Kurzfassung Abschlussbericht ITADA-Projekt A1.4

Erarbeitung von Grundlagen für die Regionalisierung von Stickstoff-Beratungsempfehlungen im Ackerbau

Projektleitung:
M.L. Burtin Ass. pour la Relance Agronomique en Alsace (ARAA)
F. Juncker-Schwing Ass. Gén. Producteurs de Maïs (AGPM) Colmar

Partner: Dr. Vetter Institut f. umweltger. Landbewirtsch. Müllheim (IfUL)

Mitbeteiligte:
Services d`Utilité Agricole et de Dévelopment 67 et 68 (SUAD)
Institut Technique des Céréales et des Fourrages (ITCF) Colmar
Staatl. Landw. Untersuchungs- u. Forschungsanstalt Augustenberg (LUFA)
Landesanstalt für Pflanzenbau Baden-Württemberg (LAP)
Regierungspräsidium Freiburg, Abt. Landwirtschaft

Dieses ITADA-Projekt hat die Möglichkeiten und Grenzen von zwei Strategien der Beratung von Landwirten über die richtige Stickstoffdüngung im Ackerbau aufgezeigt: Einerseits die vereinfachte Gruppenberatung, die es erlaubt, die meisten Landwirte zu erreichen und andererseits die schlagspezifische Einzelberatung, die wesentlich genauer ist, deren Kosten und Aufwand aber auch sehr viel höher sind.

Eine Gruppenberatung zur Stickstoffdüngung ist auf der Ebene einer Region wie der Oberrheinebene von Interesse und machbar. Unabhängig davon, ob sie auf Schätzungen der Stickstofflieferung des Bodens oder auf statistischen Auswertungen von Nmin-Messungen aufbaut, werden viele und zuverlässige Werte benötigt, die regelmäßig zu aktualisieren sind. Diese Werte müssen repräsentativ sein für die am häufigsten vorkommenden Anbausysteme und Bodentypen. Die Auswahl von Referenzflächen bleibt eine Grundsatzfrage: Insbesondere ist es unerlässlich, von vorneherein aufgrund von einfachen Kriterien (Bodentyp, Vorfrucht, hohe Wirtschaftsdüngergaben, N-Bilanz der Vorfrucht,...) diejenigen Situationen auszuscheiden, die für die Anwendung von Referenzwerten nicht in Frage kommen. Damit lassen sich die Fälle erfassen, in denen weiterhin eine Messung vorgenommen werden muß und die nicht für die Lieferung von Referenzwerten geeignet sind.

Eine schlagbezogene Einzelberatung ist per Definition genauer und zuverlässiger, sofern geeignete und für die Region geeichte Berechnungsmodelle verfügbar sind. Diese Art der Beratung bleibt sehr kostenträchtig, weil jedesmal eine teure Probenahme und Laboruntersuchung fällig ist. Möglichkeiten der Kostensenkung bestehen, wenn der Landwirt gewisse Arbeiten selbst erledigt (Bodenprobenahme, Düngungsberechnung auf PC mit spezieller Software oder via Internet, ...). Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung des Messwertes von einem Schlag oder einem Netz von Schlägen für die Ausarbeitung einer Düngungsempfehlung für eine größere Anzahl von Schlägen. Dies bringt uns zurück zur Frage der Auswahl von repräsentativen Schlägen. Es müsste aber auch festgelegt werden, welcher Qualitätsverlust in der Beratung akzeptabel ist, für den Landwirt, für die Grundwasserqualität und für den an Präzision und Individualberatung gewöhnten landwirtschaftlichen Berater. Systeme unterschiedlicher Genauigkeit (und Kosten) in Abhängigkeit von den Anforderungen, sei es hinsichtlich Qualität und Quantität der landwirtschaftlichen Produktion oder sei es hinsichtlich des Grundwasserschutzes sind vorstellbar. Kriterien für eine Differenzierung könnten die Anforderungen an eine landwirtschaftliche Produktion (Pflichtenhefte), die Anfälligkeit der Böden für Nitratauswaschung oder spezielle Gebiete wie Trinkwassereinzugsgebiete sein. Dies würde auf eine Koexistenz von Einzel- und Gruppenberatungsverfahren hinauslaufen. Die Einrichtung und Abstimmung dieser beiden Ansätze müsste vorher untersucht werden.

Welche Methode auch immer für die Erstellung einer Düngungsberatungsempfehlung verwendet wird, letztendlich kommt es darauf an, daß sie der Landwirt berücksichtigt. Dabei stellt sich die Frage, ob es für den Landwirt auf die Genauigkeit der Methode ankommt oder auf andere Punkte (Gewohnheit, Vertrauensverhältnis zum Berater, Höhe des Risikos, ...) Läßt sich der Sicherheitszuschlag von 10, 20, ... kg N/ha mehr als die Empfehlung), der von manchen Landwirten vorgenommen wird, nicht reduzieren? Wie läßt er sich reduzieren? Antworten auf diese Fragen würden die Aussichten der Stickstoffdüngungsberatung zweifellos verbessern. Dafür wäre jedoch die Mitarbeit von nichtlandwirtschaftlichen Spezialisten wie Soziologen und Wirtschaftswissenschaftlern vonnöten.

A ERARBEITUNG VON SYSTEMEN FÜR DIE GRUPPENBERATUNG

Teil A1 - Mais

Das dreijährige ITADA-Projekt A1.4 zur Stickstoffdüngung von Mais im Elsaß hat Referenzwerte erbracht, die die seit 1987 gesammelten Werte vervollständigen.

Was die Stickstoffnachlieferung des Bodens angeht, greift dieser Abschlußbericht die Gesamtheit der Daten auf. Es wird gezeigt, daß die bisher benutzten Referenzwerte im wesentlichen bestätigt werden können: Der gegenwärtig benutzte Wert 'Mittelwert - Standardabweichung' liegt nahe an demjenigen des ersten Quintils Q1, d. h. demjenigen Wert, den 8 von 10 Werte übersteigen. Man könnte also ins Auge fassen, zukünftig den statistisch sichereren Wert Q1 anstelle des Wertes 'Mittelwert - Standardabweichung' zu verwenden.

Würde man den Minimalwert Q1 durch den Medianwert ersetzen, hätte das zur Folge, daß die den Landwirten empfohlenen Düngergaben je nach Bodentyp um 20 bis 50 kg N/ha niedriger lägen. Diese neuen Düngergaben wären von den Landwirten schwer zu akzeptieren, da sie dabei das Gefühl hätten, in einem von zwei Jahren einen Ertragsverlust zu riskieren. In den Versuchen der letzten 10 Jahre tritt diese Unterdüngung aber nur in 23% der Fälle auf (und nicht in 50%). Ist das für die Maisbauern nicht akzeptabel?

Die Stickstofflieferung des Bodens ist nach gewissen Vorfrüchten wesentlich höher als nach Mais oder Weizen, welche den Referenzwerten der Düngungsempfehlung zugrunde liegen. Berücksichtigt man diese Vorfruchteffekte, so muß man die Stickstoffdüngung nach Stillegung oder braunem Tabak um 20 - 30 kg N/ha und nach Kohl (Sauerkraut) um 40-50 kg N/ha reduzieren.

In den Böden des Vogesenfusses ist die Stickstoffverwertung durch Mais nicht optimal. Es wurde gezeigt, daß das nicht an mangelnder Bodennachlieferung liegt - diese ist ganz im Gegenteil sehr hoch - sondern an einer mangelhaften Verwertung des Düngerstickstoffs. Die Hypothesen für die Gründe dieser schlechten Verwertungen - Vernässung des Bodens, Verdichtungsneigung, zeitweise Staunässe, Bodenversauerung - konnten nicht sauber abgeklärt werden. Erhebungen zur Mineralisation und zum Schicksal des Düngers bei unbedecktem Boden würden interessante Ergänzungen liefern.

Die im Rahmen dieses Projekts erarbeiteten oder bestätigten Referenzwerte werden auch weiterhin in die landwirtschaftliche Beratung im Rahmen von FERTI-MIEUX-Aktionen einfließen.
Folgendes bleibt noch zu tun:
- Bestätigung einiger Referenzwerte für Situationen mit zu geringer Anzahl an Ergebnissen.
- Weiterführung der (einjährig) ungedüngten Demonstrationsparzellen, um die Landwirte davon zu überzeugen, daß die Beratungsempfehlungen wohl begründet sind.
- Suche nach Erklärungen für die schlechte Stickstoffverwertung in bestimmten Situationen. Diese würde erlauben, die aktuelle Beratungsempfehlung mit einer für alle Situationen gültigen, aber meist überreichlichen Maximalgabe zu differenzieren.

Teil A2 - Weizen

Die Arbeiten zu Weizen im Rahmen dieses Projekts haben gezeigt, daß es möglich ist, einen mittleren Frühjahrs-Nmin-Wert für die Berechnung der Stickstoffdüngung zu Weizen zu verwenden. Der anzuwendende Wert ist jedoch schwierig zu bestimmen, weil es zahlreiche, z.T. interagierende Faktoren gibt. Der wichtigste Faktor ist der Winterniederschlag, gefolgt von der Vorfrucht, deren Wirkung nur zum Tragen kommt, wenn die winterliche Auswaschung nicht zu stark war. Ein Effekt des Bodens wurde aus unseren Daten nicht ersichtlich, wohl auch deshalb, weil infolge der Auswahl des Untersuchungsgebiets die Bodenunterschiede nicht allzu groß waren. Was den Effekt von Wirtschaftsdüngern betrifft, so ist dieser sicher sehr variabel und tritt über das zu allgemeine Kriterium 'mit' bzw. 'ohne' Wirtschaftsdüngereinsatz in der Fruchtfolge nicht in Erscheinung.

Die Überprüfung der AZOBIL-Methode hat in den drei Versuchsjahren eine Tendenz zur Überdüngung aufgezeigt. Es handelte sich bei den drei Jahren jedoch um sehr gute Weizenjahre. Würde dies auch unter weniger günstigen Witterungsumständen zutreffen?

Es war möglich, die elsässische und die baden-württembergische Methode zur Berechnung der ordnungsgemäßen Stickstoffdüngung zu vergleichen. Wie schon im ersten Arbeitsprogramm des ITADA festgestellt, unterscheiden sich die Ansätze etwas. Diese Unterschiede führen im Endergebnis aber zu keinen sehr großen Abweichungen. Die baden-württembergische NID-Methode hätte in den Untersuchungsjahren weniger häufig zur Überdüngung geführt.

Der Ersatz des auf dem Schlag gemessenen Frühjahrs-Nmin-Werts durch einen Mittelwert in Abhängigkeit von der Vorfrucht führt zu einem relativ geringen Verlust an Genauigkeit. Es besteht also Anlaß zu Optimismus hinsichtlich des Einsatzes dieses Mittelwertes in Fällen, wo kein Meßergebnis vorliegt. Dennoch wäre ein Verfahren zu entwickeln, um die Fälle zu ermitteln, wo diese Methode nicht angewandt werden sollte (Fälle mit großer Abweichung). Die Zufuhr-Abfuhr-Bilanz der Vorfrucht könnte hier Anhaltspunkte liefern.

Im übrigen hat dieses Projekt ermöglicht, die Kenntnisse über die Stickstoffnachlieferung des Bodens bei Winterweizen zu vervollständigen. Man kann also annehmen, daß die ersten Grundlagen für eine Gruppenberatung zur Stickstoffdüngung existieren, sowohl was die Verwendung eines Frühjahrs-Nmin-Mittelwerts als auch was die Stickstofflieferung des Bodens angeht. Diese Arbeiten werden im Elsaß im Rahmen der Ferti-Mieux-Aktionen zum Tragen kommen.

TEIL B: NUTZBARMACHUNG DER DATEN VON REGIONALEN NMIN-BEPROBUNGEN IM OBERRHEINGEBIET FÜR DIE DÜNGUNGSBERATUNG

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß sich die Untersuchungen als schwieriger herausstellten, als zunächst angenommen wurde. Voraussetzung für solche Untersuchungen ist Datenmaterial in ausreichendem Umfang und in brauchbarer Qualität. Außerdem ist bei den Abfragen im ACCESSâ-Programm eine sehr detaillierte Unterteilung nach allen notwendigen Einflußfaktoren erforderlich, um eine sinnvolle Auswertung durchführen zu können.
Die Einarbeitung in die ACCESSâ-Datenbank und die spätere Handhabung der Abfragen brachte im wesentlichen keine größeren Probleme mit sich.

Das Hauptproblem bei der NID-Datenauswertung lag im besonderen bei den unvollständigen Angaben auf den vorhandenen Unterlagen, was eine genauere Zuordnung der einzelnen Schläge zu Gewanngruppen nicht möglich machte. Weiterhin war die Gesamtzahl der NID-Datensätze wohl zu gering, denn bei einer vernünftigen Abfragesortierung, unter Berücksichtigung aller wichtigen Faktoren (Boden, Fruchtarten, Jahr usw.), blieben nur noch sehr wenige Datensätze aus der Grundgesamtheit übrig. Dies führte somit zu keinen aussagekräftigen Ergebnissen.
Als problematisch erwies sich auch das auszuwertende Gebiet. Laut ALLB-Sachbearbeiter haben die Ackerschläge in dieser Region ein doch sehr inhomogenes Bodenbild, so daß dies bei Vergleichen von Bodenproben auf naheliegenden Schlägen oftmals zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen kann.

Bei den Daten aus dem Mais-Pilotprojekt gab es keine besonderen Schwierigkeiten, da diese relativ vollständig und deshalb auch gut auszuwerten waren. Lediglich die Angaben über die Vorfrüchte im Jahr 1993 fehlten. Diese fehlenden Daten hatten zur Folge, daß ein genauer Vergleich der 93er-Abfragen mit den Abfragen der anderen beiden Jahre nicht möglich war. Die Sortierungen und Abfragen der Jahre '92 und '94 zeigten hier zwei bis drei Gewanngruppen auf, die möglicherweise immer etwas höhere Nmin -Werte im Frühjahr aufweisen.

Mit den verschiedenen Auswertungen konnte festgestellt werden, daß mit erhöhten Bodennitratgehalten im Frühjahr zu rechnen ist bei hohen Humusgehalten (ehemaligem Grünland), bei Mineraldüngung und, in geringerem Maße, bei Gülledüngung im Herbst, sowie bei im Frühjahr eingearbeiteten Zwischenfrüchten.
Während bei Strohgetreide auf schweren Böden mit erhöhten Werten zu rechnen ist, sind es beim Mais die leichteren Böden, die höhere Werte aufweisen.
Der Hauptfruchteinfluß scheint denjenigen der Vorfrucht zu überwiegen: So liegen die Werte bei Sommergerste (kein Entzug) höher als bei Winterweizen, noch höher jedoch bei dem später beprobten Silo- oder gar Körnermais (wärmste Lagen).
Keine oder nur geringe Effekte zeigten sich in Abhängigkeit von der Art der Tierhaltung (Tierarten, viehlos) und von der Ausbringung von Festmist im Herbst.
Niedrigere Werte sind zu erwarten bei Mulchsaat, insbesondere bei Körnermais (-20 kg), sowie bei Böden mit Ackerzahlen unter 40.

Da die SchALVO-Parzellen im Frühjahr in der Regel niedrigere Nmin-Werte aufweisen als ordnungsgemäß gedüngte, führt die Düngungsberechnung nach NID zu Düngeempfehlungen, die meist keine 20% unter denen für vergleichbare OGL-Parzellen liegt. Über mehrere Jahre betrachtet, beträgt der Unterschied sogar weniger als 10%. Während bei Silomais bei SchALVO-Düngung deutlich niedrigere Düngerreste als in OGL festgestellt wurden, lagen die Verhältnisse bei Körnermais umgekehrt, bei allerdings geringerem Abstand.

Diese Erkenntnisse können in Düngungsempfehlungen für das Oberrheingebiet einfließen, wobei der wichtigste Einfluß immer noch der der Jahreswitterung bleibt, so daß eine gewisse Anzahl von Beprobungen weiterhin erforderlich ist, um das Niveau des Jahres in Erfahrung zu bringen. Für die Evaluierung der Maßnahmen sind jedoch weiterhin Beobachtungsflächen erforderlich, auf denen zusätzlich zu Nmin-Werten und Düngung auch die Erträge und Stickstoffentzüge ermittelt werden.

Schlussfolgerung

Vereinfachte Gruppenberatungssysteme haben ihre Berechtigung, da man nie in der Lage sein wird, den Frühjahrs-Nmin-Wert im Boden auf allen Schlägen zu messen.

Regionalisierte Frühjahrs-Nmin-Werte sind grundsätzlich für die Düngungsberatung brauchbar, vorausgesetzt, Schläge mit möglicherweise großen Abweichungen vom Mittelwert sind bekannt, so daß dort Messungen vorgenommen werden können.

Nachdem sich der Einfluß der Jahreswitterung als bedeutendster Einflußfaktor gezeigt hat, müßte für die Gewinnung von zuverlässigen regionalisierten Frühjahrs-Nmin-Werten ein Netz von Referenzflächen für Messungen festgelegt werden, deren Auswahlkriterien noch festzulegen wären.

Ersetzt man schlagbezogene Empfehlungen durch eine allgemeine, wenn auch regionalisierte oder je nach spezifischen Umständen modifizierte Empfehlung, so sinkt zwangsläufig die Qualität. Dabei stellt sich die Frage, welcher Qualitätsverlust noch akzeptabel ist.
Möglicherweise sollten je nach Sensibilität eines Gebietes für die Nitratauswaschung (Bodentypen, Trinkwassereinzugsgebiet, ...) bzw. Problemlage (Nitratgehalt im Grundwasser) differenzierte Beratungssysteme zum Einsatz kommen.

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