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Wie ist es um die Bodenfruchtbarkeit in Deutschland bestellt – Bodengehalte?
Dr. W. Zorn Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena
Tagung VLK und BAD Würzburg 21.04.2015
Problemstellung
Eine hohe Bodenfruchtbarkeit stellt eine unverzichtbare Grundlage für eine nachhaltige und Landbewirtschaftung dar (siehe Vortrag Prof. Breitschuh)
Beitrag beschäftigt sich mit messbaren Größen der Bodenfruchtbarkeit: pH-Wert,
Phosphor-, Kalium-, Magnesiumgehalt der Böden
Humusgehalt der Böden
Langjährig negative P- und K-Bilanzen haben in vielen Ackerbau- gebieten zu einer Verschlechterung der Nährstoffversorgung der Böden geführt: häufig erhöhter Düngebedarf;
Kritik an der Landwirtschaft hinsichtlich „Überdüngung der Böden“;
nachfolgend Analyse der Nährstoff- und Humusgehalte der Böden und deren Auswirkungen auf den Pflanzenbau
Datengrundlage
Zusammengefasste Daten zur Versorgung der Böden (soweit vorhanden) von den Mitgliedern des AK Düngeberatung und Nährstoffhaushalt im VLK sowie der LUFA Speyer (z. T. noch unvollständig, im Tagungsband vollständig)
NRW: Beispiele Regierungsbezirke Arnsberg und Münster
Häufig keine Statistik für Grünlandböden
Einstufung nach Richtwerten für die Einstufung der Gehaltsklassen des jeweiligen Bundeslands
Auswirkungen unzureichender Nährstoffversorgung der Böden: Ausgewählte Versuchs- und Untersuchungsergebnisse insbesondere aus Thüringen (TLL)
Kalkversorgung der Böden
Kalkversorgung der Böden – Ackerland pH-Klassen nach VDLUFA
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
EDCBA
NRW: Auswertung nicht nach VDLUFA-Schema
Summe pH-Klasse A +B: 22 …. 43%
Kalkversorgung der Böden – Grünland
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
EDCBANRW:
Auswertung nicht nach VDLUFA-Schema
pH-Klassen nach VDLUFA
Summe pH-Klasse A +B: 20 …. 62%
„Säureschäden“ bei Sommergerste Fallbespiel: Praxisschlag Bad Berka, Sandboden
pH-Wert < 4,0 pH-Wert 6,2
0
20
40
60
80
3 4 5 6 7pH
dt/ha
Kornertrag von Sommergerste in Abhängigkeit vom pH-Wert des Bodens (Bad Berka, 2001)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
3,5 4,5 5,5 6,5
K, Mg mg/100g
pH-Wert
K
Mg
K- und Mg-Gehalt im Boden in Abhängigkeit vom pH-Wert (Bad Berka, 2001)
Die langfristige Bodenversauerung fördert die K- und Mg-Auswaschung!
Zwischenfazit Kalkversorgung
Je nach Bundesland sind zwischen 22 und 42% des Ackerlandes kalkbedürftig;
Das Grünland ist überwiegend stärker kalkbedürftig als das Ackerland (je nach Bundesland 20 … 62% kalkbedürftig);
Kalkmangel reduziert am stärksten die Bodenfruchtbarkeit („Säureschäden“, P-Festlegung, K- und Mg-Auswaschung, …)
P-Versorgung der Böden
P-Versorgung der Böden – Ackerland Gehaltsklassen nach VDLUFA
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
EDCBA
Summe Gehaltsklasse A +B: 5 …. 50%
P-Versorgung der Böden – Grünland
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
EDCBA
Gehaltsklassen nach VDLUFA
Summe Gehaltsklasse A +B: 12 …. 74%
zweimaliger Methodenwechsel verbesserte Einstufung der P-Gehalte kalkreicher Böden 1. DL --- CAL 2. CAL --- CALmodifiziert
11314
3532
2534
1519 13
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1990-1994 2010-2012
E
D
C
B
A
48%
Entwicklung der P-Versorgung Thüringer Ackerböden 1990 bis 2012
P-Ernährungszustand von Winterweizen (BBCH 33-36) in Thüringen 2009 – 2012
16 22
81
41
84 76
19
59
2
0%
20%
40%
60%
80%
100%
2009n=79
2010n=81
2011n=79
2012n=73
hochausreichendniedrig/Mangel
Niederschlag in Dornburg (mm)
Februar - April 147 76 46 30
Mai 71 101 30 48
P-Mangel Wi-Weizen
Trockenheit hemmt insbesondere die P-Aufnahme!
sichtbare P-Mangelernährung bei Ackerkulturen
P-Gehalte im Boden: Gehaltsklasse A untere Hälfte Gehaltsklasse B
Bodenversauerung
starke Trockenheit
Kartoffel Zuckerrübe Mais
So-Gerste
Internetangebot der TLL: Diagnosesystem VISUPLANT www.tll.de/visuplant/vp_idx.htm
Düngungsvarianten
1 ohne P bzw. K
2 70% der Abfuhr
3 nach Abfuhr
4 130% der Abfuhr
Varianten der P- und K-Düngungsversuche in Thüringen ab 1993 (auf festen Versuchsstationen)
8 Versuchsstandorte, Parzellenversuche mit 4 Wiederholungen
Boden-P-Gehalte im statischen P-Versuch Dornburg/Saale
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
2011
2013
Entzug +30 %
Entzug
Entzug -30%
ohne P
D
C
B
A Δ 75 kg P/ha = Δ 1 mg P/100g Boden
mg P/
100g
-10
-8
-6
-4
-2
0dt/ha
WRa
WTr WRo
Kö- Erbse
WRa
WW
SG
WW
WW SG
SG
WW
Silo- mais
-54 dt/ha
WG WW
Silo- mais
-12 dt/ha
Ertragsminderung durch unterlassene P-Düngung (P0 zu P-Entzug) Dornburg
Tiefe cm pH
PCAL-Gehalt mg P/100g
PH2O-Gehalt mg P/100g
0 – 10 6,2 1,6 0,31
10 – 20 6,1 1,1 0,22
20 – 30 cm 6,1 0,9 0,14
Gehaltsklasse A in 0 – 20 cm ≤ 2,4
Löß-Braunschwarzerde
Standortangaben zum P-Unterfußdüngungsversuch Friemar
Feldversuch „Friemar“ zur platzierten P-Düngung zur Saat im Vergleich zur breitwürfigen Düngung zur Saat und zur Kopfdüngung im Frühjahr
Platzierte Düngung zur Saat Düngemittel: Triplesuperphosphat Düngemittelablage: 8 - 10 cm tief zwischen jede Reihe, 5 cm Abstand zur Saatreihe
3-jähriger Versuch (4 Wiederholungen, randomisiert) 2012: Wi-Weizen 2013: Wi-Gerste 2014: Winterraps 2015: Winterweizen
Wirkung der P-Applikation (TSP) auf den Kornertrag von Winterweizen Friemar 2012 (ohne P: 91,9 dt/ha)
0
5
10
15
20
25
ohne P 50 100 200 50 100 200 50 100
P-Düngung in % der P-Abfuhr
dt/ha
UFDvor Saat
Kopfdüngung Frühjahr
Mehrertrag
www.thueringen.de/de/tll
Wirkung der P-Applikation (TSP) auf den Kornertrag von Wintergerste Friemar 2013 (ohne P: 92,5 dt/ha)
0
5
10
15
20
25
30
ohne P 50 100 200 50 100 200 50 100
P-Düngung in % der P-Abfuhr
dt/ha
UFDvor Saat
Kopfdüngung Frühjahr
Mehrertrag
Zwischenfazit P-Versorgung
Je nach Bundesland sind zwischen 5 und 50% des Ackerlandes sind sehr niedrig und niedrig mit P versorgt (Gehaltsklassen A und B);
P-Mangel stellt ein zunehmendes Problem in Ackerbauregionen dar;
In P-Düngungsversuchen in GK A häufig Mehrerträge bei Getreide bis >20 dt/ha;
Das Grünland ist überwiegend niedriger mit P versorgt als das Ackerland (je nach Bundesland 12 … 74% kalkbedürftig);
Extensiv genutztes Grünland ist häufig unterversorgt;
K-Versorgung der Böden
K-Versorgung der Böden - Ackerland
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
EDCBA
Gehaltsklassen nach VDLUFA
Summe Gehaltsklasse A +B: 11 …. 64%
K-Versorgung der Böden - Grünland
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
EDCBA
Gehaltsklassen nach VDLUFA
Summe Gehaltsklasse A +B: 24 …. 66%
www.thueringen.de/de/tll
Entwicklung der K-Gehalte leichter Ackerböden in Schleswig-Holstein 1999 - 2012
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
EDCBA
Standorte K-arme Böden (Gehaltsklasse A-B) - langjährig ohne K-Düngung - Schieferböden *) - Sandböden *) - Aueböden (K-Fixierung) - Vorfrüchte mit sehr hohem K-Entzug
*) = niedrige K-Nachlieferung (niedriger K-Gehalt in Tonmineral- zwischenschichten)
Chlorosen/Nekrosen beginnend an älteren Blättern
Sichtbare K-Mangelernährung bei Ackerkulturen
starke Trockenheit
Boden-K-Gehalte im K-Düngungsversuch Bad Salzungen
0
4
8
12
16
20
1999
2001
2003
2005
2007
2009
130% Abfuhr
100% Abfuhr
70% Abfuhr
ohne K
D
C
B
A
mg K/
100g
E
Relativer Mehrertrag durch K-Düngung Buntsandstein Bad Salzungen, K-Gehaltsklasse C --- B)
0
5
10
15
20
25
30
SG WWKa
rtWW WT
Kö-E WW SG
Kart. WW
WRo Mais
Mehrertrag %
1999 2010
GK C GK B
Kartoffelknollen K-Düngungsversuch Bad Salzungen 2007
1,53% K i. TM 2,59% K i. TM
ohne K 130% K-Abfuhr
Zwischenfazit K-Versorgung
Je nach Bundesland sind zwischen 11 und 64% des Ackerlandes sind sehr niedrig und niedrig mit K versorgt (Gehaltsklassen A und B);
In K-Düngungsversuchen wirtschaftliche Mehrerträge, wenn K-Gehalt in GK B sinkt; Qualitätsprobleme bei Kartoffel infolge von K-Mangel;
Das Grünland ist überwiegend niedriger mit K versorgt als das Ackerland (je nach Bundesland 24 … 66% kalkbedürftig);
Extensiv genutztes Grünland ist häufig unterversorgt;
Mg-Versorgung der Böden
Mg-Versorgung der Böden - Ackerland
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
EDCBA
Gehaltsklassen nach VDLUFA
Summe Gehaltsklasse A +B: 10 …. 33%
Mg-Versorgung der Böden - Grünland
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
EDCBA
Gehaltsklassen nach VDLUFA
Summe Gehaltsklasse A +B: 10 …. 47%
Humus-Versorgung der Böden
- Häufige Analysen durch Landwirte (für Standortbewertung, CC, …)
- Problem: Bewertung der Humusgehalte auf Grundlage von Dauerversuchen, standortbezogenen Untersuchungen, ..
Gehalt an organischem Kohlenstoff in Abhängig-keit von der Düngung in 18 Dauerfeldversuchen (Körschens et al. 2013).
Oberer Wert: Summe inerter + umsetzbarer C Unterer Wert: Inerter C
Beide Werte stellen objektive Grundlage für die Bewertung der Humusbodenuntersuchung dar!
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
0 y = -0,005x + 0,594 r² = 0,44* 40/50 y = -0,004x + 0,609 r² = 0,23*
80/100 y = -0,004x + 0,679 r² = 0,23* 120/150 y = -0,002x + 0,711 r² = 0,07
160/200 y = -0,003x + 0,808 r² = 0,26* 200/250 y = 0,004x + 0,730 r² = 0,20
Cor
g[%
]
Jahr
ohne organische Düngung, verschiedene N-Düngestufen
Entwicklung der Corg-Gehalte am Standort Bad Salzungen im Dauerfeldversuch L 28 im Zeitraum 1992 bis 2012, Versuchsbeginn 1966
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
0 y = -0,0006x + 0,692 r² = 0,00 40/50 y = -0,002x + 0,796 r² = 0,03
80/100 y = -0,003x + 0,907 r² = 0,05 120/150 y = 0,001x + 0,944 r² = 0,00
160/200 y = 0,006x + 0,928 r² = 0,24* 200/250 y = 0,011x + 0,871 r² = 0,38*
Cor
g[%
]
Jahr
Stallmist, verschiedene N-Düngestufen
- Bisher noch kein Fließgleichgewicht eingestellt - Humusaufbau korreliert mit Humussaldo, - mineralische N-Düngung fördert Humusaufbau
Corg-Gehalte bayerischer Ackerböden
Quelle: Capriel, 2010
Standorttypische Humus-Gehalte bayerischer Ackerböden
Quelle: Capriel, 2010 Regionalisierte Richtwerte zur Bewertung erforderlich!
Quelle: Ebertseder et al., 2010
Veränderung der Humus-Gehalte der Böden 1996 : 2008
Keine signifikante Veränderung messbar!
Humusgehalte Thüringer Ackerböden in Abhängigkeit vom Tongehalt
383 Nährstoffdynamiktestflächen 0 – 20 cm Tiefe (2008)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 10 20 30 40 50 60 70
% Ton
% OBS
CC-Grenzwerte für Böden
>13% Ton
≤13% Ton
Bewertung?
Zwischenfazit Humus-Versorgung
Die Humusbodenuntersuchung liefert eine „Momentaufnahme“ des Bodenzustandes Änderungen des Humusgehaltes im Boden verlaufen sehr langfristig (>30 a) nach Managementänderung Die Bewertung der Ergebnisse der Humusuntersuchung erfordert standortspezifische Dauerversuchsergebnisse und Erfahrungen sowie die Berücksichtigung der Humusbilanzierung
Fazit
Die Kalk-, Phoshor-, Kalium- und Magnesiumversorgung der Böden ins besondere in Ackerbaugebieten ist gesunken.
Erhebliche Flächenanteile erfordern dringend den Rückkehr zu einer bedarfsgerechten Düngung dieser Nährstoffe.
Die optimale Humusversorgung der Böden stellt eine wichtige Aufgabe für den Landwirt dar. Es besteht noch weiterhin Forschungsbedarf.
Herzlichen Dank für die Datenbereitstellung an die Kolleginnen und Kollegen des AK Düngeberatung und Nährstoffhaushalt im VLK sowie der LUFA Speyer
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