Stickstoffeffizienz im Maisanbau im Fokus
Modelle zur Stickstoffdüngungsberatung weiterentwickelt – Drohnen mit Spektralsensoren helfen beim Datensammeln
Die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, die Georg-August-Universität Göttingen und der Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen haben im Projekt „NeffMais“ verschiedene Aspekte untersucht, um die N-Düngung im Silomaisanbau künftig zu optimieren. U. a. stehen neu entwickelte Schätzmodelle für die präzisere Vorhersage des Düngebedarfs ab sofort zur Verfügung.
© FNR/Dr. H. Hansen
Weitere Forschungsergebnisse zum Thema Stickstoffeffizienz aus der Projektförderung des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) finden sich im neuen FNR-Themendossier „N-Effizienz im NawaRo-Anbau steigern“.
Bei der effizienten, bedarfsgerechten Stickstoff-(N-)Düngung im Silomaisanbau gibt es noch Luft nach oben: Auswertungen archivierter Feldversuchsdaten zeigen eine enorme Variation der Nettomineralisation[1] und damit ein großes Potenzial für N-Einsparungen, allerdings auch eine begrenzte Vorhersagemöglichkeit dieses Faktors. Neben der N-Düngung erwiesen sich vor allem die Menge und das C:N-Verhältnis pflanzlicher Rückstände von Vor- und Zwischenfrüchten als ausschlaggebend für die Nettomineralisation am jeweiligen Standort. Es wurde deutlich, dass die derzeitige Düngeverordnung diese Effekte nicht ausreichend widerspiegelt.
Nutzung spektraler Daten
Hier setzte das NeffMais-Team an: Um Jahres-, Standort- und Teilflächen-spezifische Variationen der N-Aufnahme zu erfassen, untersuchten die Wissenschaftler die Eignung von mit Spektralsensoren ausgestatteten Drohnen. Im Ergebnis erwiesen sich diese als präzises und zeitsparendes Werkzeug. Unter anderem wurde der Spektralsensor Parrot Sequoia™ zur Ermittlung der N-Aufnahme von Silomais kalibriert, allerdings kann er diesen Parameter nur bis zur Blüte messen.
Modelle zur Stickstoffdüngungsberatung
Im Projekt spielte die Verbesserung der Stickstoffdüngungsberatung in Silomais durch die Ableitung von Schätzmodellen für die N-Nettomineralisation und das N-Düngeoptimum auf der Grundlage einer eigens erstellten Silomais-Datenbank (u. a. mit Daten verschiedener Landwirtschaftskammern und Universitäten) eine zentrale Rolle. Interessenten, die die Modelle nutzen wollen, können sich an den Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen wenden:
Prof. Dr. Antje Herrmann
Tel: +49 6621 9228-32
Mail: antje.herrmann@llh.hessen.de
Ergänzend soll das weiterentwickelte Prozessmodell HUME-Maize eingesetzt werden, um jahresspezifische Effekte der Witterung und kleinräumigere Standorteffekte zu berücksichtigen. Im Ergebnis können nun die erforderlichen Düngermengen zur Aussaat wesentlich präziser vorhergesagt werden. Um die Treffsicherheit künftig noch weiter zu steigern, ist die Einbeziehung weiterer, bislang noch nicht analysierter Parameter, wie Unsicherheiten bei der Wetterprognose oder auch Effekte der Bodenbearbeitung, erforderlich. Das Modell HUME-Maize befindet sich derzeit in der Weiterentwicklung und soll in diesem Jahr unter isip.de online gehen.
Das Team setzte auch auf Spektraldaten aus Nahinfrarotspektroskopie (NIRS), um die N-Mineralisation des Bodens in Kombination mit Machine Learning vorherzusagen. Die im Labor erzielten Ergebnisse waren hier zwar vielversprechend, stimmten jedoch mit Ergebnissen aus Freilandversuchen nicht überein.
Unterschiedlicher N-Bedarf bei verschiedenen Sorten?
Eine Forschungsfrage war schließlich, ob Maissorten unterschiedlicher Reifegruppen eine angepasste N-Düngung erfordern. Die kritische N-Funktion – ein Tool zur Beurteilung des N-Status von Mais – zeigte keine relevanten Unterschiede zwischen den Reifegruppen. Stattdessen bestätigte die Studie, dass die N-Versorgung von Mais zur Ernte sehr gut mithilfe des N-Ernährungsindizes (NNI) möglich ist. Hierfür sind keine sorten- oder standortspezifischen Parameter notwendig. Im Vergleich zu älteren Studien zeigte sich sogar, dass die getesteten modernen Hybride je Einheit N-Aufnahme mehr Biomasse bilden.
NeffMais wurde vom Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert. Der Abschlussbericht steht auf fnr.de unter dem Förderkennzeichen 2220NR112A-C zur Verfügung.
Projektinformationen:
„Sensor- und modellgestützte Quantifizierung von N-Bedarf und N-Angebot zur Steigerung der N-Effizienz im Maisanbau (NeffMais)“:
Teilvorhaben 1: Modellgestützte Analyse der N-Effizienz im Maisanbau durch Verbesserung der Ertragsprognose unter Zuhilfenahme spektraler Daten – Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Förderkennzeichen 2220NR112A
Teilvorhaben 2: Bestimmung der Standort- und vorfruchtspezifischen N-Nettomineralisation durch Nutzung spektraler Informationen zur Düngungsoptimierung im Maisanbau – Georg-August-Universität Göttingen, Förderkennzeichen 2220NR112B
Teilvorhaben 3: Bestimmung genotypbedingter Variabilität der kritischen N-Funktion und Ableitung der optimalen N-Düngung im Maisanbau – Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen, Förderkennzeichen 2220NR112C
Hintergrund:
Im Oktober vergangenen Jahres verpflichtete das Bundesverwaltungsgericht das BMLEH dazu, ein Aktionsprogramm zum Schutz der Gewässer vor Nitrat ins Leben zu rufen. Als ein Verursacher für die Nitratverlagerung ins Grundwasser durch Nährstoffüberschüsse gilt der Maisanbau.
Mais ist eine Kultur mit sehr hohem Ertragspotenzial, benötigt dazu aber eine ausreichende N-Versorgung. Jedoch erfolgt die Düngung in der Regel vor oder zu Beginn der Wachstumsperiode, so dass eine Anpassung an die Wetterentwicklung des jeweiligen Anbaujahres schwierig ist. Hinzu kommen Unsicherheiten im Zusammenhang mit der N-Mineralisierung, die bei Silomais potenziell hoch und stark wetterabhängig ist. In Summe führt dies dazu, dass Landwirte tendenziell zu viel N als eine Art Sicherheitszuschlag ausbringen. Ein weiterer Aspekt ist, dass noch längst nicht alle Landwirte eine Winterbegrünung durch Zwischenfrüchte oder Gräseruntersaaten nach Mais umsetzen, also für die Zeit, in der das Risiko der N-Auswaschung besonders hoch ist. Im neuen FNR-Themendossier „N-Effizienz im NawaRo-Anbau steigern“ finden Sie Ergebnisse weiterer Projekte, die das BMLEH in den letzten Jahren zu diesem Thema gefördert hat: N-Effizienz im NawaRo-Anbau steigern
[1] Die Stickstoffmenge, die durch mikrobiellen Abbau organischer Boden-Substanz in mineralische, für Pflanzen verfügbare Formen umgewandelt wird, abzüglich des Anteils, der gleichzeitig durch Immobilisierung wieder gebunden wird. Die Nettomineralisation bildet somit die natürliche N-Nachlieferung des Bodens.
Fachlicher Kontakt:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.
Dr. Anne Warnig
Tel.: +49 3843 6930-178
E-Mail: a.warnig@fnr.de
Pressekontakt:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.
Nicole Paul
Tel.: +49 3843 6930-142
Mail: n.paul@fnr.de
