Leitung: Technische Universität München (TUM) und Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren (IGZ)
Ausgangspunkt sind Beobachtungen (der gärtnerischen Praxis) und (wissenschaftliche) Untersuchungen, dass es Abweichungen im N-Freisetzungsverhalten von organischen Düngern und deren Düngewirkung an verschiedenen Standorten gibt, auch zwischen gemessenen und modellierten (N-Expert, NDICEA) Werten. Um die Düngergaben und damit das Düngermanagement besser an das Pflanzenwachstum anzupassen, ist es notwendig, die Bedingungen für die unterschiedlichen Reaktionen zu verstehen. Daraus ergibt sich die Fragestellung, welche Ursachen dem unterschiedlichen Verhalten der Dünger in verschiedenen Böden zugrunde liegen. Auf der einen Seite kann der Tongehalt eine größere Rolle spielen (z.B. Sorptionsoberflächen, Struktur, Wasserhaltefähigkeit), aber auch die Düngungsvorgeschichte (langfristige Mistdüngung, vermehrt Gründüngung, Handelsdünger) könnte eine Ursache sein. Auf der anderen Seite wird sich eine Wechselwirkung mit den Eigenschaften der organischen Dünger ergeben (Herkunft des Materials und C/N-Verhältnis, mikrobielle Erschließbarkeit physisch und chemisch, pH-Wert). Die beobachtbare Immobilisierung von Stickstoff aus Düngern ist Teil dieser Wechselwirkung.
Ebenfalls stellt sich die Frage nach der Bewertung von Bodenanalysen und der daraus abgeleiteten Vorhersagbarkeit der Stickstoff-Mineralisation.
Die Ziele des Arbeitspakets sind, Ursachen für Unterschiede im N-Freisetzungsverhalten von verschiedenen Böden und Düngemitteln zu identifizieren, sie mit Kalkulationsmodellen zu beschreiben und Bodenuntersuchungsmethoden hinsichtlich der (prognostizierten) N-Mineralisation besser und sicher einordnen zu können. Damit stehen Informationen für die Verbesserung der Modelle N-Expert und NDICEA und für die Praxis der Bodenuntersuchung zur Verfügung.
Folgende Hypothesen sollen überprüft werden:
- Mit steigendem Tongehalt sinkt zunächst die Mineralisationsgeschwindigkeit des organischen Düngers
- Mit steigendem Tongehalt sinkt die relative N-Mineralisierung des Bodenstickstoffs
- Die Netto-N-Mineralisierung des organischen Düngemittels ist unabhängig vom Tongehalt
- Das bisherige Düngemanagement, das sich im C/N-Verhältnis abbildet, hat Einfluss auf den Verlauf der Nettomineralisierung
- Leicht verfügbare Fraktionen der organischen Substanz im Boden führen zu einer schnelleren Mineralisierung
Um die Hypothesen zu überprüfen wurden Inkubationsversuche durchgeführt, in denen von verschiedenen Boden – Düngemittel – Kombinationen die Nitratbildung und die Nettomineralisation über die Zeit bestimmt wurden. Die Nitratbildung bzw. Nettomineralisationsrate über die Zeit sind die Kennwerte, die für die Kalkulationsprogramme genutzt werden.
Der Effekt der Bodenart wurd durch eine Bodenserie des gleichen Bodentyps mit unterschiedlicher Textur bzw. Tongehalt bestimmt. Der Effekt wird zunächst durch die Unterschiede der N-Nettomineralisation in der Bodenserie beim Betrachten der Kontrollvarianten (1.) ohne Dünger und (2.) Horn-Referenz-Dünger ermittelt.
Für die Abschätzung der N-Mineralisation unter Kenntnis des Einflusses der Bodentextur wurden zusätzliche Bodeneigenschaften wie Humusgehalt und -qualität (z.B. Corg, Nt oder extrahierbare C Mengen) , mikrobielle Aktivität (CO2-C-Freisetzung) in Kombination mit organischen Düngern untersucht. Diese (leicht zu bestimmenden) Bodenparameter können als weitere Grundlage den Kalkulationsmodellen dienen. Der Versuchsansatz wird dann durch verschiedene, alternative Düngemittel in Anlehnung an Arbeitspaket 4 und 5 erweitert (z.B. Kleegrasmischungen, Leguminosenschrot, Keratine). Dünger wurden nach C/N-Verhältnissen differenziert, um auch Immobilisierung und Re-Mineralisierung von Stickstoff abbilden zu können. Der Effekt des Düngemittels kann durch die Unterschiede der N-Nettomineralisation bei Anwendung verschiedener Dünger bei gleicher Bodenart ermittelt werden. Die Untersuchung der verschiedenen Düngemittel in der Bodenserie gibt gleichzeitig ein Maß für die Standort-abhängige Anwendungsbreite der einzelnen Düngemittel hinsichtlich ihres N-Freisetzungsverhaltens.
Bodenproben von verschiedenen Standorten, inklusive der Böden aus den ausgewählten Feldversuchen der Partner und Betriebe wurden untersucht. Zur weiteren Beschreibung der potentiellen N-Verfügbarkeit in den Böden wurden zusätzlich Analysen durchgeführt (Heißwasserextraktion von C und N, EUF-N in zwei Fraktionen, verfügbares P und K sowie pH-Wert-Messungen).
Mit Hilfe der verschiedenen Bodenuntersuchungen wurden die verwendeten Böden hinsichtlich ihres Potentials zur N-Freisetzung und Umsetzung organischer Dünger charakterisiert und in Verbindung zu den Inkubationsversuchen und den Ergebnissen der Pflanzenuntersuchungen und Modellkalkulationen bewertet.
Begleitend zu diesen Versuchen wurden Pflanzenversuche durchgeführt, bei denen die Biomassebildung der Pflanzen und deren N-Aufnahme als Kriterium für die N-Freisetzung der Boden – Düngemittel – Kombinationen diente und eine Prüfung der Modellergebnisse erlaubte.
Stickstoffverfügbarkeit als Resultat der Interaktion von Düngemittel und Bodeneigenschaften
Nitrogen availability as result of interaction between fertilizer and soil properties
Ergebnisse der Hauptprojektphase, siehe Bericht
Zielsetzungen der Verlängerung der Forschungsarbeiten bis 12/2025:
Systemischen Einfluss der Bewirtschaftungsvorgeschichte auf N-Nachlieferung und Düngemittelumsatz identifizieren
- (I.) Düngungsvorgeschichte mit langjähriger org. Düngung
- (II.) Fruchtfolge als Betriebssystem
- (II. a Leguminosen-Anteil und
II. b Leguminosen-Management)
- (II. a Leguminosen-Anteil und
Einfluss des N-Nachlieferungspotenzials in den Kontext der Bilanzierung stellen (Entstehung von Dis-Bilanzen), N-Nachlieferungsbeitrag und die Wirkung org. Handelsdünger genauer vorhersagen können (in Zuasmmenarbeit mit Arbeitspaket 2)
Erstellung einer Datengrundlage, als Berechnungsbasis für Algorithmen in unterschiedlichen Modellen zum C/N-Umsatz in Zusammenhang mit einem Bewirtschaftungssystem, nicht nur für den Gemüsebau, sondern auch andere Anwendungsbereiche (Ackerbau, Forstwirtschaft)
Kontakt
Robert Kahle
Technische Universität München
Tel.: 08161/71-2403
Mail: r.kahle@tum.de
