Zweijähriger Praxisversuch: Mit Kompostdüngung die Mineralisierung bremsen
1. Versuchsdurchführung
Regionetzwerk NRW, Einzelversuch
2. Hintergrund
Der Auf- und Abbau organischer Substanz im Boden erfolgt maßgeblich durch das (mikrobielle) Bodenleben: Eine vielfältige Gemeinschaft von Pilzen, Bakterien und anderen Mikroorganismen zerlegt Erntereste, Wurzeln und Dünger bis in ihre kleinsten Bestandteile, um es in die eigene Biomasse einzubauen. Die Abbauprodukte und die abgestorbenen Mikroorganismen selbst bilden den Hauptbestandteil von Ton-Humus-Komplexen, einer dauerhaften Form des Humus (Egenolf 2025). Die Aktivität und Biomasse des Bodenmikrobioms wird maßgeblich durch die Verfügbarkeit von Ressourcen bestimmt: Liegen Kohlenstoff und Stickstoff in einem Verhältnis vor, das für Veratmung und Bildung von bakteriellen/ pilzlichen Zellwänden optimal ist, geht der Einbau am effizientesten vonstatten. Bei einem Übergewicht von Stickstoff gegenüber Kohlenstoff (geringes C/N-Verhältnis, z.B. in schnell verfügbaren Düngern) benötigt das Bodenmikrobiom Kohlenstoff zur optimalen Verwertung des Düngers – dafür baut es kurzfristig Humus ab (positives Priming/Mineralisierung). Hat das zur Verfügung stehende Material hingegen ein Kohlenstoff-Übergewicht (weites C/N-Verhältnis), nimmt das Bodenmikrobiom Stickstoff aus der Bodenlösung auf und konkurriert so mit Pflanzenwurzeln darum. Dieser Mechanismus wird in der Praxis als C/N-Sperre bezeichnet und ist überall dort zu beobachten, wo Erntereste mit weitem C/N-Verhältnis im Boden eingearbeitet werden. Am bekanntesten sind die schwache Nährstoffversorgung und infolgedessen verzögerte Entwicklung von Zwischenfrüchten nach einer strohreichen Getreideernte.
Dass eine C/N-Sperre auch über den Winter anhalten kann, wurde im Regionetzwerk Niedersachsen in einem Versuch zur Auswirkung des Mulchens im Kartoffelanbau beobachtet: In einer Variante wurden Miscanthushäcksel (C/N: 137) eingemischt. Im nach der Kartoffelernte eingesäten Buchweizen sahen die Parzellen, in denen Miscanthushäcksel zur Kartoffel verwendet wurde, deutlich schlechter ernährt aus (Abbildung 1). Es wurde vermutet, dass die Mikroorganismen im Boden zum Abbau des überschüssigen Kohlenstoffs den Stickstoff aus der Bodenlösung verwendeten und diesen so verknappten. Auch über und nach Winter waren die Nmin-Gehalte im Boden (0 – 90 cm) reduziert. Es kann somit vermutet werden, dass auch die N-Verlagerung und -Auswaschung reduziert war. Wissenschaftliche Literatur zu dieser Beobachtung ist selten (z.B. Agneessens et al. 2014, Rahn et al. 2009). Materialien mit sehr weitem C/N-Verhältnis (z.B. Holzstoff aus der Papierindustrie) senkten den Getreideertrag im Folgejahr um bis zu 73 %, die Materialauswahl muss also mit Augenmaß erfolgen (Rahn et al. 2009).
Im vorliegenden Versuch im Regionetzwerk NRW sollte dieser Effekt der C/N-Sperre über Winter genutzt werden, allerdings ohne die negativen Effekte auf die Folgekultur. Durch den Gemüseanbau im Netzwerk kommt es bei später Ernte und anschließender Bodenbearbeitung zu hohen Nmin-Werten im Spätherbst, die von der nachfolgenden Zwischenfrucht nur zum Teil aufgefangen werden können. Es besteht dann die Gefahr von N-Verlusten ins Sickerwasser. Mit der Beimischung eines zusätzlichen, leicht für das Bodenleben zu erschließenden Substrats mit weitem C/N-Verhältnis könnte mineralischer Stickstoff nicht nur von der Zwischenfrucht gebunden, sondern auch durch das Bodenmikrobiom verknappt und so vor Auswaschung geschützt werden. Aus diesem Grund wurde überprüft, ob eine großzügige Düngung von Grüngutkompost (25 t/ha) nach Kulturen mit hohen N-Restmengen einen Effekt auf die Nmin-Gehalte über Winter hat.
3. Versuchsfragen
Kann der Nmin-Gehalt im Boden durch das Aufbringen eines Düngemittels mit weitem C/N-Verhältnis reduziert und dadurch die N-Auswaschung über Winter verringert werden?
4. Versuchsaufbau
Der Versuch wurde im Jahr 2024 unter Einbeziehung betrieblicher Besonderheiten auf vier Betrieben des Netzwerks angelegt. Dazu gehörte die Auswahl einer Kultur mit möglichst hohem anzunehmenden Rest-N-Gehalt auf allen Betrieben. Auch die Nachfrucht (Wintergetreide/ Zwischenfrucht) war betriebsindividuell, sollte aber nicht abfrierend sein.
Auf allen Betrieben wurden Blockanlagen mit zwei Varianten (25 t Grüngutkompost vs. kein Kompost) in vier Wiederholungen angelegt. Auf jeder Versuchsfläche wurde eine erweiterte Grundbodenanalyse (pH, P2O5, K2O, MgO, Nges, Organische Substanz, C/N-Verhältnis des Bodens) gezogen. Der Grüngutkompost kam für je zwei der Betriebe aus der gleichen Charge.
Auf allen Flächen wurden parzellengenau Nmin-Proben zu drei Zeitpunkten (vor Düngung, zum Beginn und zum Ende der Sickerwasserperiode) gezogen. Dabei wurde die Sickerwasserperiode von Daten aus Saugplattenanlagen der LWK NRW abgeleitet. Die Nmin-Proben erfolgten georeferenziert, indem an je vier Punkten pro Parzelle im Umkreis von zwei Metern vier Einstiche in drei Bodentiefen (0 – 30, 30 – 60, 60 – 90 cm) erfolgten (16 Einstiche pro Parzelle).
Im Jahr 2025 wurde der Versuch auf einer Nachbarfläche auf Betrieb A wiederholt. Aus organisatorischen Gründen entfiel die Beprobung vor der Düngung. Alle anderen Abläufe aus dem Vorjahr blieben gleich. Die Flächen auf Betrieb A sind als A1 (2024) und A2 (2025) bezeichnet.
Die Standortunterschiede sind in untenstehender Tabelle näher erläutert.
| Standortbeschreibung | Betrieb A | Betrieb B | Betrieb C | Betrieb D |
|---|---|---|---|---|
| Boden-Klima-Raum | 141 | 142 | 142 | 142 |
| Höhe (m ü. NHN) | 125 | 20 | 107 | 95 |
| Bodenart | schluffiger Lehm | schluffiger Lehm | schluffiger Lehm | Lehmiger Sand |
| Durchschnittstemperatur in °C | 9,8 | 10,9 | 10,4 | 9,8 |
| Jahresniederschlag in mm | 809 | 753 | 760 | 811 |
Versuchsablauf
| Versuchsparameter (für alle Betriebe gleich) | |
|---|---|
| Prüffaktor/en | Düngung |
| Faktorstufen | Grüngutkompost 25t/ha Nullkontrolle |
| Anzahl Wiederholungen | 4 |
| Prüfmerkmale | Nmin-Gehalte (vor Düngung, zum Beginn und zum Ende der Sickerwasserperiode) |
| Anlagetyp | Streifenversuch |
| Versuchszeitraum | 08/2024 – 03/2026 (Datum letzte Probe) |
| Versuchstyp | Regioversuch |
* Eine Beschreibung verschiedener Versuchstypen und einiger Grundbegriffe der Versuchsanstellung finden Sie hier (pdf-Datei, 0,4 MB).
| Versuchsjahr | Betrieb | pH | P2O5 | K2O | MgO | Nges [%] | Org. Substanz [%] | C/N im Boden |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2024 | Betrieb A1 | 6,8 (C) | D | E | D | 0,11 | 2,1 | 11 |
| 2024 | Betrieb B | 6,4 (B) | D | D | D | 0,99 | 1,8 | 12 |
| 2024 | Betrieb C | 6,9 (C) | D | D | C | 0,11 | 2,3 | 12 |
| 2024 | Betrieb D | 6,4 (C) | D | D | C | 0,07 | 1,7 | 13 |
| 2025 | Betrieb A2 | 7,0 (C) | B | D | E | 0,16 | 2,6 | 10 |
Statistische Auswertung
Eine einjährige Auswertung war auf allen Standorten mittels t-Test in Microsoft Excel möglich.
Die überjährigen statistischen Auswertungen wurden mit R (Version 4.5.2) als gemischtes Modell durchgeführt.
Versuchsskizze
Legende
Die Versuchsparzellen (2 Streifen mit/ ohne 25 t/ha Grüngutkompost in 4 Wiederholungen) wurden für jeden Betrieb neu randomisiert (Skizze beispielhaft für Betrieb B). Die Streifenbreite orientierte sich an der Arbeitsbreite des Miststreuers und lag zwischen 10 und 18 m bei 80 m Länge. Der Abstand der Versuchsfläche zum Feldrand betrug mindestens 18 m.
5. Der versuch in Bildern
Die Probenahme mit dem Pürckhauer Bohrstock wurde mittels einer Zweitakt-Pfahlramme teilautomatisiert, mit gutem Ergebnis. Foto: Daniel Gärttling
Die Vorwinterentwicklung von Winterungen oder Zwischenfrüchten war gut. Foto: Daniel Gärttling
Die Zwischenfrucht fror über den Winter teilweise ab. Foto: Julia Kelders
Kompostgabe führt zu reduzierten Nmin-Werten
Ergebnisse Betrieb A: Anfang Oktober des ersten Versuchsjahrs (2024), also knapp zwei Monate nach der Kompostausbringung, wurden in den gedüngten Parzellen im Oberboden (0 – 30 cm) und in der tieferen Bodenschicht (30 – 60 cm) signifikant reduzierte Werte (-11 kg Nmin/ha bzw. -15 kg Nmin/ha) mineralischen (auswaschbaren) Stickstoffs im Vergleich zur Variante ohne Kompost festgestellt (p < 0,05, Abbildung 2a).
Im Folgejahr waren die Nmin-Werte vor Winter im Mittel um ca. 40 kg N/ha niedriger, wahrscheinlich durch Saisoneffekte wie eine kräftigere Entwicklung der Zwischenfrucht im Verhältnis zum Winterroggen des Vorjahres. Der Effekt der Kompostausbringung war in 2025 nicht signifikant (p-Werte > 0,05), die Tendenzen blieben mit -13 kg N/ha (0 – 30 cm) und -7 kg N/ha (30 – 60 cm) vergleichbar.
Trotz sorgfältiger Randomisierung und 24 m Streifenbreite lag 2024 vor Versuchsanlage in der zweiten Bodenschicht ein signifikant höherer Nmin-Wert im Streifen der geplanten Kompostdüngung vor (nicht dargestellt). Dies kann aber weder die Unterschiede im Oberboden nach Ausbringung noch deren Größenordnung ausreichend erklären. Im Folgejahr fand aus terminlichen Gründen keine Probenahme vor der Kompostausbringung statt.
Abbildung 2a und b: Nmin-Werte in 0 – 30, 30 – 60 und 60 – 90 cm Bodentiefe vor Beginn und nach Ende der Sickerwasserperiode, jeweils im Vergleich mit der Nulldüngung (alle n = 4). Markierungen (*) zwischen Balken zeigen signifikante Unterschiede (p < 0,05) innerhalb einer Bodentiefe an, Markierungen unter den Balken weisen auf signifikante Unterschiede der Nmin-Summe von 0 – 90 cm hin.
In der zweijährigen Auswertung ergab sich ein deutlicheres Bild: Im Gemischten Modell waren die Faktoren Variante (mit oder ohne Kompostdüngung, p = 0,017) und Termin (vor oder nach Sickerwasserperiode, p < 0,001) signifikant. Effekte von Jahr, Block sowie Interaktionen von Variante und Termin oder Jahr waren zu vernachlässigen. Der Nmin-Wert war zu allen Messzeitpunkten in der Kompostdüngung niedriger als in der Kontrolle.
Wurden die Termine vor und nach der Sickerwasserperiode getrennt analysiert, waren die aufsummierten Werte (0 – 90 cm) vor Beginn der Sickerwasserperiode (Herbst) bei Kompostgabe um durchschnittlich 28 kg Nmin/ha und nach Ende der Sickerwasserperiode (Frühjahr) um 22,1 kg Nmin/ha reduziert (Tabelle 1). Der Jahreseffekt war in allen Vergleichen signifikant, was aber lediglich auf unterschiedliche Witterungs- oder Standortbedingungen hindeutet.
| Termin | Ohne Kompost | Mit Kompost | Differenz | p-Wert (Anova) |
|---|---|---|---|---|
| Herbst | 120 | 92 | 28 | 0,016 |
| Frühjahr | 64,2 | 42,1 | 22,1 | 0,007 |
Wird die Auswaschung über Winter durch eine Kompostgabe im Herbst verringert?
Werden die einzelnen Probenahmetiefen auf Betrieb A aufsummiert, ist der Einfluss des Termins (vor oder nach der Sickerwasserperiode) signifikant (p < 0,001) und betrug im Mittel beider Jahre und Varianten 52,6 kg Nmin/ha weniger nach der Sickerwasserperiode. Löslicher Stickstoff wurde also über Winter entweder verlagert oder organisch gebunden. Es kann daher angenommen werden, dass durch die Kompostgabe eine C/N-Sperre geschaffen wurde, welche die Mineralisierung im Oberboden verlangsamte und dort über die Sickerwasserperiode für weniger Nmin sorgte. Infolgedessen wurde weniger Stickstoff in tiefere Bodenschichten verlagert. Der Unterschied nach Winter zwischen beiden Varianten betrug 22,7 kg N/ha (- 36 %) für den gesamten Oberboden (= “gesperrter”, vor der Auswaschung geschützter Stickstoff, Tabelle 1). Andere Studien beobachten vergleichbare Größenordnungen (Agneessens et al. 2014).
Der Effekt der Kompostgabe ist standortabhängig
Auf den Betrieben B, C und D war dieses Ergebnis nicht zu beobachten: Die Kompost-Variante führte zu einem Düngeeffekt, wodurch der Nmin-Wert (0 - 90 cm) leicht anstieg (+1 - 6 kg N/ha; eine von drei einjährigen Versuchsanlagen signifikant).
Obwohl auf Betrieb C in Bezug auf das N-Ausgangsniveau ähnliche Bedingungen vorlagen (75 kg N/ha im Oberboden, davon 45 kg N/ha in der obersten Bodenschicht) wie auf Betrieb A, waren hier Anfang Oktober keine signifikanten Unterschiede der Nmin-Werte zwischen den beiden Varianten messbar.
Wird der beobachtete Effekt durch das Bodenmikrobiom ausgelöst?
Um den Mechanismus einer Stickstoffsperre durch das Bodenleben besser verstehen zu können, wurden entsprechende Parameter an den Herbstproben 2024 von Betrieb A mit einem neuen Verfahren (MicroResp) gemessen. Hierbei wurden keine signifikanten Ergebnisse erzielt, die Trends deuten jedoch auf eine erhöhte Basalatmung (entspricht mikrobieller Aktivität) und einen höheren Gehalt an mikrobiellem Kohlenstoff (Cmic; entspricht mikrobieller Biomasse) bei Kompostgabe hin. Das könnte bedeuten, dass das Bodenmikrobiom nach der Kompostgabe aktiver war und sich stärker vermehrt hat.
Trotzdem wurden keine erhöhten Nmin-Werte gemessen, wie bspw. bei Erwärmung des Bodens nach Winter. Im Gegenteil sanken die Nmin-Werte im Vergleich zur Nulldüngung. Dies deutet darauf hin, dass das Bodenleben durch die Kompostgabe gefördert wurde und dadurch Stickstoff besser verwerten konnte. Durch die Aufnahme von Stickstoff aus der Bodenlösung ins Bodenleben wurden die Nmin-Werte womöglich verringert. Dafür spricht auch, dass immerhin 30 % der Variation in den Nmin-Werten durch die Cmic-Gehalte erklärt werden konnten.
Der metabolische Quotient, der ein Indikator für die Effizienz des Humusaufbaus ist, blieb von der Kompostgabe unberührt, liegt aber am oberen Ende der für Ackerland üblichen Werte (vgl. Oberholzer und Scheid 2007).
Für die anderen Betriebe wurden keine bodenbiologischen Untersuchungen durchgeführt.
| Basalatmung | Cmic [mg/kg] | Metabolischer Quotient | |
|---|---|---|---|
| Kompost | 0,20 | 102,8 | 1,89 |
| Nulldüngung | 0,16 | 89,0 | 1,76 |
| t-Test | 0,23 | 0,06 | 0,49 |
7. Fazit/Ausblick
Auf einem von vier Standorten (Betrieb A) konnte die Hypothese, dass die Nmin-Werte durch Kompostdüngung reduziert werden, bestätigt werden. Möglicherweise wurde durch die Kompostdüngung die Auswaschung des Stickstoffs verringert, der dort nach der Ernte in großen Mengen vorhanden war. Gleichzeitig zeigte sich ein Trend zu einem aktiveren Bodenleben durch die Kompostdüngung. Eine negative Auswirkung auf den Ertrag der Folgekultur wurde nicht beobachtet (Feedback des Landwirts).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die Kompostdüngung prinzipiell eine Stickstoffsperre im Herbst hervorgerufen werden kann. Die Ergebnisse deuten an, dass der Nmin-Stickstoff durch mikrobiellen Umsatz verbraucht wurde und die Auswaschung durch zeitversetzte Zersetzung der Biomasse möglicherweise verringert wurde.
Ob ein reduziertes Auswaschungspotential vorliegt, hängt von einer Kombination verschiedener Faktoren ab, die aber stärker standort- und betriebsspezifisch als witterungsabhängig sind. Dazu gehören unter anderem die Nährstoffversorgung des Bodenlebens, Bodentemperatur und -feuchte, Bodenart, C/N-Verhältnis, der Reifegrad des Kompostes und gegebenenfalls weitere Faktoren.
Eine ökonomische Rentabilität dieser zusätzlichen Kompostgabe allein durch die Verringerung der Auswaschung ist unwahrscheinlich. Es ist eher zu überlegen, wo in einer Gemüsebaufruchtfolge (mit wenig Kleegras) der höchste Effekt der Kompostgabe zu erwarten ist. Auch aus Sicht des Humusaufbaus ist die Kompostgabe als N-Sperre vor Winter eine Überlegung wert, auch wenn die (Einzel-)Ergebnisse keine Verbesserung des metabolischen Quotienten ergaben. Hier, wie in der gesamten Versuchsfrage, besteht also Bedarf zur Wiederholung, um zu einem klareren Bild zu kommen.
8. Danksagungen
Wir danken allen beteiligten Betriebsleiter*innen und Mitarbeiter*innen für die selbstständige Versuchsanlage mit hofeigener Technik und die Unterstützung beim Probenziehen. Wir bedanken uns außerdem bei der Firma Reterra für die vergünstigte und unkomplizierte Bereitstellung des Komposts für den Versuch.
9. Weitere Infos
- Agneessens, L., De Waele, J. und De Neve, S. (2014): Review of Alternative Management Options of Vegetable Crop Residues to Reduce Nitrate Leaching in Intensive Vegetable Rotations. Agronomy 4: 529-555. https://doi.org/10.3390/agronomy4040529
- Egenolf, K.: Die neue Humustheorie und was wir daraus für die Landwirtschaft ableiten können. Aufgerufen am: 16.07.2025. https://www.landwirtschaftskammer.de/landwirtschaft/ackerbau/boden/humus/humustheorie.htm
- Haas, G. (2010): Wasserschutz im Ökolandbau - Leitfaden für Land- und Wasserwirtschaft, Kapitel “Zur Ernte – Stickstoffsperre" (S. 39)
https://orgprints.org/id/eprint/16897/1/16897-06OE175-agraringenieurbuero-haas-2010-wasserschutz.pdf - Oberholzer, H.-R. und Scheid, S. (2007): Bodenmikrobiologische Kennwerte - Erfassung des Zustands landwirtschaftlicher Böden im NABO-Referenzmessnetz anhand biologischer Parameter (NABObio). https://www.bafu.admin.ch/dam/de/sd-web/tghNotoDlViQ/bodenmikrobiologischekennwerteerfassungdeszustandslandwirtschaft.pdf
- Rahn, C.R., Bending, G.D., Lillywhite, R.D. und Turner, M.K. (2009): Co-incorporation of biodegradable wastes with crop residues to reduce nitrate pollution of groundwater and decrease waste disposal to landfill, Soil Use and Management 25: 113-123. https://doi.org/10.1111/j.1475-2743.2009.00201.x
- Stegmann, W. (2023): Auswirkung des Mulchens im ökologischen Kartoffelanbau. https://www.nutrinet.agrarpraxisforschung.de/praxisforschung/praxisversuche/regionetzwerk-niedersachsen/kartoffelanbau
Text: Daniel Gärttling, Hannes Schulz, Anne Droscha, Elisa Mutz
Datum: 30.10.2026
Kontakt Regioberaterin
Julia Kelders
Tel. +49 221 5340-115
Julia.Kelders(at)lwk.nrw.de
