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Wasserschonende Düngung
im Getreide und Rapsanbau
Wasserschonende Düngung und bedarfsgerechte
Pflanzenernährung wichtiger denn je !!!!
1. Höhere Auflagen durch die EU-Wasserrahmenrichtline
Dtld. in 2016
neue Düngeverordnung in
2. Klimaveränderungen und deren Einfluss auf die Pflanzenernährung (Frühjahrs- und
Frühsommertrockenheit) keine witterungsunabhängige N-Versorgung, Reststickstoff?!
3.
Sinkende Schwefelversorgung im Boden, steigender Schwefelbedarf aller Kulturen (Raps,
Getreide, Grünland) ; S hat eine große Bedeutung in der Eiweißsynthese N-Ausnutzung?!
4. Zunehmender Mangel an Spurennährelementen (Mangan, Kupfer, Bor) N-Ausnutzung?!
5. Düngemittel sind ein „teurer“ Produktionsfaktor der wirken muss
Effizienz
„CULTAN“-Verfahren
Geschichte
• An der Uni Bonn durch Prof. Sommer ausgangs der 70er
Jahre entwickelt.
• In fast allen Kulturen wissenschaftlich bearbeitet und
erprobt.
• Seit Beginn dieses Jahrhunderts immer stärkere
Aufmerksamkeit in Forschung & Praxis
• FAL Braunschweig - Völkenrode: z.Zt. 12
Forschungsvorhaben zu Cultan im Feldbau.
• 2004 2. Cultan – Workshop an der FAL
• z.Zt. mehrere Anwenderfirmen mit Cultan-Erfahrungen,
2003: > 40.000 ha 2007: > 70.000 ha, 2010: >100.000 ha
Anwendungsfläche, starker Zuwachs.
CULTAN
„Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition“
(Kontrollierte N- Aufnahme durch langfristige NH4 +- Ernährung)
nach Prof. Dr. Dr. h.c. Karl Sommer, Uni Bonn, 1970
„CULTAN--Verfahren
„CULTAN
Verfahren“
“: Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition
„CULTAN“ besteht aus
zwei Elementen
Depotdüngung
Ammonium-
mit
betonte
Injektionsmaschine
Ernährung
• Ammoniumsulfat
• Ammoniumphosphat
• Ammoniakstarkwasser
• Ammoniakgas
• Mischungen aus Ammonium und
Harnstoff
Domamon L 26 (20 N / 6S)
• Mischungen aus AHL und ASL
Ausbringungstechnik
technische Daten:
- 8000 l Tank,
- Bereifung 800/65 R32
- elektr. 4teilig Teilbreitenschaltung
- Schaummarkierung & GPS
- 48 Injektionsräder (Reihenabstand 25cm)
- Injektionstiefe: 5-7 cm
- Depotabstand: 13,5 cm
- optimaler Systemdruck: 2,5 – 8 bar
- Fahrgeschwindigkeit: 6 - 7 km/h
Quelle: mua-landtechnik
6
Ausbringungstechnik
Quelle: Duport
Stabilisierte Düngung mit CULTAN-Verfahren
1
2
3
4
5
6
-
N arbe
R a d r e if e n
S p e ic h e n r o h r
Spook
D r u c k s c h la u c h
G e w in d e s t ü c k
N-Umsetzung und- Aufnahme
N-Verluste
( NH3 )
N-Formen:
Amid
(Harnstoff)
CULTAN
verhindert 6-10
Wochen die
Umwandlung zu
Nitrat
Ammonium
Enzym:
Urease
Nitrat
Bakterien:
Nitrosomonas
Nitrobacter
Die Umwandlung von Harnstoff zu Ammonium und Nitrat erfolgt unter Einwirkung
von Enzymen und Bakterien. Die Umwandlungszeit ist abhängig von:
Bodentemperatur (>5°
°), Bodenfeuchte und Sauerstoff (Durchlüftung)
N-Verluste
Nitrat, N2O
Konventionelle NN-Düngung
• N-Ernährung der Pflanze: es werden alle drei N-Formen aufgenommen; in der Bodenlösung
überwiegt meist NO3-.
• Nitraternährung: ungesteuerte Aufnahme („Pflanze säuft“)
- deshalb N-Gabenteilung zur „Bestandesführung“ notwendig, „Bremsen des Bestandes“
- Nitrat wird in den Blättern reduziert, d.h. wieder zu Ammoniak und anschließend der Eiweißsynthese
zugeführt.
Folgen:
schlechte Energieeffizienz, Pflanze ist voll Nitrat, Sprossdominante N-Ernährung, steigende Gefahr von
Pilzerkrankungen, Gefahr erhöhter Lagerneigung
•
Denitrifizierung unter anaeroben Bedingungen, z.B. in wassergesättigtem Boden kann 11-25%
verloren gehen (Mengel 1979)
• Nitrat (NO3- ) bindet als negativ geladenes Molekül nicht an die Oberflächen der Tonminerale und
unterliegt daher der Gefahr der Auswaschung.
„CULTAN“--Düngerinjektion
„CULTAN“
•
Ammonium NH4+ wird als positiv geladenes Molekül an Ton-Minerale gebunden
(BP>30Pkt.)
NO3- verlagert sich im Boden.
NH4+
K+
NH4+
Mg++
Ca++
Sorptionskörper
des
Bodens
NO3K+
weniger Stickstoff-Verluste = Mehr Netto Stickstoffwirkung
Wurzelentwicklung in
Abhängigkeit von der
Zusammensetzung
der NH4-Depots
Foto: Prof. Dr. K. Sommer
Wurzelentwicklung bei breitwürftiger
N-Düngung mit Ca(NO3)2
Foto: Stefan Weimar
Wurzelentwicklung bei breitwürftiger
N-Düngung mit NH4NO3 (KAS)
Foto: Stefan Weimar
Wurzelentwicklung bei einem oberflächennahen
NH4-Depot aus 2/3 AHL + 1/3 Ammoniumsulfat (AHL+S)
Foto: Stefan Weimar
Wurzelentwicklung bei einem injizierten NH4-Depot
z.B. Domamon L26
Foto: Stefan Weimar
„CULTAN“--Düngerinjektion
„CULTAN“
•
Verringerung der Nitrifikation durch Anlage eines hoch konzentrierten
Ammoniumdepots
•
Kontinuierliche & bedarfsgerechte N-Aufnahme gesteuert durch
Kohlehydratproduktion der Pflanze
Charakteristik der N-Aufnahme
Pflan zenern ähru ng mit Ammo niu m- und Nitr at-N
Ausgeglichen es Wach stu m dur ch stabilisierte N-Dün ger
Ammonium wird entsprechend
der photosynthetis che n
Leis tung bedarfsgere cht
aufgenomm en
Kohlenhydrate
Aminosäuren
NH 4+
Wurzeldominant
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SKW ST ICKSTOFFWERKE PIESTERITZ GMBH
Energiebedarf für
Nitratreduktion ist hoch verstärkte
Chlorophy llbildung inte nsive Grünfärbung
Nitrat
Kohlenhydrate+
Aminosäuren
NO3Sprossdominant
„CULTAN“--Düngerinjektion
„CULTAN“
•
Kontinuierliche N-Aufnahme gesteuert durch Kohlehydratproduktion der Pflanze (bedarfsgerecht)
•
Keine Belastung des Kohlehydratstoffwechsels durch Reduktion von Nitrat in der Pflanze,
verbunden mit einer höheren Wasser- und Energie-Effizienz, da Eiweißsynthese in der Wurzel
stattfindet
•
Wurzeldominates Wachstum, dadurch kräftiger und leistungsfähiger Wurzelapperat,
keine Überwachsenen Bestände, stabile & gesunde Halme und Zellwände, besonders H-Basis
•
Extrem hohe Durchwurzelung im Depotbereich, Aufschluss ansonsten fixierter Nährelemente
und gesteigerte Aufnahme der übrigen Nährelemente
Visualisierung des Boden-pH mit dem Farbindikator
Bromkresolpurpur bei unterschiedlicher N-Ernährung
Maiswurzeln 8 Tage nach Pflanzung
NH4+-Ernährung
NO3--Ernährung
pH-Wert
5,3
5,6
5,9
6,2
6,5
6,6
6,8
7,0
7,4
8,0
„CULTAN“--Düngerinjektion
„CULTAN“
•
Keine N-Fixierung durch organische Substanz (Mulchsaat)
•
höhere Wassereffizienz
•
Verbesserung der Pflanzengesundheit
•
Verringerte Gas N-Verluste, Abschwemmung, Grenz-/Randstreuen optimal
•
exakte Querverteilung und Dosiergenauigkeit
•
Reduktion Unkrautwachstum
Nutzen und Vorteile
•
keine Arbeitsspitzen in der Düngung, wetterunabhängige N-Wirkung, 1malige Überfahrt
• höhere N-Effizienz: es entstehen keine gasförmigen N-Verluste und Nitratauswaschungen,
95 %ige Düngereffizienz zu 75 % KAS, 60 % AHL
• Ammoniumernährung: gute Bestockung, kompaktere Pflanzen, gesündere Bestände, niedriger
Nitratgehalt im Frischerntegut, höhere Eiweißgehalte
• Depotbildung: starke Attraktionswirkung auf die Wurzelbildung, sichere N-Versorgung bei Trockenheit,
N-Aufnahme nach Pflanzenbedarf
• starke Steigerung der biologischen Aktivität der Böden
Wie wird`s gemachtM
Anwendungszeitpunkte von KAS und CULTAN in Weizen
KAS
KAS
KAS
Quelle: LWK NRW
CULTAN
„CULTAN“-Verfahren
Ergebnisse & Erfahrungen
AHL
Injektion
Ergebnisse in Wintergerste, Betrieb Küppers in Heinsberg-Haaren
KAS
CULTAN
CULTAN
KAS
N0
150 kg N/ha
Getreidehabitus
nach Injektionsdüngung
(Ohrum 2001)
Harnst.
oberfl.
HAS
Injektion
Erträge von Winterweizen
(WALTER 2002)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
94
90
87
70
84
91 93
83
83
85
77
79
67
67
Cultan
KAS
l
te
it
M
)
3
(1
1
0
)
(3
0
0
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(3
9
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0
(1
8
9
)
(1
)
(1
7
9
6
9
Rohproteingehalt von Winterweizen
Grünbachgruppe Baden-Württemberg (WALTER 2002)
14
12
14
11
12,4
11
12
11,1
13,3
13,2
12,7
12,2
11,9
12
10
%
8
Cultan
6
Ø 12,7
4
KAS
Ø 11,9
2
0
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M
)
3
(1
1
0
)
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0
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(3
9
9
)
0
(1
8
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)
(1
7
9
Düngungsvergleich Winterweizen
Sorte: Capo
160 kg N/ha CULTAN
3 dt/ha Harnstoff
Blattentwicklung bei
Winterweizen in Abhängigkeit von der N-Düngung
Foto: Ferdinand Hoffmann
Blattoberflächen in Abhängigkeit von der
N-Düngung
Ammonium-Ernährung
Nitrat-Ernährung
BLANKE et al., 1996
Kein unnötiges Düngen der Feldwege und
Randstreifen
Unkrautwachstum in Abhängigkeit von der Düngung
N-breitflächig
N-Liniendepot
Ergebnisse in Winterraps, Heinsberg-Straeten
Wuchshöhe
Synchronisation der
Blüte
KAS
CULTAN
KAS
CULTAN
Ergebnisse in Winterraps, Jülich-Koslar
160 N ASS breitflächig
160 N CULTAN