Verbundprojekt WAVES Statusbericht der ersten Hauptphase. Fachbereich Agrarökosysteme Arbeitsgruppe Pflanzenernährung

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1 BMBF BUNDESMINISTERIUM FÜR BILDUNG UND FORSCHUNG CNPq CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO WASSERVERFÜGBARKEIT SOWIE ÖKOLOGISCHE, KLIMATISCHE UND SOZIOÖKONOMISCHE WECHSELWIRKUNGEN IM SEMIARIDEN NORDOSTEN BRASILIENS Verundprojekt WAVES Sttusericht der ersten Huptphse Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung Zuwendungsempfänger: Projektleiter: Universität Hohenheim Prof. Dr. V. Römheld Förderkennzeichen: 1 LK 976 Vorhenezeichnung: Untersuchungen zu minerlstoffedingter Wchstumslimitierung ei Mis und Cowpe in Nordost-Brsilien im Verundprojekt WAVES Lufzeit des Vorhens: Berichtszeitrum: Bereitung: Eng. Agr. MSc. Inácio de Brros Stuttgrt, den 15. Ferur 2 Institut für Pflnzenernährung 7593 Stuttgrt

2 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung Inhltsverzeichnis 1 Zusmmenfssung / Summry Stnd des Vorhens Einleitung und Frgestellung des Teilprojekts Methodisches Vorgehen Ausgewählte Ergenisse Feldversuche uf der Chpd und im Tl Gefäßversuche Simultion mit Hilfe des Pflnzenwchstumsmodells ALMANAC Diskussion Zusmmenreit mit nderen Teilprojekten und rsilinischen Wissenschftlern Biliogrphie Eigene Puliktionen Zitierte Litertur Vergleich des Stndes des Vorhens mit der ursprünglichen Plnung und Auslick Ergenisse Dritter, die für ds Vorhen von Bedeutung sind Angen zu Erfindungen und Schutzrechten...14 Anhng (Aildungen)... 15

3 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung 1 Zusmmenfssung / Summry Innerhl des Gesmtprojekts WAVES ht die Areitsgruppe Pflnzenernährung des Fchereichs Agrrökosysteme die Aufge, die mögliche Ertrgsegrenzung durch Mngel n einzelnen Nährstoffen und nderen chemischen Bodenfktoren (u.. Bodensäure) m semiriden Stndort von Picos zu identifizieren. Drüer hinus sollen nhnd der erzielten Dten us Feldversuchen ereits existierende Pflnzenwchstumsmodelle (EPIC, ALMANAC) gemeinsm mit der AG Bodenkunde und AG Pflnzenu kliriert zw. durch Integrtion eines zu entwickelnden Nährstoffmoduls veressert werden. Dmit wird ein wichtiger Bustein für die weitergehende Modellierung für ds Gesmtprojekt geliefert. Hierzu wurden islng Feldversuche n zwei unterschiedlichen, er repräsenttiven Stndorten von Picos mit Cowpe (Vign unguicult (L.) Wlp.) und Mis (Ze mys L.) in Mischkultur durchgeführt. Folgende Behndlungen wurden für die Feldversuche 1998 und 1999 uf ) einem Alumi- Hplic Acrisol uf der Chpd und ) einem Chromic Luvisol im Guri Tl durchgeführt: (1) Kontrolle, (2) komplette minerlische Düngung (N, P, K) plus dolomitischer Klk, (3) wie (2) er ohne P, (4) wie (2) er ohne N, (5) wie (2) er ohne K und (6) wie (2) er ohne Klkung. Bisher erzielte Ergenisse der usgeweiteten 2 Anujhre zeigen eine strke Ertrgslimitierung durch unzureichende Nährstoffverfügrkeit n eiden Stndorten sowohl im niederschlgsrmen (1998) ls uch im niederschlgsreichen Jhr (1999). Dei erweist sich Phospht ls der m stärksten limitierende Nährstoff für eide Pflnzenrten, gefolgt von N und K zw. Erdlklie ei Mis. Bei der Cowpe ist neen P vor llem K und C egrenzend. Üerrschend werden im feuchteren Anujhr durch minerlische N-Düngung uch ei der Cowpe deutlich höhere Erträge erzielt, ws für eine gehemmte Biologische N 2 -Fixierung spricht. Dies knn ursächlich durch die hohe Bodenzidität (u.. gehemmtes Wurzelwchstum, induzierter Mg-Mngel, Schädigung der Rhizoien) edingt sein. Die isherigen Ergenisse zur Simultion der Biomsse- zw. Kornerträge sowie der Nährstoffentzüge mit Hilfe des Pflnzenwchstumsmodells ALMANAC zeigen, dss die eiden wchstumslimitierenden Fktoren Wsser und Nährstoffe nicht usreichend ewertet werden. Hierzu muß ds uf dem Minimumgesetz von Sprengel/Lieig ufgeute Wchstumsmodell ALMANAC mindestens entsprechend dem Optimumsgesetz weiterentwickelt werden, um so eiden ertrgslimitierenden Fktoren und deren Interktionen esser gerecht zu werden. Diese Adpttion ist vor llem notwendig, d je nch Niederschlgsmenge sich Wsser oder Nährstoffe stärker ertrgslimitierend uswirken können. D sowohl ds Wurzelwchstum (u.. Durchwurzelungstiefe) z.b. uf dem suren Stndort der Chpd für die Aneignung von Nährstoffen und Wsser ls uch die Biologische N 2 -Fixierung üer den N-Eintrg eines Agrrökosystems für die Bodenfruchtrkeit entscheidend sind, werden in lufenden Gefäßversuchen und einem ergänzenden Feldversuch diese eiden Größen näher untersucht. Gleichzeitig knn durch eide Größen ds Nährstoff- und Wssermodul innerhl des Pflnzenwchstumsmodells dptiert und dmit die Simultion weiter veressert werden. 1

4 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung Summry Within the WAVES progrm, the working group Plnt Nutrition hs the ojective to identify the limittion of minerl nutrients for plnt development nd production under the soil nd climtic conditions of the semi-rid regions in Piuí. Therefore, two field experiments with mize nd cowpe s intercrop, with the following tretments were crried out in the growth periods of 1998 nd 1999: (1) on Alumi-Hplic Acrisol in the site clled Chpd complete fertiliztion (N, P, K nd lime), complete fertiliztion without nitrogen; complete fertiliztion without phosphorus; complete fertiliztion without potssium; complete fertiliztion without lime nd control; (2) on Chromic Luvisol in the vlley complete fertiliztion (N, P, K nd lime); complete fertiliztion without nitrogen; complete fertiliztion without phosphorus; complete fertiliztion without potssium nd control. The results of the field experiments nd the simultions with EPIC/ALMANAC crop model show tht on the Chpd phosphorus ws the most limiting nutrient in the growth periods of 1998 nd 1999 for oth mize nd cowpe. The iomss ccumultion in the tretment with phosphorus omission ws only superior to the control tretment. If P is supplied dequtely, C nd K, nd in the second yer N ecome most limiting fctors for cowpe on the Chpd. The ppliction of dolomitic lime seems to reduce K uptke y cowpe nd mize on the Chpd, ut dolomitic lime is necessry in order to supply sufficient Mg to the crops. On the Chpd, decrese in nutrient vilility i.p. nitrogen is oserved in the second yer which ffects mize nd cowpe yields. In the vlley on Chromic Luvisol, dditionl N ppliction is not necessry for cowpe in contrst to mize: An ntgonism etween K nd Mg/C is oserved only for mize in the vlley. The soil nutrient vilility for crop growth nd yield is much higher in the vlley thn on the Chpd. Simultion of iomss production nd yield in the mize/cowpe intercropping system on the Chpd show, tht the ALMANAC model does not dequtely tke into ccount the vried growth limittion y wter or nutrients nd their interctions in the vrious yers with different rinfll. Adpttion of the ALMANAC model to the ecologicl conditions of the Chpd is necessry. In on-going dditionl growth experiments on root growth nd rooting depth s prerequisite for wter nd nutrient cquisition nd on iologicl N 2 -fixtion for N-input in groecosystems nd soil fertility will e further evluted to improve the ALMANAC plnt growth model s n importnt sis for fr-reching simultion in the whole WAVES project. 2 Stnd des Vorhens 2.1 Einleitung und Frgestellung des Teilprojekts Im Stt Piuí sind Mis und Cowpe die meist ngeuten einjährigen Kulturpflnzen (Crdoso et l., 1981). Der größere Anteil dieses Misnus (78 % der Anufläche) erfolgt in Mischkultur und erringt c. 7 % der Misproduktion in Piuí (IBGE, 1985). Die Durchschnittserträge von Mis sind in Piuí mit,6 t h -1 im Vergleich mit 2,4 t h -1 für gnz Brsilien sehr niedrig. Innerhl von Piuí weist die Region Piuí mit,9 t h -1 zwr einen höheren Ertrg uf, der er im Vergleich zum Lndesdurchschnitt noch immer ls sehr niedrig zu ezeichnen ist (Frot, 1998). Ds gleiche trifft im Prinzip uch für die Durchschnittserträge der Cowpe im Stt Piuí zu. Informtiv und richtungsweisend ist die Feststellung, dss in Piuí Großetriee (> 1. h) mit höherer Bewirtschftungsintensität (u.. Minerldüngereinstz, veresserte Sorten) einen um Fktor 4 höheren Misertrg (2,3 t h -1 ) erzielen (IBGE, 1985). Die kleineren Frmen (< 1 2

5 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung h), die immerhin mengenmäßig 4 % der gesmten Misproduktion erringen, enutzen prktisch keinen Minerldünger und keine veresserten Sorten (Frot, 1998). Wesentliche Urschen für die sehr geringen Erträge im Stt Piuí sind die niedrigen Niederschläge und die niedrigen Boden-pH-Werte. Der strke Einfluss der wechselnden Jhresniederschlgsmengen uf den Ertrg insesondere vom Trockenstress-empfindlichen Mis wird n den extrem niedrigen Erträgen in den eiden Trockenjhren 1981 und 1983 mit weniger ls.16 t h -1 erkennr (Anurio Esttistico do Piuí 1981/1991; Anurio Esttistico do Brsil, 1985, 1987/1988; 1989). Mehr ls 6 % der Böden im Stt Piuí (vorwiegend Ltossolos, Amrelos und Podsólicos Vermelho-Amrelo nch der rsilinischen Klssifiktion) weisen niedrige ph-werte verunden mit geringer Bsen- und hoher Aluminiumsättigung uf (Bezerr nd Slvino, 1995) und sind dmit für die Pflnzenproduktion ls geringwertig einzustufen. Durch Klkung und Düngung lässt sich jedoch die Produktivität echtlich veressern (Melo et l., 1998). Bedingt durch die vorherrschenden suren Böden ist P-Mngel durch die hohe P-Fixierung (Kellog et l., 1969; Arujo et l. 1984) und gehemmtes Wurzelwchstum und ddurch edingt eine geringe räumliche Nährstoff- und Wsserneignungskpzität vorgegeen (Mlknthi et l., 1995; Mrschner, 1995). Die Cowpe gilt im Vergleich zu Mis ls Säure- und Al-tolernte Leguminose (Snches et l., 1981; Alv et l., 199) mit echtlichen Sortenunterschieden in dieser Tolernz (Hohenerg et l., 1984; Mlknthi et l., 1995). Diese Säuretolernz der Cowpe ist jedoch deutlich geringer usgeprägt, wenn diese Leguminose vorwiegend uf iologisch fixiertes N ngewiesen ist, ws uf eine Säureempfindlichkeit N-fixierender Bkterien zw. der Symiose hinweist (Alv et l., 199). Die hohe Bodensäure führt häufig uch noch zusätzlich zu Mg- und C-Mngel; vereinzelt wird uch von induziertem K-Mngel erichtet (Aniol, 1983; Frgeri, 1991; Mlknthi et l., 1995). Um diese stndortsedingte Ertrgslimitierung im Stte Piuí genuer zu eschreien, ht sich ds Teilprojekt Pflnzenernährung innerhl des Fchereichs Agrrökosysteme folgende Ziele gesetzt: 1) Identifizierung einzelner Nährstoffe ls Pflnzenwchstumsegrenzende Fktoren; 2) Chrkterisierung odenchemischer Fktoren, die ds Wurzelwchstum und dmit die Nährstoff- und Wsserneignung egrenzen und 3) Klirierung und Veresserung estehender Pflnzenwchstumsmodelle (EB, EPIC; ALMANAC) u.. durch Entwicklung eines detillierten Nährstoffmoduls zur esseren Simultion der Erträge ei vrilen Niederschlägen oder verstärkter Minerldüngerufwendung für die weitergehende Modellierung im Gesmtprojekt WAVES. 2.2 Methodisches Vorgehen Zur Identifiktion von Nährstoffegrenzungen eim Anu von Mis und Cowpe wurde uf zwei unterschiedlichen, er repräsenttiven Stndorten von Picos im Stte Piuí (Stndort Chpd und Tl, gemeinsm mit AG Bodenkunde usgesucht) je ein Felddüngungsversuch für 3 Jhre geplnt und durchgeführt. Feldversuch uf der Chpd Dieser Versuch wurde uf einem Ltossolo Amrelo Alico (Alumi-Hplic Acrisol) mit ph (CCl2) 3,7 und einer Al-Sättigung von 95 % in der Region Picos durchgeführt. Dei wurden esonders n semi-ride Bedingungen ngepsste Sorten von Mis (Sorte BR 539, So Vicente) und Cowpe (Sorte EPACE 1) verwendet. Folgende Düngungsvrinten wurden in einer rndomisierten Blocknlge mit 4-fcher Wiederholung durchgeführt: 3

6 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung ) Kontrolle (ohne Klkung und Minerldünger): ; ) Komplette Düngung (dolomitischer Klk, N, P, K): Compl.; c) Komplette Düngung wie ) er minus P: Compl. -P; d) Komplette Düngung wie ), er minus N: Compl. -N; e) Komplette Düngung wie ), er minus K: Compl. -K; f) Komplette Düngung wie ), er minus Klk: Compl. -lime. Stickstoff wurde ls (NH 4 ) 2 SO 4 in Höhe von 3 kg N h -1 in Teilgen ngeoten. Phospht wurde ls Superphospht (4 kg P 2 O 5 h -1 ) und K ls KCl (4 kg K 2 O h -1 ) plziert ppliziert. Zur Klkung wurde einmlig t h -1 dolomitischer Klk (C. Mg (CO 3 ) 2 ) usgercht. Feldversuch im Tl Im Tl des Guris-Flusses in Picos wurde 1999 der Feldversuch uf einem Podsólico Vermelho-Amrelo Eutrófico (Hplic oder Chromic Luvisol) mit deutlich höherem ph-wert und Bsensättigung durchgeführt. Die Versuchsnlge und sechs Düngungsvrinten wurden nlog zum Feldversuch uf der Chpd gewählt ist wegen extremer Trockenheit trotz zweimliger Ausst keine Etlierung eider Pflnzenrten möglich gewesen. Gefäßversuch Ergänzend zu dem Feldversuch n 2 Stndorten im Rum Picos wurden Gefäßversuche (Rhizooxen: 4 x 25 x 2,5 cm) zum Einfluss von Bodensäure und Al Toxizität uf ds Wurzelwchstum von Mis und Cowpe in Hohenheim geplnt und mit Mis ereits durchgeführt. Die Behndlungen wren wie folgt: ) Kontrolle ) CCO 3 c) CSO 4 d) MgSO 4 Mit dem whlweisen Angeot von CCO 3 zw. CSO 4 soll herusgefunden werden, inwieweit hohe H + - oder vor llem Al-Konzentrtionen m gehemmten Wchstum uf der Chpd ursächlich eteiligt sind. Die MgSO 4 -Vrinte wurde gewählt, um den im Feldversuch 1998 ngezeigten Mg-Mngel ls wchstumslimitierenden Fktor zu prüfen. Feldversuch zur Evluierung des iologischen N 2 -Fixierungspotentils D in eiden Anujhren 1998 und 1999 sich ei der Cowpe deutliche Hinweise uf eine unzureichende N-Versorgung durch die Biologische N 2 -Fixierung ergen (Mehrerträge durch minerlische N-Düngung; Färetest der Knöllchen) wurde 2 ein weiterer Feldversuch im Rhmen einer Msterreit uf der Chpd ngelegt. Folgende Behndlungen wurden gewählt: ) Kontrolle ) Optimierte minerlische N-Düngung, einschließlich P, K und Klk c) Nur N-Strt-Ge für iol. N-Fixierung einschließlich P, K und Klk d) Wie c), er zusätzlich Inokultion mit einem säure-ngepssten Rhizoium-Stmm (2A17 von EMBRAPA) e) Wie d), er Rhizoium-Stmm E 7-6 von EMBRAPA Die N-Versorgung der verschiedenen Vrinten wird n der Trockenmsseildung, Kornertrg und Gesmt-N-Ertrg geschätzt. Zusätzlich soll die Knöllchenildung und Biologische N 2 - Fixierungsrte gemessen zw. geschätzt werden. 4

7 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung 2.3 Ausgewählte Ergenisse Feldversuche uf der Chpd und im Tl Wchstum und Ertrg Die detillierte Auswertung der ersten eiden Anujhre (1998, 1999) vom Feldversuch uf der Chpd zeigt trotz hoher Streuung eine strke Begrenzung der Gesmttrockenmsseildung und des Kornertrgs durch unzureichende Nährstoffverfügrkeit ei der Cowpe und ei Mis (A. 1-4). Diese strke Wchstums- und Ertrgslimitierung ist sowohl im niederschlgsrmen (1998) wie uch im niederschlgsreichen Anujhr (1999) zu erkennen. Auf der Chpd erweist sich P ls der m stärksten limitierende Nährstoff ei der Cowpe in eiden untersuchten Anujhren, dicht gefolgt von K (A. 1 und 2). Der Kornertrg der Cowpe wr 1999 uf der Chpd in der komplett gedüngten Vrinte deutlich höher (Fktor 2) ls 1998, ws mit den höheren Niederschlägen im Anujhr 1999 in Verindung gercht werden knn. Dieser höhere Kornertrg knn nicht ndeutungsweise relisiert werden, wenn P, K oder uch minerlischer N oder Klk nicht usreichend ppliziert wurde (A. 2). Dies zeigt, dss ds egrenzte Niederschlgswsser nur optiml von der Cowpe genutzt wird, wenn eine Mindestufwendung von minerlischem Dünger und Klkung erfolgt. Üerrschend ist, dss ei der Cowpe ls Leguminose im 2. Anujhr durch eine minerlische N-Düngung ein um Fktor 2 höherer Kornertrg erzielt wird. Dies ist ein Hinweis dfür, dss einml die Biologische N 2 -Fixierung uf der Chpd vermutlich wegen des niedrigen ph-wertes eeinträchtigt ist und ndererseits die N-Nchlieferung durch Minerlisierung im 2. Anujhr nch Rodung der Fläche vor Anlge des Feldversuches strk nchlässt. Ds heißt ei Leguminosen ist ei höherem Ertrgspotentil in feuchten Jhren die N-Lieferung durch die Biologische N 2 -Fixierung völlig unzureichend und muss im Nährstoffmodul des Pflnzenwchstumsmodells für eine genuere Simultion echtet werden. Der geringe Einfluss der Klkung uf Wchstum und Kornertrg der Cowpe im Anujhr 1998 (A. 1 und 2) ist vermutlich uf die späte Appliktion und geringe Verteilung ufgrund der extrem niedrigen Niederschläge zurückzuführen. Im 2. Jhr nch der einmlig usgerchten Klkung ist offensichtlich wegen der höheren Niederschläge und der ddurch edingten esseren Klkverteilung im Bodenprofil eine deutliche Klkwirkung zu erkennen. Im Gegenstz zur Chpd sind -Gesmttrockenmsseildung und Kornertrg der Cowpe im Tl weniger durch unzureichende P- und K-Verfügrkeit eeinträchtigt. Bei Mis ist ds Wchstum und die Kornerträge uf der Chpd in eiden Anujhren trotz unterschiedlichen Niederschlgsmengen n erster Stelle durch unzureichende P-Verfügrkeit eeinträchtigt, gefolgt von K und N (A. 3 und 4). Üerrschend und im Widerspruch zu den ersten Schlussfolgerungen nch der Auswertung des 1. Anujhres (siehe Jhresericht 1998 der AG Pflnzenernährung) scheint der Mis deutlich weniger ls die Cowpe uf eine Klkung nzusprechen (A. 1-4). Hier wird deutlich, dss dringend Informtionen üer die ttsächliche Hemmung des Wurzelwchstums (Wurzellängendichte, Durchwurzelungstiefe) eider Pflnzenrten (-Sorten) uf dem suren Boden der Chpd enötigt werden. Beim Vergleich der eiden unterschiedlich feuchten Anujhre fällt uf, dss der Mis im Gegenstz zur Cowpe ds höhere Wsserngeot nicht in Mehrertrg umsetzen knn, uch nicht ei einem mäßigen Minerldüngereinstz der Vrinte mit kompletter Düngung. Dies wird vor llem uch ei der Betrchtung der Hrvest-Indices (HI; siehe unten) deutlich. Der hohe Düngungsedrf von Mis wird uch durch die deutlich höheren Miskorn- sowie die Gesmttrockenmsseerträge (Fktor 3-8 je nch Vrinte) im Tl im Vergleich zur Chpd erkennr. Dei wr ds Tl 1999 nicht durch eine essere Wsserversorgung gegenüer der Chpd chrkterisiert (Auskunft AG Bodenkunde). 5

8 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung Hrvest-Indices Die Hrvest-Indices (HI) der Cowpe werden sowohl durch die Düngung im Jhr 1998 ls uch durch die essere Nährstoffusstttung des Stndortes im Tl is mximl um den Fktor 2 gesteigert (T. 1). Auffllend sind die deutlich höheren HI (Fktor 2-3) im niederschlgsreicheren Anujhr T. 1: Hrvest-Indices (HI) in Prozent (%) von Cowpe und Mis für eide Stndorte und Anujhre Cowpe Mis Behndlung Chpd Tl Chpd Tl Kontrolle Komplett* Komplett -N Komplett -P Komplett -K Komplett -Klk *Komplett = Komplette Düngung (NPK + Klk) Im Gegenstz zur Cowpe sind ei Mis uf der Chpd die HI nicht unterschiedlich in eiden Anujhren, ws die geringe Fähigkeit von Mis, höheren Niederschlg in Ertrg zu trnsformieren wegen zeitweisem Wssermngel ( Zwischentrockenheit während der Befruchtung), ufzeigt. Owohl die HI von Mis uf der Chpd durch minerlische Düngung von 3 % (Kontrolle) uf c % erhöht werden können, leien die Werte weit unter denen von nicht wsserlimitierten Stndorten, so dss ein Anu von Mis uf der Chpd ohne Bewässerung während der empfindlichen Periode der Fruchtnlge nicht sinnvoll erscheint. Nährstoffgehlte und -entzüge Stickstoff: Die N-Konzentrtionen in oerirdischen Pflnzenteilen der Cowpe uf der Chpd zur Blüte im Jhr 1998 und 1999 wren mit Werten üer 3 % im usreichenden Konzentrtionsereich (A. 5). Dei wren die Werte im feuchteren Jhr mit insgesmt esserem Wchstum vermutlich wegen des Verdünnungseffekts geringfügig geringer. Im Tl wren die N-Konzentrtionen mit 2,5-3, % unterhl des Bereichs usreichender Versorgung. Vermutlich wr hier wegen des deutlich esseren Miswchstums und der ddurch edingten stärkeren Beschttung der Cowpe (A. 3) die Biologische N 2 -Fixierung egrenzt. Bei Mis lgen die N-Konzentrtionen ei llen Behndlungen mit c. 1,5 % deutlich unter dem Grenzwert einer usreichenden N-Versorgung (2,4 %). Dies wr esonders uf der Chpd ei der Vrinte ohne minerlische N-Düngung mit 1,2 % der Fll (A. 6). Die höheren N- Konzentrtionen der Mispflnzen im Tl deuten uf eine höhere N-Minerlisierung uf diesem Stndort hin. Phospht: In Üereinstimmung mit dem Ergenis, dss Phospht der m stärksten wchstumslimitierende Nährstoff ei Cowpe und Mis uf der Chpd ist (A. 1-4), weisen die Sprossgehlte von eiden Pflnzenrten in llen Düngungsvrinten zum Zeitpunkt der Blüte eine unzureichende P-Versorgung uf (A. 7 und 8). Bei Mis ist dieser P-Mngel uf der Chpd esonders extrem usgeprägt, ws uch visuell nhnd strker Violettverfärung der lten Blätter erkennr gewesen wr. Zusätzlich wren ei Mis uch m Stndort im Tl mit insgesmt esserer llgemeiner Nährstoffversorgung die Sprossgehlte n P unzureichend (A. 8). Klium: Die K-Konzentrtion in den Sprossen der Cowpe wr ei llen Vrinten n eiden Stndorten und in eiden Anujhren usreichend zw. m Stndort Tl sehr hoch ohne 6

9 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung größeren Aweichungen zwischen den einzelnen Behndlungen mit Ausnhme der Vrinte Komplette Düngung minus K (A. 9). Im Gegenstz zur Cowpe lgen die K-Konzentrtionen der Missprosse zur Blüte m Stndort Chpd unterhl des Grenzwertes für usreichende K-Versorgung (2 mg kg -1 TS). Dies wr esonders usgeprägt in der Vrinte ohne K-Düngung (A. 1). Dgegen wren nlog zur Cowpe m Stndort im Tl die K-Konzentrtionen im Spross ller Behndlungen sehr hoch, ws die ereits n nderer Stelle escheinigte essere Nährstoffusstttung des dort vorliegenden Bodens estätigt. Clcium: Die C-Konzentrtionen im Spross eider Pflnzenrten n eiden Stndorten liegen ei den meisten Behndlungen knpp n zw. unter dem Grenzwert einer usreichenden Versorgung (A. 11 und 12). Bei der Vrinte Komplette Düngung minus K werden deutlich höhere C-Konzentrtionen im Spross eider Pflnzenrten gefunden, ws durch den K/C- Antgonismus ei der Aufnhme erklärt werden knn. Mgnesium: Mit Ausnhme der Vrinte ohne Anwendung des dolomitischen Klkes (Mghltig) wr ei llen nderen Vrinten n eiden Stndorten die Mg-Versorgung eider Pflnzenrten gut (A. 13 und 14). Dieses Ergenis zeigt, dss ds Mg-Angeot üer den Boden vor llem uf dem suren Boden und ei einseitiger K-Düngung verstärkt echtet werden muss. Ds ist insesondere wichtig, d Mg-Mngel im Gegenstz zu P- und N-Mngel zu einem gehemmten Wurzelwchstum und dmit einer verschlechterten Aneignung von Wsser und nderen Nährstoffen führt. Ökonomische Bewertung In enger Zusmmenreit mit der AG Betriesökonomie wurden die Ertrgsdten der einzelnen Düngungsvrinten der Feldversuche uf der Chpd einer vereinfchten ökonomischen Bewertung unterworfen. Bei dieser Bewertung wurden nur die Düngerkosten und Lohnkosten von Sisonkräften und der Mrkterlös erücksichtigt. T. 2: Berechnete Mehr- zw. Mindererlöse durch Anwendung von Minerldünger und Klk uf der Chpd in den eiden Anujhren 1998 und 1999 (Berechnung in R$ pro h unter Berücksichtigung der Kosten für Dünger/Klk und Sisonreitskräften) Mehrerlös (R$ pro h) Behndlungen Anujhr 1998 Anujhr 1999 ohne mit ohne mit Sisonreitskräften Sisonreitskräften Kontrolle Komplett* Komplett -N Komplett -P Komplett -K Komplett -Klk *Komplett = Komplette Düngung (NPK + Klk) Aus Telle 2 wird deutlich, dss prktisch nur im trockenen Anujhr 1998 minerlische Düngung (inses. P und K) zu einem echtlich höheren (is Fktor 9) Nettoerlös führt. Der vergleichsweise teuere N-Dünger rchte den deutlich geringsten Nettoerlös. Diese Mehrerlöse wren verständlicherweise ei Anstellung von Sisonkräften deutlich geringer. Im Gegenstz zum niederschlgsrmen Anujhr 1998 g es im niederschlgsreichen Anujhr mit deutlich höheren Erträgen inses. Bei der Cowpe in den gedüngten Vrinten 7

10 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung durch Klkung und Minerldüngung unerwrtet nur einen geringen Mehrerlös ( Komplette Düngung ) oder ei den meisten Behndlungen sogr einen Mindererlös (T. 2). Diese Mindererlöse trotz deutlich höherer Kornerträge ei der Cowpe sind durch im Anujhr 1999 strk gefllene Mrktpreise wegen Üerngeot zu erklären. Ds zeigt, dss ohne Mrktregulierung oder Lgerung ein prinzipiell sinnvoller Düngereinstz hinsichtlich Kornertrg von dem Kleinfrmer nicht ufgegriffen werden wird Gefäßversuche In dem Gefäßversuch mit Appliktion von CCO 3, CSO 4 oder MgSO 4 sollte der Einfluss der Bodenzidität und der Mg-Verfügrkeit des Bodens vom Stndort Chpd uf ds Wurzelwchstum von Mis und Cowpe untersucht werden. CSO 4 wurde gewählt, um durch eine Desorption von OH - -Gruppen eine ph-erhöhung in der Bodenlösung zw. durch und eine Komplexierung von Al 3+ ls Al 2 (SO 4 ) 3 eine Entgiftung von Al zu erreichen. T. 3: Einfluss von Klk-, CSO 4 - und MgSO 4 -Appliktion uf Spross und Wurzelwchstum von Mis in Rhizooxen Behndlung Wurzel TS Wurzellänge Spross TS (mg/pfl.) (cm/pfl.) (mg/pfl.) Kontrolle CCO CSO MgSO 4 * (14) (165) (12) *versehentlich wurde eine zu hohe Appliktionsrte von Mg SO 4 (12 nsttt 4 kg M h -1 ) gewählt. Wie us Telle 3 erkennr, wird nur durch die Klkung ein veressertes Wurzelwchstum und dmit uch ein esseres Sprosswchstum erzielt. Durch CSO 4 Appliktion wird gegenüer der Kontrolle kein veressertes Wurzelwchstum erzielt. Ds könnte dfür sprechen, dss uf dem Stndort Chpd trotz hohem Al Sättigungsgrd kum Al Toxizität vorliegt. Möglicherweise ist uf dem strk suren Boden die Al-Pufferung sehr gering, so dss im wesentlichen die hohe Bodenzidität (H + -Konzentrtion) wurzelwchstumsschädigend wirkt. Die mögliche Rolle eines niedrigen Mg-Versorgungsgrdes m schlechten Wurzelwchstum uf der Chpd konnte wegen strk üerhöhter MgSO 4 -Appliktion nicht erfsst werden. Im noch durchzuführenden Gefäßversuch mit der Cowpe wird dies echtet werden, um so vor llem uch hinsichtlich möglicher Urschen n der unzureichenden Biologischen N 2 -Fixierung der Leguminose einen wichtigen Einlick zu erhlten Simultion mit Hilfe des Pflnzenwchstumsmodells ALMANAC Die Ergenisse einer Simultion mit Hilfe des Pflnzenwchstumsmodells ALMANAC für die Behndlung Kontrolle und Komplette Düngung (NPK + Klk) im Feldversuch uf der Chpd 1998 und 1999 sind in Telle 4 ufgeführt. 8

11 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung T. 4: Gegenüerstellung von gemessenen und nch dem Modell ALMANAC simulierten Dten zur gesmten Biomssenproduktion, Kornertrg, N- und P-Entzug für Mis und Cowpe uf der Chpd für die Anujhre 1998 und Pflnzenrt Kontrolle (ohne Düngung und Klkung) Komplette Minerldüngung + Klkung gem. simul. gem. simul. gem. simul. gem. simul. Gesmte Biomsseproduktion (kg h -1 ) Cowpe Mis Kornertrg (kg h -1 ) Cowpe Mis N-Aufnhme (kg h -1 ) Cowpe Mis Gesmt P-Aufnhme (kg h -1 ) Cowpe 1,7 -,8-4, - 4, - Mis,4 -,1-2,5-1,3 - Gesmt 2,1 2,4,9 2,1 6,5 3,1 5,3 2,6 Ds Ergenis zeigt eine mehr oder weniger zufällige Üereinstimmung von simulierten und gemessenen Werten weniger Vrinten. In den üerwiegenden Fällen liegen erheliche Aweichungen (is Fktor >15) für die gesmte Biomssenproduktion oder den Kornertrg eider Pflnzenrten. Anlog gilt dies uch für den N- und P-Entzug zw. Aufnhme durch die Pflnzen. Insgesmt sind die Aweichungen ei der Cowpe weniger extrem ls eim Mis, der deutlich stärker trockenstressnfällig ist. Diese Aweichungen zeigen, dss ds islng vorhndene Pflnzenwchstumsmodell völlig unzureichend die eiden wchstumslimitierenden Fktorenkomplexe Nährstoffe und Wsser und deren Interktion erücksichtigt und eine Adpttion n die ökologischen Bedingungen der Region Picos in Piuí enötigt. Als wesentliche Ursche knn ngenommen werden, dss ds jetzige ALMANAC-Modell den meist limitierenden Wchstumsfktor üerproportionl erücksichtigt und die weiteren Wchstumsfktoren unterewertet und zwr entsprechend dem eknnten Minimumgesetz. Ds führt een in der Region Picos mit 2 ähnlich strk wchstumslimitierenden Fktoren mit von Jhr zu Jhr wechselnder Intensität (Fktor Wsser in Ahängigkeit der Niederschlgsmenge und -verteilung) zu erhelichen Aweichungen. Auch erücksichtigt ds isherige Wchstumsmodell ALMANAC nicht die Wechseleziehungen zwischen Bodenzidität und Nährstoffmngel einerseits und dem Wurzelwchstum oder der iologischen N 2 -Fixierung ls wichtiges Mß für die Wsser- und Nährstoffneignung oder dem N-Eintrg in ds Agrrökosystem. Eine Veresserung des ALMANAC-Modells u.. durch Integrtion eines detillierten Nährstoffmoduls ist in Zusmmenreit mit der AG Bodenkunde und AG Pflnzenu in Bereitung. 9

12 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung 2.4 Diskussion Aufgrund der isher erzielten Ergenisse us der usgewerteten 2 Anujhre (1998, 1999) knn die strke Wchstumshemmung durch unzureichende Nährstoffverfügrkeit n eiden Stndorten gezeigt werden (A.1-4). Dei ergit sich für Mis eine deutliche Rngfolge einzelner Nährstoffe mit Phospht (P) ls stärkster limitierender Nährstoff gefolgt von Stickstoff (N) und Klium (K) zw. Erdlkli (C, Mg). Bei der Cowpe ist eenflls P der m stärksten limitierende Nährstoff gefolgt von K und den Erdlkli noch vor dem N. Woei trotz der Fähigkeit der Cowpe zur symiontischen N 2 -Fixierung durch Weglssen der minerlischen N- Düngung deutliche Mindererträge erhlten werden. Offensichtlich ist die Aktivität der Knöllchen uf dem suren Stndort ( Chpd ) eeinträchtigt, ws durch visuelle Dignose der Knöllchen (Rotfärung) estätigt wird. Diese ngezeigte Hemmung der iologischen N 2 -Fixierung muss ei weiterer Bestätigung in den Pflnzenwchstumsmodellen zukünftig wesentlich stärker erücksichtigt werden, d in vielen Anusystemen mit Leguminosen von deren N-Eintrg eine nchhltige Bodenfruchtrkeit geleitet wird. D im Feldversuch wegen Anwendung von dolomitischem Klk keine Unterscheidung zwischen durch Clcium (C)- und Mgnesium (Mg)-Mngel oder durch zu hohe Bodensäure zw. Aluminium (Al)-Löslichkeit induzierte Wchstumseschränkung möglich ist, wurden Wchstumsversuche in Rhizooxen, die gleichzeitig die Beochtung des Wurzelwchstums zulssen, geplnt und teilweise ereits (ei Mis) durchgeführt. Die isherigen Ergenisse dieser Gefäßversuche weisen uf strke Hemmung des Wchstums (inses. des Wurzelwchstums) durch zu hohe Bodensäure und vermutlich weniger durch hohe Al-Konzentrtionen uf dem suren Stndort (Chpd) hin. Als Folge dieser hohen Bodensäure ist eim Mis eine schlechte Mg- Versorgung in Zusmmenhng mit einem weiter strk gehemmten Wurzelwchstum zu eochten und ei der Cowpe eine gehemmte N 2 -Fixierung zu vermuten. Ds schlechte Wurzelwchstum, islng nur ei Mis untersucht (T.3), führt eknnterweise nicht nur zu einer verschlechterten Aneignung von Nährstoffen sondern uch vom häufig egrenzt verfügren Wsser. Somit wird eine differenziertere Bechtung des Wurzelwchstums und dmit der Durchwurzelungstiefe in jedem Pflnzenwchstumsmodell mit entsprechenden Wsser- und Nährstoffteilmodulen zu einer veresserten Simultion ls isher (siehe Bericht AG Bodenkunde S. 8. und 13) führen. Die für die Pflnzenwchstumsmodelle notwendige gleichzeitige Bewertung eider wchstumsegrenzenden Fktoren (Wsser, Nährstoffe) us zu erfssenden Prmetern im Feldversuch (u.. Durchwurzelungstiefen) wr zusmmen mit der AG Bodenkunde geplnt, er islng nur eingeschränkt möglich, d u.. die notwendigen TDR-Sonden verspätet us dem Zoll freigegeen wurden. Aer durch den Vergleich der erfssten Biomsse- und Kornerträge der eiden im Niederschlgsngeot unterschiedlichen Anujhre 1998 und 1999 lssen sich dennoch klre Aussgen mchen, insesondere wenn die Hrvest-Indices eider Kulturpflnzen n eiden Stndorten und Jhren vergleichend etrchtet werden. Auch wenn ei Mis durch eine mäßige Minerldüngung die gesmte Biomsseproduktion um Fktor 2 is 5 und der HI um den Fktor 2 erhöht werden können, leit der HI uf der Chpd mit 1-2 % und im Tl mit mximl 2 % (ungedüngte Vrinte) zw. 37 % (gedüngte Vrinte) wegen Trockenstress weit unter den zu erwrtenden Werten nicht gestresster Pflnzen (T.1). Auch trotz deutlich höheren Niederschlägen im Jhr 1999 wird ei Mis im Gegenstz zur Cowpe kein höherer HI erzielt, ws mit der hohen Trockenstressempfindlichkeit von Mis esonders im Stdium der Smennlge zu erklären sein wird. Bei der nicht-determinierten Cowpe mit einer Blüte und Smenildung üer eine deutlich längere Zeitspnne ls ei Mis führt eine zeitlich egrenzte Trockenstressphse ( Zwischentrockenheit ) wie im Anujhr 1

13 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung 1999 zu keinem so drstischen Rückgng der HI wie ei Mis (s. hierzu uch Bericht AG Bodenkunde, S. 17). Dieser sehr niedrige HI von Mis selst in dem feuchteren Jhr zeigt, dss der üerll zu eochtende Misnu uf der Chpd (Bewässerung prktisch nicht möglich), er uch im Tl ohne zeitweise Zustzewässerung zum Zeitpunkt der Smennlge nicht ngepsst und uch nicht zu empfehlen ist. Aus pflnzenulicher und pflnzenernährerischer Sicht (die AG Betriesökonomie kommt in Ahängigkeit der strk schwnkenden Mrktpreise in einzelnen Jhren z.t. zu weichender Aussge) dürften ndere Kulturen wie z.b. Cshew und Mniok esser n den suren Stndort mit Wssermngel ngepsst sein. Dies soll u.. Untersuchungsinhlt der nächsten Antrgsphse sein. Im Gegenstz zum Mis ist ei der Cowpe im niederschlgsreicheren Jhr (1999) gegenüer dem trockenen Jhr (1998) ein deutlich höherer Kornertrg (Fktor 2 für ungedüngte und gedüngte Vrinte) und HI (Fktor 3-4) zu eochten, ws für die essere Anpssung dieser Kulturpflnze n zeitweisen Wssermngel spricht. Unhängig vom Wsserngeot werden ei der Cowpe n eiden Stndorten durch die mäßige Minerldüngung (inses. P und K) die Kornerträge um den Fktor 4-7 erhöht, ws ei den durchschnittlich erzielren Mrktpreisen zu einem erhöhten Netto-Einkommen der Buern führt (T.; gemeinsme Berechnung mit AG Betriesökonomie). Andererseits zeigen die Ergenisse eider Kulturpflnzen, dss der Minerlstoffversorgung in den enutzten Pflnzenwchstumsmodellen neen dem Wsser eine gleich wichtige Bedeutung zukommen muss. Inwieweit zu den vorgennnten Nährstoffen (P, N, K, Mg und C) uch noch Schwefel (S) und ei der Cowpe ls Leguminose uf dem suren Stndort (Chpd) Molydän (Mo) ls wchstumslimitierende Fktoren zu echten sind, wird im 3. Versuchsjhr üerprüft. Bei Anwendung ei der Pflnzenwchstumsmodelle (EPIC, ALMANAC) wird momentn eine völlig unzureichende Üereinstimmung von erechneten und gemessenen Ertrgs- sowie Nährstoffentzugsdten erhlten, und dies vor llem für die gedüngten Vrinten (T.4). Dies ist ei näherer Anlyse der Grundlgen dieser Wchstumsmodelle nicht verwunderlich, d sie uf dem Prinzip des m stärksten vereinfchten und dmit uch völlig unzulänglichen Ertrgsgesetzes nch C. Sprengel und J. von Lieig (1839/186), dem sog. Minimumgesetz eruhen und prktisch nur den Wsserfktor erücksichtigen. D jedoch, wie oen gezeigt, zumindest 2 große wchstumsegrenzende Fktorenkomplexe (Wsser, Nährstoffe) von gleichwertiger Bedeutung im Untersuchungsgeiet von Picos vorliegen, muss zukünftig zumindest entsprechend dem Optimumsgesetz ( Die Wirkung eines Wchstumsfktors ist umso stärker, je mehr die nderen im Optimum sich efinden, nch Liescher und Wollny) verfhren werden, wenn erfolgreich simuliert werden soll. Entsprechende Üerlegungen sind zusmmen mit der AG Bodenkunde und AG Pflnzenu innerhl des Fchereichs Agrrökosysteme ngestellt worden und in der Umsetzung (siehe hierzu uch Bericht der AG Bodenkunde, S. 12). Der ereits egonnene Feldversuch im 3. Anujhr sowie die ergänzenden Versuche zur Biologischen N 2 -Fixierung in Picos im Rhmen einer egleitenden Msterreit und der geplnte Gefäßversuch zum Wurzelwchstum der Cowpe werden die isherigen Aussgen erhärten und in Teilereichen schärfen, so dss die Teilmodule Nährstoffe und Wsser im Pflnzenwchstums- zw. Ertrgsmodell und üergeordneten Modellen des Gesmtprojekts weiter veressert werden. 11

14 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung 2.5 Zusmmenreit mit nderen Teilprojekten und rsilinischen Wissenschftlern Innerhl des Gesmtprojektes esteht ufgengemäß eine enge Zusmmenreit hinsichtlich Plnung, Durchführung und Auswertung der Feldversuchstätigkeit mit den AG Bodenkunde, Pflnzenu und Betriesökonomie, üer die die Adpttion des Pflnzenwchstumsmodells u.. durch Integrtion eines detillierten Nährstoffmoduls, welches die einzelnen wchstumslimitierenden Nährstoffe im Zusmmenhng mit dem Wurzelwchstum uf den dominierenden suren Boden relistisch ewertet, leistet die AG Pflnzenernährung einen wesentlichen Beitrg für die üergeordneten Modellierungen im Gesmtprojekt. Die Feldversuche im Rum Picos in der Verntwortung der AG Pflnzenernährung werden in enger Zusmmenreit mit dem rsilinischen Prtner L. Gonzg R. Ferreir, UFC, Fortlez, der für einen entsprechenden Feldversuch m regenrmen Tuá verntwortlich ist, durchgeführt. Außerhl des WAVES-Projektes estehen enge Kontkte zu EMBRAPA üer Normn Runjnek (Empres Brsileir de Pesquis Agropecuári) hinsichtlich veresserter Rhizoienstämme für sure Stndorte. Gleichzeitig esteht enger Kontkt zu Dr. Gilson Villcc Exel Pitt in Sete Lgos, Mins Geris um säureresistentere Missorten sowie weiterführende Litertur zur Säure- zw. Al-Tolernz von Mniok und Cshew für die zu entrgende 2. Huptphse zu erhlten. Die Kenntnisse zur pflnzlichen Anpssung n sure Stndorte sind in den letzten Jhren sprunghft gestiegen, dss üer esseres Genmteril die Pflnzenproduktion kurz- is mittelfristig enorm gesteigert werden knn. Durch entsprechende Zusmmenreit mit u.. Brsilinern werden in der lufenden Vegettionsperiode richtungsweisende Versuche durchgeführt und zukünftig verstärkt geplnt. 12

15 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung 2.6 Biliogrphie Eigene Puliktionen Giser, T., Hilger, T.H., Ferreir, L.G.R., Hertfort, J., Brros, I. nd Sthr, K. (1999). The soil nd terrin informtion system SPICE for estimting yield potentils t regionl scle in the sttes of Piuí nd Cerá (Brzil). In: Knowledge Prtnership: Chllenges nd perspectives for reserch nd eduction t the turn of the millenium. Proceedings of Conference on Tropicl nd Sutropicl Agriculture nd Forestry, Octoer Berlin, Germny (ngenommen) Hilger, T.H., Giser, T., Herfort, J.; Schneider, L.S. und de Brros, I. (1999). EPIC/ALMANAC. Modelleschreiung uf der WAVES Homepge unter URL: htpp:// Zitierte Litertur Alv, A.K., Asher, C.J., Edwrds, D.G. (199). Effect of solution ph, externl C concentrtion nd Al ctivity on nodultion nd erly growth of cowpe. Austrlin Journl for Agriculturl Reserch 41, pp Aniol, A. (1983). Aluminium uptke y roots of two witer vrieties of different tolernce to luminium. Biochem. Physiol. Pflnz., 178. pp ANUÁRIO ESTATÌSTICO DO BRASIL (1985, 1987/1988, 1989). Rio de Jneiro: IBGE v , 74, 716 p. ANUÁRIO ESTATÌSTICO DO PIAUÌ (1985).Teresin: Fundção CEPRO, v.7, 1981/1991., 325 p. Arujo, J.P.P., Rios, G.P., Wtt, E.E., Neves B.P., Psgéri, N.K., Oliveir, I.P., Guimerães, G.M., Silveir Fo., A. (1984). Cultur do cupí. Vign unguicult (L.) Wlp.:Descrição e recomendções técnics de cultívo. EMBRAPA-CNPAR, Technicl circulr 18, Goini, Brzil. Bezerr, B.R., Slvino, A.A.C. (1995). Acidez e clgem nos solos do piuí. VIII seminário des pesquis gropecuári do Piuí - I simpósio gropecário e florestl do meio-norte, Teresin, Proceedings. Pp Crdoso, M.J., Arújo, A.G. de, Freire Filho, F.R., Rieiro, V.Q. (1981). Culturs lterntivs pr o consórcio com o hmilho em solos de ixoes, no Piuí. Teresin: EMBRAPA- UEPAE Teresin, p. Fgéri, N. (1991). Response of cowpe to phosphorus on n Oxisol with specil reference to dry mtter production nd minerl ion contents. Tropicl Agriculture 68, pp Frot, A.B. (1998). Importnci sócio-economic. In: A cultur do milho no Piuí. EMBRAPA - Teresin, pp Hohenerg, J.S., Munns, D.N. (1984). Effect of soil cidity fctors on nodultion nd growth of Vign unguicult in solution culture. Agronomy Journl 76, pp IBGE. (1985). Censos económicos: censo gropecuário - Piuí. Rio de Jneiro, V. 1, 52 p. Kellog, G.E., Ordevl, A.A. (1969). Potentilly rle soils of the world nd criticl mesures of their use. Advnces in Agronomy 21, pp Mlknthi, D.R.R., Yokoym, K., Yoshid, T., Moritsugu, M., Mtsushit, K. (1995). Effect of low ph nd Al on growth nd nutrient uptke of severl plnts. Soil Science nd Plnt Nutrition 41, pp Mrschner, H. (1995). Minerl Nutrition of Higher Plnts. 2 nd. Edition. Acdemic Press, London. Melo, F.B., Crdoso, M.J., Andrde Jr., A.S. (1998). Nutrico e duco. In: A cultur do milho no Piuí. EMBRAPA - Teresin, p Snchez, P.A., Slins, J.G. (1981). Low input technology for mnging oxisols nd ultisols in tropicl Americ. Advnces in Agronomy 34, pp

16 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung 3 Vergleich des Stndes des Vorhens mit der ursprünglichen Plnung und Auslick Die geplnten Feldversuche n den 2 Stndorten im Rum Picos wurden in den eiden ersten Anujhren trotz erhelicher orgnistorischer Schwierigkeiten durchgeführt und usgewertet. Die Vorereitungen zw. Ausst für die 3. Vegettionsperiode sind vor Ort in vollem Gng. Durch Üernhme eines Teils der Routinenlytik durch Institutspersonl zw. Studentische Hilfskräfte konnte der eingestellte Doktornd ls Projektereiter für zusätzliche Versuche (u.. Gefäßversuch zum Wurzelwchstum, Feldversuch zur veresserten Biologischen N 2 - Fixierung) Zeit gewinnen. Diese Versuche werden für die Veresserung des Pflnzenwchstumsmodells (Integrtion eines detillierten Nährstoffmoduls mit Berücksichtigung des Wurzelwchstums für die Nährstoff- und Wsserneignung) entscheidend sein. Die verzögerten Untersuchungen zur Durchwurzelungstiefe zusmmen mit dem Zeitverluf der Bodenwssergehlte in unterschiedlichen Bodentiefen werden nun im egonnenen 3. Anujhr durchgeführt. Ein gewisser Nchholedrf esteht zur Zeit noch hinsichtlich Integrtion eines detillierten Nährstoffmoduls in ds existierende Pflnzenwchstumsmodell ALMANAC, um die notwendige Anpssung n die Stndortsedingungen der Region Picos und lngfristig von Piuí zu ermöglichen. Diese Areiten sind zusmmen mit den AG's Bodenkunde und Pflnzenu egonnen und werden in den nächsten Monten fortgesetzt. Die notwendige Berücksichtigung weiterer wichtiger Kulturpflnzen im Mischnu und Rottion inses. hinsichtlich Anpssung n sure Stndorte (z.b. Chpd) und Nährstoffverfügrkeit und -flüsse ist für die 2. Huptphse geplnt und wird durch Literturrecherche und Kontkte zu u.. rsilinischen Wissenschftlern in den nächsten Monten vorereitet. 4 Ergenisse Dritter, die für ds Vorhen von Bedeutung sind keine 5 Angen zu Erfindungen und Schutzrechten Es liegen keine Erfindungen vor. Schutzrechte wurden nicht erteilt oder ngemeldet. 14

17 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung Anhng (Aildungen: A. 1-14) kg dry mtter per h Cowpe: Biomss Gesmte production Biomsseproduktion y cowpe Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 Behndlung Tretment A. 1: Biomsseproduktion der Cowpe uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr 1999 COWPEA: Kornertrg kg h d Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 c cd c Behndlung A. 2: Kornertrg der Cowpe uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr

18 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung 6 Mis: Biomss Gesmte production Biomsseproduktion y mize Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 kg dry mtter per h Behndlung Tretment A. 3: Biomsseproduktion von Mis uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr 1999 MAIS: Kornertrg kg h c Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 c c Behndlung A. 4: Kornertrg von Mis uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr

19 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung COWPEA: Stickstoffkonzentrtion Blüte % N Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 Behndlung A. 5: N-Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross der Cowpe uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr 1999 MAIS: Stickstoffkonzentrtion Blüte % N 2,5 2 1,5 1,5 Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 c c A. 6: Comp.- lime Behndlung N-Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross von Mis uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr

20 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung COWPEA: Phosphorkonzentrtion Blüte mg P g -1 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 Behndlung A. 7: P- Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross der Cowpe uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr 1999 Jhr 1999 MAIS: Phosphorkonzentrtion Blüte Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 mg P g -1 2,5 2 1,5 1,5 Behndlung A. 8: P-Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross von Mis uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr

21 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung COWPEA: Kliumkonzentrtion Blüte mg K g c Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 c c d c Behndlung A. 9: K-Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross der Cowpe uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr 1999 MAIS: Kliumkonzentrtion Blüte mg K g Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 c Behndlung A. 1: K-Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross von Mis uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr

22 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung COWPEA: Clciumkonzentrtion Blüte mg C g Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 Behndlung A. 11: C- Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross der Cowpe uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr 1999 Mis: Clciumkonzentrtion Blüte mg C g -1 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 c Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 c c Behndlung A. 12: C-Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross von Mis uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr

23 WAVES Sttusericht Huptphse I Fchereich Agrrökosysteme Areitsgruppe Pflnzenernährung COWPEA: Mgnesiumkonzentrtion Blüte mg Mg g c c Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 c c Behndlung A. 13: Mg-Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross der Cowpe uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr 1999 MAIS: Mgnesiumkonzentrtion Blüte mg Mg g d cd Chpd 1998 Chpd 1999 Vlley 1999 c c c c d e Behndlung A. 14: Mg-Konzentrtionen zum Zeitpunkt der Blüte im Spross von Mis uf der Chpd im Jhr 1998 und 1999 und im Tl im Jhr