Energieeinsatz und Energieeffizienz von Winterweizen bei unterschiedlicher mineralischer Stickstoffdüngung im Marchfeld

Moitzi, Gerhard; Spiegel, Heide; Sandén, Taru; Vuolo, Francesco; Essl, Laura; Neugschwandtner, Reinhard W.; Wagentristl, Helmut

doi:10.2478/boku-2020-0006

Figures & Tables

Definition der Kennzahlen der EnergieeffizienzTable 4_ Definition of energy-efficiency parameters

	Definition	Einheit

Direkter Energie-Input (Ed)	Input von Diesel und Schmiermittel	GJ ha⁻¹
Indirekter Energie-Input (Ei)	Input von Saatgut1, Mineraldünger, Pflanzenschutzmittel, Maschinen	GJ ha⁻¹
Energie-Input (E)	E = Ed + Ei	GJ ha⁻¹
Energie-Output (EO)	Energie (Brennwert) im geernteten Korn und Stroh minus Energie im Saatgut	GJ ha⁻¹
Netto-Energie-Output (NEO)	NEO = EO – E	GJ ha⁻¹
Energieintensität (EI)	EI = E/Kornertrag	MJ kg⁻¹
Energienutzungseffizienz (EUE)	EUE = EO/E	GJ GJ⁻¹

Langjährige durchschnittliche monatliche Temperatur und durchschnittlicher monatlicher Niederschlag (1995–2018) und die Abweichungen in den Vegetationsperioden 2015/16, 2016/17 und 2017/18 (Wetterstation: Groß-Enzersdorf)Table 1_ Long-term average monthly temperature and precipitation (1995–2018) and deviations during the growing seasons 2015/16, 2016/17 and 2017/18 (weather station: Groß-Enzersdorf)

	Temperatur (°C)				Niederschlag (mm)

	1995–2018	2015/16	2016/17	2017/18	1995–2018	2015/16	2016/17	2017/18
Oktober	10,4	−0,7	−0,8	+1,7	39	+39	+25	+13
November	5,8	+2,0	−1,0	+0,4	33	−13	+3	−2
Dezember	1,2	+2,3	−0,4	+1,7	30	−15	−17	−3
Januar	0,3	−0,2	−4,1	+3,6	27	+14	−15	+7
Februar	2,0	+4,6	+0,9	−2,9	22	+27	+1	−3
März	5,7	+0,6	+3,2	−2,4	35	−17	−6	+5
April	11,2	−0,4	−1,2	+4,1	41	+1	+14	−28
Mai	16,0	−0,3	+0,5	+2,5	63	+42	−18	+18
Juni	19,5	+0,8	+2,5	+1,6	71	+10	−35	+3

Kraftstoffverbrauch (L ha−1) im Produktionssystem „Winterweizen“, Standort EngelhartstettenTable 6_ Fuel consumption (L ha−1) in the production system “winter wheat”, site Engelhartstetten

Arbeitsgang	Technik	Kontrolle	60 kg N ha⁻¹	120 kg N ha⁻¹	180 kg N ha⁻¹
Pflügen (25 cm)	9-×-9-Volldrehpflug, Allradtraktor (250 kW)	20,0	20,0	20,0	20,0
Saatbettbereitung¹ (5–7 cm)	Saatbettkombination (9,3 m), Knickschlepper (370 kW)	7,0	7,0	7,0	7,0
Aussaat²	Pneumatische Drillsaat² (6,0 m), Allradtraktor (250 kW)	7,0	7,0	7,0	7,0
Herbizidapplikation³ (1 ×)	Feldspritze, Allradtraktor (59 kW)	2,0	2,0	2,0	2,0
N-Düngerapplikation³ (3 ×)	Schleuderdüngerstreuer, Allradtraktor (59 kW)		9,0	9,0	9,0
Mähdrusch³	Mähdrescher	21,0	22,0	22,0	22,0
Korntransport (5 km) ³	Anhänger, Allradtraktor (88 kW)	1,4	2,1	2,6	2,7
Strohpressen	Großpackenpresse (Quaderballen), Allradtraktor (147 kW)	4,7	5,0	5,3	5,3
Ballenladen und Transport (5 km)³	Dreiseitenkippanhänger, Allradtraktor (88 kW) mit Frontlader und Ballenspieß	4,2	4,4	4,7	4,7
Stoppelbearbeitung (12 cm)	Kurzscheibenegge (10 m), Allradtraktor (250 kW)	5,7	5,7	5,7	5,7
Summe		73,0	84,1	85,2	85,4

Korn- und Strohertrag, Ernteindex und die Kennzahlen der Energieeffizienz für Winterweizen bei unterschiedlichen Düngerformen bei einer Gesamt-N-Düngermenge von 160 kg ha−1 im Marchfeld, Standort Groß-EnzersdorfTable 11_ Cereal- and straw yield, harvest index and energy-efficiency parameter for winter wheat in different N-fertilization with a total N-fertilizer amount of 160 kg ha−1 in Marchfeld, site Groß-Enzersdorf

Düngung	Ertrag¹		Ernteindex	EO	NEO	EI		EUE

	Korn	Stroh		Korn+Stroh		Korn	Stroh	Korn	Korn+Stroh
	(kg ha⁻¹)		(%)	(GJ ha⁻¹)		(MJ kg⁻¹)		(MJ MJ⁻¹)

2017
Kontrolle	6036	4969^a2	55,0	174^a	168^a	0,33	0,27^a	14,7^b	26,9^b
3 × KAS	7013	7585^b	48,0	232^b	220^b	0,39	0,42^b	9,3^a	19,5^a
3 × HAS stab.	7316	7949^b	48,1	243^b	229^b	0,43	0,46^b	8,6^a	18,1^a
3 × HAS	7164	7061^b	50,4	226^b	213^b	0,48	0,47^b	8,5^a	16,8^a
2 × KAS	6122	7901^b	43,8	222^b	221^b	0,37	0,47^b	8,1^a	18,8^a
2 × HAS stab.	6596	7704^b	46,2	227^b	214^b	0,43	0,50^b	7,8^a	17,0^a
2 × HAS	7163	6912^b	51,5	224^b	210^b	0,50	0,46^b	8,5^a	16,7^a
1 × HAS stab.	7004	7840^b	46,9	236^b	222^b	0,42	0,48^b	8,3^a	17,7^a
2 × KAS + 1 × AHL	7454	7918^b	48,4	244^b	232^b	0,39	0,42^b	9,4^a	19,5^a
1 × HAS einge. + 1 × HAS	6317	7919^b	44,4	226^b	212^b	0,42	0,53^b	7,4^a	16,7^a
Mittelwert	6819^B	7376^B	48,3^B	225^B	213^B	0,42	0,45^A	9,1	18,8
2018
Kontrolle	3173^a	6296	34,3	211^ab	206^ab	0,21^a	0,39^a	20,1^c	38,8^c
3 × KAS	4697^ab	6506	41,9	220^ab	209^ab	0,41^b	0,57^b	10,6^b	20,1^ab
3 × HAS stab.	5157^b	5004	50,7	193^ab	181^ab	0,63^b	0,61^b	9,1^b	15,5^ab
3 × HAS	4940^ab	5870	44,9	190^ab	178^ab	0,54^b	0,62^b	7,8^b	15,2^ab
2 × KAS	4587^ab	5925	44,2	199^ab	188^ab	0,49^b	0,60^b	9,6^b	18,3^ab
2 × HAS stab.	5347^b	5387	49,9	199^ab	187^ab	0,58^b	0,58^b	9,2^b	16,1^ab
2 × HAS	4408^ab	7041	38,5	223^ab	211^ab	0,42^b	0,67^b	9,0^b	17,9^ab
1 × HAS stab.	3747^ab	7101	35,2	231^b	219^b	0,42^b	0,75^b	9,6^b	18,7^ab
2 × KAS + 1 × AHL	4340^ab	7810	36,5	224^b	213^b	0,36^b	0,60^b	8,6^b	19,4^ab
1 × HAS einge. + 1 × HAS	5081^b	5715	46,8	143^a	131^a	0,54^b	0,62^b	4,2^a	11,4^a
Mittelwert	4548^A3	6265^A	42,4^A	203^A	192^A	0,46	0,60^B	9,8	19,1
Mittel⁴
Kontrolle	4604	5632	44,6	193	187	0,27^a	0,33	17,4	32,6^b
3 × KAS	5855	7045	45,0	226	214	0,40^b	0,50	10,0	20,0^a
3 × HAS stab.	6236	6476	49,4	218	205	0,53^b	0,54	8,9	16,8^a
3 × HAS	6052	6466	48,1	208	195	0,51^b	0,55	8,1	16,0^a
2 × KAS	5354	6913	44,0	210	199	0,43^b	0,54	8,9	18,5^a
2 × HAS stab.	5971	6545	48,0	213	200	0,50^b	0,54	8,5	16,5^a
2 × HAS	5786	6976	45,0	223	210	0,46^b	0,56	8,7	17,4^a
1 × HAS stab.	5375	7471	41,1	234	221	0,42^b	0,62	9,0	18,2^a
2 × KAS + 1 × AHL	5897	7864	42,5	234	222	0,38^b	0,51	9,0	19,4^a
1 × HAS einge. + 1 × HAS	5699	6817	45,6	185	172	0,48^b	0,58	5,8	14,1^a
Mittelwert	5683	6821	45,3	214	203	0,44	0,53	9,4	18,9

Energieeinsatz pro Hektar bei unterschiedlicher mineralischer N-Düngung am Standort EngelhartstettenTable 7_ Energy input per hectare in different mineral N-fertilization at the site Engelhartstetten

	Energieeinsatz

	0 kg N ha⁻¹		60 kg N ha⁻¹		120 kg N ha⁻¹		180 kg N ha⁻¹
	(GJ ha⁻¹)	(%)	(GJ ha⁻¹)	(%)	(GJ ha⁻¹)	(%)	(GJ ha⁻¹)	(%)

Kraftstoff	2,9	49,8	3,3	40,6	3,4	33,1	3,4	28,0
Saatgut	1,0	17,6	1,0	12,4	1,0	10,0	1,0	8,4
N-Dünger	0,0	0,0	1,9	23,5	3,9	37,8	5,8	47,9
Herbizid	0,4	6,6	0,4	4,6	0,4	3,7	0,4	3,7
Maschinen	1,5	26,3	1,5	18,6	1,5	15,0	1,5	12,6
Summe	5,8		8,2		10,2		12,1

Energieäquivalente von landwirtschaftlichen BetriebsmittelnTable 5_ Energy equivalents for production facilities

	Einheit	Energieäquivalent	Quelle

Direkter Energie-Input
Dieselkraftstoff	MJ L⁻¹	39,6	Hülsbergen et al. (2001), Sørensen et al. (2014), Lin et al. (2017)
Schmiermittel	MJ L⁻¹	39,0	Sørensen et al. (2014)
Indirekter Energie-Input
Mineraldünger
• Kalkammonsalpeter (27 % N)	MJ kg⁻¹	32,2	Jenssen und Kongshaug (2003), Arvidsson (2010)
• Harnstoff (46 % N), stabilisierter Harnstoff (46 % N)	MJ kg⁻¹	41,7	Jenssen und Kongshaug (2003)
• AHL (32 % N)	MJ kg⁻¹	41,8	Jenssen und Kongshaug (2003)
Herbizid	MJ kg⁻¹	288	Green (1987), Deike et al. (2008), Lin et al. (2017)
Saatgut	MJ kg⁻¹	5,5	Kalk et al. (1995), Hülsbergen et al. (2001)
Maschinen¹	MJ ha⁻¹	1253	Biedermann (2009)

Energieeinsatz pro Hektar bei unterschiedlicher mineralischer N-Düngung am Standort Groß-Enzersdorf, mit BeregnungTable 9_ Energy input per hectare in different mineral N-fertilization at the site Groß-Enzersdorf, with irrigation

	Energieeinsatz

	Kontrolle		3 × KAS		3 × HAS, 3 × HAS stab.		2 × KAS
	(GJ ha⁻¹)	(%)	(GJ ha⁻¹)	(%)	(GJ ha⁻¹)	(%)	(GJ ha⁻¹)	(%)

Kraftstoff	3,5	55,0	3,8	32,2	3,8	28,6	3,8	32,0
Saatgut	1,0	15,8	1,0	8,6	1,0	7,6	1,0	8,6
N-Dünger	0,0	0,0	5,2	43,4	6,7	49,8	5,2	43,5
Herbizid	0,4	5,9	0,4	3,2	0,4	2,8	0,4	3,2
Maschinen	1,5	23,3	1,5	12,6	1,5	11,2	1,5	12,7
Summe	6,4		11,9		13,4		11,9

	2 × HAS, 2 × HAS stab.		1 × HAS stab.		2 × KAS + 1 × AHL		1 × HAS einge. + 1 × HAS
	(GJ ha⁻¹)	(%)	(GJ ha⁻¹)	(%)	(GJ ha⁻¹)	(%)	(GJ ha⁻¹)	(%)

Kraftstoff	3,8	28,3	3,7	27,8	3,9	31,0	3,9	28,9
Saatgut	1,0	7,6	1,0	7,5	1,0	8,2	1,0	7,6
N-Dünger	6,7	50,0	6,7	50,4	5,7	45,8	6,7	49,6
Herbizid	0,4	2,8	0,4	3,0	0,4	3,0	0,4	2,8
Maschinen	1,5	11,2	1,5	11,3	1,5	12,0	1,5	11,1
Summe	13,4		13,3		12,5		13,5

Korn- und Strohertrag, Ernteindex und die Kennzahlen der Energieeffizienz für Winterweizen bei unterschiedlicher mineralischer N-Düngermenge (kg N ha−1) im Marchfeld, Standort EngelhartstettenTable 10_ Cereal- and straw yield, harvest index and energy-efficiency parameter for winter wheat in different N-fertilizer amount (kg N ha−1) in Marchfeld, site Engelhartstetten

kg N ha⁻¹	Ertrag¹		Ernteindex	EO	NEO	EI		EUE

	Korn	Stroh		Korn+Stroh		Korn	Stroh	Korn	Korn+Stroh
	(kg ha⁻¹)		(%)	(GJ ha⁻¹)		(MJ kg⁻¹)		(MJ MJ⁻¹)

2016
0	3791^a2	4358	47,0	127,7^a	121,9^a	0,34^a	0,38	11,1	22,0^a
60	5399^b	4671	53,7	158,3^b	150,1^b	0,44^ab	0,38	11,1	19,3^ab
120	6532^c	5516	54,5	189,6^c	179,5^c	0,46^ab	0,38	10,7	18,6^ab
180	7134^d	5368	57,1	197,0^c	184,9^c	0,55^b	0,42	9,7	16,3^b
2017
0	2495^a	1570^a	61,7	63,5^a	57,6^a	0,88	0,55	7,1	10,9
60	3811^b	2840^ab	58,0	104,3^b	96,1^b	0,72	0,51	7,7	12,7
120	4814^c	3907^b	55,7	137,0^c	126,9^c	0,65	0,52	7,8	13,5
180	4983^c	4366^b	54,0	146,9^c	134,8^c	0,71	0,60	6,7	12,1
Mittel³
0	3143^a	2964	54,3	95,6^a	89,8^a	0,61	0,46	9,1	16,4^b
60	4605^b	3755	55,8	131,3^ab	123,1^ab	0,58	0,45	9,4	16,0^b
120	5673^c	4711	55,1	163,0^b	153,2^b	0,56	0,45	9,3	16,1^b
180	6058^d	4867	55,5	172,0^c	159,9^b	0,63	0,51	8,2	14,2^a

Bodenbeschreibung der VersuchsstandorteTable 2_ Soil description of the experimental sites

	Engelhartstetten	Groß-Enzersdorf

Humus (%)	4,1	2,8
pH-Wert (CaCl₂)	7,5	8,0
Sand (%)	18	36
Schluff (%)	49	44
Ton (%)	33	20
Bodenart	Lehm	Sandiger Lehm
Bodentyp	Kalkhaltiger TschernosemWRB¹: Calcaric Chernozem	Tschernosem aus Donausedimenten der quartärenPrater-SchotterterrasseWRB: Calcaric Chernozem

N-Düngungsvarianten an den Standorten Engelhartstetten und Groß-EnzersdorfTable 3_ N-fertilization treatments at the experimental sites Engelhartstetten and Groß-Enzersdorf

Standort	Düngung	N	Düngezeitpunkt			N-Menge gesamt

			Bestockung³	Schossen⁴	Ährenschieben⁵

		(%)	(kg N ha⁻¹)			(kg N ha⁻¹)
Engelhartstetten	Kontrolle		0	0	0	0
	3 × KAS	27	20	20	20	60
	3 × KAS	27	40	40	40	120
	3 × KAS	27	60	60	60	180

Groß-Enzersdorf	Kontrolle	-	0	0	0	0
	3 × KAS1	27	50	50	60	160
	3 × HAS stab.²	46	50	50	60	160
	3 × HAS	46	50	50	60	160
	2 × KAS	27	100	60	0	160
	2 × HAS stab.	46	100	60	0	160
	2 × HAS	46	100	60	0	160
	1 × HAS stab.	46	160	0	0	160
	2 × KAS + 1 × AHL⁶	27/32	50 (KAS)	50 (KAS)	60 (AHL)	160
	1 × HAS einge. + 1 × HAS⁷	46	100	60	0	160

Kraftstoffverbrauch (L ha−1) im Produktionssystem „Winterweizen“, Standort Groß-EnzersdorfTable 8_ Fuel consumption (L ha−1) in the production system “winter wheat”, site Groß-Enzersdorf

Arbeitsgang	Technik	Kontrolle	1 × HAS stab.	2 × KAS; 2 × HAS	3 × KAS; 3 × HAS	2 × KAS + 1 × AHL	1 × HAS einge. + 1 × HAS
Pflügen (25 cm)¹	4-×-4-Volldrehpflug, Allradtraktor (92 kW)	18,8	18,8	18,8	18,8	18,8	18,8
Aussaat²	Pneumatische Drillsaat (3 m) Allradtraktor (92 kW)	6,6	6,6	6,6	6,6	6,6	6,6
Herbizidapplikation³ (1 ×)	Feldspritze, Allradtraktor (59 kW)	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0	2,0
N-Düngerapplikation³ (Bestockung)	Schleuderdüngerstreuer, Allradtraktor (59 kW)	0	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Harnstoffeinarbeitung³	Striegel, Allradtraktor (59 kW)						3,5
N-Düngerapplikation³ (Schossen)	Schleuderdüngerstreuer, Allradtraktor (59 kW)	0		1,5	1,5	1,5	1,5
N-Düngerapplikation³ (Ährenschieben)	Schleuderdüngerstreuer, Feldspritze, Allradtraktor (59 kW)	0			1,5	2,0
Beregnung (30 mm am 23. Mai 2017)	Dieselaggregat (0,8 L Dieselöl mm⁻¹ und ha⁻¹)	24,0	24,0	24,0	24,0	24,0	24,0
Mähdrusch³	Mähdrescher	21,0	22,0	22,0	22,0	22,0	22,0
Korntransport (5 km)³	Anhänger, Allradtraktor (92 kW)	1,82	2,12	2,25	2,39	2,33	2,25
Strohpressen³	Großpackenpresse (Quaderballen), Allradtraktor (147 kW)	5,00	5,78	5,62	5,62	5,99	5,62
Ballenladen und Transport³	Dreiseitenkippanhänger, Allradtraktor (88 kW) mit Frontlader und Ballenspieß	4,7	5,2	5,0	5,0	5,3	5,0
Stoppelbearbeitung¹ (5−8 cm)	Flügelschargrubber, Allradtraktor (92 kW)	5,7	5,7	5,7	5,7	5,7	5,7
Summe mit Beregnung		89,6	93,7	95,0	96,6	97,7	98,5
Summe ohne Beregnung		65,6	69,7	71,0	72,6	73,7	74,5

Energieeinsatz und Energieeffizienz von Winterweizen bei unterschiedlicher mineralischer Stickstoffdüngung im Marchfeld

Figures & Tables

Definition der Kennzahlen der EnergieeffizienzTable 4_ Definition of energy-efficiency parameters

Kraftstoffverbrauch (L ha−1) im Produktionssystem „Winterweizen“, Standort EngelhartstettenTable 6_ Fuel consumption (L ha−1) in the production system “winter wheat”, site Engelhartstetten

Energieeinsatz pro Hektar bei unterschiedlicher mineralischer N-Düngung am Standort EngelhartstettenTable 7_ Energy input per hectare in different mineral N-fertilization at the site Engelhartstetten

Energieäquivalente von landwirtschaftlichen BetriebsmittelnTable 5_ Energy equivalents for production facilities

Energieeinsatz pro Hektar bei unterschiedlicher mineralischer N-Düngung am Standort Groß-Enzersdorf, mit BeregnungTable 9_ Energy input per hectare in different mineral N-fertilization at the site Groß-Enzersdorf, with irrigation

Bodenbeschreibung der VersuchsstandorteTable 2_ Soil description of the experimental sites

N-Düngungsvarianten an den Standorten Engelhartstetten und Groß-EnzersdorfTable 3_ N-fertilization treatments at the experimental sites Engelhartstetten and Groß-Enzersdorf

Kraftstoffverbrauch (L ha−1) im Produktionssystem „Winterweizen“, Standort Groß-EnzersdorfTable 8_ Fuel consumption (L ha−1) in the production system “winter wheat”, site Groß-Enzersdorf

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