K+S KALI GmbH SKW, Machern

Transkript

1 SKW, Machern Effektive Kali- und Magnesiumdüngung unter sich verändernden Umweltbedingungen Andreas Gransee

2 K+S Kali GmbH Gliederung 1. Einfluss von Kalium und Magnesium auf die Wassernutzung 2. Spezielle Nährstoffansprüche der Kulturen 3. Ergebnisse von Feldversuchen nutzen 4. Schlussfolgerungen frey 1

3 Transpiration gestresster Pflanzen in Abhängigkeit von der Kaliversorgung Relative Transpiration 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 starker K-Mangel mittlerer K-Mangel optimale K-Versorgung Minuten heißer Wind Quelle: Skogley 1976 (geändert) 2

4 Die Funktion des Kaliums beim Öffnen und Schließen der Stomata Der Transport von K + durch die Plasmamenbran und den Tonoplast verursacht die Änderung des Turgors in den Schließzellen. Stomata öffnen sich, wenn eine Anhäufung von K in den Schließzellen stattfindet (rote Punkte), das zu einem Absinken des Wasserpotentials der Zellen führt und eine Wasseraufnahme durch Osmose verursacht. Die Zellen werden dicker. 3

5 Wirkung von Kalium auf das Wachstum von Pflanzen unter Trockenstress Photosynthese (µmol CO 2 m -2 s -1 ) K - niedrig K - ausreichend 0 niedrig LOW MILD leicht SEVERE stark Trockenstress Quelle: Sen Gupta et al., 1988, Plant Physiol

6 Trockenstress?

7 oder K- und Mg-Mangel bei Winterroggen? Pflanzenanalyse in g/kg TS Nährstoff Soll* Ist Stickstoff ,5 Phosphor 4,2-6,1 5,45 Kalium ,4 Magnesium 0,8-1,9 0,99 * BBCH 31 Bodenanalyse Nährstoff Soll Ist ph (A) 5,8 6,3 4,2 Phosphor (D) 5,6-8 9,3 Kalium (A) ,7 Magnesium (A) 4,6-6,5 1,

8 Untersuchung langjähriger Versuchsstandorte auf Veränderungen der Wasserspeicherfähigkeit Anhand von Bodenproben aus langjährigen Feldversuchen konnte gezeigt werden, dass die Kaliumdüngung auch unter Feldbedingungen die Wasserspeicherung erhöhte. Dies gilt sowohl für leichte (Sandböden) als auch für schwere Böden (Lehm oder Ton)

9 Einfluss unterschiedlicher K-Gehalte auf die Feldkapazität ausgewählter Sandböden 50 K0 K1 Feldkapazität [Vol.-%] a b a b a b a b a a Ton: 3,8-11,9 Masse-% Schluff: 3,7 29,4 Masse-% C org : 0,46 1,69 Masse-% (Forchheim: 1.54/1.69 Masse-%) 0 Thyrow Speyer Spröda Halle ER Forchheim Versuchsstandort

10 Einfluss unterschiedlicher K-Gehalte auf die Feldkapazität ausgewählter Lehm- und Schluffböden 50 K0 K1 a a Feldkapazität [Vol.-%] a a a b a b a b a b a b Ton: Masse-% Schluff: Masse-% C org : Masse-% Halle K Zatec Pommritz Bonn Dikophs. Bad Lauchst. Bernburg Lednice Versuchsstandort

11 Einfluss der Düngung auf Aggregierung und Wasserspeicherung Düngemittel (K) Verbesserung der Struktur direkt durch Salze indirekt durch Pflanzenwachstum Wasserspeicherung zu große Poren Wasser versickert Schemazeichnung (nach Feeser et al. 2001) Beispiel Kalium Mittelporen = Wasser gespeichert und verfügbar zu kleine Poren Wasser zu fest gebunden 10

12 Ergebnisse aus den bodenkundlichen Untersuchungen Kalium erhöht die Wasserspeicherfähigkeit des Bodens! Durch Kalium konnte die Porosität des Bodens dahingehend verändert werden, dass der Boden mehr Wasser gegen die Schwerkraft halten kann Durch Kalium kann mehr Wasser gespeichert werden, da mehr Mittelporen gebildet werden Den Pflanzen steht damit potentiell mehr Wasser zur Nutzung zur Verfügung 11

13 Akkumulation von Zuckern in K-Mangel-Blättern Kontrolle K-Mangel Zucker-Konzentration (mg Glukose equiv. g -1 DW) Quelle: Cakmak et al., 1994a 12

14 Abnahme des Exportes von Zucker bei K-Mangel Kontrolle K-Mangel Phloem Export (mg Glukose equiv. g -1 DW 8 h -1 ) Quelle: Cakmak et al., 1994a 13

15 Relative Verteilung der Kohlenhydrate zwischen Spross und Wurzeln (%) Kontrolle K-Mangel 16 3 Quelle: Cakmak et al., 1994a 14

16 Tag 3 Mg gering Mg ausreichend 15

17 Tag 7 Mg gering Mg ausreichend 16

18 Tag 11 Mg gering Mg ausreichend 17

19 Tag 14 Mg gering Mg ausreichend 18

20 Tag 20 Mg gering Mg ausreichend 19

21 Weg d Varianten zur Zuckerrübe 1 ohne kg K 2 O als 60er Kali kg K 2 O als Korn-Kali kg K 2 O als Korn-Kali kg K 2 O als Korn-Kali c b a

22 Wurzeltiefgang bei unterschiedlicher Kalium- und Magnesiumdüngung in Zuckerrübe - Bernburg ungedüngt 300 kg Kornkali Durchwurzelungstiefe [cm] kg K 2 O als Korn-Kali Ungedüngt 0 N.a.N Tage nach der Aussaat [d]

23 Wurzeltiefgang bei unterschiedlicher Kaliumdüngung Ungedüngt 300 kg K 2 O als Korn-Kali Wurzeltiefe in [cm] Wurzeltiefe in [cm] 22

24 Bodenwassergehalt bei unterschiedlicher Kalium- und Magnesiumdüngung Bernburg, Bodenwassergehalt [Vol.-%] Ungedüngt unged. 300 kg Kornkali 300 kg K 2 O als Korn-Kali Bessere Ausschöpfung des Bodenwasservorrates 10 Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Messtermin 23

25 am Beispiel der Zuckerrübe am Versuchsstandort Bernburg, kg K 2 O 0kg MgO 300kg K 2 O 45kg MgO Δ Ertragsparameter Rübenertrag 54,21 t ha -1 57,04 t ha -1 2,83 t ha -1 5,2 % Zuckerertrag 9,7 t ha -1 11,18 t ha -1 1,48 t ha -1 15,3 % Rübenertrag 67 l kg -1 FM 62 l kg -1 FM -5 l kg -1 FM -7,5 % Weißzuckerertrag 373 l kg l kg l kg % Gesamt Wassernutzung Wassernutzung FM l ha l ha l ha -1-9,6 mm Quelle: verändert nach Damm,

26 Pflanzen mit Magnesiummangel sind bei extremer Sonneneinstrahlung sehr empfindlich Starke Strahlung Geringe Strahlung Cakmak and Kirkby, 2008, Physiol Plant 25

27 Teilweise beschattete Mg Mangel Blätter Cakmak and Kirkby, 2008, Physiol Plant 26

28 Düngungsstufen im K-Versuch Cunnersdorf K 2 O kg ha -1 WW / SG Kart. ZR K K K K schluffig lehmiger Sand, 12 % T, 41 % U, 41 BP 27

29 K 2 O-Gehalte des Bodens im Versuch Cunnersdorf 35 mg K20 / 100 g K0 K1 K2 K3 E D C B A 28

30 Ertrag von Sommergerste im Versuch Cunnersdorf 2008 Ertrag (t ha -1 ) 5,9 5,7 5,5 5,3 5,1 4,9 4,7 4,5 4,85 5,84 5,51 5,14 + 0,66 + 0,99 + 0, K 2 O (kg ha -1 ) 29

31 Ertrag von Kartoffeln im Versuch Cunnersdorf 2009 Ertrag (t ha -1 ) ,37 61,07 59,55 + 6,52 + 6,22 + 4,70 54, K 2 O (kg ha -1 ) 30

32 Ertrag von Winterweizen im Versuch Cunnersdorf ,5 Ertrag (t ha -1 ) 12 11, ,27 12,01 11,78 11,72 + 0,51 + 0,74 + 0,45 10, K 2 O (kg ha -1 ) 31

33 FM-Ertrag und BZE - Versuch Cunnersdorf % + 28 % + 23 % FM-Ertrag (t ha -1 ) ,5 80,605 83,755 79,477 b a b FM-Ertrag bereinigter Zuckerertrag b + 19 % + 24 % + 18 % K 2 O (kg ha -1 ) bereinigter Zuckerertrag (t ha -1) 32

34 Mehrerträge durch K-Düngung im Versuch Spröda Mehrertrag (%) K 2 O (kg ha -1 ) 2009 Winterweizen (Trockenstress) 2010 Wintergerste (kaum Trockenstress) 5,14 t ha -1 6,69 t ha -1 Ertrag der Kontrolle 33

35 Niederschlag und Temperatur 2009 und 2010 in Spröda Temperatur in 20 cm ( C) Niederschlag (mm) Temperatur in 20 cm ( C) April - Juni 2009 April - Juni April Mai Juni April Mai Juni Niederschlag (mm)

36 Fazit Kalium und Magnesium verbessern die speziell über die Optimierung des Wasserhaushalts in der Pflanze durch die langfristige Erhöhung der nutzbaren Feldkapazität im Boden weil das Wurzelwachstum besonders gefördert wird indem der negative Einfluss von Lichtstress auf den Blattapparat gemindert wird Die Nährstoffansprüche der Kulturen sind wie die verschiedener Böden sehr differenziert. Das ist bei der Düngungsbemessung zu berücksichtigen und bildet die Basis für eine effektive Düngung. 36

37 Fazit Unsere langjährigen Feldversuche zeigen sehr klar: Es besteht ein deutlicher Zusammenhang zwischen dem Düngungsregime und der Entwicklung des pflanzenverfügbaren Bodengehalts an Nährstoffen! Auf leichten Böden reicht die K- und Mg-Düngung in Höhe der kalkulierten Abfuhr nicht für den Erhalt der Gehaltsklasse C aus. Ist die Bodenversorgung niedrig, werden Optimalerträge nur erreicht, wenn nennenswerte Zuschläge über die Abfuhr hinaus verabreicht werden. 37