Grundwasserschutz durch bessere Pflanzenernährung

Von der Praxis für die Praxis: vlf unterstützt Praxis-Projekt im Rahmen des Wasserpaktes

Mais ist bezogen auf die Anbaufläche die bedeutendste Ackerkultur in Bayern. Schon allein aufgrund des Anbauumfanges hat daher bei dieser Kultur die Produktionstechnik große Auswirkungen auf den Naturhaushalt. Insbesondere auf den schweren Keuper- und Muschelkalkböden Frankens bewegen sich in Trockenjahren wie 2003, 2015 oder 2018 die Ertragseinbußen bei Mais leider zwischen 30 und 60 %, was Stickstoffüberschüsse von zum Teil über 100 kg/ha zur Folge hat. Trotz dieser beträchtlichen N-Überhänge liegt bei der Flächenbilanz in der Pflanze jedoch meist Stickstoffmangel vor.

In einem Maisbestand wurden zum Zeitpunkt der Blüte die Nährstoffgehalte bestimmt. Alle Nährstoffe befinden sich im Bereich optimaler Versorgung. Ausnahmen stellen Stickstoff, Kalium und Schwefel dar. Das Stickstoff-Schwefel-Verhältnis liegt bei etwa 17:1. Als optimal wird ein Verhältnis von 10‑11:1 angesehen. Es ist daher anzunehmen, dass Schwefelmangel die Stickstoffaufnahme und -verwertung beeinträchtigt. Überraschend ist ebenfalls der niedrige Kaliumgehalt, da die Bodenuntersuchung bei den erwähnten Böden meist eine hohe bis sehr hohe Kaliumversorgung ausweist. Ursache für den niedrigen Kaliumgehalt in der Pflanze könnte die Kombination von hoher Kaliumaufnahmerate des Maises (ca. 10 bis 12 kg K₂O je ha und Tag über einen Zeitraum von etwa drei Wochen) und erschwerter Diffusion, bedingt durch den hohen Tongehalt der erwähnten Böden und die geringe Bodenfeuchte, sein.
Ziel dieses Praxisprojektes war daher, mit einer speziellen Düngetechnik (Depotdüngung) die Ernährung des Maises unabhängiger von der Bodenfeuchte zu machen. Dazu wurden auf zwölf Praxisflächen in Unter- und Mittelfranken (Landkreise Rhön Grabfeld, Hassberge, Bad Kissingen, Schweinfurt, Kitzingen und Neustadt Aisch - Bad Windsheim) Streifenversuche (nicht wiederholt) mit unterschiedlichen Schwefel- und Kalidüngemitteln durchgeführt.
Mit dem Projekt konnte der gewünschte Erfolg nicht erzielt werden; die Versuchsschläge waren von der Trockenheit des Jahres 2018 ebenso betroffen wie benachbarte Maisschläge mit breitflächiger Düngung. Was noch mehr verwunderte als der nicht vorhandene Unterschied zu Nachbarschlägen war die Tatsache, dass zwischen den Varianten keinerlei Differenzierung zu erkennen war – trotz zum Teil gravierender Unterschiede in der Düngung. In der Variante 2 (500 kg/ha Kaliumsulfat) wurden z. B. 250 kg/ha K₂O verabreicht; die Variante 7 (500 kg/ha Magnesiumsulfat = Kieserit) erhielt hingegen kein K₂O. Im Mittel über die zwölf Standorte (keine Wiederholungen an den Standorten) war zwischen den beiden Varianten aber kein Unterschied im Kaligehalt erkennbar. In allen Versuchsgliedern wurde der Bereich optimaler Versorgung (2,0 bis 4,0 % K in der TS) nur knapp erreicht.
Dasselbe Phänomen trat auch beim Nährstoff Schwefel auf. In der Kieserit-Variante wurden je ha 100 kg Schwefel in Sulfatform gedüngt; in Variante 4 (250 kg/ha Kaliumchlorid) wurde kein Schwefel gegeben. Auch hier wichen die Schwefelgehalte der Varianten nicht sichtlich voneinander ab, obwohl mit 100 kg/ha etwa die vierfache Menge des Schwefelentzuges von Mais appliziert wurde. Während die Kaliumgehalte den Bereich optimaler Versorgung aber noch knapp erreichten, lagen die Schwefelgehalte deutlich zu niedrig. Die Stickstoff-Schwefelverhältnisse erreichten ein Niveau von etwa 16:1, was deutlich zu weit ist.

Eine unzureichende Schwefelversorgung wirkt sich besonders auf die Kolbenausbildung aus, weil Mais im Gegensatz zu anderen Kulturen in der generativen Phase noch über die Hälfte seines Gesamtschwefelbedarfes aufnehmen muss: Erschwerend kommt hinzu, dass Schwefel in der Pflanze im Gegensatz zu Phosphor oder Stickstoff kaum umverlagert wird. So waren die Ertragseinbußen bei Körnermais höher als bei Silomais, weil die Restpflanzenentwicklung, für welche Kalium eine große Rolle spielt, noch zufriedenstellend war. Die unzureichende Kolbenausbildung machte sich aber auch beim Silomais mit einer zu geringen Energiedichte bemerkbar.Bei der Besichtigung der Versuchsschläge waren Hinweise, weshalb die spezielle Form der Düngerapplikation nicht den gewünschten Effekt brachte, unübersehbar. An einigen Standorten war es so trocken, dass der Mitte Mai im Depot abgelegte Dünger auch zwei Monate später noch nicht einmal in Lösung gegangen war.

Die Witterungsbedingungen des Jahres 2018 waren geradezu ideal für das Projekt, dessen Ziel es war, die Nährstoffversorgung des Maises unabhängiger von der Bodenfeuchte zu machen. Die besondere Charakteristik der schweren Böden mit Mengen an austauschbarem Kalzium von über 10.000 kg/ha zeigte aber, dass sich der gewählte Ansatz der Frühjahrs-Depotdüngung bei den gegebenen Standortverhältnissen als nicht zielführend erwies. Daher wurden im Herbst 2018 an fünf Standorten konform mit der Düngeverordnung Düngerdepots angelegt, um zu überprüfen, ob sich die Störung des Bodengefüges durch den Eingriff des Düngeschars über den Winter nivelliert und es nicht zum Aufreißen des Bodens kommt. Im Frühjahr 2019 wurde dann der Mais über die Depots gesät, deren Lage durch Aufzeichnung mit RTK-Technik bekannt war. Ob dies eine Optimierung des Verfahrens darstellt, kann derzeit noch nicht abschließend beurteilt werden.

Als Erkenntnis des Projektes lässt sich unabhängig vom ausgebliebenen Erfolg festhalten, dass die bei den bestehenden Standortbedingungen (schwere, kalziumreiche Böden in einer niederschlagsarmen Region) zu lösende Aufgabe darin besteht, die Schwefelverfügbarkeit im Boden bis zur Abreife des Maises sicherzustellen, um eine gute Kolbenausbildung und entsprechende Erträge zu gewährleisten. An der Bewältigung dieser Herausforderung soll im Jahr 2020 weitergearbeitet werden.

Den Firmen K+S Kali GmbH, ICL Fertilizers, Domo Caproleuna GmbH und DÜKA Düngekalkgesellschaft mbH sei an dieser Stelle für die Bereitstellung der eingesetzten Düngemittel gedankt. Ebenso den mitwirkenden Landwirten – meist Demobetriebe für Gewässerschutz – für ihr Engagement und den zusätzlichen Aufwand, welchen sie mit der Versuchsanlage und Probenahme hatten.