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• Hauptnährstoff

• Nicht nur Pflanzendünger, auch ein Bodendünger, im Boden als Calcid oder Dolomit oder Calciumphosphat, liegt in der Bodenlösung als hydratiesiertes Ion vor (Wasserhülle)

• Erhöhte Leitfähigkeit: Strukturbildung

• Gesundungskalkung: pH-Wert zu niedrig, komplette Unterversorgung

• Aufnahme:

  passiv: durch Ionenkanäle

  aktiv: durch Ionenpumpe und Ionencarrier

• Transport nur im Xylem, nicht im Phloem -> nicht Rückverlagerbar

  -> Mangelsymtome treten an jüngerem Gewebe auf

• Calciummangelsymptom: Instabilität der Früchte

• Funktion in der Pflanze; Strukturwirkung und sekundäre Enzymaktivierung

• Mangelsymptome an den Pflanzen selber kaum zu sehen, aber an Früchten

• Stickstoff hat eine hohe Ertragswirkung

Je kleiner das CN-Verhältnis desto schneller die Stickstofffreisetzung

• hoher positiver Saldo -> nicht sofort hohe Verluste, aber: Stickstoff ist im System geblieben

• Ableitung aus der Stickstoffbilanz -> Produktionsfunktion

• Raps hinterlässt große Stickstoffmengen

• Mais reagiert flexibel auf N-Düngung

• Winterweizen kann N-Überhänge von Raps gut kompensieren

• A/E Weizen: höhere Rohproteingehalt, geringerer Ertrag: Verdünnungseffekt

Qualitätsgabe kritsich Pflanze hat bereits 90% N aufgenommen

• Symptome: Hellgrüne bis gelbe Verfärbung (Chlorose), zuerst an älteren Blättern (mobiler Nährstoff). Wachstumsdepression, geringere Biomasseproduktion.

• Pflanzenphysiologische Folgen: Reduzierte Photosyntheseleistung, verzögerte Entwicklung, geringere Eiweißsynthese.

• Landwirtschaftliche Folgen: Deutlich verminderte Erträge und Qualität der Ernteprodukte (z. B. niedrigerer Rohproteingehalt im Getreide).

• Mangel: Violettfärbung der Pflanze

• P=P2O5: Faktor 2,2914

• Euttrophierung von Gewässern: verstärktes Wachstum von Gewässerpflanzen

  -> Sauerstoffmangel durch absterben der Algen -> umkippen des Gewässers

• Wichtig im Phosphorkreislauf:

  Erosion, sekundäre Phosphate, Porg

• Phosphorverfügbarkeit:

  mit Bodenanalyse nur der wasserlösliche bereich erfassbar -> pflanzenverfügbarer Berech

• Phosphor im Boden:

  Extraktion -> CAL-Methode (Calcium.Acetat-Lactat-Methode)

  = mg P2O5 / 100g Boden

Mykorrhyza kann die Rizospere für die P-Aufnahme erweitern

Phosphor -> ATP(Energie) und DNA(Erbgut) in der Pflanze

-> regulatorische Funktion für die Kornfüllung

-> Wurzelbildung

-> hohe Konz. von P im Chloroplasten verhindern Stärkebildung

• > Glucose kann über Phloem in die Ähre gelangen

• > in der Ähre weniger P, dort wollen wir die Stärke haben -> Stärke gut speicherfähig

Schwefel ist im Phloem und Xylem mobil -> Rückverlagerbar

Funktion von S: AS

glucosinolate (Senföle)

sulfolipide (Membranbestandteile)

Smin -> mineraliesierter Sulfidgehalt

-> Gemeinsamkeit N und S: in Proteinen enthalten

• N/S Verhältnis steigt: mehr Mineralisation, da mehr Wärme ->sollte <15 sein

  -> Zahl sinkt im laufe des Jahres

  -> S-Düngung vorm 1. Schnitt

Schwefelmangel senkt die Stickstoffausnutzung

• verdichteter Boden -> anaerobe Verhältnisse -> mehr S-Verluste

• Fixierung des Kaliums in Tonmineralien

  -> Mobilität eingerschränkt, außer in Phloem

  -> Kaliumionen lagern sich zwischen Untereinheiten der Tonminerale

• leichte Böden: 10-15mg K2O / 100g Boden

• Schwere Böden: 20-30 mg K2O / 100g Boden

-> Düngung hauptsächlich auf leichtem Standorten: kaum Tonminerale vorhanden

! Membranpotential und Protonenpumpe soll gennant werden!

->Aktiver Transport:

• Primär aktiv: H⁺-Pumpe (ATP-Verbrauch)

• Sekundär passiv: K⁺-Aufnahme (elektrochemisch getrieben)

Funktion in der Pflanze;

• Regelung der Stomata

• Tugor

• Wasseraufnahme

• Strukturänderung der Enzyme

Transpirationskoeffizient: Wie viel Wasser pro produzierter TM wird benötigt

• sekundäre Minerale: Cabonate

spezifisch nur 1 Element kann aufgenommen werden

unspezifisch mehrere Elemente können aufgenommen werden

spezielle Mg-Düngung nicht erforderlich

Funktion in der Pflanze:

• Zentralatom des Chlorophylls → kein Mg → kein Chlorophyll → gelbe Streifigkeit → keine Photosynthese

• Zusammenlagerung von Ribosomenuntereinheiten → wichtig für Proteinbiosynthese

• Enzymaktivierung (teilw. unspezifisch)

• CO₂-Fixierung → Durchführung von Photosynthese

Mangel:

• gelbfärbung

• vemrinderte Photosynthese Leistung

• geringere CO2-Fixierung

• Beide brauchen Austauscher (Ton, Humin)

• Kalium: wichtig für Stressresistenz (Trockenheit, Frost), Ertragsbildung durch Osmoregulation

• Magnesium: entscheidend für Qualität (z. B. Eiweißbildung, Blattgrün)

Pflanzen nehmen Mineralstoffe über Transportproteine in der Plasmamembran der Wurzelzellen auf. Dabei konkurrieren positiv geladene Ionen (Kationen) wie:

• Kalium (K⁺) – einfach positiv geladen

• Magnesium (Mg²⁺) – zweifach positiv geladen

• Calcium (Ca²⁺) – ebenfalls zweifach positiv

Kalium > Magnesium

Deutlich geringere Menge benötigt

Bodengehaltsklassen:

• A: Unterversorgt

• C: Optimal

• E: Überversorgt

selten Bodenproben, eher Pflanzenanlalysen: richtiges Organ muss zu bestimmter Zeit beprobt werden

• C/N verhältnis unter 15 am besten, hohe Stickstoff Verfügbarkeit

  -> Stroh 80-100 sehr langsam

• Verluste: Ausgasung: Ammonmiak NH3; Auswaschung

Org. Dü.:

= Nährstoffwirkung (Stickstoff, Phosphor)

= Strukturwirkung -> Strukturfördernd

-> optimale Zeitpunkt org. Dü. im Frühjahr

Ab 120 kg N/ha kann der Boden nicht mehr Puffern

Gäreste aus Gülle im gegensatz zu Gülle selbst:

• Nährstoffe bleiben erhalten

• Trockenmasse sinkt

• pH-steigt

• C/N Verhältnis sinkt

• Humus bleibt gleich bzw. höhere Kohlenstoffesequestierung -> Humus steigt

• Regenwürmer nicht abnehmend

• NH4 steigt, Risioko für NH3 Ammoniak Ausgasung steigt

• bodennahe Ausbringung

• ansäuerung (pH-Wert, soll sauer werden)

• Kalken

• Böden sind unterschidlich

• Je mehr Humus vorhanden ist, desto mehr Corg ist nötig um mehr Humus zu erzeugen

Düngeverordnung = Anwendung

Düngemittelverordnung = Mittel

• Sperrfristen

• max. N-Menge. Nitratwert 50mg NO3-/L

• aufnahmefähige Böden

• Max. 170kg N//ha aus org. Dü im Betriebsdurchschnitt

• Gewässerabstand

• Düngetechnik

• P-Begrenzung

• Maximal tolerierbare N-Bilanzsalden

• Ausweisung von gefährdeten Gebieten (Rote Gebiet = -20% N)

Es gibt nur Regeln für N, nicht für P

• von der Wurzel werdem Säuren ausgestoßen, die Mikronährstoffe binden und somit “festhalten”

• können dann über die Wurzelhaare aufgenommen werden

• Chelate = Wurzelexundate

Phythosiederophore: Aminosäuren als Wurzelexundate

-> Aufnahme benötigt Energie

->Ammoniakausgasung (NH3)

Schweinegülle: hohe Ammoniumanteile -> erhöhte Ammoniakausgasung

50kg N -> angemessene Saldo-Obergrenze

org. Dü. ähnlich zu min. Dü

Liebigtonne: Ertrag wird durch das Element mit der niedriegsten Versorgung bestimmt

Kulturen brauchen den Stickstoff zu unterschiedlichen Zeiten, Winterweizen früh, Mais eher spät.

C/N Verhältnis muss angepasst sein

Nährstoffbedarf->benötigt die Pflanze zum wachsen

Düngebedarf->was gedüngt werden muss: Differenz aus Bedarf und was der Boden gibt

Ertrag in Abhängigkeit von Düngung

Ertrag start bei 40 dt/ha

Es gibt Optimum und Maximum

r”2 Wert ist der Bestimmtheitswert = wie stark ist der Ertrag durch den Versuch gesteuert 0,5 bis 0,8 gut

Kann auch ein geselschaftliches Optimum geben, z.B. aus Umweltschutz gründen

1. Bodenproben: Grundnährstoffuntersuchung

   30cm Ackerland

   10cm Grünland

   alle 6 Jahre im Herbst

mg Nährstoff/100g Boden-> Gehaltsklasse -> kultur, Standort, Ertrag -> Düngebedarf

Nmin Untersuchung: (Nmin = mineralisierter N=NO3-N; NH4-N

0-30;30-60;60-90cm

jedes Jahr im Frühjahr

-> kg N/ha -> Sollwertmethode -> Standort/Kulturwertbezogener Sollwert

für B Weizen: 220 kg N/ha -> 80 dt/ha

Abschläge:

• Nmin

• Vorfrucht (Raps)

• org. Dü. im Frühjahr

Zuschläge:

• Ertrag

• Witterung

• Standort

= Düngebedarf

1. Pflanzenanalyse

Analyse muss genau zur richtigen Zeit fürs richtige Element stattfinden.

Element nur im Xylem (abgestorben): Mangelsymtome nur in den neuen Blättern

Phloem (lebend) -> Transport in beide Richtungen möglich

Chlorasen: reversiebel -> akuter Nährstoffmangel

Nekrosen: irreversiebel -> akuter Nährstoffmangel

= Nährstoffausnutzung

• Verhältnis von verbrauchter Nährstoffmenge je Produkteinheit

• Lang- und kurzfristiege Nährstoffeffizienz -> Nährstoffe zirkulieren innerbetrieblich

• hohe Nährstoffausnutzung durch langes zirkulieren im Betrieb -> wenig Verluste

Abhängig von:

• Mineraldünger

• Wirtschaftsdünger

• Standort

• Managment

Wie ist die Nährstoffwirkung organischer Dünger im Verhältnis zu mineralischen Düngemitteln?

Nährstoffbilanz:

Nährstoffimport - Nährstoffexport = Nährstoffsaldo

Dient der Bewertung des Nährstoffmanagments

Feld-Stall-Bilanz:

Stall spielt bei der Bilanzierung keine Rolle, es wird nur das Feld bilanziert

Milchviehfutterbaubetrieb = 60-80kg N/ha

Hof-Tor-Bilanz

es wird der Gesamtbetrieb bilanziert

100-120 kg N/ha

=170kg N/ha org.dü. im drei Jahresschnitt

Nettosaldo: Abzug der unvermeidbaren Stickstoffverluste

Bruttosaldo: inkl. der unvermeidbaren Stickstoffverluste

• Kalyptra: Kohlenhydrate, schützt die Wurzelspitze vor Verletzungen

• Wurzelhaare: Nährstoff- und Wasseraufnahme, Oberflächenvergrößerung, direkter Kontakt zur Rizosphäre

• Kasparischer Streifen: In der Endodermis, kontrolliert Wasser und Nährstoff zustrom

  -> Wasser und gelöste Nährstoffe können nur apoplastisch transportiert werden

  -> hier muss der Transport in den Symplasten erfolgen

• Phytohormone: Steuern, obb und wie die Pflanzen wachsen oder Nährstoffe aufnehmen etc.

! Rizospähre (=Hotspot) nicht klar abgrenzbarer Bodenbereich, der durch Wurzeln direkt beeinflu sst wird ! -> Wurzelexundate werden hier freigesetzt

-> von Bakterien und Pilzen belebt, hohe Aktivität-> an Meristemen

Hotspot weil an der Wurzel immer eine Quelle für Substrat ist -> Mikroben vermehren sich

Substrat sind Wurzelexundate, organsiche Verbindungen die von der Pflanze in den Boden abgegeben werden

Hierzu zählt besonders das Mucigel = Wurzelexundat; wird als Wurzelschleim freigesetzt, bildet dünne Schicht über Wurzel

Funktion:

1. Schutz der Wurzel

2. Nährstoffaufnahme: bindet kationen

3. Mikrobielle Besiedlung

4. Pufferfunktion

Meristem (Wurzelwachstumszellen) sind von Kalyptra umgeben, schützen und produzieren Wurzelexundate: speziell Mucigel

Mykorrhiza mit der Rhizosphäre

1. Vergrößerung der Absorptionsfläche

2. Mobilisierung von Nährstoffen

3. Verbesserung der Bodenstruktur

Raps = kein Mykorryzierung -> Vergrößerung der Pflanzenfläche

Versauerung: Mobilisierung von Nährstoffen

Knöllchenbakterien -> Leguminosen (Rhizobien):

• können Sickstoff aus Luft aufnehmen und Fixieren

• Infektion über Wurzelhaare -> wollen zum Zentralzylinder

• Leghämoglobin trennt Nitrogenase vom Sauerstoff, weg dahin lösen sie Wucherungen aus -> Zusammenspiel aus Legumhose und Bakterien, da ein Teil auf DNA der Pflanzenwurzel ein anderer Teil auf DNA des Bakteriums gespeichert ist

  -> Transport von O2 sodass Wachstumsprozesse stattfinden können und N-Fixierung möglich wird

ungleich Vorfrucht

• Futterleguminosen/Grasgemenge ca. 300kg N/ha

• Körnerleguminosen:

  • Ackerbohne 170-200 kg N/ha

  • Erbse 100-150 kg N/ha

  • Lupine 100-150 kg N/ha

-> Vorfruchtwert ca. 40kg N/ha

Antransport der Nähstoffe:

• Diffusion: Konzentrationsgradient zwischen Wurzeloberfläche und Boden

• Massenfluss: Transpirationssog

• Interzeption: Wurzel wächst zu Nährstoff hin

• passiver Transport: durch Diffusion (einfach, aber selten)

• aktiver Transport entgegen elektrochem. Gefälle

Steigt H+ in der Bodenlösung, sinkt der pH-Wert

Protonenpumpe -> Motor der Nährstoffaufnahme

Nährstoffe können sich gegenseitig beeinflussen

-> Synergie und Antagonismen

hohe Kaium gehalte blockieren Mg

-> spezifische Enzyme nur für Kalium da sind

-> Mg nur mit allgemeinen unspezifischen Enzymen

Motor: Transpiration (Transpiration ist die Wasserverdunstung von Pflanzenblättern, die den Wassertransport antreibt)

Leitorgan: Xylem (abgestorbenes Gewebe), -> Transport nach oben

-> Einbau der Nährstoffe in die org. Substanz -> erfüllen dort spezifische Funktion

Phloem (lebend): kann von oben nach unten transportieren

Assimilate in der Wurzel -> Wachstumsprozess

KAK: Kationenaustauschkapazität

Effektive KAK: Summe aller permanenten und variabel nagativen Ladungenbei aktuellem pH-Wert

Potentielle KAK: Summe aller permanenten und variablen Ladungen bei pH-Wert 7-8

Ton und Humin:Sie binden reversible positiv geladene Nährstoff-Kationen (z.B. K+, Ca2+, Mg2+) an ihrer Oberfläche. Dies verhindert, dass die Nährstoffe ausgewaschen werden, und macht sie gleichzeitig für Pflanzen verfügbar, wenn diese im Austausch H+-Ionen abgeben.

Tonminerale:

• negative Ladung -> isomorpher Ersatz

• permanente Ladung

• nicht pH-Abhängig

Huminstoffe

• variable Ladung

• pH abhängig -> wegen funktioneller Gruppen

Nährstoffverfügbarkeit wird vom pH Wert beeinflusst

pH >8 / <5,5 nicht relevant