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Agrarforschung

Wechselwirkungen zwischen Stickstoff und Beregnung bei Mais
Optimierung und Begrenzung der Risiken

ITCF Colmar, AGPM Colmar (F)
D. Lasserre, F. Juncker-Schwing
1996 - 1999

Problemstellung

Mais ist eine bedeutende Kultur in der Oberrheinebene, die die Standortbedingungen dieser Region gut verwertet. Im Elsaß werden rund 50% der Maisfläche in der Ebene und 30% der gesamten Maisfläche beregnet. Mit dem Ausbau der Beregnung ging eine Intensivierung, vor allem was die Stickstoffdüngung anlangt, einher. Deshalb wird häufig unterstellt, dass sie die Gefahr der Nitratauswaschung ins Grundwasser erhöht. Sowohl im Elsaß als auch in Baden-Württemberg ist der Schutz der Grundwasserqualität vor Nitratbelastung mit einer besseren Bemessung der Stickstoffdüngung und einer besseren Beregnungssteuerung verknüpft. Von daher ist es notwendig, die Aufwandmenge dieser beiden Produktionsfaktoren zu optimieren und so gleichzeitig die Entwicklung der Erträge als auch die der Nmin-Gehalte im Boden zu kontrollieren.

Ziel

Die im Elsaß und in Baden-Württemberg von 1996 bis 1998 angestellten Versuche wurden durchgeführt, um hinsichtlich der Kombination verschiedener Verfahren der Beregnung und Stickstoffdüngung die besten Lösungen auf technischer (Ertrag), wirtschaftlicher (Deckungsbeitrag, Anbausystem) und ökologischer (Begrenzung der Nitratauswaschung) Ebene zu ermitteln.

Methode

Der Exaktversuch wurde in Rouffach (F) mit 4 Beregnungsverfahren und 6 Düngungsverfahren durchgeführt. Der Exaktversuch in Hausen (D) erlaubte die Kombination von zwei Bereg-nungsverfahren mit drei Stickstoffdüngungsstufen.

Ergebnis

Im Jahr 1996 lag in Rouffach die optimale Stickstoffdüngung bei 170 kg N/ha, unabhängig vom Beregnungsverfahren (2, 3,5 oder 5 mm/Tag), während sie 1997 bei 120 kg N/ha lag, sofern mindestens 3,5 mm/Tag beregnet wurden. Im trockensten Jahr 1998 gab es gute Ergebnisse mit den Kombinationen 170 kg N/ha x 3,5 mm/Tag sowie bei 120 kg N/ha x 5 mm/Tag. Für die drei Jahre 1995, 1996 und 1997 wurde in Hausen durch Beregnung über alle Düngungsstufen hinweg ein Mehrertrag von 11,2 dt/ha erzielt. Dies ist typisch für einen relativ tiefgründigen Boden mit guter Feldkapazität, wo die Beregnung zwar einen Gewinn bedeutet, für die Pflanzenentwicklung jedoch nicht entscheidend ist.

Die Nitratgehalte des Bodens nach der Ernte Mitte September wurden in Rouffach (F) mittels einer Bilanzmethode 'Zufuhr - Abfuhr' als ein theoretischer Nmin-Wert geschätzt und dann mit dem tatsächlich gemessenen verglichen. Zunächst stellt man fest, dass die Stickstofflieferung des Bodens unabhängig ist von dessen Wassergehalt. Hingegen spielt die die Mineralisation begünstigende Temperatur eine große Rolle. In den Jahren 1996 und 1997 liegen die in den verschiedenen Bewässerungsvarianten gemessenen Nmin-Werte bis zu einer Stickstoffgabe von 120 kg N/ha nahe beieinander. Ab 170 kg N/ha kommt es bei 2 und 3,5 mm/Tag, ab 220 kg N/ha auch bei 5 mm/Tag, zu einem deutlichen Anstieg der Nitratgehalte. In der unberegneten Variante steigen die Nitratgehalte bereits ab einer Düngung von mehr als 50 kg N/ha an. Im Jahr 1998 verhält es sich mit den Nmin-Gehalten der verschiedenen Varianten ähnlich wie in den beiden anderen Jahren.

Die Untersuchung der Beziehungen 'Ertrag (Korn oder Ganzpflanze) x Stickstoffaufnahme' gibt Auskunft über die Stickstoffeffizienz. In den Jahren 1996 und 1997 ist keine Auswirkung der Beregnung auf die Stickstoffeffizienz erkennbar. 1998 zeigt sich hingegen ein deutlicher Effekt: Bei Stickstoffaufnahmen jenseits von 150 kg N/ha steigert eine Beregnung die Stickstoffeffizienz. Der Düngerstickstoff wird besser verwertet, wenn es nicht zu Wassermangel kommt. Ähnliche Beziehungen lassen sich beim Ganzpflanzenertrag, beim Tausendkorngewicht und der Anzahl Körner/m 2 feststellen.

Die Auswaschungsmengen an Nitrat im Dränwasser im Sommer unter der Vegetation in Rouffach (F) sind gering (0 - 11,9 kg NO 3 -N/ha). Die höchsten Werte treten dabei bei den Varianten mit zu hoher Düngung bzw. zu starker Beregnung auf. Das LIXIM-Modell gestattet die Simulation der Auswaschung über Winter, ausgehend von am Standort gemessenen Daten. Die Überschreitung der berechneten OGL-Düngung (ordnungsgemäße Landbewirtschaftung) geht in Rouffach immer mit einer Erhöhung der Nitratauswaschung einher. Außerdem erhöht eine übertriebene Bewässerung die Auswaschung über Winter. In Hausen waren die ausgewaschenen Stickstoffmengen während dreier Winter sehr gering und lagen immer unter 15 kg N/ha. Bis zu einer Stickstoffdüngung von 170 kg N/ha scheint die Beregnungsintensität keinen Einfluss zu haben. Darüber steigen die Nitratkonzentrationen des Sickerwassers jedoch mit zunehmender Beregnungsstärke. Die Variante 170 kg N/ha x 3,5 mm/Tag, die einer gängigen Praxis bei den Beregnungslandwirten in der Ebene entspricht, wirft aus Sicht der
Ökologie dennoch Fragen auf, da sie dem Modell nach ein stark nitratbelastetes (140 mg/l) Sickerwasser produziert. Die in Hausen in den 3 Wintern gemessenen Nitratkonzentrationen im Sickerwasser übersteigen nie die Nitratkonzentration von 40 mg N/l, es gab in diesem Versuch keine überhöhten Varianten.

Eine grobe Wirtschaftlichkeitsberechnung für die beiden Standorte zeigt, dass in den drei Versuchsjahren, die sich klimatisch deutlich unterschieden, der mittlere Ertragszuwachs durch Beregnung bei 27,4 dt/ha in Rouffach und bei 11,2 dt/ha in Hausen lag. Von dem monetären Mehrertrag sind die Kosten der Beregnung abzuziehen. In feuchten Jahren lohnt sich die Beregnung demnach in Rouffach kaum oder gar nicht, in trockenen Jahren dagegen ganz klar.

Schlussfolgerung

Die Nitratauswaschung während des Sommers ist ein Phänomen von geringer Intensität. Während in Rouffach die Menge an ausgewaschenem Stickstoff im Winter bei übermäßiger Düngung und übermäßiger Beregnung bis auf 100 kg N/ha steigen kann, bleibt sie in Baden-Württemberg, unabhängig vom Verfahren, immer auf niedrigem Niveau unter 15 kg N/ha. Die Höhe der Stickstoffdüngung scheint für das Risiko der Nitratauswaschung über Winter entscheidender zu sein als die Intensität der Beregnung. Wird ein Maisbestand entsprechend seinem Bedarf gedüngt, so führt Wassermangel infolge un-zureichender Beregnung zu einer erhöhten Gefahr der winterlichen Auswaschung. In Rouffach werfen die, methodisch angreifbaren LIXIM-Ergebnisse nichtsdestotrotz die Frage nach der Qualität des Sickerwassers auf, welches sich im Winter unter einem Maisfeld mit Beregnung bildet. Vernünftigerweise kann man jedoch annehmen, dass bei einer dem Kulturbedarf angepassten Stickstoffdüngung und einer Beregnung, die richtig gesteuert wird, ein ökonomisches und ökologisches Optimum erreicht wird.

In der Rheinebene werden jedoch nicht alle Maisbestände bezüglich der beiden Produktionsfaktoren Stickstoff und Wasser so gezielt geführt. Die Minimallösung würde zweifelsohne darin bestehen, die bereits in Form von Ferti-Mieux-Aktionen (in Frankreich) und Beregnungshinweisen bestehende Beratung zu verstärken, wahrscheinlich aber auch in einer besseren Ausstattung der Landwirte mit Steuerungsinstrumenten oder in einer Anpassung des Beregnungsmaterials.

 

Literatur
Abschlußbericht 1999

 

Fördernde Institution
EU, MLR

Förderkennzeichen
ITADA-Projekt A1.3




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