Regionetzwerk NRW, Regioversuch

2. Hintergrund

Schwefelmangel führt bei Leguminosen zur Reduzierung der N-Fixierung (Oenema et al., 2003) und beeinträchtigt die Synthese von Chlorophyll sowie S-haltigen Aminosäuren (Blume et al., 2010). Durch Einführung der Rauchgasentschwefelung ist der S-Bedarf in vielen landwirtschaftlichen Kulturen nicht mehr gedeckt (ebd.). Die Deposition aus der Luft liegt heute bei ca. 3 kg S/ha (UBA, 2018). Ergebnisse über Ertragswirkungen der S-Düngung bei Leguminosen sind gemischt: Während der Ertrag bei Futterleguminosen gesteigert werden kann (Böhm, 2017), sind Effekte bei Körnerleguminosen seltener (Schmidtke und Lux, 2015). Zu Gemüseerbsen gibt es wenige Studien aus wärmeren Klimaten, die jedoch eine Ertragssteigerung durch S-Düngung nahelegen (Kumar, 2011). Im Vergleich zu Körnererbsen zeichnen sich Gemüseerbsen durch andere Qualitätsparameter und kürzere Standzeiten aus. Besonders bei Kulturen mit so hohen Intensitäten und Deckungsbeiträgen wie Gemüseerbsen haben Landwirte ein großes Interesse an der Verbesserung der Nährstoffversorgung der Pflanzen und der damit verbundenen Ertragsoptimierung. Auch im Ökolandbau ist Kalium- und Schwefeldüngung von Gemüseerbsen verbreitet. Ein Versuch im Vorjahr konnte keine Veränderungen in Qualität oder Ertrag durch S-Düngung (Blatt und Boden) feststellen (Gärttling, 2023). Diese Beobachtung sollte im vorliegenden Praxisversuch erneut geprüft werden.

3. Versuchsfrage

Führt die Bodendüngung mit Schwefel zu einer Ertrags- oder Qualitätssteigerung in Gemüseerbsen?

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

Betrieb 508

Auf der vorbereiteten Fläche wurde am 31.03.2023 eine Bodenprobe gezogen, bei der die Grundnährstoffe Phosphor, Kalium und Magnesium sowie die Mengen an verfügbarem Stickstoff (N_min) und Schwefel (S_min) (s. Tabelle «Ausgangslage») untersucht wurden. Die Mengen waren relativ gering, weshalb keine Abzüge von der Schwefel-Düngermenge vorgenommen wurden, auch um eine Vergleichbarkeit zum Vorjahr zu erhalten. Die Grünspeiseerbsen wurden am 19.04.2023 ausgesät (Details siehe Tabelle «Versuchsdurchführung»).

Der Feldaufgang war aufgrund einer Saatgutcharge minderer Qualität schlecht und ungleichmäßig; dies wirkte sich negativ auf die gesamte Bestandsentwicklung aus. Die Düngung von Patentkali (260 kg/ha, entspricht 40 kg S/ha) erfolgte am 23.05.2023 breitflächig mit dem Schleuderstreuer. Zuvor wurden auf die Parzellen für Nulldüngung und GranuGips Siloplanen gelegt und befestigt, sodass dort keine Düngung fiel. Am Folgetag wurde diese abgenommen und auf die GranuGips-Variante wurden von Hand 200 kg/ha GranuGips (20g/m², entspricht 40 kg S/ha) aufgebracht. Um die geringe Menge besser ausbringen zu können, wurde das Düngemittel mit der dreifachen Menge Sand vermischt ausgestreut. Die Erbsen waren zu diesem Zeitpunkt ca. 15 cm hoch.

Aufgrund eines Missverständnisses in der Absprache wurden nur zwei Blöcke angelegt. Zudem war es schwer, durch den schlechten Feldaufgang, die damit verbundene Verunkrautung und den resultierenden schlechten Bestand eine auf die Düngung bezogene Aussage zu treffen. Pro Parzelle wurde nur ein Quadratmeterschnitt gemacht (ohne Messwiederholung). Daher stützt sich der Großteil der Ergebnisdarstellung auf den Versuch auf Betrieb 509.

Betrieb 509

Wie für Betrieb 508 beschrieben, wurden auch hier vor der Aussaat (04.05.2023) Bodenproben gezogen (12.04.2023), die ebenfalls verhältnismäßig niedrige Schwefel- und Stickstoffwerte aufwiesen.

Die Düngung erfolgte am 30.05.2023, die Versuchsanlage der Kleinparzellen in den Düngefenstern am Folgetag, vergleichbar mit Betrieb 508. Bereits am 31.05.2023 lief die Beregnung (14 mm), um die ausgebrachten Düngemittel in den Oberboden einzuwaschen. In der Parzelle D wurde erst nach dem Beregnungsgang von Hand aufgedüngt, zudem befanden sich dort Säfehler, die sich auch auf den Endbestand auswirkten und die Ergebnisse verzerrten. Daher wurde dieser Block von der Auswertung ausgeschlossen.

Die Versuchsernte erfolgte am 10.07.2023, einen Tag vor der Ernte des Bestandes. Pro Parzelle wurden drei Ganzpflanzen-Schnitte durchgeführt (2 m laufende Reihe, entspricht 0,5 m²). Diese wurden zusammen gewogen, anschließend wurden die Hülsen abgezupft und gewogen. Sowohl Pflanzen als auch Hülsen wurden gewaschen und anschließend gekühlt zum Analyseinstitut (LUFA NRW) gebracht, um auf Trockensubstanzgehalt, Makro- und Mikronährstoffe untersucht zu werden. Das aufwändige Öffnen der Hülsen wurde im Gegensatz zum letzten Jahr nicht betrieben, da dort ein guter Zusammenhang von Hülsen- und Erbsengewicht gefunden wurde (s. Diagramme 1 und 2). Eine Siebung mittels Rundholz-Sieb auf Hülsen dicker als 0,5 cm hätte den Zusammenhang verbessert (Großteil der leeren Hülsen wird absortiert, vgl. Vorjahresversuch), war aber aufgrund des Zeitdrucks nicht durchführbar. Die statistische Auswertung erfolgte mit einem Generalisierten Linearen Modell (GLM) in R (Version 4.3.3). Für die Analyse der Nährstoffgehalte konnte nicht von einer Normalverteilung ausgegangen werden (kontinuierliche Prozentsätze), weshalb das GLM mit binomialer Verteilung (Logit-Link) mittels des Quasi-Likelihood-Ansatzes gerechnet wurde.

Auf Betrieb 508 wurde ein Hülsenertrag von 39,5 dt/ha in den Parzellen gemessen, ein betrieblicher Ertrag war nicht verfügbar. Aufgrund von nur zwei Wiederholungen war keine statistisch abzusichernde Aussage möglich. Aufgrund der schlechten Bestandsentwicklung ließen sich keine Tendenzen ableiten, auch nicht in den Nährstoffgehalten der Pflanzen. Daher beziehen sich Ergebnisse und Diskussion ausschließlich auf den Betrieb 509.

Der Durchschnitts-Hülsenertrag auf Betrieb 509 betrug 71 dt/ha. Aus der im vergangenen Versuchsjahr bestimmten Regression (siehe Diagramm 1) lässt sich ein Erbsenertrag von 21,5 dt/ha ableiten. Dem gegenüber steht ein Gesamtertrag aus maschineller Ernte von 37 dt/ha. Dieser offensichtliche Unterschied zeigt zwei Herausforderungen für die Versuchsanstellung: Einerseits, die Ernteausbeute des Erbsenvollernters zu simulieren, und andererseits, in solch heterogenen Kulturen wie Gemüseerbsen Parzellenversuche durchzuführen.

Es gab keine durch die Düngung bedingten Unterschiede im Frischmasse- oder Trockenmasseertrag. Mit dem Erntegut wurden 2,78 kg S/ha entzogen, was unter dem vor Saat gemessenen S_min liegt; darüber hinaus wurden 40 kg S/ha gedüngt. Der Schwefel-Entzug veränderte sich nicht durch die Düngung. Zwar mag die Erbse als Leguminose eine schwefelbedürftige Kultur sein, die Ertragsreaktionen und Entzüge spiegeln dies jedoch nicht wider.

Der Schwefelgehalt von Hülse und Pflanze wurde durch die Schwefeldüngung nicht beeinflusst. Dies steht im Gegensatz zu den letztjährigen Ergebnissen, bei denen eine Steigerung der Schwefelgehalte durch Bodendüngung festgestellt wurde. Der Schwefelgehalt in der Hülse (dieses Jahr) und in der Erbse (letztes Jahr) war vergleichbar, bei etwa 2 g/kg. In den Nährstoffgehalten der Hülse gab es generell keine signifikanten Effekte durch die Düngung. Der Kaliumgehalt in der Pflanze wurde durch die Düngung mit Patentkali gesteigert, was sich durch die Ausbringungsmenge von rund 57 kg Kalium pro Hektar gut begründen lässt. Interessanter ist die Steigerung des Blattstickstoffgehalts durch die Düngung mit Patentkali: Dies könnte tatsächlich darauf hindeuten, dass die N-Fixierung und damit die N-Versorgung der Pflanze durch die Schwefelgabe gesteigert wurde. Dies war jedoch nicht messbar ertragsrelevant. N_min-Analysen zur Ernte, die diese Beobachtung hätten stützen können, wurden leider nicht gezogen. Dass Patentkali (Kaliumsulfat) diese Wirkung hatte, GranuGips (Calciumsulfat) bei gleicher S-Düngungs-Höhe jedoch nicht, erklärt sich möglicherweise durch die vergleichsweise geringe Löslichkeit von Gips. Das Patentkali stand der Pflanze deutlich schneller zur Verfügung, was gerade bei den kurzen Kulturzeiten der Gemüseerbse relevant sein dürfte.

¹ Mittelwert aus drei Wiederholungen, ± Standardfehler. Der Wert ergibt sich indirekt aus der Rücktransformation der Logit-Link-Ergebnisse. Werte des gleichen Parameters sind signifikant voneinander verschieden (p < 0,05), wenn sie nicht den gleichen Buchstaben aufweisen.

Ohne das Auspulen der Erbsen aus der Hülse war der Versuch deutlich weniger arbeitsaufwändig, jedoch benötigte die Handernte und Analysenvorbereitung mit zwei Personen etwa einen Tag. Aufgrund der Heterogenität in Erbsenschlägen sollte eine andere Versuchs-/Ernteform gefunden werden, was sich aber aufgrund der speziellen und schwer verfügbaren Erntemaschinen als schwierig erweist.

Bereits im letzten Jahr konnten keine Ertragseffekte durch Patentkali-Düngung beobachtet werden; diese Beobachtung konnte auch in diesem Jahr bestätigt werden. Zwar wurden die Kalium- und die Stickstoffversorgung verbessert, dies konnte aber nicht derart in Ertrag umgesetzt werden, dass es im Praxisversuch mit den dort gegebenen Messungenauigkeiten festgestellt werden konnte. Interessant jedoch war die verbesserte Stickstoffversorgung durch Schwefeldüngung, die die Hypothese einer besseren Stickstofffixierung, wie beim Kleegras, zu bestätigen scheint. Nmin-Untersuchungen in Abhängigkeit der Schwefelversorgung/-düngung von Praxisschlägen könnten hier weitere Bestätigung liefern.

Dank gilt dem beteiligten Landwirt sowie seiner Mitarbeiterin, die in der Versuchsdurchführung und insbesondere bei der Ernte eine große Hilfe waren.

• Blume, H.-P., Brümmer, G. W., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K. und Wilke, B.-M. (2010): Scheffer/Schachtschabel: Lehrbuch der Bodenkunde, 16. Aufl., Springer Spektrum Berlin, Heidelberg.
• Böhm, H. (2017): Die Wirkung einer Schwefeldüngung auf Ertrag und Qualitätsparameter von Kleegrasbeständen im ersten und zweiten Hauptnutzungsjahr. Vortrag auf der 14. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Campus Weihenstephan, Freising-Weihenstephan, 07.-10. März 2017.
• Kumar, J. (2011): Effect of phosphorus and sulphur application on performance of vegetable pra (Pisum sativum L.) cv. Pant Matar-2. Legume Research 34(4), S. 292-295.
• Oenema, O. und Postma, R. (2003): Managing sulphur in agroecosystems. In: Abrol, Y.P. und Ahmad, A. (Hrsg.): Sulphur in plants. Springer, Dordrecht. DOI: doi.org/10.1007/978-94-017-0289-8_3.
• Schmidtke, K. und Lux, G. (2015): Wirkung verschiedener Verfahren der Schwefeldüngung auf Ertragsleistung und Vorfruchtwert von Körnerleguminosen im Ökologischen Landbau. Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, Fachgebiet Ökologischer Landbau, Dresden und Landwirtschaftskammer Niedersachsen, Fachbereich Ökologischer Landbau, Hannover.