Ist schnelles Nitrat nur ein Mythos?

Die effizienteste N-Form bei der Düngung bleibt ein brisantes Thema, für Praktiker wie für die Wissenschaft.

Gemäß Düngeverordnung ist eine Stickstoffgabe zu Weizen im Herbst nicht mehr zulässig. Daher erfolgt die gesamte, dem jeweiligen Bedarf der Pflanzen angepasste Stickstoffdüngung im Frühjahr, in Form der traditionellen Drei-Gaben-Teilung.

Für die erste Gabe (Andüngung) ab Ende Februar setzen Agrarbetriebe meist auf nitratbetonte Düngemittel wie Kalk-Ammon-Salpeter (KAS), Ammoniumnitrat-Harnstoff-Lösung (AHL) oder Nitratammonium-Salpeter-Mischungen, weil keine mikrobielle Umwandlung nötig ist und somit das Nitrat trotz der noch kühlen Böden unmittelbar von den Pflanzen aufgenommen wird. Nach aktuellem Stand der Beratungspraxis gilt das besonders, wenn die Applikation nicht termingerecht erfolgen kann, weil der Boden für die Befahrung noch zu nass ist. Denn, so die althergebrachte Regel: Nitratdünger wirkt am schnellsten und kann dadurch den Zeitverlust zumindest teilweise kompensieren.

Tatsächlich beeinflusst Nitrat als sogenanntes Signalmolekül verschiedene Prozesse in der Pflanze, etwa die Aufnahme und den Transport von Nährstoffen. Doch lässt sich daraus ableiten, dass der Start ins Frühjahr prinzipiell mit einem Nitratdünger erfolgen sollte. Welche Auswirkungen hat der Nitrateffekt beim Andüngen letztlich auf die Ertragskontinuität? Und wie schwer wiegen im Hinblick auf das sich verändernde Klima die Nachteile der Nitratdüngung wie die Gefahr von Auswaschungen und die fehlende Depotwirkung gegenüber einer ammoniumbasierten N-Versorgung?

Tatsächlich beeinflusst Nitrat als sogenanntes Signalmolekül verschiedene Prozesse in der Pflanze, etwa die Aufnahme und den Transport von Nährstoffen. Doch lässt sich daraus ableiten, dass der Start ins Frühjahr prinzipiell mit einem Nitratdünger erfolgen sollte. Welche Auswirkungen hat der Nitrateffekt beim Andüngen letztlich auf die Ertragskontinuität? Und wie schwer wiegen im Hinblick auf das sich verändernde Klima die Nachteile der Nitratdüngung wie die Gefahr von Auswaschungen und die fehlende Depotwirkung gegenüber einer ammoniumbasierten N-Versorgung?

Dr. Heike Hahn vom Forschungsbereich der SKW Stickstoffwerke Piesteritz ging diesen Fragen unter anderem bei einer Versuchsreihe zur Startdüngung von Winterweizen nach. Damit alle Pflanzen unter gleichen optimalen Bedingungen aufwachsen, führte sie die Testreihen zunächst in einer Klimakammer durch. Hier düngte sie einen Teil der Pflanzen mit KAS und den anderen mit Harnstoffdünger.

"Mich interessierte vor allem die Wurzelentwicklung. Und da zeigte sich, dass die jungen Pflanzen bei Harnstoffdüngung ein deutlich breiteres und verzweigteres Wurzelsystem mit mehr Feinwurzeln ausbilden als bei einer Nitratdüngung", berichtet die Düngungsexpertin. Da sich die Pflanze somit ein größeres Bodenvolumen erschließt, sei eine effizientere Nährstofferschließung zu erwarten. Zudem könne sie mehr Wasser aufnehmen und dadurch Trockenphasen besser überstehen.

Ein ähnlich aufgebauter Feldversuch bestätigte die Ergebnisse aus dem Labor. Im Unterschied zum Test in der Klimakammer erfolgte die Start-Applikation des Winterweizens (Sorte: RGT Reform) mit den verschiedenen Düngerformen (bei gleicher Menge N/ha) nicht nur zum idealen Zeitpunkt, also zu Vegetationsbeginn, sondern auf weiteren Arealen mit einer Verzögerung von drei Wochen. Damit simulierten die Forscher eine in jüngerer Zeit häufig auftretende Situation, nämlich dass die Böden aufgrund anhaltender Nässe nicht tragfähig genug sind für den Maschineneinsatz. Überdies kam beim Feldversuch auf den Parzellen mit ammoniumbetonter Düngung Harnstoff zum Einsatz, der einen Ureaseinhibitor oder zusätzlich einen Nitrifikationsinhibitor enthielt. Die zweite und dritte Frühjahrsdüngung erfolgte dann übergreifend am 24. April und 6. Mai.

"War der Zeitverzug auf den Parzellen mit der verspäteten Düngung anfangs noch gut sichtbar, glich sich dies bis zur Ernte aus. Und was Ertragsmenge und Rohproteingehalt anbelangt, gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen den Düngerformen", so Hahn. Dies zeige, dass ein Harnstoffdünger in puncto Stickstoffverfügbarkeit für die Pflanze nicht langsamer ist als eine nitratbetonte Düngung.

Die Düngungsexpertin erklärt, welche Wirkprinzipien hier zum Tragen kommen: Nachdem sich der Harnstoffdünger im Boden durch Einwaschung verteilt hat, schwindet die Wirkung des darin enthaltenen Ureaseinhibitors und es beginnt die Umsetzung von Harnstoff zu Ammonium und weiter von Ammonium zu Nitrat. Je mehr Regen, desto schneller verliert sich die hemmende Wirkung. Bei kühler, feuchter Witterung verwandelt sich also der Harnstoff trotz Inhibitor in Ammonium, das dann aber gut verteilt im Boden geparkt ist. Da sowohl Ammonium als auch Nitrat pflanzenverfügbare Stickstoffformen sind, ist der Bedarf jederzeit gedeckt.

Wird zusätzlich ein Nitrifikationsinhibitor verwendet, wirkt dieser in der gesamten durchwurzelten Bodenmatrix und verlangsamt die Nitrifikation, je nach Temperatur, über einen Zeitraum von sechs bis zehn Wochen um das Zwei- bis Vierfache. Die daraus resultierende ammoniumbetonte Pflanzenernährung hat zwei Vorteile: Einerseits dringt das Ammonium in die durchwurzelten Bodenschichten ein und bindet sich an die dortigen Bodenpartikel (Sorbtionsträger), so dass der Stickstoff weiter pflanzenverfügbar, aber gleichzeitig vor Auswaschung geschützt ist. Andererseits fördert eine ammoniumbasierte N-Versorgung die Ausbildung des Wurzelsystems insbesondere durch eine verstärkte Seitenwurzelbildung, da das im Boden verteilte Ammonium als gut verfügbarer Nährstoff die Wurzeln anlockt.