Zum Inhalt springen

Precise Nitrogen

Teilflächenunterschiede auf Ackerflächen müssen bei der Stickstoffdüngung berücksichtigt werden um das volle Ertragspotenzial der Pflanzenbestände auszuschöpfen und gleichzeitig Stickstoffeinträge in die Umwelt zu minimieren. Um eine konkrete Empfehlung für die Stickstoffdüngung abzuleiten, müssen standort- und zeitspezifische Daten erhoben und zusammengeführt werden. Das Projekt Precise Nitrogen untersucht auf Schlagebene, ob die Ausbringung von Stickstoffdünger durch die Berücksichtigung von Daten aus Satellitenbildern, Bewirtschaftung und Mikroklimasensoren optimiert werden kann.

Präzisionslandwirtschaft im Praxistest

Vier Landwirtschaftsbetriebe, die im Einzugsgebiet der Bezirksstelle Braunschweig der Landwirtschaftskammer Niedersachsen wirtschaften, haben für das Projekt Versuchsflächen mit Winterweizen auf heterogenen Standorten mit sandigen, tonigen sowie lehmigen Böden angelegt. Auf Streifen von je einer Spritzbreite wird die Stickstoffdüngung in verschiedenen Varianten durchgeführt:

  1. In der Standardvariante wird die maximale Stickstoffdüngung entsprechend der Düngeverordnung in drei Gaben ohne Berücksichtigung von Teilflächenunterschieden ausgebracht.
  2. In der satellitengestützten Variante bleibt die Gesamtmenge der Stickstoffdüngung gleich, aber die Verteilung innerhalb der drei Gaben wird anhand aktueller Satellitenbilder von der Bestandsentwicklung angepasst.
  3. In der Variante „Ökosystemmodell“ wird die Verteilung der Stickstoffdüngung aus einem Simulationsmodell abgeleitet. Dieses nutzt, neben den Daten aus den Satellitenbildern, auch Informationen aus Bodenkarten, vegetationsbegleitenden Messungen und Betriebsmanagement. Künftig sollen auch Mikroklimadaten von Feldsensoren berücksichtigt werden.
  4. In einer zweiten Variante zum „Ökosystemmodell“ variiert zusätzlich die Gesamtmenge der Stickstoffdüngung.
Mikroklimasensor im Weizenbestand (Quelle Wester NAN)
Mikroklimasensor der Agvolution GmbH © Jens Wester
Vorgehen im Projekt Precise Nitrogen © Linda Tendler/Landwirtschaftskammer Niedersachsen

Erste Ergebnisse

Im ersten Versuchsjahr 2020/21 konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Düngevarianten in der Stickstoffeffizienz nachgewiesen werden. Der Effekt der Teilflächen ist den Ergebnissen nach bedeutsamer als der Effekt der Düngevarianten. Eine eindeutige Aussage kann allerdings erst nach Abschluss des Projektes getroffen werden. Es muss über mehrere Jahre ein Vergleich der Varianten auf unterschiedlichen Betrieben, auf möglichst vielen Standorten mit wechselnden Böden durchgeführt werden, um ein übertragbares Ergebnis zu erzielen. 

Wie es weitergeht

In dem zweiten Versuchsjahr 2021/22 werden daher weitere Großflächenversuche angelegt. Durch weitere Daten entsteht ein aussagekräftigerer Datensatz, der zeigt, ob sich die Ergebnisse des ersten Versuchsjahres bestätigen. Auch sollen die im Projekt gesammelten Erfahrungen in einem Leitfaden für landwirtschaftliche Betriebe zusammengestellt werden.

Projektbetriebe

Güterverwaltung Reinau in Beierstedt (Landkreis Helmstedt)

Die Güterverwaltung Reinau am Standort Beierstedt ist ein reiner Ackerbaubetrieb mit Flächen rund um den Heeseberg. Zum Betrieb gehört eine 600 kW große Biogasanlage. Die Anbauschwerpunkte sind Zuckerrüben, Winterweizen, Energiemais, Raps, Gerste und Dinkel. Seit dem 01.07.2022 wird der Betrieb ökologisch bewirtschaftet. Die Ackerflächen besitzen eine Bonität von 65 bis 100 Bodenpunkte. Der stellvertretende Betriebsleiter, Christian Renneberg, erläutert seine maßgeblichen Gründe für die Teilnahme an Precise Nitrogen: „Durch die verschärfte Düngeverordnung sind wir gezwungen den Dünger noch effizienter einzusetzen. Des Weiteren interessiert mich der technische Fortschritt bei der Erstellung von Düngekarten über Drohnen, Satellitenbilder und Sensoren.“ So wurde bereits 2016 ein Stickstoffsensor angeschafft, der aktiv den Stickstoffbedarf auf dem Feld ermittelt. Als weiteren Grund nennt Christian Renneberg die Klimaänderungen, denn eine Effizienzsteigerung in der Stickstoffdüngung kann auch zu einer Verminderung klimarelevanter Gase beitragen. Aus dem Projekt erhofft sich Christian Renneberg eine Verbesserung bei der Erstellung der Düngekarten, um kleinräumiger und präziser düngen zu können. Er sieht allerdings kaum weiteres Potenzial Dünger einzusparen. Durch die Teilflächenbewirtschaftung sieht er Möglichkeiten die Verteilung auf den Flächen zu optimieren. Auf den Ackerflächen der Güterverwaltung Reinau liefen schon vor dem Projekt Precise Nitrogen Versuche mit der Landwirtschaftskammer Niedersachsen und der Landberatung. Christian Renneberg lobt die Vernetzung mit anderen Betrieben und wissenschaftlichen Institutionen.

Landwirtschaftsbetrieb Reinbeck-Grube in Velstove bei Wolfsburg

Der Landwirtschaftsbetrieb Reinbeck-Grube betreibt Ackerbau auf Flächen im Randgebiet der Stadt Wolfsburg und eine kleine Pferdezucht. Die überwiegend sandigen Böden (Bodenpunkte: 18-30) sind eher homogen. Da die Ackerflächen allerdings größtenteils unter Beregnung stehen, machen sich schon geringe Unterschiede in den Böden deutlich bemerkbar. Der Betrieb ist spezialisiert auf Braugerste und ist ansonsten in der Fruchtfolge mit Roggen, Weizen, Kartoffeln, Zuckerrüben, Mais und Raps breit aufgestellt. Der Landwirtschaftsbetrieb ist schon seit Jahren Versuchsbetrieb für die AGRAVIS Niedersachsen-Süd GmbH. Hagen Reinbeck-Grube erhofft sich durch seine Teilnahme bei dem Projekt Precise Nitrogen Hinweise, wie er seine Düngung noch effizienter gestalten kann. „Mir war es schon immer ein Anliegen, den Stickstoff bestmöglich zu verteilen und ich habe mich schon früh technisch so aufgestellt, dass ich immer strikt am Bedarf der Pflanzen orientiert gedüngt habe.“ Die Stickstoffdüngung hat für den Betrieb aktuell weiter an Bedeutung gewonnen, denn er liegt in der Gebietskulisse der sogenannten „Roten Gebiete“. Vor dem Hintergrund der Nitratbelastung im Grundwasser soll in diesen Regionen die Stickstoffdüngung reduziert werden. Landwirt Reinbeck-Grube erhofft sich durch Precise Nitrogen mehr darüber zu erfahren, wie er aussagefähige Applikationskarten erstellen kann, um selber eine frühzeitig angepasste Düngeplanung anzufertigen und nicht von externen Dienstleistern abhängig zu sein. Er ist der Meinung, dass sich auf seinem Betrieb der Stickstoffdünger nicht weiter einsparen lässt, denn die erlaubte Ausbringmenge sei laut Düngeverordnung ohnehin knapp bemessen. Bei der Teilflächenbewirtschaftung sieht er das Potenzial die Verteilung des Düngers auf der Fläche zu verbessern, um so nicht nur den Ertrag, sondern auch die Qualität der Kulturpflanzen zu erhöhen.

Rittergut Ampleben bei Kneitlingen (Landkreis Wolfenbüttel)

Das Rittergut Ampleben ist ein reiner Ackerbaubetrieb mit größtenteils heterogenen bis sehr heterogenen Böden (Bodenpunkte: 40-90). In einer 4- bis 5-gliedrigen Fruchtfolge werden Winterweizen, Zuckerrüben, Raps, Wintergerste und Ackerbohnen angebaut. Betriebsleiterin Helene Kahl beteiligt sich an Precise Nitrogen, weil sie sich für neue Technologien interessiert und mehr über ihre eigenen Böden erfahren will. Zudem schätzt sie den Austausch und den Wissenstransfer mit anderen Betrieben und der Agrarforschung. „Ich hoffe aus den Versuchen eine Tendenz ableiten zu können, ob meine heterogenen Böden durch die von Applikationskarten gesteuerte Düngung besser versorgt werden und einen homogeneren Pflanzenbestand erzielen können.“ Bisher hat sie die Düngung per Hand und nach Augenmaß an extreme Standorte angepasst. Sie ist gespannt, ob sich der zusätzliche Aufwand durch das Erstellen von Applikationskarten und die ganze vor- und nachgelagerten Datenbearbeitung am Ende auszahlt. Ihrer Meinung nach wird voraussichtlich aber kein Dünger durch die Teilflächenbewirtschaftung eingespart, sondern nur besser verteilt. Sie weist darauf hin, dass durch die Düngeverordnung die Gefahr der Unterversorgung der Kulturpflanzen groß sei. Parallel zum Projekt Precise Nitrogen beteiligt sich das Rittergut Ampleben auch als aufnehmender Betrieb von Wirtschaftsdünger an dem Verbundprojekt „Wirtschaftsdüngermanagement Niedersachsen“ der Landwirtschaftskammer Niedersachsen.

Landwirtschaftsbetrieb Schrieber in Lehre (Landkreis Helmstedt)

Familie Schrieber bewirtschaftet einen Ackerbaubetrieb zwischen den Städten Wolfsburg und Braunschweig. In einer 4- bis 5-gliedrigen Fruchtfolge werden Winterweizen, Zuckerrüben, Raps, Dinkel, Braugerste und Leguminosen angebaut. Durch die Nähe zur Flechtorfer Mühle bietet sich die Vermarktung des Weizens als Backweizen an. Durch das langjährige Wirtschaften in einem Wasserschutzgebiet ist der Betrieb schon seit geraumer Zeit dabei die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern. „Ich möchte meine Böden möglichst nachhaltig bewirtschaften und nur so viel an Düngemitteln zumuten, wie sie zur Ernährung der Früchte benötigen“, erläutert Landwirt Schrieber seine Motivation bei Precise Nitrogen mitzumachen. Seine Ackerflächen sind sehr heterogen und bestehen zu einem Drittel aus Sand-, Lehm- und Tonböden (Bodenpunkte: 28-58). Schon früh hat Landwirt Schrieber sich mit den Möglichkeiten der Digitalisierung auseinandergesetzt und bereits 2003/2004 zusammen mit der Landwirtschaftskammer Niedersachsen und dem Niedersächsischen Landesamt für Bodenforschung (seit 2006 Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie) eine digitale Hofbodenkarte für seinen Standort entwickelt. Diese wird stetig weiterentwickelt und ist Grundlage jeglichen Anbaus. Diese Erfahrungen bringt er auch in den DLG-Arbeitskreis Digitalisierung ein. Mit Blick auf neue Kulturpflanzen ist Landwirt Schrieber innovativ und experimentierfreudig: So startete er 2021 einen Versuch mit Quinoa, Ackerbohnen, Linsen, Mohn und Sojabohne im Streifenanbau. Aus dem Projekt Precise Nitrogen erhofft er sich eine möglichst genaue und noch effizientere Applikationsmethode bei der Stickstoffverteilung. Allerdings streut er seinen Stickstoff schon heute so präzise, dass er bei seinem Betrieb in der Gesamtdüngermenge kein wirkliches Einsparpotenzial mehr sieht.

Projektpartner

Neben den vier Projektbetrieben, sind die Landwirtschaftskammer Niedersachsen, die Abteilung Agrartechnik der Georg-August-Universität Göttingen, das Forschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkennung des Julius Kühn-Instituts, die LUFA Nord-West und das Netzwerk Ackerbau Niedersachsen e. V. sowie das Göttinger Startup Agvolution GmbH an dem Projekt beteiligt.

Förderer

Das Projekt wird im Rahmen der Europäischen Innovationspartnerschaft „Produktivität und Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft“ (EIP Agri) gefördert.