Pflanzenernährung 05.11.2024 PDF

(6) Pflanzennährstoffe als Wachstumsfaktoren: Stickstoff N-Gehalte und Dynamik im Boden N-Mobilisierung und Bindung von Luftstickstoff Immobilisierung N-Kre...

(6) Pflanzennährstoffe als Wachstumsfaktoren: Stickstoff N-Gehalte und Dynamik im Boden N-Mobilisierung und Bindung von Luftstickstoff Immobilisierung N-Kreislauf Bedeutung und Funktionen des Stickstoffs in der Pflanze Mangel N-Auswaschung Überschuß ________________________________________________________________________________ Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 1 Weyer, Pflanzenernährung Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 2  Nitrat macht Schlagzeilen Soester Anzeiger, 04.01.2017 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 3  Stickstoff  Luftstickstoff 78 % 300 kg N  N im Boden 0,02 - 0,5 % in Ackerkrume ca. 0,15 % N≡N 3000 - 6000 kg N/ha im O-Horizont von Waldböden 1000 - 2000 kg N/ha 1 ha N organisch gebunden mineralisch Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 4  in Vegetation  Besondere Bedeutung des Stickstoffs  N-Gehalt der Ausgangsgesteine ist sehr gering  N unterliegt im Boden vielfachen Umwandlungen  N bestimmt von allen Nährstoffen am meisten den Ertrag  fördert vor allem das vegetative Wachstum  „Motor“ des Wachstums  N kann zur Gewässereutrophierung und Qualitätsproblemen bei der Trinkwassergewinnung beitragen Gasförmige N-Verbindungen stehen mit der Atmosphäre im Austausch Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 5  Aufnahme, Transport und Funktionen des Stickstoffs in der Pflanze Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 6  N-Bilanz für den Bodenstickstoff Gewinne Verluste  anorganische und  Pflanzenentzug organische Düngung  Auswaschung  Zufuhr über Niederschläge  Entweichen gasförmiger  Bewässerung Verbindungen (N2, NH3, NOx)  biol. N2-Fixierung  Erosion Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 7  Globaler N-Umsatz zwischen Boden und Atmosphäre kg N x 106 t pro Jahr Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 8 (SPRINGER 2020)  N-Bilanzen (mineral. + org. N-Input – N-Export durch Ernten) und Nitratkonzentrationen im Wassereinzugsgebiet Süchteln (nach BENICKSER) Fruchtfolge Mineral- Organ. N-Bilanz Dränwasser Dünger Dünger Input Nitratkonz. Input kg N ha-1 mg N l-1 kg N ha-1 Weide 324 146 +188 12 Forst (Intensive 0 0 0 32 Erlenproduktion) 100% Getreide 99 0 -39 13 Zuckerrüben/ 99 275 +189 23 Wi. Weizen 75% Mais 129 131 +88 27 50% Getreide 130 180 +135 32 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 9  Landwirtschaftlicher Stickstoffkreislauf Prof. Dr. Thomas Weyer Pflanzenernährung Folie 10 (DÜNGERFUCHS.DE)  Landwirtschaftlicher N-Kreislauf (SCHEFFER/SCHACHTSCHABEL) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 11  Rapide steigender Stickstoffeintrag durch Düngung und fossile Brennstoffe beeinflusst Kohlenstoff-Speicherung im Boden und die Entstehung von Treibhausgas  Der Erdboden enthält das größte Reservoir an terrestrischem Kohlenstoff. Um die Veränderungen im globalen Kohlenstoffkreislauf zu verstehen, ist es deshalb wichtig, auch die Faktoren zu erforschen, die Speicherung und Umsatz des Kohlenstoffs im Boden beeinflussen. Bereits heute gut dokumentiert ist der Einfluss des Klimas auf den Abbau des Bodenkohlenstoffs; weitgehend unklar ist jedoch die Frage, wie dieser Kohlenstoff auf den schnellen globalen Anstieg reaktiven Stickstoffs, hauptsächlich durch Düngemittel in der Landwirtschaft und die Verbrennung fossiler Energieträger, reagiert.  Forschern des amerikanischen United States Geological Survey in Denver, der University of Colorado und des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena ist es jetzt gelungen, diese Veränderungen in der organischen Bodensubstanz mit einer neuen am Max-Planck-Institut entwickelten Analysemethode auf molekularer Basis genau zu messen.  Ihre Forschungsergebnisse zeigen, dass im Boden ein sehr komplexes Recycling von Kohlenstoff abläuft, dass äußerst sensibel auf Veränderungen im Stickstoff-Kreislauf reagiert, was den Ausstoß an Kohlendioxid aus den Böden entscheidend beeinflussen kann.  Doch weitere detaillierte Messungen sowie neue Modellverfahren sind erforderlich, um die weltweiten Auswirkungen des erhöhten Stickstoff-Angebots auf die Kohlenstoff-Speicherung in Ökosystemen modellieren zu können. Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 12  Treibhausgasemmisionen aus der Landwirtschaft Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 13 (VON THÜNEN INSTITUT 2021)  Treibhausgas-Emissionen der Landwirtschaft nach Kategorien Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 14 (UMWELTBUNDEAMT 2021) N-Mobilisierung Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 15  N-Mobilisierung  erfolgt ausschließlich mikrobiell  hängt ab von  Humusgehalt  C/N-Verhältnis  Lebensbedingungen der Mikroorganismen (z.B. Temperatur, etc.)  ab 15 ° C Bodentemperatur N-Mobilisierung von 1-2 kg /ha und Tag  Mineralisierungsrate hängt ab von der Bodennutzung und - bearbeitung  ~1-3 % des organisch gebundenen Stickstoffs  = 30 - 180 kg N/ha und Jahr Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 16  Jährliche Mineralisierungsrate in Abhängigkeit vom Bodentyp in kg N/ha und Jahr (nach AMBERGER)  Podsole und N-arme Braunerden 20-50  Parabraunerden 50-75  N-reiche Braunerden, Gleye und Pseudogleye 60-90  Schwarzerden 75-160 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 17  N-Mineralisierung oder Ammonifizierung Ammonifizierung Umwandlung von organischen N- Verbindungen (Amino-Gruppen) in NH4+ Humus R-NH2 + H2O NH3 + R-OH NH3 + H2O NH4 + OH Voraussetzung sind aerobe Verhältnisse! Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 18  Nitrifizierung Mikrobielle Umwandlung von Ammonium (NH4+) zu Nitrat (NO3-) + Nitrosomonas 2 NH4 + 3 O2 2 NO2- +2 H2O + 4 H+ Nitrobacter - 2 NO2- + O2 2 NO3 Voraussetzung sind aerobe Verhältnisse! Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 19 (nach W ATSON)  Nitrifikationsverlauf von NH3 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 20 (nach DUISBERG & BUEHRER)  Nitrifikationsverlauf Entwicklung von NH4+- N (a) und NO3- - N (d) Konzentrationen unter Zugabe von Rindergülle und Nitrifikationshemmern Prof. Dr. Thomas Weyer Pflanzenernährung Folie 21 (PEREIRA et al. 2010)  Nitrifikationsverlauf von Rindergülle unter Freilandtemperaturen (November-Mai) Prof. Dr. Thomas Weyer Pflanzenernährung Folie 22 (nach VILSMEIER und AMBERGER)  N-Immobilisierung  Mikroorganismen verbrauchen NH4 + zum Aufbau von Körpereiweiß  N-Sperre (Dauer = einige Monate)  oder Festlegung durch Einbau in Huminstoffe (Dauer = einige Jahre)  Re-Mineralisierung nach Absterben der Mikroorganismen  Einflußfaktoren  C-Angebot: Hohes Angebot org. Materials, z.B. große Strohmengen, Rinden  N-Angebot: Ausgleichsdüngung von 1kg N je dt Stroh Je enger das C/N-Verhältnis, desto geringer die Gefahr der N-Immobilisierung. Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 23  Pflanzenernährung 29.10.2024 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 24  Was bisher geschah  Erläutern Sie die besondere Bedeutung des Stickstoffs.  Wie wird N von der Pflanze aufgenommen?  Wie kommt es zu N-Verlusten im natürlichen N-Kreislauf?  Warum können N-Verluste für die Umwelt problematisch sein?  Was ist Voraussetzung für die N-Mobilisierung?  Was beeinflusst die N-Immobilisierung? Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 25  Ammoniumfixierung  Fixierung von NH4 + in die Zwischenschichten von Tonmineralen aufgrund des ähnlichen Ionendurchmessers wie K (Illite und Vermiculite) in schwer - oder nicht-austauschbare Form (K-Düngung)  Vorsicht, bei tonreichen und an Kalium verarmten Lößböden, da NH4+ das K+ aufgrund ähnlicher Ionenradien ersetzen kann.  Bei einem Tongehalt von 20 % können in der Krume bis zu 500 kg N gebunden werden. K+- (und NH4+) Fixierung in Illiten Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 26 (nach SCHEFFER/SCHACHTSCHABEL)  Denitrifikation  Mikrobielle Umwandlung von Nitrat über Zwischenstufen bis zum molekularen Stickstoff (beteiligt: B. denitrificans, Pseudomonas- und Achromobacterarten)  NO3- NO2- NO N 2O N2  Voraussetzungen  Stauwasser, Dichtlagerung  leicht verfügbarer löslicher Kohlenstoff!  Sauerstoffmangel und anaerobe Verhältnisse  Prozeß  Mikroben verwenden den Sauerstoff des Nitrats als terminalen Elektronenakzeptor  Verluste  15-25 kg N während einer Vegetationsperiode  auf tonreichen Böden mit längerer Nassphase bis zu 15-30 % N Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 27  Verluste Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 28  Ammoniakverluste Voraussetzung  Ammoniumhaltige (Ammoniumsulfatsalpeter, Ammoniumnitrat, Gülle, Stallmist, Klärschlamm) oder -NH4-bildende Dünger (Harnstoff, AHL) werden bei neutralem oder basischem pH-Wert oder kurz nach einer Kalkung ausgebracht Oberflächenphänomen Verluste des NH4-Anteils (ohne Einarbeitung)  org. Düngemittel 60 - 90 %  Klärschlamm ~ 25 %  AHL bis zu 75 % Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 29  Stickstoffauswaschung  Faktoren der Nitratauswaschung  Klima Höhe, Verteilung und Häufigkeit des Regens  Boden Gefüge, Bodenart, Feldkapazität  Anbau-System Pflanzen, Nutzungsart  worst case Sandboden mit hohem Grundwasserstand  Ausmaß der Verlagerung schwankt in weiten Grenzen (1-> 200 kg/ha)  Acker > Grünland  erhebliche Belastungen für die Trinkwassergewinnung Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 30  Düngeverordnung 2020: neu seit 01.05.2020 in allen Gebieten  Düngebedarfsermittlung:  Berücksichtigt tatsächliches Ertragsniveau der letzten fünf Jahre  Anrechnung der Herbstdüngung (zu WR und WG) im folgenden Frühjahr  Erhöhung um max. 10% infolge nachträglich eintretender Umstände (z.B. Starkregen)  Dokumentation der Düngemaßnahmen:  Spätestens zwei Tage nach Ausbringung Dokumentation von Schlagname, Schlaggröße, Art und Menge Nährstoff, ausgebrachte Menge N und P2O5  Bei Beweidung: Dokumentation Weidetage, Tierart, Tierzahl  Erhöhung Mindestwirksamkeit Rinder- und Schweinegülle um 10 % (Acker ab 01.02.‘20, Grünland ab 01.02.‘25) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 31 (LWK NRW 2020)  Düngeverordnung 2020: neu seit 01.05.2020 in allen Gebieten  Zusätzliche Aufzeichnungspflichten:  Aufsummierung des jährlichen betrieblichen Düngebedarfs und der ausgebrachten Nährstoffmengen zur jährlichen Gesamtsumme bis zum 31.03. des folgenden Kalenderjahres  Aufzeichnung jeder Düngemaßnahme spätestens zwei Tage nach Durchführung jeder Maßnahme Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 32 (LWK NRW 2020)  Düngeverordnung 2020: neu seit 01.05.2020 in allen Gebieten  Herbstdüngung und Sperrfristen:  Verlängerung der Sperrfrist für die Aufbringung von Festmist von Huf- oder Klauentieren und Kompost um zwei Wochen vom 01.12. bis 15.01.  Sperrfrist für das Aufbringen von Düngemitteln mit wesentlichem Gehalt an Phosphat auf Acker- und Grünland flächendeckend vom 01.12. bis zum 15.01.  Die Aufbringmenge von flüssigen organischen Düngemitteln auf Dauergrünland und mehrjährigem Feldfutterbau (Aussaat bis 15. Mai) ist in der Zeit vom 01. September bis Beginn der Sperrfrist ist auf 80 kg Gesamtstickstoff je Hektar begrenzt Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 33 (LWK NRW 2020)  Ausgewaschene Mengen an Nährelementen und Aluminium (Meßtiefe 170 cm) aus dem Wurzelraum einer Parabraunerde aus Löß und von sandigen Podsolen im Raum Hannover im Mittel von 3 Jahren (1974-77; durchschnittlicher Niederschlag: 605 mm a-1) (nach STREBEN und RENGER, unveröff.) Boden Nutzung Sicker- Auswaschung ( kg ha-1 a-1) wasser (mm) Ca Mg K Na Al Cl SO4-S NO3-N Para- Acker 94 262 23 Photosynthese Fixierungskapazität: (a) 0,1 -0,5 kg N/ha und Jahr (b) 25 - (??) kg N/ha und Jahr  Assoziierung (Azospirillium sp., Azotobacter paspali,...) Energiequelle: Wurzelexudate der Wirtspflanze Fixierungskapazität: 10 - 300 kg N/ha und Jahr  Symbiose (Rhizobium sp., Bradyrhizobium spp., Actinomyceten) Energiequelle: Saccharose der Wirtspflanze Fixierungskapazität: Leguminosen 60 - 600 kg N/ha und Jahr Nicht-Legum. 2 - 300 kg N/ha und Jahr Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 48  N2-Assimilationsleistung verschiedener Ökosysteme (nach HAUCK) Ökosystem kg N ha-1 a-1 Ackerland 7 - 28 Grasweide 7 - 114 Leguminosen-Grasweide 73 - 865 Wald 58 - 594 Gewässer 70 - 250 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 49  Phasen der Symbiose (zwischen Leguminosen und Rhizobien) 1. Infektion  über Wurzelhaare, Enzym Galakturonase löst die Zellwände der Wurzelrinde auf 2. Knöllchenbildung  Pflanze reagiert mit Knöllchenbildung und -wachstum  1. u. 2. = parasitische Phase (Verbrauch von Kohlenhydraten, Wirkstoffen u. Mineralstoffen) 3. Symbiose  Leghämoglobin färbt die Knöllchen rosa, Kontrolle des O2- Transportes  Nitrogenase-Enzym bindet den Luftstickstoff, Überführung in NH3,  zur Bindung von 250 g N2 benötigt das Rhizobium 1 g Kohlenhydrate  unter Mo-Mangel Nitrogenase und damit N2-Fixierung gehemmt  Keine N-Düngung, zu viel N unterdrückt die Symbiose (Schwächung der Nitrogenase-Synthese)! Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 50 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 51 (PURVES)  Leghämoglobingehalt und N2-Bindung Rhizobiumstamm Leghämoglobin N2-Bindung µg/Knöllchen mg/Pflanze 1 0 0 2 35 6 3 85 28 5 158 43 2 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 52 (AMBERGER)  Einfluss der Nitrat-Düngung auf N2-Bindung und N-Aufnahme von Luzerne (nach SCHACHTSCHABEL) Mineralische kg N aus kg N aus kg N N-Düngung kg/ha N2-Bindung dem Boden Gesamt 0 125 10 135 40 125 40 165 80 80 85 165 120 25 130 155 Erfahrungen aus dem Versuchsgut Merklingsen zeigen, dass keine N-Düngung notwendig ist. Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 53  Stickstoff in der Pflanze  Aufnahme  mehr NO3 als NH4  Transportform  Aminosäuren, Amide, Nitrat, Peptid  Speicherform  Proteine, Proteide  Funktion  Strukturbaustein der Amino- und Nucleinsäuren, Protoplasma, Enzyme, Vitamine, Chlorophyll Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 54  Stickstoffspeicherung im Getreidekorn Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 55 (SCHUBERT 2018)  Schematische Darstellung der Bildung von Aminosäuren im Zuckerrübenblatt (nach OEHMICHEN) Nitratreduktase, Nitritreduktase Aufbau von Aminosäuren Bei hohem N-Angebot gebildet, Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 56 verhindert Zuckerauskristallisation  Stickstoffkreislauf Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 57 (nach STAHR 2015)  Stickstoffversorgung der Pflanze  Mangel  Spitzenvergilbung der älteren Blätter (Spitzenchlorose)  Absterben der älteren Blätter (Nekrose)  vegetatives Wachstum verkürzt, frühe Blüte, schwache Fruchtbildung  mangelnde Bestockung, Kümmerwuchs (Starrtracht)  Prozess: Pflanze versucht N zu „retten“  Eiweiße abbauen, in Aminosäuren umbauen und in noch intakte Pflanzenteile transportieren  Überversorgung  blaugrüne Blattfärbung, lange vegetative Phase, Reifeverzögerung  weiches Gewebe fördert Krankheitsanfälligkeit und schwächt die Standfestigkeit der Pflanzen  Amidanhäufung beeinträchtigt Geschmack, Haltbarkeit und Zuckerausbeute pflanzlicher Produkte  Anhäufung von Nitraten und Nitriten möglich Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 58  Verteilung der Bodenarten in NRW Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 59 NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2017  Landwirtschaftlicher Produktionswert 2020 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 60 (BUNDESINFORMATIONSZENTRUM LANDWIRTSCHAFT 2021)  Rechtliche Grundlagen zur Steuerung von Nährstoffanfall und Nährstoffverteilung Rechtsmittel Ziel Nitratrichtlinie Verringerung und Vorbeugung von Gewässerverunreinigungen durch Nitrat aus landwirtschaftlichen Quellen Düngegesetz Regelt den Einsatzes von Düngemitteln (DüngG) Definition der Grundsätze der guten fachlichen Praxis beim Düngen Düngever- Regelt den Einsatz von Düngemitteln ordnung Konkretisiert die Vorgaben aus der DüngG (DüV) Umsetzung der Nitratrichtlinie Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 61 NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2017  Rechtliche Grundlagen zur Steuerung von Nährstoffanfall und Nährstoffverteilung Rechtsmittel Ziel Nährstoff- Ermittlung anfallender Nährstoffmengen (N + P),wie beurteilungsblatt viel Nährstoffe der Betrieb aufnehmen kann bzw. NRW abgeben muss bzw. den zusätzlichen Flächenbedarf Verbringungs- Überwachung der Nährstoffströme verordnung Regelt die Aufzeichnungs-, Melde- und (WDüngV) Mitteilungspflicht, Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 62 NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2017  Rechtliche Grundlagen zur Steuerung von Nährstoffanfall und Nährstoffverteilung Rechtsmittel Ziel Wirtschafts- Konkretisiert die Vorgaben aus der düngernach- Verbringungsverordnung weisverordnung Betriebsscharfe Dokumentation der (WDüngNachwV) überbetrieblichen Nährstoffströme Klärschlamm- Regelt den Einsatz von Klärschlamm auf Verordnung (AbfKlörV) landwirtschaftlich genutzten Flächen Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 63 NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2017  Durchschnittliche Nmin-Richtwerte – 5 jähriges Mittel 2015-2020 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 64 (LANDWIRTSCHAFTSKAMMER NRW 2020)  Import an Wirtschaftsdüngern aus den Niederlanden nach Düngerart Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 65 (nach NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2021)  Nährstoffimporte aus den Niederlanden in Kreise von NRW (2016, kg je ha LF) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 66 (NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2017)  Nährstoffimporte aus den Niederlanden in Kreise von NRW (2020, kg je ha LF) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 67 (NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2021)  Nährstoffströme in Biogasanlagen Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 68 (NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2017)  Anteil der Messstellen mit Überschreitung des Grenzwertes Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 69 (UMWELTBUNDESAMT 2020)  Regionaler N-Anfall für die 170 kg N Obergrenze nach Düngeverordnung 2006 bzw. 2017 (Datenbasis 2016; kg N je ha LF) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 70 (NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2017)  Entwicklung der Stickstoff- und Phosphor (P2O5)-Salden in NRW (kg je ha LF; 2014 bis 2020) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 71 (NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2021)  Häufigkeitsverteilung der organischen N-Düngung bei NV der gelenkten Zufallsauswahl der Jahre 2016 bis 2019 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 72 (NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2021)  Zusammenfassung des Nährstoffberichtes NRW  Ergebnisse des Nährstoffberichts = Mittelwerte auf Kreisebene  Umweltwirkungen der Nährstoffverluste sind zu berücksichtigen  Für die Jahre 2014/16 wurde ein NRW-weiter Minderungsbedarf in Höhe von rund 10.500 t Stickstoff ermittelt, d.h. um diese Menge lagen die ermittelten N- Salden insgesamt über den maximal zulässigen N-Salden. Dabei waren beträchtliche regionale Unterschiede zu verzeichnen. Bei einem Großteil der Flächen mit Minderungsbedarf lag dieser unterhalb von 15 kg N je ha LF, in einigen Regionen jedoch auch über 40 kg N je ha LF. Angesichts der seitdem erfolgten Senkung des Düngeniveaus dürfte das Ziel in vielen Regionen erreicht sein, vor allem in Regionen mit geringem Minderungsbedarf  Im Zeitraum von 2016 bis 2020 ist die Entwicklung der Nährstoffsituation in NRW durch eine kontinuierliche Reduktion des Nährstoffeinsatzes geprägt. Wesentliche Gründe für diese mit Blick auf Nährstoffeinträge positive Entwicklung waren die verschärften Auflagen in der Düngeverordnung von 2017, die Förderung bodennaher Wirtschaftsdüngerausbringung sowie die Wasserschutzberatung in sensiblen Gebieten Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 73 (NÄHRSTOFFBERICHT NRW 2017, 2021)  Handlungsoptionen - Phosphat Ungeachtet der Ergebnisse auf Kreisebene bestehen in vielen Einzelbetrieben P-Überhänge. Möglichkeiten zur Senkung des P- Überhanges sind betriebsindividuell zu prüfen bzw. auch regional unterschiedlich zu sehen Exporte von Wirtschaftsdüngern Verzicht auf die zusätzliche P-Mineraldüngung zu Mais, stattdessen mineralisches Phosphat durch Phosphat aus Wirtschaftsdüngern ersetzen (Gülle- bzw. Gärrestunterfußdüngung) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 74  Handlungsoptionen - Phosphat Noch stärkere Umstellung auf NP-reduzierte Verfahren bei der Schweine- und Geflügelfütterung (aber nur vergleichsweise begrenztes Einsparpotenzial) Verzicht auf Strohabfuhr (Einsparpotenzial lässt sich nicht vollständig realisieren  Einstreu) Erhöhung der Transportwürdigkeit (Separation, Aufbereitung) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 75  Handlungsoptionen - Stickstoff Effizienz des Wirtschaftsdüngereinsatzes erhöhen (Ausbringtermin, Ausbringtechnik)  Senkung des Mineraldüngungsniveaus Fördermaßnahmen für Einführung verlustarmer Technik Ausreichende Lagerkapazitäten (Schaffung von Lagerkapazitäten in aufnehmenden Regionen) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 76  Pflanzenernährung 05.11.2024 Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 77  Was bisher geschah  Was verstehen Sie unter Denitrifikation, welche Einflussfaktoren besitzen Sie als Landwirt?  Nennen Sie Faktoren der Nitratauswaschung.  Welche Neuerungen gibt es in der DüV 2020 seit 01.05.2020 in allen Gebieten?  Was sind die Grundsätze zur Vermeidung hoher Nitratfrachten in das Grundwasser durch Düngung und Nutzung?  Wo und Wie wird N im Getreidekorn gespeichert?  Was sind wesentliche Prozesse des Stickstoffkreislaufs im Boden?  Wie erkennen Sie einen Mangel oder eine Überversorgung von Kulturpflanzen mit Stickstoff?  Was sind die wesentlichen Erkenntnisse des aktuellen Nährstoffberichts NRW aus 2021?  Nennen Sie Handlungsoptionen für einen optimierten Umgang mit Stickstoff und Phosphat. Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 78  Was bisher geschah II  Was ist die flächenspezifische Basis für die Düngeplanung und die Düngedokumentation?  Wie lange und warum müssen Sie Schlagzuschnitte und Schlaggrößen speichern?  Welche Maßnahmen stehen für Sie in welcher Reihenfolge (fristbezogen) als Regelungen im Düngerecht an?  Welche zusätzlichen Anforderungen gibt es in nitratbelasteten bzw. eutrophierten Gebieten?  Nennen Sie (in den wichtigsten Grundzügen) die Vorgehensweise bei der Düngebedarfsermittlung und Dokumentation am Beispiel des Düngeportals NRW! Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 79  Stickstoff (N)-Mangel & Stickstoff (N)-Überschuss Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 80 Quelle Bilder: W. BERGMANN 1. Hafer (Avena sativa) 2. Winterweizen (Triticum aestivum) „Technologische Streifenkrankheit“ durch unsachgemäße N-Düngung bei landwirtschaftlichen Kulturpflanzen. In den gelben Streifen nach wie vor N- Mangel; in den grünen bis dunkel grünen Streifen z. T. N-Überdüngung. 3. Winterraps (Brassica napus oleifera) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 81 (W. BERGMANN)  N-Mangel bei Wintergerste (Hordeum vulgare) Links N-Mangel Rechts N-gedüngt N-Mangel bei Hafer (Avena sativa) Links N-Mangel Rechts N-gedüngt Spärliche Ährenbildung bei Weizen (Triticum aestivum) durch N-Mangel Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 82 (W. BERGMANN)  Straker N-Mangel bei Maisblatt mit Typische N- Mais (Zea mays) ausgeprägten N- Mangelsymptome an Mangelsymptomen; den älteren Blättern beachte die V-Form der von Mais (Zea mays) grünen Blattränder Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 83 (W. BERGMANN)  N-Mangel Schlechte Jugendentwicklung von Raps (Brassica napus oleracea) bei N-Mangel Links N-Mangel Rechts N gedüngt Dürftige Pflanzenentwicklung und Vergilben der Tabak (Nicotiana tabacum) in älteren Blätter bei Lein (Linum usitatissimum) infolge Hydrokultur bei N-Mangelernährung von Prof. Dr.N-Mangel; Thomas Weyer Links N-Mangel; Rechts N gedüngt Folie 84 (W. BERGMANN) Gewächshaustomaten (Lycopersicon esculentum), Sorte Blätter von Sellerie (Apium graveolens) mit Eurocross, links mit N gedüngt, rechts ohne N-Düngung starken N-Mangelsymptomen; Blatt einer mit N gedüngten Pflanze Blätter der Weinrebe (Vitis vinifera), links mit N, von Mitte nach rechts zunehmender N-Mangel Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 85 (W. BERGMANN)  N-Mangel und N-Überschuss Blätter eines Apfels (Malus domestica) der Sorte „Golden Delicius“ auf M VII; Blatt N-Gehalte links = 0,87% (Mangel) und rechts = 3,12% (Überschuss) Äpfel der Sorte „Golden Delicius“ auf M IV bei N- Gehalten links = 1,01% (Mangel) Mitte = 2,60% (normal) rechts = 3,35% (Überschuss) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 86 (W. BERGMANN)  Schlechtes Ausreifen von Tomaten (Lycopersicon esculentum) mit Mg- und K- Mangel-ähnlicher Gelb- und Grünfärbung der Früchte um das Stielende infolge zu hoher N-Düngung Normal mit N gedüngter Apfelbaum (Malus domestica) der Sorte „Golden Delicius“ mit Frucht auf einem schwach sauren Lehmboden (oben) Mit N überdüngter Apfelbaum (Malus domestica) der Sorte „Golden Delicius“ mit Frucht auf einem schwach sauren Lehmboden (unten) Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 87 (W. BERGMANN)  N-Überschuss Gewächshausgurken (Cucumis sativus) mit stark ausgeprägten N- Überschusssymptomen „Spitzenbräune“ bei Salat (Lacuca sativa var. capitata) infolge von Nitrat- und Chloridüberschuss auf einem Sandboden Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 88 (W. BERGMANN)  (6) Zusammenfassung 1  N-Gehalte und -Dynamik im Boden  3.000 – 6.000 kg N/ha in 20 cm Krume  N-Bilanz in viehhaltenden Betrieben stark positiv  N-Mobilisierung durch Mikroorganismen in zwei Schritten  Ammonifizierung: org. N-Verbindungen  NH3 NH4  Nitrifizierung : NH4  NO2  NO3  NO3 sehr mobil im Boden, kaum adsorbiert  hohe Auswaschungsgefahr  DCD zur Gülle stoppt Nitrifikation, tötet Bodenbakterien ab  N-Immobilisierung  durch Einbau in Mikroorganismen bei weitem C/N-Verhältnis  Durch NH4-Fixierung in illitreichen Böden  N-Verluste  NH3 bei oberflächlich ausgebrachten organischen Düngern und/oder bei Kombination NH4 + Kalk oder hohem pH-Wert (Verlust = 60 –90 %)  N-Auswaschung im Sand am höchsten (1-200 kg N/ha x a –1)  Denitrifikation (NO3 N2 ), unter anaeroben Verhältnissen Verluste 30 % und mehr Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 89  (6) Zusammenfassung 2  N-Einträge  Atmosphäre ~ 19 – 53 kg N/ha x a –1 (NRW)  N-Fixierung  durch freie, assozierte und symbiotische Mikroorg.  Symbiotische Leistung = 60 – 600 kg N/ha x a-1  N in der Pflanze  Aufnahme als NO3 >> NH4  Reduktion zu NH3 und Einbau in Aminosäuren  Proteine als N-Speicher, vielfältige Funktionen (Chlorophyll, Nucleinsäuren etc.)  Mangel führt zu Chlorosen, Starrtracht, Nekrosen, Kümmerwuchs  Überversorgung führt zu Reifeverzögerung, Krankheitsanfälligkeit und Lager erhöht, Geschmack und Haltbarkeit schlecht Prof. Dr. Thomas Weyer Folie 90