Düngung nach Plan
Nach der Ernte ist vor der Ernte. Schließlich steht im Herbst eine neue Pflanzengeneration auf den Feldern bereit. Die Herausforderung: Für optimale Wachstumsbedingungen müssen die dem Boden entzogenen Nährstoffe wieder zugeführt werden. Welche Prämissen der Boden vorgibt und welche Konsequenzen daraus für die Düngung folgen, wurde im Newsartikel „Bodennährstoffe gezielt anpassen“ ausführlich dargestellt.
Bevor nun eine zielgenaue Düngung erfolgen kann, steht als Erstes eine aussagekräftige Untersuchung des Nährstoffbedarfs auf dem Plan. Dafür gibt es mehrere Verfahren, die sich teilweise ergänzen. So lassen sich über Feld- und Gefäßversuche, chemische Pflanzenanalysen und die Diagnose von Mangelsymptomen erste Hinweise für eine bedarfsgerechte Düngung ermitteln. Diese Verfahren beschäftigen sich mit den Eigenschaften der Kulturpflanzen, ihrer chemischen Zusammensetzung und den Einflüssen auf ihre Gesundheit. Mangelsymptome deuten dabei auf eine ungenügende Versorgung des Bestandes hin.
Noch exaktere Aussagen über die Versorgungslage der Ackerflächen lassen sich mittels Bodenuntersuchungen treffen. Bei der chemischen Analyse erfolgt die Probenentnahme in der Regel in der Ackerkrume aus bis zu 60 Zentimeter Tiefe. Dies erfolgt meist nach der Ernte der vorangegangenen Hauptfrucht im Herbst oder Frühjahr. Dabei sollten zwischen Probenentnahme und letzter Bodenbearbeitung beziehungsweise Düngung mindestens sechs Wochen liegen. Auf größeren Arealen mit heterogenen Teilflächen teilt man dafür die Schläge in Ertragszonen ein. Zur Identifizierung solcher Teilflächen gibt es verschiedene digitale Hilfsmittel aus dem Bereich Precision Farming. Mit dem Baustein Crop View von 365FarmNet wird dazu das Ertragspotenzial der Pflanzenbestände bestimmt. Hierzu nutzt man historische Satellitendaten und analysiert somit die Bestände mehrerer Jahre. Anhand der Ergebnisse lässt sich dann ein Probenplan ermitteln. Auf den Flächen selbst werden mehrere Einzelproben genommen, aus denen Mischproben für eine Laboranalyse erstellt werden. Extraktionsverfahren in Kombination mit verschiedenen Lösungsmitteln bestimmen dann die verfügbaren Nährelemente und den pH-Wert des Bodens. Bei einem Boden mit hohem Anteil an organischer Substanz werden die Nährstoffgehalte pro Volumeneinheit Boden angegeben. Dafür muss zusätzlich das Raumgewicht, also die Lagerungsdichte beziehungsweise Rohdichte des Bodens bekannt sein. Durch solche Informationen verbessert sich die Beziehung zwischen der Bodenuntersuchung und der tatsächlichen Nährstoffversorgung, da die Durchwurzelung einbezogen wird.
Bilanzierung der Düngung
Die ordnungsgemäße Düngung nach guter fachlicher Praxis soll die Kulturpflanzen mit allen benötigten Nährstoffen versorgen. Gleichzeitig gilt es, zu hohe Düngergaben und eine damit verbundene Boden‑, Wasser- und Luftbelastung durch Nährstoffverluste zu vermeiden. Zur Ermittlung des Düngebedarfs müssen die Zusammensetzung der Düngemittel, der Nährstoffentzug der Pflanzen, die angestrebten Erträge, die Vorräte im Boden, das Nachlieferungspotenzial und die Nährstoffeinträge ins Kalkül gezogen werden. Industriell hergestellte Düngemittel sind mit genauen Angaben über die Zusammensetzung versehen. Somit lässt sich die Menge der ausgebrachten Elemente genau ermitteln. Für betrieblich anfallende organische Düngemittel wird die Nährstoffkonzentration im Labor untersucht. Vorräte und Potenziale des Bodens sowie Entzug durch die Pflanzen lassen sich ebenfalls durch die genannten Verfahren labortechnisch analysieren. Nährstoffeinträge erfolgen maßgeblich durch organische und anorganische Düngung. Dies geschieht dabei in den engen Grenzen der Düngeverordnung.
Für das Management der Düngung stehen Softwarelösungen zur Verfügung, die Fristen, Grenzen und Ausnahmen für den jeweiligen Betrieb ermitteln und so die Maßnahmen strukturieren und vereinfachen. Ein Beispiel ist der Baustein DELOS Nährstoffmanagement von 365FarmNet. Er enthält alle aktuellen Regelungen der Bundesländer für eine verlässliche und exakte Düngebedarfsermittlung.
Für die Nährstoffbilanz bei der Düngung sind auch Einträge wichtig, die über die nasse und trockene Deposition in den Boden gelangen. Bei der nassen Deposition reichern sich im Regen oder Nebel gelöste Stoffe im Boden an. Dieser Eintrag lässt sich über spezielle Bulk-Niederschlagssammelgefäße bestimmen. Von trockener Deposition sprechen Experten, wenn sich in der Luft vorhandene feste oder gasförmige Teilchen auf den Pflanzen und im Boden ablagern. Diese Deposition ist umso höher, je größer die Oberfläche ist, auf der sich die Stoffe niederlassen können. Daher sind die Werte auf bewachsenen Böden höher als auf unbewachsenen Ackerflächen. Beide Effekte unterscheiden sich in ihrer örtlichen Ausprägung. Hohe Stickstoffeinträge treten in diesem Zusammenhang häufig in Gebieten mit starkem Viehbesatz und damit verbundenen NH³-Emissionen auf. Schwefel gelangt auf diesem Weg vermehrt in der Nähe von Industrie- oder Ballungsgebieten in die Pflanzenbestände. In Gebieten, die an Meerwasser angrenzen, treten häufig höhere Na- und Mg-Konzentrationen im Boden auf. Diese Zusammenhänge müssen bei der Düngung unbedingt beachtet werden, um eine Überversorgung der Flächen zu vermeiden.
Beachtenswerte Nährstoffausträge entstehen hauptsächlich aus dem Nährstoffentzug der Pflanzen und dem Abtransport nach der Ernte. Der Nährstoffentzug durch Pflanzen ist abhängig von Pflanzenart, ‑sorte und ‑ertrag. Auf dem Feld zurückbleibende Pflanzenreste gelten als Nährstoffeintrag und sind bei der Düngung entsprechend zu berücksichtigen. Weitere Verluste entstehen durch abfließendes Oberflächenwasser, besonders bei stark verdichteten Teilflächen. Dabei können die Nährstoffe nicht nur über die Oberfläche verlorengehen, sondern auch durch Abfluss im Zwischen- und Grundwasser oder über Drainagen. Diese Nährstoffausträge sind wiederum abhängig von Art und Struktur des Bodens. Gasförmige Verluste, besonders bei stickstoffhaltigen Verbindungen, müssen bei der Düngung ebenfalls einkalkuliert werden.
Wichtige Nährstoffe für die Düngung
Für eine ausreichende Düngung müssen alle benötigen Nährstoffe in Einklang gebracht werden. Dabei wirkt das Element limitierend, das am wenigsten in der Bodenlösung bereit steht (Liebigsches Minimumgesetz). Zu den Hauptnährelementen zählen – nach abnehmenden Gehalten in der Pflanzensubstanz geordnet – die Elemente Stickstoff, Kalium, Calcium, Magnesium, Phosphor und Schwefel. Zusätzlich sind Silizium und Natrium für einige Pflanzenarten von Bedeutung.
Stickstoff kommt mengenmäßig am häufigsten vor. Er gehört damit zu den Hauptelementen in der Pflanzenernährung und ist zusätzlich ein wichtiger Baustein für Mikroorganismen. Auch ist er Bestandteil vieler organischer Verbindungen wie Aminosäuren, Vitaminen und Chlorophyll. Da er nur selten in den Ausgangsgesteinen und der mineralischen Bodensubstanz vorkommt, muss er im Ackerbau durch geeignete Düngemittel zugeführt werden. Die Stickstoffversorgung von Kulturpflanzen ist häufig ertragsbegrenzend. Hohe Ergebnisse resultieren also meist aus einer ausreichender Gabe.
Kalium ist für den osmotischen Druck in den Pflanzen und damit für die Regulierung des Wasserhaushalts verantwortlich. Weiterhin ist es, ähnlich wie Magnesium, für die Aktivierung von bestimmten Enzymen notwendig. Eine gute Versorgung mit Kalium erhöht die Dürre- und Frostresistenz. Ein Mangel hingegen führt zur vermehrten Blattwelke, besonders an den Rändern der Blätter. Daraus bilden sich meist Chlorosen und Nekrosen.
Phosphor kommt in der Erdkruste vor und ist für alle Lebewesen ein sehr wichtiges Element. Er bewegt sich in der Nahrungskette über den Boden zu den Pflanzen, Tieren und letztendlich zum Menschen. Phosphor ist für die Energieversorgung der Zellen verantwortlich (ADP, ATP-Synthese), wird als Zellbaustein und für die Bildung organischer Substanzen verwendet. Ein Mangel im Boden wirkt sich negativ auf das Pflanzenwachstum aus, und zwar in Form von Mangelerscheinungen wie Nekrosen und Chlorosen.
Schwefel ist ein Bestandteil vieler Pflanzeninhaltsstoffe wie beispielsweise Aminosäuren, Enzymen und Vitaminen. Ein Mangel stört die Protein- und Chlorophyllsynthese und führt in der Folge zur Gelbfärbung zunächst von jungen Blättern und später des gesamten Blattapparates. Bei Raps kann ein Mangel zum totalen Ertragsausfall führen. Daher ist eine ausreichende Versorgung mit Schwefel für die Erzeugung von hochwertigen Lebensmitteln enorm wichtig.
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