Beziehungen zwischen dem Humusgehalt im Boden und den Erträgen einiger Fruchtarten in einem langjährigen Düngungsversuch

Seit 1984 wird in Dülmen im Rahmen des IOSDV‐Programms ein statischer Dauerversuch durchgeführt. Um die Bedeutung organischer und mineralischer Düngung für den Ertrag und die Bodenfruchtbarkeit zu untersuchen, werden drei Bewirtschaftungsweisen miteinander verglichen (A: ohne organische Düngung; B: mit Stallmist alle drei Jahre zur Hackfrucht; C: mit Stroheinarbeitung). In jeder der drei Bewirtschaftungsweisen wird die mineralische N‐Düngung in 5 Stufen variiert. Innerhalb der 11 Versuchsjahre traten große Ertragsschwankungen auf, die vor allem auf Mindererträge infolge von Frühjahrs‐ und Sommertrockenheit zurückzuführen sind. Die mineralische N‐Düngung bewirkte bis zur höchsten N‐Stufe signifikante Mehrerträge und einen signifikanten Anstieg der N‐Entzüge. Im Vergleich zur Variante ohne organische Düngung führte die Ausbringung von Stallmist im Mittel aller N‐Stufen und Jahre zu einem signifikanten Ertragsanstieg und zu höheren N‐Entzügen.

Der positive Einfluß der Stallmistdüngung trat vornehmlich im Jahr der Ausbringung auf, in den Folgejahren zeigten sich nur geringe Nachwirkungen, die nicht statistisch gesichert werden konnten. Die Ertragsvorteile durch Stallmistdüngung wurden mit steigender mineralischer N‐Düngung immer geringer und waren bei der höchsten mineralischen N‐Stufe nicht mehr nachweisbar. Durch die Stroh‐ und N‐Ausgleichsdüngung (C) wurden die Erträge nur tendenziell erhöht und auch hier war der Einfluß der Stroheinarbeitung bei hoher mineralischer N‐Düngung nicht mehr nachzuweisen. Dies deutet darauf hin, daß die Wirkung von Stallmist und Stroh auf eine zusätzliche N‐Wirkung zurückzuführen ist und eine Bodenverbesserung durch die organische Düngung nach 11 Jahren nicht nachzuweisen ist.     

Ergebnisse und Probleme bei der züchterischen Nutzung transgener Pflanzen

Zusammenfassung Die vorwiegend bei Tabak, Petunie und Tomate gewonnenen Erkenntnisse über die genetischen Eigenschaften transgener Pflanzen werden referiert und hinsichtlich ihrer Bedeutung für die pflanzenzüchterische Nutzung von Gentechnik und Gentransfer diskutiert. Die aus einem Transferexperiment hervorgehenden transgenen Pflanzen variieren hinsichtlich des Expressionsniveaus und der Transmissionsstabilität des transferierten Gens sowie als Folge von insertionsbedingten und spontanen (somaklonalen) Mutationen. Die bei züchterischen Gentransferprogrammen angestrebte verbesserte Sorte (Linie, Klon) kann daher nur in einem Selektions- und Vermehrungsprozeß durch kombinierten Einsatz von molekulargenetischen und konventionell-züchterischen Prüfverfahren gewonnen werden. Die zweckmäßige Gestaltung dieses Prozesses hängt vom Reproduktionsmodus der betreffenden Pflanzenart, möglichen Kriterien zur Früherkennung des züchterischen Wertes sowie möglichen Pleiotropien und Genotypspezifitäten in der Wirkung des transferierten Gens ab.

---

Results and problems in the use of transgenic plants for crop improvement

Summary Transgenic plants have been obtained by bothAgrobacterium-mediated and direct gene transfer methods in tobacco, petunia, tomato, and very recently also in other plant species. In this review we summarize the results of molecular and genetical analyses of transgenic plants and discuss their implications with the use of recombinant DNA technology for crop improvement.These results indicate that by the methods presently available it is possible to insert a foreign gene into the plant genome in a highly stable and fully functional form without altering other characters of this plant variety. However, this ideal type of a transgenic plant has to be selected from a large number of less favourable transfer products. The transgenic individuals generated in a single transfer experiment vary with respect to the number, structure and chromosomal localization of the gene copies integrated, and consequently differ in the expression and stability of the foreign gene. Moreover, their genotype may have been changed by insertional and spontaneous (somaclonal) mutations. Whether or not a foreign gene is capable of improving a given variety, can therefore only be decided by testing a series of transgenic lines. These tests obviously cannot be confined to screening the primary transgenic plants for high expression level. It is necessary to propagate several of the selected plants, to establish homozygous transgenic lines and to evaluate the agronomic performance of these lines in field trials. Since the transgenic individuals can be identified by biochemical tests, it will generally not be difficult to recover the homozygous lines, although this procedure sometimes may be complicated by the presence of functional gene copies at more than one locus. In principle, it would also be necessary to see whether the foreign gene is transmitted to progeny with the high degree of meiotic stability required for commercial varieties. However, assessment of the genetic stability depends on an easily detectable phenotype and therefore will in most cases be extremely difficult.We discuss several factors that may influence the selection of the desired transgenic variety or may limit its agronomic value, e.g. deleterious pleiotropic effects of the transferred gene, modifications of the gene effect by the recipient genotype, and effects of marker genes co-transferred with the desired gene.

---

, , , . , , , , , («») . (, ), , , , - . , , .

     

Wirkung differenzierter K-Düngung auf bodenphysikalische Eigenschaften,Bodenwassergehalt und Ertrag von Zuckerrüben und Sommergerste auf einem Tschernosem im Mitteldeutschen Trockengebiet

The water balance in the soil profile and soil moisture dynamic (available water content [%]) under sugar beet 2009 and spring barley 2010 were investigated in selected treatments of a long-term K-fertilization trial on a chernozem developed from loess in Bernburg, Germany (21% clay, 73% silt, 1.5% C_org), which received an annual K-fertilization of 0/0 and 249/124.5 kg ha^?1, respectively, to sugar beet/spring barley within the last 14 years. Intensive K-fertilization increased the K content of topsoil and subsoil as well as available water capacity up to 60 cm soil depth. Under water stress conditions in August 2009, the treatment with high K-fertilization achieved the highest sugar beet yield, sugar content (°S) and white-sugar-yield at final harvest. Combined with the higher beet yield, the water use efficiency was also increased and the water pool of the subsoil was used more efficiently. In the following year (2010), weather conditions were relatively wet. Under these conditions, no differences in yield parameters and water consumption of sugar beet and spring barley between both K-levels were observed.     

Nitratverlagerung aus der gülle unter winterzwischenfrucht. Lysimeter‐experimente mit 15N auf einem lehmigen sandboden und einem löss‐lehmboden>

In Lysimeterversuchen in Leipzig 1992–94 wurde die Verlagerung (tiefer 1m) von im Herbst und im Frühjahr ausgebrachter ¹⁵N‐markierter Rindergülle (70 kgN/ha) geprüft. Die starken Niederschläge von März bis Mai 1994 (303 mm) führten zu 25 kg N‐Auswaschung auf dem leichten Boden (1S) und zu 15 kg N‐Auswaschung auf dem schwereren Boden (LLö) aus der Gülle vom Herbst. Anbau von Winterzwischenfrucht verminderte die Auswaschung auf etwa die Hälfte. Im Frühjahr ausgebrachte Gülle unterlag auch im Extremjahr 1994 nur zu 3 kgN der Auswaschung.     

Erträge und N‐verbleib im internationalen organischen stickstoffdauerdüngungsversuch (IOSDV) puch

Im Internationalen Organischen Stickstoffdauerdüngungsversuch (IOSDV) Puch wurde 1998, nach 15 Versuchsjahren, die 5. Rotation abgeschlossen. Der Versuch umfaßt 10 Düngungsvarianten mit organischen Stoffen, die den Bewirtschaftungsformen mit und ohne Vieh entsprechen. Zusätzlich wurden im Mittel über die Fruchtfolge 0, 40, 80, 120 und 160 kg/ha mineralischer Stickstoff verabreicht. Angebaut wurde eine 3‐jährige Fruchtfolge mit Silomais oder Zuckerrüben, gefolgt von Winterweizen und Wintergerste. Bei der Auswertung des Versuches wurde die erste Rotation, die Anlaufphase, nicht berücksichtigt.

Von den organischen Düngern brachte Gülle, allein oder zusammen mit Stroh bzw. mit Stroh und Zwischenfrucht (Senf) die höchsten Mehrerträge (im Mittel 14%), es folgen Stallmist (6%), Rübenblatt (5%) und Leguminosen‐Zwischenfrucht (4–5%). Stroh allein führte zu Mindererträgen.

Die organischen Dünger führen auch zu Humusneubildung, in dem ein Teil des ausgebrachten Stickstoffes gespeichert wird. Dies muß in den N‐Salden berücksichtigt werden.

Bei alleiniger Strohdüngung wird mehr Stickstoff im neugebildeten Humus gespeichert als mit dem Stroh zugeführt wird, daher auch die niedrigeren Erträge dieser Variante. Bei den Düngungsvarianten Gülle + Stroh, Rübenblatt + Stroh und Leguminosen ‐Zwischenfrucht + Stroh führt Stroh zur Reduzierung von N‐Verlusten.

Die höchsten Humusmengen wurden nach Düngung mit Gülle + Stroh + Zwischenfrucht und Stroh + Zwischenfrucht + Rübenblatt gebildet.     

Die in den Jahren 1980, 1981 und 1982 in Süditalien gesammelten Getreide-Landsorten — botanische Ergebnisse

Zusammenfassung Im Rahmen des Abkommens zwischen der Akademie der Wissenschaften der DDR und dem Consiglio Nazionale delle Ricerche Italiens wurden in den Jahren 1980, 1981 und 1982 in Süditalien Expeditionen zur Sammlung pflanzlicher genetischer Ressourcen durchgeführt. An den Expeditionen beteiligten sich Mitarbeiter des Instituto del Germoplasma, Bari, und der Genbank des Zentralinstituts für Genetik und Kulturpflanzenforschung, Gatersleben. Die vorliegende Auswertung bezieht sich auf 248 Sammelmuster von Getreiden und ihnen verwandten Wildsippen. Sie wurden vermehrt und die Populationen in ihre morphologischen Bestandteile aufgetrennt. Daraus ergaben sich 525 Linien. Das genetisch sehr variable Sammel-material steht für Züchtungsprogramme zur Verfügung.

---

Cereal land-races collected in South Italy in 1980, 1981 and 1982 — botanical results

Summary Within the frame of the agreement between the Academy of Sciences of the GDR and the Consiglio Nazionale delle Ricerche of Italy missions have been carried out in South Italy in 1980, 1981 and 1982 for the collection of plant genetic resources. Staff members of the Istituto del Germoplasma, Bari, and of the gene bank of the Zentralinstitut für Genetik und Kulturpflanzenforschung, Gatersleben, were participating in these missions. The present evaluation includes 248 samples of cereals and their wild relatives. They have been multiplied and the populations have been separated into morphologically distinguishable types. The number of strains received during this separation is 525. The genetically very variable collecting material can be used in breeding programmes.

---

, 1980, 1981 1982 . —

1980, 1981 1982 . ¶rt; , . ¶rt; () (). 248 , , . . 525 . .

     

Verdichtung und Regeneration des Gefüges eines schluffigen Tonbodens (Tschernosem): Bodenphysikalische,computertomographische und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen

Compaction and recovery of soil structure in a silty clay soil (Chernozem): physical, computer tomographic, and scanning electron microscopic investigations In spring of 1995 a field experiment was started on a loess-derived Chernozem, managed by deep (22 cm) and shallow (12 cm) inversion tillage by spade plough, to test the effect of stepwise mechanical loading on the structure of a silty clay soil (30% clay) and its recovery during subsequent years. Beside an unwheeled control tillage systems were compacted track by track at a water content near field capacity using the following loading treatments: light (2 × 2.5 t; number of wheel passes times wheel load); medium (2 × 5 t) and high (6 × 5 t). Soil physical investigations, density distribution, and spatial visualizations of macropores based on computed tomography (CT) and scanning electron microscopy of aggregate surfaces indicate that increasing loading leads to a progressive homogenization of soil structure. Different stages of this process include the compression of aerated macropores or interaggregate pore space, respectively, by light loading and the deformation of aggregates to a coherent soil mass by high loading. Accord-ingly, the intraaggregate structure is characterized by an increase of parallel arrangement of clay particles, causing an extension of the range of normal shrinkage by elimination of structural shrinkage and displace-ment of residual shrinkage to lower moisture contents. Soil homogenization caused by kneading and supported by positive pore water pressure is the dominant harmful process of structure deterioration of the silty clay, when compacted with high loads at high soil water content. As a consequence of 12 cm shallow tillage over years the lower part of the topsoil has been preconsolidated. Therefore, the deformation resistance is slightly higher compared to 22 cm deep tillage. The stronger the deformation and homogenization of soil structure by loading, the stronger is the contraction of the soil matrix associated with a reheterogenization during three years after loading. Cracking by shrinkage induces a reaggregation of structure, having been obtained before by medium and high loading. Thereby the density of the soil matrix between cracks increases. As a consequence of this heterogenization by densification and cracking aggregates are preferentially remoistened via crack walls, inducing a partial but not a complete reswelling as shown by CT-images. Therefore the spatial position of the crack pattern does not change. On the other hand, at the end of investigation period, the light loaded treatment was not longer different to the unloaded control. Reaggregation by wetting and drying cycles is a key process in silty clays in initiating a restoration of the degraded structure. The formation of biopores is less significant. However, the mechanism of ”︁structure repair” by physical processes does not lead to a reproduction of unloaded structure.     

50 Jahre organische und mineralische Düngung: Humusgehalte,N‐Ausnutzung und N‐Bilanzen

Nach Umbruch einer Naturwiese wurden während 48 Jahren zehn organische und mineralische Düngungsverfahren geprüft. Der Wechsel von der futterbaulichen zur ackerbaulichen Nutzung hatte bei allen Verfahren ein Absinken des Humusgehaltes von 2,3% auf 1,4–2,1% zur Folge. Bei regelmässiger Stallmistdüngung und bei mineralischer Düngung stabilisierte sich der Humusgehalt nach ca. 35 Jahren auf einem neuen Niveau bei etwa 1,4 bis 1,6%. Bei der Düngung mit Klärschlamm oder Torf stellte sich nach 48 Jahren noch kein neues Gleichgewicht ein. Sowohl die ausreichende mineralische wie auch die organische Düngung förderte die Menge und Aktivität der Bodenmikroorganismen. Die pflanzenbauliche Ausnutzung des Stickstoffs (N) von organischen Düngern betrug während der gesamten Versuchsdauer meist nur 10–30%. Die N‐Ausnutzung mineralischer Dünger dagegen stieg von 20–70% auf 50–80%. Dies gibt einen Hinweis auf ein erhöhtes Umweltgefährdungspotential organischer Dünger. Unter Berücksichtigung der abnehmenden Humusgehalte deuten auch die N‐Bilanzen auf eine erhöhte Umweltgefahrdung organischer Düngung.     

Die Wirkung von Düngungsänderungen auf die mikrobielle Aktivität von Löss‐Schwarzerde nach 96 Jahren differenzierter organischer und mineralischer düngung im “Statischen Düngungsversuch”; Bad Lauchstädt

Über den Zeitraum, in dem langjährige Düngungsänderungen die mikrobielle Aktivität eines Bodens in Abhängigkeit vom C_org‐Gehalt beeinflussen, liegen bisher wenige Kenntnisse vor. Auf ausgewählten Prüfgliedern des Statischen Dauerdüngungs versuches Bad Lauchstädt wurde die Langzeitwirkung differenzierter Düngung in Abhängigkeit vom C_org‐Gehalt des Bodens auf die mikrobielle Aktivität von Löß‐Schwarzerde untersucht. Geprüft wurden die Parameter mikrobielle Biomasse, die Enzyme Protease, β‐Glucosidase, alkalische Phosphatase und Dimethylsulfoxidreduktion, sowie das Mineralisierungsvermögen des Bodens und der Anteil des heißwasserlöslichen Kohlenstoffs (C_hwl). Die Ergebnisse zeigen, dass nach 20 Jahren organischer bzw. fehlender Düngung das Ausgangsniveau der mikrobiellen Aktivität der Vergleichsprüfglieder noch nicht erreicht worden ist. Die Unterlassung einer organischen Düngung auf LößSchwarzerde führte in Abhängigkeit vom C_org‐Ausgangsniveau zu einer Abnahme der mikrobiellen Biomasse zwischen 22 und 31%. Bei Unterlassung einer mineralischen Düngung sank die mikrobielle Biomasse um 13–15%. Die Zufuhr von 15t/ha.a Stalldung zu den Prüfgliedern mit organisch schlecht versorgtem Boden führte mit der Erhöhung des C_org‐Gehaltes zu einem Anstieg der mikrobiellen Biomasse um 31–39%. Zwischen C _org, C_hwl, CO₂‐Freisetzung und mikrobieller Biomasse bestehen enge Beziehungen. Die Enzymaktivitäten zeigten ein differenziertes Verhalten.

Langjährige organische und mineralische bzw. unterlassene Düngung hatte eine nachhaltige Wirkung auf die mikrobielle Aktivität von Löß‐Schwarzerde. Ein Fließgleichgewicht stellt sich demnach auch bei mikrobiellen Parametern erst nach längeren Zeiträumen ein.     

Wirkung einer langjährig differenzierten mineralisch-organischen Düngung auf Ertrag,Humusgehalt, N-Bilanz und Nährstoffgehalte des Bodens

Abstract

Since 1966, the effects of increasing mineral N fertilization in combination with different organic fertilizers (without, farmyard manure, straw) were examined at two sites in Saxonia (Methau: loam, Spröda: loamy sand) in two-factorial static experiments with regard to yield, humus content, N-balance, N_min content and DL-soluble contents of phosphor and potassium. During the period 1966–2010, rising N application caused a significant yield increase. Farmyard manure treatments always showed the highest yields. Particularly, the yields of potatoes and sugar beets were considerably increased by applying manure, while this had substantially smaller effects on winter wheat and summer barley. The humus contents decreased clearly on both sites. They were almost halved with omitted organic fertilization. With manure supply, the starting contents could not be kept upright, but they were, in relation to omitted organic fertilization, on a clearly higher level. The effect on humus content, resulting from the straw fertilization, was comparatively weak. Under these experimental conditions, high yields with slightly negative to slightly positive N-balance results, were realised. Before winter, the N_min content increased with rising N supply and showed a significant dependence to the N-balances. In case of manure fertilization, they always were on a higher level. The long-term differentiated fertilization strongly affected the DL-soluble contents of phosphor and potassium of the soil.     

Untersuchungen zur Stabilität und Vitalität an Systemen balancierter tertiärer Trisomie bei Gerste

Zusammenfassung Bei 112 Linien 25 verschiedener BTT-Systeme erwies sich die genetische Stabilität der Systeme in den meisten Fällen als gut bis sehr gut, gemessen an der Frequenz disom-fertiler Rekombinanten. In speziellen Kreuzungstests ergaben sich Hinweise auf mögliche Stabilitätsstörungen durch Pollentransmission des Zusatzchromosoms nur bei einem von neun geprüften Systemen.Die Vitalität der trisomen Pflanzen bei den verschiedenen BTT-Systemen ist sehr unterschiedlich und von der jeweils vorliegenden Segmentzusammensetzung des Zusatzchromosoms abhängig. Bezogen auf diploide Pflanzen gibt es alle Übergänge von Subletalität bis hin zu annähernd normaler Vitalität. Leistungsfähige BTT-Systeme sind relativ selten und können mit ausreichender Wahrscheinlichkeit nur entwickelt werden, wenn von einer genügend breiten Basis von Translokations-undmsg-Linien ausgegangen wird.

---

Studies on the stability and viability in systems of balanced tertiary trisomy in barley

Summary The genetic stability of 112 stocks out of 25 different BTT systems proved to be, in most cases, good to very good, in terms of the frequency of disomic fertile recombinants. There is only rare indication of instability caused by pollen transmission of the extra chromosome: In special crossing tests only one out of nine BTT systems tested showed transmission.The viability of trisomic plants is very diverse in the different BTT systems and depends on the specific segmental composition of the extra chromosome. As compared with normal diploids there are all types of trisomics ranging from sublethal to nearly normal ones. Efficient BTT systems are comparatively rare. They can be developed with good expectation provided a sufficiently broad basis of translocation andmsg lines is used.

---

112 25 . - . . - , 9 . . , . , , , msg-.

---

---

Herrn Professor Dr. Dr. h. c. mult.H. Stubbe zum 85. Geburtstag gewidmet.     

Untersuchungen über die Charakterisierung des pflanzenverfügbaren Mangans in verschiedenen Böden und seine Dynamik

Im 5. bis 8. Nutzungsjahr (1987 bis 1990) erreichten standortangepaßte Gräsermischungen mit tragendem Saatpartner Alopecurus pratensis bzw. Phalaris arundinacea sowie Bromus inermis unter Beregnung in der Regel gesicherte Mehrerträge an Trockensubstanz. Auch die Ertragsverteilung zwischen den einzelnen Aufwüchsen dieser Bestände konnte durch Zusatzwasser deutlich ausgeglichener gestaltet werden. Zwischen den verschiedenen Saatverfahren waren kaum noch signifikante Ertragsunterschiede festzustellen.     

Experimentelle Mutationsforschung bei Gerste und Ackerbohne — ausgewählte Ergebnisse der Zusammenarbeit zwischen dem Zentralinstitut in Gatersleben und dem institut für Genetik in Sofia

Zusammenfassung Es wird ein selektiver Überblick über einige Ergebnisse der Kooperation zwischen dem Zentralinstitut für Genetik und Kulturpflanzenforschung Gatersleben der AdW der DDR und dem Institut für Genetik der Bulgarischen Akademie der Wissenschaften, Sofia, zum Thema Wirkungsmechanismen und Wirkungsspezifitäten chemischer Mutagene bei Gerste undVicia faba gegeben. Die Angaben beziehen sich im wesentlichen auf Resultate, die mit Hilfe strukturell rekonstruierter Gerstenkaryotypen erzielt wurden und betreffen die ortsspezifische Wirkung chemischer Mutagene, die Chromatidenaberrationen induzieren und deren Beeinflußbarkeit durch Karyotypumbauten sowie das Phänomen der Nukleolardominanz, d. h. der cis-repressiven Wirkung nach Kombination mehrerer Nukleolusorganisatoren in einem Chromosomenpaar.

---

Experimental mutagenesis in barley and broad bean — some results obtained in co-operation between the Central Institute of Genetics and Research in Cultivated Plants, Gatersleben, and the Institute of Genetics, Sofia

Summary A selective survey concerning some results obtained by co-operation in the field mechanisms and specificities of chemical mutagens in barley andVicia faba between the Institutes in Gatersleben and Sofia is given. The results summarized are based on experiments with structurally reconstructed karyotypes which allowed to study patterns of preferential involvement in chromatid aberrations of certain chromosome segments and possibilities of pattern modification by chromosome structural changes. Nucleolar dominance, i.e., cis-repression after combination of all nucleolus organizing regions (NORs) in one chromosome pair, was studied in some appropriate translocation lines and the nucleolar test used as a means of characterizing NOR-activity.

---

—

« ». , ; - , ; « », - .

---

---

Vortrag auf der Festveranstaltung (3. 10. 84) des ZI anläßlich des 35. Jahrestages der Gründung der DDR.