Gärrestdüngung und umweltschonende Umbruchmethoden in Durchwachsener Silphie

Abstract

Für den Erhalt leistungsfähiger Bestände der Dauerkultur Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum L., kurz: Silphie) ist ein Ausgleich der über die Erntebiomasse abgefahrenen Nährstoffe durch Düngung erforderlich. Diese sollte zur Schließung von Stoffkreisläufen primär mit Gärresten erfolgen. Es wurden verschiedene Ansätze untersucht, um die Stickstoff (N)-verwertung einer Gärrestdüngung zu verbessern. Zusätzlich wurden Erkenntnisse für einen umweltschonenden Umbruch von Silphie erarbeitet. Im Zeitraum von 2022 bis 2024 wurden in Ostbayern an einem Lössstandort mit schluffreichen Böden sowie an einem sandigen Standort Feldversuche durchgeführt. Am Lössstandort wurden verschiedene Varianten der N-Düngung von Silphie mit Gärresten und Mineraldünger verglichen. Das Ertragsniveau der ungedüngten Kontrolle betrug 59,1 dt TM/ha. Eine Steigerung der mineralischen N-Düngung zeigte bis 150 kg N/ha eine deutliche Zunahme der Erträge auf bis zu 154,0 dt TM/ha. Tendenziell verbesserte eine Bodenlockerung zwischen den Silphiereihen mit einem Hackgerät vor der Gärrestausbringung die N-Verwertung, eine Teilgabe im Herbst bzw. der Zusatz eines Nitrifikationshemmstoffs verschlechterten diese. Nach der Ernte lagen unabhängig von der Düngung sehr niedrige Nmin-Mengen im Boden vor. Zusätzlich wurde in einem Feldversuch auf einer Silphiepraxisfläche eine Gärrestausbringung mittels Schlitzgerät untersucht. Durch das Schlitzgerät wurden ca. 2–3 cm tiefe Schlitz erzeugt. Diese reichten für die Aufnahme der Gärrestmenge von 22 bis 46 m³/ha nicht aus, sodass keine Verbesserung der N-Düngewirkung gegenüber dem Schleppschlauchverfahren zu beobachten war. Eine Schädigung der Silphiepflanzen durch das Schlitzgerät war auch bei spätem Düngetermin (Schossbeginn) nicht nachweisbar. In weiteren Feldversuchen mit Silphie an beiden Standorten wurde der Nutzen einer Bor-, Schwefel-, und Kalkdüngung überprüft, wobei keine dieser Düngemaßnahmen den Ertrag beeinflusste. Als Folge der hohen Kalium-, Magnesium- und Calciumabfuhr (2,8–3,4 kg CaO/dt TM) von Silphie ist auch bei Gärrestrückführung auf einen Erhalt ausreichender Bodengehalte dieser Nährelemente zu achten. Eine höhere Spurenelementabfuhr im Vergleich zu Silomais war nicht feststellbar. In den Feldversuchen zum Silphieumbruch wurden Umbruchtermin und -methode bei Silomais und Wintergetreide als Folgekultur variiert und der Einfluss auf deren Wachstum, die N-Nachlieferung und den Durchwuchsbesatz erfasst. Hierbei wurde bestätigt, dass eine Fräse den Durchwuchsbesatz in der Folgekultur reduziert, sodass eventuell Herbizide eingespart werden können. Bei Umbruch auf sandigem Boden war die N-Mineralisation im ersten Jahr nach dem Umbruch erhöht, wobei bei Umbruch im Herbst bis Vegetationsende die Nmin-Menge im Boden deutlich anstieg. Zur Vermeidung von N-Auswaschung ist an leichten Standorten ein Umbruch von Silphie im Herbst vor einer Sommerung zu vermeiden. Am Lößstandort war hingegen im ersten Jahr nach dem Umbruch die N-Nachlieferung gering, zunächst wurde sogar eher Stickstoff immobilisiert. Im zweiten Jahr nach dem Umbruch bewegte sich die N-Mobilisation auf standorttypischem Niveau. Die Ergebnisse eines Gefäßversuchs mit Wintertriticale und unterschiedlicher Zugabe teilweise zerkleinerter Silphiewurzeln bestätigen, dass der Abbau der Wurzelreste von Silphie wegen des weiten C/N-Verhältnisses zu einer N-Immobilisation führt. Datei-Upload durch TIB

In order to maintain productive stands of the perennial crop Silphium perfoliatum (cup plant), it is necessary to balance the nutrients removed via the harvested biomass through fertilization. This should be done primarily with digestates to close nutrient cycles. Various approaches were investigated to improve the nitrogen (N) utilization of digestate fertilization of cup plant. In addition, an environmentally friendly conversion of cup plant fields was developed. In the period from 2022 to 2024, field trials were carried out in eastern Bavaria on a loess site with silt-rich soils and on a sandy site. At the loess site, different variants of nitrogen (N) fertilization of cup plant with digestate and mineral fertilizer were compared. The yield level of the unfertilized control was 59.1 dt DM/ha. An increase in mineral N fertilization up to 150 kg N/ha showed a significant increase in yields up to 154.0 dt DM/ha. Tilling the soil between the cup plant rows with a hoe before applying the digestate tended to improve N utilization. Whereas partial application in the autumn or the addition of a nitrification inhibitor worsened it. After the harvest, very low Nmin levels were present in the soil, regardless of the fertilization. In addition, a field trial was carried out on a cup plant field to investigate the application of digestate by injection. The slit applicator created slits approx. 2–3 cm deep. These were not sufficient to absorb the digestate quantity of 22 to 46 m³/ha, so that no improvement in the N utilization was observed compared to a drag hose application. Damage to the cup plant by the slit device was not detectable even at late fertilization dates (start of shooting). In further field trials with cup plant at both locations, the benefit of boron, sulphur and lime fertilization was tested, whereby none of these fertilization measures influenced the yield. Due to the high potassium, magnesium and calcium removal (2.8–3.4 kg CaO/dt DM) of cup plant, it is important care for the maintenance of sufficient contents of these nutrients in the soil, even with fertilization of digestates. A higher trace element removal compared to silage maize was not observed. In several field trials the conversion of cup plant was examined by varying the conversion date (autumn, spring) and method (rotary hoe, cultivator, plough) for silage maize and winter cereals as subsequent crop. The influence on the growth of the subsequent crop, N mineralization and volunteer growth was recorded. It was confirmed that a rotary hoe reduces the growth of volunteer silphium plants in the following crop, so that herbicides can possibly be saved. When converting cup plant on sandy soil, N mobilization was increased in the first year after conversion. The amount of Nmin in the soil increased significantly until the end of vegetation when converting in autumn. To avoid N leaching on sandy sites, cup plant fields should not be converted in the autumn prior to spring sown crops. On the loess site, on the other hand, the N mobilization was low in the first year after conversion, and initially nitrogen was even immobilized. In the second year after conversion, N mobilization reach a level typical for the site. The results of a container experiment with winter triticale and different additions of partially shredded silphium roots confirm that the decomposition of silphium root residues leads to N immobilization due to the wide C/N ratio.