Recycelter Phosphordünger reduziert die Nährstoffauswaschung und sorgt für einen gleichbleibenden Ertrag

Eine vielversprechende neue Form von Ammoniumphosphatdünger wurde von Forschern der University of Illinois Urbana-Champaign im Feldversuch getestet. Der Dünger Struvit bietet einen dreifachen Vorteil für Nachhaltigkeit und Pflanzenproduktion, da er Nährstoffe aus Abwasserströmen recycelt, die Auswaschung von Phosphor und Stickstoff in landwirtschaftlichen Böden reduziert und den Sojabohnenertrag im Vergleich zu herkömmlichen Phosphordüngern aufrechterhält oder verbessert.

„Es gab einige Labor- und Gewächshausprojekte, die das Potenzial von Struvit zeigten, aber dies ist die erste feldmaßstäbliche Bewertung von Nährstoffverlust und Ertragsvorteilen zusammen“, sagte Hauptforscher Andrew Margenot, außerordentlicher Professor und Spezialist für Fakultätserweiterung in der Abteilung für Nutzpflanzen Sciences, Teil des College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) an der U. of I. „Wir haben herausgefunden, dass Struvit in Bezug auf den Ertrag ein vollständiger Ersatz für Monoammoniumphosphat (MAP) oder Diammoniumphosphat (DAP) für Sojabohnen sein kann.“ und es reduziert Nährstoffverluste aus nicht-punktuellen Quellen im Vergleich zu herkömmlichen Düngemitteloptionen.“

Die seines Teams Ergebnisse werden veröffentlicht im Zeitschrift für Umweltqualität.

Die Anwendung von MAP oder DAP im Herbst als Phosphorquelle für Nutzpflanzen ist in weiten Teilen des Mittleren Westens bei der Mais- und Sojabohnenproduktion gängige Praxis. Da der Phosphor in MAP und DAP jedoch gut wasserlöslich ist, geht ein Großteil des Nährstoffs in den folgenden Winter- und frühen Frühlingsmonaten verloren. Dies kann nicht nur zur nachgelagerten Nährstoffverschmutzung beitragen, sondern bedeutet auch, dass bis zur Aussaat der Pflanzen im Frühjahr möglicherweise weniger Phosphor im Boden verfügbar ist.

Wichtig ist, dass MAP und DAP auch lösliche Formen von Stickstoff enthalten, eine übersehene Tatsache, die laut Margenot zum Problem des Nitratverlusts im Mittleren Westen beiträgt.

„Es gibt einen großen blinden Fleck im Stickstoffkreislauf“, sagte Margenot. „In den USA und im Mittleren Westen ist die überwiegende Mehrheit unserer Phosphordünger ammoniakhaltig. Wenn Landwirte eine Phosphorquelle kaufen, um sie im Herbst auszubringen, sind ihre Möglichkeiten im Allgemeinen auf MAP oder DAP beschränkt, sodass sie nicht umhinkommen, sie gleichzeitig auszubringen.“ Stickstoff.“

Er hat die Rechnung in a gemacht Begleitpapier veröffentlicht in Agrar- und Umweltbriefe und fanden heraus, dass DAP, das mit der typischen Rate (200 Pfund pro Acre) angewendet wird, 36 Pfund Stickstoff pro Acre hinzufügt, was die meisten Landwirte – und Landbewilligungsempfehlungen – nicht berücksichtigen. Wenn man die Zahlen für ganz Illinois addiert, schätzt Margenot, dass jeden Herbst 198 Millionen Pfund Stickstoff in Form von MAP oder DAP hinzugefügt werden.

„Diese Zahl ist 11 % mehr als unser landesweites Ziel zur Reduzierung des Nitratverlusts von 178 Millionen Pfund“, sagte er. „Die Bewältigung dieses übersehenen, im Herbst ausgebrachten Stickstoffs ist eine kleine Aufgabe, die die Nitratverluste in Illinois und anderen Bundesstaaten des Mississippi-Einzugsgebiets erheblich verringern könnte, und wir könnten dies tun, ohne die Phosphorausbringungsraten zu ändern.“

Struvit enthält auch Stickstoff, aber Struvit ist weniger wasserlöslich als MAP. Das erklärt, warum Margenots Team feststellte, dass die Phosphor- und Stickstoffauswaschung unter Struvit deutlich geringer war als unter MAP, vergleichbar mit der natürlichen Auswaschung, die in ungedüngten Böden gemessen wurde.

Aber wenn die Nährstoffe weniger löslich sind, bedeutet das dann, dass Pflanzen schwerer auf sie zugreifen können? Nicht laut der Zeitschrift für Umweltqualität Studie. Die Sojabohnenerträge unterschieden sich unter beiden Düngemitteln nicht wesentlich. Und im südlichen Illinois-Standort der Studie steigerte Struvit – nicht jedoch MAP – tatsächlich den Sojabohnenertrag im Vergleich zu Kontrollparzellen ohne Düngemittel. Margenot geht davon aus, dass der Ertragsschub auf das Magnesium im Struvit zurückzuführen sein könnte.

Struvit (Magnesium-Ammoniumphosphat, ein 5-22-0 [10 Mg] Quelle) entsteht, wenn Magnesium dem Abwasser zugesetzt wird, wo es mit Phosphor und Stickstoff reagiert und diese Nährstoffe aus dem Abwasserstrom zieht. Chicago und St. Louis haben Teile ihrer Abwasserströme an ein Unternehmen zur Herstellung des recycelten Düngemittels verpachtet, doch Margenot sagt, die Struvit-Herstellungsindustrie sei derzeit zu klein, um den Phosphorbedarf des gesamten Corn Belt zu decken.

„Struvite ist derzeit nicht skalierbar, aber wir beweisen die Wirksamkeit einer Lösung, die eines Tages auf dem Markt sein wird. Unsere Ergebnisse verdeutlichen die Vorteile einer Ausweitung der Struvitproduktion und -verwendung auf dem Bauernhof“, sagte er.

Obwohl Struvit die Nährstoffverluste im Vergleich zu MAP verringerte, weist Margenot darauf hin, dass es auch ohne Düngerzugabe zu Nährstoffverlusten kommt, und empfiehlt Zwischenfrüchte, um diese „Hintergrundverluste“, die unabhängig von der Düngung auftreten, zu mildern.

„Als wir keinen Dünger hinzufügten, sei es MAP oder Struvit, sahen wir immer noch erhebliche Verluste, insbesondere bei den Mollisolen mit höherer organischer Substanz [black prairie soils] unseres Standorts in Zentral-Illinois“, sagte er. „Unsere Böden sind so reichhaltig; Sie enthalten viel organischen Stickstoff und Phosphor. Wenn es warm genug ist, mineralisieren diese Nährstoffe und werden zu Nitrat und Phosphat. Wenn es dort keine Nutzpflanze gibt, die sie aufnehmen kann, etwa eine Zwischenfrucht oder Weizen, werden diese Nährstoffe ausgelaugt.“