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Einsatz von Düngemitteln

 

ALLGEMEINES

  • Als Stickstoffverluste werden alle Prozesse betrachtet, die dazu führen, dass der Stickstoff nicht mehr für die Pflanzenernährung zur Verfügung steht. Betroffen sind davon in erster Linie die organischen Düngemittel, doch auch mineralische Stickstoffdüngemittel können bei entsprechenden Bedingungen zu Stickstoffverlusten führen.
  • Die Verluste können dabei im Wesentlichen an folgenden Punkten auftreten:
  1. Stall
  2. Lagerbehälter
  3. Während / nach der Ausbringung
  • Je nach Austrittspunkt kann Stickstoff in verschiedenen Formen verloren gehen (s. Tabelle 16)

    Tabelle 16: Verlustformen und –quellen für Stickstoff (Luib, 2017)
Stickstoffverluste Stall Lager Ausbringung Umwelt-
bedeutung
Ausgasung über Ammoniak (NH3) X X X hoch
Ausgasung über Lachgas (N2O) X X X hoch
Ausgasung als elementarer Stickstoff (N2 X X X gering
Auswaschung als Nitrat (NO3) X hoch
Festlegung als Ammonium (NH4) X hoch

STALL- und LAGERVERLUSTE

  • Stall- und Lagerverluste beziehen sich hauptsächlich auf gasförmige Verluste Untenstehende Abbildung 16 stellt die Verluste während der Lagerung dar, diese sind aber grundsätzlich auch auf den Stall übertragbar.
    Abbildung 16: Schematische Darstellung der stickstoffbezogenen Prozesse im Lagerbehälter (Zücher , 2009, zitiert aus Bouquet et al., 2009)

  • Im Stall wirken sich folgende Umstände verlustfördernd aus:
  1. Verschmutzte Oberflächen: Alle Oberflächen (Laufgänge, Fressgänge, Liegebereiche, und v.a. Laufhöfe) tragen zur Ausgasung v.a. von Ammoniak bei. Hier können durch Sonneneinstrahlung die gleichen Prozesse gleichen Prozesse in Gange gesetzt werden, wie bei der Ausbringung. Mögliche Minderungsmaßnahmen sind:

    1. Konsequente Reinigung von allen Flächen, auch mehrmals täglich.

    2. Direkte Sonneneinstrahlung durch überdachungen vermeiden.

    3. Quergänge im Stall für eine verbesserte Selbstreinigung mit ausreichend Gefälle ausführen

    4. Starke Luftbewegung: Luftbewegungen im Stall bewirken den Abtransport von Ammoniak und begünstigen damit die Ausgasung von weiterem Ammoniak.

      1. Durch hohe Decken im Stall wird die Luftbewegung im Stall verlangsamt. Somit ist auch der Ammoniakabtransport verlangsamt.


  • Lagerverluste werden begünstigt durch:
  1. Aufrühren der Gülle. Durch die Bewegung kann wieder vermehrt Ammoniak an die Atmosphäre ausgasen. Minderungsmaßnahmen sind:

    1. Die Gülle sollte möglichst nur kurz vor der Ausbringung bewegt (aufgerührt werden)

    2. Sonneneinstrahlung und vermehrter Luftkontakt sorgen für eine vermehrte Ammoniakausgasung und einen Abtransport aus dem Lagerbehälter. Hier sollten zur Minderung folgende Punkte beachtet werden

      1. Möglichst geschlossene Lagerbehälter verwenden
      2. Ausreichende Schwimmschicht (z.B. mit Strohhäcksel)
      3. Gülle nicht belüften

AUSBRINGUNGSVERLUSTE

  • Nachstehende Abbildung 17 stellt schematisch die wichtigsten Verlustpfade für Stickstoff in der Gülleausbringung dar. Diese Verluste können aber teilweise auch bei mineralischer Düngung auftreten (z.B. Ammoniak-Ausgasung bei der Düngung von Ammonium-haltigen Düngemitteln).

    Abbildung 17: Stickstoffverlustpfade während und nach der Ausbringung von organischen Düngemitteln (Elsäßer, 2005)

ANMERKUNG ZU AMMONIAKVERLUSTEN

  • Ammoniakverluste stellen neben Nitratverlusten die schwerwiegendsten Stickstoffverluste in der Düngung dar.
  • Ammoniak geht überall dort verloren, wo Ammonium der Atmosphäre ausgesetzt ist. Ammoniak und Ammonium können sich sehr leicht ineinander umwandeln und es stellt sich ein natürliches Gleichgewicht zwischen beiden Stoffen ein. Dabei muss das Gleichgewicht nicht bei 50/50 liegen. Die Gleichgewichtsanteile hängen vom pH-Wert ab. Wie die Abbildung 18 schematisch zeigt, führt ein ansteigender pH-Wert dazu, dass sich das Gleichgewicht auf die Seite von Ammoniak verschiebt. Dieses Ammoniak kann ausgasen.

    Abbildung 18: Einfluss des pH-Werts auf das Ammonium/Ammoniak-Gleichgewicht (Katz, 1996)

  • Wird das Düngemittel einer Sonneneinstrahlung ausgesetzt, so steigt die Temperatur im Düngemittel an. Die steigenden Temperaturen ermöglichen eine vermehrte Ausgasung von Kohlensäure, Säure geht verloren und der pH-Wert steigt an. Dies hat zur Folge, dass sich das Gleichgewicht in Richtung von Ammoniak verschiebt. Somit sorgt Sonneneinstrahlung für eine vermehrte Ammoniakausgasung. Dieser Zusammenhang ist in Abbildung 19 nochmals schematisch dargestellt.

    Abbildung 19: Ammoniakverluste in einem Gülleband (geändert nach Elsäßer & Kunz)

  • Aus diesen Zusammenhängen wird schnell ersichtlich, dass die wirkungsvollste Verringerung von Ammoniakverlusten darin besteht, das Düngemittel möglichst über eine kleine Oberfläche (bspw. Gülleband durch Schleppschlauch oder –schuh) auszubringen und möglichst schnell in den Boden zu bekommen.
Erst im Boden können Düngemittel ihre Wirkung entfalten. Alles was auf die Oberflächen der Pflanzenbestände gelangt oder nicht in den Boden eindringt, trägt nicht zur Düngung sondern nur zu Verlusten bei.

  • Daneben hat selbstverständlich auch der Ammonium-Anteil in der Gülle einen wesentlichen Einfluss. Je mehr Ammonium vorhanden ist, desto größer ist das Risiko von Ammoniakverlusten.
  • Die Komplexität der Einflussfaktoren ist gerade bei organischen Düngemitteln sehr hoch und soll in nachstehender Abbildung 20 dargestellt werden.
  • Der Grundstein der Ammoniakverluste, bzw. deren Höhe wird durch die Faktoren „Boden / Bestand“, „Witterung“ und die Gülle selbst bestimmt (s. Abbildung 20). Je stärker in diesen Bereichen die Ammoniakausgasung begünstigt wird, desto höher werden diese ausfallen. Nachfolgend kommt der Faktor „Technik“ noch hinzu. Die Technik nimmt entscheidenden Einfluss auf die Zeit, in welcher die Gülle den begünstigenden Faktoren ausgesetzt ist. Je kürzer diese Zeit ist, z.B. durch Injektion in den Boden, desto stärker kann die Technik zur Verringerung der Ammoniakverluste beitragen.

    Abbildung 20: Einflussfaktoren auf gasförmiges Ammoniak (NH3)-Verluste (Luib, 2016)

Verätzungen

  • Die Ausgasung von Ammoniak führt nicht nur zu Nährstoffverlusten, sondern es können auch bedeutende Verätzungen entstehen.
  • Pflanzenteile, die im direkten Kontakt zu ammoniumhaltigen Düngemitteln stehen, können beim Ausgasen des Ammoniums in Form von Ammoniak verätzt werden (s. Abbildung 21). Diese Verätzungen sind irreparabel und wirken sich somit negativ auf den Pflanzenbestand und den Ertrag aus.

    Abbildung 21: Ätzschäden auf Grünland durch Gülleausbringung
  • Eine Minderung des Verätzungsrisikos kann erzielt werden, wenn grundsätzlich die Ammoniak-Emission unter Beachtung aller Einflussfaktoren so gut wie möglich verringert wird. Insbesondere folgende Parameter sollten dabei beachtet werden :

    1. Düngemittel müssen auf oder in den Boden und nicht auf den Bestand
    2. Keine Düngung bei Witterung, die das Ausgasen von Ammoniak begünstigt.

ANMERKUNG ZU NITRATVERLUSTEN

  • Nitratverluste und damit zusammenhängende Gewässerbelastungen treten überall dort auf, wo stickstoffhaltige Düngemittel direkt in Gewässer eingetragen werden, oder über Auswaschungen im Boden als Nitrateintrag in Gewässer und das Grundwasser gelangen.
  • Aus Anwendersicht muss daher auf folgende Punkte unbedingt geachtet werden, um den Nitrateintrag möglichst gering zu halten.
  1. Düngung nur bei aufnahmefähigen Böden, alles was nicht in den Boden gelangt, kann direkt abgeschwemmt werden.
  2. Nur düngen, wenn ein pflanzlicher Bedarf vorliegt. Wird der Stickstoff nicht aufgenommen (und damit gebunden), so kann er leicht als Nitrat ausgewaschen werden.
  3. Es müssen ausreichende Abstände zu Gewässern eingehalten werden.
  • Diese Anforderungen sind bereits gesetzlich durch die Düngeverordnung festgehalten
  • Die Beachtung dieser Punkte trägt maßgeblich zum Gewässerschutz bei. Wasser ist ein lebenswichtiges gesellschaftliches Gemeingut, für dessen Erhaltung neben vielen anderen auch die Landwirtschaft verantwortlich ist. Dieser Verantwortung kommen die Landwirte durch eine sachgerechte und ordnungsgemäße Düngung nach.

Unvermeidbare verluste

  • Bei allen Überlegungen zur Verringerung der Stickstoffverluste muss auch deutlich gemacht werden, dass sich Stickstoffverluste niemals gänzlich vermeiden lassen werden.
  • Ammoniak-Verluste treten auch bei Beachtung aller Einflussfaktoren auf. Die Düngeverordnung gestattet daher im Rahmen einer ordnungsgemäßen Düngung, dass bestimmte Lager-, Stall- und Ausbringungsverluste angerechnet werden dürfen (s. Tabelle 17). An dieser Stelle sei angemerkt, dass es sich bei diesen Werten um eine reine Konvention handelt. Die wirklichen Verluste können je nach Situation deutlich von den angegeben Werten abweichen (nach unten und nach oben).

    Tabelle 17: Anrechenbare prozentuale Stickstoffverluste (Anlage 2 DüV)
Gülle,Gärreste Festmist
davon davon
Herkunft Gesamt-
Verlust

Stall und
Lager

Aus-
bringung
Gesamt-
Verlust

Stall und
Lager

Aus-
bringung

Rinder
30%
ab 1.1.2020:
25%

15%
15%
ab 1.1.2020:
10%

40

30

10

Schweine
30%
ab 1.1.2020:
25%

20%
10%
ab 1.1.2020:
5%

40

30

10
Geflügel - - - 50 40 10
Pferde
Schafe
- - - 50 45 5
Gärreste 5 - 5 - - -