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Wirkungen von Rottemist und biol.-dyn. Präparaten



Langzeitversuch am IBDF Darmstadt (seit 1980)


seit 1992 Boden: org. Substanz, Nährstoffe, Bodenbiologie

Dritte Phase (Schwerpunkt Ertragsbildung und Langzeiteffekte)


  
 
Corg-Gehalte (% TS) im Oberboden (0-25 cm) nach 18 Jahren Rottemistdüngung mit (RMBD) und ohne Präparate (RM) und bei Mineraldüngung (MIN), jeweils in 3 Stufen; Mittelwerte der 4 Felder (Raupp, 2001)
 

RM

RMBD

MIN

Mittelwert

niedrig
mittel
hoch
0,83
0,93
0,98
0,95
0,99
1,07
0,79
0,79
0,80
0,86 a
0,90 b
0,95 c

Mittelwert

0,91 b 1,00 c 0,79 a LSD05=0,05
Die LSD gilt für die Interaktion von Düngungsart und -menge (p<0,05). Mittelwerte eines Faktors mit ungleichen Buchstaben unterscheiden sich signifikant (p<0,05).

Die Rottemistvariante mit Präparateanwendung hat nach wie vor den höchsten Humusgehalt.
Die niedrigsten Gehalte haben die Mineraldüngervarianten. Auf mittlerem Niveau dazwischen befindet sich die organische Düngung ohne Präparate. Insgesamt sind die Werte etwa auf denselben Niveaus geblieben wie in den Jahren zuvor. Der höhere Düngerinput hat nur in organischer Form zu höheren Gehalten geführt, nicht aber mit Mineraldüngung.

 


 

POS LF   
Gehalte der leichten Fraktion der POS nach Sommerweizen in Abhängigkeit der Düngerart und –menge, jeweils in drei Stufen (1-3); Raupp & Oltmanns (2001)  
POS HF

 

  
 
Gehalte der schweren Fraktion der POS nach Sommerweizen in
Abhängigkeit der Düngerart und –menge, jeweils in drei Stufen (1-3);
Raupp & Oltmanns (2001)
 

Die partikuläre organische Substanz (POS) des Bodens kann nach ihrer Größe und Dichte in verschiedene Fraktionen getrennt werden, die sich nach Alter, Herkunft und Zusammensetzung des Materials unterscheiden. Die leichte Fraktion der POS (vorwiegend Ernterückstände, kaum zersetzter organischer Dünger usw.) hatte in den mit Stallmist gedüngten Parzellen geringere Gehalte als in den mineralisch gedüngten Varianten. Dies deutet darauf hin, dass die Ernterückstände in den organisch gedüngten, biologisch aktiveren Böden rascher abgebaut worden sind als in den mineralisch gedüngten Parzellen.

 

Die schwere Fraktion der POS (vom Bodenleben schon weiter verarbeitetes Material) zeigte die gleichen Unterschiede zwischen den Varianten wie die Corg-Gehalte des Bodens; bei Rottemist-Düngung mit Präparateanwendung gab es die höchsten und bei Mineraldüngung die niedrigsten Werte. Dies unterstreicht die bessere Humifizierung in den mistgedüngten Böden.



Quellen:

RAUPP, J. (2001): Manure fertilization for soil organic matter maintenance and its effects upon crops and the environment, evaluated in a long-term trial. In: Rees, R.M.; Ball, B.C.; Campbell, C.D.; Watson, C.A. (eds.), Sustainable management of soil organic matter. CAB International, Wallingford UK; 301-308  Download the PDF file

RAUPP, J.; OLTMANNS, M. (2001): Auswirkung langjähriger Rottemist- und Mineraldüngung sowie der Vorfrucht auf die partikuläre organische Substanz des Bodens. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 13, 59-60  Download the PDF file

 


 

Durchschnittliche Gesamtaminosäurengehalte (μmol g-1 Boden) im Oberboden nach 19 Jahren bei Rottemistdüngung ohne (RM) und mit biologisch-dynamischen Präparaten (RMBD) und bei Mineraldüngung (MIN), p<0,05; Scheller & Raupp (2005)

Die Aminosäuren in der organischen Bodensubstanz sind wesentliche Bestandteile beim Aufbau von Humussubstanzen in landwirtschaftlichen Böden. Die Gesamtgehalte an hydrolysierbaren Aminosäuren (THAA) im Boden lagen bei Düngung mit präpariertem Rottemist am höchsten, bei Rottemistdüngung ohne die Präparate deutlich niedriger, insgesamt am tiefsten jedoch bei Mineraldüngung. Dies war wohl teilweise dadurch bedingt, dass der Stallmist, im Gegensatz zum Mineraldünger, dem Boden Aminosäuren zugeführt hat. Die Menge an ausgebrachten Aminosäuren (also die Düngungshöhe) spielte in diesem Zusammenhang jedoch keine Rolle. Vielmehr scheint die Art des Aminosäure-Stoffwechsels im Boden durch die Düngerform verändert worden zu sein. Darauf hatten die biologisch-dynamischen Präparate einen positiven Einfluss, wie die THAA-Gehalte der präparierten und der unpräparierten Mistvariante zeigte.


Quelle:
SCHELLER, E.; RAUPP, J. (2005): Amino acid and soil organic matter content of topsoil in a long term trial with farmyard manure and mineral fertilizers. Biol. Agric. Hortic. 22, 379-397

 


 
 
Diversität der Bodenmikroflora (Shannon-Index mit Standardfehler) bei Mineraldüngung (I), Rottemistdüngung (II) und Rottemistdüngung mit biologischdynamischen Präparaten (III), jeweils in 3 Mengen, 70 Std. nach Testbeginn; Raupp et al. (2004)  

Der Shannon-Index gilt hier als Maß für die Diversität der Mikroflora im Boden. Der Faktor Düngermenge hatte bei den Rottemistvarianten keinen Einfluss auf die mikrobielle Diversität. Bei Mineraldüngung dagegen ging die Diversität mit Steigerung der Düngermenge deutlich zurück. Dieser Effekt war zu mehreren Messzeitpunkten statistisch gesichert. In Stufe 3 der Mineraldüngung (140 kg ha-1 N) war die mikrobielle Diversität am stärksten eingeschränkt. Nur bei niedriger und mittlerer Dosierung lag der Shannon-Index nach Mineraldüngung auf ähnlichem Niveau wie in den Mistvarianten. Die Ergebnisse deuten in die gleiche Richtung wie frühere Untersuchungen dieses Versuches, in denen bei Mineraldüngung ein niedrigerer Corg-Gehalt, eine geringere mikrobielle Biomasse und schwächere Enzymaktivitäten als in den Rottemistvarianten gefunden wurde (Bachinger, 1996; mehr).

Quellen:
BACHINGER, J. (1996): Der Einfluß unterschiedlicher Düngungsarten (mineralisch, organisch, biologisch-dynamisch) auf die zeitliche Dynamik und die räumliche Verteilung von bodenchemischen und -mikrobiologischen Parametern der C- und N-Dynamik sowie auf das Pflanzen- und Wurzelwachstum von Winterroggen. Diss. Univ. Gießen. Schriftenreihe Bd. 7, Inst. f. biol.-dyn. Forschung, Darmstadt

RAUPP, J.; NIEHUS, A.; OLTMANNS, M. (2004): Die Diversität der Boden-Mikroflora ist bei Rottemistdüngung höher als bei Mineraldüngung. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 16, 149-150  Download the PDF file


 


Mikronährstoffe im Oberboden


Obwohl organische Dünger immer Mikronährstoffe enthalten, muss langfristig darauf geachtet werden, ob die Düngung in der Lage ist, die Gesamtgehalte im Boden aufrechtzuerhalten sowie die Versorgung der Pflanzen zu gewährleisten.

In unseren Langzeitversuchen haben die organisch gedüngten Varianten höhere Corg-Gehalte und eine höhere mikrobielle Aktivität als die mineralisch gedüngten. Durch den höheren Corg-Gehalt wird die Sorptionsfähigkeit des Bodens erhöht. Dadurch könnte es zu einer stärkeren Komplexierung von Mikronährstoffen kommen, wodurch eine geringere Mikronährstoffverfügbarkeit im Boden entstehen kann (z.B. bei Kupfer).
Gesamtgehalte von Mikronährstoffen (mg kg-¹ Trockenmasse) im Oberboden, im Versuchsjahr 2004; Werte mit ungleichen Buchstaben unterscheiden sich signifikant (p<0,05); Fischer et al. (2005)


Es wurde untersucht, ob die langjährige organische und mineralische Düngung einen Einfluss auf die Gesamt- sowie auf die pflanzenverfügbaren Gehalte von Mangan (Mn), Kupfer (Cu) und Zink (Zn) im Boden hat. Die Variante Rottemist plus biologisch-dynamische Präparate hatte den signifikant höchsten Zinkgesamtgehalt im Boden, die Mineraldüngervariante den niedrigsten und die Rottemistvariante ohne Präparate lag in den Gehalten zwischen den beiden anderen Varianten.

Durch die Stallmistdüngung ist die Zufuhr an Zink und Kupfer höher als bei der Mineraldüngung. Beide Elemente sind im Tierfutter enthalten und werden zum Teil durch die Tiere wieder ausgeschieden.

Extrahierbares Mangan, Zink und Kupfer (mg kg-1 TS)
sowie pH-Wert im Oberboden; Werte eines Faktors mit
ungleichen Buchstaben unterscheiden sich signifikant
(p<0,05); Fischer et al. (2005)
 
  
 
Auch bei den pflanzenverfügbaren Fraktionen der Mikronährstoffe Mangan und Kupfer gab es keine düngebedingten Unterschiede. Durch den niedrigeren pH-Wert der Mineraldünger-Variante (pH 6,5) könnte es zu einer Mangan-Mobilisierung im Boden gekommen sein im Vergleich zu den Stallmist-Varianten (pH 6,7). Dadurch könnte der potentielle Effekt der höheren Mangandüngung über Stallmist verringert worden sein. Der verfügbare Zinkgehalt im Boden war bei mineralischer Düngung signifikant niedriger als bei den Mistvarianten, obwohl durch den niedrigeren pH-Wert in MIN eine bessere Verfügbarkeit angenommen werden könnte.

Quelle:
FISCHER, M.; RAUPP, J.; MÄDER, P.; DUBOIS, D.; RÖMHELD, V. (2005): Micronutrient status in two long-term trials with fertilisation treatments and different cropping systems. Köpke, U. et al. (eds.), Researching Sustainable Systems. Proc. 1st Sci. Conf. of ISOFAR, 21-23 Sep 2005, Adelaide, South Australia, 522-525  Download the PDF file

 


Mikronährstoffgehalte in den Kartoffelblättern

  

kartfischermikrod.jpg

  Mangan- und Zinkgehalte in jüngsten vollentwickelten
Kartoffelblättern;
Werte eines Faktors mit ungleichen
Buchstaben unterscheiden sich signifikant
(p<0,05); Fischer et al. (2005)

Die organisch gedüngten Kartoffeln hatten deutlich geringere Mangan- und Zinkgehalte als die mineralisch gedüngten. Jedoch befand sich keine der Varianten im Mangelbereich.

Die Mengen an extrahierbaren Mikronährstoffen im Boden zeigten eine andere Verteilung und ließen keine Übereinstimmung mit den Gehalten der Pflanzen erkennen (siehe oben). Die Extraktionsmethode erfasst an diesem Standort möglicherweise erheblich mehr als nur die direkt pflanzenverfügbare Fraktion. Die Aneignung durch die Pflanzen wurde offenbar von weiteren Faktoren bestimmt, z.B. von den Rhizosphärenbedingungen (pH, Mikroflora).

Quelle:
FISCHER, M.; RAUPP, J.; OLTMANNS, M.; RÖMHELD, V. (2005):
Mikronährstoffversorgung in einem Langzeitversuch mit Stallmist- und mineralischer Düngung; pflanzenbauliche Konsequenzen für den Ökologischen Landbau. Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 17, 385-386  Download the PDF file

 


Die Symbiose mit Arbuskulären Mykorrhizapilzen


 

  Infizierte Wurzellänge [%] der Kartoffelpflanzen in Ab-
hängigkeit von Düngerart- und menge; ± Standardfehler;
(Scharfy, 2005)

Die Symbiose von Kartoffeln mit Arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMP) war durch Rottemistdüngung gefördert.

Pflanzen der Mistvarianten hatten einen höheren Anteil mit AMP infizierter Wurzellänge als mineralisch gedüngte Pflanzen (für die hohe Düngungsstufe statistisch signifikant). Als Ursache derartiger Unterschiede wird oft der höhere Phosphorgehalt mineralisch gedüngter Böden angenommen, was in unserem Fall jedoch auszuschließen war. Bei uns waren die Gehalte an verfügbarem Phosphor in allen Varianten ungefähr gleich hoch.

Es muss also in unserem Versuch eine spezifische Förderung der AMP durch Stallmist erfolgt sein.

Mycorrhiza Wurzelcolonization SW07  
Länge der mit AMP kolonisierten Sommerweizen-Wurzeln in Prozent der
Gesamtwurzellänge in verschiedenen Bodentiefen

 
 


Bei Sommerweizen war die Etablierung der AMP-Symbiose weniger durch die Düngerart als durch die Menge beeinflusst.

Mit steigender Düngergabe ging die Infektionsrate der Weizenwurzeln bei beiden Düngerformen deutlich zurück. In der Mistvariante war der Rückgang aber weniger stark ausgefallen.

Da der P-Gehalt im Stroh bei beiden Düngerarten mit der Menge zugenommen hat (Daten hier nicht dargestellt, siehe RAUPP et al., 2009), kann man annehmen, dass der P-Status der Pflanzen ausschlaggebend für die Wurzelinfektionsrate gewesen ist.
 


  
 
Anzahl der AM-Pilzsporen pro g trockenem Boden
Bodentiefe RMBD 
niedrig   hoch
MIN
niedrig   hoch
Mitelwerte
0-5 cm 203 223 133 157 179 y
  213 c  145 ab  
5-10 cm 154 166 121 137 145 x
  160 b   129 a  

Die Anzahl der gefundenen AMP-Sporen im Boden war bei Mistdüngung deutlich höher als bei Mineraldüngung.

Dies wurde in beiden untersuchten Bodentiefen festgestellt. Der organische Dünger scheint die Sporulation der AMP stimuliert zu haben. In früheren Studien wurde  beschrieben, dass organische Substanzen wie Huminsäuren oder Chitin die AM- Sporulation stimulieren (Gryndler et al. 2003, 2004). Dies könnte auch in unserem Versuch eine Rolle gespielt haben.

Die Reproduktion von AM-Pilzen geschieht hauptsächlich durch Sporulation. Daher kann durch unsere Ergebnisse angenommen werden, dass (1) bezüglich des Reproduktionserfolgs die Fitness der AMP in organisch gedüngtem Boden höher war als im mineralisch gedüngten und dass (2) im Vergleich zu mineralischer Düngung organische Düngung das AM-Infektionspotential steigert.
 

Zitierte Literatur:
GRYNDLER, M.; HRŠELOVÁ, H.; SUDOVÁ, R.; GRYNDLEROV, H.; REZÁČOVÁ, V.; MERHAUTOVÁ, Á. (2004): Hyphal growth and mycorrhiza formation by the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus claroideum BEG 23 is stimulated by humic substances. Mycorrhiza 15:483-488.

GRYNDLER, M.; JANSA, J.; HRŠELOVÁ, H.; CHVÁTALOVÁ, I.; VOSÁTKA, M. (2003): Chitin stimulates development and sporulation of arbuscular mycorrhizal fungi. Applied Soil Ecology 22:283-287.

Quellen:

SCHARFY, D.; RAUPP, J.; NEUMANN, E.; RÖMHELD, V. (2005): Der Einfluss organischer Düngung im Langzeitdüngungsversuch auf das Ausmaß der Wurzelinfektion mit Arbuskulärer Mykorrhiza sowie die Entwicklung des Wurzelexternen Myzels bei Kartoffel (Solanum tuberosum). Beiträge zur 8. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Kassel, 1.-4. März 2005; 229-232 Download the PDF file

RAUPP, J.; OLTMANNS, M.; JAROSCH, A.-M.; NEUMANN, E. (2009): Ertrag und Wurzelkolonisation mit arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen von organisch oder mineralisch gedüngten Weizen auf trockenem, sandigen Boden. Beiträge zur 10. Wissenschaftstagung zum Ökologischen Landbau, ETH Zürich, 11.-13. Februar 2009. Verlag Dr. Köster, Berlin. S.34-37 organic eprints

 

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