Der Ertrag bestimmt maßgeblich die N-Effizienz

Platzierte Stickstoffdüngung im Maisanbau

Die kontrollierte Ausbringung von Dünger (platzierte Düngung) wird als eine Möglichkeit zur Verbesserung der Nährstoffausnutzung durch die Pflanzen genannt. Neben Vorteilen bei der Nährstoffversorgung werden hierbei auch wirtschaftliche Vorteile durch Düngereinsparung (höhere N-Effizienz) sowie positive Umwelteffekte wie eine verminderte Nitrat-Auswaschung ins Grundwasser und geringere Ammoniakverluste in die Atmosphäre erwartet. In Rheinland-Pfalz wurden im Rahmen eines grenzüberschreitenden Projektes auf zwei Standorten im Oberrheingraben Versuche durchgeführt.

Die platzierte Düngung ist im Gegensatz zu breitflächigen Ausbringung von Düngemitteln eine gezielte Applikation in direkter räumlicher Nähe zur Pflanze. Als Beispiel für platzierte Düngeverfahren können die Unterfuß-, die Reihen und die Injektionsdüngung genannt werden.

Bei der Unterfußdüngung erfolgt die Ausbringung von festem oder flüssigem Mineraldünger gleichzeitig mit der Einzelkornsaat. Das Düngerband wird dabei jeweils 5 cm unterhalb und neben der Saatreihe abgelegt. Bei der Injektionsdüngung wird der Dünger ebenfalls direkt in den Boden appliziert. Das Einbringen des Düngers erfolgt allerdings tiefer als bei der Unterfußdüngung, bis hin zur Krumentiefe (Unterflurdüngung).

Gezielte Applikation in direkter räumlicher Nähe zur Pflanze

Eine besondere Form der Injektionsdüngung ist die CULTAN-Düngung, bei der eine ammoniumreiche Düngelösung zu Beginn der Vegetationsperiode als Depot in den Wurzelbereich der Pflanzen injiziert wird. Die Reihendüngung erfolgt dagegen im fortgeschrittenen Pflanzenwachstumsstadium, wobei der Dünger ein- oder beidseitig neben den Pflanzenreihen auf die Bodenoberfläche abgelegt wird.

Bei einer Unterfußdüngung werden die Nährstoffe relativ flach abgelegt wodurch vor allem die Jugendentwicklung der Kulturpflanzen gefördert wird. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Nährstoffe nicht über den Massenfluss im Boden zur sich entwickelnden Wurzel gelangen, sondern von der Wurzel erwachsen werden müssen. Diese Förderung ist vor allem in Kulturen mit einer langsamen Wurzelentwicklung in der Jungend oder bei limitierenden Wachstumsbedingungen der Wurzel, etwa durch eine ungünstige Bodenstruktur oder niedrige Bodentemperaturen, ausgeprägt.

Eine Unterfußdüngung wird daher häufig bei Mais und dort überwiegend mit P-haltigen Düngern durchgeführt. Werden die Dünger mit einer Injektionsdüngung dagegen tiefer in den Boden eingebracht, wird von den in Depots abgelegten Düngern überwiegend die Hauptwachstumsphase der Pflanzen gefördert und die Nährstoffversorgung eines Bestands in Trockenzeiten kann besser sichergestellt werden.

Im folgenden Beitrag werden Ergebnisse aus zweijährigen Versuchen in Rheinland-Pfalz vorgestellt, bei denen bei Mais Verfahren oberflächlicher Stickstoffdüngung mit platzierter N-Düngung verglichen wurden.

Versuche zur Injektion von Stickstoffdüngern

Die Versuche in Rheinland-Pfalz wurden im Rahmen eines grenzüberschreitenden von der Europäischen Union geförderten INTERREG-Projektes (INTERREG IV A Oberrhein) durchgeführt. Im Projekt „INDEE“ (Injektion von N-Düngern in Depotform für mehr Effizienz und geringere Emissionen in der Umwelt) wurden im Zeitraum 2012 bis 2014 an insgesamt acht Standorten in Deutschland (Rheinland-Pfalz und Baden-Württemberg) und Frankreich (Elsass) umfangreiche Versuche zur Injektion von Stickstoffdüngern durchgeführt.

Neben Vorteilen bei der Nährstoffversorgung in Trockenzeiten werden durch die Injektion der Dünger auch wirtschaftliche Vorteile durch Düngereinsparung (höhere N-Effizienz) sowie positive Umwelteffekte wie eine verminderte Nitrat-Auswaschung in das Grundwasser und - im Vergleich zur oberflächlichen Anwendung von Harnstoff - geringere Ammonikakverluste in die Atmosphäre erwartet. In Rheinland-Pfalz wurden im Rahmen dieses grenzüberschreitenden Projektes auf zwei Standorten im Oberrheingraben Versuche durchgeführt.

Der Versuchsstandort Rinkenbergerhof liegt nördlich von Speyer auf 99 m über NN. Bei dem Boden handelt es sich um eine Braunerde bis Pseudogley-Braunerde aus Terrassensanden mit einer Ackerzahl im Bereich von 30 bis 35. Die nutzbare Feldkapazität beträgt etwa 10 Prozent. Im langjährigen Mittel fallen knapp 600 mm Jahresniederschlag, die durchschnittliche Jahrestemperatur beträgt 10 °C. Aufgrund der geringen Wasserkapazität der Böden wurde der Versuch zur Vermeidung von extremen Trockenschäden im Bedarfsfall beregnet.

Der Versuchsstandort Minfeld liegt östlich von Kandel auf 146 m über NN. Der Boden ist eine Parabaraunerde aus Löß mit einer Ackerzahl im Bereich von 70 bis 80. Die nutzbare Feldkapazität beträgt etwa 22 Prozent. Im langjährigen Mittel fallen etwa 650 mm Jahresniederschlag, die durchschnittliche Jahrestemperatur beträgt ebenfalls etwa 10 °C. Der Versuch in Minfeld wurde nicht beregnet.

Vergleich von sechs Düngungsvarianten

In den Versuchen wurden zwei in der Praxis übliche Verfahren oberflächlicher Stickstoffdüngung (Varianten 1 und 2) mit zwei optimierten Verfahren (Varianten 3 und 4) verglichen (Tabelle 1). Zusätzlich wurde mit den Varianten 5 und 6 eine um 20 Prozent reduzierte Aufwandmenge der Stickstoff-Düngermenge untersucht.

In den beiden praxisüblichen Verfahren erfolgte die Bemessung der Stickstoff-Düngerhöhe auf Grundlage einer Nmin-Bodenanalyse vor der Aussaat. In der Versuchsvariante 1 wurde die so errechnete Stickstoffdüngermenge als nicht stabilisierter Dünger (Kalkammonsalpeter) verabreicht. Auf dem leichten Standort Speyer wurde ein Drittel der Stickstoffmenge zur Saat, die restliche Menge im 6- bis 8-Blattstadium des Mais gegeben. In Versuchsvariante 2 wurde die Stickstoffdüngermenge in Form eines stabilisierten Stickstoffdüngers breitflächig zur Saat gegeben (eine Düngergabe an beiden Standorten).

Als erfolgversprechend hat es sich auch erwiesen, die N-Nachlieferung zu Beginn der Vegetationsperiode durch eine Verschiebung der Nmin-Probenahme von vor der Saat in die Vegetationsperiode von Mais hinein direkt zu erfassen. Dieses „späte“ Nmin-Verfahren“ in Mais wurde in der Versuchsvariante 3 untersucht. Zur Saat erfolgte in diesem Verfahren zur Saat eine Unterfußdüngung (Harnstoff) mit 45 bis 50 kg N/ha . Die „späte“ Nmin-Untersuchung, auf deren Grundlage die die Nachdüngung mit Kalkammonsalpeter durchgeführt wurde, erfolgte etwa im 4- bis 6-Blattstadium des Mais.

In den Versuchsvarianten 4 und 6 wurde der Stickstoffdünger zwischen jede zweite Maisreihe in etwa 18 cm Bodentief injiziert. Im Jahr 2012 wurde eine Ammoniumsulfat-Lösung (ASL) als N-Dünger verwendet (CULTAN-Verfahren), welche in Kombination mit der Maisaussaat injiziert wurde. Im Jahr 2013 wurde dagegen ein stabilisierter, fester Harnstoff-Dünger (Alzon46) verwendet.