Wirtschaftsdüngereinsatz. An diesen Schrauben können Sie drehen

Die Düngeverordnung fordert einen effizienteren und verlustarmen Einsatz von Gülle und Gärresten. Welche Maßnahmen sinnvoll sind, kann von Betrieb zu Betrieb variieren. Hans-Werner Olfs zeigt, wo Sie ansetzen können.

Ein besonderer Fokus der Düngeverordnung aus 2017 liegt auf dem Einsatz von Wirtschaftsdüngern. Neue Restriktionen gibt es vor allem bei den Ausbringungssperrfristen, der maximalen Ausbringmenge, der Einarbeitung sowie der Ausbringung auf wassergesättigte oder gefrorene Böden. Mit der erneuten Novellierung der DüV in diesem Jahr werden sich vor allem in den roten Gebieten die Vorgaben noch weiter verschärfen.
Nährstoffverluste aus Wirtschaftsdüngern treten vor allem bei der Ausbringung auf, aber auch im Stall, bei der Lagerung, der Aufbereitung und dem Transport. Die Verluste in den einzelnen Bereichen variieren je nach Betrieb. Daher muss betriebsindividuell geprüft werden, an welchen Stellen Maßnahmen besonders dringlich sind. Was sind die wesentlichen Ansatzpunkte für eine Effizienzsteigerung des Wirtschaftsdüngereinsatzes?

Die Nährstoffgehalte in den einzelnen Düngern zu kennen, ist die wichtigste Voraussetzung, um sie zielgerichtet einzusetzen.

Faustzahlen, die viele Betriebe noch immer verwenden, ermöglichen in der Regel nur eine grobe Schätzung der Nährstoffkonzentrationen. Die tatsächlichen Gehalte können stark abweichen. Entscheidet sich der Betrieb für eine Nährstoffanalyse, muss die Probenentnahme repräsentativ erfolgen. So muss bei flüssigen Wirtschaftsdüngern der Lagerbehälter intensiv aufgerührt werden. Dazu sind beispielsweise bei einem 2 500 m3 großen Lagerbehälter in Abhängigkeit von Gülleart, Ausprägung der Schwimmdecke sowie Rührwerkstyp und -leistung erfahrungsgemäß mindestens drei bis vier Stunden anzusetzen. Dieser Aufwand ist nur für die Probenahme sicherlich nicht zu rechtfertigen. Daher wird in der Praxis die Probenahme häufig parallel zum Ausbringen durchgeführt. Der Nachteil: Die Ergebnisse liegen erst einige Tage nach der Applikation vor. So lässt sich nur rückblickend kalkulieren, welche Nährstoffmengen tatsächlich ausgebracht wurden. 
Um zumindest den Anteil an direkt pflanzenverfügbarem Ammonium-N bei der Ausbringung zu kennen, bieten sich entsprechende Schnelltests an. In einer Vergleichsuntersuchung an der Hochschule Osnabrück lieferten die beiden geprüften Geräte »Quantofix-N-Volumeter« und »Agros Nova« mit der Laboruntersuchung für die Ammoniumkonzentration in Gülle und Gärresten sehr gut übereinstimmende Messwerte. 

Wie verlässlich ist die NIRS-Technik? Seit Kurzem bieten verschiedene Hersteller zur Erfassung der wichtigsten Eigenschaften von Gülle (Trockenmasse, N-, P- und K-Gehalte) in der Praxis sogenannte NIRS-Sensoren an. NIRS steht für Nahinfrarot-Spektroskopie – ein Messverfahren, das bereits seit vielen Jahren von geschultem Personal erfolgreich im Labor eingesetzt wird. Diese Sensoren sind entweder an der Güllepumpe, die zum Befüllen des Transportfahrzeugs eingesetzt wird, oder auf den Ausbringfahrzeugen installiert.

Großer Vorteil dieser Technik ist sicher, dass keine Probenahme notwendig ist und dass für jedes Fass kontinuierlich während der Befüllung bzw. bei der Ausbringung Werte ermittelt werden. So ist auch eine lückenlose Dokumentation der ausgebrachten (oder abgegebenen) Nährstoffmengen möglich. Zurzeit besteht allerdings noch kein Konsens über die Belastbarkeit der NIRS-Messungen unter Praxisbedingungen. Kritisch muss man insbesondere hinterfragen, inwieweit die Kali­brierungen umfassend genug aufgestellt sind und wie die Verlässlichkeit der NIRS-Messung unter Praxisbedingungen sichergestellt wird. Bis zu einer bundesweiten Anerkennung dieser Messtechnik im Rahmen der DüV sind sicher noch weitere Untersuchungen notwendig. Zudem bedarf es klarer Vorgaben, wie und in welchen Intervallen die Messgenauigkeit der Sensoren zu überprüfen ist.

Die Ausbringung sollte in zeitlicher Nähe zu wichtigen Nährstoffbedarfsphasen der Pflanzenbestände liegen.

Dies ist bei Winterungen wie Getreide und Raps erst einmal der Vegetationsbeginn. Bei zeitiger Düngung im Februar lässt sich das vegetative Wachstum nach Winter und darauffolgend die Bestockung anschieben. Als zweiter Applikationstermin ist dann im Wintergetreide die Schossphase von Bedeutung. Die Ausbringung zu noch späteren Stadien bei Getreide (z. B. Ährenschieben) oder Raps (vor der Blüte) sehen viele Praktiker aufgrund der Schäden in den Beständen durch Schlepper und Ausbringgeräte sowie der zu späten Wirkung des organisch gebundenen Stickstoffs noch kritisch. Hier könnte aber ein Umdenken notwendig werden, damit die auf dem Betrieb anfallenden Mengen an flüssigen Wirtschaftsdüngern bei gegebener Lagerkapazität überhaupt pflanzenbaulich sinnvoll verwertet werden können. Denkbar wäre beispielsweise, Gülle zu separieren und so zumindest die flüssige Phase mit ihrem hohen Ammonium-N-Gehalt gezielt einzusetzen.

Bei Sommerungen bietet sich die Ausbringung vor der Aussaat an. Dabei ist selbstverständlich auf die Befahrbarkeit der Flächen zu achten. Die flüssigen Dünger können so problemlos direkt in den Boden eingebracht oder nach oberflächlicher Applikation zeitnah (möglichst sofort) eingearbeitet werden. Ein Abstand von wenigen Tagen reicht in der Regel aus, um Probleme bei der Aussaat bzw. beim Auskeimen zu vermeiden. Einzig bei der Zuckerrübe müssen Sie hier eventuell etwas vorsichtiger handeln und den zeitlichen Abstand zwischen Wirtschaftsdüngerausbringung und Rübenaussaat etwas verlängern.
Auch beim Grünland ist der erste Ausbringungstermin zu Vegetationsbeginn besonders sinnvoll. Zu diesem Zeitpunkt fördert der direkt pflanzenverfügbare Ammonium-N bei zunehmenden Temperaturen und Tageslängen die vegetative Entwicklung der Pflanzen optimal. Organisch gebundener Stickstoff kann dann nach der Mineralisation durch die Bodenmikroorganismen vom zweiten Aufwuchs und den darauf folgenden Aufwüchsen genutzt werden. Weitere Gülle-Applikationstermine im Grünland richten sich jeweils an den folgenden Nutzungsterminen aus. Bedenken Sie dabei, dass die Nutzungseffizienz für spätere Termine schlechter ist als für frühe, weil die Freisetzung der organisch gebundenen Nährstoffe immer mit zeitlicher Verzögerung stattfindet. Diese Nährstoffe können von den Beständen dann in der laufenden Nutzungsperiode eventuell gar nicht mehr aufgenommen werden, und es kommt zur Verlagerung in tiefere, für flachwurzelnde Gräser nicht mehr erreichbare Bodenschichten. Dies ist insbesondere für organisch gebundene Nährstoffe wie Stickstoff und Schwefel zu befürchten.

Nutzen Sie eine möglichst verlustarme Verteiltechnik.

Die traditionellen Breitverteiler sind auf Ackerland mit Beginn diesen Jahres und auf Grünland ab 2025 nicht mehr erlaubt. Das Verbot dieser Technik ist insbesondere durch die in vielen wissenschaftlichen Untersuchungen nachgewiesenen hohen gasförmigen N-Verluste gut begründet. Alle anderen Gülleverteiltechniken (Schleppschlauch, Schleppschuh, Schlitztechnik oder Injektion) sind in diesem Punkt deutlich besser zu bewerten. Je nach betrieblicher Situation (Boden, Fruchtfolge, Witterung) sind diese unterschiedlichen Ausbringaggregate mehr oder weniger gut geeignet. Die Eigenmechanisierung ist daher immer die Suche nach einem möglichst sinnvollen Kompromiss.
Bei der weitverbreiteten Schleppschlauchtechnik wird die Gülle streifenförmig auf den Boden abgelegt. Im Vergleich zum Breitverteiler ist die Kontaktfläche zwischen Gülle und umgebender Atmosphäre deutlich geringer und damit auch die Ammoniak-Ausgasung. Diese Technik bringt vergleichsweise wenig zusätzliches Gewicht auf den Boden. Fahrgassensysteme bis zu 36 m Arbeitsbreite können genutzt werden. Insgesamt ist dies eine leistungsfähige und kostengünstige Applikationstechnik. Bei Einsatz auf dem Grünland muss man allerdings insbesondere bei dickflüssigeren Güllen (z. B. Rindergülle) durch die Ablage des Güllebandes auf die Grasnarbe mit Futterverschmutzung und auch mit Ätzschäden an den Pflanzen rechnen.
Ein geringer zusätzlicher Rückgang der gasförmigen N-Verluste wird durch die Schleppschuh-Technik erreicht. Dabei erfolgt die Ablage der Gülle in die von einer Kufe gezogene Bodenrille. Die Tiefe der Rille wird durch Bodenbeschaffenheit und den Druck der Kufe (Gewicht und Anpressdruck) bestimmt. Der etwas verbesserten N-Effizienz stehen das höhere Gewicht des Verteilaggregats, der zusätzliche Zugkraftbedarf und die erhöhten Verschleißkosten gegenüber.
Noch einen Schritt weiter geht die Schlitztechnik, die auf bestelltem Acker bei nicht zu hohen Beständen und ohne Einschränkungen auf Grünland zum Einsatz kommen kann. Hier wird die Gülle in Schlitzen im Oberboden abgelegt und anschließend (mehr oder weniger) mit Boden bedeckt. Dies reduziert die Ammoniakverluste enorm.

Eine ebenso gute Verbesserung der N-Effizienz erzielt man durch eine Kopplung von Gülle­applikation und Bodenbearbeitung. Dies ist aber nur auf Flächen ohne Bewuchs bzw. bei abgefrorener Zwischenfrucht möglich. Nachteilig sind weiterhin die geringen Arbeitsbreiten von maximal 6 m, der hohe Zugkraftbedarf, das Gewicht des Aggregats und die hohen Anschaffungskosten. 
Dazu ein Beispiel: Bei maximaler Ausreizung der Vorgaben der DüV dürften Betriebe 170 kg N/ha mit Wirtschaftsdüngern ausbringen. Bei 60 % Ammonium-N ­entspricht das einer Menge von ca. 100 kg NH4-N/ha. Unterstellt man nun, dass 
bei Einsatz der Schleppschlauchtechnik bei ungünstigen Ausbringbedingungen (warm, windig, geringe Pflanzenbestandshöhe) 50 % des Ammoniumstickstoffs gasförmig verloren gehen, so entspricht dies 50 kg N/ha. Durch Einsatz der Schlitztechnik lässt sich der N-Verlust sicher auf unter 10 kg N/ha reduzieren. Dies entspricht einem N-Düngewert von rund 30 €/ha. Mindestens genauso wichtig ist, dass durch die DüV die maximal zulässige N-Düngermenge vorgegeben ist. Hier können die 40 kg N/ha, die nicht gasförmig als Ammoniak verloren gegangen sind, entscheidend sein, um optimale Erträge und Qualitäten zu erreichen. Dabei dürfte ein Plus von 3 bis 5 dt/ha oder 0,2 bis 0,4 % Protein-N realistisch sein.

Was ist mit Zusatzstoffen?

Eine verbesserte Effizienz von Gülle-Nährstoffen lässt sich auch durch die Zugabe bestimmter chemischer Stoffe erreichen. So minimiert beispielsweise konzentrierte Schwefelsäure gasförmige N-Verluste. Das Verfahren der Wahl ist zurzeit das in Dänemark entwickelte SyreN-­System. Die Säure wird aus einem Tank, der in der Fronthydraulik mitgeführt wird, entnommen und in einer Mischkammer direkt vor dem Verteilerkopf in die Gülle injiziert. Ein Sensor misst den pH-Wert und reguliert so die Säuremenge, dass der pH-Wert in der Gülle auf unter 6,5 absinkt. Unter diesen Bedingungen wird Ammoniak-Stickstoff nahezu vollständig in Ammonium-N umgewandelt und gasförmige N-Verluste vermieden. Gleichzeitig stellt die Schwefelsäure die 
S-­Versorgung der Pflanzen sicher und verbessert die Verfügbarkeit anderer Gülle-Nährstoffe (z. B. Phosphor).
Ein ganz anderes Ziel wird mit der Zugabe von Nitrifikationshemmstoffen zur Gülle verfolgt. Diese chemischen Substanzen vermindern ganz gezielt die Aktivitäten der Bodenmikroorganismen, die für die Umwandlung von Ammonium-N in Nitrat-N sorgen. Es liegt somit weniger Nitrat im Boden vor, welches auswaschungsgefährdet ist oder in klimaschädliches Lachgas umgewandelt werden kann. Gleichzeitig wird Stickstoff dann von den Pflanzen vermehrt als Ammonium aufgenommen. Dies führt zur Absenkung des pH-Wertes im Wurzelumfeld, was die  Verfügbarkeit von Phosphor und Mikronährstoffen verbessert. Der Einsatz von Nitrifikationshemmern ist insbesondere bei Gülledüngung auf leichteren Standorten sowie bei Pflanzenarten mit einem flachen Wurzelsystem und/ oder einer langsamen Jugendentwicklung sinnvoll.
Über die Wirkung anderer Gülle-Zuschlagsstoffe wie z. B. Mikroorganismenpräparate, Humusextrakte oder Gesteinsmehle auf die Effizienz der Gülle-Nährstoffe ist bisher nur wenig bekannt. Diese Stoffe werden in der Regel bereits im Stall oder Lagerbehälter eingesetzt. Geworben wird oft mit vielen blumigen Versprechungen wie Geruchsminderung, Reduktion der Ammoniak-Ausgasung, verbesserter Fließ- und Pump­fähigkeit sowie kürzerer Rührzeiten und erhöhter Anteile pflanzenverfügbarer Nährstoffe. Herstellerunabhängige, wissenschaftlich fundierte Untersuchungen sind jedoch für fast keine dieser Produkte verfügbar.

Bei der Gülle-Injektion (zum Teil auch als Gülle-Strip-Till kombiniert mit einer streifenförmigen Bodenbearbeitung) sollen neben der umfassenden Reduktion der Ammoniakverluste zusätzliche Effekte erreicht werden. Dieses Verfahren wurde zuerst für die Anwendung in Mais entwickelt, mit der Idee, die mineralische Unterfußdüngung durch eine Gülle-Unterfußdüngung zu ersetzen. Im Abstand von einigen Tagen (bis zu drei Wochen) vor der geplanten Maissaat wird die Gülle bandförmig ca. 10 bis 12 cm tief in den Boden eingebracht, sodass nahezu keine Ammoniak-Ausgasung zu erwarten ist. Exakt über dieses Gülleband wird dann in einem Abstand von 4 bis 8 cm das Maiskorn abgelegt. Angezogen durch das Ammonium erreichen die Maiswurzeln kurz nach dem Auskeimen das Gülleband und durchwurzeln diese nährstoffreiche Zone sehr intensiv. In einer dreijährigen Versuchsserie auf Standorten in Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein ließ sich zeigen, dass die Gülleinjektion gleich hohe TM-Erträge erbracht hat wie die Schleppschlauch-Applikation mit mineralischer Unterfußdüngung (Grafik). Als günstig hat sich die Zugabe eines Nitrifikationshemmstoffs zur Gülle herausgestellt. Die Nitratauswaschung wird so ganz entscheidend vermindert. Zusätzlich nimmt Mais so bevorzugt Ammonium-N auf. Dies führt zu einer pH-Absenkung rund um die Maiswurzeln, wodurch nicht nur die Phosphor- sondern auch die Zink- und Mangan-Verfügbarkeit verbessert wird. Einsetzbar ist die Gülleinjektion vor allem auf leichten bis mittleren Böden. Bei tonigeren Böden ist die exakte Tiefenablage des Güllebands meist schwierig.
Fazit. Für eine effiziente Nutzung der in flüssigen Wirtschaftsdüngern enthaltenen Nährstoffe müssen zuallererst belastbare Angaben zu den Nährstoffgehalten vorliegen. Die Ausbringung sollte dann möglichst zeitnah an den Hauptbedarfsphasen der angebauten Kulturen erfolgen. Die Ausgasung von Ammoniak wird umfänglich durch die Einarbeitung der Dünger in den Boden oder durch Säurezusatz reduziert. Der Einsatz von Nitrifikationshemmern zur Verminderung der Nitratauswaschung hat sich bewährt. Aufgrund der sehr großen Heterogenität in der Praxis kann über die sinnvolle Auswahl der Maßnahme(n) nur betriebsindividuell entschieden werden.

Prof. Dr. Hans-Werner Olfs, Hochschule Osnabrück

Ihr Kontakt zur Redaktion:
k.rutt@dlg.org

Prüfungen des DLG-Testzentrums

Seit 2017 bietet das DLG-Testzentrum eine Prüfung für Online-Sensoren zur Bestimmung von Inhaltsstoffen in vorbeiströmendem Wirtschaftsdünger tierischer Herkunft und flüssigen Gärresten an. Der Anwendungsbereich der DLG-Prüfung umfasst die Güllearten Rindergülle, Schweinegülle, Mischgülle aus Rinder- und Schweinegülle sowie flüssige Gärreste aus Rinder- oder Schweinegülle mit nachwachsenden Rohstoffen. In jeder Gülleart werden in der DLG-Prüfung die Vorhersagegenauigkeiten der Sensoren mit ihren entsprechenden Kalibrationsmodellen nach einem standardisierten Verfahren für den Trockenmassegehalt und die Gehalte an N, P und K in großem Umfang mit erheblichem Aufwand unter Praxisbedingungen untersucht. Sensoren, die mit einem Prüfzeichen "DLG-ANERKANNT" ausgezeichnet wurden, haben im Rahmen der DLG-Prüfung ihre Eignung zur Bestimmung der im Prüfzeichen vermerkten Güllearten und Inhaltsstoffe nachgewiesen. Art und Umfang der Prüfung sowie die erreichten Genauigkeiten sind jeweils in den unter www.DLG-Test.de veröffentlichten Prüfberichten frei zugänglich.

Die Systeme werden stetig weiterentwickelt und die hinterlegten Kalibrationsmodelle optimiert. Die Verbreitung im Markt nimmt zu, auch wenn bisher eine rechtliche Anerkennung für Dokumentationszwecke im Sinne der DüV noch nicht bundesweit herbeigeführt werden konnte. Einige Bundesländer (beispielsweise Nordrhein-Westfalen, Schleswig-Holstein und Thüringen) haben hier aber bereits eine Vorreiterrolle übernommen und erkennen die Sensorwerte für solche Güllearten und Inhaltsstoffe an, für die der Sensor eine DLG Anerkennung führt.

Dr. Ulrich Rubenschuh, DLG-Testzentrum Technik und Betriebsmittel