Stickstoffdynamik von Zwischenfrüchten

Die Vorteile des Zwischenfruchtanbaus sind bekannt, jedoch bestehen noch Fragen zu Düngung, der Mineralisierung des Stickstoffs in der Folgefrucht sowie dem Einfluss der Zusammensetzung der Zwischenfruchtmischungen auf N_min-Gehalte im Herbst sowie im Frühjahr. Diese Fragestellungen wurden vom Verein Konservierende Bodenbearbeitung/Direktsaat in Sachsen e.V. (KBD) in Zusammen­arbeit mit Anja Schmidt vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) in den letzten Jahren anhand von landwirtschaftlichen Praxisdemonstrationen umfangreich untersucht.

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Düngung: wenig reicht in der Regel

Besonders in niederschlagsarmen Jahren hinterlässt die Vorfrucht häufig hohe Stickstoffmengen, die für Bestandesentwicklung der Zwischenfrüchte vollkommen ausreichend sind. In Jahren, wo die angebaute Hauptfrucht nicht mehr als 50 kg N/ha hinterlässt, ist für eine hohe Biomasseproduktion der Zwischenfrucht eine Stickstoffgabe in Form von Gülle oder Gärrest zu empfehlen.

Dabei dürfen künftig jedoch nicht mehr als 30 kg Ammonium-N sowie 60 kg Gesamt-N ausgebracht werden. Auf Böden mit geringen Reststickstoffgehalten, aber hohem Nachlieferungspotenzial der Böden kommen die Zwischenfrüchte auch ohne Düngung gut zurecht. Auf leichten, stickstoffarmen Standorten eignen sich besonders Mischungen mit Leguminosen, da diese durch ihre Fähigkeit, Luftstickstoff zu fixieren den Zwischenfruchtbestand ausreichend mit Stickstoff versorgen. Eine zusätzliche Düngung der Zwischenfrüchte kann hingegen dazu führen, dass der zusätzlich bereitgestellte Stickstoff vom Bestand nicht mehr ausreichend aufgenommen werden kann, im Boden verbleibt und mit den Winterniederschlägen ausgewaschen wird.

In den Untersuchungen des Jahres 2013 wurde an mehreren Standorten in Sachsen Gülle bzw. Gärrest für die Zwischenfrüchte verabreicht (20 m³/ha). Vergleicht man den leichten Standort Sdier (schwach lehmiger Sand) und den schweren Standort Littdorf (schwach toniger Schluff) miteinander, so wird deutlich, dass an beiden Standorten eine Düngung zu einem erhöhten N-Entzug der Zwischenfrüchte aufgrund einer Steigerung des Biomasseaufwuchses führte (Abb. 1). Dabei hat jedoch der Zeitpunkt der Düngung einen großen Einfluss auf den N-Entzug der Zwischenfrüchte. Wird die organische Düngung wie in Littdorf bereits zur Stoppelbearbeitung appliziert, erzielen diese Bestände deutlich höhere Biomasseerträge und damit deutliche höhere N-Entzüge als ungedüngte Zwischenfrüchte (im Schnitt 18 kg N/ha mehr; Abb. 2). Wird die organische Düngung hingegen in den stehenden Bestand im September appliziert (Sdier), erreichen die Zwischenfrüchte nur noch gering höhere N-Entzüge (Abb. 2). Gründe hierfür sind zum einen der wesentliche kürzere Vegetationszeitraum, um die Nährstoffe in Biomasse umzuwandeln und zum anderen das teilweise Niederfahren des Bestandes, wodurch die Biomasse bereits reduziert wird.

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Winterharte Zwischenfrüchte kontrollieren den N_min-Gehalt im Frühjahr

Entscheidender Kernpunkt für die künftige Düngestrategie nach der novellierten Düngeverordnung wird der N_min-Gehalt zu Vegetationsbeginn sein. Nicht nur, dass künftig der Horizont von 0–90 cm angerechnet wird, was nach aktuellen eigenen Untersuchungen zusätzliche 5 bis 30 kg N/ha bedeutet. Auch werden die Sperrzeiten für die Düngung im Herbst verlängert und daher wird es noch entscheidender, durch die Düngung der Zwischenfrüchte im Herbst nicht den N_min-Gehalt zu Vegetationsbeginn zu erhöhen. Abfrierende Zwischenfrüchte können den in der Sprossmasse gebundenen Stickstoff nur schwer halten, wenn zu Vegetationsbeginn die Mineralisation einsetzt. Hier bieten überwinternde Zwischenfrüchte oder Mischungspartner Möglichkeiten, auch noch im Frühjahr Stickstoff aufzunehmen und so den N_min-Gehalt niedrig zu halten. Nur ein niedriger Gehalt im Frühjahr sichert ein breites Düngefenster in der Folgefrucht zu. Gräser werden daher als Mischungspartner wieder für viele Betriebe interessant.

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N-Freisetzung in der Folgefrucht

Die Geschwindigkeit der Freisetzung des gebundenen Stickstoffs in der folgenden Vegetationsperiode ist vor allem abhängig vom C/N-Verhältnis der Zwischenfrüchte. Da Leguminosen ein enges C/N-Verhältnis aufweisen, spielt deren Anteil in der Zwischenfruchtmischung für die N-Freisetzung und Geschwindigkeit der Umsetzung eine wichtige Rolle, da hierdurch der gebundene Stickstoff relativ schnell nach dem Absterben freigesetzt wird. Bei nichtlegumen Zwischenfrüchten erfolgt dieser Prozess langsamer.

Das C/N-Verhältnis wird darüber hinaus von der Dauer der Vegetationsperiode und damit vom Abreifegrad der Pflanzen bestimmt. Je länger diese ist und je mehr die Pflanzen annähernd zur Abreife gelangen, umso weiter gestaltet sich das C/N-Verhältnis (Abb. 3).

Untersuchungen 2013 in der Folgefrucht Silomais an den beiden vorgenannten Standorten ergaben einen deutlichen Zusammenhang zwischen der Höhe des N-Entzugs durch die Zwischenfrucht und deren Freisetzung im Folgejahr (Abb. 4 und 5). Je höher der N-Entzug, desto höher fällt die Freisetzung aus. Vor allem am leichten Standort Sdier fällt auf, dass das engere C/N-Verhältnis der Leguminosen-Mischung Erbse/Wicke die höchste N-Freisetzung bereits im Mai verzeichnet, während die beiden Vergleichsvarianten ohne Zwischenfruchtanbau sowie Gelbsenf erst im Juni ihre höchste N-Freisetzung erreichen. Der geringere N-Entzug durch den Gelbsenf sowie das Ausfallgetreide in der Brache führen dazu, dass die höchste N-Freisetzung geringer ausfällt, als beim Gemenge Erbse/Wicke.

Der schwerere Standort in Littdorf wird durch die Boden­eigenschaften und das hohe Nachlieferungsvermögen z.T. überzeichnet. Die Effekte der Zwischenfruchtmineralisierung zeichnen sich nicht so deutlich ab. Aber auch hier fällt auf, dass der höchste N-Entzug durch den Gelbsenf auch zur höchsten N-Freisetzung im Mais führt.

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Fazit

Zur Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit und damit des Humusgehaltes im Boden und gleichzeitiger Verringerung der Nitratauswaschung …

• sollten bevorzugt Zwischenfrüchte mit einem weiteren C/N-Verhältnis eingesetzt werden bzw. Mischungen, die neben Leguminosen auch Mischungspartner mit einem sehr weiten C/N-Verhältnis (wie Ölrettich oder Rauhafer) enthalten.
• sollten Zwischenfrüchte erst im Frühjahr umgebrochen werden.
• sollte die Aussaat zügig nach der Ernte erfolgen, am besten in Direktsaat oder Grubbersaat. Bei Mulchsaat ist es vorteilhaft, wenn zwischen Stoppelbearbeitung und Aussaat ca. 10 Tage liegen und direkt vor der Saat nochmals eine flache Bearbeitung durchführt wird.
• sollte in höheren Lagen mit frühen Frösten im Herbst auf kälteempfindliche Mischungspartner, wie Ramtillkraut, verzichtet werden, da diese bereits früh im Herbst absterben und mineralisieren und so den Bodenstickstoffvorrat bis Vegetationsende erhöhen.

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Ein Knackpunkt für die Zukunft wird die Düngung von Zwischenfrüchten sein.

• Vorteilhaft ist die Applikation der Gülle zur Stoppel­bearbeitung.
• Es bleibt eine Herausforderung, mit dieser Maßnahme keinen hohen N_min-Gehalt im Frühjahr zu provozieren. Daher bieten sich überwinternde Mischungspartner an, die auch im Frühjahr noch zu einem Entzug von Stickstoff führen.

Heiko Gläser und Dr. Nicole Seidel