Herausforderung Nährstoffeffizienz: Zwischenfrüchte strategisch einsetzen

Herausforderung Nährstoffeffizienz: Zwischenfrüchte strategisch einsetzen

Nährstoffe müssen immer effektiver eingesetzt und im Anbausystem gehalten werden! Denn bei deutlich gestiegenen Düngemittelpreise, Restriktionen zur Nährstoffapplikationund bei einem stärkeren Bewusstsein für Ressourcen- und Umweltschutz steht die Nährstoffeffizienz so sehr im Fokus wie lange nicht.

Ein strategischer Einsatz von Zwischenfrüchten bietet hier Lösungsansätze

1. Nährstoffe vor Auswaschung schützen

Zwischenfrüchte können Nährstoffe im Herbst effektiv sammeln, in Biomasse speichern und so in der oberen Bodenschicht halten. Nährstoffe, die nach der Ernte im Boden verbleiben, drohen über Winter durch Auswaschung und Oberflächenabfluss verlorenzugehen. Je nach Bodenart und pH-Wert betrifft das neben Stickstoff auch z. B. Kalium, Magnesium und Schwefel.

2. Zusätzliche Nährstoffe mobilisieren

Leguminosen in der Zwischenfrucht bringen über ihre Symbiose mit Knöllchenbakterien zusätzlichen Stickstoff ins System. Davon profitiert auch die Folgefrucht. Abhängig von Leguminosenart, Witterung, Bodenstruktur, Wasserverfügbarkeit und Vegetationszeit fixieren Leguminosen im Zwischenfruchtanbau bis zu 200 kg N/ha. Ein maximales Ergebnis wird mit optimal gesäten, grobkörnigen Leguminosen auf Böden mit einer guten Wasserverfügbarkeit und gutem Gasaustausch erzielt. Auch können einige Zwischenfruchtarten durch Symbiose mit Mykorrhizapilzen oder durch Ausscheidung von Säuren festgelegte Nährstoffe wieder verfügbar machen.

3. Nährstoffübertragung zur Folgefrucht

Sobald die organische Substanz im Frühjahr mineralisiert wurde, stehen die zuvor in der Zwischenfrucht gebundenen Nährstoffe der Folgefrucht in pflanzenverfügbarer Form wieder zur Verfügung. Dabei hängen Umfang und Zeitpunkt der N-Mineralisation von verschiedenen Faktoren ab.


Welche Nährstoffnachlieferung kann man für die Folgefrucht erwarten?

Verantwortlich für die Zersetzung der organischen Substanz sind Mikroorganismen, die den Stickstoff als Ammonium freisetzen (Mineralisation). In gut durchlüfteten Böden, bei ausreichend Feuchtigkeit und Wärme wird Ammonium von nitrifizierenden Bakterien zu Nitrit und Nitrat oxidiert (Nitrifikation). Nitrat dient grünen Pflanzen und den meisten Bakterien als Stickstoffquelle. Unter Sauerstoffabschluss, z. B. bei Staunässe und in verdichteten Schichten, kann Nitrat zu Ammonium, Nitrit oder zu gasförmigen Stickstoffverbindungen umgesetzt werden, was zu Stickstoffverlusten führt.

Es ist schwierig, den Umfang und Zeitpunkt der N-Mineralisation aus der Zwischenfrucht exakt zu bestimmen. Wird Folgendes beachtet, lässt sich jedoch eine gute Einschätzung abgeben:

  • Aussaattermin und Biomassebildung: Je früher der Aussaattermin, desto mehr Zeit steht für die Nährstoffaufnahme, die Biomassebildung und die Stickstofffixierung zur Verfügung.
  • Entwicklungszustand: Je weiter die Zwischenfrucht entwickelt ist, desto höher die Verholzung und desto weiter ist das C/N-Verhältnis, wodurch die Mineralisation verlangsamt wird (siehe Abb. 1).
  • Umbruchtermin: Späte Umbruchtermine schützen zwar vor Nährstoffauswaschung, aber die Nährstoffe stehen auch erst später der Folgefrucht zur Verfügung. Wird die Zwischenfrucht bei Frost schon einmal geschlegelt, beginnt bereits eine verhaltene Mineralisation und die Nährstoffe stehen zeitgerecht für die Folgefrucht bereit.
  • Art der Einarbeitung: Je stärker die Biomasse zerkleinert und je flacher sie im Boden eingearbeitet wurde, desto schneller werden die Nährstoffe wieder frei.
  • Bodenzustand und -struktur: Ein leicht erwärmbarer Boden mit gutem Gasaustausch und gesunder Bodenstruktur fördert die mikrobielle Aktivität und damit eine schnelle Umsetzung der organischen Substanz im Boden.
  • Zwischenfruchtart: Zwischenfrüchte unterscheiden sich in ihrem N-Aneignungsvermögen und haben damit mehr oder weniger Stickstoff in der Biomasse. Zudem setzt bei winterharten Zwischenfrüchten die Mineralisation später ein als bei nicht-winterharten Zwischenfrüchten. Leguminosen fixieren zusätzlich Luftstickstoff in der Biomasse.
  • Wurzel-Spross-Verhältnis: Wurzeln haben ein weiteres C/N-Verhältnis und langsamere Mineralisation als die oberirdische Biomasse. Besonders in trockenen Jahren verschiebt sich das Verhältnis in Richtung Wurzelmasse.

Stickstofffreisetzung
Stickstofffreisetzung

N-Nachlieferung von Zwischenfruchtmischungen
N-Nachlieferung von Zwischenfruchtmischungen


Nach Berücksichtigung der oben genannten Faktoren und anhand von Daten aus Versuchen, Werten aus verschiedenen Schätzmethoden und langjährigen Erfahrungswerten wurden für verschiedene Zwischenfruchtmischungen Spannweiten der N-Nachlieferung für die Folgefrucht berechnet. Nach Bestimmung der maximalen Gesamt-Biomasse und des darin gebundenen Stickstoffs wurde die Nachlieferung zur Folgefrucht mit 60 % angesetzt (Verluste durch gasförmige Umsetzungen, Auswaschung und Einbau in nicht direkt verfügbare organische Verbindungen). Tabellen zur Einschätzung der N-Produktion verschiedener Zwischenfruchtmischungen finden Sie in der Onlineversion dieses Artikels. Besonders berücksichtigt bei der Abschätzung der N-Nachlieferung für die Folgefrucht wurde der Aussaattermin der Zwischenfrucht mit den oben beschriebenen Einflüssen auf Biomassebildung, N-Aufnahme und spezifisches C/N-Verhältnis der Zwischenfruchtmischung.

Beispielrechnung für SortenGreening® DEFENDER + Sommerwicke

242 dt FM/ha mit 90 kg N/ha in der oberirdischen Biomasse*, davon 60 % nutzbar für die Folgekultur

Preis: 3,40 €/kg N (Kalkammonsalpeter) 90 kg N x 60 % x 3,40 € = 184 €/ha eingesparte N-Düngerkosten

*Mittel aus div. Versuchen 2021


Fazit

Man kann mit Zwischenfrüchten Düngerkosten einsparen!

Durch Nährstoffgewinnung und Schutz vor Nährstoffverlagerung wirkt sich der Zwischenfruchtanbau positiv auf die Stickstoffversorgung der Folgefrucht aus, egal ob mit oder ohne Leguminosen. Ein Netto-Stickstoffgewinn ist aber nur mit leguminosenhaltigen Mischungen zu erzielen. Außerdem sind diese Mischungen flexibel auf Standorten mit eingeschränkter Nährstoffverfügbarkeit einsetzbar. Sichere Bodendeckung für gute Unkrautunterdrückung und höhere Frostsensibilität sind ergänzende positive Effekte der optimalen N-Versorgung.

Text: Michaela Schlathölter und Wibke Imgenberg

Nährstoffgehalte und voraussichtliche Nachlieferung von Zwischenfrüchten; Zuvergrößern bitte Anklicken
Nährstoffgehalte und voraussichtliche Nachlieferung von Zwischenfrüchten; Zuvergrößern bitte Anklicken


Schnell gelesen (Kurzfassung):

Ein strategischer Einsatz von Zwischenfrüchten bietet hier Lösungsansätze:

1. Nährstoffe vor Auswaschung schützen

2. Zusätzliche Nährstoffe mobilisieren

3. Nährstoffübertragung zur Folgefrucht


Welche Nährstoffnachlieferung kann man für die Folgefrucht erwarten?

Es ist schwierig, den Umfang und Zeitpunkt der N-Mineralisation aus der Zwischenfrucht exakt zu bestimmen. Wird Folgendes beachtet, lässt sich jedoch eine gute Einschätzung abgeben:

  • Aussaattermin und Biomassebildung: Je früher der Aussaattermin, desto mehr Zeit steht für die Nährstoffaufnahme, die Biomassebildung und die Stickstofffixierung zur Verfügung.
  • • Entwicklungszustand: Je weiter die Zwischenfrucht entwickelt ist, desto höher die Verholzung und desto weiter ist das C/N-Verhältnis, wodurch die Mineralisation verlangsamt wird.
  • Umbruchtermin: Späte Umbruchtermine schützen zwar vor Nährstoffauswaschung, aber die Nährstoffe stehen auch erst später der Folgefrucht zur Verfügung.
  • Art der Einarbeitung: Je stärker die Biomasse zerkleinert und je flacher sie im Boden eingearbeitet wurde, desto schneller werden die Nährstoffe wieder frei.
  • Bodenzustand und -struktur: Ein leicht erwärmbarer Boden mit gutem Gasaustausch und gesunder Bodenstruktur fördert eine schnelle Umsetzung der organischen Substanz im Boden.
  • Zwischenfruchtart: Zwischenfrüchte unterscheiden sich in ihrem N-Aneignungsvermögen und haben damit mehr oder weniger Stickstoff in der Biomasse. Zudem setzt bei winterharten Zwischenfrüchten die Mineralisation später ein als bei nicht-winterharten Zwischenfrüchten. Leguminosen fixieren zusätzlich Luftstickstoff in der Biomasse.
  • Wurzel-Spross-Verhältnis: Wurzeln haben ein weiteres C/N-Verhältnis und langsamere Mineralisation als die oberirdische Biomasse.

Fazit

Man kann mit Zwischenfrüchten Düngerkosten einsparen!

Durch Nährstoffgewinnung und Schutz vor Nährstoffverlagerung wirkt sich der Zwischenfruchtanbau positiv auf die Stickstoffversorgung der Folgefrucht aus, egal ob mit oder ohne Leguminosen. Ein Netto-Stickstoffgewinn ist aber nur mit leguminosenhaltigen Mischungen zu erzielen.