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Stickstoff-Effizienz beginnt mit der Sortenwahl

Aktuelles Getreide
03.08.2020
Hyvido Stickstoff-Effizienz

Vergleich von Linien- und Hybridsorten in Wintergerste

Die aktuelle Novellierung der Düngeverordnung erhöht die Notwendigkeit zur Optimierung der Düngungsmaßnahmen. Dazu kann auch die sortenspezifische Stickstoff-Effizienz maßgeblich beitragen. Eine mehrjährige Versuchsreihe des DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück gibt Aufschluss über Unterschiede zwischen Wintergerstenhybriden und konventionellen Gerstensorten hinsichtlich Stickstoff-Aufnahme und -Umsetzung.

Dr. Katharina Heidrich, Syngenta Seeds GmbH, Bad Salzuflen, und Dr. Stefan Weimar, DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück, Bad Kreuznach

Bereits mit der Düngeverordnung von 2017 wurden zur Düngebedarfsermittlung für Stickstoff (N) bundeseinheitlich geltende ertragsabhängige Stickstoff-Bedarfswerte festgelegt. Diese sind für Einzelschläge bzw. Bewirtschaftungseinheiten mittels asymmetrischer Zu- und Abschläge nach Maßgabe des standortspezifischen Ertragsniveaus im Durchschnitt der fünf vorangegangenen Anbaujahre anzupassen.

Der kulturarten-spezifische N-Düngebedarf ergibt sich als standortbezogene N-Obergrenze aus dem errechneten N-Bedarfswert abzüglich des zum Vegetationsbeginn vorhandenen Nmin-Vorrats sowie der N-Nachlieferung des Bodens, der organischen Düngung des Vorjahres und der jeweiligen Vor- bzw. Zwischenfrucht.

Mit der aktuellen Verordnungsnovelle wurden die anwendungsbezogenen Regelungen flächendeckend erneut präzisiert. Gleichzeitig wurden in den durch Nitrat und Phosphat-Eintrag gefährdeten Gebieten, den sogenannten „roten Gebieten“, schärfere Restriktionen unter anderem hinsichtlich der zulässigen Nährstoffmengen und der zulässigen Düngungszeitfenster eingeführt. In den durch Nitrat-Eintrag gefährdeten Gebieten ist ab dem Düngejahr 2021 die Absenkung des ermittelten N-Düngebedarfs in der jährlichen Gesamtsumme um insgesamt 20 %, gemessen am Durchschnitt der Jahre 2015 bis 2019, vorgeschrieben.

Vor diesem Hintergrund gilt es, neben der optimierten Einsatzlenkung von Düngungsmaßnahmen, insbesondere auch die sortenspezifische N-Effizienz gezielt auszuschöpfen.
Eine mehrjährige Versuchsreihe des DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück gibt Aufschluss, inwieweit sich Linien- und Hybridzüchtungen, hier am Beispiel der Hyvido-Hybridgerste, in der sortenspezifischen N-Effizienz unterscheiden.

N-Effizienz – Einflussfaktoren und Auswirkungen 

Zwei Faktoren beeinflussen die N-Effizienz einer Sorte: die N-Aufnahme und die innerpflanzliche N-Umsetzung. Hyvido-Hybridgerstensorten bieten hier Vorteile. Durch ihr überlegenes Wurzelsystem können sie Stickstoff besser aufnehmen und durch ihre kräftigeren Halme effizienter in der Pflanze verteilen. Außerdem zeigt Hybridgerste eine zügigere N-Umlagerung ins Korn. Dadurch kann der vorhandene Stickstoff effizienter in einen höheren Kornertrag umgesetzt werden (Abb. 1).

Abb. 2 Vergleich Hybridsorte Hyvido mit Liniensorte auf Basis der Wurzeloberfläche 720x520

Stickstoff-Aufnahme

Bei Hybridgerste führt der Heterosiseffekt zur Ausbildung eines besonders leistungsstarken Wurzelsystems (Abb. 2 a, b). Im Vergleich zu Liniensorten beginnen die Hybriden nach der Vegetationsruhe früher und schneller mit der Wurzelneubildung und entwickeln eine größere Wurzelmasse sowie -dichte. Dadurch wird der für die N-Erschließung verfügbare Wurzelraum vergrößert. Insbesondere die höhere Anzahl an Kronenwurzeln begünstigt deutlich die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen.

Des Weiteren weisen Hybridgerstensorten kräftigere Halme mit einem größeren Halmdurchmesser auf (Abb. 2 c). Dadurch können Wasser und Nährstoffe besser in der Pflanze verteilt werden.

Abb. 2 Vergleich Hybridsorte Hyvido und Liniensorte auf Basis der Wurzeloberfläche 720x520

N-Verteilung in der Pflanze zugunsten der Kornanlage

Mithilfe von Genanalysen des N-Metabolismus konnte nachgewiesen werden, dass es bei Hybridgersten einen geringeren Bedarf an Stickstoff im Fahnenblatt gibt. Es konnte gezeigt werden, dass die N-Verteilung in der Pflanze zugunsten der Kornanlage (= sink) verbessert ist. Dies bewirkt offensichtlich einen schnelleren Transfer des Stickstoffs ins Korn. Hyvido-Hybridgerstensorten können somit Stickstoff effizienter ins Korn einlagern.

Stickstoff-Umsetzung

Die bessere Stickstoff-Aufnahme von Hybridgerste ermöglicht bereits zu Schossbeginn, einer für die Ährendifferenzierung wichtigen Phase, eine höhere Biomasse-Produktion (Abb. 3). Dies konnte in Feldversuchen sehr gut belegt werden. Höherer Kornertrag pro Kilogramm Stickstoff Hybridgerste kann den gegebenen Stickstoff nicht nur besser aufnehmen, sondern auch besser in Kornertrag umsetzen. Dies konnte sowohl in internen Exaktversuchen als auch in den mehrjährigen Versuchen des DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück gezeigt werden (Abb. 5). Pro Kilogramm (kg) eingesetztem Stickstoff ergibt sich in diesen Versuchen ein höherer Kornertrag von knapp kg/ha (Abb. 4). Der Proteingehalt im Korn ist dabei nicht signifikant verändert.

Abb. 3 Messung des Biomasse-Ertrags und Abb. 4 Kornertrag 720x420

Höherer Kornertrag pro Kilogramm Stickstoff

Hybridgerste kann den gegebenen Stickstoff nicht nur besser aufnehmen, sondern auch besser in Kornertrag umsetzen. Dies konnte sowohl in internen Exaktversuchen als auch in den mehrjährigen Versuchen des DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück gezeigt werden (Abb. 5). Pro Kilogramm (kg) eingesetztem Stickstoff ergibt sich in diesen Versuchen ein höherer Kornertrag von knapp 4 kg/ha (Abb. 4). Der Proteingehalt im Korn ist dabei nicht signifikant verändert.

Ergebnisse der mehrjährigen Düngungsversuche

Der N-Düngungsversuch zu Wintergerste wurde mit den mehrzeiligen Sorten KWS Meridian (2016–2019) sowie den Hybridsorten Wootan (2016–2018) und Toreroo (2019) durchgeführt. Die Aussaat erfolgte jeweils bis zur letzten Septemberdekade mit durchschnittlich 350 keimfähigen Körnern/m². Bei der Hybridsorte wurde die Saatstärke um 30 % reduziert.

Unter den Witterungsbedingungen der Versuchsjahre 2016 bis 2019 lieferten die Hybridsorten Wootan und Toreroo im Vergleich zur Liniensorte KWS Meridian in den geprüften N-Stufen einen Ertragsvorteil zwischen knapp 4 und 6 dt/ha. Der erzielbare Mehrerlös dürfte die insgesamt höheren Saatgutkosten durchaus rechtfertigen (Abb. 5 und 6).

Abb. 5 Kornertrag und Rohproteingehalt bei Wintergerste in Abhängigkeit 720x520

Höhere N-Abfuhr über das Korn

Des Weiteren werden bei gleichem N-Angebot bis zu 8 kg/ha mehr N über das Korn abgefahren (Abb. 6). Dadurch können N-Überhänge reduziert und die N-Bilanz verbessert werden. Dies bringt im Folgejahr mehr Flexibilität bei der N-Düngung. Vor dem Hintergrund der gesetzlichen Vorgaben lassen sich so mit Hyvido-Hybridgerstensorten selbst bei reduzierter N-Düngung ein hohes Ertragsniveau erzielen und gleichzeitig die N-Bilanz optimieren.

Abb. 6 N-Abfuhr (Korn) bei Wintergerste in Abhängigkeit von Sorte und N Düngung720x520

Ertragsstrukturanalyse

Beim Vergleich der Ertragsstrukturkomponenten der gedüngten Varianten verzeichnete die Hybridsorte Wootan gegenüber der Sorte KWS Meridian im Mittel der Versuchsjahre 2016 bis 2018 eine um bis zu ca. 10 % geringere Bestandesdichte. Angesichts der um 30 % reduzierten Aussaatstärke bewegte sich der Bestockungskoeffizient der Hybridsorte, der etwa dem Faktor 2 entsprach, dennoch um rund 25 % über dem der Liniensorte KWS Meridian. Gleichermaßen erhöhte sich bei der Hybridsorte Wootan die Bekörnung um sieben Körner pro Ähre im Mittel der gedüngten Varianten bei einer in etwa gleichwertig ausgeprägten Tausendkornmasse. Im dreijährigen Durchschnitt
lieferte die Hybridsorte Wootan bei den gedüngten Varianten rein kalkulatorisch eine um 11 % höhere Korndichte/m². 

Die kompensatorische Wirkung einer höheren Kornzahl pro Ähre bzw. pro m² trat insbesondere in den Vegetationsjahren 2017 und 2018 in einem ertragsrelevanten Ausmaß zutage, das durch einen überwiegend trockenen Witterungsverlauf während der Ertragsbildungsphase geprägt war (Tabelle).

Tabelle Ertragsstruktur von Wintergerste in Abhängigkeit von Sorte und N-Düngung

Fazit

Die aktuelle Novellierung der Düngeverordnung sieht weitere Einschränkungen hinsichtlich der zulässigen Düngemengen vor. So ist z. B. in den „roten Gebieten“ ab 2021 eine Absenkung des Stickstoff-Düngebedarfs um 20 % vorgeschrieben. Eine effiziente Ausnutzung des gegebenen Stickstoffs durch die Sorte wird daher umso wichtiger. 

In mehrjährigen Versuchen des DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück konnte eine verbesserte N-Effizienz der Hybridgerstensorten im Vergleich zur Liniensorte festgestellt werden. Hyvido-Hybridgerste kann Stickstoff besser aufnehmen und effizienter ins Korn umlagern. Dadurch ergibt sich eine höhere N-Abfuhr über das Korn und somit eine Reduzierung der N-Überhänge. Mit Hyvido-Hybridgerstensorten lassen sich daher selbst bei reduzierter N-Düngung ein höheres Ertragsniveau gegenüber Liniensorten erzielen und gleichzeitig die N-Bilanz optimieren. Hybridgerste kann somit Teil einer Lösung für die Herausforderungen der sich ändernden Rahmenbedingungen sein.

Autoren: 

Dr. Katharina Heidrich
Syngenta Seeds GmbH, Bad Salzuflen
[email protected] 

Dr. Stefan Weimar
DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück,
Bad Kreuznach
[email protected]

Quelle: Getreide Magazin 04/2020 Sonderdruck