Stickstoff Kreislauf – Düngung – Umwelt Stickstoff – Bedeutung und Aufgaben.................................................................... 4 Stickstoffkreislauf ....................................................................................................... 5 Geschichte der Düngung ............................................................................................ 6 Justus von Liebig – Wende in der Düngung ............................................................... 7 Entwicklung der Stickstoffproduktion ......................................................................... 8 Stickstoffversorgung der Pflanze ............................................................................ 9 Luftstickstoffbindung durch Leguminosen .................................................................. 9 Organischer Stickstoff im Boden .............................................................................. 10 Organische Stickstoffünger .......................................................................................11 Mineralisierungsvorgänge .........................................................................................11 Ammonifikation und Nitrifikation .............................................................................. 12 Immobilisierung von Düngestickstoff ....................................................................... 13 Mineraldüngeräquivalent (MDÄ) organischer Dünger ............................................... 13 Ammoniumanteil bestimmt Jahreswirkung ............................................................. 15 Mineralische Stickstoffdüngung ........................................................................... 16 N-Aufnahme der Pflanze ........................................................................................... 16 N-Formen in Stickstoffdüngern ................................................................................. 17 Blattdünger, Langzeitdünger, Nitrifikationshemmer .................................................. 17 Zusammensetzung der wichtigsten Stickstoffdünger .............................................. 18 Stickstoffdünger brauchen Kalk ................................................................................ 18 Mineralische N-Formen im Vergleich ........................................................................ 19 Ausbringung von Harnstoff und AHL ........................................................................ 20 Lagerung von Stickstoffdüngern ............................................................................... 21 Düngemittelgesetz (DMG) ........................................................................................ 22 Bemessung der Stickstoffdüngung .......................................................................... 22 Hilfsmittel zur Optimierung der N-Düngung ............................................................. 24 Stickstoffdüngung für Getreide ................................................................................ 25 Stickstoffdüngung bei Kartoffel und Mais ................................................................. 26 Stickstoffdüngung im Grünland ................................................................................ 27 Düngung und Umweltaspekte .............................................................................. 29 Düngung und Qualität .............................................................................................. 29 Düngung und N-Verluste .......................................................................................... 31 Unvermeidbare Stickstoffverluste ............................................................................ 32 Mineraldünger und Ammoniakverluste .................................................................... 38 Wirtschaftsdünger und Ammoniakverluste .............................................................. 38 N-Ausbringungsverluste bei Wirtschaftsdüngern ..................................................... 39 Ammoniak und Umwelt ............................................................................................ 40 Lachgas und Umwelt ................................................................................................ 42 Nitrat – ein Umweltparameter .............................................................................. 43 Düngung und Nitratauswaschung ............................................................................ 44 Nitrat und Gesundheit .............................................................................................. 46 Stickstoff und Eutrophierung ................................................................................ 48 EU-Nitratrichtlinie ...................................................................................................... 49 Stickstoffbilanzierung ............................................................................................ 50 Energiebilanz der Düngung ................................................................................... 51 Stickstoff und Bioenergie ...................................................................................... 56
  4. 4. Stickstoff Stickstoff ist die Voraussetzung für die Bildung von pflanzlichem und tierischem Eiweiß. Der durchschnittliche Gehalt in den Pflanzen beträgt 3 bis 4 %. Er ist als der „Motor des Wachstums“ bekannt und hat von allen Nährstoffen die höchste Energieeffizienz. Ohne Stickstoff gäbe es keine grünen Pflanzen und kein Leben auf unserem Planeten. Stickstoff – Bedeutung und Aufgaben Stickstoff ist ein lebensnotwendiger Bestandteil der Aminosäuren (Eiweißbausteine), aus denen pflanzliches und tierisches Eiweiß aufgebaut wird. Zudem ist er Bestandteil des Chlorophylls (Blattgrün) und für die Assimilation (Stoffauf- bau) unentbehrlich. Mit Hilfe des Chlorophylls können Pflanzen unter Ausnutzung der Sonnenenergie die Photosynthese (Bildung von verdaulichen Nährstoffen) aus Kohlen- dioxid und Wasser durchführen. Dies ist der einzige Weg,Tiere und Menschen mit Ener- gie in essbarer Form zu versorgen. Stickstoff ist unverzichtbar für die Energieübertragung sowie Bildung von Enzymen, Hormonen und Vitaminen. Er ist ferner Baustein der Nukleinsäuren, aus denen das ge- netische Material aller lebenden Organismen besteht. Für eine optimale N-Verwertung der Pflanze ist auch eine ausreichende Versorgung mit Magnesium, Schwefel und Kup- fer wichtig. Was die Pflanze zum Leben braucht n. Gruber, 1980 Stickstoff hat von allen Nährstoffen die höchste Produktionskraft. Der Pflanzenbau ist dank der Assimilation der grünen Blätter der einzige Wirtschaftszweig, der mehr Ener- gie produziert als er verbraucht. Assimilation (Stoffaufbau) Bei der Assimilation werden aus Kohlendioxid und Wasser unter Mithilfe von Nähr- stoffen Kohlenhydrate gebildet, wobei auch Sauerstoff frei wird. 6 CO2 + 6 H2O (Chlorophyll + Sonnenenergie) � C6H12O6 (Zucker) + 6 O2
  5. 5. Dissimilation (Stoffabbau) Dissimilation ist der rückläufige Prozess der Assimilation. Dabei werden die gebil- deten Kohlenhydrate wieder unter Einwirkung von Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser zerlegt, wobei Energie frei wird. C6H12O6 (Zucker) + 6 O2 � 6 CO2 + 6 H2O + Energie (2822 KJ) Stickstoffkreislauf Die Schlüsselstelle des zirkulierenden Stickstoffkreislaufes zwischen den Lebewesen, Boden, Wasser und der Atmosphäre liegt im Boden, wo hohe N-Mengen in Humus, Pflanzenresten und Mikroben organisch gebunden sind. Dabei kommt den mikrobiolo- gischen Abläufen zwischen Boden und Pflanze (N2-Bindung, Mineralisierung und Nähr- stoffaufnahme, Rückführung durch Denitrifizierung, Immobilisierung) große Bedeutung zu. Der Stickstoffeintrag in den Boden erfolgt neben der Luftstickstoffbindung durch Le- guminosen, über organische Düngung sowie mineralische Ergänzungsdüngung. Auch über die Nahrung von Mensch undTier wird Stickstoff aufgenommen und gelangt über deren Ausscheidungen wieder in den Boden zurück. Ferner haben die Aktivitäten des Menschen durch fossile Verbrennung (Ausstoß von Stickoxiden) die zirkulierende Stickstoffmenge („Saurer Regen“) erhöht. Aus der Sicht der Umwelt ist eine möglichst ausgeglichene Bilanz zwischen Stickstoff- eintrag und Stickstoffaustrag anzustreben, um eine unerwünschte Eutrophierung bzw. Versauerung unserer Ökosysteme zu vermeiden. Globaler Stickstoffkreislauf BAD,2006 Stickstoffbilanzierung Bei der Stickstoffbilanzierung ist zu berücksichtigen, dass im Boden auch Immobilisie- rungsvorgänge stattfinden und gewisse gasförmige N-Verluste (Ammoniakverluste bei der Minerralisierung bzw. Düngerausbringung, Denitrifikationsverluste im Boden etc.) sowie Auswaschungsverluste in Form von Nitrat unvermeidbar sind.
  6. 6. Geschichte der Düngung Einst lebte der Mensch als Jäger und Sammler. Mit der Sesshaftwerdung und dem Übergang zu Ackerbau und Viehzucht vor ca. 10.000 Jahren begann die erste Epoche der Landbewirtschaftung. Dabei erkannten die Menschen sehr bald, dass selbst auf fruchtbaren Böden die Erträge allmählich sanken. In der Folge dieser Bodenverarmung an Nährstoffen entwickelten sich zwei Formen des Ackerbaus. Urformen des Ackerbaus Beim sogenannten „Wanderfeldbau“ werden die Felder nach einigen Jahren wegen Unfruchtbarkeit wieder aufgegeben und dann neues jungfräuliches Land in Kultur ge- nommen. Eine Form des Wanderfeldbaues ist die Brandrodung, wo die verbleibende Asche einige Jahre als Nährstoffquelle dient. Die zweite Form ist der Ackerbau in Flusstälern, wo mit der jährlichen Überflutung und der Ablagerung nährstoffreichen Schlamms die mit den Ernten abgeführten Nährstoffe wieder ersetzt werden. Diese Form der Düngung war vor allem bei den alten Kulturen in den Stromländern am Nil, Euphrat, Indus usw. bekannt. Ankurbelung des Nährstoffkreislaufes Im alten Rom gaben die landwirtschaftlichen Schriftsteller (Cato, Columella etc.) um- fangreiche Darstellungen über die Düngung mit Asche, Tang, Flussschlamm, Fäkalien und Kompost. Bestimmte Dünger galten im Altertum als so wertvoll, dass deren Dieb- stahl unter Strafe stand. Im alten Rom wurde „Stercutius“ als Symbolfigur für die Fort- schritte in der Düngung von den Göttern sogar die Unsterblichkeit verliehen. Auch in unseren Breiten haben die Bauern seit jeher „gemergelt“ oder „gegipst“, d. h. kalk- und tonreichen Boden (aus Sedimentgesteinen entstanden) auf ihre nährstoffar- men Felder geholt, wenn der Boden ausgemergelt („verarmt“) war. Bereits Plinius D. J. (61–114) bezeichnete den Mergel als „Schmalz der Erde“, da der Mergel einige Mineralstoffe wie z. B. Kalium und Magnesium enthält. Einführung von Fruchtfolge und Leguminosenanbau Die Römer führten die zweigliedrige Fruchtfolge (1 Jahr Acker + 1 Jahr Brache) ein. Die heute ökologisch unerwünschte Bracheperiode war infolge von Nährstoffmangel not- wendig. Im 8. Jahrhundert begann unter Karl dem Großen die Einführung der Dreifel- derwirtschaft (Winterung – Sommerung – Brache), da man nicht ständig die Hälfte des Ackerlandes brach liegen lassen wollte. Diese Form hat über 1.000 Jahre angehalten. Zusätzlich mussten auf Grund der geringen Erträge und der zunehmenden Bevölkerung ständig Wälder gerodet und Sümpfe trockengelegt werden. Erst Mitte des 18. Jahrhunderts begann sich allmählich durch den Anbau von Kleegras anstelle von Brache die verbesserte Dreifelderwirtschaft durchzusetzen. Die Futterleguminosen brachten nicht nur Stickstoff in den Kreislauf, sondern erhöhten in weiterer Folge auch den Anfall an Stallmist. Phosphormangel schränkte jedoch da- mals das Wachstum der Leguminosen stark ein. Es gelang nicht den Nährstoffkreislauf zu schließen. Nährstoffmangel und sinkende Erträge bei stark zunehmender Bevölkerung (besonders in England) haben dazu geführt, dass die Engländer menschliche Skelette wegen ihres Kalk- und Phosphatgehaltes kauften. Die Skelette stammten aus großstädtischen Fried- höfen und auch vom Gelände der Völkerschlacht bei Leipzig (1813). Die Knochenmüller hatten damals „Hochkonjunktur“, indem sie die Gebeine zu Dünger vermahlten. Im Niltal konnte sich frühzeitig eine Form des Ackerbaus entwickeln. Bad, 2006 Brandrodung
  7. 7. Erst später nach dem Erscheinen von Liebigs Buch „Agrikulturchemie“ im Jahre 1840 wurde in England (Verfahren nach „Flemming“) erstmals Superphosphat hergestellt. Dabei wurde Knochenmehl mit Schwefelsäure versetzt, um dadurch die Pflanzenver- fügbarkeit zu verbessern. Superphosphat wurde anfangs bezeichnenderweise als „Ger- man Kompost“ vertrieben. Die erste deutsche Superphosphatfabrik entstand 1856 am Heufeld bei Rosenheim. Justus von Liebig – Wende in der Düngung Justus von Liebig (1803–1873) wird zu Recht als Vater der Agrikulturchemie bezeichnet und seine vor 150 Jahren publizierten Schriften haben nach wie vor Gültigkeit. Liebig entdeckte auch, dass sich die Pflanze bei organischer Düngung nicht vom Humus, son- dern aus den darin nach Mineralisierung freigesetzten Mineralstoffen ernährt. Er löste damit die Humustheorie von Albrecht Thaer (1752–1828) ab. Mit dieser Erkenntnis begann der bergmännische Abbau der wichtigsten Mineralstoffe für die Pflanzenernährung (Phosphatlager, Kalilager, Chilesalpeter), wodurch der Nähr- stoffkreislauf entscheidend verbessert werden konnte. Seit Einführung der Mineraldüngung und insbesondere der synthetischen Luftstick- stoffbindung haben sich bei uns nicht nur die Erträge, sondern auch der Anfall an Wirt- schaftsdüngern über die Wirkungskette „Mineraldüngereinsatz – mehr Futter – mehr Vieh – mehr Wirtschaftsdüngeranfall“ vervielfacht. Von Christi Geburt bis ins Spätmittelalter konnten die Erträge kaum gesteigert werden und lagen bei 6 bis 8 dt/ha. Erst die Fortschritte in der Züchtung, Düngung und dem Pflanzenschutz sowie in der Bodenbearbeitung brachten eine Wende. Neben dem Zuchtfortschritt und ackerbaulichen Maßnahmen sind ca. 50 % der Ertrags- steigerungen auf die Erfolge der Düngung und des Pflanzenschutzes zurückzuführen. Biotechnischer Fortschritt am Beispiel Körnermais n. Gruber, 1980 (ergänzt) 1950 21,6 = 100 % 1970 55,5 = 256 % 2000 88,0 = 407 % Justus von Liebig (1803–1873)
  8. 8. Entwicklung der Erträge wichtiger Kulturpflanzen in dt /ha Jahr 1850 1900 2005 Weizen 9,7 12,8 53,6 Roggen 9,3 11,4 41,0 Gerste 12,3 13,2 55,8 Hafer 7,7 9,9 43,8 Kartoffel 75,1 102,5 344,0 Körnermais 10,2 12,3 102,3 Zuckerrübe 192,2 239,5 710,5 ÖDB, 1980, ergänzt Entwicklung der Stickstoffproduktion Anfang des 19. Jahrhunderts wurden die ersten Stickstoffquellen außerhalb der Land- wirtschaft verfügbar. In den Großstädten hatte die Leuchtgasproduktion Einzug gehal- ten, für die Leuchtgas aus Kohle hergestellt wurde. Kokereigas enthält etwa 1,5 % Am- moniak, dass als Ammonsulfat (21 %) ausgefällt wurde. Die Produktion war jedoch durch die Gasproduktion limitiert. In der Atacamawüste begann 1930 der Abbau von Natriumnitrat (Chilesalpeter). Dieses Salz wurde aufwendig mit Hilfe von heißem Wasser aus einer stickstoffreichen Boden- schicht (bis zu 5 % N) ausgewaschen, getrocknet und diente ursprünglich der Produk- tion von Schießpulver. Ab 1840 wurde dann verstärkt „Guano“ (angesammelter Kot von Seevögeln vor der Küste Perus mit ca. 14 % N und 14 % Phosphor) abgebaut und verschifft, bis die Lager- stätten 1875 trotz ihrer Mächtigkeit von über 60 m weitgehend erschöpft waren. Segelschiffe transportierten Millionen Tonnen Guano und Chilesalpeter nach Europa. Nach wie vor fehlte eine nachhaltige N-Quelle. Angesichts der zunehmenden Weltbevölkerung und drohender Hungersnöte rief der englische Chemiker „William Crookes“ alle Kollegen auf, nach einer Möglichkeit zu su- chen, den unbegrenzt vorhandenen Luftstickstoff zu binden. Denselben Luftstickstoff, den auch die Knöllchenbakterien der Leguminosen synthetisieren können. Der natürliche Vorgang, bei dem durch die Hitze eines Blitzschlags elementarer Luft- stickstoff (N2) zu Stickoxid (NO) oxidiert wird, war ja bereits seit dem 18. Jahrhundert bekannt. 1895 gelang es Adolf Frank nachzuweisen, dass Calciumcarbid bei 1.000 °C mit dem Stickstoff der Luft zu Calciumcyanamid (Kalkstickstoff) reagiert. 1905 gingen bereits die ersten Kalkstickstoffwerke in Betrieb. Die notwendige Energie lieferten Wasserkraft- bzw. Braunkohlekraftwerke. Den großen Durchbruch für die Luftstickstoffbindung erreichte 1904 der Chemiepro- fessor Fritz Haber aus Karlsruhe. Es gelang ihm aus Wasserstoff und Luftstickstoff bei einem Druck von 200 Atmosphären und einer Temperatur von 550 °C Ammoniak zu synthetisieren und zu verflüssigen. Zur Weiterentwicklung nahm Haber Kontakt mit der Badischen Anilin und Sodafabrik (BASF) auf, wo er gemeinsam mit Carl Bosch das Ver- fahren verbesserte. 1913 ging die erste Versuchsanlage in Betrieb. Der Energiebedarf für 1 kg Ammoniak betrug ursprünglich 100 MJ und konnte inzwischen auf 27 MJ gesenkt werden. DieWeltstickstoffproduktion liegt heute bei mehr als 100 Mill.Tonnen, das ist etwa fünf- mal so viel wie noch vor 40 Jahren. Den größten Verbrauchsanstieg hat Asien, gefolgt von Südamerika und Afrika. Europa verbraucht etwa ein Viertel der Weltproduktion. Die Laborapparatur, mit der Haber 1908 erstmals Ammoniak erzeugte. Bad, 2006 Fritz Haber (1868–1934)
  9. 9. Neben dem Einsatz von Wirtschaftsdüngern dient heute auch die Mineraldüngung zunehmend der Ernährung der Pflanze. Überall dort auf der Welt, wo die Pflan- zen hungern, dort hungern auch die Menschen. In einem UNESCO-Schreiben von 1972 kommt dies sehr treffend in einem Satz zum Ausdruck: „Von nun an wird die Hälfte der Menschheit von der Mehrproduktion ernährt, die durch die Mineraldüngeranwendung erzielt wird.“ Der Begriff „Kunstdünger“ (Mineraldünger) ist heute ein strapaziertes Wort. Das Wort entstand um 1860 und hatte damals eine andere Bedeutung als heute. Kunst hatte früher die Grundbedeutung von „Können“ und bedeutete im weiteren Sinne eine auf Wissen und Übung begründeteTätigkeit (z. B. Baukunst, Kochkunst, Reitkunst etc.). Im Wandel der Zeit hat das Wort im Sinne von „künstlich“ eine an- dere Bedeutung erlangt. Stickstoffversorgung der Pflanze Aus der Sicht der Düngung kommt Stickstoff in der Natur in verschiedenenVerbindungen vor. Dabei sind für die Stickstoffversorgung der Pflanze drei Gruppen von Bedeutung. n  Luftstickstoffbindung der Leguminosen n  Organisch gebundener Stickstoff n  Mineralischer Stickstoff N-Bindung durch Leguminosen Die erdnahe Atmosphäre besteht zu 78 % aus elementarem Stickstoff in Form von N2. Das sind etwa 86.000 t Stickstoff in der Luft über jedem Hektar Land. Pflanzen können jedoch diesen Stickstoff aufgrund der starken Bindungskräfte zwi- schen den beiden Atomen eines N2-Moleküls nicht direkt nutzen. Nur durch die Knöllchenbakterien der Leguminosen oder die synthetische Stickstoff- synthese (Haber-Bosch-Verfahren) kann Luftstickstoff in bedeutsamen Mengen in eine pflanzenverwertbare Form übergeführt werden. Im Laufe ihrer Entwicklung sind einige Pflanzenarten (Leguminosen) eine Symbiose mit N-bindenden Mikroorganismen eingegangen, die in Knöllchen an ihren Wurzeln le- ben. Diese Mikroorganismen besitzen Enzymsysteme, die atmosphärischen Luftstick- stoff durch Aufbrechen des stabilen N2-Moleküls nutzen können, den sie dann ihrer Wirtspflanze zur Verfügung stellen. Wenn die Leguminosen absterben und verwesen, wird dieser Stickstoff auch für andere Pflanzen verfügbar. Im Gegenzug muss die Pflan- ze die Mikroorganismen mit Energie (Kohlenhydraten) aus ihrer Photosyntheseleistung versorgen. Unter optimalen Bedingungen kann ein reiner Kleebestand mehr als 200 kg N/ha und Jahr aus der Luft binden. Andere frei im Boden lebende stickstoffbindende Organismen können nur etwa 2 bis 10 kg N/ha und Jahr binden und sind daher für die Praxis kaum von Bedeutung. Globale Entwicklung des Mineraldünger- Stickstoff- Verbrauchs Jahr Mill. t 1905 0,4 1950 3,5 1975 30,0 1980 55,0 1990 74,0 2007 104,0 FAO, 2007 (ergänzt)
  10. 10. 10 Auch Knöllchenbakterien brauchen Energie Die Energiebereitstellung bzw. Umleitung eines Teils der von den Leguminosen gebil- deten Assimilate zu den Knöllchenbakterien ist auch der Grund, warum Leguminosen (z. B. Erbsen, Bohnen) deutlich geringere Hektarerträge erbringen, als aufgrund ihrer Photosyntheseleistung zu erwarten wäre. Die Umwandlung vom sehr stabil gebundenem, elementarem Luftstickstoff (N2) in pflanzenverfügbare N-Formen benötigt viel Energie. Dieser Energieaufwand von knapp 30 GJ pro Tonne Stickstoff ist im Chemismus begründet, weshalb die Knöllchenbakte- rien etwa gleich viel Energie verbrauchen wie moderne technische Anlagen zur synthe- tischen Luftstickstoffbindung mittels Haber-Bosch-Verfahren. Eine gezielte N-Düngung hat jedoch über die Assimilation eine hohe Energieeffizienz, d. h. der Energieertrag beträgt ein Vielfaches der eingesetzten Energie (siehe Kapitel „Energiebilanz der Düngung“). Organisch gebundener Stickstoff im Boden Der Boden stellt mit Stickstoffgehalten in Kulturböden von 0,02 bis 0,4 % den größten und stabilsten N-Pool dar. Daneben sind Wirtschaftsdünger eine wichtige, vorrangig or- ganische N-Quelle. Sie enthalten den Stickstoff sowohl in organisch gebundener Form als auch in Form von Ammonium. Im Boden ist der Stickstoff zu mehr als 98 % des Gesamtgehaltes organisch im Humus bzw. in lebender Biomasse (Pflanzen, Bodenlebewesen, Bodentiere) gebunden. Bei mittleren Humusgehalten von 1,5 bis 2,5 % sind in Ackerböden etwa 3.000 bis 6.000 kg N enthalten, die alle 30 bis 70 Jahre einmal umgesetzt werden. Geringe N-Mengen sind auch als Ammonium an Tonminerale gebunden. Bodenpool – Mineralisierung und Immobilisierung Die jährliche N-Nachlieferung aus dem Bodenpool hängt von der Humusqualität bzw. dem C/N-Verhältnis im Boden ab und beträgt etwa 1 bis 2 % vom N-Vorrat des Bo- dens. Am Dauergrünland liegt hingegen die Mineralisierungsrate aufgrund der fehlen- den Ackerung (Humusoxidation) unter 1 %. Dadurch können jährlich ca. 30 bis über 100 kg organisch gebundener Stickstoff mit Hil- fe von Bodenmikroben zu mineralischem Stickstoff, d. h. zu Ammonium und letztlich Nitrat übergeführt werden. Andererseits fixieren Mikroben auch mineralischen Stickstoff, indem sie einenTeil in die organische Substanz einbauen. Dabei gilt: Wenn das Verhältnis Kohlenstoff zu Stickstoff (C:N) größer ist als 20:1, wird die Immobilisierung (Fixierung) begünstigt und mineralischer Stickstoff in stabile or- ganische Verbindungen umgewandelt. Dabei wird praktisch kein Stickstoff mehr frei- gesetzt. Erst bei einem Verhältnis unter 15:1 beginnt die Mineralisierung und somit Nutzbarwerdung für die Pflanze. Fruchtbare Ackerböden haben meist ein C/N-Verhält- nis zwischen 8 und 12:1. Stark humose oder anmoorige Böden haben Humusgehalte bis zu 15 % und ein C/N- Verhältnis von etwa 10 bis 15:1. Organische Böden bzw.Torf mit Humusgehalten bis zu 30 % und darüber haben ein C/N-Verhältnis über 15 bis 20:1 und damit kaum noch eine N-Dynamik. An den Wurzeln von Leguminosen leben Knöllchen mit der Fähigkeit zur Luftstick- stoffbindung. BAD, 2006
  11. 11. 11 Geschätzte Stickstoffmengen (kg N/ha) in den verschiedenen Pools und Reaktions- pfade des Stickstoffkreislaufs in landwirtschaftlich genutzten Böden BAD, 2006 Organische Stickstoffdünger Neben dem Leguminosenstickstoff und der Nachlieferung aus dem Bodenpool wird der Hauptstickstoffbedarf der Pflanzen über Wirtschafts- und Mineraldünger gedeckt. Organische Abfallstoffe, Ernterückstände und Kompost etc. waren seit jeher die wich- tigste Nährstoffquelle für die Pflanze. Ferner haben Wirtschaftsdünger sowohl für den Nährstoff- als auch den Humushaushalt im Boden eine große Bedeutung. Stallmist bzw. Kompost enthält den Stickstoff großteils organisich gebunden und teil- weise in Form von Ammonium. Während der Ammoniumanteil relativ rasch im Jahr der Düngung wirksam wird, geht der organische Stickstoffanteil vorerst in den N-Pool des Bodens und wird nur langsam in den Folgejahren nachgeliefert. Mineralisierungsvorgänge Die Mineralisierung von Düngemitteln läuft im Boden bei Wirtschaftsdüngen wie auch Mineraldüngern gleich ab.Wirtschaftsdünger enthalten jedoch keinen Stickstoff in Form von Nitrat. Stickstoffdynamik im Boden (nach Fink, 1991) NH3 NH3
  12. 12. 12 Ammonifikation und Nitrifikation Der organisch gebundene Stickstoffanteil in den Wirtschaftsdüngern liegt zu 2/3 in Form von Aminosäuren und Amidstickstoff (Harnstoff) vor. Organische Amid-N-Verbin- dungen werden zuerst durch das im Boden vorhandene mikrobielle Enzym „Urease“ in Abhängigkeit von Temperatur, Sauerstoff und Wasser über die Zwischenstufe „Ammo- niak“ zu Ammoniumcarbonat abgebaut. Das unstabile Ammoniumcarbonat wird dann weiter zu Ammonium mineralisiert (Ammonifikation). Stufe 1 – Ammonifikation CO (NH2)2 + H2O � Urease � (NH4)2 CO3 � NH4 Carbamid Ammoniumcarbonat Ammonium Durch das Enzym Urease wird Harnstoff beginnend bei Bodentemperaturen ab 2 bis 4 °C langsam, bei höheren Temperaturen über 15 °C innerhalb weniger Tage relativ rasch zu Ammonium ammonifiziert. Dabei steigt im Zuge der Umsetzung durch die vor- übergehende Ammoniakbildung der pH-Wert an, wodurch in Verbindung mit höheren Temperaturen auch gasförmige Ammoniakverluste auftreten können. Die weitere Mineralisierung von Ammonium erfolgt dann durch die Bodenbakterien Nitrosomas zu Nitrit bzw. weiter über Nitrobacter zu Nitrat. Dabei spielt die Bodentemperatur bzw. Bodenfeuchtigkeit eine wichtige Rolle. Bei einer Bodentemperatur von 8 °C dauert es etwa 4 bis 6 Wochen, bei 12 °C etwa 2 bis 3 Wochen und bei 16 °C etwa 1 Woche bis die Mineralisation bzw. Nitrifikation an- läuft (siehe Abb.). Stufe 2 – Nitrifikation NH4 + � NO2 - � NO3 - Ammonium Nitrit Nitrat Nitrifikation von Rindergülle im Boden in Abhängigkeit von der Bodentemperatur nach Amberger,1994 Wirtschaftsdünger enthalten keinen Stickstoff in Form von Nitrat. Ammonium wird bei niedrigen Temperaturen im Winter nicht zu Nitrat mineralisiert, weshalb auf bepflanz- ten Böden (z. B. Grünland) ganzjährig keine nennenswerte Auswaschungsgefahr über die natürliche, un- vermeidbare Grundlast besteht. Eine Düngung im Winter ist jedoch wegen der Gefahr der Abschwemmung (vor allem auf gefrorenen bzw. schneebedeck-
  13. 13. 13 Bodentemperatur im Jahresverlauf nach Amberger, 1994 Immobilisierung von Düngestickstoff Grundsätzlich erfolgt bei jeder Düngung eine gewisse N-Immobilisierung infolge N-Bin- dung durch Humusanreicherung im Boden, da sich Bodenmikroben von organischer Substanz ernähren und einen Teil des mineralisierten Stickstoffes in ihre Körpersubs- tanz als Mikrobeneiweiß einbauen. Dies geschieht umso stärker, je mehr stickstoffar- me und leicht zersetzbare organische Substanz (z. B. Stroh) zur Verfügung steht. Da- durch können bis zu 100 kg Stickstoff zeitweilig festgelegt werden. Die vielfach praktizierte N-Ausgleichsdüngung bei der Einackerung von Stroh ist eine Maßnahme, um diesen Immobilisierungsvorgängen im Boden entgegenzuwirken. Diese düngungsbedingte N-Immobilisierung (Fixierung) beträgt etwa 15 bis 20 % der gedüngten N-Menge und ist bei organischen Düngern mit geringen Ammoniumantei- len bzw. weitem C/N-Verhältnis (Stallmist, Kompost) größer als z. B. bei Gülle mit hö- herem Ammoniumanteil bzw. engem C/N-Verhältnis. Auch bei Mineraldüngeranwendung wird ein Teil des Ammoniumanteiles (10 bis 20 %) mikrobiell im Boden gebunden. Mineraldüngeräquivalent (MDÄ) organischer Dünger Um eine objektive Bewertung unterschiedlicher Düngemittel zu ermöglichen, wird die Wirkung organischer Dünger mit der Wirkung von Mineraldüngerstickstoff (genauer mit dem Mehrertrag gegenüber der ungedüngten Kontrolle) verglichen. Der Maßstab „Mineraldüngeräquivalent (MDÄ) in %“ ermöglicht einen Vergleich verschiedener organischer Dünger sowohl mit der kurzfristigen Jahreswirkung als auch mit der langfristigen Gesamtwirkung (Jahreswirkung + Nachwirkungen in den Folgejahren). Ein MDÄ von 75 % bedeutet, dass die Düngewirkung gegenüber einer Mineraldün- gung 75 % beträgt. Anders ausgedrückt können bei einer organischen Düngung von 100 kg Gesamtstickstoff 75 kg eines mineralischen N-Düngers eingespart werden. Im Winter erfolgt aufgrund der niedrigen Temperaturen im Boden kaum eine Mineralisierung von organisch gebundenem Stickstoff bzw. Am- monium zum auswa- schungsgefährdeten Nitrat. Ammonium wird nicht ausgewaschen, da es im Gegensatz zu Nitrat sehr unbeweg- lich ist und auch an Tonminerale gebunden wird. *Der nach der Dün- gung für die Pflanze verfügbare N-Anteil hängt wesentlich von den Ammoniakverlus- ten (ca. 15 bis 30 %) nach der Ausbringung ab. Die N-Immobilisie- rung (Fixierung) und sonstige gasförmige N-Verluste verändern sich nur wenig.
  14. 14. 14 Mineraldüngeräquivalente organischer Dünger (n. Gutser, 2005) Die N-Gesamtwirkung (Jahreswirkung + Nachwirkungen) ist bei Düngern mit einem hohen Anteil an organischem Stickstoff nieder. Parameter zur Beurteilung der N-Verfügbarkeit organischer Düngemittel Düngerstoff Mineralischer N (NH4-N) C/N Abbaubarkeit der org. Substanz Kurzfristige N-Wirkung Mi- neraldünger-Äquivalent % Horn-/Feder-/Ledermehle 0-5 3-4 gut 50-70 Fleisch/Blutmehle/ Knochenmehle 5-10 3-5 sehr gut 60-80 Gründüngung 0-10 10-30 gering-mittel 10-40 Biokomposte 5-15 13-20 gering 5-15 Stallmist 10-20 12-15 gering 10-20 Klärschlamm dick 5-20 6-8 mittel 15-30 Klärschlamm dünn 30-40 3-5 mittel 45-55 Gülle (Rind) 40-60 8 gering 40-50 Biogasgülle 45-70 3-5 gering 50-70 Gülle (Huhn) 60-70 4 mittel 70-85 Jauche 80-90 1-2 - 85-90 (n. Gutser, 2005) 50 40 10 4 % NH4-N-vom Ges. N 8 5 14 16 C:N-Verhältnis Je höher der Ammo- nium-Anteil eines Düngers am Gesamt- stickstoffgehalt und je enger das C/N-Ver- hältnis, desto höher ist die Sofort- bzw. die Jahreswirkung. Gülle hat z. B. aufgrund ihres hohen NH4-Anteiles und engen C/N-Verhält- nisses eine bessere Jahres- und letztlich auch Gesamtwirkung als Stallmist oder Kompost. Die N-Jahreswirkung (MDÄ) hängt vorrangig vom Ammoniumanteil und vom C/N-Verhältnis des eingesetzten Düngers sowie von der Abbaubarkeit der organischen Substanz (C org.) ab. Je N-ärmer die orga- nische Substanz und weiter der C/N-Quoti- ent, desto schlechter verläuft die Mineralisie- rung und desto größer ist die Immobilisierung im Boden.
  15. 15. 15 Ammoniumanteil bestimmt die Jahreswirkung Der Ammoniumanteil aus organischen Düngern kann ähnlich wie bei Mineraldüngern relativ rasch ohne nennenswerte Verluste von der Pflanze aufgenommen werden. Je höher der Ammoniumanteil, desto höher die Jahreswirkung als auch die langjährige Gesamtwirkung. Daher haben Jauche und Gülle eine höhere Jahres- und letztlich auch Gesamtwirkung als Stallmist oder Kompost. Jede Ammoniumdüngung regt ferner die N-Nachlieferung aus dem Humuspool an (so- genannter „Priming-Effekt“). Stallmist bzw. Kompost sollte bevorzugt auf Ackerland zur Verbesserung des Humus- saldos bzw. der Ton-Humus-Komplexbildung ausgebracht werden. Ammoniumanteile organischer Dünger im Vergleich (Angaben in Prozent) Ammonium (NH4) organisch geb. N Mineraldüngerstickstoff 100 - Jauche 90 10 Rindergülle 50 50 Schweinegülle 65 35 Legehennengülle Legehühnerkot (frisch) Legehühnertrockenkot 60 30 15 40 70 85 Stallmist 15 85 Stallmistkompost 5 95 BMLFUW 2006 Jahreswirkung bzw. langjährige Gesamtwirkung von Wirtschaftsdüngern im Vergleich zu Mineraldünger N-Wirkung Wirtschaftsdünger Jahreswirkung Gesamtwirkung Jauche Gülle Stallmist Kompost 85 90 (70 - 90) 50 70 (60 - 70) 20 60 (50 - 60) 10 40 (30 - 40) (n. Rieder, 1995 ergänzt) Im Vergleich zu Mineraldünger (MDÄ) ist bei Jauche die Ausnutzung des Ammonium-N etwas schlechter, da das Ammoniumbicarbonat stärker zur Abgasung neigt als das Am- monium im Mineraldünger. Die Gesamtwirkung ist die Jahreswirkung einschließlich der Nachwirkungen aus den Folgejahren.
  16. 16. 16 Mineralische Stickstoffdüngung Der Einsatz von mineralischem Stickstoff hat weltweit zunehmende Bedeutung. Insge- samt wird die biologische Stickstoffbindung durch Leguminosen und Bodenmikroben pro Jahr auf etwa 175 Mill. t Stickstoff geschätzt, während die technische Stickstoffbin- dung derzeit mehr als 100 Mill. t beträgt. Während alle organischen N-Dünger (Wirtschaftsdünger) bzw. Harnstoff (zählt che- misch zu den organischen N-Düngern) zuerst im Boden mikrobiell umgesetzt werden müssen, kann vor allem Nitrat und auch Ammonium aus Mineraldüngern relativ rasch ohne wesentliche Verluste im Boden von der Pflanze aufgenommen werden. Gasförmige N-Verluste entstehen im Boden beim mikrobiellen Abbau organischer N- Dünger zu Ammonium (NH4) bzw. beim weiteren Abbau zu Nitrat (NO3). Mineralische Stickstoffformen Dazu gehören vorrangig Nitrat (NO3- ) und Ammonium (NH4+). Auch Harnstoff (Carba- mid) wird in der Praxis zu den Mineraldüngern gezählt. Nitratdünger haben eine raschere Wirkung als Ammoniumdünger oder Harnstoff bzw. organische N-Dünger. Verfügbarkeit der Pflanzennährstoffe N-Aufnahme der Pflanze Alle organischen N-Formen müssen vorerst zu Ammonium bzw. Nitrat mineralisiert werden, damit sie von den Pflanzenwurzeln aufgenommen werden können. Ammonium ist im Boden im Vergleich zu Nitrat relativ unbeweglich, da es auch an Ton- minerale gebunden wird. Dadurch ist auch die Gefahr der Auswaschung sehr gering. Andererseits führt diese Sorption dazu, dass die Wurzeln zum wenig beweglichen Am- monium wachsen müssen und während der Zeit des intensiven Wachstums nicht im- mer eine optimale Versorgung sichergestellt ist. Damit auch in Zeiten intensiven Wachstums der N-Bedarf der Pflanzen gewährleistet werden kann, enthalten die meisten Mineraldünger auch einen Anteil an rasch verfüg- barem Nitrat. Nitrat ist schnell wirksam und auch mobiler, wodurch es bei fehlendem Bewuchs (Brache) auch ausgewaschen werden kann.
  17. 17. 17 Ammonium und Nitrat an der Wurzel Die Aufnahme von Nitrat (NO3 -) erhöht den pH-Wert an der Wurzeloberfläche und er- schwert somit die Aufnahme von Spurenelementen, während Ammonium (NH4+) sauer wirkt und den pH-Wert durch Abgabe an Protonen (H*) senkt, was wiederum die Mo- bilisierung von Spurenelementen verbessert. Eine Ammoniumdüngung kann dadurch speziell auf alkalischen Böden die Spurenele- mentversorgung verbessern. In die Pflanze wird Stickstoff letztlich als Ammonium in den Stoffwechsel eingebaut, d. h. Ammonium ist jene N-Form, die direkt in den Stoffwechsel der Pflanze eingreift. Dadurch entfällt im Vergleich zu einer Nitratdüngung innerhalb der Pflanze der Energie- aufwand für die Nitratreduktion. Ammonium fördert ferner das Wurzelwachstum und die Wurzelverzweigung. Zu hohe Konzentrationen an Ammonium in der Pflanze können jedoch zu Wachstums- depressionen führen, wodurch der Vorteil im Energieverbrauch wieder schnell kompen- siert wird. Phasen hohen N-Bedarfs können mit Nitrat besser überbrückt werden. Nitrat kann zudem als Anion die Aufnahme an Kationen (Ca, K, Mg) fördern. Eine Kombinati- on beider Formen hat sich daher bewehrt. N-Formen in Stickstoff-Düngern N Dünger (Beispiele) Harnstoff-N (%) Ammonium-N (%) Nitrat-N (%) Harnstoff (Amid) 100 - - Ammonium Nitrat-Harnstoff Lösung (AHL) 50 25 25 Ammonsulfat - 100 - Kalkammonsalpeter (KAS, z. B. NAC) - 50 50 Kalksalpeter - 7 93 Ammonsulfatsalpeter (AAS, z. B. Entec) - 70 30 Ammonsulfatharnstoff (z. B. Piammon) 50 bis 70 30 bis 50 - + Der Anteil der jeweils enthaltenen N-Formen bestimmt die Wirkungsgeschwindigkeit, (BAD, 2006, ergänzt) Blattdünger Von der wachsenden Pflanze kann Stickstoff auch über das Blatt aufgenommen wer- den. Die Aufnahme über das Blatt ist jedoch begrenzt und daher nur eine Ergänzung zur Bodendüngung. Sie wird als Feuerwehrmaßnahme bzw. in speziellen Fällen zur Ver- meidung von Festlegung oder Auswaschung oder speziell in Kombination mit Spritzmit- tel (Harnstoff) angewandt. Langzeitdünger und Nitrifikationshemmer Langzeitdünger enthalten verschiedene Harnstoffaldehyde und geben ähnlich wie die mit einer Polymerschicht umhüllten Dünger die Nährstoffe über einen längeren Zeit- raum langsam in die Bodenlösung ab. Stickstoffdünger mit Nitrifikationshemmer enthalten Inhibitoren, welche die Mineralisa- tion (Nitrifikation) verzögern, wodurch der Stickstoff länger in der Ammoniumform er- halten bleibt.
  18. 18. 18 Dünger wie Alzon oder Entec bilden keine eigene Stickstoffform. In Alzon liegt der ge- samte Stickstoff als Harnstoff, nach dessen Hydrolyse als Ammonium (ohne Nitrat- anteil) vor. In Entec liegt der Großteil als Ammonium und ein Teil als Nitrat vor. Diese Spezialdünger werden vor allem im Gartenbau, in Gewächshäusern sowie Golfrasen eingesetzt. Zusammensetzung der wichtigsten Stickstoffdünger N-Dünger Nährstoffgehalt physiol. Wirkung Löslichkeit Eigenschaften Harnstoff (Amiddünger) CO (NH2)2 46 % N sauer wasserlöslich, N in Amidform, für Kulturen mit längerer Vegetations- zeit, als Blattdünger rasch wirksam und mit den meisten Spritzmitteln kombinierbar AHL (Ammonnitrat – Harnstofflösung) NH4NO3 + CO (NH2)2 27 % N (14 % Amid, 6,5 % NH4 + 6,5 % NO3) sauer wasserlöslich, wirkt schnell und nachhaltig, als Boden und Blatt- dünger geeignet, bei Blattdüngung pralle Sonne meiden, Einsatz im Getreide ab Schossen bis Beginn Ährenschieben. Ammonnitrat NH4NO3 (kein Kalk) Kalkammonsalpeter (NAC) NH4NO3 + CaCO3 27 % N sauer schwach sauer wasserlöslich, enthält je zur Hälfte Ammonium (NH4) und Nitrat (NO3) und wirkt somit schnell und nachhaltig, universell einsetzbarer N-Dünger Ammoniumdünger Ammonsulfat (ASU) oder Schwefelsaures Ammoniak (SSA) (NH4)2 SO4 Ammonsulfatsalpeter NH4NO3 + (NH4)2 SO4 21 % N 24 % S 26 % N sehr sauer wasserlöslich, N in Ammoniumform, wirkt daher nachhaltig, geeignet für Böden mit hohem pH- Wert sowie für schwefelbedürftige Kulturen Kalkstickstoff Ca CN2 20 % N 60 % CaO alkalisch wasserlöslich, N in Cyanamidform, wirkt langsam, speziell zur Boden- entseuchung und Unkrautbekämp- fung geeignet Nitratdünger (Kalksalpeter) Ca (NO3)2 15,5 % N 28 % CaO alkalisch wasserlöslich, N in Nitratform, spe- ziell im Gartenbau und zur Behand- lung der Stippigkeit im Obst- und Gemüsebau BAD, 2006, ergänzt Stickstoffdünger brauchen Kalk 1 kg Düngerstickstoff bedeutet etwa auch einen Bedarf von 1 kg CaO. Je nach Düngerform, CaO-Begleitstoffanteil im Dünger und den Umsetzungsvorgän- gen im Boden ist der Einfluss auf die Kalkbilanz unterschiedlich. Während z. B. Kalkstickstoff so viel Kalk enthält, dass die Kalkbilanz positiv ist, ist bei Harnstoff die negative Kalkbilanz genauso hoch wie der N-Gehalt des Düngers.
  19. 19. 19 Schwefelhaltige N-Dünger haben einen höheren Kalkbedarf von 2 kg CaO/kg Schwefel. Es sind in der nachfolgenden Tabelle nur jene Dünger angeführt, welche die Kalkbilanz nennenswert, d. h. mit mehr als 20 kg CaO pro 100 kg Dünger (sauer bzw. alkalisch) be- einflussen. So ist zum Beispiel Kalkammonsalpeter (NAC) nicht aufgeführt, da die kalk- zehrende Wirkung mit rund 13 kg CaO pro 100 kg Dünger vernachlässigbar ist. Die Kalk- zehrung der N-Dünger ist bei der Erhaltungskalkung zu berücksichtigen. nach Kerschberger, 2001 Mineralische N-Formen im Vergleich Neben dem Reinnährstoffpreis sind die Wirkungsgeschwindigkeit, die technischen Ei- genschaften und die Wirkungssicherheit eines Düngers von Bedeutung. Im Interesse einer gleichmäßigen Verteilung ist bei Granulaten auch auf eine einheit- liche Korngröße bzw. Form des Düngers zu achten. Bei hochkonzentrierten N-Düngern wie Harnstoff ist besonders auf eine exakte Verteil- genauigkeit (Gefahr der Technischen Streifenkrankheit) zu achten. Kalkammonsalpeter (KAS, NAC) wirkt durch seinen Nitratanteil schnell und durch sei- nen Ammoniumanteil etwas verzögert. Er ist die meistverwendete Düngeform. Kalksalpeter (Calciumnitrat) wirkt als Nitratdünger am schnellsten und wird bei N- Mangelerscheinungen in Phasen des intensivsten Wachstums zur Kopfdüngung einge- setzt. Nitrathältige Dünger können auf sehr tonreichen Böden gegenüber Ammonium- düngern Ertragsvorteile (geringe NH4-Fixierung an Tonminerale) haben. Nitratdünger haben bei gezielter Düngung auch eine raschere Sofort- und Gesamtwir- kung als organische N-Dünger. Ammonsulfat (Schwefelsaures Ammoniak-SSA) wirkt etwas langsamer bzw. nach- haltiger und enthält zusätzlich 24 % Schwefel, wodurch es besonders für schwefelbe- düftige Kulturen geeignet ist. Allerdings ist es stärker kalkzehrend. Harnstoff (Carbamid = CO (NH2)2) ist ein Amidstickstoff und entsteht durch Verbin- dung von Kohlendioxid und Ammoniak. Harnstoff (lat. Urea) ist die historisch eingeführ- te Bezeichnung für das Carbamid (Diamid der Kohlensäure).
  20. 20. 20 Harnstoff hat die höchste N-Konzentration und ist gut wasserlöslich (1kg/l bei 20 °C) und wirkt bei Anwendung als Blattdünger unmittelbar (Konzentration muss unter 0,5 % liegen). Ansonst wirkt es im Boden langsam, da er wie jeder organische Dünger im Bo- den erst umgesetzt werden muss. Ammon-Nitrat-Harnstoff-Lösung (AHL) ist ein Flüssigdünger und wird mit Spritzge- räten ausgebracht. AHL hat eine Sofortwirkung durch den Nitratanteil sowie eine Nach- wirkung durch den Harnstoffanteil. Reinnährstoff – Preisvergleich Dünger (N-Gehalt in %) Reinnährstoffpreis NAC/KAS (27 %) € 0,85 Harnstoff (46 %) € 0,72 AHL (27 %) € 0,84 Ammonsulfat (21 %) € 1,00 Quelle: Fertilizer Week, Juli 2007 Ausbringung von Harnstoff und AHL Erfolgt nach einer Harnstoffdüngung keine Einarbeitung, so sind kühle Witterung bzw. nachfolgender Niederschlag günstig. Organische N-Dünger und somit auch Harnstoff haben ein höheres Risikopotenzial be- züglich NH3-Verlusten nach der Ausbringung. Dies gilt insbesondere beiTrockenheit, pH-Werten im Boden über 6,5 und Düngung auf die unbewachsene Bodenoberfläche. Harnstoff hat mit 670 kg/m³ ein geringeres spezifisches Gewicht als Kalkammonsalpe- ter (KAS) mit 950 kg/m³. Daraus resultiert im Vergleich eine geringere Arbeitsbreite bei der Ausbringung und eine höhere Seitenwindempfindlichkeit. Nicht zuletzt ist auch aufgrund der höheren N- Konzentration von 46 % verstärkt auf die Verteilgenauigkeit zu achten. Bei der Düngung mit Harnstoff steigt kurzfristig um das Düngekorn der pH-Wert an. Die Umsetzung zu Ammonium bzw. Nitrat dauert unter günstigen Bedingungen (Feuchtig- keit, Bodentemperatur) 10 bis 14 Tage. Bei der Düngung von AHL gilt wie bei Harnstoff, dass bei höherenTemperaturen sowie Böden mit höherem pH-Werten verstärkt Abgasungsverluste auftreten können. Bei Einsatz als Blattdünger ist zusätzlich darauf zu achten, dass zur Vermeidung von Ätz- schäden die Blätter trocken sind und eine ausgebildete Wachsschicht aufweisen. AHL und Harnstoff können mit den meisten Spritzmitteln kombiniert werden. Kurzfristige Veränderung des pH-Wertes im Bereich des Harnstoff-Düngekorns n. Yara, 2005
  21. 21. 21 Lagerung von Stickstoffdüngern Im Allgemeinen genügt es Düngermittel sauber, trocken und nach Sorten getrennt zu lagern. Zu beachten ist jedoch, dass eine Vermischung nitrathältiger Dünger mit brennbaren organischen Stoffen wie Kohlenstaub, Holzwolle, Stroh etc. vermieden wird (Nitrat – NO3 – kann durch Abgabe von Sauerstoff die Verbrennung fördern). Unter normalen Transport- und Lagerbedingungen sind Mineraldünger weder explo- siv noch selbstentzündend. Ammonnitrathältige Düngemittel können sich jedoch durch äußere Einwirkung von Feu- er oder Hitze bei Temperaturen über 130 °C langsam unter Bildung gesundheitsschäd- licher Gase zersetzen. Die Zersetzung kommt meist zum Stillstand, wenn die Hitzeein- wirkung von außen unterbunden wird. Bei einigen ammonnitrathältigen Mehrnährstoffdüngern (NK-, NPK-Düngern) kann sich die Zersetzung unter Wärmeentwicklung durch die gesamte Masse des Düngers fort- pflanzen. Dazu ist kein Luftsauerstoff notwendig. Bei dieser Verschwelung (= selbstän- dig fortschreitende thermische Zersetzung) entsteht ein gelblich-brauner und stechend riechender giftiger Qualm (nitrose Gase). In diesem Fall sind Fenster und Türen zu öff- nen, damit der Qualm entweichen kannn bzw. ist die Feuerwehr zu verständigen. Da die Verschwelung unabhängig vom Einfluss durch Luftsauerstoff vor sich geht, kann sie nicht durch Abdecken oder Einsatz eines Schaumlöschers, sondern nur mit Wasser (Ab- kühlung) bekämpft werden. Kalkammonsalpeter (KAS oder NAC) ist im Gegensatz zum reinen Ammoniumnitrat (weißes, unlösliches, hygroskopisches Salz) infolge des Kalkzusatzes (NH4 NO3 + Ca CO3) nicht gefährdet. Folgende Punkte sind bei der Lagerung zu beachten: ❚ Lagerräume vor der Beschickung mit Düngemitteln (insbesondere mit loser Ware) sorgfältig reinigen ❚ Jede Vermischung mit anderen (brennbaren) Stoffen und Düngersorten vermeiden (manche Sorten reagieren miteinander) ❚ In Lagerräumen nicht rauchen, kein offenes Licht ❚ Alle Möglichkeiten einer Feuer- und Hitzeeinwirkung von außen ausschalten Lagerung gesackter Düngemittel, Freilagerung Die Lagerfähigkeit ist auch bei sorgfältiger Lagerung zeitlich begrenzt. Verhärtungen können entstehen durch ❚ Feuchtigkeitsaufnahme ❚ chemische Veränderungen (Alterung) und ❚ Lagerdruck (Eigengewicht) Die Lagerfähigkeit hängt vom Produkt und von der Lagerart ab. Eine Lagerung über die Anwendungssaison hinaus (1/2 Jahr bis 1 Jahr) sollte möglichst vermieden werden. Die Freilageroberfläche sollte möglichst eben sein und einen festen Untergrund aufwei- sen. Sie sollte vor Sonnenbestrahlung geschützt sein (sonnenabgewandte Seite einer Mauer, Böschung, Bäume usw.) und Regenwasser muss abfließen können. Eine Ab- deckung mit Planen als Schutz vor Witterungseinflüssen und UV-Bestrahlung ist immer zu empfehlen. Die Plane sollte gegen starken Wind durch Beschwerung oder mit Net- zen gesichert werden.
  22. 22. 22 Freilagerung – nur in Ausnahmefällen Die Säcke stickstoffhältiger Düngemittel können an den Nähten platzen, das Granulat zerfällt. (Betrifft vorwiegend die äußeren Säcke eines Stapels.) Ursache: Ammonnitrathältige Dünger ändern ihre Kristallform beim Durchlaufen einer bestimmten Temperaturschwelle, die bei 32 °C liegt. Diese Änderung der Kristallform ist mit einer Volumsänderung verbunden. Durch oftmaliges Durchlaufen dieser Tempe- raturschwelle (manchmal mehrmals an einen Tag) wird das Düngerkorn mürbe und zer- fällt, durch Volumsvergrößerung zerplatzen die Säcke. Der Nährstoffgehalt wird dadurch nicht verändert, aber die Streugenauigkeit leidet. Abhilfe: Vermeidung von Hitzestau. Abdecken allein genügt in diesem Falle nicht. Es ist für eine Luftzirkulation zwischen Abdeckung und Stapel zu sorgen. Am besten ge- schieht dies durch Einlegen von Leerpaletten, alten Reifen und dergleichen zwischen Plane und Sackstapel. Der Planenabstand vom Stapel soll auf allen Seiten gegeben sein. Plane nicht unter den Stapel ziehen, damit Luftaustritt in Bodenhöhe möglich ist. Am besten Freilagerung ammonnitrathältiger Düngemittel in den Sommermonaten vermeiden. Lagerung von losen Düngemitteln Wichtig ist, dass keine Feuchtigkeit Zutritt hat. Boden und Wände des Lagerraumes müs- sen entsprechend isoliert sein (Bitumenanstrich usw.). Die Befüllung der Boxen soll rasch und ohne längere Unterbrechung erfolgen. Wenn eine längere Lagerung vorgesehen ist, wird eine Abdeckung mit Kunststoffplanen zum Schutz vor Luftfeuchtigkeit empfohlen. Düngemittelgesetz (DMG) Düngemittel sind im Sinne des DMG Stoffe, die Pflanzennährstoffe enthalten und dazu bestimmt sind, den Pflanzen zugeführt zu werden, um deren Wachstum zu fördern und deren Qualität bzw. Ertrag zu erhöhen. Durch das Düngemittelgesetz (einschließlich Kennzeichnungsverordnung) ist geregelt, dass nur solche Düngemittel, Bodenhilfsstoffe und Kultursubstrate in Verkehr gebracht werden dürfen, welche die Fruchtbarkeit des Bodens, die Gesundheit von Menschen und Haustieren sowie den Naturhaushalt nicht gefährden. Düngemittel sind natürliche Bodenbestandteile. Düngemittel enthalten Stoffe, die selbst Bestandteile der Pflanze sind, in jedem natürlichen Boden vorkommen und ohne die es keine pflanzliche Stoffbildung gibt. Bemessung der Stickstoffdüngung Die Stickstoffdüngung ist so zu bemessen, dass ein standortangepasster Ertrag mit entsprechender Qualität erzielt werden kann, d. h. es soll so viel wie notwendig, aber nicht mehr als erforderlich gedüngt werden. Dabei sind die unterschiedlichen Ansprü- che der einzelnen Kulturen (N-Bedarf und Verteilung) zu berücksichtigen. Das Mitscherlich-Gesetz vom abnehmenden Ertragszuwachs besagt, das jedes zusätz- lich gedüngte Kilo Nährstoff weniger Mehrertrag bringt, als das Vorherige. Das ökono- mische Optimum ist gegeben, wenn die Kosten für die letzte Stickstoffeinheit noch den Wert des damit erzeugten Mehrertrages abdecken. Eine Düngung bis zum Ertragsop- timum bedeutet in der Regel auch eine Verbesserung der Qualität. Bei einer Düngung darüber hinaus nehmen einige Qualitätsmerkmale noch zu und andere meist infolge des Verdünnungseffektes ab.
  23. 23. 23 Mitscherlich-Gesetz n. Finck, 1991 Stickstoffempfehlung in kg/ha bei mittlerer Ertragserwartung kg N/ha Ertrag t/ha Weizen 110 -130 4 - 6 Roggen 80 - 100 3,5 - 5,5 Dinkel 60 - 80 1,5 - 2,5 Getreide Wintergerste 100 - 120 3,5 - 6,0 Triticale 90 - 110 3,5 - 6,0 Sommerfuttergerste 80 - 100 3,5 - 5,5 Sommerbraugerste 50 - 70 3,5 - 5,0 Hafer 70 - 90 3,5 - 5,0 Mais (CCM, Körnermais) 120 - 140 7,0 - 10 Silomais (FM) 140 - 160 40 - 50 Hackfrüchte Zuckerrübe 90 - 110 45 - 60 Futterrübe 120 - 140 60 -100 Speisekartoffel, 110 - 130 25 - 35 Früh- und Pflanzkartoffel 90 - 110 15 - 20 Körnererbse, Ackerbohne 0 - 60 2,5 - 4,5 Öl- und Eiweißpflanzen Sojabohne 0 - 60 1,5 - 2,5 Könerraps 120 - 140 2,0 - 3,0 Sonnenblume 40 - 60 2,0 - 3,0 Zwischenfruchtfutterbau mit Leguminosen (FM) 0 - 40 15 - 25 Feldfutterbau Feldfutter (gräserbetont) 150 - 200 8 - 12 BMLFUW, 2006 Bei hoher Ertragslage sind Zuschläge von 30 bis 40 % erforderlich. Düngung ErtragundQualität Stress I Optimum II Überschuss III Ertrag Absinkende Qualitätsfaktoren Wachsende Qualitätsfaktoren
  24. 24. 24 Empfehlung für die mineralische Stickstoffergänzungsdüngung (kg N/ha) nach dem Nmin-Gehalt des Bodens für Winterweizen (mittlere bis hohe Ertragslage) Nmin zu Vegetationsbeginn (kg/ha N) Andüngung zu Vegetations- beginn Bestockungsende, Beginn des Schossens Ende des Schossens, Beginn des Ährenschiebens Gesamtdüngung 25 40-60 40-60 40-70 120-190 25-50 35-55 35-50 40-70 110-175 50-75 30-45 30-45 40-70 100-160 75-100 20-35 30-40 40-70 90-145 100-125 0 40-60 40-70 80-130 125-150 0 25-40 40-70 65-110 150-175 0 20-30 30-60 50-90 175-200 0 10-20 25-50 35-70 200 0 0 25-50 25-50 BMLFUW, 2006 Hilfsmittel zur Optimierung der Düngung Die Bemessung der Düngergabe richtet sich nach dem zu erwartenden Ertrag, wobei der im Boden vorhandene Stickstoff zu berücksichtigen ist. Der im zeitigen Frühjahr im Boden verfügbare Stickstoff kann entweder mittels Bo- denuntersuchung (Nmin-Wert) gemessen oder gestützt auf Testflächen der Offizial- beratung abgeschätzt werden. Im Laufe der Vegetationsperiode ist die weitere Nach- lieferung aus dem Boden stark witterungsabhängig (Temperatur, Niederschläge) und dadurch Schwankungen unterworfen. Um solche Veränderungen der Nährstoffversor- gung im Interesse einer sparsamen Düngung berücksichtigen zu können, wurden un- terschiedliche Methoden entwickelt, um bei Kulturen, wo die N-Düngung in mehreren Teilgaben erfolgt, eine Korrektur zu ermöglichen. Eine einfache Methode für die Praxis besteht darin, bei der Düngung eine ungedüngte Fläche (Düngefenster) auszusparen, wodurch die nachlassende N-Nachlieferung aus dem Boden ersichtlich wird. Exaktere Methoden zur Bestimmung der notwendigen Stickstoffgabe basieren heute auf chemischen bzw. optischen Messverfahren. Nitrattest Der „Nitrattest“ aus dem Pflanzensaft ist eine chemische Methode, wo der Nitratgehalt im Presssaft der Blattstiele mittels Farb-Teststreifen bestimmt wird. Die Nitratkonzent- ration im Zellsaft ist eine brauchbare Anzeige für die Stickstoffversorgung der Pflanze. „N-Tester“ Eine weitere Methode ist die optische Messung der Stickstoffversorgung direkt auf dem Feld durch Bestimmung des Chlorophyllgehaltes mit Hilfe kleiner, tragbarer Geräte wie dem „N-Tester“ oder „GPN“ ohne Beschädigung der Pflanzen. Da die Chlorophyll- konzentration in direkter Beziehung zur Stickstoffkonzentration steht, erhält man eine einfache und schnelle Aussage über die aktuelle N-Versorgung der Kultur. Die Chloro- phyllmeter werden über Feldversuche für die jeweilige Kultur und das jeweilige Wachs- tumsstadium geeicht. Chlorophyllmessgerät Bad, 2006
  25. 25. 25 Spektrale Analyse In Zukunft werden spektrale Indizes, die aus dem Reflexionsspektrum abgeleitet wer- den, indirekt die N-Versorgung der Kultur wiedergeben. Dadurch wird eine variab- le Stickstoffdüngung auch unter Berücksichtigung der Bodenunterschiede möglich. Sensoren zur berührungslosen Messung können vom Satelliten oder Flugzeug bzw. Traktor aus betrieben werden. Das Ergebnis ist auf einer Dünge-Applikationskarte ersichtlich. Stickstoffdüngungskarte, ausgehend von den eingescannten Daten eines am Traktor montierten N-Sensors Bad, 2006 Streubild beachten Das Streubild beeinflusst Ertrag und Qualität, d. h. eine fehlerhafte Nährstoffverteilung am Feld führt zu Ertragsverlusten. Die Überprüfung der Streubilder zeigt eindeutig, dass schwere, glatte und harte Körner die Basis für eine hohe Genauigkeit bei der Mineraldüngerausbringung sind. Ein gutes Streubild hat einen Streufehler (Abweichung vom Mittelwert) von 10 bis 15 %. Die Überprüfung des Streubildes ist heute ein wichtiger Bestandteil des sachgerechten Pflanzenbaus. Dasselbe gilt für Wirtschaftsdünger, wo eine Verteilgenauigkeit, d. h. Variations-koeffizi- enten (VK) unter 20 % angestrebt werden (siehe Ausbringtechniken). Cultan-Ausbringungstechnik Bereits in den 1970er-Jahren wurde von Professor Dr. Karl Sommer das CULTAN-Ver- fahren – „Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition“ – entwickelt. Der Flüs- sigdünger (z. B. AHL) wird mit Sternradinjektionsrädern über Injektionsnadeln direkt in den Wurzelbereich eingedrückt, wobei Arbeitsbreiten bis zu 12 m möglich sind. „Der Begriff ,CULTAN‘ soll beschreiben, dass der als Ammonium platziert gedüngte Stickstoff von den Pflanzen auch überwiegend als Ammonium aufgenommen und un- mittelbar in den Eiweiß-Stoffwechsel übernommen werden kann“: Speziell fürTrocken- gebiete erhofft man sich mit dieser Technik positive Effekte auf den N-Ausnutzungs- grad. Der Nachteil ist die mangelnde Anpassung an den Witterungsverlauf gegenüber der N-Gabenteilung z. B. bei Getreide. Stickstoffdüngung bei Getreide Sobald im Frühjahr das Wachstum einsetzt und die Getreidepflanzen Nebentriebe bil- den (Bestockungsphase), beginnen die Pflanzen täglich bis hin zur „Milchreife“ große N-Mengen von 4 bis 5 kg N/ha aufzunehmen. Eine Getreidepflanze nimmt etwa 40 % N-Mangel bei Getreide Kastenhuber, 2007
  26. 26. 26 ihres gesamten N-Bedarfes bis zum Ende der Bestockung auf, weitere 20 % bis zum Ährenschieben und die restlichen 40 % bis zum Einsetzen der physiologischen Rei- fe. Der Kornertrag wird von drei Faktoren (Anzahl ährentragender Halme, Kornzahl pro Ähre, Einzelkorngewicht) bestimmt. Ist die Stickstoffmenge unzureichend aufgrund einer zu niedrigen Düngergabe oder in- folge einer zu dichten Saat, so bildet jede Pflanze nur wenige ährentragende Halme. Umgekehrt führt eine zu hohe N-Düngung zu einer zu starken Bestockung. Dadurch kommt es zu einer Konkurrenz zwischen den einzelnen Halmen, die dann weniger oder kleinere Körner pro Ähre ausbilden. Zudem steigt die Gefahr der Lagerung und Pilzan- fälligkeit. Eine gezielte und bedarfsgerechte Düngung ist auch in Hinblick auf den Ei- weißgehalt (ca. 14 %) und die Backqualität wichtig. Das Korngewicht wird durch eine N-Spätdüngung unterstützt. Stickstoffgabenteilung bei Getreide BAD, 2006 Stickstoffdüngung der Kartoffel Der Knollenertrag ergibt sich aus der Anzahl der Triebe, der Anzahl der Knollen je Trieb und dem Knollengewicht. Die Stickstoffdüngung wirkt sich auf das Knollengewicht und die Dauer bzw. Intensität der Stärkespeicherung aus. Eine zu hohe Stickstoffversorgung mindert die Knollenanlage im Frühjahr, während eine Unterversorgung zum frühzeitigen Absterben des assimilierenden Knollenkrauts führt. Günstig wirkt aufgrund der langsamen Mineralisation eine Düngung mit Stallmist. An- sonst hat sich eine Teilung (erste Gabe zum Legen und zweite Gabe unmittelbar nach Anlage der Knollen) bewährt. Werden Kartoffeln für die Industrie zur Produktion von Stärke oder Alkohol angebaut, ist das Hinauszögern der Ernte durch eine hohe N-Düngung (längere Assimilateinlagerung in die Knollen) vorteilhaft. Speisekartoffeln, die zu viel Stickstoff aufnehmen, haben hin- gegen eine begrenzte Lagerfähigkeit (insbesonders bei Kalimangel). Bei Pflanzkartoffeln sollte nur eine mäßige N-Düngung erfolgen, um die unerwünschte Bildung großer Knollen und ein verzögertes Abreifen (verursacht durch fortgesetzte N- Nachlieferung) zu verhindern. Bei Winterweizen ist zur Erzielung ausreichender Rohproteingehalte (14 % i. d. TM) eine Teilung auf drei Termine (Vegetationsbeginn, vor dem Schossen, vor dem Ährenschieben) sinnvoll. Bei Wintergerste genügen 2 bis 3 Ange- botstermine, während Sommerbraugerste nur eine einmalige N-Gabe zur Saat erhalten sollte. Bei Sommer- futtergerste und Hafer hat sich eine Teilung (zur Saat und Ende Bestockung) bewährt. Teilgaben ermöglichen bei Getreide eine bessere Anpassung an den Wachstums- und Witterungsverlauf.
  27. 27. 27 Stickstoffdüngung zu Mais Von der Aussaat bis zum 8-Blatt-Stadium nimmt der Mais nur wenig Nährstoffe auf. Die Hauptnährstoffaufnahme erfolgt ab dem 8-Blattstadium bis zum Eintrocknen der Narbenfäden, wo über 80 % des N-Gesamtbedarfes aufgenommen werden. Auf leichten Böden (unter 15 %Ton) bzw. über bei 10 % Hangneigung soll maximal die Hälfte des N-Bedarfs vor dem Anbau und die zweite Gabe als Bestandesdüngung je nach Witterung und Befahrbarkeit zwischen dem 4- und 6-Blatt-Stadium gegeben wer- den. Ebenso soll auf leichten Böden die Gülledüngung geteilt werden. Auf ebenen Böden mit über 15 %Tonanteil hat sich die einmalige N-Gabe vor bzw. zum Anbau (geringere Arbeitskosten, keine Blattverbrennung, keine Erntereifeverzögerung) gut bewährt. Der Stickstoff steht über die ganze Vegetationsperiode zur Verfügung, da er im Frühjahr bei höheren Bodentemperaturen gut mineralisiert wird, aber anderer- seits zum Teil auch vorübergehend zum Abbau von Ernteresten über Mikroorganismen bis zu deren Absterben festgelegt wird. Mit Beginn der Abreife soll der N-Vorrat in Form von Nitrat aufgebraucht sein, um die Reife nicht zu verzögern. Auf schweren tonhältigen Böden mit verzögerter Bodenerwärmung hat sich aufgrund der schlechten P-Mobilisierung eine Unterfußdüngung (5 cm neben der Reihe, 5 cm unter dem Saatkorn) oder eine Reihendüngung mit einem stickstoff- und phosphathäl- tigen Dünger gut bewährt. Phosphat fördert die Wurzelbildung. Die Nachdüngung er- folgt dann meist mit Kalkammonsalpeter (KAS). Nährstoffaufnahme von Mais in % des Gesamtbedarfes Wachstumsphase N P K Aufgang bis 8-Blatt-Stadium 2 1 4 Aufgang bis Eintrocknen der Narbenfäden 85 73 96 bis Kolbenreife 13 26 - INRA,1986 Stickstoffdüngung im Grünland Bei zwei bis drei Nutzungen und mittleren Erträgen ist der N-Kreislauf bei einem Vieh- besatz von etwa 1,5 bis 2 Großvieheinheiten und einem Leguminosenanteil im Be- stand von 15 bis 20 % weitgehend geschlossen. Unvermeidbare gasförmige Stick- stoffverluste bei der Lagerung und Ausbringung von Wirtschaftsdüngern von ca. 30 % (vorrangig Ammoniakverluste) können durch N-Nachlieferung der Leguminosen bzw. N- Bodennachlieferung weitgehend ausgeglichen werden. Eine mineralische Ergänzung ist meist nicht erforderlich (Klee-Kompromissgaben-Effekt). Der Düngebedarf einer Drei-Schnitt-Wiese liegt im Bereich von 120 bis 150 kg N/ha und kann durch gleichmäßige Verteilung der Wirtschaftsdünger in der Regel gedeckt werden. Anders ist die Situation in Gunstlagen mit vier- oder fünfmaliger Nutzung, da hier der Entzug bzw. Stickstoffbedarf doppelt so hoch ist. Deshalb ist entweder ein höherer Viehbesatz oder eine mineralische Ergänzungsdüngung erforderlich. Eine gewisse Abhilfe kann eine „Abgestufte Bewirtschaftungsintensität“ am selben Betrieb schaffen, wo einTeil der Flächen intensiver und einTeil extensiver genutzt wird.
  28. 28. 28 N-Entzug Der N-Brutto-Entzug, messbar am Ertrag bzw. Rohproteingehalt im Futter, steigt mit zu- nehmender Nutzungshäufigkeit. Rohprotein enthält 16 % N. Dividiert man den Rohpro- teingehalt im Futter (lt. Futteranalyse) durch 6,25 (100/16 % N), so erhält man den N- Entzug durch die Pflanze. Bei einem seitens der Fütterung angestrebten Rohproteingehalt im Futter von etwa 16 bis 18 % werden je 100 kg geernteter Trockenmasse bei 17 % RP ca. 2,7 kg N entzo- gen, d. h. mit dem Futter vom Feld weggefahren (100 kg TM x 17 % : 6,25). Das sind in Gunstlagen über 300 kg N/ha, die dem Boden entzogen und durch Düngung (ein- schließlich Bodenmineralisierung und Nachlieferung durch Leguminosen) wieder zuge- führt werden müssen. Eine Wiese kann pro Hektar unter 1.000 kg bis über 2.000 kg Rohprotein produzieren. Ackerbohnen liefern im Vergleich nur etwa 1.000 kg RP/ha. TM-Ertrag: 12 t x 18 % Rohprotein = 2.160 kg RP : 6,25 = 345 kg N ( Bruttoentzug) *Bei Grassilage zur Biogasproduktion werden 20 % Rohprotein und darüber angestrebt, um die Methanausbeute zu erhöhen. Stickstoff-Düngebedarf im Grünland Nutzungsart Gesamt-N/ha/Aufwuchs Anmerkung Kleereiche Ein- und Zweischnittwiesen Dreischnittwiesen (kleebetont) bis 20 30 - 40 bevorzugt Stallmist bzw. Kompost im Frühjahr oder Herbst zum 2. bzw. 3. Aufwuchs bevorzugt Jauche oder Gülle düngen Gräserbetonte Drei- u. Mehrschnitt- wiesen 40 - 50 *) bevorzugt verdünnte Jauche bzw. Gülle oder Mineraldünger zum jeweiligen Aufwuchs Umtriebsweide 30 - 40 bevorzugt Mineral-N oder stark verdünnte Jauche bzw. Gülle Feldfutterbestände (gräserbetont) 50 - 60 verdünnte Jauche oder Gülle bzw. Mineraldünger *) 1 m³ verdünnte Rindergülle (1:1) mit 5 % TS enthält ca. 1,7 kg feldfallenden N, davon die Hälfte in Form von Ammonium. Stallmist (einstreuarm) enthält je Tonne mit 25 % TS ca. 3,0 kg Stickstoff (langsam wirksamen). Galler, 2006 Der Stickstoffbedarf hängt in erster Linie von der Nutzungshäufigkeit ab. Je höher die Nutzungsintensität, desto wichtiger wird ein höherer Anteil an rasch verfügbarem Ammoniumstickstoff in Form von Jauche, Gülle oder Mineraldünger (Priming-Effekt). Bei mehr als drei Nutzungen hat es sich bewährt, Gülle oder Jauche abwechselnd mit Mineraldünger auszubringen. Aufgrund der Wasserrechtsgesetznovelle 1990 ist zu beachten, dass in Österreich auf Dauergrünland je Hektar und Jahr ohne Ausnahmebewilligung max. 210 kg N (ge- meinsam aus Wirtschafts- und Mineraldünger-Basis feldfallend) ausgebracht werden dürfen. Davon dürfen aufgrund der Nitratrichtlinie max. 170 kg N/ha/Jahr aus Wirtschaftsdün- gern (Basis lagerfallend) ausgebracht werden. Dies entspricht bei Gülle 148 kg N (Ba- sis feldfallend).
  29. 29. 29 N-Mangel Bei einem N-Mangel sinken zuerst die Rohproteinwerte im Futter und der wertvolle Gräseranteil im Bestand nimmt zugunsten der Kräuter ab. Letztlich geht auch der Men- genertrag zurück und die Futterqualität (MJ NEL, Protein) nimmt ab, wodurch auch die Futteraufnahme verschlechtert wird. Als Folge steigt der Kraftfutteraufwand, was wie- derum zu einer Grundfutterverdrängung und bei höheren Mengen zur Pansenversaue- rung (Acidose) führen kann. Bei N-Mangel sinkt auch der Zuckergehalt und damit die Silierfähigkeit des Grünfut- ters. Höhere Kräuteranteile im Bestand erschweren aufgrund der höheren Pufferkapa- zität ebenfalls die Silierbarkeit. N-Mangel im Gras (unter 1 g NO3 je kg TM) begünstigt auch die unerwünschte Buttersäurebildung und verzögert die pH-Absenkung und ver- schlechtert damit die anaerobe Stabilität der Silage. 1 kg N produziert im Mittel 15 bis 20 kg Heu. N-Mangel – Erkennungsmerkmale Rohproteinwerte nehmen ab Gräseranteil geht zurück – Kräuteranteil nimmt zu Mengenertrag geht zurück N-Mangel = unter 14 % Rohprotein in der TM bei zeitgerechter Nutzung Dauergrünland 15 – 18 % RP Rohprotein-Werte Kleegras bis 20 % RP Klee, Luzerne bis 25 % RP Galler, 2006 Düngung und Umweltaspekte Die Umweltaspekte betreffen beim Stickstoff vor allem die N-Auswaschungsverlus- te in Form von Nitrat, gasförmige N-Verluste in Form von Ammoniak und Lachgas und die Energieeffizienz der N-Düngung. Ferner beeinflusst die Stickstoffdüngung auch die Qualitätsmerkmale pflanzlicher Produkte. Düngung und Qualität Ziel der Düngung ist es neben der Ertragssicherung auch eine hohe Qualität der pflanz- lichen Produkte sicherzustellen. Die Qualität pflanzlicher Produkte wird neben der Dün- gung von verschieden Faktoren wie Standort, Witterungsverlauf, Sortenwahl, Reife- grad, Erntezeitpunkt, Nacherntebehandlung, Zubereitung etc. beeinflusst. Die Düngung kann Nährstoffmängel und damit verbundene Mangelkrankheiten beseitigen. Eine Düngung vom Mangelbereich bis zum Ertragsoptimum bedeutet in aller Regel ne- ben einer Ertragssteigerung auch eine Verbesserung der Qualität, d. h. der Ertrag kor- reliert mit der Qualität. Bei einer Steigerung der Düngung über das Ertragsoptimum hinaus nehmen einige Qualitätsfaktoren noch zu und andere meist infolge des Verdünnungseffektes ab. Stickstoff beeinflusst die Qualität vor allem durch die Wertigkeit der Eiweißstoffe. So steigt der Rohproteingehalt in den Getreidekörnern und linear auch der Gehalt an Albu- min, essentiellen Aminosäuren und Vitamin B. Bei einer Düngung über das Ertragsoptimum hinaus steigt der Gehalt an Prolanin in den Körnern noch weiter an, was bei Getreide den Klebergehalt und damit die Backqualität erhöht. Gleichzeitig sinkt aber mit zunehmendem N-Luxuskonsum die Wertigkeit des Proteins.
  30. 30. 30 Bei Gemüse steigt bei einem Luxuskonsum speziell bei verminderter Belichtung oder Temperatur (z. B. Glashausware im Winter) der Nitratgehalt an, da das Nitrat bei Licht- mangel nicht mehr ausreichend für die Eiweißsynthese verstoffwechselt werden kann. Wirkung der N-Düngung auf Carotin und Vitamin B von Spinat Düngung kg/ha Ertrag dt TS/ha N % i. TS Carotin Vit. B 1 Vit. B 2 mg/100 g TS ohne N 8 2,3 32 0,08 0,60 30 N 13 3,0 43 0,09 1,00 60 N 15 4,2 51 0,15 1,50 90 N 18 4,8 53 0,38 1,95 150 N 22 5,2 58 0,39 1,83 nach Pfützer, Pfaff u. Roth; zit. Amberger, 1972 Qualität von Nahrungsmittel n Bereich Merkmale Ernährungsphysiologischer Wert (Gesundheitswert) - Nährstoffgehalt - Kaloriengehalt - Verdaulichkeit - Sättigungswirkung - Bekömmlichkeit - Abwesenheit von • schädlichen Keimen • toxischen Stoffen Genusswert (sensorischer Wert) - Farbe (Glanz, Trübung, Opaleszenz) - Form (Oberfläche, Gefüge, Lockerung und Porung) - Geruch - Geschmack - Konsistenz (Zartheit, Saftigkeit, Mehligkeit, Festigkeit, Elastizität) Eignungswert (Gebrauchswert) Formale Merkmale - Menge - Sortierung nach Art und Größe - Verpackung Funktionale Merkmale - Küchentechnische Eignung (Schneidfestigkeit, Streichfähigkeit, Koch-, Brat- und Backeignung) - Lagereignung Ökonomische Merkmale - Ertrag (Abfall, Ausbeute, Sauberkeit) - Arbeitszeitaufwand - Preis (n. Pfannhauser, 1994) Frische und Qualität Ganz entscheidend für die Qualität eines Produktes ist die Frische, da sofort nach der Ernte die Dissimilation (Stoffabbau oder Fäulnis) beginnt. Dabei werden die bei der As- similation gebildeten Kohlenhydrate wieder abgebaut (aufoxidiert). Wärme, Wasser und Kohlendioxid werden wieder frei. Aber auch die Lagerbedingungen, Zusatzstoffe wie Konservierungsstoffe, Farbstoffe, Stabilisatoren etc. und die Art der Zubereitung beein- flussen die Qualität und den Geschmack. Einfluss der N-Dün- gung auf Brotqualität 1. mässige Düngung 10,5 % Rohprotein 2. gezielte N-Düngung 13,5 % Rohprotein Dissimilation (Stoffabbau) Fachverband Stickstoff, 1978
  31. 31. 31 Düngung und N-Verluste N-Verluste haben verschiedene Ursachen und müssen so gering wie möglich gehalten werden. Die Vermeidung von N-Verlusten liegt im Interesse der Landwirte, da 1 kg N etwa den Wert eines Euro bedeutet. Die Produktionskraft von 1 kg N liegt mit einem Er- zeugungswert von 15 bis 25 kg Weizen oder Heutrockenmasse wesentlich höher. Ursachen und Einflussfaktoren In der Natur strebt N immer zur stabilen elementaren Bindungsform N2 in die Atmosphäre zurück (N2 ist zu 78 % Bestandteil der Luft). Die pflanzenaufnehmbaren N-Formen (Amid, NH4, NO3) unterliegen ständigen Umwandlungsprozessen,die aus pflanzenbaulicher Sicht immer mit N-Verlusten verbunden sind. Wesentliche Einflussfaktoren auf die Höhe der Ver- luste haben die N-Form, Wassersättigung des Bodens, die Ausbringung (Temperatur, Tech- nik) und der Pflanzenbewuchs. Grundsätzlich ist die Stickstoffdüngung mengenmäßig und zeitlich dem Bedarf der Pflanzen anzupassen, d. h. es soll der Pflanze möglichst gezielt ins Maul gedüngt werden. Dies gilt vor allem für das Ackerland, wo wegen der Gefahr der N-Auswaschung in Form von Nitrat jede Düngung auf unbepflanzten Boden (Brachland) zu vermeiden ist. Am Acker ist ferner eine zu späte Düngung im Herbst zu meiden, da ansonst bei warmen Bodentempe- raturen die Mineralisierung noch stärker sein kann als die Aufnahme durch den Boden bzw. die noch schwach bestockten Bestände. Anders ist die Situation am Dauergrünland. Hier ist aufgrund des ständigen Bewuchses kei- ne Nitratauswaschung über die natürliche Grundlast gegeben. Die N-Ausnutzung der Gülle ist am Dauergrünland ganzjährig ähnlich, weshalb am Grünland der Zeitpunkt keinen nennenswerten Einfluss auf den Ertrag bzw. die Nitratauswaschung hat. Wirtschaftsdünger enthalten keinen Stickstoff in Form von Nitrat, d. h. jener Form, die auswaschungsgefährtet ist. Ammonium wird bei niedrigen Temperaturen im Winter nicht mineralisiert. Bei einer Düngung im Spätherbst nehmen die Pflanzen den Güllestickstoff noch in ihr Reservedepot auf. Deshalb werden die im Herbst noch begülltenWiesen im Früh- jahr rascher grün. Eine Düngung imWinter ist jedoch wegen der Gefahr einer oberflächigen Abschwemmung entsprechend der Umsetzung der EU-Nitratrichtlinie auch am Grünland generell verboten. Gülleausbringung – Vergleich Frühjahr und Herbst Ertrag in dt TM beim 1. Schnitt (9-jähriger Durchschnitt) (LBP,1999) Merke: „Im Herbst zu spät und im Lassing zu früah, ist am unbe- pflanzten Acker soviel wie nia.“ Handelsdünger Gülle Frühjahr 10.Oktober 20.Oktober 2.Novem ber 10.Novem ber 20.Novem ber Feldrand
  32. 32. 32 Auf Dauergrünland brachte am „Spitalhof“ eine aufgrund ungünstiger Witterungsver- hältnisse weit in den Spätherbst verlagerte Gülleausbringung keinen Nachteil hinsicht- lich Futterertrag, Futterqualität und Grundwassergefährdung durch Nitrat (siehe Abb). Bei der Ausbringung von Wirtschaftsdünger ist vor allem auf die Vermeidung gasför- miger Ammoniakverluste unmittelbar nach der Ausbringung (vor allem bei höheren Temperaturen) zu achten. Generelles Düngeverbot: 1. Auf durchgefrorenen Böden 2. Auf wassergesättigten Böden 3. Auf allen Böden mit geschlossener Schneedecke Eine Düngung auf Schnee (leicht angezuckerte Böden mit einer Höhe von max. 5 cm) ist noch erlaubt und kann ähnlich wie Wasserzusatz die N-Ausnutzung verbessern. Ebenso ist die Düngung auf oberflächig angefrorenen und damit tragfähigen Böden erlaubt, so- fern sie tagsüber wieder auftauen und aufnahmefähig sind. Entscheidend ist, dass am Tag der Düngung noch ein Bodenkontakt erfolgen kann. Dünge-Verbotszeiträume in Österreich Zeitraum Düngearten betroffene Flächen     gesamte landwirtwirtschaftlich genutzte Fläche ohne Gründeckung 15. Oktober bis   15. Februar* stickstoffhaltige   Mineraldünger sowie   Gülle, Jauche, Klär- gesamte landwirtschaftlich genutzte Fläche mit Gründeckung 15. November bis schlamm 15. Februar*           gesamte landwirtschaftlich genutzte Fläche 30. November bis Stallmist, Kompost, 15. Februar* Klärschlammkompost     Unvermeidbare Stickstoffverluste Neben gewissen gasförmigen Ammoniakverlusten im Zuge von Mineralisationsprozes- sen im Boden treten vor allem während der Lagerung und unmittelbar nach der Aus- bringung von Wirtschaftsdüngern unvermeidbare gasförmige Ammoniakverluste auf. Diese gasförmigen N-Verluste liegen bei organischen N-Düngern wie z. B. Gülle oder Stallmist je nach Lagerung, Aufbereitung und Ausbringungstechnik bei 30 bis 40 % und darüber. Bei Mineraldüngern liegen die Abgasungsverluste üblicherweise unter 5 %, bei Harn- stoff können sie bis 15 % betragen. Besonders bei verdichteten bzw. partiell wassergesättigten Böden kann es auch zu gas- förmigen N-Verlusten durch „Denitrifikation“ in Form von elementarem Stickstoff bzw. Lachgas kommen. * für früh anzubauende Kulturen (Durum, Sommergerste, Feldgemüse) und für Gründeckungen mit frühem Stickstoffbedarf (Raps, Wintergerste, Feldgemüseanbau un- ter Vlies oder Folie) ist eine Düngung bereits ab 1. Februar zulässig.
  33. 33. 33 Neben gasförmigen N-Verlusten können vor allem auf seichtgründigem Ackerland spe- ziell bei fehlender Gründecke auch stärkere Auswaschungsverluste in Form von Nitrat auftreten. Höhere Wirtschaftsdüngergaben im Herbst auf Brachland und Leguminosen- vorfrüchte ohne N-zehrende Folgefrucht sind daher zu vermeiden. Mineraldünger und Ammoniakverluste HoheTemperaturen, Wind, niedrigerTongehalt des Bodens und hoher pH-Wert verstär- ken die Ammoniak-Abgasungsverluste speziell nach der Ausbringung auf die noch un- bewachsene Bodenoberfläche. Höhere NH3-Abgasungsverluste können vor allem nach der Düngung von Harnstoff bzw. AHL auf Böden mit pH-Werten über 6,5 auftreten. Hier wäre eine unmittelbare Einarbeitung günstig bzw. darauf zu achten, dass nach der Ausbringung von AHL oder Harnstoff ähnlich wie nach einer Gülledüngung Niederschlä- ge zu erwarten sind. Mittlere Ammoniakverluste nach Düngung von KAS, AHL und Harnstoff BMVEL/UBA, 2002 Wirtschaftsdünger und Ammoniakverluste Überall, wo tierische Exkremente mit der Luft in Kontakt kommen, entstehen gasför- mige N-Verluste (Ammoniak), die gleichzeitig auch mit Geruchsemissionen verbunden sind. Diese Ammoniakverluste haben eine große Streubreite. Bei Stallmist und Kompost tre- ten gasförmige Verluste vorrangig während des Lagerungsprozesses auf. Bei Gülle sind die Verluste hingegen während der Lagerung gering, können aber nach der Ausbringung bzw. am Feld hoch sein, sofern keine Einarbeitung möglich ist. Ins- gesamt liegen beim Stallmist/Jauche-System die N-Verluste um etwa 10 % höher als beim Güllesystem mit breitflächiger Ausbringung mittels Prallteller (Menzi, Keller et.al., Agrarforschung 8/97). KAS AHL Harnstoff
  34. 34. 34 Abschätzung der Stall-, Lager- und Ausbringungsverluste Tiefstallmist Kot + Harn + Stroh Gülle, Spaltenboden Kot + Harn(+Stroh)   Verluste in %       im Stall 10 - 15 5 Lagerung 15 - 25 5 - 10 Ausbringung 2 - 5 5 am Feld 10 - 15 10 - 30   ØVerlust (in % vom Anfall) 27 - 60 25 - 50 n. Gutser, 1990 (ergänzt) Anrechenbare Stall- und Lagerverluste aufgrund der EU-Nitratrichtlinie Im Zuge der EU-Nitratrichtlinie wurden für Österreich die unvermeidbaren Lagerverluste bei Stallmist mit 30 % und bei Gülle mit 15 % festgelegt. Die tolerierbaren Ausbringungs- verluste wurden für Gülle und Jauche mit 13 % und für Stallmist mit 9 % begrenzt. Stall- und Lagerverluste Der über den Urin ausgeschiedene Harnstoff CO(NH2)2 wird sofort nach der Ausschei- dung im Stall durch das vorhandene Enzym „Urease“ zu Ammoniak und Kohlendioxid gespalten. Dadurch treten gewisse unvermeidbare gasförmige Verluste bereits im Stall auf. Vermeidung hoher Stalltemperaturen durch Lüftung, häufiges Abmisten sowie Sauber- keit sind die wichtigsten Maßnahmen, um die Ammoniakemissionen im Stall gering zu halten. Eine bedarfsgerechte Eiweißversorgung senkt ebenfalls das Verlustpoten- zial, da dadurch weniger überschüssiger Stickstoff über den Harn ausgeschieden wer- den muss. Lagerung von Stallmist Bei der Lagerung von Stallmist beeinflussen Einstreumenge, Feuchtigkeit, Temperatur sowie die Intensität der Rotte die Abgasungsverluste. Die unvermeidbaren N-Lagerver- luste sind bei Stallmist bzw. Kompost höher als beim Güllesystem. N-Verluste meiden – jedes Kilo zählt!
  35. 35. 35 Lagerverluste bei Gülle Der über den Urin ausgeschiedene Harnstoff zerfällt leicht zu Ammoniak und Kohlendio- xid (N-Lagerverluste). Erst in der Güllegrube erfolgt durch dieVermischung mitWasser eine Bindung von Ammoniak und Kohendioxid zu Ammoniumcarbonat (NH4)2 CO3 und in wei- terer Folge zu Ammoniumhydrogencarbonat (NH4 + HCO3 - ). Diese wenig stabile Verbindung zerfällt in Abhängigkeit vom pH-Wert der Gülle und der Temperatur bei der Ausbringung leicht zu Ammoniak, Kohlendioxid und Wasser, wobei dann Ammoniak und Kohlendioxid zur Verflüchtigung an die Luft neigen. Eine Schwimmdecke (z. B. bei Rindergülle) hält die Lagerverluste in Grenzen. Ebenso eine Verdünnung mit Wasser vor der Ausbringung. Die gasförmigen Stickstoffverluste hängen neben dem pH-Wert und der Temperatur auch von derTM bzw. von der Ammoniumkonzentration in der Grube (je höher die Konzentration, desto höher das Risikopotenzial) ab. Daher ist bei einer Einmischung von Mineraldünger in die Güllegrube auch das höhere Abgasungspotenzial zu beachten. Rindergülle hat normalerweise einen pH-Wert von etwa 7,5. Bei pH-Werten bis 7,5 liegt der anorganische Stickstoffanteil in der Gülle hauptsächlich gebunden als Ammonium (Ammo- niumcarbonat) und nicht als Ammoniak (NH3) vor. Dadurch sind die Lagerverluste gering. Bei pH-Werten über 8 steigt jedoch mit zunehmenderTemperatur der Partialdruck und die Umwandlung von Ammonium (NH4) zu Ammoniak (NH3) überproportional an. Belüftete Gülle sowie Biogasgülle haben einen pH-Wert über 8 und somit ein höheres Ab- gasungsrisiko als normale Gülle. Eine Verdünnung der Gülle mit Wasser ist die wichtigste Maßnahme Ammonik zu binden als auch die Umwandlung von Ammonium zu Ammoniak zu verringern, da dadurch derTro- ckenmassegehalt und auch die Ammoniumkonzentration abnimmt. Ferner fließt Dünngülle schneller an den Pflanzen ab und dringt dadurch rascher in den Bo- den ein. Stickstoff in die Güllegrube Stickstoffdünger sind zwar grundsätzlich wasserlöslich, aber mit zunehmender Ammo- niumkonzentration steigt in Abhängigkeit vom pH-Wert und der Temperatur auch das Abgasungsrisiko, d. h. eine Verdünnung ist besonders wichtig. Zu beachten ist ferner, dass mit zunehmender N-Konzentration die Verteilgenauigkeit immer wichtiger wird. Dissoziationsgleichgewicht für Ammoniak in Abhängigkeit von pH-Wert und Temperatur in wässriger Lösung n. Demberg, 1987 Säurezusatz zur Gülle könnte theoretisch den pH-Wert und somit das NH3-Verlustpotenzial senken, hat sich jedoch in der Praxis bislang nicht bewährt. Der Zusatz physiolo- gisch saurer Dünger wie Ammonsulfat, NAC+S etc. kann den pH-Wert nur geringfü- gig senken. Harnstoffabbau im Stall CO(NH2)2 � Urease � � 2NH3 + CO2 + H2O Harnstoffbindung in der Gülle CO(NH2)2 + H2O � (NH4)2 CO3 (NH4)2 CO3 + H2O + CO2 � 2NH4 HCO3 Verluste bei der Ausbringung NH4 HCO3 (Gülle) � NH3 + CO2 + H2O ⇡ ⇡ ⇡ ⇡
  36. 36. 36 N-Ausbringungsverluste Während bzw. in den ersten Stunden nach der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern treten die höchsten Ammoniakverluste auf. Dies vor allem bei hohen Temperaturen, weshalb am Acker eine Einarbeitung wichtig ist. Am Grünland ist speziell bei Gülle eine Verdünnung oder Ausbringung bei kühler Witterung (z. B. am Abend) wichtig. Günstig wäre ein anschließender leichter Regen, da dann der gefährdete Ammonium-N im Re- genwasser gelöst wird und rascher in den Boden eindringt. Kumulierte Ammoniakverluste nach Ausbringung von Rindvieh-Vollgülle (30 m3 pro ha, auf Wiese, FAT Nr. 496, 1997) Wasser – der Güllezusatz Nr. 1 Je höher die Lufttemperatur und die Windintensität nach der Ausbringung, desto mehr Ammoniak wird freigesetzt. Wasserzusatz kann wiederum Ammoniak binden, da dieses sehr gut mit Wasser mischbar ist. Eine Verdünnung mit Wasser (je nach Hof- Entfernung) verringert die Umwandlung von Ammonium zu Ammoniak, da derTrocken- massegehalt und damit die Ammoniumkonzentration abnimmt. Anzustreben ist eine Verdünnung auf ca. 1:1 (entspricht 5 % TM), wodurch die N-Verluste um etwa 20 bis 30 %, bezogen auf den Ammoniumanteil, verringert werden können. Ausbringtechniken Am Acker hat sich der Schleppschlauch durchgesetzt. Ferner ist auf größeren Betrie- ben neben dem Schleppschlauch der für das Grünland konzipierte Schleppschuh im Vor- marsch. Für das Grünland gibt es mittlerweile auch Pralltellersysteme, die großtropfig arbeiten und Abweichungen deutlich unter 20 % haben. Im Berggebiet nimmt am Hang auch die Gülleverschlauchung zu. Variationskoeffizienten verschiedener Gülleverteiler FAT, n. Frick, 1999 Erfolgt die Ausbringung am Abend, frühestens zwei Stunden vor Sonnenuntergang, ist gegenüber einer Ausbringung am Vor- mittag um 10 Uhr eine Verlustreduktion von 30 bis 40 % möglich. Am höchsten sind die Verluste innerhalb der ersten 3 bis 7 Stunden nach der Ausbringung. HadornG87 Schweizer Althausbreit BauerUniversal Bauerbreit M archner Agrar SuperexaktOehler K-L-E AlthausSchmal FlieglExakt FlieglDreiseiten FlieglSchirmprall VakuumatBazzoliKirchner VakuumatArmatecBazzoli ZunhammerBauerEiseleM öschaM archnerArmatec HadornG92 M aiK94-A6 Vogelsang 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Variationskoeffizientin% Pralltellerverteiler Vertikalverteiler Seitenverteiler Pendelverteiler Schwenkdüsen Schleppschlauchverteiler
  37. 37. 37 Temperatur beachten Bei kühler Witterung (z. B. am Abend) und einer Verdünnung auf 5 bis 6 % TM ist die Düngewirkung unabhängig von der Ausbringungstechnik nahezu gleich. Bei höheren Temperaturen (über 25 °C) ist die bodennahe Ausbringung bei gleichzeitig geringerer Gruchsemission überlegen. Relativerträge beim 1. Schnitt auf Sandboden (25 m3/ha Rindergülle), KTBL, Nr. 242, 1997 Relativerträge beim 1. Schnitt auf Sandboden (25 m3/ha) (25 m3/ha Rindergülle), KTBL, Nr. 242, 1997 Wuchshöhe und Ausbringungstechnik Rindergülle haftet aufgrund ihrer schlechteren Fließfähigkeit stärker an den Pflanzen als Schweine- oder Hühnergülle, weshalb eine Düngung mit „Pralltellerverteilern“ generell bald nach der Nutzung erfolgen sollte. Eine spätere Ausbringung bedeutet nicht nur mehr Futterverschmutzung, sondern auch eine erhöhte Abgasung, da die auf der Blattoberfläche meist vorhandene Feuchtigkeit eine hohe Urease-Enzymaktivität (erhöht Ammoniakabgasung) bewirkt.
  38. 38. 38 Wie stark sich eine zu späte Ausbringung mit „Breitverteilung“ z. B. bei 20 cm Wuchs- höhe im Vergleich zum Schleppschuh auswirkt, zeigt folgende Abbildung. Bei einer Wuchshöhe von 5 cm besteht hingegen kein Unterschied. N-Wirkung bei unterschiedlicher Graslänge und Ausbringetechnik (KTBL 242,1997) Stufenplan der Gülleausbringung Bei Verwendung eines Breitverteilers sollte die Düngung möglichst bald nach der Nut- zung erfolgen. Ansonst besteht bei höherem Graswuchs aufgrund der größeren Blatto- berfläche die Gefahr einer stärkeren Abgasung sowie Futterverschmutzung. Bei Einsatz des Schleppschlauches bzw. Schleppschuhes sollte die Düngung hinge- gen ca. 1 Woche später erfolgen, da hier die Gülle direkt auf den Boden abgelegt und durch das bereits wieder angewachsene Gras die Ammoniakabgasung verringert wird. Die Verringerung der Geruchsbelästigung ist heute ein wichtiger Umweltaspekt bei der Gülledüngung. Stufenplan der Gülleausbringung Gülle-Prallteller sofort nach der Nutzung Schleppschlauch, Schleppschuh ca. 5 bis 7 Tage nach der Nutzung Mineraldünger ca. 10 Tage nach der Nutzung Stickstoffverluste am Beispiel „Gülledüngung“ Gülle enthält den Stickstoff je zur Hälfte als relativ rasch wirksamen Ammonium- und als organisch gebundenen Stickstoff. Der organisch gebundene Stickstoff geht vorerst in den N-Pool (Humus) des Bodens, während der Ammoniumanteil (abgesehen von Ver- lusten bei der Ausbringung) weitgehend im Jahr der Düngung wirksam wird. Auf verdichteten bzw. wassergesättigten Böden kann es auch zu gasförmigen Verlus- ten durch Denitrifikation kommen. Neben den vorrangig gasförmigen N-Verlusten im Zuge der Ausbringung kann Stick- stoff nach seiner Mineralisation insbesondere auf unbepflanztem Acker auch als Nitrat ausgewaschen werden. Schleppschuh- ausbringung Wichtig ist eine Verdünnung auf ca.1:1 zur Vermeidung von Ätzschäden durch die ansonst zu konzent- rierter Ablage. Prallteller
  39. 39. 39 Wege des Güllestickstoffes n. Rieder, (ergänzt) 1995 Ammoniak-Freisetzung wird verstärkt durch: n hohe Temperaturen n hohe Windgeschwindigkeit n pH-Werte im Boden über 6,5 n geringe Bodenfeuchte (Trockenheit) n sorptionsschwache Böden (Sandböden mit geringem Tonanteil haben eine geringere Ammoniumbindung und ein höheres NH3-Abgasungsrisiko) n stärkeren Verbleib von Ernteresten auf dem Boden (Mulchsaat erhöht z. B. die NH3-Verluste aufgrund einer erhöhten Ureaseaktivität) Ammoniakfreisetzung wird vermindert durch: n ausreichende Bodenfeuchte n Niederschlag/Beregnung nach der Düngung n Einarbeitung in den Boden n Humusgehalt im Boden n hohen Tongehalt des Bodens Maßnahmen zur Vermeidung von N-Verlusten NH3 (Ammoniak) Verdünnen mit Wasser Einarbeiten (Acker) am Abend ausbringen (Grünland) Verteilergenauigkeit beachten N2 (atomarer N) keine Düngung auf wassergesättigten Böden Bodenverdichtung meiden NO3 (Nitrat) Brache meiden (System immergrüner Acker) Zwischenfruchtanbau Bedarfsgerechte Düngung
  40. 40. 40 Ammoniak-Abgasung im Boden Ammoniakverluste treten unmittelbar nach der Düngerausbringung infolge von Luft- kontakt aber auch über den Boden auf. Nach der Ausbringung von Gülle steht das Carbonatsystem der Gülle nicht im Gleichge- wicht mit dem CO2-Gehalt der bodennahen Atmosphäre. Neben einer gewissen Aus- gasung an CO2 kommt es infolge der Ammonifikation (Abbau von organisch gebunde- nem Stickstoff über Ammoniak zu Ammonium) zu einem vorübergehenden pH-Anstieg im Boden. Dadurch kann es beiTrockenheit und bei fehlender Einarbeitung (speziell auf leichten Böden mit pH-Werten über 6,5) auch zu einer NH3-Abgasung kommen. Bei der weiteren Umwandlung von Ammonium zu Nitrat wird der pH-Wert wieder gesenkt. Ferner kann es unter ungünstigen Witterungsverhältnissen nach der Ausbringung (Käl- teeinbruch, Trockenperiode, Bodenverdichtung) zu einem „Stau an Ammoniumbicarbo- nat“ und damit erhöhten gasförmigen N-Verlusten kommen, da dann das noch in der Bodenlösung vorliegende Ammoniumbicarbonat leichter als Ammoniak an die Luft ent- weichen kann. N-Verluste durch Denitrifikation Auf überfluteten, staunassen bzw. verdichteten oder wassergesättigten Böden (nach anhaltendem Regen) wird der Mangel an Sauerstoff im Boden zum limitierenden Fak- tor. Unter diesen anaeroben Bedingungen besitzen einige Mikroben die Fähigkeit, den im Nitrat enthaltenen Sauerstoff für ihren Stoffwechsel zu nutzen, indem sie Nitrat zu N2, NO bzw. N2O (Lachgas) abbauen. Dadurch entstehen gasförmige Verluste an die Atmosphäre. Diese Verluste liegen normalerweise zwischen 10 und 20 kg/ha, können aber bei staunassen Böden bis auf über 50 kg/ha/Jahr ansteigen. Bei dieser Denitrifiktation wird Nitrat je nach Umweltbedingungen neben elementarem Stickstoffgas (N2) auch als Zwischenprodukt zu Lachgas (N20) abgebaut, welches eben- falls in die Atmosphäre entweichen kann (siehe Lachgas). Ammoniak und Umwelt Weltweit werden die NH3-Emissionen auf über 20 Mill. t/Jahr geschätzt (Europa 6,5 Mill. t), wobei ein Großteil aus der Tierhaltung stammt. Global beträgt jedoch der NH3- Anteil aus derTierhaltung etwa 15 bis 20 % des gesamten N-Eintrages in Form von NH4 bzw. NOX über den „Sauren Regen“. Ursprung der NH3-Emissionen in derTierhaltung ist in erster Linie der Harnstoff im Harn; Rinderharn enthält z. B. ca. 92 % Harnstoff, der Kot 25 % lösliche N-Formen (White-head et.al.1986). NH3-Emissionen entstehen im Stall sowie bei der Lagerung und Ausbringung von Wirt- schaftsdüngern und sind auch wesentlich an der sogenannten „Landluft“ beteiligt. Neben der Landwirtschaft wird NH3 auch bei der stationären Verbrennung, bei der Ab- fall- und Abwasserentsorgung sowie bei industriellen Prozessen freigesetzt. So entstehen bei der Verbrennung von 1 t Heizöl etwa 110 g Ammoniak. Die NH3-Emissionen je Einwohner werden auf ca. 550 g/NH3/Jahr geschätzt (Atemluft 5 g, Schweiß 250 g sowie Urin und Faeces 300 g). Ammoniak hat alsTreibhausgas keine Bedeutung, da die Verweilzeit in der Atmosphäre sehr kurz ist. Ammoniak wird in der Atmosphäre sehr rasch zu über 90 % zu Ammonium (NH4) umgewandelt und dann letztlich als Ammonium ausgereg- net, was einer N-Düngung gleichkommt. Denitrifikation NO3 (Nitrat) N2O (Lachgas) N2 (Elementarer Stickstoff)
  41. 41. 41 Globaler N-Eintrag Der globale Gesamtstickstoffeintrag mit dem Regen beträgt etwa 200 Mill. t, wobei ca. 2/3 in Form von Ammonium (einschließlich des umgewandelten Ammoniakanteils) und ca. 1/3 in Form von Stickoxiden (NOx) aus Verbrennungsprozessen eingeregnet wer- den. Die Eintragung in Form von Ammoniak (NH3) ist aufgrund der raschen Umwand- lung zu Ammonium (NH4) äußerst gering. Daneben erfolgt eine biologische N-Fixierung aus der Luft mit Hilfe von Knöllchen- und Bodenbakterien (Blaualgen) im Ausmaß von ca. 175 Mill. t sowie eine technische N-Fi- xierung (Düngestickstoffproduktion) von ca. 100 Mill. t. Diesem Eintrag stehen Austräge im gleichen Ausmaß gegenüber, die infolge der Mine- ralisation von organischer Substanz und vielfach unvermeidbarer Ammoniakabgasung aus Boden und Dünger sowie Denitrifikation entstehen. Die natürliche NH3-Abgasung aus dem Boden liegt im Bereich von 2 bis 5 kg/ha und Jahr. Mit zunehmender Weltbevölkerung werden auch die N-Kreisläufe intensiviert, da alle Lebewesen Stickstoff benötigen. Globaler N-Eintrag (in Mill. t) Einwaschung als NH4 140 *) Einwaschung als NOx 60 Biologische Luftstickstoffbindung 175 Industrielle Luftstickstoffbindung 100 gesamt ca. 475 Mill. t/Jahr (Haunold 1993, zitiert nach Burn und Hardy) *) Davon aus der Tierhaltung in Form von NH3 ca. 20 bis 30 Mill. t/Jahr Umweltrelevanz von Ammoniak (NH3) Ammoniak bewirkt bei der Verflüchtigung eine unerwünschte Geruchsemission. Direkte NH3-Schäden treten durch die rasche Umwandlung zu NH4 (Ammonium) kaum auf und sind praktisch nur bei sehr hohen Konzentrationen in unmittelbarer Umgebung von Massentier­haltungen möglich. Der Mensch vermag mit der Nase bereits Konzent- rationen zwischen 5 und 20 ppm zu erkennen, eine Reizung der Schleimhäute ist ab 50 ppm und eine Atembeeinträchtigung ab 100 ppm möglich. NH3-Emissionen je GVE und Jahr Rinder 18 kg Pferde 9 kg Schweine 17 kg Hühner 13 kg Schafe 34 kg Aus: Sonderstudie Emissionen von Ammoniak, BA für Ernährung, Land- u. Forstwirtschaft, Deutschland, 1990 Maßnahmen Sachgemäße Lüftungstechnik (Ställe kühl halten, keine hohe Luftfeuchtigkeit über 70 %, trockene Liegeflächen, Luftwäsche), aber auch die Vermeidung von Eiweißüber- schuss in der Ration kann die NH3-Emissionen verringern. Mengenmäßig ist seitens der Landwirtschaft vorderhand eine fachgerechte Lage- rung und Ausbringung der Wirtschaftsdünger zu einer Verringerung der NH3-Emission wichtig.
  42. 42. 42 Wege des Ammoniaks und seine Reaktionen mit anderen Luftbestandteilen n. Zeisig, 1989 Wirkung von Ammoniak Auf Boden und Pflanze wirkt NH3 letztlich nach Umwandlung zu NH4 als Dünger. In Ver- bindung mit dem in der Luft enthaltenen Schwefel bzw. Salpetersäure entstehen letzt- lich Ammonsulfat bzw. Ammonnitrat (= Stickstoffdünger). In Gewässern kann NH3 nach Oxidation zu NH4 je nach Pufferkraft versauernd wirken und in wenigen Einzelfällen auch eutrophierend. Da jedoch fast alle Seen P-limitiert sind, das heißt Phosphat der wachstumsbegrenzende Faktor für das Algenwachstum ist, bewirkt der N-Eintrag in aller Regel keine zusätzliche Eutrophierung. Wesentlich umweltrelevanter und auch doppelt so hoch wie die N-Emissionen in Form von Ammoniak sind die globalen Emissionen von N0x, die vorrangig von Verbrennungs- prozessen stammen und auch an der bodennahen Ozonbildung beteiligt sind. Die durchschnittliche jährliche NOx-Emission, die ein Europäer verursacht, ist etwa dop- pelt so hoch wie die NH3-Emission eines Rindes. Lachgas und Umwelt Das Lachgas (N2O, Distickstoffoxid) ist das zweite Gas, welches neben Methan als Mitver- ursacher eines zusätzlichen Treibhauseffektes diskutiert wird. Dabei soll Methan zu 19 % und Lachgas zu 6 % am zusätzlichenTreibhauseffekt beteiligt sein. Alle Ökosysteme emit- tieren Lachgas, wobei etwa 2/3 als „natürlich“, d. h. aus Böden unter natürlicher Vegetation und aus dem Meer anfallen. Daneben entsteht Lachgas auch durch Verbrennung von Bio- masse und fossiler Energie sowie Stickstoffumsetzungsprozesse im Boden. Im Boden entsteht das süßlich riechende Lachgas geringfügig bei der Mineralisation und vor allem bei der „Denitrifikation“ von stickstoffhaltigen Verbindungen durch Mikro- organismen unter insbesondere anaeroben Bedingungen. Praktisch laufen in jedem Bo- den über die Mineralisation Nitrifikations- und Denitrifikationsvorgänge gleichzeitig ab. Auch bei der Beweidung wird Lachgas frei.
  43. 43. 43 Wälder setzen Lachgas frei Es entsteht Lachgas also auch dort, wo organische Substanz nicht genutzt wird, bei- spielsweise beim Verfaulen von Holz und organischer Masse ohne land- und forstwirt- schaftliche Nutzung. Auch der gewünschte N-Entzug (Denitrifikation) in Kläranlagen führt zu Lachgasemissionen. Einflussfaktoren auf die Lachgasbildung Ob bei der Denitrifikation mehr atomarer Stickstoff (N2) oder Lachgas entsteht hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zeitweilige Durchlüftung, Bodenverdichtung, abwech- selnde Bodenfeuchte (trocken/feucht), erhöhter Gehalt an organischer Substanz, Wur- zelrückstände nach der Ernte etc. erhöhen die Lachgasemission. Einflussfaktoren auf die N20-Emission Parameter Wirkung auf die N2O-Emission Bodendurchlüftung • zeitweilige Durchlüftung → höchste N2O-Produktion • schlechte Durchlüftung → Denitrifikation meist als N2 Wassergehalt des Bodens • ansteigender Wassergehalt → steigende Denitrifikation, aber unter sehr feuchten Bedingungen meist N2 • abwechselnd trocken/feucht → höchste N2O-Produktion N-Verfügbarkeit • zunehmendes NO3/NH4-Verhältnis → zunehmende N2O-Emission Bodentextur Bodenbearbeitung • von Sand zu Ton → zunehmende N2O-Emission • pflügen → niedrigere N2O-Emission als bei Minimalbodenbearbeitung Bodenverdichtung • zunehmende Verdichtung → zunehmende N2O-Produktion Boden-pH • wo Denitrifikation die Hauptquelle für N2O ist, senkt steigender pH-Wert die N2O-Produktion • wo Nitrifikation die Hauptquelle für N2O ist, erhöht steigender pH-Wert die N2O-Produktion Organische Masse • erhöhter Gehalt an organ. C → erhöhte N2O-Emission Pflanzenbestand • Pflanzen, spez. deren Rückstände u. Wurzeln nach der Ernte, erhöhen N2O-Emission Temperatur • erhöhte Temperatur → erhöhte N2O-Emission Jahreszeit • nasser Sommer → höhere N2O-Produktion • Frühjahrstauwetter → hohe N2O-Produktion • Winter → niedrigste N2O-Produktion BAD, 2006 Nitrat – ein Umweltparameter Nitrat kommt in allen grünen Pflanzen als natürlicher Bestandteil vor. Aus der Sicht der Umwelt ist Nitrat heute ein Umweltparameter, welcher auch als Hilfs- mittel zur Kontrolle der guten landwirtschaftlichen Praxis genutzt werden kann. Schwer- punkt ist dabei die Kontrolle des EU-Trinkwassergrenzwertes von 50 mg Nitrat/l. Ursachen erhöhter Nitratwerte Punktuell erhöhte Nitratwerte können neben der Düngung einschließlich Bodenbear- beitung auch andere Ursachen haben wie größere Kahlschläge im Wald, verstärkter Leguminosenanbau in der Fruchtfolge, undichte Kanalstränge oder Senkgruben, wil- de Mülldeponien, unkontrollierte Versickerung stickstoffhältiger Niederschläge („Saurer Regen“) von versiegelten Flächen wie Straßen, Dächern etc.
  44. 44. 44 Da Stickstoff in Gewässern auch zur Eutrophierung (Algenblüte) von Oberflächenge- wässern beitragen kann, gilt heute ein Schwerpunkt der Nitratmessungen dem Ge- wässerschutz. Dabei ist jedoch anzumerken, dass bei uns bei fast allen Oberflächenge- wässern der Phosphor und nicht der Stickstoff der begrenzende Minimumfaktor für die Eutrophierung ist. Gesundheitliche Aspekte in Zusammenhang mit Nitrat stehen nach neueren Erkennt- nissen nicht mehr im Mittelpunkt der Nitratdiskussion. Düngung und Nitratauswaschung Stickstoff wird von der Pflanze bevorzugt als Nitrat aufgenommen. Nitrat ist im Gegen- satz zum Ammonium im Boden beweglicher und kann dadurch auch ausgewaschen werden. Eine gewisse Nitratauswaschung ist daher in jedem Boden natürlich. Speziell im Ackerbau sind gewisse Auswaschungsverluste unvermeidbar, da durch den Acke- rungsprozess kurze „Schwarzbracheperioden“ entstehen und letztlich durch Oxidati- onsprozesse auch ein Teil des Humuspotenzials zu Nitrat mineralisiert wird. Die Nitratauswaschungsverluste hängen von der Bodenart, der Niederschlagsvertei- lung und ganz entscheidend vom Pflanzenbewuchs ab. Auf leichten Sandböden kann es nach stärkeren Niederschlägen leichter zu Auswa- schungsverlusten kommen (geringe NH4-Adsorption anTonminerale) als auf schwereren Tonböden. Während der Vegetation ist bei bedarfsgerechter Düngung die Nitratauswaschung ge- ring. Die Gefahr der Nitratauswaschung besteht vorrangig auf Ackerland während der bewuchslosen Zeit, weshalb „Bracheperioden“ durch Anbau von Zwischenfrüchten und Winterbegrünungen (Motto „Immergrüne Acker“) vermieden werden sollten. Am Grünland gibt es hingegen kaum eine Auswaschung über die natürliche, d. h. un- vermeidbare Grundlast hinaus. Nitratauswaschung in Österreich Durchschnittliche Nitratauswaschung in Österreich je ha und Jahr in kg Nitrat-N Fläche in ha N-Fracht je Jahr Wald Acker (+Obst, Gemüse, Wein) Grünland Weiden und Almen 10 25 5 2 3.280.000 1.630.000 1.010.000 1.030.000 32.800 t = 40 % 40.750 t 5.050 t 2.060 t (KLAGHOFER, Bundesanstalt für Kulturtechnik und Bodenwirtschaft, geschätzte Zahlen 1986) *40 % der gesamten Nitratauswaschung stammen in Österreich aus dem ungedüngten Wald Bewirtschaftung und Nitrataustrag Die flächendeckende Einhaltung des politischen Grenzwertes von 50 mg NO3/l ist be- sonders in Ackerbaugebieten mit geringer Sickerwasserbildung schwierig. Bei einer mittleren Sickerwasserbildung von 200 mm jährlich genügt bereits ein mittlerer Austrag von nur 22 kg N/ha, um den Grenzwert zu überschreiten. Wenn man bedenkt, dass allein in der organischen Substanz des Bodens je Hektar etwa 2.000 bis über 6.000 kg N enthalten sind, wobei witterungsbedingt durch Minera- lisierung jährlich 40 bis 120 kg N freigesetzt werden, so zeigt sich auch bei gutem Dün- gemanagement die Schwierigkeit einer verlässlichen Nitratbindung durch pflanzenbau- liche Maßnahmen.

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