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Wir steigern Effizienz

Die Zukunft der Düngung

Michael Fuchs

SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH

Landwirtschaftliche Anwendungsforschung Cunnersdorf 2017

Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018

Geht es ohne Mineraldünger?

ca. 40% der Welterzeugung an Nahrungsprotein haben ihren Ursprung in der Haber-Bosch Ammoniaksynthese

1900 konnte die Landwirtschaft nahezu ohne Mineraldünger auf einer Fläche von 850 Mio. ha 1,625 Mrd. Menschen

ernähren

mit gleicher Wirtschaftsweise könnten heute von 1,5 Mrd. ha Ackerfläche nur ca. 2,9 Mrd. Menschen leben

es sind aber aktuell 7,6 Mrd. und 2050 9,7 Mrd.

Fazit: ohne Mineraldüngung könnte die Weltbevölkerung nicht ausreichend mit Nahrungsmitteln versorgt werden

Quelle: Smil 1999, University of Manitoba, Kanada


Steigerung der Stickstoffeffizienz notwendig

Saldo der Stickstoff-Gesamtbilanz in Deutschland kg/ha


Anforderungen an die N-Düngung

Höhere Erträge vermindern

Landverbrauch und Zerstörung von

Ökosystemen

N-Austrag (Nitrat, Ammoniak,

Lachgas) in die Umwelt ist zu hoch

Anstieg der Weltbevölkerung erfordert Ernährungs- und Rohstoffsicherung, aber auch Ressourcenschutz.

Standorte in Europa erlauben

nachhaltige Landwirtschaft

auf hohem Intensitätsniveau

Angepasster

N-Düngereinsatz

mit hoher

N-Effizienz und

geringem

N-Verlustrisiko

Veränderte Klimabedingungen

erfordern neue Düngestrategien

Forderungen des Gesetzgebers

müssen erfüllt werdenAnforderungen der Gesellschaft

verändern sich


Absatz von N-Düngern in Deutschland

24

3411

9

22

Stickstoffdünger 2016/17, Arten in Prozent

Harnstoff

KAS

AHL

NP-/NPK

Sonstige (N/S)

30.01.2018

5

Quelle: Statistisches Bundesamt

1,6 Mio. t N (2016/17)

835.000 t Harnstoff

2.015.000 t KAS

630.000 t AHL

Erwarteter Mengenrückgang

N-Mineraldünger (DüV):

5 bis 10%


Klimatische Veränderungen

Eigene Messungen:

Veg.-periode

Febr.-Juni (1969-2016)

NS: -60mm

Temp.: +2°C

Extreme Änderungen in

den letzten 10 Jahren

Quelle: Wetteronline 07.11.2017


Bedingungen für Ammoniakverluste nehmen zu

30.01.2018

7

Zunehmende Ammoniakverlustbedingungen

Temperaturanstieg

zunehmend trockene Böden

Hohe Boden pH-Werte

Bindungsvermögen der Böden

biologische Aktivität (Grünland)

2017201020001990

| | Foto: Dr. Erhard Albert

8Trockenheit und hohe Temperaturen = Ammoniakverlustbedingungen

Einleitungstext Arial 18 oder größer

Hier kann Text stehen.

Hervorhebungen Arial 18 grün fett.

Unterzeile Arial 22 grün


PIAGRAN® 46

Nitrifikationsinhibitor (NI)

Ureaseinhibitor (UI)

+

+

2-NPT MPA

Weltneuheit ALZON® neo-N

10Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018

Wirkprinzip Urease- und Nitrifikationsinhibitor

bis

90%mehr als

50%

35 bis

60%

nachgewiesene

Verlust-

minderung

Urease-Inhibitor (UI) verzögert Umwandlung von HS zu Ammonium-N

Nitrifikations-Inhibitor (NI) verzögert Umwandlung von Ammonium- zu Nitrat-N

Michael Fuchs, SKW-Fachtagung Düngung 2018

0 2 4

2 °C

10 °C

20 °C

Umwandlungszeit in Tagen

0 2 4 6

5 °C

8 °C

10 °C

20 °C

Umwandlungszeit in Wochen

NH4+ →NO2

-→NO3-

Harnstoffhydrolyse Nitrifikation

CO(NH2)2 + 2 H2O → 2 NH4++CO3

2-

Zeitlich differenzierte N-Umsetzung

https://www.ocinitrogen.com/fertilizers/

Der Klimawandel stellt die Düngungspraxis vor große Herausforderungen.

• Hohe Wassersättigung des Bodens nach Winter• Starkniederschlagsereignisse nach der N-Düngung • Nutzung feucht-kühler Bedingungen• Forderung des Gesetzgebers nach weniger

Nitrateinträgen in Gewässer

• Um 5 bis 7 Tage verlängerte niederschlagsfreie Zeiten• Rückgang der Niederschläge von Febr.- Juni • Steigende Temperaturen • Forderungen des Gesetzgebers (DüV)

6-12 Wochen

1-2 Wochen

Inhibitoren mindern Auswirkungen von Witterungsextremen


ALZON neo-N - viele Vorteile in einem Korn

30.01.2018

13

UI

Größere Witterungs-

unabhängigkeit

UI

Geringere NH3-Verluste

UI

Bessere N-Ausnutzung

UI

Erweiterte Anwendungs-

möglichkeiten

NI

Ammoniumbetonte

Pflanzenernährung

Geringere Verluste

NO3, N2O, N2

NI

Frühere Düngung

Bessere N-Verfügbarkeit NI

Gabenzusammenlegung

Arbeitswirtschaft

NI


Nitrifikation und deren Beeinflussung

ohne NIca. 50% in

1 Woche (20°C)

6 Wochen (5°C)

mit NI5-8 Wochen (20°C)

10-14 Wochen (5°C)


Potential eines Nitrifikationsinhibitors (NI)

Bodenmodelltest

Optimale Feuchte und Temperatur

N-Menge an Modellsystem und

Analytik angepasst

Nitrifikationsinhibitoren verzögern

Nitrifikation um 4…12 Wochen


N – G a b e n (kg/ha)

200

250

NI-Anwendung: veränderte Düngungssysteme

50

90N-stab. Dünger

60 .. 180

60 60traditionelleN-Düngung

RisikoFrühjahrstrockenheit

80

Wasserüber-schuss aus dem

Winter

RisikoStarkniederschläge

Winterweizen

übrige Kulturen


Einfluss des Düngemittels/-systems auf die Bestockung

493511

486464

494468

300

350

400

450

500

550

600

Äh

rén

trag

en

de

Hal

me

/m²

n= 36 27 11 30 32 27


NI – Ertragssteigerung unter kritischen Bedingungen im Dauerversuch

AHL + NI


Harnstoff:

Harnstoff + NI:

Wurzeluntersuchungen

am Umweltforschungszentrum

Leipzig-Halle (UFZ)

Wurzelwachstum und ammoniumbetonte Pflanzenernährung

Tag 7 nach

Versuchsbeginn

Tag 7 nach

Versuchsbeginn


Wurzeluntersuchungen

am Umweltforschungszentrum

Leipzig-Halle (UFZ)

Harnstoff:

Harnstoff + NI:

Tag 10 nach Versuchsbeginn

Tag 10 nach Versuchsbeginn

Wurzelwachstum und ammoniumbetonte Pflanzenernährung

30. Januar 2018

Michael Fuchs, SKWP-Fachtagungen Düngung 20188

21Weltrekord mit ALZON® 46 und PIAMON® 33-S

Rod Smith Beal Farm

165,2 dt/ha

Weizen

Die Düngestrategie fürs Guinessbuch:BBCH 23: 80 kg/ha N mit PIAMON® 33-S

BBCH 30: 102 kg/ha N mit ALZON® 46

BBCH 31/32: 68 kg/ha N mit ALZON® 46

Spätgabe/Qualitätsgabe: 60 kg/ha mit Ammoniumnitrat


Harnstoffabbau im Boden mit UI

Hemmung der Urease – Wirkung von 2-NPT

2-NPT

Urease-Modell

Blockierung des aktiven Zentrums

WirkungsvorrausetzungMengenverhältnis zwischen Enzym und Inhibitor muss „eng“ sein.

Minderung der Ammoniakemissionen bis zu 90%


Potential eines Ureaseinhibitors (UI)

Ammoniakverflüchtigungstest im Labor

0

2

4

6

8

10

12

14

2 3 4 7 8 9 11 14 16

Ku

mu

lati

ve N

H3-N

-Freis

etz

un

g

(mg N

/Gefä

ß)

ohne Ureaseinhibitor

mit Ureaseinhibitor

Tage nach Dünger-Applikation

Ureaseinhibitoren können die Harnstoff-

umsetzung um bis zu 2 Wochen verzögern

Eigene Messungen zuAmmoniakverlusten aus Harnstoff im praxisnahen

Feldversuch 6,5% des gedüngten HS-N


Wirkstoffkombination UI +NI in ALZON® neo-N

Harnstoffabbau mit UI – Auflösung an der Bodenoberfläche

Auflösung der HS-Granalie

lokal an der Bodenoberfläche.

Inhibierung

Überwiegend Trocken

„enges“ Urease-Inhibitor-Verhältnis

NH3-Verlustminderung

0

1

2

3

4

5

6

7

8

NH

3-V

erl

ust

[%

-Dü

nge

r-N

]

Feldversuche Cunnersdorf Mittlerer NH3-Verlust über 4 Jahre (2013 – 2016)

PIAGRAN® 46

ALZON® neo-NPIAGRAN® pro

2013/14 WW

2015/16 Raps


Harnstoffabbau mit UI – Verteilung in den Boden

0

2

4

6

8

10

12

14

NH

4+ -

Ko

nze

ntr

atio

n [

mg

N /

10

0 g

B]

NH4+-Bildung 24h nach HS-Applikation im

Modelltest bei HS-Verteilung im Boden

80% in 24h

umgesetzt

ohne UI

mit UI

Kontrolle

Verteilung des hochlöslichen

HS-N im Boden.

Überwiegend Feucht

KEIN NH3-Verlustpotential

„weites“ Urease-Inhibitor-Verhältnis

schneller HS-Abbau

trotz UI



(nach Dennert, Fischbeck und züchtereigenen Versuchen)

N-Aufnahme von Winterweizen

Produktionsziel 100 dt/ha11,5% RP

100 dt/ha13,5% RP

Stadium Tage kgN/ha

% kg N/ d*ha

kg N/ha

% kg N/d*ha

BBCH 13-32 80 75 30 0,94 75 26 0,94

BBCH 32-49 25 75 30 3 75 26 3

BBCH 49-75 30 60 24 2 70 24 2,33

BBCH 75-91 35 40 16 1,14 70 24 2


Stadium N P2O5 K2O MgO

Bis zum 4.Blatt 2 1 4 3

4. Blatt bis Eintrocknen

der Narbenfäden85 73 96 78

Kolbenbildung und

später13 26 0 19

Verteilung der Nährstoffaufnahme in %

Nährstoffaufnahme von Mais



Auswaschungsgefahr – Harnstoff mit UI

Der Dünger fällt

Überwiegend FeuchtÜberwiegend Trocken

Optimale Verteilung des

hochlöslichen HS-N im

Boden.

Auflösung der HS-Granalie

lokal

an der Bodenoberfläche.

(Stark-)Niederschlag (Stark-)Niederschlag

Granalie nach Ausbringung


Kein N-Verlustrisiko durch Verlagerung oder Auswaschung von HS!

Auswaschungsrisiko

Nitrat

Harnstoff + NI

+ UI




Wirkungsweise des UI * NI unter Praxisbedingungen

Der Dünger fällt

Überwiegend Feucht

Granalie nach Ausbringung

Optimale Verteilung des

hochlöslichen HS-N im Boden.Auflösung der HS-Granalie lokal

an der Bodenoberfläche.

NH3-Verlustbedingungen Verzögerter HS-Abbau durch UI

starke NH3-MinderungAusreichend Zeit für NH4

+-Bindunghohe N-Effizienz

keine NH3- Verlustbedingungen!schneller HS-Abbau trotz UIschnelle N-Verfügbarkeit

Schutz vor Auswaschung durch NIhohe N-Effizienz

Überwiegend Trocken


55

100 102

39

100 104

64

69

61

63

65

67

69

71

73

75

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

ohne N Harnstoff ALZON neo-N

- 3 Gaben 2 Gaben

N-E

ffiz

ien

z (%

)

Re

lati

vwe

rte

Kornertrag, N-Entzug und N-Effizienz von ALZON® neo-N im Vergleich zu HS in Winterweizen 2013-2016 (Mittel aus 15 Versuchen)

Kornertrag rel.

N-Entzug rel.

N-Effizienz (%)

ALZON® neo-N in Feldversuchen Winterweizen

t-Test; α = 0.05 relativ:

Ertrag 2,25

N-Entzug 2,4

106,5dt/ha

211kg N/ha

Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 201830.01.2018

32

100

101

100

103

19

22

19

20

21

22

23

24

25

97

98

99

100

101

102

103

104

105

Harnstoff ALZON neo-N

2 Gaben 1 Gabe

N-E

ffiz

ien

z (%

)

Sam

ener

trag

/N

-En

tzu

g (r

elat

iv)

Samenertrag und N-Entzug ALZON® neo-N im Vergleich zu HS in Winterraps 2013 – 2016 (Mittel aus 13 Versuchen)

Samenertrag rel.

N-Entzug rel.

N-Effizienz (%)

t-Test; α = 0.05 = 1,15 (Ertrag); 3,04 (N-Entzug)

125,3kg N/ha

43,7dt/ha

a A

b

B

ALZON® neo-N in Feldversuchen Winterraps


100

103,4 103,7

100,8

88

93

98

103

108

PIAMON 33-S raps-power raps-power neo ASS/KAS

2 Gaben 1 Gabe 1 Gabe 2 Gaben

Sam

ener

trag

(re

lati

v)

Samenertrag von Raps bei Düngung von raps-power® neo im Vergleich

zu PIAMON® 33-S 2017 (n=2)

raps-power® – Samenertrag Wi-Raps 2017

t-Test; α = 0.05 = 7,9Raps-power neo = Mischdünger aus 30% ALZON neo-M-plus und 70% PIAMON 33-S (37% N, 8% S)

38,6

dt/ha


43

106 100108

34

108100

121

66

59

78

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

ohne N KAS Harnstoff ALZON neo-N

- 70/60/50/50 70/60/50/50 130/-/100/-

VB + 2.+3. Schnitt VB + 2.+3. Schnitt VB + 3. Schnitt

N-E

ffiz

ien

z (%

)

TM-E

rtra

g 4

Sch

nit

te (

rela

tiv)

N-E

ntz

ug

(rel

ativ

)

TM-Ertrag und N-Entzug von ALZON® neo-N im Vergleich zu HS in Dauergrünland (LWK Niedersachsen Obershagen 2016)

TM-Ertrag rel. N-Entzug rel. N-Effizienz (%)

ALZON® neo-N in Grünland

kg/ha N

Zeitpunkt

t-Test; α = 0.05 = 6,5 (Ertrag); 9,6 (N-Entzug)

108,1dt/ha

204,3kg N/ha


Erträge unter mediterranen Bedingungen

55

90

36 33

100 100 100 100111 113

136

105

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Körnermais 2015 Reis MW 2015 + 16 Kohl 2015 Salat 2016

Rel

ativ

ertr

ag

Ertragsvergleich von ALZON® neo-N im Vergleich zu HS in verschiedenen Kulturen unter mediterranen Bedingungen

ohne N Harnstoff ALZON neo-N

a aa aa bbbbc c c

(104

dt/ha)

(92,0

dt/ha)

(479

dt/ha)

(293

dt/ha)

unterschiedliche Buchstaben = signifikante Unterschiede t-Test; α = 0.05)

Körnermais = 10,1

Reis = 4,7

Kohl = 9,0

Salat = 8,2


» N-Mineraldünger sind verschiedenen Verlustrisiken ausgesetzt

» Veränderte Witterungsbedingungen steigern die Verlustgefahr

» Inhibitoren zu Harnstoff als

– Nitrifikationsinhibitoren (NI) mindern Nitratauswaschung und Lachgasverluste

– Ureaseinhibitoren (UI) mindern Verluste als Ammoniak

» Kombination HS + UI/NI (ALZON® neo-N) verbessert die N-Effizienz um 3 bis 19%

» Vermiedene Verluste führen zu höherer N-Ausnutzung und besseren N-Bilanzen

von im Mittel 5..10 kg N/ha in Ackerkulturen in Deutschland

» Stärkere Effekte bei erhöhten Verlustbedingungen (Grünland, Extremwetter)

» Mit gleicher N-Menge werden höhere Erträge und N-Entzüge erzielt

» Zielstellungen der DüV für eine wirtschaftliche und umweltgerechte Landnutzung

lassen sich einfacher erfüllen

Fazit

Michael Fuchs, SKW-Fachtagung Düngung 2018Quelle: Lorenz, 2006

N-Saldo anschaulich

mit ALZON® neo-N

5..10 kg N/ha

mehr OUTPUT(N-Entzug)


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Unsere Wünsche für Sie:

eine gute Ernte 2018

bei guten Preisen

wir steigern effizienz die zukunft der düngung · wir steigern effizienz die zukunft der düngung...

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