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.     

Erträge,n‐entzüge und humusdynamik im statischen düngungsversuch bad lauchstädt, 18 jahre nach erweiterung der versuchsfrage∗

Im Statischen Düngungsversuch Bad Lauchstädt werden nach Erweiterung der Versuchsfrage seit 1978 die Prüffaktoren: Stalldung (2 Stufen), C_org‐Gehalt im Boden (6 Stufen) und Mineral‐N‐Mengen (5 Stufen) in der Fruchtfolge Kartoffeln, Winterweizen, Zuckerrüben, Sommergerste geprüft. Nur bei Sommergerste konnte eine Ertragswirkung des Stalldungs im Vergleich zu ausschließlicher Mineraldüngung nachgewiesen werden. Die jährlichen Veränderungen der C_org‐ und N_t‐Gehalte im Boden betrugen bei jeweils extremen Änderungen des Düngungsregimes bis zu 0, 012% C_org bzw. 0,0013% N_t.     

Ertragsreaktionen von Zuckerrüben in den internationalen organischen Stickstoffdauerdün‐Gungsversuchen (IOSDV) Rauischholzhausen und Wrocław‐Swojec

Gegenstand der Untersuchungen sind zwei Dauerfeldversuche, die im Jahr 1984 in Rauischholzhausen (Deutschland) und im Jahr 1996 in Wroc?aw‐Swqjec (Polen) mit vergleichbarer Methode und Zielstellung angelegt wurden. Ausgewertet wurden hier die Zuckerrübenerträge im Mittel der dreijährigen Rotation der Jahre 1997–1999 in Abhängigkeit von organischen und mineralischen Düngungsmaßnahmen. Die erzielten Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der organischen Düngung für die Ertragssicherung im Zuckerrübenanbau. Die untersuchten organischen Dünger Stalldung, Stroh und Biokompost verbesserten die Ertragswirksamkeit mineralischer N‐Gaben.

Die ertragssteigernde Wirkung organischer Dünger war bei fehlender oder niedriger mineralischer N‐Düngung größer als bei hohen N‐Gaben. Auf stark lehmigem Sandboden (Wrozlaw) wurden höhere Ertragseffekte erzielt als auf schwerem Lehmboden (Rauischholzhausen). Die Blatterträge wurden durch die angewendeten Düngungsmaßnahmen stärker beeinflußt als die Rübenerträge. Stroh und Biokompost zeigten die gleichen Ertragseffekte wie Stalldung.     

Veränderung verschiedener kennwerte des k‐ und p‐haushaltes von böden des thyrower nährstoffmangelversuches durch k‐ und p‐düngung im gefässversuch

In einem dreijährigen Gefäßversuch wurde der Einfluß einer K‐Düngung auf verschiedene K‐Kennwerte langjährig differenziert gedüngter Böden des “Thyrower Nährstoffmangelversuches”; geprüft. K‐Düngung erhöhte das wasserlösliche und austauschbare K deutlich, Reserve‐K wurde kaum erhöht. Die angebauten Pflanzen deckten ihren K‐Bedarf überwiegend aus dem Dünger‐K, die Aufnahme stieg linear mit der zugeführten K‐Düngermenge an. Das aufgenommene Boden‐K stammte vorwiegend aus dem Pool des austauschbaren K. Die Menge war abhängig von der Höhe des labilen Boden‐K zu Versuchsbeginn und von der zugeführten Düngermenge. Ertragsdepressionen durch langjährigen K‐Mangel im Boden wurden bereits im ersten Jahr nach der K‐Düngung vollständig überwunden.     

Einfluss Kombinierter organischer und mineralischer Düngung auf den Ertrag und Rohproteingehalt von Winterweizen und Wintergerste sowie die Rübenqualität im IOSDV Speyer

Im IOSDV‐Speyer wird die Wechselwirkung der organischen und mineralischen Düngung in der Fruchtfolge Zuckerrüben—Winterweizen—Wintergerste geprüft. Der seit 1984 laufende Versuch wurde nach fünf Rotationen (15 Jahren) ausgewertet. Der mit organischen Düngern ausgebrachte Stickstoff wird ertragswirksam und kann teilweise bei der Düngeplanung berücksichtigt werden. Er wirkt sich insbesondere im Ertragsoptimum positiv auf die Rohproteingehalte im Korn von Weizen und Gerste aus. Vom mit der Rübenblattdüngung ausgebrachten Stickstoff werden ca. 25% bei der Folgekultur Winterweizen überwiegend zur Kornbildung wirksam und können angerechnet werden. Die Stallmist—Nachwirkung ist bei Weizen vorwiegend durch Ertragssteigerung sichtbar und führte zu einer höheren N‐Aufhahme von ca. 15 kg/ha. Bei Wintergerste wirkt die Strohdüngung leicht positiv auf den Ertrag und den Rohproteingehalt. Eine N‐Ausgleichsdüngung zum Stroh ist langfristig nicht erforderlich. Die Stallmist—Nachwirkung zeigt sich auch noch bei Wintergerste und war ertragswirksam wie 25 kg N‐Mineraldünger, sie führte in den niedrigen N‐Stufen über den Mehrertrag zu einer um 5–10 kg/ha höheren N‐Aufhahme. Bei Zuckerrüben verläuft die Ertragskurve des bereinigten Zuckerertrages relativ flach, deshalb kommt der Berücksichtigung der Stickstoffnachlieferung aus der organischen Düngung bei der Düngebedarfsermittlung eine besondere Bedeutung zu.     

Pflanzen‐mikroben‐interaktionen und c/n‐Stoffumsetzungsprozesse in der rhizosphäre: Aufklärung und quantifizierung

Bis in jüngste Zeit war unklar, ob den in der Rhizosphäre, der Grenzschicht zwischen dem pflanzlichen Wurzelsystem und dem Boden, ablaufenden Vorgängen tatsächlich Relevanz für die C/N‐Umsetzungsprozesse auf ökosystemarer Ebene zukommt. Zielstellung eigener Arbeiten war es daher, auf der Grundlage von Tracern (¹⁴C, ¹⁵N) und immunologischen Techniken (DAS‐ELISA) Verfahren zur entwickeln und zu testen, die zur Klärung dieser Fragestellung beitragen. Wie ^l4C‐Impulsmarkierungsexperimente ergaben, werden bereits im Verlauf der Ontogenese beträchtliche Mengen des neu assimilierten Kohlenstoffs in die organische Bodensubstanz eingebaut (bei Sommerweizen zwischen 51 und 410% und bei Schilf 21% des Wurzel‐C). Mit Hilfe von DAS‐ELISA ausgeführte Studien ließen einen sehr differenzierten Einfluß von Getreidearten und ‐Sorten auf die Besiedlung der Rhizosphäre mit dem phytoeffektiven Bakterienstamm Pantoea agglomérons D5/23 erkennen. In überstautem Niedermoortorf bewirkte die Anwesenheit von Sumpfpflanzen (Schilf, Rohrglanzgras) eine beschleunigte Umsetzung von ¹⁵N‐markiertem Nitrat zu den gasförmigen Denitrifikationsprodukten N₂O und N₂.     

Regionale systemanalysen zu minderungsstrategien gegen diffuse nährstoffeinträge in gewässer im elbetiefland

Für das pleistozäne Elbetiefland und untersetzt für die Beispielsregion “Rhin”; werden hydrologische Systemanalysen zu den dominierenden Abflußkomponenten für diffuse Stoffausträge über den Pfad Versickerung‐Grundwassertransit vorgestellt. Gewässernahe Bereiche mit relativ kurzen Austragsfristen von Wochen und Monaten bis zu 10 Jahren haben einen besonders hohen Anteil an den diffusen Nährstoffeinträgen in Gewässer. Austräge aus gewässerfernen Bereichen mit Austragsfristen von Jahrzehnten bis zu mehreren Jahrhunderten werden während des langen Transits reduziert und haben einen sehr geringen Anteil am Eintragsmix in die Gewässer. Entwässerte Niedermoorgebiete können durch Wiedervernässung in ihrer Senkenfunktion reaktiviert werden. Bei Wasserrückhalt in der Größenordnung der erhöhten Verdunstung der Feuchtflächen gegenüber den entwässerten Flächen lassen sich anteilig auch die gelösten Nährstoffe in der Biomasse, im Torfsubstrat und im Grundwasser zurückhalten. Für das Fallbeispiel Rhin‐Gebiet werden Rückhaltpotenziale ausgewiesen und es werden Schlussfolgerungen für Minderungsstrategien im gesamten Elbetiefland gezogen.     

Bodenkennwerte und Ertrage von Nährstoffmangelvarianten und nach temporärer düngung von Mangelvarianten im Thyrower Statischen Nährstoffmangelversuch

Langjährig unterlassene Kalkung führte bei mineralisch (NPK) und mit Stallmist gedüngtem Boden in den letzten 20 Versuchsjahren zu pH‐Werten von 4,2 bis 3,6. Die Relativerträge nahmen im Vergleich zur mineralischen Volldüngung (NPKCa) ab. Diese Abnahme war von der Pflanzenart abhängig und bei Sommergerste deutlicher als bei Kartoffeln und Mais. Kalkung des mit NPK gedüngten Bodens erhöhte die Erträge bei Mais bereits im ersten Jahr, bei Gerste und Kartoffeln erst nach mehreren Jahren auf das Niveau der Vergleichsvariante. Bei einer Umstellung von Stallmist auf Stallmist + NPKCa glichen sich die Erträge von Mais und Sommergerste im gleichen Jahr, bei Kartoffeln erst nach mehreren Jahren dem langjährig mit Stallmist + NPKCa gedüngten Prüfglied an.

Im langjährig ungedüngten Boden fielen pH‐Wert, K_DL und P_DL in den letzten 20 Versuchsjahren ebenfalls deutlich ab (pH 3,6 bis 4,1; K_DL 2,2 bis 5,0 und P_DL 3,5 bis 5,5 mg/100 g Boden). In deren Folge und durch N‐Mangel kam es bei Gerste zum Totalausfall und bei Mais nahezu zum Totalausfall. Bei Kartoffeln lag der Ertrag noch bei 15% der Vergleichsvariante NPKCa. Eine Düngung der Mangelparzellen mit NPKCa ließ den pH‐Wert bereits im ersten Jahr, K_DL und P_DL erst nach mehrmaliger Düngung in den anzustrebenden Bereich ansteigen. Eine Angleichung der Erträge an die Erträge des durchgehend mit NPKCa gedüngten Prüfgliedes dauerte drei bis vier Jahre.     

Geogenetische und pedogenetische untersuchungen in verlandungsmooren und verlandungssäumen von seen im Havelland

In 10 Verlandungsmooren bzw. Verlandungssäumen von Seen mit unterschiedlicher Trophie wurden geogenetische und pedogenetische Untersuchungen an limnischen Sedimenten vorgenommen. In einigen Verlandungsmooren wurde der subhydrische Bodentyp Gyttja gefunden, der nur mit Tiefständen des Seespiegels erklärt werden kann. Several trophie geogenic and pedogenic investigations have been carried out in 10 fens and silted-up lakes. The subhydric soil type, gyttja, was found in some of the fens, where previously there were low levels of water.     

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.     

Von dauerbrache und fruchtfolge auf die n‐bilanzen einer löss‐schwarzerde unter berücksichtigung extremer düngungsvarianten

In einem zweifaktoriellen Dauerversuch (Anlage 1983/84) auf Löß‐Schwarzerde im Mitteldeutschen Trockengebiet wurde der Einfluß steigender Stalldunggaben bis zu 200t/ha.a auf die N‐Bilanz und die Verlagerung mineralischen Stickstoffs in tiefere Bodenschichten (bis 5 m Tiefe) in einer Fruchtfolge und unter Dauerschwarzbrache untersucht. Ein beträchtlicher Teil des Stickstoffs wurde in 0–60 cm Tiefe in der organischen Substanz des Bodens akkumuliert. Der mineralische Stickstoff ist mit Pflanzenbewuchs bis in eine Tiefe von 0–100 cm, unter Schwarzbrache bis ca. 3m Tiefe zu finden. Die Gefahr hoher gasförmiger N‐Verluste (im vorliegenden Versuch ca. 20%) bzw. von Auswaschungsverlusten beim Brachlegen von Ackerflächen wird durch diese Untersuchungen unterstrichen.     

Röntgen‐computertomographischer vergleich von lagerungsdichte und makroporosität zwischen lysimetern und herkunftsfläche

Mit Hilfe der Röntgen‐Computertomographie wurde das Bodengefüge an Stechzylinderproben aus zwei 20 Jahre alten Lysimetermonolithen und von deren Herkunftsfläche analysiert. Der Vergleich weist im Fall des Sandlöβ‐Pseudogleys lediglich für die Tiefe 50–60 cm Unterschiede aus, die sich auf eine hohe mechanische Belastung der Herkunftsfläche kurze Zeit vor der Beprobung zurückführen lassen. Dieser Unterschied wird durch die gravimetrisch bestimmten Lagerungsdichten untermauert. Die Abweichungen in gröβeren Tiefen sind dagegen so gering, daß sie durch die kleinräumige Heterogenität des Substrates zu erklären sind.

Im Fall der Löß‐Schwarzerde ergeben sich für die untersuchte Tiefe von 50–60 cm Unterschiede in der Aggregierung und in der Makroporosität. Die Ursache hierfür wird im mittleren Jahresniederschlag gesehen, der auf der Herkunftsfläche um 100 mm niedriger ist als am Lysimeterstandort. Die Gefügeunterschiede werden auf Unterschiede in der Durchwurzelung zurückgeführt. Die gravimetrisch bestimmten mittleren Lagerungsdichten auf der Herkunftsfläche sind mit denen im Lysimeter praktisch identisch.     

Mikrobielle prozesse im asche‐klärschlamm‐kompost bei der rekultivierung von hochhalden in abhängigkeit von der dauer seiner aufbringung

Zur Abdeckung einer Hochhalde im Industriegebiet der Leuna‐Werke zum Schutz der Umwelt vor Staub‐und Schadstoffemmission wurde ein Asche‐Klärschlamm‐Kompost eingesetzt. Er wurde in Abhängigkeit von der Dauer der Aufbringung und der Lage auf den Halden hinsichtlich seiner mikrobiellen Aktivität untersucht (Mikrobielle Biomasse, Enzymaktivitäten, Mineralisierbarkeit in der Langzeitinkubation, N‐Nachlieferungsver‐mögen, Keimgehalt an Bakterien, Actinomyceten und Pilzen, Bakterien‐ Pilz‐Verhältnis, ökophysiologische Parameter wie metabolischer Quotient und C_mik/C_org‐Verhältnis).

Die Ergebnisse haben gezeigt, daß die eingesetzten Substrate über einen längeren Zeitraum mikrobiell sehr aktiv sind und einer starken Mineralisierung unterliegen. Sie ist im Jahr der Aufbringung am stärksten. Die Besiedlung der Substrate trotz eines hohen C_org‐Gehaltes ist gering (C_mik in C_org‐Verhältnis von rd. 0,3%). Das Pilz‐Bakterien‐Verhältnis hat sich während des Versuchszeitraumes von 4 Jahren nur unwesentlich verändert. Die mikrobielle Aktivität nimmt in der Bodentiefe im Vergleich zu Ackerböden langsam ab.

Bis in eine Tiefe von 100 cm lagen mehr als 50% des mineralischen Stickstoffs als Ammonium vor, ab 150 cm war nur noch Nitrat nachzuweisen. Eine Belastung des Grundwassers mit Stickstoff konnte bisher ausgeschlossen werden.

Die eingesetzten Substrate bieten günstige Voraussetzungen für das Pflanzenwachstum. Durch die Begrünung der Halden wird die Staubbelastung in Wohnsiedlungen stark vermindert.     

Einfluss von wasser‐ und nährstoffversorgung auf die anfangsentwicklung einer nachsaat

In einem Gefäßversuch wurde der Einfluss der Wasser‐ (mangelhaft: 1 mm d^?1 durch gießen; ausreichend: kapillarer Wasseraufstieg aus 35 cm Bodentiefe) und Nährstoffversorgung (NPK‐Düngung breitwürfig oder Banddtlngung der Nachsaatreihe) auf die Jugendentwicklung einer Nachsaat der Grasart Festucapratensis Huds. untersucht. Die Anzahl nachgesäter Pflanzen erreichte am Ende der Versuchsperioden bei mangelhafter Wasserversorgung 50% bzw. 0% der Pflanzenanzahl der Prüfglieder mit ausreichender Wasserversorgung. Die Banddüngung führte offenbar nicht zu einer verbesserten Nährstoffversorgung und konnte die Etablierung nicht verbessern. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass zunehmende Anteile von Elymus repens L. die Etablierung einer Nachsaat erschweren. Da für die nachgesäten Gräser ein wesentlicher Lichtmangel ausgeschlossen werden kann, scheint die geringe Etablierung der Nachsaat durch Wirkungen im Wurzelraum bedingt zu sein.     

Fällungsprodukte im system Eisen(II)-sulfat und trinatrium-phosphat im pH-bereich von 2,5 bis 13,0

The precipitation of Fe(II)-phosphates and -hydroxides by interactions of Fe(II)-sulphate and Na₃PO₄ in aqueous solutions of pH 2–13 at room temperature has been investigated. The results of potentiometric titration were similar to those reported in literature. On the other hand, no stoichiometric compound has been found among the precipitation products in the whole pH-range, as for example, FeHPO₄, Fe₃(PO₄)₂ and Fe(OH)₂. All precipitation products contain PO₄-groups and OH-groups in various proportions depending on the pH during their formation. FeHPO₄ may be regarded as a hypothetical initial compound, when precipitation begins at about pH 2 and Fe(OH)₂ as the end-product at very high pH-values, respectively. Fe₃(PO₄)₂ does not occur except in the form of partially hydrolyzed species in a neutral milieu. All these compounds form a continuous system of non-stoichiometric phosphates and hydroxydes, respectively. The situation is even more complicated with sodium present in solutions, and this is not due to surface adsorption.The composition of the precipitates plotted against the pH-values do show some peculiarities, which clearly divide the “field of precipitation” into two regions: that of non-stoichiometric phosphates and that of non-stoichiometric hydroxides. The transition point has been defined as a pH-value at which PO₄- and OH-groups in the precipitates are interchangable most easily. This occurs at a pH of 8,8. The composition of this “transition product” may be written as FeOH(PO₄)_0,33.