Konzepte zur umweltschonenden Steuerung der N-Düngung über Tropfbewässerung am Beispiel der Tomate (Lycopersicon esculentum M.):
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
München
Utz, Wiss.
2000
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| Series: | Agrarwissenschaften
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 2000 |
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| adam_text | Titel: Konzepte zur umweltschonenden Steuerung der N-Düngung über Tropfbewässerung am Beispiel der Tomat
Autor: Eberhard, Jochen
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis...............................................................................................I
Verzeichnis der Tabellen.................................................................................V
Liste der Abkürzungen.................................................................................XII
1 Einleitung und Problemstellung...............................................................1
2 Stand des Wissens.......................................................................................6
2.1 Stickstoffmanagement.............................................................................6
2.1.1 Allgemein..............................................................................................................6
2.1.2 Nmjn-Gehalt im Boden bei Tropfbewässerung......................................................7
2.1.3 Nitratgehalt im Bodenwasser................................................................................8
2.1.4 Nitratgehalt im Pflanzensaft.................................................................................9
2.1.5 Wurzelwachsrum................................................................................................10
2.2 Bewässerungsmanagement..------....___.......______.______...................11
2.2.1 Wassergabe und Bewässerungsintervall.............................................................11
2.2.2 Bodenfeuchte und Saugspannung.......................................................................12
3 Zielsetzung................................................................................................ 16
4 Material und Methoden..................................__......__...------.......-----18
4.1 A/flteriffA............................»...........*....*............»....»......»»..«...........-*..*. 18
4.1.1 Boden..................................................................................................................18
4.1.2 Witterung............................................................................................................19
4.1.3 Pflanzenmaterial.................................................................................................22
4.1.4 Wasser.................................................................................................................22
4.1.5 Düngemittel.........................................................................................................23
4.1.6 Technische Komponenten...................................................................................23
4.1.6.1 Bewässerungstechnik......................................................................................23
4.1.6.2 Steuertechnik...................................................................................................25
4.2 Methoden.................................................................................................26
4.2.1 Versuchsfragen und Versuchsvarianten.............................................................26
4.2.2 Kulturmaßnahmen..............................................................................................31
4.2.2.1 Bodenbearbeitung und Grunddüngung...........................................................31
4.2.2.2 Anlegen der Beete...........................................................................................32
4.2.2.3 Pflanzung und allgemeine Kulturmaßnahmen...............................................32
4.2.2.4 Kulturdaten und Kulturmaßnahmen...............................................................33
4.2.3 Messungen..........................................................................................................34
4.2.3.1 Messung der Saugspannung im Boden...........................................................34
4.2.3.2 Bestimmung des Nram-Gehaltes im Boden.....................................................35
4.2.3.3 Gewinnung und Analyse des Nitratgehaltes im Pflanzensaft.........................36
4.2.3.4 Gewinnung und Analyse des Nirratgehaltes im Bodenwasser.......................39
4.2.3.5 Erfassung der Ertragskomponenten................................................................40
4.2.3.6 Erfassung der Wurzelverteilung.....................................................................41
4.2.4 Auswertung.........................................................................................................42
5 Ergebnisse....................................................................................„„........••43
5. / Verlauf der Bodenfeuchte anhand der Saugspannungen....-----------• 43
5.1.1 Versuchsjahr 1995..............................................................................................43
5.1.2 Temperaturbeeinflussung der analogen Druckaufhehmer..................................46
5.1.3 Versuchsjahr 1996..............................................................................................48
5.1.4 Versuchsjahr 1997..............................................................................................53
5.2 Zusatzwasserverbrauch und zeitliche Verteilung____________•-----60
5.2.1 Versuchsjahr 1995..............................................................................................6°
5.2.2 Versuchsjahr 1996..............................................................................................M
5.2.3 Versuchsjahr 1997..............................................................................................70
5.5 Nmim-Gehalte des Bodens______.............................................................SO
5.3.1 Versuchsjahr 1995..............................................................................................80
5.3.2 Versuchsjahr 1996..............................................................................................87
5.3.3 Versuchsjahr 1997..............................................................................................91
5.4 Nitratgehalte im Pflanzensaft................................................................93
5.4.1 Blattspindel und Fiederblattstiele.......................................................................93
5.4.2 Versuchsjahr 1995..............................................................................................95
5.4.3 Versuchsjahr 1996..............................................................................................96
5.4.4 Versuchsjahr 1997..............................................................................................99
5.4.4.1 Einfluß der Bewässerung................................................................................99
5.4.4.2 Einfluß der N-Düngung................................................................................103
5.5 Nitratgehalte im Bodenwasser............................................................107
5.5.1 Versuchsjahr 1996............................................................................................107
5.5.2 Versuchsjahr 1997............................................................................................113
5.6 Wurzelverteilung.................................................................................. 120
5.6.1 Versuchsjahr 1995............................................................................................121
5.6.2 Versuchsjahr 1996............................................................................................122
5.6.3 Versuchsjahr 1997............................................................................................122
5.7 Ertrag....___..___......______.__.......________._____.___........__.___.___. 124
5.7.1 Versuchsjahr 1995............................................................................................124
5.7.2 Versuchsjahr 1996............................................................................................129
5.7.3 Versuchsjahr 1997............................................................................................135
5.7.3.1 Einfluß der Bewässerung..............................................................................135
5.7.3.2 Einfluß der N-Düngung................................................................................140
6 Diskussion................................................................................................. 145
6.1 Stickstoffmanagement..—............__................................—.---------145
6.1.1 Stickstoffdüngung und Ertrag...........................................................................145
6.1.2 Nnin-Gehalt des Boden......................................................................................146
6.1.2.1 Nmjn-Gehalt und Düngung.............................................................................146
6.1.2.2 Nmi„-Gehalt und Bewässerung......................................................................148
6.1.3 Nitratgehalt im Bodenwasser............................................................................150
6.1.4 Nitratgehalt im Pflanzensaft.............................................................................152
6.1.5 Wurzelwachstum..............................................................................................155
III
6.2 Bewässerungsmanagement...................................................................157
6.2.1 Wassergabe und Bewässerungsintervall...........................................................157
6.2.2 Bodenfeuchte und Saugspannung.....................................................................159
7 Zusammenfassung....................................................................................161
8 Literaturverzeichnis................................................................................163
9 Anhang......................................................................................................178
IV
Verzeichnis der Tabellen
Tabelle 1: Physikalische Bodeneigenschaften (nach J. Müller, 1992, unveröffentlicht) 18
Tabelle 2: Vorkultur, pH-Wert und Nährstoffgehalte (Bodenschicht: 0-30 cm) der
Versuchsflächen von 1995 - 1997 19
Tabelle 3: 10-jähriges Mittel der Klimadaten 19
Tabelle 4: Monatsmittelwerte der wichtigsten Klimaparameter des Versuchsjahres 1995 20
Tabelle 5: Monatsmittelwerte der wichtigsten Klimaparameter des Versuchsjahres 1996 21
Tabelle 6: Monatsmittelwerte der wichtigsten Klimaparameter des Versuchsjahres 1997 21
Tabelle 7: Zusammensetzung des Bewässerungswassers (Analyse von 1992) 22
Tabelle 8: Verwendete Düngemittel und deren Nährstoffgehalte 23
Tabelle 9: Beschreibung der Varianten zur Bestimmung des Temperatureinflusses
auf die analogen Druckaufhehmer des KLIWADU-Systems. 24
Tabelle 10: Auflistung der wichtigsten Versuchsdaten 27
Tabelle 11: Zusammenstellung der Varianten mit den Versuchsparametem 28
Tabelle 12: Kulturbegleitende Maßnahmen mit Zeitplan für die Versuchsjahre 33
Tabelle 13: Bewässerungsbedarf der Düngevarianten A/95 -D/95. 64
Tabelle 14: Wasserverbrauchsdaten der Varianten A/96 - D/96 69
Tabelle 15: Wasserverbrauchsdaten der Varianten 1/97 - 7/97 79
Tabelle 16: Nmin-Gehalte zu Beginn der Kulturzeit im Versuchsjahr 1995 80
Tabellen: Nmin-Gehalte zu Beginn der Kulturzeit im Versuchsjahr 1996 88
Tabelle 18: Mineralisierung unter Mulchfolie auf einer Brachfläche 88
Tabelle 19: Nmi„-Gehalte zu Beginn der Kulturzeit im Versuchsjahr 1997 91
Tabelle 20: Vergleich der Nitratgehalte in Fiederblattstielen abhängig von
der Position im Blatt 95
Tabelle 21: Nitrat-N-Gehalt im Pflanzensatt im Versuchsjahr 1995 96
Tabelle 22: Mittelwert des NCh-N-Gehaltes im Pflanzensaft der jüngsten, vollentwickelten,
sowie der ältesten, noch aktiven Blätter in den Varianten A/96 - B/96 99
Tabelle 23: Mittelwerte des NOj-N-Gehaltes im Pflanzensaft der jüngsten,
vollentwickelten Blätter in den Varianten 1/97 - 4/97 101
Tabelle 24: Nitrat-N-Gehalt im Pflanzensaft der Bewässerungsvarianten 1/97 - 4/97
in den ältesten Blattern in drei Zeitabschnitten und Mittelwert 102
Tabelle 25: Zeitliche Verteilung der Stickstoffdüngung in drei Düngeabschnitten
in den Düngevarianten (1/97,5/97 - 7/97) 103
Tabelle 26: Mittelwerte des NC 3-N-Gehaltes im Pflanzensaft der jüngsten,
vollentwickelten Blätter in den Varianten 1/97, 5/97 - 7/97 104
Tabelle 27: Mittelwerte des NCb-N-Gehaltes im Pflanzensaft der ältesten Blätter in den
Varianten 1/97, 5/97 - 7/97 106
Tabelle 28: Wurzelhäufigkeiten je Planquadrat (5x5 cm) in den Varianten A/95 - D/95121
Tabelle 29: Wurzelhäufigkeiten in den Variantendes Versuchsjahres 1996 122
Tabelle 30: Wurzelhäufigkeit in den Variantendes Versuchsjahres 1997 123
Tabelle 31: Ertrag und Sortierung der Varianten A/95 - C/95 124
Tabelle 32: Geschätzte geerntete Zahl Früchte pro Pflanze und durchschnittliches
Fruchtgewicht der Varianten A/95 - D/95 129
Tabelle 33: Ertrag und Sortierung der Varianten A/96 - D/96 130
Tabelle 34: Ertragskomponenten der Varianten A/96 - D/96 134
Tabelle 35: Ertrag und Sortierung der Varianten 1/97 - 4/97 135
Tabelle 36: Ertragskomponenten der Varianten 1/97-4/97 139
Tabelle 37: Ertrag und Sortierung der Varianten 1/97, 5/97 - 7/97 140
Tabelle 38: Ertragskomponenten der Varianten 1/97, 5/97-7/97 144
VI
Verzeichnis der Abbildungen
Abbildung 1: Schemaskizze der Tensiometerschaltung von Variante 4/97 29
Abbildung 2: Schema der Versuchsanlage 1995 30
Abbildung 3: Schemader Versuchsanlage im Jahr 1996 31
Abbildung 4: Position der Fiederstiele und des Blattstieles an einem Tomatenblatt 37
Abbildung 5: Verlauf der Saugspannungen in drei Bodentiefen in der Variante A/95 43
Abbildung 6: Verlauf der Saugspannungen in drei Bodentiefen in der Variante B/95 44
Abbildung 7: Verlauf der Saugspannungen in drei Bodentiefen in der Variante C/95 45
Abbildung 8: Verlauf der Saugspannungen in drei Bodentiefen in der Variante D/95 46
Abbildung 9: Tag-Nacht-Verlauf der Saugspannung eines 15 cm tief eingebauten
Tensiometers(15 cm Tensiometerlänge) 47
Abbildung 10: Tag-Nacht-Verlauf der Saugspannung eines 15 cm tief eingebauten
Tensiometers (45 cm lang, 30 cm überstehend, mit 30 cm Luftsäule) 47
Abbildung 11: Tag-Nacht-Verlauf der Saugspannung eines 15 cm tief eingebauten
Tensiometers (45 cm lang, 30 cm überstehend mit 45 cm Wassersäule) 48
Abbildung 12: Verlauf der Saugspannung in drei Bodenriefen in Variante A/96 49
Abbildung 13: Verlauf der Saugspannung in drei Bodentiefen in Variante B/96 50
Abbildung 14: Verlauf der Saugspannung in drei Bodentiefen in Variante C/96 51
Abbildung 15: Verlauf der Saugspannung in drei Bodentiefen in Variante D/96 52
Abbildung 16: Verlauf der Saugspannung in drei Bodentiefen in Variante 1/97 53
Abbildung 17: Verlauf der Saugspannung in drei Bodenriefen in Variante 2/97 54
Abbildung 18: Verlauf der Saugspannung in drei Bodentiefen in Variante 3/97 55
Abbildung 19: Verlauf der Saugspannung in drei Bodentiefen in Variante 4/97 56
Abbildung 20: Verlauf der Saugspannung in drei Bodentiefen in Variante 5/97 57
Abbildung 21: Verlauf der Saugspannung in drei Bodenriefen in Variante 6/97 58
Abbildung 22: Verlauf der Saugspannung in drei Bodentiefen in Variante 7/97 59
Abbildung 23: Wasserverbrauch in der Kontrolle (A/95) 61
Abbildung 24: Wasserverbrauch in Variante B/95 62
Abbildung 25: Wasserverbrauch in Variante C/95 62
Abbildung 26: Wasserverbrauch in Variante D/95 63
Abbildung 27: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante A/96 64
vn
Abbildung 28: Höhe der Wassergabe pro Bewässerangsvorgang in Variante A/96 65
Abbildung 29: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante B/96 66
Abbildung 30: Höhe der Wassergabe pro Bewässerungsvorgang in Variante B/96 66
Abbildung 31: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante C/96 67
Abbildung 32: Höhe der Wassergabe pro Bewässerungsvorgang in Variante C/96 68
Abbildung 33: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante D/96 68
Abbildung 34: Höhe der Wassergabe pro Bewässerungsvorgang in Variante D/96 69
Abbildung 35: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante 1/97 71
Abbildung 36: Höhe der Einzelwassergabe in Variante 1/97 72
Abbildung 37: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante 2/97 72
Abbildung 38: Höhe der Einzelwassergabe in Variante 2/97 73
Abbildung 39: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante 3/97 74
Abbildung 40: Höhe der Einzelwassergabe in Variante 3/97 74
Abbildung 41: Zeitlicher Verlauf der Bewässerungsgaben in Variante 4/97 75
Abbildung 42: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante 5/97 76
Abbildung 43: Höhe der Einzelwassergabe in Variante 5/97 76
Abbildung 44: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante 6/97 77
Abbildung 45: Höhe der Einzelwassergabe in Variante 6/97 77
Abbildung 46: Tägliche Bewässerungsmenge in Variante 7/97 78
Abbildung 47: Höhe der Einzelwassergabe in Variante 7/97 78
Abbildung 48: Mittlerer Nmin -Gehalt in 0 - 60 cm in den Varianten A/95 - D/95 81
Abbildung 49: Nron-Verlauf der Variante B/95 (230 kg N ha ) in der Pflanzenreihe,
in drei Bodenschichten 82
Abbildung 50: Nmin-Verlauf der Variante B/95 (230 kg N ha 1 ) in der Beetmitte,
in drei Bodenschichten 83
Abbildung 51: Nm,„-Verlauf der Variante C/95 (150 kg N ha ) in der Pflanzenreihe,
in drei Bodenschichten 84
Abbildung 52: N^n-Verlauf deT Variante C/95 (150 kg N ha ) in der Beetmitte,
in drei Bodenschichten 84
Abbildung 53: Nmln-Verlauf der Variante D/95 (80 kg N ha ) in der Pflanzenreihe,
in drei Bodenschichten 85
Abbildung 54: Nraln-Verlauf der Variante D/95 (80 kg N ha 1) in der Beetmitte,
in drei Bodenschichten 86
Vffl
Abbildung 55: Nmi„-Verlauf der Variante A/95 (0 kg N ha 1) in der Pflanzenreihe,
in drei Bodenschichten $6
Abbildung 56: Nmin-Verlauf der Variante A/95 (0 kg N ha 1) in der Beetmitte,
in drei Bodenschichten 87
Abbildung 57: Nmin-Gehalte in der Pflanzenreihe bei den Varianten A/96 - D/96
am Ende der Kulturzeit 89
Abbildung 58: Nm;n-Gehalte in der Beetmitte bei den Varianten A/96 - D/96 am
Ende der Kulturzeit 90
Abbildung 59: Nmi„-Gehalte am Kulturende in der Pflanzenreihe bei den Varianten 1/97
und 5/97 - 7/97 92
Abbildung 60: Nmj„-Gehalte am Kulturende in der Pflanzenreihe bei den
Varianten 1/97-4/97 92
Abbildung 61: Zusammenhang zwischen dem Nitratgehalt in den Blattspindeln und
den Fiederblattstielen 1997 93
Abbildung 62: Beziehung zwischen den Nitratgehalten in den Blattspindeln und
den Fiederblattstielen 1996 94
Abbildung 63: Nitratgehalt im Pflanzensaft der jüngsten vollentwickelten Blätter in
Variante A/96-D/96 97
Abbildung 64: Nitratgehalt im Pflanzensaft der ältesten, noch aktiven Blätter in
Variante A/96 - D/96 98
Abbildung 65: Nitratgehalt im Pflanzensaft der jüngsten, vollentwickelten Blätter in den
Varianten 1/97 - 4/97 100
Abbildung 66: Nitratgehalt im Pflanzensaft der ältesten, noch aktiven Blätter in den
Varianten 1/97 - 4/97 101
Abbildung 67: Nitratgehalt im Pflanzensaft der jüngsten, vollentwickelten Blätter
in den Varianten 1/97, 5/97 - 7/97 103
Abbildung 68: Nitratgehalt im Pflanzensaft der ältesten, noch aktiven Blätter in den
Varianten 1 97, 5/97 - 7/97 105
Abbildung 69: Nitratgehait im Bodenwasser der Variante A/96 107
Abbildung 70: Nitratgehalt im Bodenwasser der Variante B/96 108
Abbildung 71: Nitratgehalt im Bodenwasser der Variante C/96 109
Abbildung 72: Nitratgehait im Bodenwasser der Variante D/96 110
DC
Abbildung 73: Beziehung zwischen Nitrat im Bodenwasser in 15 cm Bodentiefe und
dem Gesamtertrag 1996 112
Abbildung 74: Beziehung zwischen Nitrat im Bodenwasser in 30 cm Bodenriefe und
dem Gesamtertrag 1996 112
Abbildung 75: N-Düngung und Nitratgehalt im Bodenwasser der Variante 1/97 113
Abbildung 76: N-Düngung und Nitratgehalt im Bodenwasser der Variante 2/97 114
Abbildung 77: N-Düngung und Nitratgehalt im Bodenwasser der Variante 3/97 115
Abbildung 78: N-Düngung und Nitratgehalt im Bodenwasser der Variante 4/97 116
Abbildung 79: N-Düngung und Nitratgehalt im Bodenwasser der Variante 5/97 117
Abbildung 80: N-Düngung und Nitratgehalt im Bodenwasser der Variante 6/97 118
Abbildung 81: N-Düngung und Nitratgehalt im Bodenwasser der Variante 7/97 119
Abbildung 82: Schematische Darstellung und Definition der verwendeten Begriffe
bei der Wurzelzählung 120
Abbildung 83: Früh-, Haupt-und Spätertrag der Varianten A/95 - D/95 125
Abbildung 84: Sortierung in den Erntegängen der Variante A/95 126
Abbildung 85: Sortierung in den Erntegängen der Variante B/95 127
Abbildung 86: Sortierung in den Emtegängen der Variante C/95 127
Abbildung 87: Sortierung in den Erntegängen der Variante D/95 128
Abbildung 88: Früh-, Haupt-und Spätertrag der Varianten A/96 - D/96 131
Abbildung 89: Sortierung in den Erntegängen der Variante A/96 132
Abbildung 90: Sortierung in den Erntegängen der Variante C/96 132
Abbildung 91: Sortierung in den Erntegängen der Variante B/96 133
Abbildung 92: Sortierung in den Erntegängen der Variante D/96 133
Abbildung 93: Früh-, Haupt- und Spätertrag der Varianten 1 /97 - 4/97 136
Abbildung 94: Sortierung in den Erntegängen der Variante 1 97 137
Abbildung 95: Sortierung in den Erntegängen der Variante 2/97 137
Abbildung 96: Sortierung in den Emtegängen der Variante 3 97 138
Abbildung 97: Sortierung in den Emtegängen der Variante 497 138
Abbildung 98: Früh-, Haupt- und Spätertrag der Varianten 1/97, 5/97 - 7/97 141
Abbildung 99: Sortierung in den Emtegängen der Variante 5/97 142
Abbildung 100: Sortierung in den Emtegängen der Variante 6/97 142
Abbildung 101: Sortierung in den Emtegängen der Variante 7/97 143
Anhang
Abbildung A-l: Wurzelverteilung in Variante A/95 174
Abbildung A-2: Wurzelverteilung in Variante B/95 175
Abbildung A-3: Wurzelverteilung in Variante C/95 175
Abbildung A-4: Wurzelverteilung in Variante D/95 176
Abbildung A-5: Wurzelverteilung in Variante A/96 176
Abbildung A-6: Wurzel Verteilung in Variante B/96 177
Abbildung A-7: Wurzelverteilung in Variante C/96 177
Abbildung A-8: Wurzelverteilung in Variante D/96 178
Abbildung A-9: Wurzelverteilung in Variante 1/97 178
Abbildung A-10: Wurzelverteilung in Variante 2/97 179
Abbildung A-l 1: Wurzelverteilung in Variante 3/97 179
Abbildung A-12: Wurzelverteilung in Variante 5/97 180
Abbildung A-13: Wurzelverteilung in Variante 6/97 180
Abbildung A-14: Wurzelverteilung in Variante 7/97 181
XI
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