Einsatz von Nitrifikationshemmern in der Stickstoff-Düngung landwirtschaftlicher Kulturen

Fachbereich Agrarwirtschaft und Lebensmittelwissenschaften

Studiengang Agrarwirtschaft

Bachelorarbeit

„Einsatz von Nitrifikationshemmern in der Stickstoff-Düngung

landwirtschaftlicher Kulturen“

urn:nbn:gbv:519-thesis 2015-0004-6

Verfasser: Sebastian Voß

Erstbetreuer: Prof. Dr. Bernhard Seggewiß Zweitbetreuer: Dipl.-Ing. agr. Bernd Schulze

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Danksagung

Ich möchte mich hiermit bei allen bedanken, die mich während meines Studiums in Neu-brandenburg unterstützt haben. Ich danke meinen Kommilitonen, die mir während des Studiums immer mit Rat und Tat zur Seite standen und durch zahlreiche Diskussionen mein Studienleben bereicherten. Die mich stets motivierten und die Zeit des Bachelorstu-diums zu der besten Zeit meines bisherigen Lebens machten.

Ich danke meinen Freunden, die mich immer unterstützen und einen wichtigen Stellenwert in meinem Leben haben, da sie meinen Weg zum Studium ebneten und somit entschei-dend geprägt haben und während des Studiums dafür Sorge getragen haben, dass es auch ein Leben außerhalb des Campus und des Studiums gibt.

Ein großes Dankeschön geht an die Agrargenossenschaft Halenbeck, die mich im Vorfeld und während meines Studiums immer unterstützte. Damit auch bei der Geschäftsführung und den Arbeitskollegen, die Kenntnisse nie vor mir fernhielten und somit mein Wissens-spektrum stets erweiterten.

In diesem Zusammenhang möchte ich auch Ole Michaelsen danken, der mir im Sommer 2013 die Möglichkeit gab, auf seiner Farm in Kanada ein Praktikum zu absolvieren. Dabei konnte ich zahlreiche Erfahrungen und Eindrücke sammeln, die mich immer begleiten werden.

Ein sehr großes Dankeschön gilt Karina und Norbert Voß. Beide unterstützten und förder-ten mich schon, bevor ich mein Studium antrat. Der sehr gute Kontakt zu beiden war für meine Entwicklung immer von Vorteil und half mir bei jeder Lebenslage.

Der größte Dank gilt meiner Familie, meiner Mutter, meinem Vater und meiner Schwester. Sie unterstützen mich bereits mein ganzes Leben. Diese Rückendeckung und Unterstüt-zung auch während meiner Studienzeit zu erfahren, war sehr wichtig und entscheidend für meine Entwicklung.

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Abstract

The present Bachelor thesis deals with the subject Urease- and nitrification inhibitors. The urease inhibitors find little use in agriculture but the nitrification inhibitors are very interest-ing for farmers and environment experts because of their positive influences on distickstoffmonoxid, nitrate leaching and denitrificationen.

First of all the work informs about the nitrification inhibitors effects, which do not signifi-cantly differ in formulations and additives. The main task is to delay the release of added nitrogen fertilizer until the plant is able to receive the optimum quantity. This avoids the waist of nitrogen. Furthermore the text explains the different stabilized varieties of fertiliz-er, including alzon, entec and liquide nitrification inhibitor Piadin, which is basically used for manure and digestate in their various forms. Afterwards the current technology status is analyzed and modern possibilities of site-specific fertilizer are shown.

The second part of this thesis focuses on the practical use of nitrification inhibitors. Each culture allows different approaches and offers a variety of discretion in the application, following examples are chosen to clarify this: sugar beets, corn, potatoes and cereals. Moreover the text shows the different kinds of Nitrogen losses. Based on this the profita-bility of fertilization is described.

The work finishes with a discussion about the pros and cons and displays the results in a resume.

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Inhaltsverzeichnis

2. Wirkungsweise Stabilisierter N-Dünger ... 8

3. Vorstellung stabilisierter N-Dünger ... 9

3.1. Alzon ... 9

3.2. Entec ... 11

3.3. Piadin ... 11

4. Technische Entwicklung in der Düngung ... 12

4.1. Aktuelle vorherrschende Bedingungen: ... 12

4.2. Technologien... 14

4.2.1. N-Sensordüngung ... 14

4.2.2. Global-Position-System (GPS) ... 16

4.2.3. Resümee ... 16

5. Praktischer Einsatz von stabilisierten Düngern ... 17

5.1. Düngung und Ertrag ... 17

5.2. Einsatz stabilisierter Dünger in verschiedenen Kulturen ... 20

5.2.1. Zuckerrüben: ... 20 5.2.2. Mais: ... 20 5.2.3. Wintergetreide: ... 20 5.2.4. Kartoffeln: ... 21 5.3. N-Bilanz ... 21 5.4. N-Effizienz: ... 23 5.5. N-Verluste ... 24

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5.5.1. Auswaschung: ... 24

5.5.2. Volatile Verluste ... 25

5.5.3. Denitrifikation: ... 26

5.6. Rentabilität der Stickstoffdüngung: ... 27

6. Diskussion ... 30

7. Zusammenfassung ... 34 Literaturverzeichnis ... Fehler! Textmarke nicht definiert.

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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Schlagkartierung, Quelle Spantekower Agrar AG ... 13

Abbildung 2 Quelle AgriCon GmbH ... 15

Abbildung 3 Ertragsentwicklung Roggen und Weizen ... 18

Abbildung 4 Ertragsentwicklung Kartoffeln und Rüben ... 18

Abbildung 5 Düngerkurve zur Feststellung des optimalen ökonomischen Ertrags ... 19

Abbildung 6 N-Bilanz in Ertragsabhängigkeit (-Dr. Erhard Albert, 2006) ... 23

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1. Einleitung

Die Erfindung von Stickstoffdüngern und das dazugehörige Haber-Bosch-Verfahren gehörten ohne Zweifel zu den bedeutendsten Erfindungen der Menschheit im 20. Jahrhundert. Seit-dem gibt es viele neue Erkenntnisse über den Einsatz des „Motors des Pflanzenwachstums“. Mit 1,7 Millionen Tonnen, die jährlich deutschlandweit verwendet werden, ist es der am häu-figsten verwendete Dünger. Über die Zeit hinweg haben sich vor allem Düngestrategien her-auskristallisiert, die heute mit Recht noch praxisrelevant sind. Als vor einigen Jahren der Be-griff „stabilisierte Dünger“ fiel, war man zusehends verwirrt. Landwirte und Pflanzenbaubera-ter wussten anfangs wenig mit diesem Dünger anzufangen.

Inzwischen werben große Firmen mit diesen Produkten. Die Empfehlungen der Produkte mit der Aussicht auf Mehrertrag bei gleichem Düngerumfang machen die Nitrifikationshemmer sehr interessant. Für mich als Student und angehenden Praktiker ist es daher angenehm, mich mit diesem Thema im Rahmen meiner Bachelorarbeit auseinanderzusetzen.

Dabei ist es mir wichtig, alles über die landwirtschaftlich relevanten Produkte zu erfahren. Etwas über die chemischen Zusammensetzungen, die Wirkungsweisen und über ihre Hand-habungen im Einsatz und der Applikation zu erfahren. Dabei gehe ich ebenso der Frage nach, wie erfolgreich die Dünger im Zusammenspiel mit Sensortechnik und Schlagkartierung mit GPS sind. In meiner Heimat – im Nordwesten Brandenburgs – haben wir hauptsächlich Standorte mit leichten Böden. Wie verhalten sich die Parameter dort und sind dabei Unter-schiede in einzelnen Kulturen zu erkennen?

Die Stickstoffeffizienz und Stickstoffbilanz sind ebenfalls wichtige Themen, die zu berück-sichtigen sind, wenn man sich mit diesem neuen Thema beschäftigt. Ebenfalls ist das wirt-schaftliche Potential zu sehen und somit die Rentabilität. Wo sind die Schwächen dieser Nit-rifikationshemmer und wie groß ist ihr Einsatzspektrum?

In der vorliegenden Arbeit werden diese Punkte abgehandelt. Unter Einbezug zahlreicher Literatur und Versuchsergebnisse werden Abbildungen dargestellt und analysiert. Es soll ein umfassender Einblick in die Thematik der Nitrifikationshemmer und ihren Einsatz gegeben werden.

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2. Wirkungsweise

Stabilisierter

N-Dünger

Im Boden unterliegt Stickstoff der Nitrifikation, meistens in Carbamid- oder Ammoniumform. Mit Hilfe von Bakterien im Boden werden diese Formen durch mikrobielle Oxidation umge-wandelt, dabei erst zu Nitrit und dann zu Nitrat. In dieser Form ist Stickstoff allerdings be-sonders verlustanfällig. Die sich frei in der Bodenlösung bewegenden Nitrate können dabei durch kräftige Niederschläge auf feuchten Standorten in untere Bodenschichten ausgespült werden. Hier ist die Pflanzenverfügbarkeit des Nitrates nicht mehr vorhanden. Die logische Folge sind hohe N-Verluste. Die zu versorgenden Pflanzen können auch nicht die optimale Menge aufnehmen, sondern werden durch die hohe Konzentration an Nitrat zwangsernährt. Der Überkonsum bewirkt dabei unerwünschte Folgen: Lagergetreide und erhöhter Schadbe-fall sind unabwendbar. Aus genau diesen Gründen hat es sich in der Praxis etabliert die N-Düngung oftmals zu splitten. Das bedeutet mehr Aufwand, mehr Arbeitszeit und häufige Überfahrten, ohne allerdings die Risiken vollkommen auszuschließen. (König Agrar)

Bei dem Einsatz von N-stabilisierten Düngern, wie zum Beispiel Alzon oder Piadin in Gülle, findet eine zeitliche Verzögerung der Umwandlung statt. Die Umwandlung vom stabilen und jederzeit pflanzenverfügbaren Ammonium zum verlustgefährdeten Nitrat wird gehemmt. An den Bodenteilchen wird das Ammonium gebunden und bleibt dennoch pflanzenverfügbar. Eine Auswaschung des Ammoniums entfällt somit. Die ammoniumbetonte Stickstoffernäh-rung der Pflanze ist ein enormer positiver Aspekt der Düngung mit Hemmstoffen. Die be-darfsgerechte Nitratfreisetzung wird mit zunehmendem Abbau aus den Ammoniumreserven verfügbar. Ammonium und Nitrat können somit ausgeglichen und gut aufgenommen werden und den Pflanzen wird eine bedarfsgerechte Stickstoffernährung ermöglicht. Für die Entwick-lung von Wurzeln und Spross wird damit bei höchstem Wachstumspotential ein harmoni-sches Gleichgewicht erstellt. Eine Reduzierung von N-Verlusten in Form von Nitrat und Lachgas findet ebenfalls statt. In Abhängigkeit zur Temperatur, dem pH-Wert und zur Be-schaffenheit des Bodens, kann ein überwiegender Teil des Stickstoffs vier bis zehn Wochen pflanzenverfügbar bleiben. Dieses stabile und pflanzenverfügbare Ammonium verbleibt im Krumenbereich. Es kann den Pflanzen eine harmonische und ausgeglichene Ernährung er-möglicht werden, welche zu höheren Erträgen und verbesserten Qualitäten führt. (Röhmheld, 1986)

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3. Vorstellung stabilisierter N-Dünger

3.1. Alzon

Zusammensetzung Alzon 46

Harnstoff 46 mit Nitrifikationshemmstoff

(Gemisch aus Dicyandiamid und 1H-1,2,4 Triazol) 46% N Gesamtstickstoff als Carbamidstickstoff

Technische Daten Alzon 46

Biuretgehalt: max. 1,2 % Farbe: hellblau

mittlerer Korndurchmesser: ca. 3,5 mm Schüttgewicht: ca. 800 kg/m³

Ausbringung

Die Ausbringung von Alzon 46 ist mit allen praxistauglichen Applikationsgeräten zu vollzie-hen. Die enge Kornbandbreite und die großen stabilen Granulate garantieren ein hervorra-gendes Streubild. Der Nähstoffgehalt von 46% N verschafft geringe Ausbringmengen und damit verbunden hohe Flächenleistungen. Bei fehlendem Erscheinen von Alzon als Dünger in Streutabellen, kann ebenso gut die Einstellung von Piagran verwendet werden. In Zu-sammenarbeit mit teilflächenspezifischer Applikationstechnik lässt sich Alzon 46 ebenfalls hervorragend einsetzen. Da die erste Gabe bekannterweise bestandshomogenisierend wirkt, eignet sich Alzon 46 in der abschließenden Gabe in der Ertragsregelfunktion, unabhängig ob mit Sensortechnik oder GPS. Diejenigen Teilflächen mit hohem Ertragspotential werden stärker gedüngt und Teilflächen mit niedriger Düngung erfahren eine schwächere Ab-schlussgabe. (SKWP)

Zusammensetzung Alzon flüssig:

Ammoniumnitrat-Harnstoff-Lösung 28 mit Nitrifikationshemmstoff (Gemisch aus 1H-1,2,4 Triazol und 3-Methylpyrazol)

28 % N Gesamtstickstoff

-14 % N Carbamidstickstoff -7 % N Nitratstickstoff -7 % N Ammoniumstickstoff

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Technische Daten Alzon flüssig:

Farbe: blau pH-Wert: 6-7 Dichte: 1,26 g/cm³

Kristallisationsbeginn: -22°C

Ausbringung

Die Ausbringungstechnik sollte die gleichen Kriterien erfüllen, welche allgemein für die Aus-bringung von Flüssigdüngern gelten. Auch bei flüssigem Alzon sollte sich das Düngerniveau den zu erwartenden Erträgen anpassen. Der Nmin-Gehalt im Boden ist natürlich ebenso we-nig zu vernachlässigen. Alzon ist dabei vor allem als Boden- und Blattdünger geeignet. Die Ausbringung unmittelbar nach Niederschlägen oder in nasse Bestände hinein ist nicht zu empfehlen. Ebenfalls ist es empfehlenswert Nachmittags- und Abendstunden für die Applika-tion zu nutzen. Intensive Sonnenstrahlen und hohe Temperaturen sprechen gegen eine op-timale Applikation. Pflanzen, die im Frühjahr stark mit Raureif bedeckt oder frosttrocken sind, können zwar behandelt werden, jedoch ist die Arbeit bei Wechselfrösten sowie bei teilbereif-ten Pflanzen zu beenden bzw. untersagt. Es sollte auch vor der Ausbringung auf eine gut ausgebildete Wachsschicht bei Getreide- und Rapspflanzen geachtet werden. Empfohlen werden mittlere und großtropfige Düsen. Ein Mischungsverhältnis von einer Einheit Alzon zu vier Einheiten Wasser ist bei der Applikation ratsam, wenn nötig kann auch auf ein Verhältnis von eins zu drei reduziert werden. (SKWP)

Zusammensetzung Alzon flüssig-S 25/6:

Stickstoffdünger-Lösung mit Nitrifikationshemmstoff (Gemisch aus 1H-1,2,4 Triazol und 3-Methylpyrazol) und Schwefel 25 (+6)

25 % N Gesamtstickstoff

-11 % N Carbamidstickstoff -5 % N Nitratstickstoff

-9 % N AmmoniumstickstoffDichte 6% S wasserlöslicher Schwefel

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Technische Daten Alzon flüssig-S 25/6

Farbe: grün pH-Wert: 6-7 Dichte: 1,31 g /cm³

Kristallisationsbeginn: -15°C

Ausbringung:

Die Ausbringung und Ausbringungskriterien von Alzon flüssig-S 26/5 sind identisch zum her-kömmlichen Alzon und sind somit gleich, wie in Alzon flüssig beschrieben. (SKWP)

3.2. Entec

Zusammensetzung

Ammonsulfatsalpeter mit Nitrifikationshemmstoff (3,4-Dimethylpyrazolphosphat) 26 % N Gesamtstickstoff

-7,5 % N Nitratstickstoff -18,5 % Ammoniumstickstoff 13 % S wasserlöslicher Schwefel

Technische Daten Entec

Farbe: blau

Schüttgewicht: 950 kg/m³

Mittlerer Korndurchmesser:3,0-3,6 mm

Ausbringung:

Entec ist ein Dünger für Kulturen und Böden aller Art. Der Schwefelanteil stellt zusätzlich auch die Schwefelversorgung des Bestandes sicher. Somit ist Entec in alle Betriebs- und Düngersysteme leicht zu integrieren. Für die Ausbringung ist, wie bei Alzon 46 beschrieben, herkömmliche Düngertechnik nötig. Die Granulate garantieren ein optimales Streubild und sind daher auch gut in teilflächenspezifische Düngersysteme zu übernehmen.

3.3. Piadin

Zusammensetzung:

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Technische Daten Piadin

pH-Wert: 6-7

spezifisches Gewicht: 1,27kg/l Kristallisationsbeginn: -20°C

Ausbringung

Bei Piadin handelt es sich nicht um einen Dünger, so wie bei den bisher erwähnten, sondern um einen Zusatz. Diese Azol-Flüssigformulierung hemmt den Vorgang der Nitrifikation bei der Ausfuhr von Gülle. Sie wird beim Ausbringen über Dosiereinrichtungen mit der Gülle vermischt. Eine andere Alternative, die Formulierung mit der Gülle vor der Ausbringung zu vermischen, ist das Einschleusen beim Pumpen und Ansaugen der Gülle oder das Mischen im Vorratsbehälter. Hierbei sollte allerdings die Ausbringfrist von maximal zwei Wochen be-achtet werden und auch eine gleichmäßige Durchmischung ist nicht zu einhundert Prozent gewährleistet. (SKWP)

4. Technische Entwicklung in der Düngung

4.1. Aktuelle vorherrschende Bedingungen:

Die Heterogenität innerhalb der Schläge lässt viele Landwirte des Öfteren über den Einsatz neuer Technologien nachdenken. Um optimale Erträge, gute Nährstoffhaushalte und Nähr-stoffnachlieferung zu realisieren, kommen in der Landwirtschaft nach und nach mehr Hilfs-mittel zum Einsatz, um positionsgenau Düngermaßnahmen durchzuführen. Diese sind dabei unterschiedlichster Art, zum einen gibt es die N-Sensordüngung und zum anderen die Erstel-lung von Schlagkarten mit Hilfe des Global-Position-System (GPS).

Faktoren wie realisierte Erträge, verfügbare Nährstoffgehalte und die erwartende Nährstoff-nachlieferung im Boden, können innerhalb eines Schlages eine große Varianz aufweisen. Diese Varianz kann sowohl natürlich als auch bewirtschaftungsbedingt sein. Um deshalb ein Düngeroptimum auf jeder Teilfläche zu erreichen, ist eine teilflächenspezifische Düngung vonnöten, um eine bedarfsbezogene und schlaginterne Umverteilung der Nährstoffe zu er-reichen. (Albert, 2012)

Mit herkömmlicher Technik ist dieses Düngeroptimum allerdings schwer zu realisieren. Die Wahrscheinlichkeit mit dieser Applikationstechnik die notwendigen Nähstoffmengen bedarfs-gerecht auszubringen ist sehr gering bis fast unmöglich. Die Resultate daraus liegen klar auf der Hand, eine Unterversorgung der Flächen mit hohem Ertragspotential verringert den Ge-winn erheblich. Die Folgen einer Überversorgung sind zum einen auftretende

Ernteer-13

schwernisse durch mögliches Lagergetreide und der damit verbunden Unwirtschaftlichkeit. Zum anderen können durch die Überversorgung auffallende Umweltschäden auftreten. Das Kernproblem einer teilflächenspezifischen Düngung liegt letztlich in der Identifizierung, Abgrenzung und Wiederauffindung homogener Teilflächen in Bezug auf Wasser-, Nährstoff-versorgung, Bodensubstrat und Ertragsleistung. Durch eiszeitliche Einflüsse sind vor allem die neuen Bundesländer von stark heterogenen Flächen betroffen. Wie stark schwankend dabei die bodensubstratbedingte Varianz sein kann, stellt die Abbildung 1 dar. Mit Boden-punkten zwischen 20 und 70 wird eine sehr große Spanne deutlich. Der zu sehende 65 ha Schlag, zu finden im Osten Mecklenburgs, verdeutlicht die Schwierigkeit einer optimalen Düngung ohne teilflächenspezifische Applikationstechnik. (Albert, 2012)

Abbildung 1 Schlagkartierung, Quelle Spantekower Agrar AG

Eine mögliche Teilung des Schlages scheint dabei auf den ersten Blick angebracht im Falle konventioneller Düngertechnik, würde allerdings auch nur zu einer Annäherung an Optimum führen und auf wirtschaftlicher Ebene von Verlusten geprägt sein durch erschwerte Arbeits-bedingungen, da bei großer Technik mit eventuellen Komplikationen zu rechnen sein sollte, beispielsweise Zeitverluste beim Umstellen der Drillmaschine oder der Erntemaschinen. Al-lerdings können auch bei sehr homogenen Schlägen bedeutsame Varianzen im Ertrag er-scheinen und damit verbundene ortsunterschiedliche Nährstoffentzüge auftreten.

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4.2. Technologien

4.2.1. N-Sensordüngung

In Bezug auf Ertrag, Qualität und Umwelt spielt die N-Düngung eine überragende Rolle. Bei heterogenen Schlägen und einer einheitlichen Düngung kommt es zu dem Problem, dass schwache und leichte Standorte oft überdüngt werden. Zur Folge entstehen hohe N-Verluste. Die Belastung der Umwelt wird somit stark begünstigt. Bei einer homogenen N-Düngung werden auch Ertragsstarke und Teilflächen mit schwacher N-Nachlieferung meist zu schwach gedüngt, was zum einen Ertragsverluste mit sich bringt und zum anderen Gewinn-verluste auf wirtschaftlicher Basis verursacht.

Um eine teilflächenspezifische Düngung vom Ährenschieben bis hin zur Blüte durchführen zu können, wurde ein Hydro-N-Sensor entwickelt. Die Zeitspanne vom Ersteinsatz bis heute hat den Sensor bewährt und robust gemacht. Der Grad an Stickstoffversorgung, welchen der Bestand besitzt, wird per Reflexionsmessung ermittelt. Die Messwerte werden über einen Computer on Board analysiert und ausgewertet. Daraufhin steuert dieser Computer dann die auszubringende N-Menge per Isobus. Dies geschieht völlig selbstständig und während der Überfahrt, wie auf Abbildung 2 zu sehen. Der Sensor ist somit in der Lage, unterschiedliche Pflanzenbestände und Versorgungsgrade festzustellen. Liegt es an der unterschiedlichen Bewirtschaftung einzelner Teilflächen, unterschiedliche Bodenpunkte und der damit verbun-denen verschieverbun-denen N-Nachlieferung – alle Bestandsunterschiede erfasst der Sensor ge-nau.

Eine Schwachstelle stellt nach wie vor die Kalibrierung des N-Sensors dar. Das heißt die Zuordnung der ermittelten Messwerte in Bezug zur Ausbringmenge. Geräte wie der Hydro-N-Tester sind bei der Kalibrierung eine große Hilfe, da sie die Entscheidungsfindung enorm objektivieren. Doch auch Erfahrungen und Kenntnisse des Landwirtes sind nicht zu vernach-lässigen, denn auch bei der Findung homogener Flächen für den Tester ist er gefragt. Liegen Karten mit Wasserverfügbarkeit oder georeferenzierte Daten des Bodens vor, so können diese auch in Kombination eingesetzt werden, um die Genauigkeit der Düngung nochmals zu steigern.

15 Abbildung 2 Quelle AgriCon GmbH

Der N-Sensor zeichnet sich damit aus, dass Mehrerträge von bis zu zwei Dezitonnen pro Hektar realisiert werden können. Hinzu kommt der nicht unerhebliche Fakt, dass die Effizienz eine enorme Verbesserung erfährt und damit auch partielle Überschüsse bzw. N-Mangelflächen vermieden werden. Eine Steigerung der Qualitäten des Ernteguts zum Bei-spiel beim Proteingehalt steht ebenso auf der Pro-Seite des Sensors wie die Vermeidung von Lagerstellen und den daraus resultierenden besseren Druschbedingungen.

Auf der Kontra-Seite des Sensors stehen in erster Linie die hohen Anschaffungskosten. Die Eignung für Betriebe ab 500 ha Betriebsgröße deuten schon annähernd darauf hin. Selbst für diese Betriebe ist eine Abschreibungszeit von zehn Jahren notwendig, aber die Lebens-dauer dieser Sensoren ist soweit noch gar nicht bewiesen. Dazu kommt die Spannweite von momentan 12 Metern, also jeweils sechs Meter links und rechts von der Fahrgasse. Bei gro-ßen Betrieben, wo die Empfehlung des Sensors hingeht, steigen immer mehr Betriebe auf Fahrgassenabstände von 36 m um. Das würde bedeuten, dass der Sensor letztlich nur ein Drittel der Gesamtfläche abfasst, was vielen in der Praxis bei dem enormen Anschaffungs-preis zu hoch ist. Die billige Variante des Sensors kann bei starker Bewölkung nicht problem-los arbeiten, da keine anständige Reflexion stattfindet und ist somit für die Praxis auch eher ungeeignet, da gerade Großbetriebe jede Befahrbarkeit des Ackers im Frühjahr ausnutzen

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möchten. Die Tauglichkeit für die erste Gabe mit dem Sensor wird ebenfalls kritisch gese-hen. Hersteller empfehlen daher eine erste Gabe nach alten Prinzipien unter Berücksichti-gung eines schwachen Düngerniveaus.

4.2.2. Global-Position-System (GPS)

Das weltweite Netzwerk des GPS bietet beste Möglichkeiten eine teilflächenspezifische Be-arbeitung auszuführen. Mit Hilfe von Schlagkarteien, die zum Beispiel durch Ertragsauf-zeichnungen vom Mähdrescher per GPS entstehen, lassen sich heterogene Bodenverhält-nisse ableiten. Die positionsgenauen Daten können dann über ein Programm verarbeitet werden und in ein Informationssystem eingelesen werden, woraus dann eine digitale Schlagkartei entsteht. Diese Karte ermöglicht es Applikationskarten zu erstellen, wodurch sich eine positionsgenaue Applikation realisieren lässt.

Bei der Anschaffung des sehr kostenintensiven GPS sollte vorher klar sein, ob sich diese Anschaffung wirtschaftlich rentiert, denn erst bei relevanter Heterogenität sollte über eine Anschaffung nachgedacht werden. Die Praxis setzt allerdings seit Langem schon GPS in Bodenbearbeitungsgeräte ein und der eindeutige Trend geht auch in die zentimetergenaue Bodenbearbeitung um Kosten zu sparen. Einige Hersteller bieten daher auch schnellumrüst-bare Empfänger an. Diese können innerhalb weniger Minuten vom Schlepper auf den selbst-fahrenden Erntemaschinen installiert werden. Das ermöglicht beispielsweise eine genaue und schnelle Ertragskartei und schafft den Anfang für eine Teilflächenbearbeitung. Liegen Reichsbodenschätzung, Fernerkundungsaufnahmen oder Biomassekarten vor, so lassen sich mit einmaligem Aufwand Schlagkarteien erstellen, die schnelle und hohe Wirtschaftlich-keit mit sich bringen. Die gute „fachliche Praxis“ kann auch das GPS nicht ersetzen und Er-fahrungen sind auch beim Arbeiten mit GPS unersetzbar. Schließlich ist der Programmie-rungsaufwand beim Einsatz von GPS nicht zu unterschätzen.

4.2.3. Resümee

Mit beiden Verfahren lassen sich teilflächenspezifische Düngungsverfahren ausüben. Die N-Sensordüngung scheint für Großbetriebe ohne Einsatz von GPS eine gute Alternative zu sein bzw. als Ergänzung dienlich. Der hohe Anschaffungspreis, die begrenzten Einsatzspek-tren und die nicht immer gewährleisteten Einsatzbedingungen verschaffen dem N-Sensor deshalb einen nicht so großen Boom auf dem Agrarmarkt. Der unübersehbare Trend geht klar in Richtung GPS gesteuerte Bearbeitungstechnik und Aufzeichnung. Die folgende Ver-arbeitung und Erstellung sogenannter Schlagkarteien ermöglichen eine positionsgenaue und optimale wirtschaftliche Ausbeute. Die hohe Einsatzfähigkeit spricht ebenfalls fürs GPS und einfache Handhabungen verschaffen der Arbeit mit GPS zunehmende Beliebtheit. Bei bei-den Verfahren sollte allerdings immer der Preis im Hinterkopf bleiben. Ein Einstieg in die

teil-17

flächenspezifische Bewirtschaftung lohnt sich erst bei ökonomisch relevanter Heterogenität. Dann sind Ertragsvorteile und Einsparungspotentiale in einem Aufwendungsbereich von 20-30 €/ha durchaus realisierbar.

5. Praktischer Einsatz von stabilisierten Düngern

5.1. Düngung und Ertrag

Mit dem Verfahren der Düngung gehen viele Fakten und Aspekte einher. Zum einen soll die Applikation von mineralischen oder organischen Düngemitteln eine Ertragssteigerung bewir-ken. Zum anderen dienen die Maßnahmen einer Sicherstellung der Bodenfruchtbarkeit. Aus-getragene Nährstoffe sollen zurückgeführt und der damit einhergehende Nährstoffmangel ausgeglichen werden. Somit ist die Düngung weniger als Ertragssteigerung zu betrachten, sondern eher als Ertragssicherung zu verstehen. Das Ernten von Kulturen unterbricht nicht nur den Nähstoffkreislauf, es entzieht dem Boden Nähstoffe. Diese können nicht mehr in Form von Rotte als Naturdung zurückgewonnen werden und stehen folglich nicht mehr zur Verfügung. Die engen Fruchtfolgen, bedingt durch intensive Landwirtschaft, fordern ohnehin einen hohen Nährstoffbedarf. Die Natur kann diesen Ansprüchen nur schwer gerecht wer-den. Somit kann eine landwirtschaftliche Nutzpflanze ohne künstliche Zufuhr von Nährstoffen nur schwer rentabel angebaut werden. Bodenanalysen geben Auskunft über pH-Werte, Stickstoff-, Kalium- und Humusgehalte im Boden. In Zusammenarbeit mit diesen Werten las-sen sich ertragssichernde Maßnahmen am sichersten und exaktesten durchführen.

In den vergangenen 60 Jahren sind die Erträge im Getreide, hier in Abbildung 3 am Beispiel von Roggen und Weizen gezeigt, um das Vierfache gestiegen. Bei den Hackfrüchten Kartof-feln und Rüben konnten die Erträge verdreifacht werden, dargestellt in Abbildung 4. Während in den 60er Jahren noch Erträge im Weizen von 25 Dezitonnen pro Hektar (dt/ha) üblich waren, so werden heute Durschnittserträge von 80dt/ha erzielt. Diese Erträge sind natürlich nicht ohne den effizienten Einsatz von Dünger zu erreichen. (Bundesamt)

18 Abbildung 3 Ertragsentwicklung Roggen und Weizen

Abbildung 4 Ertragsentwicklung Kartoffeln und Rüben (Bundesamt)

Dass wir heute solche Erträge als Standard ansehen, dafür benötigte es eine lange und mühsame Vergangenheit. Jährlich neue Sortenversuche erbrachten für jeden Standort die bestmöglichen und widerstandfähigsten Getreidesorten. Die Landtechnikindustrie ermöglicht heutzutage für die unterschiedlichsten Bodenverhältnisse die bestmögliche Bearbeitungsform und schafft somit optimale Wuchsbedingungen und sichert so hohe Erträge. Als wohl letzte Komponenten spielen dann die Pflanzenschutz- und Düngermittelindustrie die wohl größte Rolle.

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Während vor hundert Jahren circa vier Leute von einem Landwirt lebten, ernährt heute ein Landwirt durchschnittlich 140 Menschen. Welche Rolle bei dieser Entwicklung der Einsatz von Dünger einnimmt, ist schwer zu sagen, da der Ertrag in Zusammenhang mit vielen ande-ren Wechselwirkungen steigt und fällt. Dennoch bleibt es unbestritten, dass die Zufuhr von Mineraldüngern eine Ausbeutung des Bodens stoppte. Der Ausgleich entzogener Nähstoffe stellte erstens gute folgende Ernten sicher und gewährleistete zweitens eine ausreichende Produktion von gesunden Lebensmitteln.

Die Stickstoffdüngung ist im Ertragsvergleich zusammen mit Pflanzenschutzmitteln der größ-te Einflussfaktor. Jedoch bewirkt der Einsatz von N-Düngern nicht automatischen Mehrer-trag. Ist das maximale Ertragspotential erreicht, so bewirkt eine weitere Zufuhr von N-Dünger eher eine Ertragsschmälerung. Auch steht der Maximalertrag nicht gleichbedeutend zum ökonomischen Optimalertrag, wie in Abbildung 5 zu sehen ist. Vereinfacht gesagt ergeben eine Mehrdüngung von 20 kg N/ha nur einen Mehrertrag von 3 dt/ha. Die Wirtschaftlichkeit einer N-Gabe nimmt somit nach dem ökonomischen Optimalertrag nur noch ab.

Abbildung 5 Düngerkurve zur Feststellung des optimalen ökonomischen Ertrags (-Dr. Erhard Albert, 2006)

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5.2. Einsatz stabilisierter Dünger in verschiedenen Kulturen

Kartoffeln, Mais und Zuckerrüben sind Kulturen mit einer eher verhaltenden Jungendentwick-lung. In diesem Fall können N-stabilisierte Dünger ihren Vorteil ausspielen. Zum Keim- und Wuchsbeginn ist nur wenig Stickstoff im Boden pflanzenverfügbar und doch ist genug Stick-stoffvorrat im Boden vorhanden.

5.2.1. Zuckerrüben:

Die Standorte des Rübenanbaus sind in Deutschland klar beschränkt. Nach wie vor werden tiefgründige und somit auswaschungsarme Böden bevorzugt. Der Einsatzschwerunkt stabili-sierter Dünger ist somit weit gefehlt. Versuche haben gezeigt, dass die Verwendung von sta-bilisierten N-Formen auch hier positive Wirkungen zeigen. Sechsjährige Versuchsreihen ha-ben bewiesen, dass Qualitäten und Zuckerzunahmen in den einzelnen Pflanzen steigen. Des Weiteren vermindert die auf Ammonium basierende Düngung den schädlichen Stickstoff in der Rübe. (Albert, 2003)

5.2.2. Mais:

Ab einer Pflanzengröße von 20 cm nimmt Mais 50 % seines Bedarfs an Stickstoff auf. Das geschieht in vier Wochen und somit meistens im Juni, bei Einhaltung des optimalen Saat-termins. In der Praxis hat es sich deshalb bewährt, die N-Düngung zu splitten und die erste Gabe bei der Aussaat zu verabreichen und die zweite Gabe dann im Sechs- bis Achtblatt-stadium nachzulegen. Während der Mais sich in diesem Stadium befindet, ist es Anfang Juni und Trockenphasen sind keine Seltenheit und der ausgebrachte Dünger kann seine Wirkung nicht entfalten. Mit dem Einsatz stabilisierter N-Dünger wird den Pflanzen nicht nur die Über-fahrt erspart, sondern der nach der Saat ausgebrachte Dünger wird bis Anfang Juni umge-wandelt und kann dann zum perfekten Zeitpunkt von der Hauptwurzel aufgenommen wer-den. Zudem fördert die saure Wirkung von Ammonium die Phosphat- und Spurennährstoff-freisetzung, sollte der stabilisierte N-Dünger als Unterfußdünger ausgebracht werden, wofür er sich somit ebenfalls gut eignet. (Albert, 2003)

5.2.3. Wintergetreide:

Eine Teilung von N-Gaben in Winterungen hat sich in der Vergangenheit durchgesetzt. Wäh-rend die Düngesysteme im Raps perfekt scheinen, so ergeben sich in Weizen, Gerste und Roggen Spielräume für den Einsatz stabilisierter Dünger. Nach dem Bestocken werden die Triebzahlen um die Hälfte reduziert und gleichzeitig werden die Körner in der Ähre angelegt. Für die Pflanze bedeutet dies Stress. Die ertragsbildene Phase steht auch in Abhängigkeit zu Wasserverfügbarkeit, N-Vorrat, Triebanzahl und Lichteinstrahlung. Die gleichzeitig statt-findende N-Fixierung verstärkt dabei zusätzlich die kritische Situation. Deshalb ist auch eine ausreichende N-Düngung vor Eintritt dieser Phase empfehlenswert. Die Ährengabe kann

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damit verbunden werden, wenn der Einsatz stabilisierter Dünger berücksichtigt wird. So sind Ertragsverbesserungen um 1,5 % zu realisieren. Die Kornqualitäten erfahren mit dem Ein-satz weder Verbesserung noch Verschlechterung. (Albert, 2003)

5.2.4. Kartoffeln:

Die Wuchsbedingungen von Kartoffeln gewährleisten ebenfalls den Einsatz von stabilisierten Düngern. In den ersten vier Wochen ist der Stickstoffbedarf der Pflanze sehr gering. Diese Zeit wird benötigt, bis die Hemmwirkung des Ammoniumstabilisators zurückgegangen ist. Damit ist ein guter Ausgleich zwischen N-Bereitstellung und N-Bedarf vorhanden. Somit er-spart es Überfahrten und Zeit, da die Stickstoffdüngung nicht gesplittet werden braucht, son-dern mit einer Überfahrt komplett abgedeckt wird. Ein weiterer Pluspunkt des stabilisierten Düngers ist die solide Entwicklung des Bestandes, die behutsame und kontinuierliche N-Zufuhr verhindert ein Überwachsen der Bestände. Der größte Vorteil besteht in Teilen Deutschlands mit auftretender Frühsommertrockenheit. Denn die Sicherheit, dass Stickstoff zum entscheidenden Zeitpunkt pflanzenverfügbar ist, ist in jedem Fall gewährleistet.

5.3. N-Bilanz

Mitte des 19. Jahrhunderts setzte sich in der Landwirtschaft die Kenntnis durch, dass abge-tragene Nährstoffe zurückgeführt werden sollten um die Verarmung des Bodens nicht weiter voranzutreiben. Diese Kenntnis führte jedoch zu einem enormen Missverständnis. Auf die Erfindung und der konventionellen Nutzung von Mineraldünger folgte der unwissentliche Ein-satz. Die Verwendung von hohen Mengen, vor allem von Stickstoffdüngern, wirkte zum einen toxisch, zum anderen war die Belastung für die Umwelt erheblich. Die Belastung für die Ge-wässer durch die hohen Auswaschungsraten an Stickstoff war immens. Heute weiß man, dass beispielsweise Lachgas 200 mal so schädlich für die Umwelt ist wie Kohlenstoffdioxid. (Schubert, 2006)

Für eine Optimierung der Pflanzenproduktion und zur Minimierung von Umweltschäden emp-fiehlt es sich eine Nährstoffbilanz zu erstellen. Diese Bilanz ist auch gesondert nur für den Einsatz von Stickstoff (N) zu empfehlen. In diesen Bilanzen kann jedoch nicht unterschieden werden zwischen pflanzenverfügbaren und unverfügbaren Nährstoffen. Sie dienen dem Landwirt lediglich den Einsatz, von beispielsweise N-Düngern in ökonomischer und ökologi-scher Sicht, zu überprüfen. Alles immer mit dem Ziel, den N-Überschuss so gering wie mög-lich zu halten. Das bedeutet im Endeffekt, mit mögmög-lichst wenig N-Einsatz optimale Erträge und Qualitäten zu produzieren, um Nitratauswaschungen und Belastungen für die Umwelt zu reduzieren.

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In der Humusfraktion ist der größte Teil des Stickstoffs im Boden gebunden. Das Ausgangs-gestein enthält nur geringe N-Gehalte. Substanzen tierischer und pflanzlicher Herkunft kön-nen Stickstoff im Boden anreichern. Der Einfluss von Klima, Bewirtschaftung, Bodenart und Bodenleben hat den örtlichen Böden N-Gehalte zwischen 0,02-0,4 % beschert. In der oberen Bewirtschaftungsschicht von 30 cm befinden sich somit N-Mengen bis 16000kg/ha. In den konventionellen Ackerflächen wurden Werte von maximal 8000kg/ha gemessen. Diese Zah-len wirken zum Bedarf des Pflanzenbestandes gigantisch. Relativiert wird diese Zahl durch die Tatsache, dass pro Vegetationsperiode von den Pflanzen nur ein Prozent dieser Menge aufgenommen wird und genutzt werden kann. Die Restmenge an N-Bedarf muss mit Hilfe von Düngern gedeckt werden. Dabei findet zunehmend die Zufuhr von organischen Düngern Anwendung. Die Gärreste von Biogasanlagen können im Bestand oder zur besseren Stroh-rotte als Mineraldüngerersatz verwendet werden. (Knittel/Albert/Ebertseder, 2012)

In Mist, Gülle und Gärresten liegt Stickstoff meist in Form von Ammonium vor. Wie schon bei den Wirkungsweisen von Nitrifikationshemmern erläutert, wird Ammonium rasch durch Nitrosomonas zu Nitrit und dann durch Nitrobacter zu Nitrat umgewandelt. Die Nitrifikation bedeutet eine hohe Auswaschungsgefahr des zugefügten Stickstoffs und eine Verfälschung der N-Bilanz.

Der Einsatz stabilisierter Dünger, bzw. die Zugabe von Nitrifikationshemmer bei der Güllezufuhr, bescherte bei zahlreichen Versuchen in unterschiedlichen Kulturen immer einen Mehrertrag bei gleicher N-Menge. (Knittel/Albert/Ebertseder, 2012) Daraus lässt sich schlie-ßen, dass der Gebrauch von Nitrifikationshemmern für eine Verbesserung der N-Bilanz sorgt. Mehrertrag geht mit einem höheren N-Bedarf einher und so bleibt am Ende der Vege-tationsperiode ein geringes N-Bilanzsaldo, siehe Abbildung 6. Ein geringes N-Bilanzsaldo bedeutet nicht nur eine umweltschonende Pflanzenproduktion, sondern auch eine hohe Effi-zienz der Düngung.

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Abbildung 6 N-Bilanz in Ertragsabhängigkeit (-Dr. Erhard Albert, 2006) 5.4. N-Effizienz:

Die Stickstoffeffizienz verdeutlicht das Verhältnis zwischen Output und Input von Stickstoff bei der Produktion landwirtschaftlicher Erzeugnisse. 2010 lag diese Effizienz bei 29 %. Bis 2017 soll laut agrarpolitischen Vorgaben ein Wert von 33 % realisiert werden. Das Zusam-menspiel zwischen Erzeuger- und Produktpreis sowie das Auftreten von Witterungsextremen und Umweltbelastungen fordern eine weitere Optimierung der N-Effizienz.

Dabei wird die Effizienz des Einsatzes von N-Düngern durch das Klima und den jeweiligen Standort beeinflusst. Der Pflanzenschutzeinsatz, die Intensität und die Art der Bodenbearbei-tung, die Grunddüngung und Fruchtfolgen beeinflussen ebenfalls erheblich die Stickstoffeffi-zienz. Letztlich ist es auch die „gute fachliche Praxis“, welche mit der Applikation des Dün-gemittels sowie mit der Bestimmung von Ausbringmengen gerichtet an Nährstoffreserven im Boden eine optimale Effizienz beim Einsatz von Stickstoff korrigiert.

Mit der Düngeverordnung soll die Effizienz ebenfalls positiv beeinflusst werden. Sie legt den Grundstein für den Grundwasser- und Atmosphärenschutz durch Abstandsauflagen und Ein-satzparameter bzw. Applikationsauflagen. Des Weiteren werden durch die Düngerverord-nung Obergrenzen für N-Salden bestimmt. Diese sollten in einem dreijährigen Rhythmus im Mittel nicht über 60 kg N/ha liegen. Diese Regelung ist 2011 in Kraft getreten. (Düngeverordnung, 2007)

Wie bei der N-Bilanz bereits dargestellt, zeigten Versuche in der Vergangenheit Mehrerträge beim Einsatz von stabilisierten Düngern und auch Hersteller werben mit den etwas teureren aber verträglicheren Düngern. Die Mehrerträge, verbunden mit mindestens gleichbleibenden

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Qualitäten, bedeuten auch eine Steigerung der Stickstoffeffizienz. Eine Erhöhung der Prote-inausbeute bedeutet einen besseren Output-Wert und steht somit in Verbindung zu einer Steigerung der Effizienz. Das heißt in Hinblick auf zukünftige Richtwerte der N-Effizienzwerte und deren Einhaltung könnten stabilisierte Dünger oder Nitrifikationshemmer, wie Piadin, stark an Bedeutung und Einsatzumfang gewinnen.

5.5. N-Verluste

Ob Denitrifikation, Nitratauswaschung oder volatile Ammoniak- (NH-3) Verluste, alle drei Prozesse sind in erster Linie unökonomisch und deshalb von hoher Relevanz für die Land-wirtschaft. Diese Stickverluste bedeuten aber auch für die Umwelt potentielle Gefahren. Da-her macht es sich die Landwirtschaft zum Ziel, in allen Produktionsverfahren diese Verluste möglichst gering zu halten.

5.5.1. Auswaschung:

Bei einer Überdüngung des Pflanzenbestandes ist mehr Nitrat im Boden als nötig. Heftige Niederschläge können dabei die Wasserspeicherkapazität des Bodens überschreiten und überflüssiges Nitrat somit ins Grundwasser auswaschen. Nitrat hat sehr schlechte Bindungs-eigenschaften an Sorptionskomplexen im Boden. In unseren Böden der gemäßigten Breiten unterliegt Nitrat sehr stark der Auswaschungsgefahr, dabei muss allerdings je nach Bodenart unterschieden werden. (Schubert, 2006)

Bei sandhaltigen Böden ist die Auswaschungsgefahr durch schwächere Bestände und der damit verbundenen schwächeren Aufnahme von Stickstoff sehr hoch. Es entstehen schnell Überversorgungen. Das ist vor allem auf sehr heterogenen Schlägen zu verzeichnen, bei denen Schwankungen an Bodenpunkte von 20-50 auftreten. Bisher arbeiten die meisten Landwirte ohne eine teilflächenspezifische Düngung. Das bedeutet, dass auch auf Teilflä-chen, wo die Aufnahmefähigkeiten des Bestandes nicht so hoch sind, zu hohe N-Mengen appliziert werden. Besonders diese Teilflächen neigen dann zu hohen Auswaschungsverlus-ten.

Sandhaltige Böden verfügen des Weiteren über grobporige Bodenstrukturen, was zu einer geringen Wasserspeicherkapazität führt. Je feiner die Körnung im Boden, desto hoher die Wasserspeicherkapazität. Bei Sandböden liegt die kritische Niederschlagsmenge bei 270 Liter, bei Lössböden bei über 410 Liter Niederschlag. (C.Engels,1993)

Im Rückschluss bedeutet dies, dass es bei heterogenen Schlägen nicht nur durch unter-schiedliche Pflanzenbestände eine Austragung in tiefere Erdschichten gibt, sondern dass die jeweilige Bodenart zu einer Begünstigung der Auswaschungsbedingungen beitragen kann.

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Die Hauptphase des Auswaschungsrisikos ist im Herbst und im Winter. Bei Feldern mit Win-terfurche oder wenig Bewuchs kommt es bei hohen Niederschlagsmengen zu einer in die Tiefe gerichteten Wasserbewegung. Durch die Bewegung können dann Nitrate in tiefere Bo-denschichten gelangen, bis sie letztlich ins Grundwasser verlagert werden. Aus diesem Grund sind hohe Nitratrestwerte im Herbst eindeutig zu vermeiden. Die Auswaschungsver-luste steigen dabei überproportional zum Saldoüberschuss, das heißt bei hohen Salden rauscht der Stickstoff in höheren Mengen ab.

Durch angepasste Düngermaßnahmen lassen sich hohe Bilanzüberschüsse vermeiden. Zu-sätzlich wird der Anbau von Zwischenfrüchten empfohlen, damit N-Restmengen noch vor dem Winter aufgenommen werden oder durch eine angepasste Düngung. (Effizient Düngen) Durch eine verzögerte Umsetzung und die bedarfsgerechte Freisetzung von Stickstoff sind die Auswaschungsgefahren von stabilisierten Düngern geringer als bei den handelsüblichen. Die in der pflanzenverfügbaren Bodenschicht vorhandene N-Menge wird binnen kürzester Zeit aufgenommen und ist stets in der Wurzelschicht vorhanden. Dadurch ist die Aus-waschungsgefahr fast gleich null.

5.5.2. Volatile Verluste

Die Ausgasung von Ammoniak (NH3) hängt von sehr vielen Faktoren ab. Wie stark zum

ei-nen die Bodenbedingungen und zum anderen die wettertechnischen Gegebenheiten eine Volatilation beeinflussen, ist nur bedingt einzuschätzen.

Bei den Bodenbedingungen hat den höchsten Einflusswert auf volatile N-Verluste der pH-Wert des Bodens. Ab einem pH-pH-Wert über sechs kommt es zu erheblichen NH3-Verlusten,

da der Boden die Vergasung ausgleicht und stets Ammoniak nachliefert. Deshalb sollte bei der Ausbringung von Gülle (pH-Wert = 8), mit hohen Verlusten gerechnet werden. Denn 50 Prozent der Gülle liegen in NH4-Form vor, was sich sofort zu Ammoniak umwandelt. Umso

wichtiger sind Zusatzstoffe wie Piadin, die eine Nitratform schaffen. Diese ist sehr beweglich und nicht so verlustgefährdet. Des Weiteren sind geringe Pufferkapazitäten und schlechtes NH3-Absorptionsvermögen weitere Einflussfaktoren. Diese werden bedingt durch niedrige

Tongehalte oder kaum vorhandende organische Substanz. Kaum vorhandende Bodenfeuch-te zum Applikationszeitpunkt erhöht genauso volatile VerlusBodenfeuch-te wie große Mengen von Pflan-zenresten auf der Oberfläche. Eine ordnungsgemäße Einarbeitung vermeidet dabei N-Verluste in Form von Ausgasung. Hinzu kommen die Lössanteile im Boden. (Schubert, 2006) Die bedeutendsten wetterbedingten Einflüsse sind hohe Temperaturen und starker Wind. Mit ihnen im Zusammenhang stehen Trockenperioden nach der Applikation. Sie sorgen dafür, dass die Granulate schlecht zersetzt werden und an der Oberfläche veratmen. Ebenso

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schädlich sind hohe Verdunstungsraten von Wasser aus der Boden- und Pflanzenwelt, die sogenannte Evapotranspirationsraten.

Prinzipiell werden Ammoniakverluste durch alle Einflüsse gefördert, welche eine Umsetzung des Düngers in den Boden verhindern. Ob zum Beispiel durch Frost oder durch viel organi-scher Substanz auf der Bodenoberfläche. Damit sind vor allem Mulchsaat- oder Direktsaat-verfahren gemeint. Die Ammoniakverluste sind dabei von Dünger zu Dünger unterschiedlich. Im Wesentlichen beeinflusst die Angliederung des Ammoniumion an den Säurerest die Ver-lustanfälligkeit des Düngers. Dabei hat Harnstoff die größten Verluste vorzuweisen. Um die einzelnen Granulate entsteht ein Milieu mit hohem pH-Wert, bis hin zu einem Wert von 8,5. Diese Umgebung ermöglicht, wie bereits beschrieben, optimale Bedingungen für die NH3

-Emmission. Diese Erscheinung und Reaktion wird unter trockenen Bedingungen zusätzlich begünstigt. Deshalb sind die Verluste bei der Harnstoffdüngung auch entschieden höher als beim Einsatz anderer Stickstoffdünger. (Effizient Düngen)

Beim Einsatz von stabilisierten Düngern sind Ammoniakverluste auch nicht zu vermeiden. Werden sie appliziert und liegen in Form von Granulaten auf gefrorenen Böden, so entste-hen auch Verluste. Unter normalen äußeren Bedingungen weisen sie allerdings durch ihre chemische Zusammensetzung Vorteile in der Zersetzung und Pflanzenverfügbarkeit auf, was mit minimierten Verlusten verbunden ist. Der Güllezusatz Piadin als Nitrifikationshemmer wurde ja bereits angesprochen. Durch seine Umformulierung der N-Strukturen ist Piadin so-mit ein relevanter Verlusthemmer bei der Gülleausbringung.

5.5.3. Denitrifikation:

Die dritte und letzte Form für Stickstoffverluste ist die Denitrifikation. Die Reduzierung Nitrats zu Distickstoffoxid (N2O) und gasförmigen Stickstoffs (N2) wird als Denitrifikation bezeichnet.

So gelangt fixierter Stickstoff zurück in die Erdatmosphäre. Zahlreiche Bodenbakterien, zum Beispiel aus den Gattungen Rhizobium oder Bacillus, nutzen unter anaeroben Umständen Nitrat als Sauerstoffquelle. Nitrat kann durch diese Gegebenheiten nach und nach bis N2

reduziert werden. (Schubert, 2006)

Die Denitrifikation tritt daher bei besonders durchnässten Böden ein. Standorte mit hohen Nitratwerten im Boden sind ebenfalls hauptsächlich betroffen. Die Bodenbakterien benötigen für die Denitrifikation eine optimale Umgebungstemperatur von 15°C. Zusätzlich muss eine leicht zersetzbare organische Substanz vorhanden sein. Unter diesen Voraussetzungen können Stickstoffverluste durch die Denitrifikation in Höhe von 30 kg/ha auftreten. (Effizient Düngen)

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Aus den Voraussetzungen ist daher ableitbar, dass Sauerstoffmangel, wenig verfügbarer organischer Kohlenstoff und ein schwach saurer bis neutraler pH-Wert des Bodens die De-nitrifikation begünstigen. Die letzteren beiden aufgezählten Umstände sind auch für die Bo-denfruchtbarkeit nicht irrelevant. Bei Standorten mit hohen Lössanteilen hat der Boden die Eigenschaften sich selbst zu verdichten und zu verschlämmen. Die Folgen sind enorme Ausgasungswerte, da kein Sauerstoff im Boden ist.

Die praktischen Verfahren der Bodenbearbeitung sorgen für eine gute Bodenstruktur und verhindern Sauerstoffmangel im Boden. Eine entsprechende Bodenbearbeitung und ord-nungsgemäße Einarbeitung von Ernterückständen lässt nicht nur Organisches Material von der Oberfläche verschwinden, sondern bewirkt eine gute Bodenstruktur, womit Bodenver-dichtungen vermieden werden und der Boden über genug Sauerstoff verfügt. Auch pflanzen-bauliche Maßnahmen können Bodenverdichtungen vermeiden. Bedarfsgerechte Düngung mit schnell und effizient wirkenden Düngern gehören zu bedeutendsten Maßnahmen um eine Denitrifikationsrate so tief wie möglich zu halten, ebenso wie die verlustarme Ausbrin-gung von Gärresten und Gülle.

In Hinsicht auf die Denitrifikation schneiden stabilisierte Dünger besser ab als herkömmliche Stickstoffdünger. Die chemische Zusammensetzung lässt sie effizient wirken und zeigt eine bedarfsgerechte Düngerfreisetzung, so dass keine Stickstoffüberschüsse auftreten können und bei idealen Voraussetzungen eine Denitrifikation kaum auftreten kann.

5.6. Rentabilität der Stickstoffdüngung:

Eine rentable Düngung zeichnet sich durch Gewinn aus. Dabei sollte der Gewinn durch den applizierten Dünger immer höher sein, als die Düngung und die Ausbringung. Beim Einsatz von Stickstoffdüngern ist das relativ gut zu berechnen und eine Rentabilität gut festzustellen. Bei der Ausbringung von Phosphor oder Kalidüngern ist das etwas schwieriger, da sie nicht solche Ertragssprünge verursachen. Das Schwierige bei der N-Düngung ist es, die richtige N-Menge der Gabe festzulegen. Mit zunehmendem Stickstoffeinsatz nehmen die Ertrags-sprünge ab und daher ist es schwierig, das Optimum zu finden. (siehe Abbildung 5)

Standorteigenschaften beeinflussen und prägen den Ertragsverlauf entscheidend. Boden und Klima sind dabei die wichtigsten Ertragsparameter und durch sie ergeben sich unter-schiedliche Optimalerträge.

Die aktuelle Situation ist daher etwas schwierig für die Landwirtschaft. Steigender Betriebs-mittelpreise wirken häufig fallende Erzeugerpreise entgegen. Auf der Suche nach Einspa-rungsmöglichkeiten wird immer häufiger die Stickstoffdüngung als Option genommen.

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Konstant hohe Preise sorgen bei N-aufwendigen Kulturen, wie zum Beispiel Raps, zu einer Rentabilitätsprüfung. Die aufkommende Frage dabei ist, wie viel Düngereinsparung ist zu verkraften bei trotzdem hoher Rentabilität. Der Landwirt muss dabei wissen, wie sich das ökonomische Optimum bei sinkenden Erlösen und steigenden Düngerpreisen verhält. Die Auswirkungen ja nach Preisänderung werden in Abbildung 7 verdeutlicht. Kleine Preis-schwankungen beeinflussen dabei sofort das ökonomische Optimum. Wird in der Anwen-dung dieses Optimum verfehlt, so werden logischerweise Kapitaleinbußen verzeichnet. Das ökonomische Optimum ist allerdings auch immer erst nach der Ernte festzustellen.

Abbildung 7 Quelle: Effizient Düngen

Aus der Abbildung ist somit zu entnehmen, dass bei einem N-Düngerpreis von 160 €/t eine optimale Düngermenge von 181 kg/ha angebracht ist. Der Erlös von knapp 1000 €/ha ist anders nicht zu erreichen. Mit steigender N-Menge würde der Erlös somit wieder zurückge-hen. Bei einem Preis von 190 €/t Dünger, wäre das Düngeroptimum bei 173 kg/ha für maxi-malen Erlös. Was man in der Abbildung sieht, dass ökonomische Optimum verschiebt sich nur geringfügig, bei Preisschwankungen von 10€/t verringert sich die wirtschaftliche N-Menge nur um 2-3 kg/ha. Das symbolisiert die hohe Rentabilität einer Stickstoffdüngung. Beim Kauf von N-Düngern sollte daher auf eine hohe Effizienz Wert gelegt werden.

Bei sinkenden Getreidepreisen fällt der Gewinn pro Hektar drastisch. Bei sechs Euro weniger pro Dezitonne können dann Erlösdifferenzen bis 500 €/ha auftreten. Für den Landwirt sollte trotzdem aus betrieblicher Sicht das ökonomische Optimum anzustreben sein. Die Folge einer Qualitätsgabe im Weizen, um den Rohproteingehalt zu steigern, wird bei der betriebs-wirtschaftlichen Betrachtung nicht berücksichtigt.

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Die Bodenfruchtbarkeit ist bei all dem nicht zu vernachlässigen. Der Einfluss durch die Näh-stoffbilanz ist wichtig. Mit einem negativen N-Saldo sind Höchsterträge nicht zu realisieren. Häufig treten negative N-Salden bei Ökobetrieben auf. Zu hohe N-Salden bescheren eben-falls eine Unwirtschaftlichkeit. Sie verursachen zum einen hohe Umweltbelastungen und sor-gen zum anderen für einen raschen unkontrollierten Überwuchs des Bestandes. Erhöhte Aufmerksamkeit und hohe Konzentrationen bei der Anwendung von Pflanzenschutzmaß-nahmen sind dann gefordert. In den Folgejahren werden sinkende Erlöse dominieren. Mit Abbau der Bodenfruchtbarkeit ist ein altes Ertragsniveau auch durch erhöhte N-Gaben nicht mehr zu realisieren.

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6. Diskussion

Der Einsatz von Nitrifkationshemmern gewinnt in der Praxis an Beliebtheit. Dabei muss wohl unterschieden werden, zwischen Ureasehemmern und Nitrifikationshemmern. Beide zählen zu den N-Stabilisatoren. Sie unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusammensetzung. Für die Landwirtschaft sind es hauptsächlich die Nitrifikationshemmer oder auch Nitrifikationsin-hibitoren, die von größerer Relevanz sind.

Dabei sind Nitrifikationshemmer in mehreren Formulierungen einsetzbar. Zum einen gibt es Piadin, eine flüssige Formulierung als Zusatzstoff bei Gülle und Gärresten. Sie hemmen eine rasche Umwandlung des Ammoniums und sorgen auf diese Art für verminderte N-Verluste. Die Flüssigdüngerpallette ist ebenfalls mit Inhibitoren gedeckt. Hier sind vor allem Alzon flüs-sig und Alzon mit Schwefelzusatz zu nennen. Der Name Alzon tritt auch im Zusammenhang mit granuliertem Dünger auf. Die Harnstofferweiterung als Nitrifikationshemmer komplettiert letztlich den Einsatzumfang der Inhibitoren.

Die Reduzierung von N-Verlusten ist einer der bedeutendsten Angriffsstellen für die momen-tane Düngersituation. Hohe Nitratwerte in Gewässern und Grundwasser sind aktuell vorherr-schend. Das resultiert selbstverständlich nicht aus der gegenwärtigen Anbausituation, aber das Problem ist unbestreitbar vorhanden und dem muss entgegengewirkt werden. Derzeitige Nitratgehalte durch Austragung ins Wasser können auf fehlerhafte Düngerstrategien vor über zehn Jahren basieren. Doch auch durch die oberflächliche Abschwemmung, der zugeführten Dünger kurz nach der Applikation, können zu einem hohen Eintrag in umliegende Gewässer führen.

Dem versucht man seit geraumer Zeit mit der Düngeverordnung entgegenzuwirken. Die Festlegung von Gewässerschutzstreifen und Gewässerschutzzonen hatte einen großen An-teil an der Minimierung der Einträge. Die heutigen hohen Werte resultieren in den neuen Bundesländern meist aus dem unwissentlichen Einsatz der N-Dünger nach der Wiederverei-nigung. Die Resultate sind jetzt erst ersichtlich. Um in Zukunft diese Eintragungen zu redu-zieren leistet die Landwirtschaft in Zusammenarbeit mit der Industrie derzeit einen großen Aufwand.

Die Nitrifikationshemmer sorgen für eine Beweglichkeit des Stickstoffs im Wurzelgefüge bzw. im Wurzelbereich der Bestände. Dadurch wird er fixiert und kann somit bei starken Regen nicht im Abwärtsstrom des Wasserflusses mitgenommen werden und in tiefere Bodenschich-ten abrauschen. Zudem ermöglichen sie im Pflanzenwachstum, bei entscheidenden Phasen

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wo der N-Bedarf groß ist, eine bedarfsgerechte N-Zufuhr. Die Vorteile sind eine Steigerung der N-Effizienz und eine verbesserte N-Bilanz. N-Salden bei 50 kg/ha sind auf Dauer wün-schenswert. Denn mit hohen Salden wird auch mehr Stickstoff ins Grundwasser getragen. Im Herbst und Winter sind dabei Flächen der Winterfurche sehr anfällig.

Die Entwicklung von Nitrifikationshemmern beschert der Umwelt einen großen Dienst. Die Eigenschaft, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Düngern zusätzlich eine geringere Ammoniakausgasung vorweisen, ist dabei ein entscheidender Vorteil. Für die Umwelt ist das sehr wichtig, schließlich ist Ammoniak (N2O) für sie 200 mal so schädlich wie

Kohlenstoffdio-xid (CO2). Somit ist die verlustarme Applikation und die daraus resultierende höhere Effizienz

im Zusammenspiel mit der umweltgerechten Düngung ein klarer Pluspunkt für die Nitrifikati-onsinhibitoren.

Langjährige Versuche zeigen, dass man bei gleichen Einsatzmengen an Stickstoff mit Nitrifikationshemmern mehr erntet. Eine Aufrechterhaltung bzw. Verbesserung der Kornquali-tät ergeben diese Versuche. Die Düngung wirkt zwar optisch etwas schwach, ist aber bei Messungen immer ausreichend versorgt. Gerade im Raps ist man nach der herkömmlichen Düngung eine fast blaue Färbung gewohnt, dies entfällt beim Einsatz der Stabilisatoren. Ertraglich fallen dabei eher Unterschiede auf, was ebenfalls für den Einsatz der Nitrifikati-onshemmer spricht.

Die wohl größten Vorteile der Düngung mit Nitrifikationsinhibitoren ist die Handhabung. Die Zusammenlegung von Düngergaben erspart Überfahrten und somit Arbeitszeiten. In diesem Zusammenhang steigert sich auch die Wirtschaftlichkeit, ebenso wie durch die längere Wir-kungsdauer bis zur N-Freisetzung. So können Applikationsmaßnahmen vorgezogen und Arbeitsspritzen gebrochen werden. Denn gerade im Frühjahr zur Maisaussaat und zu den Pflanzenschutzmaßnahmen überschneiden sich oft die Termine, was so zum Teil vermieden werden kann.

Die Zusammenfassung der Gaben stimmt aber auch viele Praktiker mürrisch. Durch eine Zusammenfassung geht die Kontrolle über den Pflanzenbestand verloren. In Extremjahren wie 2012 wurde dies am deutlichsten. Ein sehr langer Winter, bis hinein in den April, sorgte für sehr späte Befahrbarkeit der Felder. Eine frühere Applikation war auf Grund von Schnee und Eis auf den Schlägen nicht möglich, da so schnell ein ungleiches Streubild entsteht, wenn die Granulate auf dem Eis wegschlittern. Zumal der Dünger auf Frostböden beim ers-ten Regen oberflächlich abgetragen wird.

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Wäre man zu diesem Zeitpunkt mit den stabilisierten Düngern in die Bestände gefahren, hät-te die um drei bis vier Wochen verzögerhät-te Düngung eine viel zu spähät-te N-Freisetzung bewirkt. Der schnelle N-Bedarf bei Raps war so nur durch die herkömmlichen Dünger wie Harnstoff oder KAS zu decken. In Bezug auf den Vorkauf von Dünger ist demzufolge auch eine schnelle Umstellung nicht möglich, da meist die jeweiligen Landhandelsunternehmen so schnell keinen Ersatz verfügbar haben. Um eine problemlose Verfügbarkeit der Granulate zu gewährleisten, schließen sie vorher Kontrakte ab, um dann die entsprechenden Mengen immer vor Ort zu haben. Diese werden im Laufe des Winters eingelagert. Ein ähnliches Phä-nomen hat das Eintreten von einem extrem feuchten Frühjahr. Dann ist ebenfalls erst eine späte Befahrbarkeit des Ackers möglich.

Auch die Zweifel an der N-Konstanz im Boden sind gegeben. Zum Ende der Wuchsperiode, also zum Qualitätszeitpunkt, haben viele Pflanzenbauer die Befürchtung, dass nicht mehr genug Stickstoff im Boden sein könnte. Durch Teilgaben steigt der Bedarf an Arbeitsstunden und die Zahl der Überfahrten steigt, aber die genaue Kontrolle über den Bestand ist den Praktikern dabei wichtiger. Eine punktgenaue Ehrengabe, die zeitige Verfügbarkeit von Stickstoff zum entscheidenden Zeitpunkt und die damit verbundende Kontrolle über den Be-stand, was die Versorgung angeht, lässt Landwirte und Pflanzenbauberater gleichermaßen noch Abstand nehmen vom Einsatz der stabilisierten Dünger.

Beim Einsatz von Piadin als Nitrifikationshemmer in Gülle und Gärresten ist das anders. Mit zunehmender Beliebtheit findet der Einsatz statt. Ob beim Einfahren in Beständen oder bei der herkömmlichen Ausbringung. Alle sind sich einig, vor allem Lohnunternehmer, dass sich der finanzielle und arbeitstechnische Mehraufwand lohnt. Beim Einsatz von Strip-Tillage als Ersatz für die Unterfußdüngung beim Mais ist Piadin schon jetzt von großer Bedeutung, da eine gewisse Zeit bis zum Nutzen des Depots verstreicht und bis dahin keine N-Verluste auf-treten sollen. Dafür werden Gärreste von Biogasanlagen oder Gülle aus Rinderhaltung be-nutz. Viele große Anlagen sind auf den vielseitigen Einsatz ihrer Reste angewiesen, weil sie anders keine Abnehmer für die Produkte haben. In sinnvoller Verbindung mit Nitrifikationsin-hibitoren erweitert sich das Einsatzspektrum effektiv und ein Luxuskonsum wird vermieden. In diesem Zusammenhang tritt dabei dann auch eine Entlastung des Lagerraums ein.

Die zahlreichen Argumente für einen Einsatz von Nitrifikationshemmern sorgten und sorgen bei Landwirten mehr und mehr für Aufmerksamkeit. In Hinsicht auf Umweltweltschutz und Düngeverordnung wird die Bedeutung der Inhibitoren, aus meiner Sicht, weiter zunehmen. In einigen Bedingungen dann vielleicht gekoppelt mit den herkömmlichen Düngern. Die Bre-chung von Arbeitsspitzen wird in Zeiten der neueren Technologien noch wichtiger. In den

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neuen Bundesländern gehen mehr Arbeitnehmer als nachkommen. Die Tendenz, dass mit weniger Personal mehr Arbeit erledigt werden muss, ist unabwendbar und so ist es willkom-men Arbeitsspitzen zu brechen.

Der Umweltschutz wird nicht nur durch den Einsatz der Inhibitoren vorangetrieben, sondern auch durch neue Technologien. Die GPS-Technologie und stetige Weiterentwicklung der Sensortechnik können mittlerweile durch gezielte Applikation auf heterogenen Schlägen Düngerersparnisse bis 40 kg/ha realisieren. Dadurch werden Austräge und Emissionen ge-zielt verringert und die Wirtschaftlichkeit und Effizienz entschieden verbessert.

Alles in Allem zeigen die steigenden Absatzzahlen, laut Hersteller, dass das Interesse und die Einsatzfreude bei den Landwirten geweckt wurden. Wie weit dieser Anstieg geht, wird wohl oder übel auch durch die Politik bestimmt. Ein anderer Teil der Landwirte und Pflan-zenbauberater wird weiterhin an seinen Prinzipien der Bestandsführung festhalten und auch in Zukunft auf stabilisierte N-Dünger verzichten.

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7. Zusammenfassung

Als Stickstoffstabilisatoren werden Urease- und Nitrifikationshemmer bezeichnet. Ureasehemmer finden in der Landwirtschaft weniger Beachtung. Die Nitrifikationshemmer oder Nitrifikationsinhibitoren, wie sie auch bezeichnet werden, sind für Landwirte und Um-weltexperten sehr interessant. Sie sind in der Lage Lachgasemissionen, Stickstoffaus-waschungen und Denitrifikationen zu vermindern, was für die Umweltbelastung sehr bedeut-sam ist.

Die Bachelorarbeit setzt sich genau mit diesen Nitrifikationshemmern auseinander. Im ersten Teil der Arbeit werden die Wirkungsweisen erläutert. Dabei unterscheiden sich die Formulie-rungen und Granulate gegenüber den Zusatzstoffen im chemischen Aufbau nicht wesentlich. Sie versuchen eine Wirkung und Freisetzung des verabreichten Stickstoffdüngers so lange zu verzögern, bis die Pflanze in der Lage ist, die gewünschte Stickstoffmenge aufzunehmen. Damit sollen Stickstoffverluste vermieden werden, womit eine Verbesserung der Stickstoffef-fizienz einhergeht. Die einzelnen stabilisierten Dünger werden in diesem Zusammenhang vorgestellt. Dabei geht es um die verschiedenen Alzon-Dünger, den Entec-Dünger und den flüssigen Nitrifikationshemmstoff Piadin für Gülle und Gärreste und ihre einzelnen Ausbring-formen. In diesem Zusammenhang wird auch der Stand der aktuellen Technologie näher analysiert und es werden die heutigen Möglichkeiten eines teilflächenspezifischen Düngens aufgezeigt.

Im zweiten Teil der Arbeit wird der praktische Einsatz verdeutlicht. Jede Kultur ermöglicht dabei unterschiedliche Vorgehensweisen und bietet verschiedenste Spielräume bei der Ap-plikation. Hierbei wird auf die Kulturen Zuckerrüben, Mais, Kartoffeln und auf Getreide näher eingegangen. Infolgedessen wird auf die Stickstoffeffizienz Bezug genommen und auch die einzelnen Stickstoffverlustformen werden verdeutlicht. Darauf aufbauend wird die Rentabilität der Düngung geschildert.

Der letzte Teil der Arbeit verdeutlicht nochmals die Diskussion aller Vor- und Nachteile und fasst die Ergebnisse in einem Fazit zusammen.

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Eidesstattliche Erklärung

Hiermit versichere ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig verfasst und keine ande-ren als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. Alle Ausführungen, die frem-den Quellen wörtlich oder sinngemäß entnommen wurfrem-den, sind kenntlich gemacht.

Schmolde, den 9. Februar