Schwefeldüngung bei Leguminosen

Schwefel ist – wie Stickstoff – ein essenzieller Hauptnährstoff für das Pflanzenwachstum. Durch deutlich gesunkene Schwefeldioxid-Emissionen in den zurückliegenden Jahrzehnten sind die Schwefeleinträge in die Böden jedoch auf etwa 5 bis 10 kg Schwefel pro Hektar zurückgegangen. Das hat auch im Ökolandbau zu einer niedrigen Verfügbarkeit und zu geringeren Schwefelgehalten in den Pflanzen geführt. Negative Auswirkungen, auch auf Ertrag und Qualitäten, sind die Folge.

Wofür benötigen Leguminosen Schwefel?

Pflanzen nehmen Schwefel bevorzugt als Sulfation auf, synthetisieren daraus schwefelhaltige Aminosäuren und beeinflussen damit letztlich die gesamte Proteinsynthese. Der Nährstoff ist für die Bildung schwefelhaltiger sekundärer Pflanzenstoffe, zum Beispiel Glucosinolate beim Raps, von Bedeutung. Zudem ist Schwefel Bestandteil des Vitamin B1 in Getreide und Leguminosen. Bei Leguminosen ist vor allem die symbiotische Stickstofffixierung essenziell an pflanzenverfügbaren Schwefel gebunden. Fehlt der Nährstoff, ist die Fixierleistung der Knöllchenbakterien unzureichend und die Eiweißsynthese vermindert. Dies kann weitreichende Folgen für die gesamte Fruchtfolge haben.

Ist eine Vorratsdüngung ratsam?

Jegliche Extreme fördern das Festlegen oder Auswaschen von Schwefel. Im Boden liegt der Nährstoff größtenteils organisch gebunden vor. Die Mikroorganismen (Thiobacillus), die ihn in die pflanzenverfügbare Sulfatform mineralisieren, benötigen dafür ausreichend Feuchtigkeit und Wärme. Kälte im Frühjahr oder starke Trockenheit schränken die Aktivität der Bakterien stark ein.

Ähnlich wie Nitrat ist auch Sulfat ausgesprochen auswaschungsgefährdet. Besonders im Herbst und Winter muss, je nach Bodenart und Bewuchs, damit gerechnet werden, dass Sulfat durch Niederschläge aus dem durchwurzelten Bodenraum verlagert wird. Eine Schwefel-Vorratsdüngung für eine gesamte Fruchtfolge ist daher nicht ratsam. Je sandiger, oder flachgründiger der Boden ist, umso eher kann Schwefelmangel auftreten.

Wie erkennt man Schwefelmangel?

Schwefelmangel blockiert den Stickstoffkreislauf in der Pflanze, letztlich sinkt die N-Ausnutzung. Am deutlichsten erkennt man einen Mangel an stark aufgehellten hellgrünen bis gelben jungen Blättern. Diese sogenannten Chlorosen verringern die Photosyntheseleistung und in der Folge das Pflanzenwachstum und die Knöllchenbildung. Bei Raps können sich zudem die Blätter violett verfärben und löffelartig wölben. Die Blütenblätter verfärben sich später weißgelblich. Neben der helleren Färbung des Bestandes ist häufig auch ein schwächerer Wuchs, ein weniger stark ausgeprägter Knöllchenansatz und auf Grünland oder im Kleegras ein geringerer Leguminosenanteil zu beobachten. 

Die Düngungseffekte bei Kleegras (hier ohne Sulfatschwefel) sind auch optisch gut erkennbar. ©  Mücke

Wird Kleegras mit Sulfatschwefel gedüngt ist der Düngungseffekt auch optisch gut erkennbar. © Mücke

Wie kann der Schwefelbedarf abgeschätzt werden?

• Schwefel-Schätzrahmen: Damit lässt sich der Versorgungszustand der Betriebsflächen recht einfach und kostengünstig grob abschätzen. Grundlage bilden die eigenen Standort-, Witterungs- und Bewirtschaftungsdaten.
• Bodenuntersuchungen: Der S_min-Gehalt kann einen groben Anhaltswert für den aktuellen Schwefelversorgungszustand geben. Die Werte können allerdings innerhalb einer Fläche stark streuen, zudem handelt es sich dabei nur um eine Momentaufnahme.
• Pflanzenanalyse: Schwefelkonzentration und N/S-Quotient der analysierten Pflanzenmasse können auf einen Mangel hinweisen. Als Faustzahl gilt für die meisten Ackerkulturen eine Mindestkonzentration im Mittel von 0,3 Prozent Schwefel in der TS. Daneben sollte auch die N-Konzentration in den Pflanzen untersucht werden, um über das N/S-Verhältnis genauere Rückschlüsse zu erhalten.
• Futtermittelanalysen: Aus dem Schwefel- und Rohproteingehalt des Futters lässt sich der N-Gehalt und somit der N/S-Quotient ermitteln. Bei einem N/S-Verhältnis von unter 12:1 ist von einer guten Schwefelversorgung auszugehen. Ab 15:1 ist ein S-Mangel wahrscheinlich.
• Schwefelkontroll-/Düngeparzellen: Sie können S_min- und Pflanzenanalysen ergänzen, um einen Einblick in die betriebliche Schwefelversorgung zu bekommen.

Welche Schwefeldünger sind im Ökolandbau zugelassen?

Im Ökolandbau sind verschiedene mineralische Schwefeldünger zugelassen. Die Tabelle gibt einen Überblick über wichtige zugelassene Dünger.

Naturgips (Calciumsulfat) ist ein schnell pflanzenverfügbares Düngemittel und wird auch in granulierter, streufähiger Form angeboten. Weitere schnell verfügbare Dünger sind Patentkali, Magnesia-Kainit, Kieserit oder Bittersalz. Die meisten davon enthalten weitere Nährstoffe wie Kali oder Magnesium, so dass bei der Düngerwahl auch der Bedarf an diesen Nährstoffen zu berücksichtigen ist.

Als langsam verfügbares Düngemittel steht elementarer Schwefel in flüssiger und fester Form zur Verfügung. Dieser muss zunächst durch Thiobakterien oxidiert werden. Unter ungünstigen Bedingungen, wie ausgeprägter Trockenheit, ist es möglich, dass er sehr langsam oder gar nicht in die pflanzenverfügbare Sulfatform umgewandelt wird.

In Wirtschaftsdüngern können die Schwefelgehalte deutlich schwanken und sind zudem abhängig von der Tierart. Geflügelmist zum Beispiel hat höhere Gehalte als organische Dünger von Schweinen oder Rindern. Die Schwefelverfügbarkeit ist wiederum von den Mineralisationsbedingungen im Boden abhängig. Im Anwendungsjahr stehen der Kultur normalerweise weniger als 10 Prozent der mit dem organischen Dünger ausgebrachten Schwefelmenge zur Verfügung. Allein mit einem Wirtschaftsdüngereinsatz kann die Schwefelversorgung also nicht ausreichend abgesichert werden.

Versuche zur Schwefelversorgung von Leguminosen

Mehrere Institutionen haben in den vergangenen Jahren bundesweit zahlreiche Versuche zur Schwefelversorgung in Futter- sowie Körnerleguminosen und Winterweizen unter ökologischen Anbaubedingungen durchgeführt. Versuchsergebnisse der LfL Bayern, der Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern, der Landwirtschaftskammer Niedersachsen sowie der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Dresden bilden die Grundlage für die folgenden Ausführungen.

Sommer-Körnerleguminosen

Die HTW Dresden hat in Kooperation mit Versuchsanstalten verschiedener Bundesländer Versuche zur Schwefelversorgung in Erbsen, Blauen Lupinen und Ackerbohnen angelegt. Dabei konnten weder abgesicherte Ertragssteigerungen noch Verbesserungen der Rohproteingehalte durch die geprüften Düngungsvarianten festgestellt werden. Gedüngt wurde mit Kieserit, Naturgips, Bittersalz und elementarem Schwefel. Eine Empfehlung zur Schwefeldüngung bei Sommer-Körnerleguminosen lässt sich aus den Ergebnissen nicht ableiten. Offenbar kann der Schwefelbedarf von im Mittel 6 bis 10 kg S/ha durch den im Boden vorliegenden S_min-Vorrat und die Nachlieferung an pflanzenverfügbarem Schwefel im Boden gedeckt werden.

Winter-Körnerleguminosen

Anders sieht das bei Winter-Körnerleguminosen aus. Versuche der LWK Niedersachsen und der Getreidezüchtungsfoschung Darzau zu Wintererbsen deuten auf einen höheren Schwefelbedarf als bei der Sommerform hin. Neben der Verbesserung der Frohwüchsigkeit wurden auch Ertragsabsicherungen festgestellt. Auch bei Winterackerbohnen haben aktuelle Düngungsversuche der LWK Niedersachsen positive Effekte auf Frohwüchsigkeit und Ertrag gezeigt. Auf Grundlage dieser Ergebnisse dürfte eine Schwefeldüngung zu Winterkörnerleguminosen ab Vegetationsbeginn sinnvoll sein. Empfohlene Menge: 20 bis 30 kg S/ha.

Futterleguminosen

Feinleguminosen wie Klee- und Luzerne­gras haben einen hohen Schwefelbedarf. Eine Schwefeldüngung kann den Aufwuchsertrag und die N₂-Fixierleistung erheblich verbessern, wie unter anderem Ergebnisse der Universität Gießen zeigen. Auch die Folgefrucht profitiert in der Regel von der höheren N₂-Fixierleistung der Knöllchenbakterien. Im ersten und zweiten Nutzungsjahr von Kleegras, beziehungsweise Luzerne-Kleegras, belegen verschiedene Untersuchungen eine schnelle Ertragssteigerung im Kleegras nach einer Sulfatdüngung. Zu bevorzugen sind sulfathaltige Schwefeldünger, da diese in Versuchen unter anderem aus Bayern und Mecklenburg-Vorpommern im Vergleich zum elementaren Schwefel schneller und sicherer wirkten und den Leguminosenanteil im Kleegras erhöhten. Elementarer Schwefel, zum Beispiel Schwefellinsen, wirkte unabhängig vom Düngungszeitpunkt erst nach der Umsetzung in Sulfatschwefel ab Sommer oder Herbst im ersten Hauptnutzungsjahr. Die Schwefeldüngung sollte bei einer Frühjahrsansaat direkt zur Saat und im ersten und zweiten Hauptnutzungsjahr zu Vegetationsbeginn erfolgen. Eine Düngung mit Schwefeldüngern in einer Höhe von 30 bis 40 kg/ha im Hauptnutzungsjahr und bei Frühjahrsansaat ist ausreichend und wirtschaftlich sinnvoll. Calciumsulfat (Naturgips) ist für die Schwefelversorgung von Kleegras interessant, da es schnell wirkt und - bezogen auf den Schwefelgehalt - ein kostengünstiger Dünger ist. Sofern zusätzlich auch ein Magnesium- und/oder Kaliumbedarf besteht, kann Magnesiumsulfat- oder Kaliumsulfatdünger verwendet werden.

Schwefeldüngung zu Raps

Raps hat einen hohen Schwefelbedarf. Frühzeitig zu Vegetationsbeginn sollte eine Schwefelmenge von etwa 30 bis 40 kg Schwefel/ha gedüngt werden.

Ökowinterweizen

Mehrjährige bayrische und niedersächsische Versuchsergebnisse zeigen mit einer direkten Schwefeldüngung zu Ökowinterweizen keine gesicherten Ertrags- und Qualitätseffekte. Wesentlich wirkungsvoller ist eine Schwefeldüngung zu Kleegras. Die Nachfrucht Winterweizen kann davon deutlich profitieren. Bayrische Versuche zeigten Mehrerträge von 8 bis 17 Prozent.