Je nach Verfahren und Einarbeitungszeit entstehen Stickstoffverluste bei der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern. Durch gezielte Maßnahmen können sie deutlich reduziert werden.
Bei der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern können bedeutende Mengen an Stickstoff in Form von Ammoniak (NH3) oder Lachgas (N20) verloren gehen. Emissionen bei der Ausbringung von organischen Wirtschaftsdüngern sind in der Regel nicht vermeidbar, jedoch gibt es je nach Art des Düngemittels verschiedene Möglichkeiten, gasförmige Verluste zu reduzieren. Diese Verfahren, wie beispielsweise die bodennahe Ausbringung, unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Effektivität und Kosten.
Um Verluste bei der Ausbringung von organischen Düngern zu reduzieren, ist es wichtig, folgende Einflussfaktoren zu beachten: Ammoniumanteil am Gesamtstickstoff des Düngemittels (NH4-N), Witterung bei der Ausbringung (Temperatur, Niederschlag und Wassersättigung des Bodens), Art der Ausbringung und Art des Düngemittels, zeitlicher Verlauf des Stickstoffbedarfs der gedüngten Kultur. Je größer der Ammoniumanteil im Stickstoff des Düngemittels (siehe Tabelle) ist, desto größer sind auch die Verlustpotenziale bei der Ausbringung. Für die Bewertung des betriebseigenen Düngemittels sollte es auf NH4 untersucht werden. Auch die zum Zeitpunkt der Ausbringung vorherrschende Witterung spielt eine entscheidende Rolle bei der Emissionsbildung aus organischem Stickstoff. Höhere Temperaturen führen häufig zu höheren Stickstoffverlusten. Eine Ausbringung bei Temperaturen von über 25 °C ist daher zu vermeiden. Es bietet sich an, Wirtschaftsdünger abends auszubringen. Bei flüssigen Düngemitteln kann Niederschlag vor oder nach der Ausbringung zu einer Reduktion von Ammoniakemissionen führen, da die Düngemittel in den Boden eingewaschen werden. Hier muss insbesondere auf die Befahrbarkeit der Flächen geachtet werden.
Das Verdünnen von flüssigen Düngemitteln mit Wasser führt durch eine Erhöhung der Fließfähigkeit zu einer schnelleren Einsickerung in den Boden, wodurch ebenfalls Verluste reduziert werden können.
Ist der Boden wassergesättigt und dadurch nicht ausreichend durchlüftet, kann in stickstoffreichen Böden beziehungsweise nach der Düngung Lachgas entstehen. Dies ist besonders klimaschädlich. Bei mittelschweren bis schweren Böden ist das besonders relevant. Werden die Dünger zu tief eingebracht, hat dies höhere Lachgasverluste zur Folge. Eine Ausbringtiefe von 12 bis 15 cm ist optimal.
Flüssige Düngemittel verlustarm ausbringen
Für die Ausbringung von flüssigen Düngemitteln kamen in den vergangenen Jahrzehnten einige neue technische Verfahren auf den Markt, die Emissionen vermindern können. Dabei lautet die Prämisse, möglichst bodennah oder in den Boden zu applizieren (Abbildung 1). Gerade wenn im Frühjahr in den Bestand gedüngt wird, sorgt das Injektions- oder auch Schlitzverfahren für deutlich geringere Emissionen. Wichtig ist, auf die Gefahr von Bodenverdichtungen und damit verbundene Lachgasemissionen zu achten. Wird das Düngemittel nach der Ausbringung und vor der Saatbettbereitung zeitnah eingearbeitet, verringert das die Emissionen erheblich. Beispielsweise liegen die Verluste bei der Verwendung eines Schleppschlauchs und bei der Einarbeitung eine bis vier Stunden nach Applikation bei 7,5 %, bei der Einarbeitung innerhalb einer Stunde nach Applikation mit dem Schleppschlauch hingegen im Schnitt bei 2 %.
Beispiel 1 – Düngen im Bestand: Im Frühjahr düngt ein Betrieb 15 t/ ha Rindergülle (Nährstoffgehalt: N-Gesamt = 56 kg/ha, NH4-N = 27 kg/ha). Für die Ausbringung verwendet er einen Schleppschlauch, um im Weizenbestand die Gülle auszubringen. Dabei entstehen Emissionen von rund 13 kg N/ha. Würde er im Vergleich dazu das Injektionsverfahren anwenden, würden die Verluste im Schnitt nur 6,8 kg N/ha betragen.
Beispiel 2 – Düngen zur Saatbettbereitung: Ein Betrieb plant im Frühjahr die Saatbettbereitung für einen Sommerweizen. Dazu bricht er sein Kleegras um und möchte zeitgleich 15 t/ha Rindergülle ausbringen (Nährstoffgehalt: N-Gesamt = 56 kg/ ha, NH4-N = 27 kg/ha). Er wählt das Verfahren Schleppschlauch mit anschließender Einarbeitung. Würde er nun zwischen Applikation und Einarbeitung mehr als eine Stunde verstreichen lassen, könnte er bis zu 4,5 kg N/ha verlieren. Dagegen reduzieren sich die Verluste bei einer sofortigen Einarbeitung auf 1,1 kg N/ha.
Feste Düngemittel verlustarm ausbringen
Auch bei festen Düngemitteln treten bei der Ausbringung gasförmige Verluste auf. Da diese Dünger gestreut werden, ist die Reduktion von Ausbringverlusten nur über eine möglichst zeitnahe Einarbeitung möglich. Demzufolge ist es bei festen Düngemitteln ratsam, diese auch nur zur Saatbettbereitung zu applizieren und von einer Bestandsdüngung im Frühjahr abzusehen. Wird beispielsweise Rindermist nicht eingearbeitet, können die gasförmigen Verluste um ein Zehnfaches höher sein als bei der Einarbeitung innerhalb einer Stunde nach der Applikation. Düngemittel mit hohem NH4-Anteil erfordern besonderes Augenmerk, da sehr hohe Stickstoffverluste erfolgen können, wenn sie nicht eingearbeitet werden. So liegt bei Hühnertrockenkot das Emissionspotenzial ohne Einarbeitung bei etwa 63 %. Wird der Dünger jedoch innerhalb von zwölf Stunden eingearbeitet, halbieren sich die Verluste auf etwa 32 %. Bei einer Einarbeitung innerhalb von einer bis vier Stunden sinken sie auf etwa 13 %.
Beispiel 3 – Düngen zur Saatbettbereitung: Ein Betrieb plant die Düngung von 15 t/ha Rindermist zur Saatbettbereitung im Frühjahr für den Anbau von Sommerweizen (Nährstoffgehalt: N-Gesamt 92 kg/ha, NH4-N = 14 kg/ha). Bringt er den Rindermist nun aus und schafft die anschließende Bodenbearbeitung erst am nächsten Tag (nach zwölf Stunden) oder arbeitet überhaupt nicht ein, verliert er zirka zwischen 15 bis 17 kg N/ha. Dagegen könnte er seine Verluste durch eine direkte Einarbeitung auf etwa 2 kg N/ha reduzieren.
Um Stickstoffverluste bei der Ausbringung abzuschätzen, kann die ausgebrachte Stickstoffmenge mit einem Emissionsfaktor multipliziert werden. Ausgewählte Emissionsfaktoren sind online der Tabelle 2 im NutriNet-Merkblatt „Verlustarme Ausbringung von Wirtschaftsdüngern“ (https://t1p.de/Emi-faktoren) für verschiedene Düngemittel und Ausbringungs- beziehungsweise Einarbeitungsverfahren zu entnehmen. Diese Faktoren können in die Formel (Emissionsfaktor/100) x N-Gesamt (kg/ha) = N-Verluste (kg/ha) eingesetzt und daraus die Verlustgrößen abgeleitet werden. Verschiedene Verfahren der Ausbringung von Wirtschaftsdünger haben unterschiedliche Arbeitserledigungskosten zur Folge. Die Einarbeitung verursacht darüber hinaus weitere Kosten. Die Kosten je Hektar sind in Abbildung 2 dargestellt.
Was kostet der eingesparte Stickstoff?
Auch die Stickstoffverluste treten je nach Verfahren in unterschiedlicher Höhe auf. Daraus ergeben sich unterschiedliche tatsächliche Ausbringmengen in kg/ha. Diese Mengen können in Bezug zu den Arbeitserledigungskosten gesetzt werden, woraus sich unterschiedliche Kostenansätze für den eingesparten Stickstoff ergeben. Diese Stickstoffkosten zeigen, ob der eingesparte Stickstoff je nach angewandtem Verfahren vergleichsweise günstig oder teuer ist, und lassen außerdem einen Vergleich etwa mit Preisen für Zukaufstickstoff oder Stickstoff aus Kooperationsvereinbarungen zu. Als Vergleichsmaßstab wurden für flüssige Dünger die Ausbringung mit dem Schleppschlauch (ohne Einarbeitung) und für feste Dünger die Breitverteilung (ohne Einarbeitung) gewählt. Die durchgeführten Kostenkalkulationen orientieren sich an den Stickstoff-Verlustgrößen der Beispiele 1 bis 3.
In Abbildung 3 sind die Kosten für eine Schleppschlauchausbringung ohne Einarbeitung den Kosten der Gülleinjektion gegenübergestellt (Beispiel 1). Die Zusatzkosten können dem zusätzlich verfügbaren Stickstoff (Abbildung 4) dieser beiden Verfahren zugeordnet werden. Hieraus ergibt sich ein Preis von 4,65 €/kg N. Es gibt keine Kostenunterschiede beim Verfahren Schleppschlauch mit anschließender Einarbeitung, wenn lediglich der Zeitpunkt der Einarbeitung unterschiedlich ausfällt (Beispiel 2). Da sich die N-Verluste allerdings unterscheiden, steht umso mehr Stickstoff zur Verfügung, der den Mehrkosten gegenübergestellt werden kann, je schneller eingearbeitet wird. Insofern kostet das Kilo Stickstoff bei einer Einarbeitung eine und vier Stunden nach Ausbringung mit dem Schleppschlauch im Vergleich zum Referenzverfahren ohne Einarbeitung weniger (3,97 €/kg N) und bei sofortiger Einarbeitung (unter einer Stunde) sogar nur noch 2,84 €/kg N. Die Einarbeitung von Festmist (Beispiel 3) verursacht Mehrkosten von rund 34 €/ha gegenüber der Ausbringung ohne Einarbeitung. Aufgrund der hohen N-Einsparungen (knapp 15 kg N) liegen die Zusatzkosten pro Kilo zusätzlich verfügbarem N allerdings bei nur etwa 2,25 €/kg und befinden sich in der Regel damit weit unter N-Kosten, mit denen zum Beispiel bei einem externen Bezug von N-Handelsdüngemitteln (Anfang 2023 rund 5,70 €/ kg N) gerechnet werden muss.
Fazit
Der Einsatz von verlustarmen Ausbringungstechniken kann nicht nur aus Sicht von Nährstoffeffizienz und Emissionsschutz, sondern auch aus betriebswirtschaftlicher Sicht durchaus sinnvoll sein.