Boden & Düngung
Düngung von Silomais
Der Anbau von Silomais ist in vielen Betrieben Hessens ein fester Bestandteil der Fruchtfolge. Auf den 470.000 ha Ackerfläche in Hessen wurden in 2020 knapp 44.000 ha Silomais angebaut.
In den letzten Jahren betrug der Anteil der Silo-Maisflächen kontinuierlich zwischen 9 und 10 % der gesamten Ackerfläche. In weiten Teilen von Hessen ist die Maisaussaat in vollem Gange. Grund genug sich mit der Düngung dieser Kultur zu beschäftigen.
Bodenbearbeitung und Wurzelentwicklung
Der Grundstein für ein erfolgreiches Maisjahr ist die Bodenbearbeitung und die Aussaat. Der Mais als C4-Pflanze verfügt über einen besonderen Metabolismus der Photosynthese. Bei Wärme und Licht wird aus der Luft viel schneller, als bei C3-Pflanzen, CO2 fixiert und gespeichert, bevor der Kohlenstoff (C) anschließend in Kohlehydrate umgewandelt wird. Das erste indentifizierbare Photosyntheseprodukt ist bei diesem besonderen Mechanismus ein C4-Molekül, das Oxalacetat. Dieser in warmen Klimabereichen im Verlauf der Evolution entwickelte Mechanismus erlaubt eine effiziente Biomassebildung. Die Kultur Mais hat sich damit ideal an die Witterungsbedingungen seiner warmen Ursprungsgebiete Mittelamerikas angepasst.
Ideale Voraussetzungen für den Mais, als eine wärmeliebende Kultur, sind hierzulande Bodentemperaturen von 8 bis 10 °C. Eine Bodenbearbeitung, die darauf abgezielt ist, dem Mais ein ideales Saatbett zu bereiten, muss die Temperaturansprüche berücksichtigen. Gleichzeitig verschafft ein entsprechend gelockertes Saatbeet der Maiswurzel beste Wachstumsvoraussetzungen. Damit können die Nährstoffe aus dem Boden „erwachsen“ werden, die nicht mit dem Wasserstrom an die Wurzel herantransportiert werden (siehe Tabelle 1). Ein gutes Saatbeet verhindert damit gleichermaßen die häufig auftretenden Phosphat-Mangelsymptome im Jugendstadium.
| Nährstoffe | Massenfluss | Diffussion | Interception |
|---|---|---|---|
| Massenfluss: passiv bewegliche mit Wasser Diffusion: frei beweglich durch Konzentrationsausgleich Interzeption: Direktkontakt Boden und Wurzel | |||
| N | 98 | 2 | |
| P | 6 | 91 | 3 |
| K | 20 | 78 | 2 |
| Ca | 72 | 28 | |
| Mg | 87 | 13 | |
| S | 95 | 5 | |
| B | 65 | 32 | 3 |
| Mn | 5 | 80 | 15 |
| Mo | 95 | 5 | |
| Zn | 30 | 40 | 30 |
| Cu | 20 | 10 | 70 |
| Fe | 10 | 40 | 50 |
Düngebedarf Stickstoff
Der Stickstoffbedarf von Silomais soll im Folgenden näher betrachtet werden. In einem dreijährigen Feldversuch (2014 bis 2016) hat der Landesbetrieb Landwirtschaft an den Standorten Breuna/Wettesingen und in Espenau einen Düngungsversuch zu Silomais mit mineralischen und organischen Versuchsvarianten durchgeführt. Ziel war es u.a. die optimale Stickstoffmenge zu ermitteln, die a) zum optimalen Ertrag (dt/ha) und b) die zum optimalen Erlös (€/ha) führt. Anhand einer von Steigerungsvarianten, die mit Kalkammonsalpeter gedüngt wurden, konnten der optimale Ertrag von 243 dt/ha Trockenmasse ermittelt werden. Hierfür war ein Stickstoffeinsatz von 132 kg N/ha notwendig. Aufgrund der anfallenden Kosten für den Dünger und die Ausbringungskosten, ist der optimale Ertrag jedoch nicht mit dem optimalen monetären Erlös gleichzusetzten. Wie in der Abbildung 2 dargestellt, kann dieser rechnerisch ermittelt werden. Anhand des Kurvenverlaufs ist es möglich den Punkt zu bestimmen, der bei gegebenen Preis- und Kostenkonstellationen, zum optimalen Gelderlös führt. Dies ist in der Abbildung 2 für zwei Szenarien durchgeführt worden. Werden Kosten von 0,9 €/kg Stickstoff und ein Preis für den Silomais von 7 €/dt TM unterstellt, ergibt sich ein Erlösoptimum von 1570 €/ha bei einer Düngungshöhe von 101 kg N/ha. Damit würde in etwa die Situation beschrieben werden können, die im Erntejahr 2021 existierte.
Die Situation hat sich jedoch innerhalb der letzten Wochen und Monate erheblich verändert. Die Düngerpreise sind aufgrund der Energiepreisentwicklung extrem angestiegen, aber auch die Produktpreise haben ein nicht vorhergesehenes Niveau erreicht. Versucht man dies in Zahlen zu fassen, sind womöglich Produktpreise von 14 €/dt TM und Düngerpreise von 14 €/kg N nicht unrealistisch. Legt man diese Werte auf die Ertragskurve in der Abbildung 2 zu Grunde, ergibt sich ein Erlösoptimum von 3098 €/ha bei einem Ertrag von 239 dt/ha TM und einer dafür notwendigen Düngermenge von 91 kg N/ha.
Aus dem Vorgenannten wird deutlich, dass die Stickstoffdüngung stark von den vorgegebenen Preis-/Kostenkonstellationen abhängig ist. Der Silomaispreis und die Düngerkosten bestimmen die Düngermenge, die den größten möglichen Erlös prognostizieren.
Neben den ökonomischen Aspekten, sind selbstverständlich die gesetzlichen Vorgaben der Düngung zu berücksichtigen. Vor Aufbringung der ersten Düngermengen, muss die Düngebedarfsermittlung angefertigt werden. Diese muss nicht nur für Stickstoff, sondern auch für Phosphor angefertigt werden. Der Landesbetrieb Landwirtschaft bietet hierfür Excel Tools an, mit deren Hilfe die Düngebedarfsermittlung erstellt werden kann ( https://llh.hessen.de/pflanze/boden-und-duengung/duengeverordnung/).
In Tabelle 2 wird beispielhaft eine Düngebedarfsermittlung für Stickstoff aufgeführt. Zu berücksichtigen ist hier eine Ertragsabweichung von 50 dt FM im Gegensatz zur Anlage 4 Tabelle 2 der Düngeverordnung. Dies macht eine Korrektur der Düngebedarfsermittlung notwendig. Weitere Korrekturen müssen vorgenommen werden:
- Nmin Wertes,
- der Zwischenfrucht, und
- der organischen Düngung aus dem Vorjahr zu den Zwischenfrüchten.
Der daraus resultierende Düngebedarf wird genauso ausgewiesen, wie der Düngebedarf einer mit Nitrat belasteten Fläche (rotes Gebiet). Für diese Flächen gelten weitere Anforderungen:
- Der ermittelte und in der Summe der mit Nitrat belasteten Flächen zusammengefasste Stickstoffdüngebedarf wird in den ausgewiesenen Gebieten um 20 % verringert. Bei den Düngungsmaßnahmen darf der berechnete Bedarf nicht überschritten werden.
- Die reduzierte Stickstoffmenge kann pauschal auf alle Schläge bzw. Bewirtschaftungseinheiten angewandt werden.
- Nährstoffe aus organischen und organisch-mineralischen Düngemitteln, einschließlich Wirtschaftsdüngern, auch in Mischungen, dürfen nur so aufgebracht werden, dass die aufgebrachte Menge an Gesamtstickstoff je Schlag bzw. je Bewirtschaftungseinheit 130 kg/ha und Jahr nicht überschreitet,
Ob sich Flächen in §13a-Gebiete befinden, ist dem Agrarantrag oder auf dem Agrarportal Hessen zu entnehmen.
| Kultur | Silomais | |
|---|---|---|
| Vorfrucht Wintergerste mit org. Düngung zur Zwischenfrucht Silomais | ||
| Bei einem Ertrag von (Anlage 4, Tabelle 2 DüV) | dt/ha | 450 |
| Stickstoffbedarfswert (Anlage 4, Tabelle 2 DüV) | kg N/ha | 200 |
| Ertragsniveau der letzten fünf Jahre | dt/ha | 500 |
| Ertragskorrektur | kg N/ha | 10 |
| Nmin Menge (langjährige Mittelwerte) | kg N/ha | 48 |
| N Nachlieferung 10 % der org. Dgg Vorjahr | kg N/ha | 15 m³/ha Rindergülle (3,6 Kg Gesamt-N x 15 m³ x 10%) = 5,4 |
| Zwischenfrüchte Leguminosen, nicht abgefroren, im Frühjahr eingearbeitet | kg N/ha | 40 |
| Düngebedarf | kg N/ha | 117 |
| Düngebedarf in nitratbelasteten Gebieten (minus 20 %) | kg N/ha | 94 |
Düngebedarf Grundnährstoffe
Die Düngebedarfsermittlung für Phosphor kann im Rahmen der Fruchtfolge durchgeführt werden. Eine Bedarfsermittlung für Phosphor kann in demselben Excel Tool vorgenommen werden, in dem auch die Stickstoffbedarfsermittlung erstellt wird. Diese besitzt dann für den Zeitraum des Fruchtfolgeanbaus Gültigkeit. Auf Flächen, auf denen der P2O5 Gehalt (CAL) höher als 20 mg/100 g Boden liegt, ist nur noch eine Phosphordüngung in Höhe des Entzuges zulässig.
| TS % | N kg / dt FM | P2O5 kg / dt FM | P kg / dt FM | |
|---|---|---|---|---|
| Silomais 28 % TM | 28 | 0,38 | 0,16 | 0,07 |
| Silomais 35 % TM | 35 | 0,47 | 0,18 | 0,08 |
Unterfußdüngung
In der landwirtschaftlichen Praxis hat sich das Verfahren der Unterfußdüngung phosphathaltiger Düngemittel zu Silomais bei der Aussaat etabliert. Damit wird dem schlechten Phosphat- Aneignungsvermögen der Maispflanze Rechnung getragen. Diese wird hauptsächlich mit 1 bis 2 dt/ha DAP (N 18 %, P 46%) durchgeführt. In den viehstarken Betrieben wird dies z. T. durch das Stripp-Till-Verfahren abgelöst, indem ein Gülledepot unter den Maispflanzen angelegt wird. Dieses Depot enthält dann neben Phosphor und Ammoniumstickstoff auch andere Nährstoffe. Die Pflanze soll dadurch angeregt werden, ihre Ernährung auf die pflanzenphysiologisch effizientere Ammoniumernährung umzustellen (Cultan-Effekt). Dies erfordert aber auch einen erheblichen technischen Aufwand bei der Aufbringung, der bei ca. 6-8 €/m³ liegen kann.
Im Rahmen der gesetzlichen Vorgaben der Düngeverordnung gewinnt die Unterfußdüngung hinsichtlich der Bedarfsdeckung mit Stickstoff und Phosphor an Bedeutung. Es wird z. T. nach Alternativen gesucht, um mit niedrigeren Nährstoffmengen eine vergleichbare Wirkung zu erzielen. Die Verfahren der Saatbanddüngung, Nährstoffbeizen und Mykorrhizierung sind an dieser Stelle zu nennen.
Leider verfügt der Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen über keine eigenen Ergebnisse aus Exaktversuchen zu Silomais mit einer Unterfußdüngung oder Alternativen, sodass hier auf Ergebnisse von anderen Institutionen zurückgegriffen werden muss.
In einer Versuchsserie der LWK Niedersachsen wurde eine herkömmliche N/P Unterfußdüngung mit einer Saatbanddüngung, Saatgutbeizen und einer Mykorrhizierung verglichen (HARMS, K. G.; 2019). In der Versuchsserie konnte keines der genannten Verfahren, die herkömmliche Unterfußdüngung im Ertrag übertreffen. In dem Versuch zeigt sich jedoch, dass eine Unterfußdüngung mit Gülle (Strip-Till) gegenüber der rein mineralischen Variante Vorteile besitzt.
Zusammenfassend sind die folgenden Aspekte der Unterfußdüngung wie folgt:
- Für eine gute Verfügbarkeit des Bodenphosphates ist es wichtig, dass eine gute Bodenstruktur vorhanden ist (siehe auch Tabelle 1).
- Entscheidend für die Phosphataneignung ist ein Boden-pH-Wert im Bereich von 6 bis 6,5.
- Bei sehr hohen P-Bodengehalten (mehr als 25 mg P2O5 / 100 g Boden) kann auf eine Unterfußdüngung verzichten werden. Selbst sichtbare Wachstumsunterschiede im Jugendstadium wachsen sich aus.
- Sollte eine Unterfußdüngung vorgenommen werden, ist dies bei einer Kalkulation des Nährstoffbedarfs zu berücksichtigen.
- Flächen, die häufig mit organischen Düngern versorgt werden, verfügen neben den hohen P2O5-Gehalten oft über eine höhere Freisetzungsrate.
Organische Düngung
In dem vorgenannten Feldversuch des Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen (von 2014 bis 2016), wurden neben rein mineralischen KAS Varianten im Silomais auch organisch und organisch/mineralische Varianten eingesetzt. Ziel war es, die Wirkung auf den Ertrag durch eine unterschiedliche Versorgung zu prüfen. Aufgrund der Tatsache, dass der Ertrag in einer Variante mit Gärrest + KAS (50% / 50%) im Vergleich zu der mit der gleichen Stickstoffmenge gedüngten, rein mineralischen Variante KAS (100 %) höher ist, legt die Vermutung nahe, dass es sich hier um den vielfach in der Fachliteratur beschriebenen Priming Effekt (mineralischer Stickstoff initiiert die Umsetzung des organischen Stickstoffes aus den Gärresten) handeln kann.
Fazit
Eine gute Bodenstruktur ist Voraussetzung für eine gute Jugendentwicklung der Kultur Mais. Sie wird insbesondere deshalb benötigt, damit die Wurzel an wenig mobile Nährstoffe heranwachsen kann. Je größer der Feinwurzelraum ist, umso mehr Nährstoffe können erschlossen werden.
Die Bemessung der Stickstoffdüngung kann aufgrund der Preis-/Kostenrelationen in diesem Jahr reduziert werden. Dies begründet sich in den moderaten Ertragsverlusten bei Verzicht auf die Stickstoffdüngung und den hohen Düngerkosten sowie den gestiegenen Verkaufserlösen.
Ob eine Unterfußdüngung mit eingeplant wird, kann von der P–Versorgungsstufe im Boden abhängig gemacht werden. Bewährt haben sich eine Unterfußdüngung mit N/P Düngern oder auch das Stripp-Till-Verfahren.
Eine Kombination aus organischer und mineralischer Düngung hat eine positive Wirkung auf die Ertragsbildung von Silomais.
