DöhlerAgrar
Unternehmensberatung
Schlossweg 7
96190 Untermerzbach
Die räumlich konzentrierte, auf der Güllewirtschaft basierende, intensive Tierproduktion führt zu großen Mengen an Wirtschaftsdüngern, die auf den in transportwürdiger Entfernung liegenden landwirtschaftlichen Nutzflächen kaum noch unterzubringen sind.
Eine an den Ursachen ansetzende Lösung wäre die Abkehr von der Güllewirtschaft in der Tierproduktion. DöhlerAgrar hat dazu im Rahmen eines Vorhabens der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (AZ 91017/12, Döhler 2020) ein System für die Schweinehaltung entwickelt, bei dem Kot und Harn getrennt gesammelt und anschließend zu transportwürdigen, hochwertigen Düngern verarbeitet werden. Die Minderungspotenziale gegenüber dem Stand der Technik liegen für Ammoniak bei 70 % und für Methan bei 90 %. Zudem setzt das neue Stallkonzept im Hinblick auf das Tierwohl neue Maßstäbe. Im Rahmen des DBU-Vorhabens (AZ 34882/01, Auinger und Döhler 2021) wurden in Zusammenarbeit von Schauer Agrotronic, Pocking und DöhlerAgrar Musterpläne für den Bau von Ställen nach den Grundsätzen des Vorhabens AZ 91017/12 erstellt. Mittlerweile wurden einige Ställe in Österreich und in Deutschland nach diesen Musterplänen errichtet.
Im DBU Vorhaben AZ 91017/12 wurde die Hypothese formuliert, dass eine Abkehr von der Güllewirtschaft mit Hilfe der Kot-Harn-Trennung zu geringeren N-Emissionen und verbesserter N-Effizienz führt. Vor diesem Hintergrund sollen die aus dem Kot-Harn-Trennsystem entstehenden Düngerprodukte hinsichtlich Ammoniakemissionen und N-Effizienz überprüft werden.
Im Rahmen dieses Projekts werden Frischurin, stabilisierter Urin (mit Lauge, Säure), Gärrest und Kompost aus Schweinekot in landwirtschaftlichen Betrieben gesammelt. Diese Produkte werden im Mitscherlich-Gefäßversuch mit Sommerweizen auf ihre N-Wirkung und auf die Ammoniakemissionen nach der Applikation untersucht. In den Mitscherlich-Gefäßen werden mit der Kultur Sommerweizen Urinproben aus 3 Betrieben gegen Mineraldünger und Schweinegülle (Referenz) und Gärreste aus Schweinekot geprüft. Ermittelt werden TM-Ertrag, N-Entzug und N-Effizienz. Bei den Emissionsuntersuchungen werden in Mikroplot-Windkanälen (dynamische Kammern) unter standardisierten Bedingungen mit 3 verschiedenen Böden und 4 Temperaturbereichen die Ammoniakemissionen ermittelt. So sollen erste Nachweise erbracht werden, ob und in welchem Ausmaß sich die Düngerprodukte aus der Kot-Harn-Trennung besser als Dünger oder Gülle eignen und ob dadurch umweltentlastende Effekte erzielt werden können.
Literaturrecherche und Vorarbeiten
Zu Beginn wurden Veröffentlichungen zu Produkten aus der Kot-Harn-Trennung recherchiert, wobei chemische und physikalische Eigenschaften, Düngungswirkung der Nährstoffe N, P, K sowie Ammoniakverlustpotenzial betrachtet wurden. Für Gefäß- und Windkanalversuche wurden Proben aus Praxisställen entnommen und konserviert. Der Gärrest für den Gefäßversuch wurde in einem Kleinfermenter inkubiert, da bisher keine Biogasanlage Schweinekot vergärt. Zur Vergleichbarkeit wurden Gülle, Gärrest und synthetischer Harnstoffdünger eingesetzt.
Chemische Kennzeichnung
Zur agronomischen Einordnung wurden die Düngerstoffe auf Trockenmasse, pH-Wert, organische Substanz sowie N, P, K, Ca, Mg untersucht.
Gefäßversuche
In Mitscherlich-Gefäßen wurde die N-Wirkung der Produkte getestet. Die Gefäße enthielten eine Boden-Sand-Mischung, in die die Dünger eingemischt oder oberflächig vor der Bepflanzung mit Sommerweizen ausgebracht wurden. Es wurde die N-Wirkung im Vergleich zu einer Nullvariante, Schweinegülle und mineralischem Dünger geprüft. Für urinbasierte KHT-Dünger wurde die Wirkung bei oberflächiger Ausbringung im Vergleich zur Einarbeitung untersucht, um den Einfluss auf Ammoniakemissionen und N-Effizienz zu erfassen.
Windkanaluntersuchungen (dynamische Kammer)
Die Dünger wurden in einer Klimakammer auf Emissionsverhalten und -potenzial getestet. In Windkanälen wurde Luft über die gedüngte Fläche geführt, das Ammoniak wurde in Säurefallen gesammelt und im Labor auf Ammonium-N analysiert. Die Versuche erfolgten bei 0 – 25 °C. Die Ergebnisse liefern Hinweise auf das Emissionspotenzial der Dünger und die Wirkung von Stabilisierungsreaktionen die im Stall durchgeführt wurden.
Datenverarbeitung
Die Ergebnisse wurden in ein excelbasiertes Datensystem eingelesen. Die N-Effizienz und Ammoniakflüsse wurden mit einem Algorithmus berechnet.
Ergebnisverbreitung
Obwohl die Untersuchungen unter Laborbedingungen erfolgten, können die Erkenntnisse Landwirten, die mit der vollständigen Kot-Harn-Trennung arbeiten oder planen zu investieren, in Beratungen weitergegeben werden. Die Ergebnisse liefern Hinweise für die Weiterentwicklung der Haltungssysteme und die technische Umsetzung. Zudem bilden sie die Grundlage für Freilandversuche zur Düngerwirkung und Nährstoffeffizienz. International wurden die Ergebnisse im Netzwerk des Antragstellers sowie bei UN-Gremien wie TFRN und EPMAN vorgestellt.
Klimakammerversuche
Die kumulativen Emissionen der aus dem Stall entnommenen und gelagerten Urine machen nach der Ausbringung bei 15 °C 7 bis 28 % des appl. Ammonium-N aus. Durchschnittlich gehen 17 % des appl. Ammonium-N verloren, bei der als Referenz geführten Schweinegülle sind es 19 %. Die am Tier gewonnenen, nicht hydrolysierten Urine weisen dagegen höhere Emissionen auf (19 und 24 %) auf, sie verhalten sich bezüglich Emissionshöhe und -kinetik eher wie synthetischer Harnstoffdünger. Durch die Ausbringung bei niedrigerem Temperaturniveau (5 °C) verringern sich die Emissionen für hydrolysierte und gelagerte Urine auf 6 bis 12 % des appl. Ammoniumstickstoffs, im Durchschnitt um 55 %.
Mit der Zugabe aller Ureasehemmstoffe ist eine erhebliche Reduktion der Emissionen zu beobachten. Beim Zusetzen von Kalkhydrat, Schwefelsäure und synthetischem Inhibitor gehen nur 14,4, 8,50 und 2,8 % des ausgebrachten TAN verloren, die relative Minderung beträgt 40, 65 und 88 %.
Die Ammoniakemissionen von Kot sind im Vergleich zu anderen Düngern gering. Im Stall kann Kot aber eine signifikante Ammoniakquelle sein, wenn dieser mit Urin vermischt wird.
Gefäßversuch
Eine Einarbeitung der flüssigen Wirtschaftsdünger bewirkte im Vergleich zu einer Oberflächendüngung eine signifikante Ertrags- und N-Entzugssteigerung. Bei Einarbeitung in das Gefäßversuchssubstrat waren alle eingearbeiteten flüssigen organischen Dünger (Gülle, Urin) mit dem Mineraldünger Harnstoff ertragsgleich. Im N-Entzug (Korn, Stroh) war nur der flüssige organische Dünger Urin mit dem Mineraldünger statistisch auf einem Niveau. Die festen organischen Dünger (Kot) fielen im Vergleich zum schnell wirksamen Mineraldünger im Ertrag und N-Entzug signifikant ab. Durch die Kot-Harn-Trennung bei Schweinen im Stall entstehen zwei sehr unterschiedlich effiziente Dünger. Schweinekot mit einer geringen N-Effizienz (36 %) und Schweineurin mit einer hohen N-Effizienz (70-80 %). Die nicht-separierte Schweinegülle wies im Vergleich eine N-Effizienz von 58 %, und der eingearbeitete Harnstoff eine N-Effizienz von 73-79 % auf. Schweineurin ist demnach fast der Effizienz eines Harnstoffdüngers gleichzusetzen, wenn das Emissionsniveau nach der Ausbringung niedrig gehalten werden kann. Wie die Emissionsversuche ergeben haben, kann dies durch die Ausbringung bei niedrigen Temperaturen unter 15 °C erreicht werden. Aus den Gefäßversuchen ergibt sich, dass die Einarbeitung der Urine zu hoher N-Effizienz führt.
Vorträge
Döhler, H. (2025): Ammoniak-Emissionen von primär getrenntem Urin vor und nach der Ausbringung, 4. BFL-Beratertagung, 29.-30.09. 2025, Köllitsch
Kaupenjohann, M.; Döhler, H. (2024): Ammoniak-Emissionsminimierung in der Schweinehaltung durch vollständige Kot-Harn-Trennung und Urinstabilisierung, Bau, Technik und Umwelt in der Landwirtschaftlichen Nutztierhaltung 2024, KTBL, Darmstadt
Veröffentlichungen
Döhler, H. (2025): Ammoniak-Emissionen von primär getrenntem Urin vor und nach der Ausbringung, 4. BFL-Beratertagung, 29.-30.09. 2025, Köllitsch
Ausgehend von den ersten Untersuchungen ist davon auszugehen, dass eine Trennung von Kot und Harn zu sehr deutlich geringeren Emissionen im Stall führen kann. Bei der Ausbringung von Urin im Vergleich zu Gülle sind nach derzeitigem Kenntnisstand keine wesentlichen Emissionsminderungen zu erwarten. Gleichwohl ist die auf den Gesamt-N bezogene Düngungswirkung von Urinen besser als von Gülle, da der überwiegende Teil des Stickstoffs reaktiv als Ammonium oder Harnstoff vorliegt. Dagegen stellt der abgetrennte Kot eine langsam fließende Stickstoffquelle dar (überwiegend organisch gebunden vorliegend), der gut für die Herbstdüngung geeignet ist. Bei niedrigen Temperaturen von 5 °C und weniger appliziert, ist Urin mit hohen Gehalten an Ammonium und Kalium ein sehr guter Frühjahrsdünger, der ähnlich den Mineraldüngern wirkt.