Improved N transfer by growing catch crops – a challenge

Sieling, Klaus

Based on the literature amended by some unpublished data and data compilations from the literature, this review identifies the mechanisms of nitrogen (N) losses from arable land and explores the potential of growing catch crops to mitigate N loss risks from the soil-plant system. The nitrate pool in the soil can be regarded as starting point of most of the N losses via gaseous losses and/or leaching from the soil-plant system. Depleting this pool, especially in autumn, lowers the risk of losses and related impairments of the environment. The input into the nitrate pool can be reduced by adjusting the N fertilization to the N demand of the preceding crop, thus decreasing the N surplus. Less intensive soil tillage after the harvest of the preceding crop may lessen N release from the soil organic matter and the crop residues. On the other hand, cover or catch crops and, to a lesser extent, main crops can take up considerable N amounts in autumn and prevent it from being lost. However, in order to reduce N fertilization of the subsequent crop due to an improved N transfer, the big challenge is to harmonize the N demand of the subsequent main crop and the N release from the catch crop residues. Since the latter depends on several factors like accumulated N amount, C:N ratio of the residues, incorporation date and weather conditions, it can hardly be estimated. Another crucial point is the choice of a suitable cover crop because it should not propagate pests or diseases of the main crops.

Diese Literaturübersicht in Kombination mit unveröffentlichten Daten zeigt verschiedene Verlustursachen von Stickstoff (N) aus ackerbaulich genutzten Böden auf und diskutiert, inwieweit der Anbau von Zwischenfrüchten helfen kann, N-Verluste aus dem System Boden-Pflanze zu vermindern. Der Pool an Nitratstickstoff im Boden im Herbst kann als Ausgangspunkt für verschiedene Verlustpfade von N (gasförmige Verluste, Auswaschung) aus dem System Boden-Pflanze angesehen werden. Eine Verkleinerung des Bodennitratpools verringert die Verlustrisiken und die damit verbundene Belastung der Umwelt. Der Input zum Nitratpool kann durch eine optimierte N-Düngung der Vorfrucht und eine damit einhergehende Reduzierung der N-Überschüsse vermindert werden. Zudem kann eine reduzierte Bodenbearbeitung einer verstärkten N-Freisetzung nach der Ernte der Vorfrucht entgegenwirken. Zwischenfrüchte und teilweise auch Hauptfrüchte können bereits vor Winter erhebliche N-Mengen in ihrer Biomasse akkumulieren und somit vor einer Verlagerung in tiefere Bodenschichten bewahren. Voraussetzung für eine nachhaltige Verbesserung der N-Ausnutzung ist jedoch, dass der aus den Residuen der Zwischenfrucht freiwerdende Stickstoff von der/den nachfolgenden Hauptfrucht/-früchten für ihre Ertragsbildung genutzt wird; andernfalls wird das Problem nur um ein Jahr verschoben. Da Umfang und Zeitpunkt der N-Mineralisation unter anderem von der N-Menge im Zwischenfruchtbestand, dem C:N-Verhältnis der Residuen, Einarbeitungstermin der Residuen und der nachfolgenden Witterung abhängt, ist eine präzise Voraussage des N-Transfers in die Folgefrucht schwierig. Darüber hinaus muss bei der Wahl der geeigneten Zwischenfrucht (-mischungen) darauf geachtet werden, dass keine Schaderreger vermehrt werden, die auch die Nachfrüchte infizieren können.

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Sieling, Klaus: Improved N transfer by growing catch crops – a challenge. 2019.

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