Versuchswesen Boden und Düngung

Welchen Nutzen bringen (Mikro)-Nährstoffbeizen bei Weizen?

Nährstoffbeizen werden von Unternehmen im Agribusiness intensiv beworben mit dem Anspruch, über eine verbesserte Versorgung mit (Mikro-)nährstoffen die Keimung und Jugendentwicklung im Herbst und Winterhärte zu fördern, bis hin zu einer gesteigerten Ertragsleistung.

Da bislang nur wenige belastbare Untersuchungen vorliegen, wurde die Wirksamkeit verschiedener Produkte am Beispiel von Winterweizen einer objektiven Prüfung an der Versuchsstation Kassel-Harleshausen des Landesbetriebes Landwirtschaft Hessen unterzogen.  

Sollen Kulturpflanzenbestände sich optimal entwickeln können, ist eine ausreichende Versorgung mit essentiellen Makro- (N, P, K, Ca, Mg, S) und Mikronährstoffen erforderlich. Letztere werden zwar in viel ge­ringeren Mengen von den Pflanzen be­nötigt, sind für Wachstum und Entwicklung jedoch genauso wichtig wie Makronährstoffe. Die Ausbringung, vor allem von Makronährstoffen, erfolgt meist breitflächig, obwohl diese Art der Ausbringung nicht immer sicherstellt, dass die erforder­liche Nährstoffmenge für eine optimale Aufnahme über die Wurzel zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort verfüg­bar ist.

Mikronährstoffe werden auch in flüssiger Form als Blattdüngung ausgebracht, was sich als besonders effektiv bei denjenigen Mikronährstoffen erweist, die im Boden leicht festgelegt werden, wie bei­spielsweise Mangan und Bor bei Trockenheit. Eine Blattdüngung verursacht aber höhere Kosten und kann sinnvollerweise erst in späteren Entwicklungs­sta­dien ausgebracht werden, wenn der Blattapparat ent­wickelt ist. Eine präzise Applikation von speziell formulierten Düngern am oder in der Nähe des Samens bzw. im wurzelnahen Bereich (Abbildung 1) kann zu einer höheren Nährstoffver­füg­bar­keit bei­tra­gen und eine effiziente Alternative zur breitflächigen Verteilung darstellen. Die Nährstoffmengen können bezogen auf die Flächeneinheit erheblich reduziert werden.

Abbildung 1: Düngerplatzierung; Quelle: Fertilizer placement to improve crop nutrient acquisition and yield: A review and meta-analysis; Peteh Mehdi Nkebiwe, Markus Weinmann, Asher Bar-Tal, Torsten Müller

Um das Wachstum im Keimlings- und Jugendstadium zu fördern, scheint eine Saatgutbehandlung eine interessante Variante, da die Nähr­stoffe direkt am Keimling platziert werden. Hierzu gibt es verschiedene tech­nische Verfahren: beim sogenannten „Seed Priming“ werden die Samen für eine gewisse Zeit in einer Nährstoff­lösung eingeweicht und dann wieder auf den ursprünglichen Trocken­masse­gehalt zurück­ge­trocknet. Eine andere Möglichkeit ist das „Aufbeizen“ (Coating) von Nährstoffen. Der Erfolg und die Effektivität von Nährstoffbeizen hängt von ver­schie­denen Faktoren ab, wie dem verwendeten Nährstoff, dem Coating-Trägermaterial, der Bodenart, der Bodenfeuchte, sowie der Nährstoffversorgung des Bodens. In der Fachliteratur zum Thema Mikro­nähr­stoffbeizen finden sich zahlreiche Unter­suchungen, die von positiven Effekten auf das Spross- und Wurzelwachstum, vor allem in der Jugendentwicklung, aber auch auf die Ertrags­leistung, berichten. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass viele dieser Studien mit bzw. auf schlecht versorgten Böden durchgeführt wurden.

Mikronährstoff-Versorgungsstatus der Böden

Einige Aspekte sprechen dafür, dass der Bedarf an Mikronährstoffen auch hierzulande über die letzten Jahre/Jahr­zehnte zugenommen hat. Zu nennen ist hier zum einen der Ertragsfortschritt, der zu einem Anstieg des Mikronährstoffentzugs geführt hat. Darüber hinaus erfolgt in vielen Regionen Hessens, Nordrhein-Westfalens und Niedersachsens aufgrund des Rückgangs der Tierbestände keine Zufuhr mehr über orga­nische Düngung. Demgegenüber sind jedoch vorwiegend im nördlichen NRW sowie im südwestlichen Raum Niedersachsens sehr viehstarke Regionen mit intensiver organischer Düngung vorhanden, sodass auch dort entsprechende Mikronährstoffe dem Boden wieder zugeführt werden. Die Verfügbarkeit der Mikro­nährstoffe für die Pflanze kann durch einseitige und hohe Gaben von Makro­nährstoffen und Kalk eingeschränkt werden. Auch ungünstige Umwelt­be­dingungen, wie Trocken­heit, kann die Aufnahme von Mikro­nährstoffen behindern.

Bodenanalysen geben eine erste Abschätzung zum Versorgungsstatus. In Tabelle 1 sind die Gehaltsklassen und entsprechenden Gehalte für die wichtigsten Mikronährstoffe (VDLUFA-Methode) dargestellt. Lie­gen die Gehalte in der anzustrebenden Gehaltsklasse C wird eine Erhaltungsdüngung em­pfohlen. Für Gehaltsklasse A wäre eine sehr stark bzw. stark erhöhte Düngung erfor­derlich. Bei Gehaltsklasse E kann auf eine Düngung verzichtet werden, bzw. ist eine Düngung nur in Stresssituationen notwendig und sinnvoll.

Die Ansprüche der Kulturarten bei den einzelnen Mikronährstoffen sind jedoch unterschiedlich. Einen hohen Bor-Bedarf weisen Raps, Zuckerrübe und Luzerne auf. Besonders Mangan-bedürftige Kulturen sind Weizen, Gerste, Hafer und Erbsen. Hafer, Weizen und Gerste haben auch einen hohen Kupfer-Bedarf, ebenso wie Luzerne, während Mais vor allem auf eine gute Zink-Versorgung angewiesen ist.

Wie die generelle Versorgungslage der hessischen und niedersächsischen Böden in Bezug auf Mikronährstoffe aussieht, kann nicht ab­geschätzt werden, da hierzu bislang keine systematischen Untersuchungen durchgeführt wur­den. Für Nordrhein-Westfalen liegt eine Auswertung der Jahre 2005 bis 2012 vor. Danach wiesen 96% der untersuchten Flächen eine Zink-Versorgung in Gehaltsstufe E und 3% in Stufe C auf. Für Mangan (C: 14%, E: 77%) und Kupfer (C: 30%, E: 69%) waren ein Großteil der Flächen ebenfalls gut bzw. überversorgt. Lediglich für Bor zeigte etwa ein Drittel der Flächen eine Unter­versorgung (Stufe A), während 59% ausreichende Konzentrationen aufwiesen und der Anteil überversorgter Böden mit 7% relativ gering war. Ein relativ ähnliches Bild ergab ein Monitoring aus Sachsen.

Nutzen von Nährstoffbeizen auf dem Prüfstand

Da sich der Mikronährstoffstatus der Böden in der landwirtschaftlichen Praxis scheinbar ver­gleichs­weise gut darstellt, sollte untersucht werden, ob sich die von den Herstellern ausgelobten positiven Effekte von Nährstoffbeizen auch unter solchen Bedingungen zeigen. Hierzu wurde in Abstimmung zwischen den nordwestdeutschen Landwirtschaftskammern sowie dem Lan­des­betrieb Landwirtschaft Hessen (LLH) in 2018/2019 ein Gefäßversuch zu Winter­weizen in der Vegetationshalle der Versuchs­station Kassel-Harleshausen des LLH durchgeführt.

Folgende Nähr­stoff­beizen wurden geprüft:

Da angenommen wurde, dass sich der Effekt von Nährstoffbeizen lediglich bis in die Jugend­entwicklung erstreckt, wurde als weiteres Produkt Latitude XL (125 g/l Silthiofam; mit 200 ml/dt Saatgut), eine fungizide Beize gegen Schwarzbeinigkeit, in die Unter­suchung einbe­zogen. Als Kontrolle, beziehungsweise Vergleichsvariante schloss sich dem Versuchsaufbau eine nur mit Landor CT gebeizte Variante (200 ml/dt Saatgut) an, welche auch allen anderen Behandlungs­va­rian­ten zugrunde lag. Die Winterweizensorte Benchmark wurde in Gefäßen auf einem Substrat (leh­miger Sand) angezogen, das sich mit Ausnahme von Magnesium und Bor durch eine aus­reichende Nährstoff­versorgung aus­zeichnete. Geringe Mg-Gehalte wurden durch eine Düngegabe mit Magnesiumchlorid ausgeglichen. Eine ausreichende N-Versorgung wurde über zwei Düngegaben mit Ammonsulfatsalpeter (1. Gabe) bzw. Ammoniumnitrat (2. Gabe) sicher­gestellt. Die Borgehalte der Weizen­pflanzen bewegten sich in einem normalen Bereich, so dass keine Beeinträchtigung vorlag. Effekte der Beiz-Varianten auf Wachstum und Ent­wicklung wurden zu drei Terminen (3- bis 4-Blatt Stadium, Schossphase in BBCH 32/33, Vollreife) anhand des Entwicklungs­stadiums, der Anzahl Triebe, der Spross­masse, Nährstoffaufnahme und Krank­heits­befall ermittelt. An den beiden ersten Terminen wurde weiterhin die Wurzelmasse erfasst und zum letzten Termin die Ertragsstruktur (Ährentragende Halme, Kornzahl/Ähre, Tausend­korn­masse) erhoben.

Bei ausreichender Nährstoffversorgung nur marginale Wirkung

Abbildung 2: Spross- und Wurzelmasse von Winterweizen (g/Gefäß) in Abhängigkeit von Variante und Beprobungstermin. Sternchen markieren die Varianten der Sprossmasse, die sich signifikant von der Kontrolle am betreffenden Beprobungstermin unterscheiden. Zur Ernte wurde die Wurzelmasse nicht erfasst.

Auflaufen – BBCH 14/15: Die Keimung des Weizens verlief nach Aussaat Anfang Dezember in allen Varianten einheitlich, auch in der Phase der Blattentwicklung und Bestockung war kein Effekt der geprüften Beizen auf die Entwicklungs­geschwindigkeit der Pflanzen festzustellen. In der frühen Jugendentwicklung, zur Beprobung im 3- bis 4-Blatt Stadium, zeigte Latitude XL eine um 14% höhere Sprossmasse als die Kontrolle. Für die Wurzelmasse hingegen wurden keine Unter­schiede zur Kontrolle festgestellt (Abbildung 2). Die höhere Sprossmasse (Verdünnungs­effekt) erklärt vermutlich die etwas ge­ringeren P-Gehalte der Latitude XL-Behandlung (Tabelle 2).

Die P-Gehalte der Nutri-Phite-Behandlung waren ebenfalls geringer als in der Kontrolle, obwohl das Produkt Phosphit enthält. Phosphit ist zwar besser verfügbar für die Pflanze, da es im Boden nicht so stark festgelegt wird; es wird aber in der Pflanze nicht wie Phosphat verstoffwechselt, d.h. es wirkt nicht als Nährstoff. Im Boden können Bakterien jedoch in begrenztem Umfang Phosphit zu Phosphat umwandeln. Bei unzureichender P-Versorgung kann Phosphit die Phosphat-Aufnahme behindern, was aber im Versuch nicht der Fall war. Die geringeren P- und auch Mn-Gehalte der Nutri-Phite-Variante müssen daher auf andere Ursachen zu­rückzuführen sein. In diesem frühen Entwicklungsstadium konnten die für Nährstoffbeizen be­worbenen positiven Effekte auf die ober- und unterirdische Entwicklung also nicht bestätigt werden.

Schossphase – BBCH 32/33: Auch im weiteren Verlauf durchliefen die geprüften Varianten die Entwicklungsstadien ähnlich schnell. Zu Schossbeginn (Abbildung 3) führte die Latitude XL-Beizung, aber auch die Behandlung mit Nutri-Phite Magnum S zu einer 13% bzw. 11% höheren Sprossmasse verglichen mit der Kontrolle. Die Mg-Gehalte erscheinen bei allen Varianten etwas hoch, was an dem relativ kurzen zeitlichen Abstand zur Mg-Düngung liegen kann. Die bei den Beizen geringeren K-Gehalte sind vermutlich durch einen Verdünnungseffekt über die höhere Sprossmasse zu erklären. Die mengenmäßige Aufnahme von Kalium und der anderen Makro­nährstoffe sowie einiger Mikronährstoffe war jedoch zumindest tendenziell erhöht, da die z.T. geringeren Gehalte durch die größere Biomasse überkompensiert wurden. Eine bessere Wurzelentwicklung kann hierfür nicht ursächlich gewesen sein, da sich die Wurzelmassen von Kontrolle und Be­hand­lungen nicht unterschieden.

Abbildung 3: Varianten im Vergleich (BBCH 32/33), von links: Kontrolle, NutriSeed, Nutri-Phite Magnum S, Latitude XL

Ernte: Der positive Effekt von Latitude XL und Nutri-Phite Magnum S auf Sprossmasse und Nährstoffaufnahme blieb nicht bis zur Ernte erhalten. Für die Anzahl ährentragender Halme war kein Effekt der Be­handlung erkennbar, da die Bestockung einheitlich verlaufen war. Auch für den Korn- und Stroh­ertrag konnte keine Wirkung der unterschiedlichen Behandlungen nachgewiesen werden (Abbildung 4). Vielmehr wurde der Harvest-Index, d.h. der Anteil des Korns an der Gesamtpflanze, durch Nutri-Phite Magnum S etwas reduziert. Das ist u.a. darauf zurückzuführen, dass Nutri-Phite Magnum S im Schnitt knapp 2 Körner weniger pro Ähre ausbildete als die Kontrolle. Auch die Latitude XL-Be­hand­lung zeigte tendenziell eine leicht ge­ringere Kornzahl pro Ähre, während sich das Tausend­korngewicht der geprüften Beizen nicht von der Kontrolle unter­schied.

Abbildung 4: Korn- bzw. Strohertrag (g/Gefäß) der geprüften Varianten

Bei gleichen Kornerträgen und fehlenden Effekten auf die Nährstoffgehalte des Korns war bei identischer N-Düngung keine gesteigerte N-Effizienz festzustellen, die für einige der geprüften Produkte beworben wird. Vielmehr zeigte das Stroh aller drei Beizen einen gerin­geren Magnesiumgehalt als die Kontrolle – es wurde weniger aufge­nommen und mehr Mag­nesium verblieb im Boden. Die für Nutri-Phite Magnum S ausgelobte Wirkung als Biostimulanz auf Ertrag und Produktqualität konnte für die Saatgutbehandlung nicht bestätigt werden.

Fazit

NutriSeed ist eine klassische Nährstoffbeize und kann aufgrund der geringen Nährstoffgehalte nur einen Einfluss auf die Jugendentwicklung der Pflanzen haben. Positive Effekte sind daher nur bei Mangelsituationen in der sehr frühen Jugendentwicklung zu erwarten. Im Gefäßversuch zeigte die Beize zu keinem Zeitpunkt gegenüber der Kontrolle Vorteile bei Pflanzenentwicklung und Ertrag.

Nutriphite Magnum S wird zusammen mit dem Additiv Kantor von der Firma agroplanta unter dem Handelsnamen Custosem als Biostimulanz in verschiedenen Kulturen beworben und vermarktet. Im Gefäßversuch mit Winterweizen konnte trotz einer zwischenzeitlich signifikant höheren Sprossmasse kein Ertragseffekt durch eine Saatgutbehandlung festgestellt werden.

Zur Wurzelschutzbeize Latitude liegen seit vielen Jahren umfangreiche Versuchsergebnisse aus der Kultur Winterweizen vor. Hier wird das Produkt vor allem im Anbau von Stoppelweizen als Schutz gegen Schwarzbeinigkeit eingesetzt. Positive Effekte sind dann zu erwarten, wenn eine Befallssituation vorliegt und die Bestände durch weitere Einflüsse Stress ausgesetzt sind, wie z.B. bei ausgeprägtem Wassermangel. In einer langjährigen Versuchsserie (21 Jahre) der Landwirtschaftskammer NRW in Stoppelweizen konnten durch die Beize im Mittel Mehrerträge von 3,8 dt/ha nachgewiesen werden; ähnliche Ertragseffekte, wenn auch auf geringerem Niveau, wurden in Frühsaatversuchen in Niedersachsen erzielt, wobei sich hier die positiven Effekte tendenziell bei höherem Besatz mit Schwarzbeinigkeit zeigten. Im hier präsentierten Gefäßversuch trat kein Befall mit Schwarzbeinigkeit auf. Daher konnte trotz einer zwischenzeitlich signifikant höheren Spross­masse kein Mehrertrag festgestellt werden.

In Gefäßversuchen gewonnene Erkenntnisse sind zwar nicht 1:1 auf die Praxis übertragbar, allerdings gibt es auch im klassischen Feldversuch viele Unwägbarkeiten, die eine Bewertung der Effekte von Nährstoffbeizen erschweren oder sogar unmöglich machen. Der Gefäßversuch mit konstanten Bedingungen bietet hier für eine wissenschaftliche Prüfung bessere Voraussetzungen, und ist daher nicht ersetzbar.

Festzuhalten bleibt also, dass bei einer ausreichenden Nährstoffversorgung eine (Mikro)-Nährstoffbeize nicht erforderlich ist. Sinn machen Nährstoffbeizen jedoch u.U. auf leichten Böden mit schlechter Nährstoffversorgung, auf zur Austrocknung neigenden Böden, bei Staunässe oder hohen pH-Werten. Um sich einen Überblick zur Versorgungslage zu verschaffen, sollten Land­wirte ent­spre­chend der Fruchtfolge in Intervallen von 3 bis 4 Jahren Boden­analysen durchführen lassen.