Didaktische FWU-DVD. Düngemittel Was braucht der Boden?

Transkript

1 Didaktische FWU-DVD Düngemittel Was braucht der Boden?

2 Zur Bedienung Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung (DVD-Player) oder der Maus (Computer) können Sie Menüpunkte und Buttons ansteuern und mit der OK-Taste bzw. Mausklick starten. Hauptmenü führt zurück zum Hauptmenü. Um das Arbeitsmaterial zu sichten / auszudrucken, legen Sie die DVD in das Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen den Ordner material. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Die Schülerinnen und Schüler wissen, dass sich mineralisch und organisch auf die Genese des Düngemittels beziehen; lernen, wie Stoffe im Boden umgesetzt werden; kennen Bodenbakterien, die Stickstoff fixieren können; kennen das Minimumgesetz; verstehen, dass der in Düngemitteln enthaltene Stickstoff aus der Luft gewonnen werden kann; nennen die in der Landwirtschaft eingesetzten Düngemittel als Hauptlieferanten von Stickstoffverbindungen und erläutern den Bezug zum Nitratgehalt in Gewässern; lernen die Herstellungsprozesse von Düngemitteln kennen; beschreiben die Vor- und Nachteile von organischen und mineralischen Düngemitteln; verstehen, dass organische und mineralische Dünger die gleichen Inhaltsstoffe haben; können nachvollziehen, dass das Haber-Bosch-Verfahren von grundlegender Bedeutung ist; verstehen, dass die Gründe für Überdüngung auch in unserem Konsumverhalten begründet sind; können den Nährsalzen der Pflanzen verschiedene Ionen zuordnen. 2

3 Zum Inhalt Düngemittel Was braucht der Boden? (Film 26 min) Der Film bringt den Schülerinnen und Schülern das grundlegende Fachwissen zur Zusammensetzung und Herstellung von Düngemitteln näher. Dazu wird zunächst erläutert, wodurch sich ein Düngemittel charakterisiert und wie es sich zusammensetzt. Anschließend wird auf Justus von Liebigs Minimumgesetz eingegangen. Dabei werden auch die Gefahren der Überdüngung thematisiert. Anschließend werden verschiedene Arten von Düngemitteln vorgestellt und in Gruppen eingeteilt. Dabei wird auch auf die Mangelerscheinungen eingegangen, die entstehen, wenn die Pflanze zu wenig Nährstoffe bekommt. In einem weiteren Abschnitt geht es um die Herstellung von Düngemitteln, speziell um das Haber-Bosch-Verfahren. Schließlich werden Pro- und Kontraargumente zum Thema Organisch oder anorganisch Was ist besser? genannt, sodass der Abschluss des Films eine Diskussionsgrundlage schafft. 3

4 Menü Düngemittel Was braucht der Boden? (Filmsequenzen) Was ist ein Düngemittel? (Filmsequenz 4:20 min) Für den Aufbau von Biomasse benötigen Pflanzen Kohlenstoffdioxid und Wasser, aber auch Mineralstoffe. Sie bilden wichtige Nährstoffe, die die Pflanzen zum Wachstum und zum Leben brauchen. Über Düngung kann man dem Boden die Stoffe, die die Pflanzen zum Wachsen benötigen und die dem Acker bei der Ernte entzogen werden, wieder zurückgeben. Justus von Liebig untersuchte, welche Atome für Pflanzen wichtig sind und ermittelte ihre Anteile im Boden. Das Minimumgesetz (Filmsequenz 2:20 min) Eine Pflanze kann nur optimal wachsen, wenn ihr alle benötigten Atomsorten als Ionen in wasserlöslicher Form und in den jeweils erforderlichen Mengen zur Verfügung stehen. Ein Mangel an einem Mineralstoff kann nicht durch einen Überschuss eines anderen ausgeglichen werden. Dieses Grundprinzip der Düngung das sogenannte Minimumgesetz erkannte bereits Liebig. 4

5 Organischer Dünger (Filmsequenz 2:00 min) Die Filmsequenz beginnt mit der allgemeinen Einteilung der Düngemittel in verschiedene Gruppen. Denn es gibt unterschiedliche Arten von Düngemitteln, die je nach Verwendungszweck eingesetzt werden. Dabei unterscheidet man zwischen den natürlichen, organischen Düngern und den synthetisch hergestellten, anorganischen Düngern. Als Beispiele für organische Düngemittel werden Mist, Gülle und Jauche genannt. Stickstoffdünger (Filmsequenz 5:20 min) Stickstoff ist wichtig für das Pflanzenwachstum. Doch nur wenige Pflanzen sind in der Lage, die Stickstoffmoleküle aus der Luft zu binden. Um den Böden Stickstoff zuzuführen, werden sogenannte Stickstoffdünger verwendet. Die Dosierung des Düngemittels muss dabei an den Stickstoffbedarf der jeweiligen Pflanzenart angepasst werden. Stickstoffdünger gehören zu den anorganischen Mineraldüngern. Sie werden synthetisch hergestellt, zum Beispiel durch das sogenannte Haber-Bosch- Verfahren. Phosphatdünger (Filmsequenz 3:30 min) Phosphor wird in Pflanzen für den Aufbau wichtiger Moleküle wie ATP benötigt. Phosphat-Ionen kommen in der Natur zum Beispiel gebunden in Calcium phosphat vor. Diese schwer lösliche Verbindung wird in der Natur mit Huminsäuren aufgeschlossen. Bei der technischen Herstellung von Phosphatdüngern werden schwer lösliche Phosphate mit starken Säuren aufgeschlossen und stehen nach einigen Schritten den Pflanzen als Calciumdihydrogenphosphat zur Verfügung. 5

6 Metall-Ionen (Filmsequenz 2:00 min) Auch Metall-Ionen spielen eine wichtige Rolle für das Wachstum und die Stoffwechselvorgänge von Pflanzen. In Düngemitteln werden sie deshalb in Form von Salzen beigemischt. Auch Spurenelemente wie Eisen, Zink oder Kupfer benötigt eine Pflanze in geringen Mengen. Je nach Pflanzenart und Bodenqualität muss der Landwirt seine Düngung daraufhin abstimmen. Organisch oder anorganisch Was ist besser? (Filmsequenz 4:40 min) Welche Düngemittel sind eigentlich besser organische oder anorganische? Eindeutig lässt sich das nicht sagen. Beide Arten der Düngung haben Vorund Nachteile. Ziel sollte es allerdings bei beiden sein, Nährstoffe, die dem Boden durch den Anbau von Pflanzen entzogen wurden, umweltverträglich zu ersetzen. So kann die Landwirtschaft dauerhaft gute Erträge erzielen. Menü Nährstoffe und Düngung (Grafiken) Mineralsalze im Boden Die Grafik zeigt Mineralsalze, die im Boden vorkommen. Denn eine Pflanze kann die Mineralstoffe nur in Form von Salzen aufnehmen. Die wichtigsten Ionensorten sind dabei: Nitrat-Ionen, Ammonium-Ionen, Carbonat-Ionen, Sulfat-Ionen, Phosphat-Ionen, Kalium- Ionen, Magnesium-Ionen und Calcium- Ionen. 6

7 Das Minimumgesetz Die Grafik beschreibt das Minimumgesetz von Liebig: Eine Tonne mit unterschiedlich langen Dauben lässt sich nur bis zur Höhe der kürzesten Daube füllen. Analog kann sich ein Organismus nur so weit entwickeln, wie es die knappste Ressource erlaubt. Ein Mangel an einem Mineralstoff kann nicht durch den Überschuss eines anderen ausgeglichen werden. Vom Rohstoff zum Düngemittel Die Grafik zeigt, welche Rohstoffe und Grundchemikalien für die Herstellung von Düngemitteln benötigt werden und welche Zwischenprodukte dabei entstehen. Organische und mineralische Düngemittel im Vergleich Die Grafik vergleicht schematisch vereinfacht die Wirkung von organischen und mineralischen Düngemitteln. Es wird deutlich, dass bei organischer Düngung auch der Boden mit ausreichend Nährstoffen versorgt wird, mineralische Düngung jedoch vor allem auf die Versorgung der Pflanzen abzielt. Enthält der Boden zu wenig Nährstoffe, verschwinden auch die in ihm lebenden Kleintiere und Mikroorganismen, die für den Erhalt seiner natürlichen Fruchtbarkeit unabdingbar sind. 7

8 Didaktische Hinweise Die Weltbevölkerung wächst und wächst. Gleichzeitig steigt auch der Nahrungsmittelbedarf an. Es stellt sich die Frage: Kann die Welt auf Dauer so viele Menschen ernähren? Eine Möglichkeit, den Ertrag einer landwirtschaftlich genutzten Fläche zu steigern, ist die Düngung. Die Schülerinnen und Schüler erfahren in dieser Produktion, wie sich die Düngemittel einteilen lassen, welche Unterschiede zwischen ihnen bestehen und welche Wirkungen sie haben. Welche Stoffe werden von den Pflanzen für ein gesundes Wachstum benötigt? Und welche Düngemittel sind eigentlich besser? Die organischen oder die anorganischen Düngemittel? Diese Fragen können mithilfe der Filmsequenzen und Arbeitsmaterialien Schritt für Schritt erarbeitet werden. Neben der Vermittlung der Grundlagen zum Thema Düngung sollen die Schülerinnen und Schüler ein Verständnis dafür entwickeln, dass es eine große Herausforderung der Zukunft ist, die Düngung unserer Äcker nachhaltig und umweltverträglich zu gestalten. Eine Verwendung des Films sowohl als Einstieg in die Thematik, stückweise als Begleitung zu einzelnen Themenblöcken sowie die Nutzung als Zusammenfassung am Ende der Unterrichtseinheit ist denkbar. Die Produktion kann im Rahmen der folgenden Schwerpunkte eingesetzt werden: Grundvoraussetzungen und Bedürfnisse von Boden und Pflanzen Historischer Rückblick: Erkenntnisse von Liebig Einteilung der Düngemittel Verwendung von Salzen als Düngemittel Vielfalt der Düngemittel Herstellung, Anwendung und Wirkung von Düngemitteln Haber-Bosch-Verfahren zur Ammoniaksynthese Vor- und Nachteile des Einsatzes von Düngemitteln Bedeutung für die Welternährung: Düngemitteleinsatz und Weltbevölkerung 8

9 Arbeitsmaterial Als Arbeitsmaterial steht Ihnen im ROM- Teil ein umfangreiches Angebot an ergänzenden Materialien zur Verfügung (siehe Tabelle). Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDFals auch als Word-Dateien vor: Die PDF-Dateien können am Computer direkt ausgefüllt oder ausgedruckt werden. Die Word-Dateien können bearbeitet und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden. Ordner Didaktische Hinweise Arbeitsblätter (mit Lösungen) Grafiken Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Materialien Hinweise zum Einsatz des Films, der Sequenzen und der ergänzenden Arbeitsmaterialien 1) Was braucht eine Pflanze zum Leben? 2) Das Minimumgesetz 3) Zusammensetzung von Düngemitteln 4.1) Das Haber-Bosch-Verfahren 4.2) Das Haber-Bosch-Verfahren (für Experten) 5) Zu viel des Guten? 6) Vom Rohstoff zum Düngemittel Mineralsalze im Boden (mit/ohne Beschriftung) Das Minimumgesetz (mit/ohne Infotext) Periodensystem der Elemente Vom Rohstoff zum Düngemittel Organische und mineralische Düngemittel im Vergleich Mehr Ackerbau statt Viehzucht? Synthese von Ammoniumnitrat Die Arbeit von Huminsäuren Herstellung von Calciumdihydrogenphosphat (1) Herstellung von Calciumdihydrogenphosphat (2) Filmtext als PDF-Dokument Übersicht über den Aufbau der DVD Informationen zu ergänzenden FWU-Medien Produktionsangaben zur DVD und zum Film 9

10 Programmstruktur Hauptmenü Düngemittel Was braucht der Boden? Untermenüs Düngemittel Was braucht der Boden? Düngemittel Was braucht der Boden? Düngemittel Was braucht der Boden? Nährstoffe und Düngung Arbeitsmaterial Film 26 min Sequenzen Grafiken Was ist ein Düngemittel? Das Minimumgesetz Welche Düngemittel gibt es? Organischer Dünger Stickstoffdünger Phosphatdünger Metall-Ionen Organisch oder anorganisch Was ist besser? 4:20 min 2:20 min 2:00 min 5:20 min 3:30 min 2:00 min 4:40 min Nährstoffe und Düngung Arbeitsmaterial Didaktische Hinweise 6 Arbeitsblätter 10 Grafiken Filmtext Programmstruktur Weitere Medien Produktionsangaben Mineralsalze im Boden Das Minimumgesetz Vom Rohstoff zum Düngemittel Organische und mineralische Düngemittel im Vergleich Grafik Grafik Grafik Grafik 10

11 Produktionsangaben Düngemittel Was braucht der Boden? (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2015 DVD-Konzept Christina Lehni DVD-Authoring und Design TV Werk GmbH im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2015 Grafiken Anika Krings, FWU Institut für Film und Bild Bildnachweis Coverbild: weerapatkiatdumrong/ istock/thinkstock Arbeitsmaterial Dr. Nina Harsch Begleitheft Christina Lehni Pädagogische Referentin im FWU Christina Lehni Produktionsangaben zum Film Düngemittel Was braucht der Boden? Produktion SnapShot Film- und Fernsehproduktion im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2015 Buch Michael Süß, Christina Lehni Kamera Michael Geyer, Christopher Baumann Schnitt Christopher Baumann Kamera-Assistenz Tobias Geyer, Sebastian Fischer, Ulf Späth Grafik und Animation Ludwig Schwaiger, Christopher Baumann, Ulf Späth, Jonathan Träbs Sprecher Florian Pilz Tonmischung Christopher Baumann Produktionsleitung Eva Geyer Fachberatung Dr. Nina Harsch Bildmaterial Wikipedia: Volker Prasuhn, The Nobel Foundation, Reinhard Ferdinand, Dcrjsr, Fanghong, FreddyKrueger, Fran Vincentz, Picturepest, OG59; Fotolia: PRILL Mediendesign, Coprid, Red dogs, WoGi, Narin Sapaisarn, sirirak; Gerd Spelsberg / www. bosicherheit.de Archiv K+S KALI GmbH; BALLView Besonderer Dank an Prof. Dr. Oliver Tepner und Tobias Krempl, Didaktik der Chemie, Universität Regensburg Andreas Roidl Landwirtschaft, Wackersdorf Redaktion Christina Lehni Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2015 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Düngemittel Was braucht der Boden? Das jährliche Anbauen und Abernten von Nutzpflanzen entzieht unseren Ackerböden viele Nährstoffe. Um diesen Verlust auszugleichen, müssen die Böden gedüngt werden. Doch was ist Düngung eigentlich? Die Produktion gibt einen Einblick in die Vielfalt der organischen und anorganischen Düngemittel. Anschaulich und adressatengerecht wird dabei geklärt, welche Zusammensetzung, Löslichkeit und Wirkung sie haben. Auch auf Vor- und Nachteile des Einsatzes von Düngemitteln wird eingegangen. Neben Film und Sequenzen stehen Arbeitsblätter, Grafiken und weitere Unterrichtsmaterialien zur Verfügung. Erscheinungsjahr: 2015 Laufzeit: 26 min Film: 1 Filmsequenzen: 7 Grafiken: 4 Sprache: Deutsch DVD-ROM-Teil: Arbeitsblätter: Adressaten: Unterrichtsmaterialien 6 (mit Lösungen; z. T. binnendifferenziert) Allgemeinbildende Schule (Klasse 9-11) Schlagwörter: Ackerbau, Ammoniak, Ammoniumnitrat, Boden (Bodenkunde), Bosch, Carl, Calciumphosphate, Düngemittel, Dünger, Düngung, Fotosynthese, Haber-Bosch-Verfahren, Haber, Fritz, Huminsäuren, Landwirtschaft, Liebig, Justus von, Metallionen, Mineraldünger, Mineralsalze, Minimumgesetz, Nitratbelastung, Nutzpflanze, Phosphatdünger, Pflanze, Salpetersäure, Schwefelsäure, Spurenelement, Stickstoff, Stickstoffdünger, Überdüngung, Weltbevölkerung, Welternährung Systematik: Biologie Ökologie Stoffkreisläufe Chemie Angewandte Chemie Chemie in Alltag und Umwelt Berufliche Bildung Agrarwirtschaft Bodenkunde und Kulturtechnik FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG GEMAFREI Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de