Untersuchungen zur Düngung landwirtschaftlicher Kulturpflanzen auf der Basis schlagspezifischer Parameter in Rheinland-Pfalz unter besonderer Berücksichtigung der Stickstoffversorgung:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
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Mainz
1999
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| Schriftenreihe: | Landesanstalt für Pflanzenbau und Pflanzenschutz <Mainz>: Schriftenreihe
9 |
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| Beschreibung: | Zugl.: Gießen, Univ., Diss. |
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| adam_text | Titel: Untersuchungen zur Düngung landwirtschaftlicher Kulturpflanzen auf der Basis schlagspezifischer Pra
Autor: Lang, Christian
Jahr: 1999
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Tabellenverzeichnis....................................................................................................7
Abbildungsverzeichnis...............................................................................................9
Abkürzungsverzeichnis............................................................................................12
1. einleitung.........................................................................................................14
1.1 Einführung in den Problemkreis.......................................................................14
1.2 Ansatz für das eigene Projekt...........................................................................14
2. LITERATURÜBERSICHT________________________________________17
2.1 Stickstoff als Wachstumsfaktor.....................................................................17
2.2 Nitrat und N-Düngung als Qualitätsfaktor der pflanzlichen Pro-
duktion.........................................................................................................................18
2.3 Schutz des Grundwassers vor Nitrateintrag................................................18
2.4DieNmin-Methode als Instrument der Bedarfsermittlung........................21
2.5 Stickstoffbedarf und Stickstoffbilanz..........................................................22
2.6 Die Pflanzenanalyse...........................................................................................25
2.7 N-Simulation.........................................................................................................26
2.8 Besonderheiten bei einzelnen Kulturen.........................................................27
2.8.1 Winterweizen...............................................................................................................27
2.8.2 Braugerste...................................................................................................................28
2.8.3 Wintergerste...............................................................................................................28
2.8.4 Mais................................................................................................................................28
2.8.5 Kartoffel......................................................................................................................29
2.9 Grundnährstoffversorgung.............................................................................30
3. MATERIAL UND METHODEN DES GESAMTPROJEKTES----------------32
3.1 Struktur und methodische Grundlagen der Düngungsberatung..............32
3.2 Die Berechnungen zur Ausnutzung der N-Düngung.....................................33
3.3 Statistische Verrechnung der Ergebnisse:.....................................................35
LPP Schriftenreihe 9/99
Inhaltsverzeichnis
4. MATERIAL, METHODEN, ERGEBNISSE UND DISKUSSION DER
teilprojekte_______________________________________37
4.1 Bodenprobenentnahme und Analytik________________________________37
4.1.1 Materialund Methoden............................................................................................37
4.1.2 Ergebnisse und Erläuterung der Bodenprobenentnahme................................40
4.1.3 Ergebnisse und Erläuterung der Analytik..........................................................41
4.1.3.1 I. Ringuntersuchung............................................................................................41
4.1.3.2 II. Ringuntersuchung...........................................................................................45
4.1.3.3 III. Ringuntersuchung..........................................................................................46
4.1.3.4 IV. Ringuntersuchung..........................................................................................50
4.1.4 Diskussion der Bodenprobenentnahme und der Analytik................................53
4.2 Entwicklung der Modifizierten Nmin-Methode -----------------------------56
4.2.1 Material und Methoden............................................................................................56
4.2.2 Ergebnisse.....................................................................................................................57
4.2.2.1 Die Entwicklung der Modifizierten Nmin-Methode .................................................57
4.2.2.2 Faktoren, die den N-Solhvert modifizieren..................................................................57
4.2-2.3 Die bedarfegerechte Aufteilung der N-Sollwerte.........................................................61
4.2.2.4 Erweiterte Korrekturfaktoren.......................................................................................64
4.2.2.5 Modifizierte Nmin-Methode und N-Bilanz bzw. Netto-N-Mineralisation..................64
4.2.3 Diskussion.....................................................................................................................66
43 Feldversuche mit der Modifizierten Nmin-Methode_________________69
4.3.1 Winterweizen 1991 -1993...........................................................................................69
4.3.1.1 Material und Methoden................................................................................................69
4.3.1.2 Ergebnisse.....................................................................................................................70
4.3.1.3 Diskussion....................................................................................................................74
4.3.2 BRAUGERSTE 1988- 1994..............................................................................................78
4.3.2.1 Material und Methoden................................................................................................78
4.3.2.2 Ergebnisse.....................................................................................................................80
4.3.2.3 Diskussion....................................................................................................................96
4.3.3 Mais 1991 -1992..........................................................................................................101
4.3.3.1 Material und Methoden..............................................................................................101
4.3.3.2 Ergebnisse...................................................................................................................103
4.3.3.3 Diskussion..................................................................................................................106
4.3.4 Kartoffel 1991 -1994...............................................................................................108
4.3.4.1 Material und Methoden..............................................................................................108
__ __ LPP Schriftenreihe 9/99
Inhaltsverzeichnis
4.3.4.2 Ergebnisse...................................................................................................................110
4.3.4.3 Diskussion..................................................................................................................115
4.4 Das N-Dynamik-Programm........................................................„...................120
4.4.1 Material und Methoden..........................................................................................120
4.4.2 Ergebnisse und Erläuterung.................................................................................124
4.4.2.1 Allgemeine Auswertungen.........................................................................................124
4.4.2.2 Auswertungen zu Kartoffeln......................................................................................133
4.4.2.3 Häufigkeitsverteilungen und Mittelwerte zur Interpretation der Ergebnisse.............136
4.4.2.4 Schätzung des Nmin-Gehaltes in 60 - 90 cm.............................................................141
4.4.2.5 Ammonium-N-Gehalte in Ackerböden......................................................................142
4.4.3 Diskussion...................................................................................................................143
4.5 Eignung von N-Simulationsmodellen für die Düngungsberatung... 151
4.5.1 Material und Methoden..........................................................................................151
4.5.2 Ergebnisse der Datenerhebung.............................................................................151
4.5.3 Diskussion...................................................................................................................152
4.6 Das Nährstoff-Informations-System Rheinland-Pfalz____.................156
4.6.1 Material und Methoden..........................................................................................156
4.6.2 Ergebnisse...................................................................................................................156
4.6.3 Diskussion...................................................................................................................159
4.7 Die Nährstoffversorgung rheinland-pfälzischer Acker-, Weinbau-
und Kleingartenstandorte_____________________________________________161
4.7.1 Untersuchungen von Acker-, Weinbau- und Kleingartenstandorten........161
4.7.1.1 Material und Methoden..............................................................................................161
4.7.1.2 Ergebnisse...................................................................................................................164
4.7.1.2.1 Untersuchungen von Acker- und Weinbaustandorten 164
4.7.1.2.2 Untersuchungen von Kleingärten 165
4.7.1.3 Diskussion..................................................................................................................167
4.7.2 NÄHRSTOFFBILANZEN AUSGEWÄHLTER BETRIEBE......................................................170
4.7.2.1 Material und Methoden..............................................................................................170
4.7.2.2 Ergebnisse...................................................................................................................170
4.7.2.3 Diskussion..................................................................................................................174
LPP Schriftenreihe 9/99
Inhaltsverzeichnis
S.ZUSAMMENFASSUNG______________________________..........................176
6. AUSBLICK____________________________________............................___178
Lebenslauf_____________............................................................................195
Danksagung................................................................................................. 196
7. Anhang _______________________________________________________197
Der Anhang wird in einer verkürzten Fassung dargestellt. Im Hauptteil wird daher teilweise
auf Tabellen und Abbildungen verwiesen, die in der Schriftenreihe nicht abgedruckt wurden.
Auf Wunsch können diese beim Institut für Pflanzenernährung der Justus-Liebig-Universität
Gießen eingesehen oder bei der Landesanstalt für Pflanzenbau und Pflanzenschutz, Mainz an-
gefordert werden.
LPP Schriftenreihe 9/99
Tabellenverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Die Hoftor-Bilanz.........................................................................................................23
Tab. 2: Die Flächenbilanz.........................................................................................................23
Tab. 3: Maximal tolerierbarer Bilanzüberschuß.......................................................................24
Tab. 4: Potentielle Nitratkonzentration im Rohwasser in Abhängigkeit vom auswaschungs-
gefahrdeten N-Bilanzüberschuß und der jährlichen Sickerwassermenge.....................25
Tab. 5: Einteilung der Nährstoffversorgung von Böden in Gehaltsklassen.............................31
Tab. 6: Ergebnisse der II. Ringuntersuchung auf Nitrat-N vom 19.06.1991...........................45
Tab. 7: Ergebnisse der III. Ringuntersuchung auf Nitrat-N vom 29.07.1991..........................48
Tab. 8: Ergebnisse der III. Ringuntersuchung auf Ammonium-N vom 29.07.1991................48
Tab. 9: Ergebnisse der IV. Ringuntersuchung auf Nitrat-N vom 05.04.1993..........................51
Tab. 10: Ergebnisse der IV. Ringuntersuchung auf Ammonium-N vom 05.04.1993..............51
Tab. 11: Beispiel für die Ermittlung der Bestandesentwicklung von Winterweizen zur
Start-N-Gabe in Rheinhessen........................................................................................60
Tab. 12: Der N-Bedarf von Sommergerste (kg N/ha) in Abhängigkeit von Ertragsniveau
und Rohproteingehalt....................................................................................................61
Tab. 13: N-Aufnahme von Winterweizen, Winterroggen und Sommergerste in
verschiedenen Entwicklungsstadien.............................................................................62
Tab. 14: N-Sollwerte bei mittlerer Ertragserwartung und N-Aumahme der Gesamtpflanze
im Vergleich..................................................................................................................65
Tab. 15: Varianten der N-Düngungsversuche zu Winterweizen..............................................69
Tab. 16: Gesamt-Auswertung der Winterweizen-Düngungsversuche 1991-1993...................70
Tab. 17: Varianten der N-Düngungsversuche zu Braugerste...................................................78
Tab. 18: Zusammenfassung der N-Düngungsversuche zu Braugerste 1988 -1990................80
Tab. 19: Zusammenfassung der N-Düngungsversuche zu Braugerste 1991 -1993................82
Tab. 20: Sicherheit der Erzeugung von Braugerste mit verschiedenen Düngesystemen
in Versuchen 1988-1993...............................................................................................84
Tab. 21: Rohprotein-Gehalte in % der N-Düngungsversuche zu Braugerste 1994.................85
Tab. 22: Zusammenfassung der Auswertung der verschiedenen N-Düngeempfehlungen
zu Braugerste.................................................................................................................86
Tab. 23: Erträge und Eiweißgehalte der 3-jährigen Versuchsserie Saatstärke/N-
Düngung/Fungizid in Rheinland-Pfalz (1991 - 1993)..................................................95
Tab. 24: Sortierung der 3-jährigen Versuchsserie Saatstärke/N-Düngung/Fungizid in
Rheinland-Pfalz (1991-1993)........................................................................................95
Tab. 25: Versuchsanlage der Mais-Düngungsversuche 1991 - 1992....................................101
Tab. 26: Nmin-Gehalte zur Saat und zum 6-Blatt-Stadium in Mais-Düngungsversuchen.... 103
1991-1992............................................................................................................................103
LPP Schriftenreihe 9/99 7
Tabellenverzeichnis
Tab. 27: Ertragsergebnisse relativ zum Versuchsmittel und Duncan-Test-Ergebnis
der N-Düngungsversuche zu Kartoffeln 1991 - 1994.................................................112
Tab. 28: N-Salden und N-Ausnutzung der N-Düngungsversuche zu
Kartoffeln 1991 - 1994...............................................................................................U3
Tab. 29: Nitratgehalte der N-Düngungsversuche Kartoffeln 1991 - 1994.............................114
Tab. 30: Nmin-Werte der Bodenschichten in 0 - 90 cm Tiefe vom 01.01.-31.03.
in den Jahren 1992 -1994............................................................................................136
Tab. 31: Häufigkeitsverteilung der Nmin-Gehalte mit Vorfrucht Braugerste,
Frühjahr 1992 - 1994...................................................................................................137
Tab. 32: Häufigkeitsverteilung der Nmin-Gehalte mit Vorfrucht Mais,
Frühjahr 1992 -1994...................................................................................................138
Tab. 33: Ergebnisse: Durchschnittliche Ammonium-N-Gehalte in Rheinland-Pfalz
in den Jahren 1990 - 1992...........................................................................................142
Tab. 34: Ermittlung der Versorgungsstufe (mg/lOOg Boden)................................................161
Tab. 35: Einteilung der C-Gehalte bei der Auswertung von Grundnährstoffanalysen
in Kleingärten..............................................................................................................163
Tab. 36: Einteilung der P2O5-Gehalte von 419 Ackerbau- und 4.198 Weinbau-
standorten 1988 sowie 3.048 Weinbaustandorten 1989 in Gehaltsklassen;...............165
Tab. 37: Auswertung der Nährstoffgehalte von Kleingärten.................................................166
LPP Schriftenreihe 9/99
Abbildungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Die Projektuntergliederung.........................................................................................15
Abb. 2:DieNmin-Methode......................................................................................................21
Abb. 3: Der Prototyp eines Gerätes zur Entnahme von Bodenproben aus Reihenkulturen
oder Getreidebeständen in fortgeschrittenem Entwicklungsstadium............................40
Abb. 4: Nitrat-N-Gehalte der I. Ringuntersuchung - Boden Nr. 3...........................................41
Abb. 5: Nitrat-N-Gehalte der I. Ringuntersuchung - Boden Nr. 5...........................................41
Abb. 6: Ammonium-N-Gehalte der I. Ringuntersuchung - Boden Nr. 3.................................42
Abb. 7: Ammonium-N-Gehalte der I. Ringuntersuchung - Boden Nr. 5.................................42
Abb. 8: Schematische Darstellung der N-Verfügbarkeit bei Winterweizen in
verschiedenen Entwicklungsstadien.............................................................................58
Abb. 9: Schematische Darstellung der Modifizierten Nmin-Methode.....................................67
Abb. 10: Proteingehalte bei verschiedener N-Düngung in Winterweizendüngungs-
versuchen 1991 - 1993.................................................................................................73
Abb. 11: N-Entzug bei verschiedener N-Düngung in Winterweizen N-Düngungs-
versuchen 1991 - 1993.................................................................................................73
Abb. 12: N-Saldo in Winterweizen-Düngungsversuchen 1991 -1993....................................74
Abb. 13: Nmin-Gehalte bei verschiedener Ackerzahl in den Modifizierten Nmin-
Methode-Varianten 1988 - 1993...................................................................................87
Abb. 14: Einfluß der Ackerzahl auf die N-Düngung bei den Modifizierten Nmin-
Methode-Varianten.......................................................................................................88
Abb. 15: N-Saldo bei verschiedener Ackerzahl in den Modifizierten Nmin-Methode-
Varianten der Braugerste-Düngungsversuche..............................................................88
Abb. 16: N-Entzug in 0-N-Varianten bei verschiedener Ackerzahl in Düngungsversuchen
zu Braugerste.................................................................................................................89
Abb. 17: N-Salden in 0-N-Varianten bei verschiedener Ackerzahl in Düngungsversuchen
zu Braugerste 1988-1993..............................................................................................89
Abb. 18: N-Düngung bei verschiedenen Nmin-Gehalten in den Modifizierten Nmin-
Varianten der Braugersten-Düngungsversuche 1988 -1993........................................90
Abb. 19: N-Entzug bei verschiedener N-Düngung in Braugerste-Düngungsversuchen
1988-1993...................................................................................................................91
Abb. 20: N-Salden bei verschiedener N-Düngung in Braugerste-Düngungsversuchen 1988 -
1993...............................................................................................................................91
Abb. 21: N-Salden bei Düngung nach der Modifizierten Nmin-Methode 1988 -1993...........92
Abb. 22: Landwirtschaftliche und Apparente N-Ausnutzung in Braugerste-
Düngungsversuchen 1988 - 1993..................................................................................93
Abb. 23: Physiologische und apparente N-Ausnutzung in Braugerste-Düngungsversuchen
1988-1993...................................................................................................................93
LPP Schriftenreihe 9/99 9~
Abbildungsveizeichnis
Abb. 24: Physiologische N-Ausnutzung bei versch. N-Entzug in Braugerste- Düngungs-
versuchen.......................................................................................................................94
Abb. 25: N-Düngung, N-Entzüge und N-Salden der N-Düngungsversuche Silomais
1991/92........................................................................................................................104
Abb. 26: Nmin-Gehalte nach der Ernte der Silomais-Versuche 1991/1992..........................105
Abb. 27: Erhebungsuntersuchung Nmin-Gehalte in Kartoffeln zur Pflanzung, Blüte
u. Ernte, Vorderpfalz 1990..........................................................................................110
Abb. 28: Zusammenfassung der Nachernte-Nmin-Untersuchungen......................................111
Abb. 29: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz bei verschiedenen Ackerzahlen 01.01. -
31.03.1991...................................................................................................................124
Abb. 30: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz bei verschiedenen Ackerzahlen 01.01. -
31.03.1992...................................................................................................................124
Abb. 31: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz bei verschiedenen Bodenarten 1994 und 1995
vom 01.01. - 31.03......................................................................................................125
Abb. 32: Nmin-Gehalte in Rheinhessen und der Vorderpfalz bei verschiedenen
Vorfrüchten im Frühjahr 1990....................................................................................125
Abb. 33: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz 1991 nach verschiedenen Vorfrüchten
bis 31.03.1991.............................................................................................................126
Abb. 34: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz 1992 nach verschiedenen Vorfrüchten
bis 31.03.1992.............................................................................................................126
Abb. 35: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz nach verschiedenen Vorfrüchten im
Herbst 1992.................................................................................................................127
Abb. 36: Nmin-Gehalte in verschiedenen Regionen von Rheinland-Pfalz im
Herbst 1992.................................................................................................................128
Abb. 37: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz nach verschiedenen Vorfrüchten
am 05.03.1993.............................................................................................................128
Abb. 38: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz nach verschiedenen Vorfrüchten bis
zum 22.03.1993...........................................................................................................129
Abb. 39: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz bei verschiedenen Hauptfrüchten bis
31.03.1993...................................................................................................................130
Abb. 40: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz 1994 nach verschiedenen Vorfrüchten bis
31.03.1994...................................................................................................................131
Abb. 41: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz 1995 nach verschiedenen Vorfrüchten bis
31.03.1995...................................................................................................................131
Abb. 42: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz in verschiedenen Regionen bis 31.03.1992......132
Abb. 43: Nmin-Gehalte in Rheinland-Pfalz in verschiedenen Regionen bis 31.03.1994......132
Abb. 44: Nmin-Gehalte bei Hauptfrucht Kartoffel mit verschiedenen Vorfrüchten
01.01. - 01.05.1991.....................................................................................................133
Abb. 45: Nmin-Gehalte bei Haupffrucht Kartoffel mit verschiedenen Vorfrüchten vom
01.05.-01.06. 1991....................................................................................................134
10
LPP Schriftenrea* V99
Abbildungsverzeichnis
Abb. 46: Mittlere Nmin-Gehalte bei Hauptfrucht Kartoffel in verschiedenen Monaten.......135
Abb. 47: Häufigkeitsverteilung der Nmin-Gehalte, Vorfrucht Winterweizen,
Frühjahr 1992 - 1994...................................................................................................136
Abb. 48: Häufigkeitsverteilung der landesweit ermittelten Nmin-Gehalte bei Vorfrucht
Winterweizen, Frühjahr 1992.....................................................................................139
Abb. 49: Häufigkeitsverteilung der Nmin-Gehalte bei Vorfrucht Winterweizen im
Vorderhunsrück 1992..................................................................................................139
Abb. 50: Häufigkeitsverteilung der Nmin-Gehalte bei Vorfrucht Winterweizen,
Frühjahr 1994..............................................................................................................140
Abb. 51: Häufigkeitsverteilung der Nmin-Gehalte in der Region Vorderhunsrück 1994 .... 140
Abb. 52: Schätzung der Nmin-Gehalte in 60 - 90 cm - Vergleich gemessener zu berechne-
ten Werten bei verschiedener Bodenart vom 01.01. - 01.04. des jeweiligen Jahres... 142
Abb. 53: Regressionsgeraden der Nährstoffgehalte von Ober- und Unterböden im
Ackerbau.....................................................................................................................164
Abb. 54: Nährstoff-Salden/ha bzw. Großvieheinheit von 22 Betrieben in der Eifel,
1992/93........................................................................................................................170
Abb. 55: Nährstoff-Salden von 22 Betrieben in der Eifel, 1992/93.......................................171
Abb 56: P2O5-Salden je Hektar von 22 Betrieben in der Eifel, 1992/93................................172
Abb. 57: K2O-Salden je Hektar von 22 Betrieben in der Eifel, 1992/93................................172
Abb. 58: Kosten je Betrieb bei der Düngung durch positive Nährstoff-Salden.....................173
Abb. 59: Kosten je Hektar bei der Düngung durch positive Nährstoff-Salden......................174
Abb. 60: Gesamtkonzept der Düngungsberatung in Rheinland-Pfalz....................................179
LPP Schriftenreihe 9/99 11
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