Wie ist es um die Bodenfruchtbarkeit in Deutschland bestellt – Bodengehalte?

Dr. W. Zorn Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena

Tagung VLK und BAD Würzburg 21.04.2015

Problemstellung

Eine hohe Bodenfruchtbarkeit stellt eine unverzichtbare Grundlage für eine nachhaltige und Landbewirtschaftung dar (siehe Vortrag Prof. Breitschuh)

Beitrag beschäftigt sich mit messbaren Größen der Bodenfruchtbarkeit: pH-Wert,

Phosphor-, Kalium-, Magnesiumgehalt der Böden

Humusgehalt der Böden

Langjährig negative P- und K-Bilanzen haben in vielen Ackerbau- gebieten zu einer Verschlechterung der Nährstoffversorgung der Böden geführt: häufig erhöhter Düngebedarf;

Kritik an der Landwirtschaft hinsichtlich „Überdüngung der Böden“;

nachfolgend Analyse der Nährstoff- und Humusgehalte der Böden und deren Auswirkungen auf den Pflanzenbau

Datengrundlage

Zusammengefasste Daten zur Versorgung der Böden (soweit vorhanden) von den Mitgliedern des AK Düngeberatung und Nährstoffhaushalt im VLK sowie der LUFA Speyer (z. T. noch unvollständig, im Tagungsband vollständig)

NRW: Beispiele Regierungsbezirke Arnsberg und Münster

Häufig keine Statistik für Grünlandböden

Einstufung nach Richtwerten für die Einstufung der Gehaltsklassen des jeweiligen Bundeslands

Auswirkungen unzureichender Nährstoffversorgung der Böden: Ausgewählte Versuchs- und Untersuchungsergebnisse insbesondere aus Thüringen (TLL)

Kalkversorgung der Böden

Kalkversorgung der Böden – Ackerland pH-Klassen nach VDLUFA

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

EDCBA

NRW: Auswertung nicht nach VDLUFA-Schema

Summe pH-Klasse A +B: 22 …. 43%

Kalkversorgung der Böden – Grünland

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

EDCBANRW:

Auswertung nicht nach VDLUFA-Schema

pH-Klassen nach VDLUFA

Summe pH-Klasse A +B: 20 …. 62%

„Säureschäden“ bei Sommergerste Fallbespiel: Praxisschlag Bad Berka, Sandboden

pH-Wert < 4,0 pH-Wert 6,2

0

20

40

60

80

3 4 5 6 7pH

dt/ha

Kornertrag von Sommergerste in Abhängigkeit vom pH-Wert des Bodens (Bad Berka, 2001)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

3,5 4,5 5,5 6,5

K, Mg mg/100g

pH-Wert

K

Mg

K- und Mg-Gehalt im Boden in Abhängigkeit vom pH-Wert (Bad Berka, 2001)

Die langfristige Bodenversauerung fördert die K- und Mg-Auswaschung!

Zwischenfazit Kalkversorgung

Je nach Bundesland sind zwischen 22 und 42% des Ackerlandes kalkbedürftig;

Das Grünland ist überwiegend stärker kalkbedürftig als das Ackerland (je nach Bundesland 20 … 62% kalkbedürftig);

Kalkmangel reduziert am stärksten die Bodenfruchtbarkeit („Säureschäden“, P-Festlegung, K- und Mg-Auswaschung, …)

P-Versorgung der Böden

P-Versorgung der Böden – Ackerland Gehaltsklassen nach VDLUFA

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

EDCBA

Summe Gehaltsklasse A +B: 5 …. 50%

P-Versorgung der Böden – Grünland

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

EDCBA

Gehaltsklassen nach VDLUFA

Summe Gehaltsklasse A +B: 12 …. 74%

zweimaliger Methodenwechsel verbesserte Einstufung der P-Gehalte kalkreicher Böden 1. DL --- CAL 2. CAL --- CALmodifiziert

11314

3532

2534

1519 13

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1990-1994 2010-2012

E

D

C

B

A

48%

Entwicklung der P-Versorgung Thüringer Ackerböden 1990 bis 2012

P-Ernährungszustand von Winterweizen (BBCH 33-36) in Thüringen 2009 – 2012

16 22

81

41

84 76

19

59

2

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2009n=79

2010n=81

2011n=79

2012n=73

hochausreichendniedrig/Mangel

Niederschlag in Dornburg (mm)

Februar - April 147 76 46 30

Mai 71 101 30 48

P-Mangel Wi-Weizen

Trockenheit hemmt insbesondere die P-Aufnahme!

sichtbare P-Mangelernährung bei Ackerkulturen

P-Gehalte im Boden: Gehaltsklasse A untere Hälfte Gehaltsklasse B

Bodenversauerung

starke Trockenheit

Kartoffel Zuckerrübe Mais

So-Gerste

Internetangebot der TLL: Diagnosesystem VISUPLANT www.tll.de/visuplant/vp_idx.htm

Düngungsvarianten

1 ohne P bzw. K

2 70% der Abfuhr

3 nach Abfuhr

4 130% der Abfuhr

Varianten der P- und K-Düngungsversuche in Thüringen ab 1993 (auf festen Versuchsstationen)

8 Versuchsstandorte, Parzellenversuche mit 4 Wiederholungen

Boden-P-Gehalte im statischen P-Versuch Dornburg/Saale

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1993

1995

1997

1999

2001

2003

2005

2007

2009

2011

2013

Entzug +30 %

Entzug

Entzug -30%

ohne P

D

C

B

A Δ 75 kg P/ha = Δ 1 mg P/100g Boden

mg P/

100g

-10

-8

-6

-4

-2

0dt/ha

WRa

WTr WRo

Kö- Erbse

WRa

WW

SG

WW

WW SG

SG

WW

Silo- mais

-54 dt/ha

WG WW

Silo- mais

-12 dt/ha

Ertragsminderung durch unterlassene P-Düngung (P0 zu P-Entzug) Dornburg

Tiefe cm pH

PCAL-Gehalt mg P/100g

PH2O-Gehalt mg P/100g

0 – 10 6,2 1,6 0,31

10 – 20 6,1 1,1 0,22

20 – 30 cm 6,1 0,9 0,14

Gehaltsklasse A in 0 – 20 cm ≤ 2,4

Löß-Braunschwarzerde

Standortangaben zum P-Unterfußdüngungsversuch Friemar

Feldversuch „Friemar“ zur platzierten P-Düngung zur Saat im Vergleich zur breitwürfigen Düngung zur Saat und zur Kopfdüngung im Frühjahr

Platzierte Düngung zur Saat Düngemittel: Triplesuperphosphat Düngemittelablage: 8 - 10 cm tief zwischen jede Reihe, 5 cm Abstand zur Saatreihe

3-jähriger Versuch (4 Wiederholungen, randomisiert) 2012: Wi-Weizen 2013: Wi-Gerste 2014: Winterraps 2015: Winterweizen

Wirkung der P-Applikation (TSP) auf den Kornertrag von Winterweizen Friemar 2012 (ohne P: 91,9 dt/ha)

0

5

10

15

20

25

ohne P 50 100 200 50 100 200 50 100

P-Düngung in % der P-Abfuhr

dt/ha

UFDvor Saat

Kopfdüngung Frühjahr

Mehrertrag

www.thueringen.de/de/tll

Wirkung der P-Applikation (TSP) auf den Kornertrag von Wintergerste Friemar 2013 (ohne P: 92,5 dt/ha)

0

5

10

15

20

25

30

ohne P 50 100 200 50 100 200 50 100

P-Düngung in % der P-Abfuhr

dt/ha

UFDvor Saat

Kopfdüngung Frühjahr

Mehrertrag

Zwischenfazit P-Versorgung

Je nach Bundesland sind zwischen 5 und 50% des Ackerlandes sind sehr niedrig und niedrig mit P versorgt (Gehaltsklassen A und B);

P-Mangel stellt ein zunehmendes Problem in Ackerbauregionen dar;

In P-Düngungsversuchen in GK A häufig Mehrerträge bei Getreide bis >20 dt/ha;

Das Grünland ist überwiegend niedriger mit P versorgt als das Ackerland (je nach Bundesland 12 … 74% kalkbedürftig);

Extensiv genutztes Grünland ist häufig unterversorgt;

K-Versorgung der Böden

K-Versorgung der Böden - Ackerland

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

EDCBA

Gehaltsklassen nach VDLUFA

Summe Gehaltsklasse A +B: 11 …. 64%

K-Versorgung der Böden - Grünland

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

EDCBA

Gehaltsklassen nach VDLUFA

Summe Gehaltsklasse A +B: 24 …. 66%

www.thueringen.de/de/tll

Entwicklung der K-Gehalte leichter Ackerböden in Schleswig-Holstein 1999 - 2012

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

EDCBA

Standorte K-arme Böden (Gehaltsklasse A-B) - langjährig ohne K-Düngung - Schieferböden *) - Sandböden *) - Aueböden (K-Fixierung) - Vorfrüchte mit sehr hohem K-Entzug

*) = niedrige K-Nachlieferung (niedriger K-Gehalt in Tonmineral- zwischenschichten)

Chlorosen/Nekrosen beginnend an älteren Blättern

Sichtbare K-Mangelernährung bei Ackerkulturen

starke Trockenheit

Boden-K-Gehalte im K-Düngungsversuch Bad Salzungen

0

4

8

12

16

20

1999

2001

2003

2005

2007

2009

130% Abfuhr

100% Abfuhr

70% Abfuhr

ohne K

D

C

B

A

mg K/

100g

E

Relativer Mehrertrag durch K-Düngung Buntsandstein Bad Salzungen, K-Gehaltsklasse C --- B)

0

5

10

15

20

25

30

SG WWKa

rtWW WT

Kö-E WW SG

Kart. WW

WRo Mais

Mehrertrag %

1999 2010

GK C GK B

Kartoffelknollen K-Düngungsversuch Bad Salzungen 2007

1,53% K i. TM 2,59% K i. TM

ohne K 130% K-Abfuhr

Zwischenfazit K-Versorgung

Je nach Bundesland sind zwischen 11 und 64% des Ackerlandes sind sehr niedrig und niedrig mit K versorgt (Gehaltsklassen A und B);

In K-Düngungsversuchen wirtschaftliche Mehrerträge, wenn K-Gehalt in GK B sinkt; Qualitätsprobleme bei Kartoffel infolge von K-Mangel;

Das Grünland ist überwiegend niedriger mit K versorgt als das Ackerland (je nach Bundesland 24 … 66% kalkbedürftig);

Extensiv genutztes Grünland ist häufig unterversorgt;

Mg-Versorgung der Böden

Mg-Versorgung der Böden - Ackerland

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

EDCBA

Gehaltsklassen nach VDLUFA

Summe Gehaltsklasse A +B: 10 …. 33%

Mg-Versorgung der Böden - Grünland

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

EDCBA

Gehaltsklassen nach VDLUFA

Summe Gehaltsklasse A +B: 10 …. 47%

Humus-Versorgung der Böden

- Häufige Analysen durch Landwirte (für Standortbewertung, CC, …)

- Problem: Bewertung der Humusgehalte auf Grundlage von Dauerversuchen, standortbezogenen Untersuchungen, ..

Gehalt an organischem Kohlenstoff in Abhängig-keit von der Düngung in 18 Dauerfeldversuchen (Körschens et al. 2013).

Oberer Wert: Summe inerter + umsetzbarer C Unterer Wert: Inerter C

Beide Werte stellen objektive Grundlage für die Bewertung der Humusbodenuntersuchung dar!

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

0 y = -0,005x + 0,594 r² = 0,44* 40/50 y = -0,004x + 0,609 r² = 0,23*

80/100 y = -0,004x + 0,679 r² = 0,23* 120/150 y = -0,002x + 0,711 r² = 0,07

160/200 y = -0,003x + 0,808 r² = 0,26* 200/250 y = 0,004x + 0,730 r² = 0,20

Cor

g[%

]

Jahr

ohne organische Düngung, verschiedene N-Düngestufen

Entwicklung der Corg-Gehalte am Standort Bad Salzungen im Dauerfeldversuch L 28 im Zeitraum 1992 bis 2012, Versuchsbeginn 1966

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

0 y = -0,0006x + 0,692 r² = 0,00 40/50 y = -0,002x + 0,796 r² = 0,03

80/100 y = -0,003x + 0,907 r² = 0,05 120/150 y = 0,001x + 0,944 r² = 0,00

160/200 y = 0,006x + 0,928 r² = 0,24* 200/250 y = 0,011x + 0,871 r² = 0,38*

Cor

g[%

]

Jahr

Stallmist, verschiedene N-Düngestufen

- Bisher noch kein Fließgleichgewicht eingestellt - Humusaufbau korreliert mit Humussaldo, - mineralische N-Düngung fördert Humusaufbau

Corg-Gehalte bayerischer Ackerböden

Quelle: Capriel, 2010

Standorttypische Humus-Gehalte bayerischer Ackerböden

Quelle: Capriel, 2010 Regionalisierte Richtwerte zur Bewertung erforderlich!

Quelle: Ebertseder et al., 2010

Veränderung der Humus-Gehalte der Böden 1996 : 2008

Keine signifikante Veränderung messbar!

Humusgehalte Thüringer Ackerböden in Abhängigkeit vom Tongehalt

383 Nährstoffdynamiktestflächen 0 – 20 cm Tiefe (2008)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 10 20 30 40 50 60 70

% Ton

% OBS

CC-Grenzwerte für Böden

>13% Ton

≤13% Ton

Bewertung?

Zwischenfazit Humus-Versorgung

Die Humusbodenuntersuchung liefert eine „Momentaufnahme“ des Bodenzustandes Änderungen des Humusgehaltes im Boden verlaufen sehr langfristig (>30 a) nach Managementänderung Die Bewertung der Ergebnisse der Humusuntersuchung erfordert standortspezifische Dauerversuchsergebnisse und Erfahrungen sowie die Berücksichtigung der Humusbilanzierung

Fazit

Die Kalk-, Phoshor-, Kalium- und Magnesiumversorgung der Böden ins besondere in Ackerbaugebieten ist gesunken.

Erhebliche Flächenanteile erfordern dringend den Rückkehr zu einer bedarfsgerechten Düngung dieser Nährstoffe.

Die optimale Humusversorgung der Böden stellt eine wichtige Aufgabe für den Landwirt dar. Es besteht noch weiterhin Forschungsbedarf.

Herzlichen Dank für die Datenbereitstellung an die Kolleginnen und Kollegen des AK Düngeberatung und Nährstoffhaushalt im VLK sowie der LUFA Speyer