Arbeitspaket 6: Düngewirkung als Interaktion von Dünger und Bodeneigenschaften

Arbeitspaket 6: Düngewirkung als Interaktion von Dünger und Bodeneigenschaften

Mulch-Düngung
Versuch mit Mulch-Düngung

Leitung: Technische Universität München (TUM) und Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren (IGZ)

Ausgangspunkt sind Beobachtungen (der gärtnerischen Praxis) und (wissenschaftliche) Untersuchungen, dass es Abweichungen im N-Freisetzungsverhalten von organischen Düngern und deren Düngewirkung an verschiedenen Standorten gibt, auch zwischen gemessenen und modellierten (N-Expert, NDICEA) Werten. Um die Düngergaben und damit das Düngermanagement besser an das Pflanzenwachstum anzupassen, ist es notwendig, die Bedingungen für die unterschiedlichen Reaktionen zu verstehen. Daraus ergibt sich die Fragestellung, welche Ursachen dem unterschiedlichen Verhalten der Dünger in verschiedenen Böden zugrunde liegen. Auf der einen Seite kann der Tongehalt eine größere Rolle spielen (z.B. Sorptionsoberflächen, Struktur, Wasserhaltefähigkeit), aber auch die Düngungsvorgeschichte (langfristige Mistdüngung, vermehrt Gründüngung, Handelsdünger) könnte eine Ursache sein. Auf der anderen Seite wird sich eine Wechselwirkung mit den Eigenschaften der organischen Dünger ergeben (Herkunft des Materials und C/N-Verhältnis, mikrobiele  Erschließbarkeit  physisch  und chemisch, pH-Wert). Die beobachtbare 

Immobilisierung von Stickstoff aus Düngern ist Teil dieser Wechselwirkung. Ebenfalls stellt sich Frage nach der Bewertung von Bodenanalysen und der daraus abgeleiteten Vorhersagbarkeit der Stickstoff-Mineralisation.

Die Ziele des Arbeitspakets sind, Ursachen für Unterschiede im N-Freisetzungsverhalten von verschiedenen Böden und Düngemitteln zu identifizieren, sie mit Kalkulationsmodellen zu beschreiben und eine Bodenuntersuchungsmethode zu finden, die N-Mineralisierung besser und sicher prognostizieren kann. Damit stehen Informationen für die Verbesserung der Modelle N-Expert und NDICEA und für die Praxis der Bodenuntersuchung zur Verfügung.

Folgende Hypothesen sollen überprüft werden:

  • Mit steigendem Tongehalt sinkt zunächst die Mineralisationsgeschwindigkeit des organischen Düngers
  • Mit steigendem Tongehalt sinkt die relative N-Mineralisierung des Bodenstickstoffs
  • Die Netto-N-Mineralisierung des organischen Düngemittels ist unabhängig vom Tongehalt
  • Das bisherige Düngemanagement, das sich im C/N-Verhältnis abbildet, hat Einfluss auf den Verlauf der Nettomineralisierung
  • Leicht verfügbare Fraktionen der organischen Substanz im Boden führen zu einer schnelleren Mineralisierung

Um die Hypothesen zu überprüfen werden Inkubationsversuche durchgeführt, in denen von verschiedenen Boden – Düngemittel – Kombinationen die Nitratbildung und die Nettomineralisation über die Zeit bestimmt werden. Die Nitratbildung bzw. Nettomineralisationsrate über die Zeit sind die Kennwerte, die für die Kalkulationsprogramme genutzt werden.

Der Effekt der Bodenart wird durch eine Bodenserie des gleichen Bodentyps mit unterschiedlicher Textur bzw. Tongehalt bestimmt. Der Effekt wird zunächst durch die Unterschiede der N-Nettomineralisation in der Bodenserie beim Betrachten der Kontrollvarianten (1.) ohne Dünger und (2.) Horn-Referenz-Dünger ermittelt.
Für die Abschätzung der N-Mineralisation unter Kenntnis des Einflusses der Bodentextur sollen zusätzliche Bodeneigenschaften wie Humusgehalt und -qualität (z.B. Corg, Nt oder extrahierbare C Mengen) , mikrobielle Aktivität (CO2-C-Freisetzung) in Kombination mit organischen Düngern untersucht werden. Diese (leicht zu bestimmenden) Bodenparameter können als weitere Grundlage den Kalkulationsmodellen dienen. Der Versuchsansatz wird dann durch verschiedene, alternative Düngemittel in Anlehnung an Arbeitspaket 4 und 5 erweitert (z.B. Kleegrasmischungen, Leguminosenschrot, Keratine). Dünger sollen nach C/N-Verhältnissen differenziert werden, um auch Immobilisierung und Re-Mineralisierung von Stickstoff abbilden zu können. Der Effekt des Düngemittels kann durch die Unterschiede der N-Nettomineralisation bei Anwendung verschiedener Dünger bei gleicher Bodenart ermittelt werden. Die Untersuchung der verschiedenen Düngemittel in der Bodenserie gibt gleichzeitig ein Maß für die Standort-abhängige Anwendungsbreite der einzelnen Düngemittel hinsichtlich ihres N-Freisetzungsverhaltens.

Geplant sind Bodenproben von verschiedenen Standorten, inklusive der Böden aus den ausgewählten Feldversuchen der Partner und Betriebe. Zur weiteren Beschreibung der potentiellen N-Verfügbarkeit in den Böden werden zusätzlich Analysen durchgeführt (Heißwasserextraktion von C und N, EUF-N in zwei Fraktionen, Pyrophosphat und Oxalat extrahierbares Al und Fe bzw. mineral-organischen Komplexierung, verfügbares P und K sowie pH-Wert-Messungen).
Mit Hilfe der verschiedenen Bodenuntersuchungen sollen die verwendeten Böden hinsichtlich ihres Potentials zur N-Freisetzung und Umsetzung organischer Dünger charakterisiert und in Verbindung zu den Inkubationsversuchen und den Ergebnissen der Pflanzenuntersuchungen und Modellkalkulationen bewertet werden.

Begleitend zu diesen Versuchen sollen Keimpflanzen-Versuche (ähnlich Neubauer-Versuchen) durchgeführt werden, bei denen die Biomassebildung der Pflanzen und deren N-Aufnahme als Kriterium für die N-Freisetzung der Boden – Düngemittel – Kombinationen dient und eine Prüfung der Modellergebnisse erlaubt.

 

Zur Erweiterung der Versuche werden Flächen zur Probenahme gesucht, die entweder (1.) denselben Ausgangsboden (Bodentyp) mit gleicher Bewirtschaftung, aber unterschiedlichem Tongehalt (Bodenart) aufweisen oder (2.) Flächen desselben Bodens (gleicher Bodentyp und Bodenart) mit unterschiedlich langer Umstellungsdauer auf ökologische Gemüseproduktion.

 

Kontakt

Robert Kahle, Technische Universität München, Tel.: 08161/71-2403, Mail: r.kahle@tum.de

Inkubation im Brutschrank
Inkubation von Boden-Dünger-Kombinationen im Brutschrank

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