Rotkleebestand mit Blüte

© W. Starz

BioOptiDü: Nährstoffoptimierung im System der Bio-Landwirtschaft mittels mineralischer Ergänzungsdüngermittel

Projektleitung

Daniel Lehner

Forschungseinrichtung

HBLFA Raumberg-Gumpenstein

Projektnummer

101524

Projektlaufzeit

-

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus| Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Allgemeine Projektinformationen

Schlagwörter (deutsch)

Leguminosen, Düngung, Kompost, Gülle, Phosphor, Schwefel

Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)

Titel (englisch)

Nutrient optimization in organic farming with supplemental mineral fertilizer

Abstract (englisch)

The main objectives of those trials are to quantify the effects of different sulphur fertilizers to grassland, fodder legumes and grain legumes to improve the supply with phosphorus and sulphur as well as the utilization of farm manure. Especially the different types of sulphur fertilizers should be tested to give a practical advice in different crops. Winter grain legumes are relatively new and rare in Austria and can be part of a strategy against dry periods caused by climate change. Trial results of several years support recommendations for growing legumes. With the combination of phosphorus- and sulphur fertilizer in fodder legumes, a positive, mutual influence of both nutrients should be tested.

The cultivation of legumes plays a very important part in organic agriculture to produce high quality food- and feed and guarantees therefore a valuable source of protein in human- and animal nutrition. In crop rotation – especially in arable farming – they deliver an essential contribution to soil improvement, raising the content of humus, supply with nutrients and weed control. Through a balanced supply of plants with phosphorus and sulphur, also a good fixation and use of nitrogen as well as uniformly growth is ensured.

The following research questions were selected from the numerous subject areas:
• What is the optimal application time (spring or autumn) of sulphur fertilizers on permanent grassland?
• Can the yield and pre crop effect be increased by using different fertilizer strategies when planting grass clover mixtures?
• How do sulphur fertilizers affect the growth and yield of grain legumes?
• Does the use of sulphur fertilizers on legumes have an economic advantage in organic farming?

Projektziele

Das Hauptziel dieser Untersuchungen ist die Messung des Effektes verschiedener Schwefeldünger auf den Ertrag von Grünlandbeständen, Futterleguminosen und Körnerleguminosen um die Versorgung mit Phosphor und Schwefel zu verbessern sowie die Nutzung der Wirtschaftsdünger zu optimieren. Gerade die unterschiedlichen Formen der Schwefeldünger sollen für eine Praxisempfehlung in verschiedenen Kulturen getestet werden. Winterkörnerleguminosen sind noch wenig verbreitet und relativ neu in Österreich und können Teil einer Strategie gegen vom Klimawandel beeinflussten Trockenperioden darstellen. Mehrjährige Versuchsergebnisse untermauern anschließend Anbauempfehlungen für die landwirtschaftliche Praxis. Mit der Kombination von Phosphor- und Schwefeldünger bei Futterleguminosen soll eine mögliche positive, gegenseitige Beeinflussung beider Nährstoffe untersuchen.

Der Anbau von Leguminosen hat eine äußerst wichtige Stellung in der Biologischen Landwirtschaft zur Gewinnung von qualitativ hochwertigen Lebens- und Futtermitteln und garantiert daher auch eine wertvolle Quelle von Protein in der Human- und Tierernährung. In der Fruchtfolge – vor allem auch in reinen Ackerbaubetrieben - leisten sie einen wesentlichen und wichtigen Beitrag zur Bodenverbesserung, Humusaufbau, Nährstoffversorgung und auch Beikrautregulierung. Durch eine ausgeglichene Versorgung der Pflanzen mit Phosphor und Schwefel werden eine gute Stickstoffixierung- und Verwertung sowie ein rasches und gleichmäßiges Wachstum sichergestellt.

Aus den zahlreichen Themenfelder wurden folgende Forschungsfragen gewählt:
• Welcher Ausbringzeitpunkt (Frühling oder Herbst) von Schwefeldüngern ist am Dauergrünland optimal?
• Kann durch unterschiedliche Düngerstrategien bei der Anlage von Kleegras der Ertrag und die Vorfruchtwirkung gesteigert werden?
• Wie wirken Schwefeldünger auf die Entwicklung und Ertragsbildung von Körnerleguminosen?
• Hat der Einsatz von Schwefeldüngern bei Leguminosen unter Bedingungen der Bio-Landwirtschaft einen ökonomischen Vorteil?


Praxisrelevanz

Die Ziele im Bio-Grünland sind möglichst geschlossene Nährstoffkreisläufe sowie ein aktives Bodenleben zu erreichen. Damit sich diese Ziele erreichen lassen, sind die hofeigenen Wirtschaftsdünger die wertvollste Basis und damit ein unverzichtbarer Teil im Grünlandsystem. In jüngster Zeit wurde zunehmend deutlich, dass darüber hinaus aber auch die Einzelnährstoffbilanzierung am Bio-Betrieb wichtig ist. Nachhaltigkeit erfordert, dass über die Produkte exportierte Nährstoffe auch wieder in bodenschonender Form auf die jeweiligen Flächen zurückkommen müssen.
In erster Linie sind es Milch und Fleisch, die den Grünland-Betrieb verlassen. Die darin enthaltenen und exportierten Nährstoffe stellen eine nicht unwesentliche Größe dar. Ein beispielhafter Grünland-Milchviehbetrieb mit 39 GVE, der 150.000 kg Milch (mit 3,4 % Eiweiß), 6 Altkühe mit 600 kg, 6 Kalbinnen mit 580 kg und 12 Kälber mit 85 kg Lebendgewicht pro Jahr verkauft, exportiert pro Betrieb und Jahr ca. 1.010 kg N, 211 kg P, 239 kg K und 61 kg S (Tabelle 2). Bei einer Eigenfläche von 28 ha (1,4 GVE/ha) würden dies etwa 36 kg N, 8 kg P, 9 kg K und 2 kg S pro Hektar entsprechen. Je nach Höhe der zugkauften Kraftfutter- und Mineralstoff-Futtermittel werden diese Nährstoff-Bilanzen etwas weniger negativ bis ausgeglichen (Wieser et al., 1996). Besonders zu beachten ist die Hoftorbilanz auf Gemischtbetrieben, wenn auch noch Marktfrüchte verkauft werden. Dies gilt darüber hinaus auch für Grünlandbetriebe welche Grundfutter oder Wirtschaftsdünger exportieren. Hier verlassen Nährstoffe auch über den Verkauf dieser Produkte den Betrieb. Damit sich die Betriebe nährstoffmäßig nicht nach unten schrauben und die Böden an Ertragsfähigkeit einbüßen, sind Anpassungs- und Optimierungsstrategien notwendig.
Von den Hauptnährstoffen ist der Stickstoff jener Nährstoff, der am Grünlandbetrieb am besten durch eine verlustarme Lagerung und Ausbringung beinflussbar ist (Amon et al., 2005, Amon et al., 2006). Unvermeidbare Verluste sind am Bio-Betrieb nur über die Leguminosen auszugleichen. Daher muss auch am Grünlandbetrieb der Leguminosenförderung verstärktes Augenmerkt geschenkt werden.
Kalium ist am Grünlandbetrieb nicht, bzw. nur in den seltensten Fällen, im Mangel vorhanden. Die mineralischen Grünlandböden haben in der Regel ausreichend Vorräte und eine ergänzende Düngung ist meist nicht notwendig.
Demgegenüber kann es bei Phosphor anders aussehen. Hier können die Vorräte im Boden auf einem deutlich niedrigeren Niveau sein und in den meisten Fällen weist dieser Nährstoff auf Bio-Betrieben, insbesondere bei geringem Kraftfutterzukauf, eine negative Hoftor-Bilanz auf (Starz et al., 2013). Phosphor ist neben Schwefel essentiell für ein optimales Wachstum der Leguminosen. Dabei ist es nicht die Pflanze an sich, die diese Stoffe zum überwiegenden Teil benötigt, sondern die Rhizobien in den Knöllchen der Wurzeln.
Unter den in der Bilanzierung zu beachtenden Nährstoffen rückte gerade der Schwefel in den letzten Jahren wieder vermehrt in den Focus. Durch die Verbrennung fossiler Energieträger gelangten bis in die 1980er Jahre hohe Mengen an Schwefeldioxid in die Atmosphäre (Anderl et al., 2016) und über Immissionen auf die Flächen zurück (40 bis 80 kg S pro ha), die Schwefeldüngung stellte lediglich ein Randthema dar. Im Dauergrünland reichte eine übliche Wirtschaftsdüngergabe zur ausreichenden S-Rücklieferung aus (Diepolder und Raschbacher, 2009). Da heute der Schwefeleintrag über Regen und „Feinpartikel“ im Bereich von unter 10 kg pro ha liegt, kann zum Beispiel auf ertragreichen und leichten, flachgründigen, humusarmen Böden ein Schwefelergänzungsbedarf bestehen. An der HBLFA Raumberg-Gumpenstein wurde beispielsweise im Jahr 2016 und 2017 ein S-Eintrag über Niederschlag von 2-3 kg S/ha festgestellt. In jüngster Zeit konnten in Versuchen mit Kleegras deutliche Ertragseffekte durch eine S-Düngung festgestellt werden (Böhm, 2016).
Da sowohl Schwefel als auch Phosphor, neben anderen Mineralstoffen und Spurenelementen, essentiell für ein optimales Leguminosenwachstum sind, sollte diesen beiden Nährstoffen gerade in der Bio-Landwirtschaft vermehrt Aufmerksamkeit geschenkt werden. Dies kann auch ein wichtiger Baustein zur Leguminosenförderung und somit auch zur Optimierung der N-Bilanz und Eiweißversorgung darstellen.

Berichte

Abschlussbericht , 31.05.2024

Kurzfassung

Das vorliegende Projekt untersuchte die Nährstoffoptimierung in der Biologischen Landwirtschaft durch den Einsatz mineralischer Ergänzungsdüngermittel. Ziel war es, geschlossene Nährstoffkreisläufe und ein aktives Bodenleben zu fördern, was eine Nutzung hofeigener Wirtschaftsdünger und eine gut geplante Fruchtfolge erfordert. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass eine genaue Einzelnährstoffbilanzierung ebenfalls von großer Bedeutung ist, insbesondere im Hinblick auf Schwefel und Phosphor. Der Bericht umfasst drei Einzelversuche zu den Kulturen Kleegras, Winterkörnerleguminosen und Dauergrünland. Im Kleegrasmischungsversuch erzielten Gülle und Mistkompost die höchsten Erträge, während die mineralische Ergänzungsdüngung mit Schwefel und Phosphor ähnliche Ergebnisse lieferte. Bei den Winterkörnerleguminosen zeigte die Schwefeldüngung signifikante Effekte auf den Schwefelgehalt, jedoch nicht auf Ertrag oder Proteingehalt. Im Dauergrünlandversuch führte die Schwefeldüngung zu keiner signifikanten Ertragssteigerung. Beobachtet wurde eine Abnahme der Erträge über die Versuchsjahre in allen Varianten. Obwohl einzelne Inhaltsstoffe des Grülandfutters signifikante Einflüsse durch die Schwefeldünger nachwiesen, waren diese Unterschiede aus Sicht der Tierernährung nicht relevant und ökonomisch sinnvoll. Für die meisten Bio-Betriebe in Mitteleuropa sind die hofeigenen Wirtschaftsdünger die zentrale Nährstoffquelle. Teilweise propagierte biotaugliche Einzelnährstoffe und als Wundermittel angepriesene Düngerstoffe können niemals einen optimalen Einsatz der Wirtschaftsdünger ersetzten.

Berichtsdateien

Abschlussbericht BioOptiDü - Nährstoffoptimierung im System der Bio-Landwirtschaft mittels mineralischer Ergänzungsdüngermittel_final.pdf

Abstract (deutsch)

Das vorliegende Projekt untersuchte die Nährstoffoptimierung in der Biologischen Landwirtschaft durch den Einsatz mineralischer Ergänzungsdüngermittel. Ziel war es, geschlossene Nährstoffkreisläufe und ein aktives Bodenleben zu fördern, was eine Nutzung hofeigener Wirtschaftsdünger und eine gut geplante Fruchtfolge erfordert. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass eine genaue Einzelnährstoffbilanzierung ebenfalls von großer Bedeutung ist, insbesondere im Hinblick auf Schwefel und Phosphor. Der Bericht umfasst drei Einzelversuche zu den Kulturen Kleegras, Winterkörnerleguminosen und Dauergrünland. Im Kleegrasmischungsversuch erzielten Gülle und Mistkompost die höchsten Erträge, während die mineralische Ergänzungsdüngung mit Schwefel und Phosphor ähnliche Ergebnisse lieferte. Bei den Winterkörnerleguminosen zeigte die Schwefeldüngung signifikante Effekte auf den Schwefelgehalt, jedoch nicht auf Ertrag oder Proteingehalt. Im Dauergrünlandversuch führte die Schwefeldüngung zu keiner signifikanten Ertragssteigerung. Beobachtet wurde eine Abnahme der Erträge über die Versuchsjahre in allen Varianten. Obwohl einzelne Inhaltsstoffe des Grülandfutters signifikante Einflüsse durch die Schwefeldünger nachwiesen, waren diese Unterschiede aus Sicht der Tierernährung nicht relevant und ökonomisch sinnvoll.

Für die meisten Bio-Betriebe in Mitteleuropa sind die hofeigenen Wirtschaftsdünger die zentrale Nährstoffquelle. Teilweise propagierte biotaugliche Einzelnährstoffe und als Wundermittel angepriesene Düngerstoffe können niemals einen optimalen Einsatz der Wirtschaftsdünger ersetzten.

Abstract (englisch)

The present project investigated nutrient optimisation in organic farming through the use of mineral supplementary fertilisers. The aim was to promote closed nutrient cycles and active soil life, which requires the use of farmyard manure and well-planned crop rotations. However, in recent years, it has become apparent that precise single-nutrient balancing is also of great importance, particularly regarding sulphur and phosphorus. The report encompasses three individual trials on the crops clover grass, winter grain legumes, and permanent grassland. In the clover grass mixture trial, slurry and manure compost achieved the highest yields, while mineral supplementation with sulphur and phosphorus produced similar results. For the winter grain legumes, sulphur fertilisation had significant effects on sulphur content but did not impact yield or protein content. In the permanent grassland trial, sulphur fertilisation did not lead to significant yield increases. A decline in yields over the trial years was observed across all variants. Although individual components of the grassland fodder showed significant influences from the sulphur fertilisers, these differences were not relevant from an animal nutrition perspective and were economically justifiable.

For most organic farms in Central Europe, farmyard manure is the central nutrient source. Partially advocated bio-compatible single nutrients and fertiliser substances advertised as miracle cures can never replace the optimal use of farmyard manure.

Autor/innen

Lehner, D., Starz, W.