Die exakte Bestimmung der Bodenart ist unerlässlich

Teilflächenspezifische Grunddüngung – der Einstieg in Precision Farming

Das Kooperationsprojekt „On Farm Research“ der Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein und der Gutsverwaltung Helmstorf (Kreis Plön) wurde mit der Herbstaussaat 2007 begonnen. Das auf zehn Jahre angelegte Projektvorhaben ist in seinem Umfang (jährlich rund 300 ha Versuchsfläche) und in seiner Komplexität bei der Erprobung teil­flächenspezifischer Produktionsverfahren im Ackerbaubetrieb einmalig in Europa. Ziel ist die Erprobung von intelligenter Technik zur Reduktion des Betriebsmitteleinsatzes, der Kosten der Arbeitserledigung und die Verbesserung der Produktionsverfahren im Marktfruchtbetrieb. Die Autoren Dr. Ulfried Obenauf, Imke Borchardt und Christoph Lubkowitz von der Kammer stellen in diesem Beitrag Ergebnisse zur Grunddüngung vor.

Bei Befahrbarkeit der Flächen erfolgte die teilflächenspezifische Grunddüngung zu Raps mit Kali im Februar.

Foto: Dr. Obenauf

Um auf die aus der EM-38-Kartierung bekannte Bodenheterogenität der Versuchsschläge ausreichend zu reagieren, wurde für die Erprobung der teilflächenspezifischen Grunddüngung die Bestimmung der Versorgung mit den Grundnährstoffen P, K, Mg und der pH-Wert auf der Basis einer Ein-Hektar-Raster-Beprobung ermittelt. Um überhaupt bei bekannten heterogenen Bodenverhältnissen Aussagen zum Nährstoffzustand der Teilflächen zu erhalten, wurde dieses aufwendige Verfahren für die Ausgangsuntersuchungen gewählt.

Aufwändige Ein-Hektar-Raster-Beprobung zu Beginn

Eine Beschränkung des Untersuchungsumfanges auf ausgewählte, mit der EM-38-Kartierung erfasste Bodenscannerklassen wurde auf Grund von Erfahrungen aus Mecklenburg-Vorpommern verworfen. Es konnte dort auf stark heterogenen Schlägen nicht gesichert ermittelt werden, ob bei gleicher Bodenscannerklasse innerhalb eines Schlages die gleichen Nährstoffgehalte vorzufinden sind. Nur wenn das gewährleistet wäre, würde eine gezielte Reduzierung der Beprobung zum Grundnährstoffstatus auf ausgewählte, gleiche Bodenscannerklassen (zum Beispiel leichte – mittlere – schwere Bodenteilstücke) zielführend sein.

Die Schlag- und Düngungshistorie des Betriebes ist einerseits gekennzeichnet durch mehrjährigen Einsatz kalkstabilisierten Klärschlammes mit inzwischen zu hohen pH‑Werten und zunehmender Gefahr der P-Festlegung und anderseits durch kostenextensive Grunddüngung im P-Bereich mit unzureichenden P-Gehalten auf einzelnen Schlagteilen

Somit zeigte sich auf den untersuchten Versuchsschlägen ein differenziertes Nährstoffraster, das für eine zukünftige Anpassung der Versorgung über eine teilflächenspezifische Grunddüngung geeignet ist. Auf anderen Schlägen gab es Differenzierungen in den Gehaltsklassen für Einzelnährstoffe, die von A bis D reichten.

Die Bestimmung der Bodenart – eine Überraschung mit Konsequenzen

Die Bestimmung der Bodenart erfolgte, wie meist generell empfohlen, mit der Fingerprobe als standardisierte Feldmethode nach VDLUFA, was sich im Nachhinein sowohl für die Nährstoffgehaltsklassen als auch für die daraus abgeleiteten Düngeempfehlungen als problematisch herausstellte. So ergab die zum Untersuchungsumfang der Nährstoffanalyse gehörige Fingerprobe für alle Versuchsschläge als Bodenart schlageinheitlich sL (sandiger Lehm), was nach der aus der EM38-Kartierung abzuleitenden Bodenheterogenität und der Schlagkenntnis nicht unbedingt plausibel sein konnte.

Deshalb wurde vorerst probeweise für einen Versuchsschlag (Koppelschlag) im Herbst 2011 im Vergleich zur Fingerprobe eine Texturbestimmung mittels Schlämmanalyse, die gegenüber der Fingerprobe einen höheren Genauigkeitsanspruch erfüllt, vorgenommen. Dies ergab ein von der Fingerprobe deutlich abweichendes Ergebnis, was sowohl die Bodenart selbst als auch die nach EM-38 zu erwartende Differenzierung der Bodenarten auf den Schlägen betrifft.

Während die erste und zweite Bodenprobenahme – alle Teilflächen sind GPS-vermessen und die Bodenprobenahme erfolgt nach gleichem Raster auf dem gleichen Teilstück – für alle Teil­flächen laut die Fingerprobe sandigen Lehm (sL) auswies, wies die Schlämmanalyse aus der ersten Probenahme drei Bodenteilstücke als lehmiger Sand (lS), 17 Bodenteilstücke als anlehmiger Sand (l'S) und ein Bodenteilstück als schluffigen Lehm (sL/uL) aus.

Das hat erhebliche Konsequenzen für die Einstufung der ermittelten Nährstoffgehalte auf diesen Teilflächen in die entsprechenden Gehaltsklassen und damit Auswirkungen auf die auszubringenden Düngermengen bei Kalk, Kali und Magnesium in Abhängigkeit von der Bodenart.

Fingerprobe und Schlämmanalyse mit unterschiedlichen Düngeempfehlungen

Kostenfaktor Texturbestimmung

Schlämmanalysen zur sicheren Bestimmung der Bodenart sind rar, wie Nachfragen bei Untersuchungslabors ergaben. So betragen die bisher in Auftrag gegebenen Schlämmanalysen in Schleswig-Holstein weniger als ein Prozent der Bodenproben im Jahr, in Nordrhein-Westfalen sind es ganze 350 Texturbestimmungen. Begründet wird dieses magere Ergebnis mit dem nicht unerheblichen Zeitaufwand von Seiten der Labors, von den Landwirten, die dies nicht in Auftrag geben, mit den dafür entstehenden (einmaligen) Kosten.
Die Bestimmung der Bodenart mittels Fingerprobe wird ja von den Labors bei Bestimmung der Nährstoffgehalte als Leistungsbestandteil der Bodenuntersuchung immer automatisch mitgeliefert.
Das Beispiel Koppelschlag weist einen Gesamtkostenaufwand für die teilflächenspezifische Nährstoffanalyse für P,K und Mg, die pH-Wertbestimmung, die Schlämmanalyse und die komplette Erstellung der Nährstoffkarten inklusive der Düngeempfehlung von rund 2000 Euro auf (21 Proben im 1-ha-Raster). Den größten Kos­tenanteil nimmt die Schlämmanalyse zur exakten Bestimmung der Bodenart ein. Dabei ist zu beachten, dass die Texturbestimmung nur einmal im „Leben des Schlages“ erfolgen muss, die Bodenart ändert sich unter unseren normalen Bewirtschaftungsbedingungen nicht.
Aber allein die Kosten der Schlämmanalyse können sich schon in einem dreijährigen Düngungsturnus mit einer exakten Bestimmung der Bodenart und der sich daraus ergebenden richtigen Nährstoffgehaltsklassen und Düngungsempfehlungen für Kalium, Magnesium und Kalk amortisieren.

Folgt man der Düngungsempfehlung nach Fingerprobe, findet zum Beispiel eine hoffnungslose Überkalkung der Teilflächen und damit des gesamten Schlages statt – und das bei auf Grund der Klärschlammhistorie (kalkstabilisiert) erreichten pH-Werten von 7,0 und darüber. So lagen auf den Versuchsschlägen 6 bis 27 1-Hektar-Rasterflächen bei Schlaggrößen von 18 bis 50 Hektar im pH-Wert-Bereich 7 bis 7,4.

In diesen pH-Bereichen und auf diesen Böden hat das mit Sicherheit negative Konsequenzen für die P-Bereitstellung und damit für die ausgewogene Nährstoffversorgung der Pflanzen. Eine Phosphorfestlegung ist hier vorprogrammiert und trotzdem wird, wie am Beispiel des Versuchsschlages Koppelschlag belegt, weiterhin Kalkung empfohlen!

Auch der an die tatsächliche Bodenart angepasste Düngerbedarf für K2O und MgO wird teilflächenspezifisch nicht getroffen und führt zur Überdüngung und insgesamt zu deutlich höheren Düngekosten, die sich für die 20 Hektar des Versuchsschlages im dreijährigen Düngungsturnus in der abgelaufenen Fruchtfolge Raps-Weizen-Weizen auf eine Differenz zwischen Fingerprobe zu Schlämmanalyse für die Düngung CaO, K2O und MgO von über 1600 Euro aufsummieren.

Angepasste Düngung mit erheblichen Einsparpotenzialen

Für die Düngung mit Magnesium wurde aus Kostengründen hier ein magnesiumhaltiger nichtreaktiver Kalk (hohe pH-Werte!) gewählt. Die Absicherung der Magnesiumversorgung über Kieserit hätte zwar anteilig die Schwefelversorgung in der Vegetationsperiode gesichert, dafür aber auf dem Beispielsschlag Mehrkosten von rund 1200 Euro bedeutet.

Die Düngung mit P2O5 ist bekanntermaßen Bodenartunabhängig und wird allein vom Bedarf (Bodengehalt, Entzug) bestimmt.

Am Beispiel der Flächenanteile für die Düngung mit K2O in Kombination von Versorgungsstufe und Bodenart werden die pflanzenbaulichen Konsequenzen und der Erfolg einer teilflächenspezifischen Düngung deutlich. Wird die Bodenart nach Fingerprobe bestimmt, landen 83 Prozent der Fläche des Koppelschlages in Versorgungsstufe C, 17 Prozent in Versorgungsstufe B. Daraus folgt für den letztgenannten Flächenanteil ein Aufdüngungsbedarf auf Versorgungsstufe C, der Rest soll eine Erhaltungsdüngung bekommen. Bestimmt man dagegen die Bodenart über die Schlämmanalyse (Tongehalt beziehungsweise Ton plus Feinschluff für stärker schluffhaltige Böden), so ergibt sich auf 54 beziehungsweise 46 Prozent der Fläche ein Einsparpotential für die Düngung, weil diese in der Versorgungsstufe D landen.

Für die Versuchsschläge im Projekt On-Farm-Research wird derzeit die komplette Bodenartbestimmung auf Basis 1-Hektar-Raster mittels Schlämmanalyse mit Beginn des zweiten Düngungsturnus für die folgenden fünf Jahre nachgeholt, um dann angepasst an die voraussichtlich vorzufindenden unterschiedlichen Bodenarten exakt teilflächenspezifisch düngen zu können.

Die bisherige teilflächenspezifische Düngungsstrategie in den Jahren 2010 bis 2012 führte auf den 300 Hektar Versuchsfläche bei Phosphordünger, der ja bodenartunabhängig gedüngt wird, bei einheitlicher Düngung zu einem Aufwand von 90 kg pro Hektar, teilflächenspezifisch von 171 kg pro Hektar. Ursache für den gestiegenen Aufwand war die aus den genannten Gründen in den zurückliegenden Jahren aufgelaufene Unterversorgung mit Phosphor. Die erste Durchsicht der im Herbst 2012 gezogenen Bodenproben hat gezeigt, das der P-Gehalt dadurch auf den unterversorgten Teilflächen angehoben werden konnte.

Auch für Kali stiegen die bisher teilflächenspezifisch auszubringenden Mengen (Basis Fingerpobe) gegenüber schlageinheitlicher Düngung an. Die Neuberechnung des Nährstoffbedarfes nach Vorlage der Schlämmanalyse, angepasst an die jeweilige Bodenart der Teilfläche bleibt abzuwarten. Das Beispiel „Koppelschlag“ zeigt, das dann der Kalibedarf und damit die Kosten für die Kalidüngung voraussichtlich sinken.

Das größte Einsparungspotential wurde durch das Aussetzen der Kalkung entgegen der Empfehlung nach Fingerprobe erreicht. Bei den festgestellten hohen pH-Werten war eine Kalkung trotz Empfehlung fachlich auszuschließen. Den Erfolg dieser Entscheidung zeigen die jetzt nach vier Jahren ermittelten pH-Werte auf den Versuchsschlägen, die im Normalbereich von pH 6,4 bis 6,8 für diese Böden liegen.

Vorhandener Streuer wurde für 5200 Euro aufgerüstet

Neben den pflanzenbaulichen und düngungstechnischen Fragen interessiert natürlich auch, was leistet die Ausbringtechnik bezogen auf die Teilfläche ? Der im Projektbetrieb vorhandene Bredal-Großflächenstreuer wurde mit einem Kostenauwand von 5200 Euro „teilflächenfähig“ aufgerüstet.

Abgesehen von der nicht vorhandenen technischen Möglichkeit mit einem 36 m Schleuderstreuer randscharf entsprechend der ermittelten Gehaltsklasse des 1-Hektar-Bodenprobenrasters zu düngen, bleibt die Ausbringverzögerung der über die Streukarte für ein bestimmtes Schlagteilstück vorgesehene Düngermenge eine „große Unbekannte“. Herstellerangaben, wie lange der Dünger denn vom „Befehl“ aus der Streukarte bis zum Auftreffen auf dem entsprechenden Bodenteilstück benötigt, sind kaum oder nicht zu bekommen.

Praktische Erfahrungen aus teilflächenspezifischer Grunddüngung in Mecklenburg-Vorpommern zeigten, das mit einer Ausbringverzögerung von mindestens 3 bis zu 10 Sekunden zu rechnen ist. Für eine Ausbringverzögerung von 10 s entsteht bei einer Fahrgeschwindigkeit von 12 bis 15 km/h ein berechnetes Streubild, das von der gewünschten Applikation einer bestimmten Düngermenge auf einer definierten Teilfläche weit entfernt ist. Dem kann nur begegnet werden, wenn es gelingt, den „Vor- und Nachlauf“ des Düngerstreuers in die Streukarte einzuarbeiten. Das setzt dann aber gleichbleibende Fortschrittsgeschwindigkeit voraus.

Wann ist eine exakte Untersuchung von Teilflächen nötig?

GPS-gestützte Bodenprobenahme auf 1-ha-Ras­ter-Basis zur Ermittlung teilflächenspezifischer Unterschiede in der Grundnährstoffversorgung.

Foto: Dr. Obenauf

Der praktische Landwirt muss sich, wenn er teilflächenspezifisch düngen will, auf die Angaben zur Bodenart verlassen können. Es ist klar, dass jetzt nicht alle die Schlämmanalyse abfordern können. Das würde auf Grund des Zeitbedarfes für diese Untersuchungen und des Aufwandes die vorhandenen Laborkapazitäten überfordern und wäre für die sichere Unterscheidung anderer „einfacher“ Bodenarten (Sand, Lehm, Ton) nicht erforderlich . Um so wichtiger ist es aber aus den Untersuchungen abzuleiten, in welcher Situation, bei welcher Bodenartkonstellation, eine genauere Untersuchung von Teilflächen nötig wird.

Gerade in dem hier an Beispielen aufgezeigten Grenzbereichen sL (sandiger Lehm), lS (lehmiger Sand), l`S (anlehmiger Sand) und uL (schluffiger Lehm) mit zum Teil hohen Schluffanteilen wird die Grenze der Fingerprobe in der praktischen Umsetzung durch das Laborpersonal deutlich.

Letztendlich geht es im Weiteren auch um eine „intelligente“ Zonierung der Schläge in der Praxis für die teilflächenspezifische Grunddüngung, an den vorgefundenen Bodenarten und der Machbarkeit der technischen Umsetzung der Düngung auf der Teilfläche orientiert.

Fazit

Eine teilflächenspezifische Düngungsempfehlung ohne Bestimmung der Bodenart der Teilfläche, insbesondere wenn es sich um heterogene Standorte handelt, führt zu falschen Düngungsempfehlungen und gegebenenfalls zu unnötiger Kostenbelastung des Düngerkontos im Betrieb. Unter solchen Bedingungen ist die bei der Laboruntersuchung zu den Nährstoffgehalten mitgelieferte Fin-gerprobe zur Bestimmung der Bodenart unter den geprüften Bodenbedingungen problematisch beziehungsweise in Hinblick auf die Düngungsempfehlung sogar fachlich falsch!
Mengen- und Kostenvorteile für eine teilflächenspezifische Grunddüngung können unter diesen Bedingungen nur dann realisiert werden, wenn die Gehaltsklasse (Versorgungsstufe) für die relevanten Makronährstoffe entsprechend der tatsächlichen Bodenart, ermittelt über eine Schlämmanalyse, bestimmt wird. Gleiches gilt für die aus dem bestimmten pH-Wert und der Bodenart der Teilfläche abgeleiteten Empfehlung für die Kalkung.
Technisch muss es möglich sein, den „Vor- und Nachlauf“ des Düngerstreuers so in die Streukarte einzuarbeiten, dass die für die Düngermenge anvisierte Teilfläche auch tatsächlich hinreichend genau getroffen wird.


 – LW 2/2013