Regionetzwerk NRW, Einzelversuch

2. Hintergrund

Spezialisierte Feldgemüsebau-Betriebe, zu denen auch der Versuchsbetrieb zählt, stehen vor der Herausforderung, bei einer regional knappen Verfügbarkeit an passenden Nährstoffkooperationen einerseits ihre Pflanzenernährung zu sichern und andererseits eine Verwertung für ihr Kleegras zu finden. Dieses sollte aus Gründen von N-Fixierung, Unkrautunterdrückung und Humusaufbau möglichst in der Fruchtfolge bleiben.  

Eine Möglichkeit ist der Transfer von Kleegras als Dünger auf Gemüsekulturen. Dieses als Cut & Carry-Verfahren bekannte Düngesystem wurde bereits in zahlreichen Versuchen erprobt. So zum Beispiel in einem 10-jährigen Langzeitversuch in einer intensiven Gemüsebaufruchtfolge am Versuchszentrum der LWK NRW in Köln-Auweiler. Auch im Leitbetriebe-Netzwerk NRW wurden gute Ergebnisse für verschiedene Kohlarten ermittelt (LWK NRW 2020). Mit dem Cut & Carry-Verfahren konnten meist gute Ergebnisse im Vergleich zu Standarddüngemitteln wie Biogassubstrat oder Haarmehlpellets erzielt werden. Kulturen mit langer Standzeit und hohem und langanhaltendem Nährstoffbedarf profitieren besonders. Das optimale C/N-Verhältnis des Kleegrases ist niedrig (< 15) und eine Einarbeitung ist notwendig, um Lachgasverluste zu minimieren und die Mineralisierung zu fördern. Das Cut & Carry-Verfahren kostet nur 3,00-3,50 € je kg N und ist damit etwa halb so teuer wie Haarmehlpellets (Stumm 2021, Blumenstein 2024).  

Bei Anwendung des Cut & Carry-Verfahrens stellt sich die Frage des optimalen Schnittzeitpunktes für eine maximale N-Ausnutzung durch die Kultur: Wird früher als für den Futterbau geschnitten, ist der N-Ertrag je Schnitt und das C/N-Verhältnis im Schnittgut niedriger und damit die N-Verfügbarkeit im Dünger höher.  

Im vorliegenden Versuch wurden daher zwei gleich große Kleegras-Geberflächen zu unterschiedlichen Zeitpunkten geschnitten und als Dünger vor der Weißkohl-Saat ausgestreut. Ziel war, die Ertragswirkung und die N-Ausnutzung aus den verschiedenen Kleegras-Qualitäten zu testen.

3. Versuchsfrage(n)

Kann ein im Vergleich zum Futterbau verfrühter Schnittzeitpunkt von Kleegras die Düngewirkung des Schnittguts auf Weißkohl verbessern und dadurch den geringeren Massenaufwuchs überkompensieren?

* Eine Beschreibung verschiedener Versuchstypen und einiger Grundbegriffe der Versuchsanstellung finden Sie hier(pdf-Datei, 0,4 MB).

5. Versuchsbeschreibung

Der Stickstoff-Bedarf für Industrie-Weißkohl wurde betriebsüblich mit 180 kg N/ha angesetzt, nach Abzug des Frühjahrs-N_min ergab sich ein Düngebedarf von 140 kg N/ha. Da es die ersten Erfahrungen des Betriebs mit Cut & Carry waren und noch keine Analysen vorlagen, wurde von einer verhaltenen Anrechenbarkeit von 50 % ausgegangen, sodass 280 kg N/ha aus Kleegras gedüngt werden mussten.

Der Kleegrasaufwuchs wurde geschätzt, ein theoretisches C/N-Verhältnis festgelegt und eine N-Anrechenbarkeit von 50 % angenommen. Zum Zeitpunkt der Düngemaßnahmen wurden die tatsächlichen N-Erträge und C/N-Verhältnisse bestimmt. Diese ergaben, dass lediglich 280 kg N_ges/ha (früher Düngezeitpunkt) und 290 kg N_ges/ha (später Düngezeitpunkt) ausgebracht wurden.  Aufgrund der vorliegenden Analyseergebnisse wurden 70 t Frischmasse zur frühen Düngung und 107 t zur späten Düngung ausgebracht (siehe Abb. 1).

Aufgrund des nassen Frühjahrs verzögerten sich die Schnittzeitpunkte um ca. 2 Wochen (29.04.2024; N-Menge und -Gehalte siehe Abb. 1). Für die Stickstoffdüngung von Weißkohl (280 kg N/ha ) war die 3-fache Fläche mit Kleegrasaufwuchs nötig.

Für den späten Schnitt am 15.05.2024 wurde das gleiche Verhältnis von Geber- und Nehmerfeld angesetzt (Faktor 3). Durch einen erhöhten Aufwuchs wurden 107 t/ha gedüngt. 

Es ergaben sich die folgenden Faktorstufen:

• Haarmehlpellet-Kontrolle ("HMP 100%")
• Früher Kleegrasschnitt im Cut & Carry-Verfahren ("frühKG 100%")
• Später Kleegrasschnitt im Cut & Carry-Verfahren ("spätKG 100%")
• Je 50 % des verfügbaren Stickstoffs aus frühem Kleegrasschnitt und Haarmehlpellets ("frühKG 50%, HMP 50%")
• Je 50 % des verfügbaren Stickstoffs aus spätem Kleegrasschnitt und Haarmehlpellets ("spätKG 50%, HMP 50%")

Versuchsanlage

Der Kleegrasaufwuchs wurde am jeweiligen Tag der Ausbringung gemäht und im absetzigen Verfahren mit einem Großflächenstreuer auf die Versuchsstreifen ausgebracht (bis zu viermaliges Überfahren zum Erzielen der Gesamtdüngemenge, siehe Fotos).

Es folgte eine Einarbeitung mit der Scheibenegge am Folgetag, bevor am 05.06.2024 gepflügt und am 07.06.2024 gepflanzt wurde. Bei allen Varianten, außer den voll mit frühem/spätem Kleegrasschnitt gedüngten, wurden nach der Pflanzung (11.06.2024) Haarmehlpellets von Hand ausgestreut und so auf das gleiche Düngeniveau gebracht. Aufgrund von Ausbring-Ungenauigkeiten wurden beim frühen bzw. späten Schnitt nicht exakt dieselben N-Mengen ausgebracht, was durch die Anpassung der HMP-Ergänzung ausgeglichen wurde. Die Zusammensetzung der Stickstoffdüngung der Varianten kann Tabelle 1 entnommen werden.

Versuchsbegleitung und -ernte

Zwei und fünf Wochen nach der Pflanzung wurden in einem der vier Blöcke (auf der Versuchsskizze rot markiert) N_min-Proben in drei Schichten (0 – 30 cm, 30 – 60 cm, 60 – 90 cm) gezogen, um die N-Freisetzung zu verfolgen.

Der Versuch wurde am 15.10.2024 geerntet, etwa zwei Wochen vor der betriebsüblichen Ernte des Weißkohls. Zur Ernte wurden N_min-Proben in drei Schichten bis 90 cm Tiefe gezogen.

In jeder Parzelle (ca. 4 x 15 m, teils länger) wurden zufällig drei Reihenabschnitte von je 2 m Länge geerntet. Hierfür wurden alle Köpfe in einem Abschnitt geerntet, aufbereitet und einzeln gewogen, um Ertrag und Sortierung zu bestimmen. Außerdem wurden die Restpflanzen jedes Abschnitts geerntet und zusammen gewogen.

Aus jeder Parzelle wurden die jüngsten Umblätter der beproben Kohlköpfe gesammelt, um bei der LUFA NRW als Pflanzenprobe auf ihren Stickstoffgehalt untersucht zu werden. Zudem wurden zwei Mischproben von je 4 Kohlköpfen gebildet und auf ihre Makronährstoffgehalte analysiert, um grobe Entzüge errechnen zu können. Ebenso wurde für die Restpflanze verfahren (Methode: ICP).

Statistische Auswertung

Die Datenauswertung erfolgte mit R. Alle Daten wurden mittels Generalisierter Linearer Modelle analysiert; Zähldaten wurden hierfür als Poisson-verteilt mittels log-Link transformiert.

7.1 Ertrag und Sortierung

Aufgrund des nassen Jahrs war der Ertrag insgesamt eher unterdurchschnittlich; Teile der Ernte wurden wegen kleinerer Köpfe als Frischmarktware verkauft. Im Versuch wurde (bei vorzeitiger Ernte) ein Durchschnittsertrag von 875 dt/ha Rohware erzielt. Abbildung 2 zeigt die Roherträge pro Variante. Durch die Kombination von Kleegrasschnitt und Haarmehlpellets wurden leicht höhere Erträge im Vergleich zur Variante mit HMP erzielt (+26dt/ha bei früher und +64 dt/ha bei später Düngung).

Bedingt durch den frühen Erntetermin lag der Anteil der Kohlköpfe in der gewünschten Sortierung (1200 – 2000 g/Kopf) im Mittel nur bei etwa 60 %, unterschied sich aber zwischen den Varianten (Abbildung 3). 

Dies führte zu deutlichen Unterschieden im Marktertrag, wie sie in Abbildung 4 dargestellt sind: Hier lagen die ausschließlich mit Kleegrasschnitt gedüngten Varianten niedriger als die HMP-Kontrolle, während die Varianten mit kombinierter Düngung die höchsten Markterträge erzielten.

Aus den Nmin-Monitoringdaten ist ersichtlich, dass der später geerntete und aufgebrachte Kleegrasschnitt, der zudem ein weiteres C/N-Verhältnis aufwies, auch langsamer mineralisierte. Fünf Wochen nach der Pflanzung war eine N-Menge aus den Haarmehlpellets im Oberboden verfügbar (140 kg N/ha), die dem gedüngten anrechenbaren Stickstoff entspricht. In den reinen Kleegras-Varianten lagen zum gleichen Zeitpunkt maximal 44 kg N_min/ha im Oberboden vor (Abbildung 5), die Kombination aus beiden Düngern führte zu Werten von ca. 90 N/ha (früh) und ca. 60 N/ha (spät). 

Zur Ernte lagen die N_min-Werte im Oberboden zwischen 8 und 13 kg N/ha und waren damit in zwischen den Düngevarianten nicht mehr unterscheidbar (Abbildung 6). Der Stickstoff war in allen Varianten weitestgehend aufgebraucht.

Aus den Pflanzenanalysen der Köpfe (Ernteprodukt) und der Restpflanzen lassen sich N-Mengen kalkulieren, die in Kopf und Restpflanze (ohne Wurzel) aufgenommen wurden (Abbildung 7). Diese insgesamt gebundenen N-Mengen sind in allen Varianten nahezu gleich, wobei die ertragsschwächeren, voll mit Kleegras gedüngten Varianten mehr N in der Restpflanze gebunden hatten.

Zusammen mit den gedüngten Mengen aus Kleegras und Haarmehlpellets ergab sich eine zur Verfügung stehende N-Menge von 325 bis 406 kg N/ha. Indem zur Verfügung stehender und in der Pflanze gebundener Stickstoff ins Verhältnis gesetzt wurden, konnte für Haarmehlpellets eine Anrechenbarkeit von 88 % geschätzt werden. Diese wurde für die Varianten mit kombinierter Düngung berücksichtigt, sodass die Verfügbarkeit des Kleegrases differenziert ausgewiesen werden kann. Die Verfügbarkeit des Transfermaterials liegt – trotz hoher C/N-Verhältnisse von 26 bzw. 35 – bei 60 – 70 % und damit über den für die Versuchsanlage angenommenen 50 %. Durch die Kombination mit Haarmehlpellets konnte die Anrechenbarkeit des Kleegrases leicht erhöht werden. 

8.1 Ertrag und Sortierung

Die ausschließlich mit Kleegrasschnitt gedüngten Varianten wiesen geringere Erträge und schlechtere Sortierungen auf – gerade letztere hätten sich möglicherweise bei längerer Standzeit noch etwas verbessert. Die Varianten mit kombinierter Düngung (30 % des verfügbaren Stickstoffs aus Kleegras) wiesen jedoch vergleichbare Erträge wie die HMP-Kontrolle auf, die Sortierung war etwas besser. Dies könnte auf die gleichmäßiger zur Verfügung stehende Stickstoffversorgung zurückzuführen sein.

8.2 Nährstoffversorgung

Die aufgenommene N-Menge war im Vergleich der Varianten gleich, verteilte sich jedoch unterschiedlich zwischen Kopf und Restpflanze. Dies kann bedeuten, dass das Stickstoffangebot aus den Varianten zu unterschiedlichen Wachstumsstadien zur Verfügung stand. Während Haarmehlpellets schnell mineralisierten, war die Freisetzung beim frühen Schnitt leicht und beim späten Schnitt stärker verzögert. Dies führte beim späten Schnitt zu geringeren Kopfgewichten, mehr Stickstoff in der Restpflanze und leicht höheren Gehalten im Boden, was auf eine insgesamte Wuchsverzögerung hindeutet. Durch die starke Nährstoffaneignung des Weißkohls blieb jedoch auch bei unvollständiger Mineralisierung wenig freier Reststickstoff aus dem späten Schnitt auf dem Feld.

Eine mit der Variante HMP vergleichbare Nährstoffversorgung war nur in den Varianten mit kombinierter Düngung zu sehen, dort allerdings auch mit einer gleichmäßigeren Freisetzung als bei reinen Haarmehlpellets (N_min-Spitze im Jugendstadium).

8.3 Anrechenbarkeit

Der feuchte Jahresverlauf kann zu einer verbesserten Umsetzung des Kleegrases beigetragen haben, trotzdem überrascht dessen hohe Anrechenbarkeit von 60 – 70 % angesichts der weiten C/N-Verhältnisse. Die gleichmäßige Partikelgröße und -art, die kurze Häcksellänge oder das Vorhandensein von Pflanzensaft vom Häckseln könnten sich positiv auf die Umsetzung des Kleegrases ausgewirkt haben. Unter günstigen Bedingungen kann die Stickstoff-Anrechenbarkeit aus Kleegras folglich auch über 50 % liegen, auch bei eher weiten C/N-Verhältnissen.

Eine Kombination aus Haarmahlpellets und Kleegras bringt vergleichbare Erträge und Qualitäten wie die reine Haarmehlpellet-Düngung. Es können also Teile der HMP-Düngung ohne negative Ertragseffekte durch Kleegras ersetzt werden (im Versuch ca. 30%). Effekte zwischen frühem und spätem Schnitt waren in der Freisetzung sichtbar, aber letztlich nicht ertragsrelevant.

Beim frühen Schnitt musste für die gleiche N-Menge 30 % weniger Erntegut geerntet und transferiert werden. Somit scheint ein früher Schnitt in Form einer Kombinationsdüngung mit einem schneller verfügbaren Dünger eine sinnvolle Wahl für Weißkohl zu sein.

Wichtig zu beachten ist, dass das Cut & Carry-Verfahren zwar die höchste N-Effizienz bei Kleegrasnutzung besitzt, aber teurer als z.B. Futter-Mist-Kooperationen oder Kooperation mit Biogasanlagen (Blumenstein 2024) ist. Sind diese Lösungen verfügbar, sind sie im Normalfall attraktiver, auch mit Blick auf die Substratlagerung und -einarbeitung. Dies gilt auch für den Praxisbetrieb aus dem NutriNet, auf dem der Versuch angelegt wurde. Durch das Zustandekommen einer weiteren Futter-Mist-Kooperation wird er zunächst auf das Cut & Carry-Verfahren verzichten.

• Stumm und Perkons (2019): Das System Cut & Carry: Mit Futterleguminosen düngen. ÖkoAktuell. Heft 62, November 2019. Informationen des Verbandes BIOPARK Ökologischer Landbau
• KTBL (Hrsg.) (2024): NutriNet-Nährstoffbilanzierung. Handbuch zur Excel-Anwendung.
• Blumenstein (2024): Mit Kleegras düngen: Nutzungsverfahren wirtschaftlich bewerten. Online unter: https://www.nutrinet.agrarpraxisforschung.de/naehrstoffmanagement/massnahmen-oekonomisch-bewerten/mit-kleegras-duengen-nutzungsverfahren-wirtschaftlich-bewerten
• LWK NRW (Hrsg.) (2020): Etablierung grundwasserschonender Anbauverfahren für die Landwirtschaft und den Gartenbau. 5 Jahre Modellbetrieb – eine (erste) Bilanz. S. 30

Text: Daniel Gärttling, Hannes Schulz, Anne Droscha, Elisa Mutz

Datum: 4.12.2025