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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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
Steigerung der Stickstoffeffizienz notwendig
Saldo der Stickstoff-Gesamtbilanz in Deutschland kg/ha
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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%
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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)
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
Potential eines Nitrifikationsinhibitors (NI)
Bodenmodelltest
Optimale Feuchte und Temperatur
N-Menge an Modellsystem und
Analytik angepasst
Nitrifikationsinhibitoren verzögern
Nitrifikation um 4…12 Wochen
Michael Fuchs, SKW-Fachtagung Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
NI – Ertragssteigerung unter kritischen Bedingungen im Dauerversuch
AHL + NI
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
Harnstoff:
Harnstoff + NI:
Wurzeluntersuchungen
am Umweltforschungszentrum
Leipzig-Halle (UFZ)
Wurzelwachstum und ammoniumbetonte Pflanzenernährung
Tag 7 nach
Versuchsbeginn
Tag 7 nach
Versuchsbeginn
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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%
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Wirkstoffkombination UI +NI in ALZON® neo-N
Michael Fuchs, SKW-Fachtagung Düngung 2018
(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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagung Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
Harnstoffabbau im Boden mit UI
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
Kein N-Verlustrisiko durch Verlagerung oder Auswaschung von HS!
Auswaschungsrisiko
Nitrat
Harnstoff + NI
+ UI
Wirkstoffkombination UI +NI in ALZON® neo-N
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
Harnstoffabbau im Boden mit 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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
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
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
» 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)
Michael Fuchs, SKW-Fachtagungen Düngung 2018
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !
Unsere Wünsche für Sie:
eine gute Ernte 2018
bei guten Preisen
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