Die Stickstoff-Versorgung der Pflanzen aus dem Stickstoff-Stoffwechsel des Bodens: ein Beitrag zu einer Pflanzenernährungslehre des organischen Landbaus
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Weikersheim
Margraf
1994
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| Ausgabe: | 2. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Ökologie & Landwirtschaft
4 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | VIII, 290 S. graph. Darst. |
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Seite
I. VORWORT 1
1. EINLEITUNG: DIE ABHÄNGIGKEIT DES WOHLSTANDES DER
VOLKSWIRTSCHAFTEN VON DEM NIVEAU DER LANDWIRT-
SCHAFTLICHEN ERTRÄGE BIS ENDE DES 19. JAHRHUNDERTS 4
1.1 Der Gegensatz von Ackerbau und Viehhaltung im Mittelalter 4
1.2 Intensivierung von Ackerbau und Viehhaltung durch Hofdüngerwirtschaft
und systematischen Feldfutterbau 5
1.3 Die Entwicklung der Mineraldüngung vom 19. bis Ende des 20. Jahrhunderts 6
1.3.1 Aktive Nährstoff mobilisierung aus den Bodenvorräten bei Grundnährstoffen 6
1.3.2 Der Einfluß der N-Versorgung auf die Vitalität des Pflanzenorganismus 7
2. URSACHEN UND ENTSTEHUNG DER HOHEN N-SALDEN IN
DER KONVENTIONELLEN LANDWIRTSCHAFT 8
2.1 Der Grenzerlös als Maßstab für den Aufwand an mineralischen
Stickstoffdüngern in der Landwirtschaft 8
2.2 Die Spezialisierung der Betriebe unter dem Gesichtspunkt der Gewinn-
optimierung 8
2.3 Die Ausweitung der mineralischen Stickstoffdüngung von 1950 bis 1980 im
Verhältnis zur Entwicklung der N-Salden pro Hektar 9
2.3.1 Die Differenzierung der N-Bilanzsalden nach Ländern und Regionen 9
2.3.2 Die Differenzierung der N-Bilanzsalden nach landwirtschaftlichen
Betriebstypen 9
2.3.3 Die Reduzierung der N-Bilanzsalden der Betriebstypen von 1980 bis 1988
durch veränderte Beratungsschwerpunkte und sinkende Erzeugerpreise 10
2.3.4 Der N-Bilanzüberschuß differenziert nach Bodennutzung und nach Kulturen 11
2.3.5 Zusammenfassung 11
3. DER ANSTIEG DER NITRATGEHALTE IN DEN TRINKWASSER-
GEWINNUNGSANLAGEN SEIT DEN 60ER JAHREN 12
4. EINFLUßFAKTOREN AUF DIE NITRATBELASTUNG DES
GRUNDWASSERS 13
4.1 Der Einfluß der Bodenart auf Nitratkonzentration und jährliche
Verlagerungsstrecke 15
4.2 Der Einfluß von Niederschlagsmenge und -Verteilung im Verhältnis zur
Bodenart auf die Sickerwasserspende im Winterhalbjahr 16
4.3 Der Einfluß von Ladungsträgern auf die Nitratadsorption im Boden 16
4.4 Möglichkeiten der mikrobiellen Nitratumwandlung im Boden 17
4.4.1 Umfang der gasförmigen N-Verluste aus dem Oberboden 18
4.4.2 Umfang des Nitratabbaus in der ungesättigten Zone im Unterboden und
II
mögliche Einflußfaktoren 18
4.4.3 Die Denitrifikation im Gnindwasserleiter 19
4.4.4 Zusammenfassung 20
5. POLITISCHE MAßNAHMEN ZUR BEGRENZUNG DER UMWELT-
BELASTUNG DURCH DIE DÜNGUNG IN DER LANDWIRTSCHAFT 21
6. KONZEPTE ZUR VERRINGERUNG DER NITRATBELASTUNG DES
GRUNDWASSERS DURCH REDUZIERUNG DES N-SALDOS 22
6.1 Vorschläge zur Verringerung der N-Ausscheidung landwirtschaftlicher
Nutztiere 22
6.2 Strategien zur Optimierung der N-Versorgung der Pflanzen und zur
Reduzierung des Aufwandes an mineralischen Stickstoffdüngern 23
6.2.1 Berücksichtigung der Restnitratgehalte aus der Düngung und
Mineralisierung des Vorjahres in der Düngerbemessung durch die
Einführung der Nmm-Methode 23
6.2.2 Methoden zur Erfassung der N-Nachlieferung aus der organischen
Substanz des Bodens 24
6.2.2.1 Abschätzung der N-Nachlieferung nach regionalen Erfahrungswerten 25
6.2.2.2 Abschätzung der N-Nachlieferung mit Hilfe von Simulationsmodellen 25
6.2.2.3 Biologische Methoden zur Prognose der Mineralisierungsleistung von
Böden 26
6.2.2.4 Chemische Methoden zur Prognose der Mineralisierungsleistung von
Böden 26
6.3 Die Rahmenrichtlinien des Organischen Landbaus vermeiden die Fehl-
entwicklungen der konventionellen Landwirtschaft 28
6.4 Zusammenfassung 29
7. DIE AUSWIRKUNGEN DER AGRARPREISSENKUNGEN UND DER
EXTENSIVIERUNGSRICHTUNIEN AUF DIE BETRIEBS-
STRUKTUR UND DEN MINERALDÜNGERAUFWAND IN DER
BUNDESREPUBLIK 30
8. GRUNDLAGEN DER STICKSTOFFVERSORGUNG LANDWIRT-
SCHAFTLICHER KULTURPFLANZEN IN LANDWIRTSCHAFT-
UCH GENUTZTEN BÖDEN 32
8.1 Der Anteil des Bodenstickstofrs an der Stickstoffaufnahme der Pflanzen
bei mineralischer Stickstoffdüngung 32
8.2 Der Einfluß der Gesamt-N-Gehalte des Bodens und der Nettomineralisie-
rungsrate auf die Höhe der Boden-N-Nachlieferung 33
8.2.1 Die Verteilung des Boden-N in verschiedenen Bodenfraktionen 33
8.2.2 Einfluß verschiedener Bodenprozesse auf die Nettomineralisierungsrate
und den pflanzenverfügbaren Stickstoff im Boden 34
8.2.3 Umfang und Nährstoffgehalte der mikrobiellen Biomasse im Boden 36
Ill
8.2.4 Veränderungen der mikrobiellen Biomasse zu verschiedenen Jahreszeiten 37
8.2.5 Die Verteilung von ^N-Mineraldüngerstickstoff auf verschiedene
Bodenfraktionen 38
8.2.6 Der Einfluß von Mineraldünger-N auf die Mineralisierung von
Bodenstickstoff 39
8.2.7 Der Einbau von Abbauprodukten der Ernte- und Wurzelrückstände
in Bodenfraktionen und ihre Wirkung auf die Boden-N-Nachlieferung 41
8.2.8 Nettomineralisierung und Nettoimmobilisierung von Stickstoff im Boden 42
8.3 Der Einfluß der Pflanzen auf die Stoffwechselprozesse im Boden 42
8.3.1 Einfluß des Pflanzenstoffwechsels auf die mikrobielle Biomasse 43
8.3.2 Einfluß der Pflanzen auf die Mineralisierung der organischen Substanz des
Bodens 43
8.3.3 Einfluß von Pflanzen auf den Abbau von Ernterückständen im Boden 44
8.4 Aufbau und Struktur des Huminstoffsystems im Boden 45
8.4.1 Der Aufbau des Huminstoffsystems nach Ziechmann (1980) 46
8.4.2 Physikalische und chemische Phänomene der Huminstoffe 46
8.4.3 Das Huminstoffsystem weist viele Merkmale des Systemaufbaus von
Organismen auf 48
8.5 Plädoyer für ein dynamisches Modellkonzept des Humusaufbaues
und des C- und N-Stoffwechsels des Bodens 49
9. DER ORGANISMUSGEDANKE IN DEN BIOLOGISCHEN WISSEN-
SCHAFTEN - ERKENNTNISTHEORETISCHE GESICHTSPUNKTE
ZUM ORGANISCHEN LANDBAU 52
9.1 Reduktionismus und Holismus als erkenntnistheoretische Ansätze
in den biologischen Wissenschaften 52
9.2 Die vier Aspekte der Verursachung bei Aristoteles 53
9.3 Ursachen der Variabilität bei Organismen im Verhältnis zu
physikalischen Phänomenen 54
9.3.1 Das Ganze ist mehr als die Summe der Teile 54
9.3.2 Das Verbundprinzip von organischen Subsystemen nach
Rotschuh (1963) 55
9.3.3 Die Spannweite der Variabilität von Phänomenen bei Variation der
Einflußfaktoren als charakteristisches Wesensmerkmal von Organismen 56
9.4 Kriterien für die methodische Konzeption der Felduntersuchungen 58
10. DIE PROBLEMSTELLUNG DIESER ARBEIT: DIE N-VERSOR-
GUNG DER PFLANZE AUS DEM N-STOFFWECHSEL DES BODENS 60
10.1 Auswahl der Betriebe 62
10.1.1 Lage der Betriebe und Klimaraum 62
10.1.2 Geologie und Bodenarten 63
10.1.3 Betriebsstruktur und Sozialstruktur der Höfe 67
IV
10.2 Auswahl der Untersuchungsflächen 68
10.3 Bodenuntersuchungen 69
10.3.1 Bodenprobennahrae und Probenaufbereitung 69
10.3.2 Nmin-Untersuchungen 70
10.3.3 q, Nt, CAL-P, CAL-K und Magnesium 70
10.3.4 Gewinnung und Analyse von organischen N-Fraktionen 70
10.3.5 Gewinnung und Analyse von Huminstofffraktionen 71
10.4 Pflanzenuntersuchungen 72
10.4.1 Probennahme und Probenaufbereitung 72
10.4.2 Pflanzenanalysen 72
10.4.3 Ertragsfeststellung 72
10.5 Klimadaten 72
10.6 Bodentemperatur 73
10.7 Nährstoffgehalte der organischen Dünger 73
10.8. Graphische Darstellung 73
11. CHARAKTERISIERUNG DER STICKSTOFF-PROZESSE IM
BODEN AN HAND DER UNTERSUCHTEN PARAMETER 74
11.1 Nitratgehalte der Böden 74
11.2 Austauschbarer Ammoniumgehalt der Böden 74
11.3 Stickstoffaufnahme und -gehalte der Pflanzen 75
11.4 Nettomineralisieningsrate und Nettoimmobilisierungsrate 75
11.5 Norg-Fraktionen der Böden 75
11.5.1 Einflußfaktoren auf die analytische Gewinnung von Nor„-Fraktionen 76
11.5.1.1 Der Einfluß der Probenaufbereitung und der Extraktionsbedingungen
auf die Höhe der Norg-Fraktion 76
11.5.1.2 Trockene Erhitzung der gelagerten Bodenproben 78
11.5.1.3 Extraktionszeit 80
11.5.2 Extraktionsmittel 81
11.6 N,-Gehalte und Extinktionen von Huminstoff-und Huminsäureextrakten 83
12. ERGEBNISSE UND INTERPRETATION DER FELDUNTER-
SUCHUNGEN 84
12.1 Witterungsdaten von Hohenroth und Loheland für den Untersuchungs-
zeitraum 84
12.2 Ergebnisse und Interpretation der Felduntersuchungen in Hohenroth 87
12.2.1 Schaippacker I 87
12.2.2 Schaippacker II 94
12.2.3 Schaippacker III 100
12.2.4 Unteres Herrenfeld vome IV 105
12.2.5 Unteres Herrenfeld vorne I-III 108
12.2.6 Unteres Herrenfeld mitte I und II 119
12.2.7 Unteres Herrenfeld hinten 130
12.2.8 Oberes Herrenfeld vome I 139
12.2.9 Oberes Herrenfeld vorne II 150
12.2.10 Schulfeld 158
12.3 Ergebnisse und Interpretation der Felduntersuchungen in Loheland 168
12.3.1 Herzberg I 168
12.3.2 Herzberg II 170
12.3.3 Herzberg III 177
12.3.4 Baumacker 179
12.3.5 Birkenhof I 182
12.3.6 Birkenhof II 187
12.3.7 Pachtfeld lila 191
12.3.8 Pachtfeld IHb 194
12.3.9 Pachtfeld IV 197
12.3.10 Pachtfeld VI 201
12.4 Ergebnisse der Huminstoffanalysen 211
12.4.1 Einflußfaktoren auf den N-Gehalt der Huminstoffextrakte 211
12.4.2 Die Beziehung der Huminstoff-N-Dynamik zur Nor„-Dynamik 216
12.5 Auswertung der Ergebnisse der Felduntersuchungen 218
12.5.1 Die Dvnamik von Nettomineralisierung und Nettoimmobilisierung
in der Vegetationszeit 218
12.5.2 Die Stickstoffnachlieferung des Bodens im Verhältnis zum
N-Bedarf verschiedener Kulturen 228
12.5.2.1 Kleegras bzw. Luzemegras 228
12.5.2.2 Winterroggen 229
12.5.2.3 Winterweizen 234
125.2.4 Hafer und Sommergerste 234
12.5.25 Futterrüben und Kartoffeln 235
12.5.3 Die Handhabung der Gründüngung zur Intensivierung des
Bodenstoffwechsels und zur Vermeidung von Nitratstick-
stoffverlusten 236
12.5.3.1 Die Bedeutung der Gründüngung für die Stickstoffversorgung der
Pflanzen in der Umstellungszeit 239
12.5.3.2 Verhinderung von Nitratverlusten über Winter durch Grün-
düngungsgemenge auf Sandböden 239
125.4 N-Bilanzausgleich durch Feldfutterleguminosenanbau und
organischer Dünger 240
12.5.5 Ursachen für einen hohen Nitrateintrag in das Grundwasser -
Vermeidungsstrategien 241
125.5.1 Fehler im Management des Bodenstoffwechsels 241
VI
12.5.5.1.1 Intensivierung der Nettomineralisierung durch Düngungs-
maßnahmen zum falschen Zeitpunkt 241
1233.1.2 Nitratbildung und Nitratanreicherung bei Schwarzbrache und Grünbrache 242
123.5.1.3 Umbruch von Feldfutterleguminosen 243
123.5.1.4 Verschiebungen im Verhältnis der Intensitäten von Netto-
mineralisierung zu Nettoimmobilisierung 244
123.5.2 Die Modellvorstellung vom Boden als Nährstoffspeicher als Ursache
für Fehler im Management des Bodenstoffwechsels 246
123.6 Die Eignung der Norg-20°C- und Norg-80°C-Fraktionen zur Netto-
mineralisierangsprognose 248
123.6.1 Veränderung der Norg-Fraktionen in der Fruchtfolge 248
123.6.2 Vergleich der Nor„-Dynamik auf bewachsenen Parzellen im
Verbältais zu Bracheparzellen 250
123.6.3 Die jahreszeitliche Dynamik der 20- + 80*C-Norg-Fraktionen
im Verhältnis zum allgemeinen Gang der mikrobiellen Biomasse 252
123.6.3.1 Verlauf der NOI.„-Fraktionen vom Frühling bis zum Sommer 252
123.63.2 Verlauf der Norg-Fraktionen im Spätsommer und Herbst 256
123.6.4 Die Eignung von Norg-Fraktionen zur Nettomineralisierungsprognose 258
123.7 Der Organismusgedanke als Grundlage der Entwicklung der
Landwirtschaft und des landwirtschaftlichen Betriebes 261
13. GESAMTZUSAMMENFASSUNG 265
14. LITERATURVERZEICHNIS 274
15. ANHANG 283
15.1 Ertragsdaten 283
15.2 Fehlerkritische Bewertung der Analysenergebnisse 288
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