Modul 2.5: Grundlagen der Pflanzenernährung

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1 Modul 2.5: Grundlagen der Pflanzenernährung Definition und Abgrenzung - Definition - Ziele - drei Aspekte Geschichtliche Entwicklung - sechs Perioden - Humustheorie - Mineralstofftheorie - Entwicklung der Düngung Zusammensetzung der Pflanzen und Nährstoffe 1 Zusammensetzung der Pflanzen 1.1 Wasser 1.2 Trockensubstanz und Asche 1.3 Mineralstoffe 2 Nährstoffe 2.1 Gehalte und Verteilung in den Pflanzen 2.2 Begriffe und Einheiten 2.3 Einteilung der Nährelemente in Makro- und Mikronährelemente 2.4 Kernnährstoffe in Ionenform 3 Notwendigkeit der Elemente 3.1 Kriterien für die Lebensnotwendigkeit 3.2 unentbehrliche, nützliche und entbehrliche Nährelemente 4 Veränderung der Nährstoffgehalte 4.1 Verlauf der Nährstoffaufnahme 4.2 Aufnahme und Substanzproduktion 4.3 Verdünnungseffekt 5 Versorgung der Pflanzen mit Nährelementen 5.1 Beweglichkeit 5.2 Versorgungsbereiche 5.3 allgemeine Mangelsymptome 6 Ertragsgesetze 6.1 Minimumgesetz nach LIEBIG 6.2 Gesetz vom abnehmenden Ertragszuwachs (MITSCHERLICH) 1

2 Physiologische Grundlagen - Lebensvorgänge 1 Organisation und Funktion der Pflanzenzelle 1.1 Grundstruktur 1.2 Funktion der Membrane 2 Wasserhaushalt der Pflanze 2.1 Funktionen des Wassers 2.2 Bewegung des Wassers Massenfluss, Diffusion und Osmose Osmotischer Druck, Saugdruck 2.3 Aufnahme, Transport und Abgabe von Wasser 2.4 Wasserhaushalt, Effektivität und Stoffproduktipon 3 Antransport und Aufnahme der Nährstoffe 3.1 Organe der Nährstoffaufnahme 3.2 Antransport der Nährstoffe Massenfluss Diffusion Interzeption 3.3 Nährstoffaufnahme und -austausch an der Wurzel Kationensorption Anionenaufnahme, Protonenpumpe Ionenaustausch und Ionenantagonismus Molekülaufnahme 3.4 Verlauf der Nährstoffaufnahme 3.5 Nährstoffaufnahme über das Blatt 4 Stofftransport in der Pflanze 4.1 Xylem 4.2 Phloem 4.3 Retranslozierbarkeit von Nährstoffen 2

3 Der Hauptnährstoff Stickstoff - N - 1. N in Boden und Pflanzen / Physiologische Funktion 2 N- Dynamik im Boden 2.1 Formen und Dynamik 2.2 N-Quellen Atmosphärischer Eintrag Mineralisierung und Nitrifikation Bindung des Luftstickstoffs (Biologische N 2 -Fixierung) 2.3 N-Verluste Biotische Immobilisierung und Ammonium-Fixierung Denitrifizierung Nitrat-Auswaschung Gasförmige Ammoniak-Verluste 3 N-Stoffwechsel der Pflanze 3.1 Aufnahme in Form von NO 3, NH + 4 und CO(NH 2 ) Transport in der Pflanze und Speicherung 3.3 N-Stoffwechsel Nitratreduktion Einbau in die C-Skelette und Bildung von Aminosäuren Proteinsynthese 3.4 N-Mangelsymptome und N-Überschuss 4. N-Kreislauf 5 N-Ernährung und Einfluss auf die Qualität 5.1 Ertrag und äußere Qualität 5.2 Einfluss auf die innere Qualität N-Gehalt und Proteingehalt Kohlenhydrate, Fette, Vitamine 5.3 Nitratgehalt und gesundheitliche Unbedenklichkeit 6 N-Bilanzen 7 Einfluss von N auf die Pflanzengesundheit 3

4 Der Hauptnährstoff Phosphor - P - 1 P-Formen in Boden und Pflanze 2 Physiologische Funktion für das Leben 3 P- Dynamik im Boden 3.1 Charakterisierung des P-Angebotes, Löslichkeit und Verfügbarkeit 3.2 Antransport zur Wurzel 3.3 Festlegung durch Kalziumphosphatbildung 3.4 Auswaschung, Erosion und Eutrophierung 4 P-Stoffwechsel der Pflanze 4.1 Aufnahme und Phosphat-Aufschließungsvermögen 4.2 Transport in der Pflanze, Beweglichkeit und Retranslozierbarkeit 4.3 Einbau des Phosphates und Ertragsbildung 4.4 Funktion, Lebensvorgänge und Enzymbildung 4.5 Gehalte und Verteilung in den Pflanzen 4.5 Mangelsymptome 5 Bestimmung des Düngerbedarfes und Ernährung 5.1 Düngung nach Entzug 5.2 Düngung nach Versorgungsstufen 5.3 Düngerformen 6 Phosphor Kreislauf und Bilanzen 7 Weltweite Verfügbarkeit und Probleme 4

5 Der Hauptnährstoff Kalium - K - 1 Kalium in Boden und Pflanze 2 Physiologische Funktion für Pflanzen 3 K- Dynamik im Boden 3.1 Bindungsformen und Dynamik 3.2 Bindung an Tonminerale und K-Fixierung 3.3 Antransport zur Wurzel 3.4 K-Auswaschung 4 Kalium in der Pflanze 4.1 Aufnahme und Wasserhaushalt 4.2 Transport in der Pflanze und Beweglichkeit 4.3 Einfluss auf Wasserhaushalt und Ertragsbildung 4.4 Funktion und Enzymaktivierung 4.5 Gehalte und Verteilung in den Pflanzen 4.6 K-Mangel und K-Überschuss 5 Düngerbedarf und Ernährung 5.1 Düngung nach Entzug und Versorgungsstufen 5.2 Entzüge und Größenordnungen des Düngerbedarfs 5.3 K-Dünger 5

6 Der Hauptnährstoff Magnesium - Mg - 1 Formen und Dynamik im Boden 1.1 Herkunft und Formen 1.2 Bindung an Ton-Humus-Komplexe 1.3 Antransport zur Wurzel 1.4 Mg-Auswaschung und -Austausch durch Ca 1.5 Dynamik im Boden 2 Magnesium in der Pflanze 2.1 Funktionen für die Pflanze 2.2 Mg-Aufnahme 2.3 Transport in der Pflanze und Beweglichkeit 2.4 Einfluss auf die Ertragsbildung 2.5 Gehalte und Verteilung in den Pflanzen 2.6 Mg-Mangel 3 Düngerbedarf und Ernährung 3.1 Düngung nach Entzug und Versorgungsstufen 3.2 Entzüge und Größenordnungen des Düngerbedarfs 3.3 Mg-Dünger 4 Magnesium-Bilanz 6

7 Kalzium - Ca - Hauptnährstoff und Bodenverbesserer 1 Formen und Dynamik im Boden 1.1 Herkunft und Formen 1.2 Bindung an Ton-Humus-Komplexe 1.3 Antransport zur Wurzel 1.4 Ca -Auswaschung 1.5 Dynamik im Boden 1.6 Einfluss von Ca auf die Bodeneigenschaften 2 Kalzium für die Pflanze 2.1 Funktionen für die Pflanze 2.2 Ca-Aufnahme 2.3 Transport in der Pflanze und Beweglichkeit 2.4 Einfluss auf die Ertragsbildung 2.5 Gehalte und Verteilung in den Pflanzenorganen 2.6 Ca-Mangel 3 Kalkung - Kalkdüngung für Boden und Pflanze 3.1 Entzüge und direkte Düngung zur Ca-Versorgung 3.2 ph-wirkung und anzustrebende ph-werte 3.3 Kalk-Dünger 4 Kalk-Bilanz und Kalkbedarf SCHWEFEL - S- 1. S im Boden und Schwefelquellen 2. Funktion in der Pflanze 3. Gehalte und Entzüge 4. Einfluss auf Ertrag 5. Einfluss auf die Qualität S-Mangel 6. S-Düngung und Düngemittel 7

8 Mikronährstoffe Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl 1 Bedeutung der Mikronährstoffe 2 Formen und Dynamik im Boden, Verfügbarkeit Funktionen in den Pflanzen Mangel und Überschuss 2.1 Eisen Fe 2.2 Mangan Mn 2.3 Kupfer Cu 2.4 Zink Zn 2.5 Bor B 2.6 Molybdän Mo 2.7 Chlor Cl 3 Mikronährstoffintensive Kulturen 4 Symptomdiagnose und Bodenfaktoren, die zu Mangel führen 5 Düngung mit Mikronährstoffen 5.1 Bodendüngung 5.2 Blattdüngung 8

9 Modul 2.5: Gärtnerische Substrate und Erden 1 Einleitung, Bedeutung, Begriffe 2 Anforderungen an die Substrate 3 Substrat-Arten 3.1 Boden 3.2 Bodenähnliche Substrate 3.3 Chemisch-technologische Substrate 3.4 Gütesicherung 4 Eigenschaften und Verwendung der Ausgangsmaterialien 4.1 Torf Bedeutung und Entstehung Arten und Gütekriterien Verwendung in EE und TKS 4.2 Rinde Rindenmulch als Bodenverbesserungsmittel Rindenhumus und Holzfasern als Substrat 4.3 Kompost Einsatzmöglichkeiten Kompostierungsphasen 5 Hilfs- und Zuschlagstoffe 5.1 Anorganische Perlit Vermiculit Ton Sand und Kies Steinwolle Blähton und Blähschiefer 5.2 Organische Hygromull Hygropor Styromull/ Polystyrol Kokosfasern Flachsscheben Reisspelzen Xylit 9

10 Antransport und Aufnahme einzelner Nährstoffe Anteil von Massenfluss, Diffusion und Interzeption an der Aufnahme (in % nach BERGMANN) Nährstoff Massenfluss Diffusion Interzeption N 98-2 P K Ca Mg S 95-5 B Mn Mo 95-5 Zn Cu Fe Massenfluss: Diffusion: Interzeption: - einseitig gerichtete, passive Bewegung mit dem Wasser treibende Kraft ist Transpiration - freie Bewegung von hoher zu niedriger Konzentration treibende Kraft ist Konzentrationsgefälle (dann aktive Aufnahme durch die Pflanzen) - Direktkontakt Boden Wurzel treibende Kraft sind Wurzelausscheidungen 10