Albrecht-Thaer-Archiv: Band 11, Heft 5 [Reprint 2022 ed.] 9783112657188

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DEUTSCHE DEMOKRATISCHE REPUBLIK DEUTSCHE AKADEMIE DER LANDWIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTEN ZU BERLIN

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ft-P O jy s 3160 bis 0 cm WS (bzw. im dann noch überstauten Boden) verfolgten, gehen die gleichen Tendenzen hervor. Abbildung 3 (C02[mg/d] = f(t) cmW s) läßt noch sehr deutlich bei 3160 und 50 cm Saugspannung, bei also noch geringer Bodenfeuchte, die beiden hier unterschiedenen Phasen (Primärphase und Grundatmung) erkennen (in diesen Untersuchungen wurde zwar auch vorher lufttrockener 1

Definitionsgemäß hier besser als „modifizierte" bzw. „gestörte" Grundatmung anzusprechen

FREYTAG, Kohlendioxid-Abgabe in Abhängigkeit v o m Bodenfeuchtezustand

402

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Abb. 3: Abhängigkeit der Atmungsintensität [mg CO s /d] von der Bodenfeuchtigkeit (nach BHAUMIK und CLARK, 1947) 9

15 Tage

12

Boden verwendet, jedoch eine zusätzliche Gabe von 1 % fein pulverisiertem Maisstroh verabreicht, dessen leicht angreifbare Komponenten ebenfalls während der Primärphase der Zersetzung unterliegen): Mit 3160 cm W S (beim verwendeten Webster silt loam-Boden etwa 16,5% H 2 0 - G e h a l t entsprechend) erscheint die Primärphase infolge H 2 0-Mangels f ü r die Mikroben noch gehemmt; mit 50 cm Saugspannung (etwa 34% H 2 0 ) t r i t t sie maximal hervor, geht bei 1 cm (etwa 6 0 % H 2 0 ) bereits auf eine nur schwache Andeutung zurück u n d bei 0 cm (etwa 7 6 % H 2 0 ) in einen allgemein gehemmt verlaufenden Kurvenzug über. Nach Summier u n g der von B H A U M I K u n d CLARK gegebenen Werte (C0 2 [mg/d] -> S C 0 2 [ m g ] , Abb. 4) wird deutlich, d a ß (ab > 9 Tage) dann die größte C0 2 -Menge freigesetzt wurde, wenn die Primärphase schon etwas gehemmt verlief (in Abb. 4 bei 1 cm Saugspannung), wie auch aus der Lage des C0 2 -Maximums in Abbildung 2 c schon entnommen werden konnte. Zur gleichen Deutung der Kespirations Vorgänge bei unterschiedlich hohen H 2 0-Zusätzen zum Boden k a m e n auf etwas anderem Wege neuerdings auch E K P E T E u n d C O R N F I E L D (1965). Mit steigender H 2 0 - S ä t t i g u n g der Proben (Rückgang der pF-Werte) erreichten die nach 6 bzw. 12 Wochen gemessenen C0 2 -Summenwerte zwischen den Stufen 60-^- 70% resp. 60 H- 8 0 % Sättigung das Maximum. Dabei erfolgte mit weiterer H 2 0 - S ä t t i g u n g ebenfalls ein rel. geringerer Rückgang der C0 2 -Abgabe als im Anfangsbereich. Wurden n u n dieselben Proben durch Erhöhung (weitere H 2 0-Zusätze) bzw. Herabsetzung des H a O-Gehaltes

500-

1 cm WS

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75 Tage

Abb. 4: CO S [mg]-Abgabe in Abhängigkeit von der Bodenfeuchtigkeit (nach BHAUMIK und CLARK, 1947; aufsummierte Werte)

403

A l b r e c h t - T h a e r - A r c h i v , 11. B a n d , H e f t 5 , 1 9 6 7

(rasches Trocknen bei 40 °C) alle auf 50% Sättigung gebracht, so konnte sowohl bei den vorher trockeneren Proben ( < 50%) als auch vorher feuchteren ( > 50% Sättigung) eine höhere C0 2 -Abgabe beobachtet werden. Auch dies weist darauf hin, daß zunächst die infolge des Zwischentrocknungseffektes (alle Proben waren vor dem 1. Versuchsansatz „lufttrocken") in allen Bodenproben zugänglich gewordenen, leicht angreifbaren Substanzanteile bei zu geringer Feuchtigkeit bzw. zu hoher Sättigung im 1. Ansatz nicht völlig aufgebraucht werden konnten und diese Reste, unter den im 2. Ansatz dann eingestellten besseren Bedingungen (50%), schließlich doch noch zersetzt wurden.

Zusammenfassung Im Verlauf der nach Wiederbefeuchten vorher lufttrockener Bodenproben erfolgenden C0 2 -Abgabe kann zwischen einer „Primärphase" und der „Bodengrundatmung" unterschieden werden. Bei Verfolgung der C0 2 -Abgabe nach Zusatz stufenweise erhöhter H 2 0-Gaben zu lufttrockenen Proben desselben Bodens zeigte sich, daß zunächst in zunehmendem Maße infolge des „Zwischentrocknungseffektes" zugänglich gewordene Anteile aus der organischen Bodensubstanz zersetzt wurden (Primärphase) und auch die Umsatzintensität der Grundatmung sich erhöhte. Nach Überschreiten des Feuchteoptimums wurden infolge Hemmung der Primärphase die leicht angreifbaren Komponenten erst im Verlauf der dadurch weiter intensivierten Grundatmung mineralisiert, bis bei noch höherer Wassersättigung auch diese gehemmt verlief. Pe3iOMe HasBaime paöoTH: BtmeneHne AByoKHCH yr,nepoaa B

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Summary Title of the paper: C0 2 -release in dependence on soil moisture C0 2 -release which occurs after moistening air-dried soil samples, can be subdivided into a "primary phase" and "basic soil respiration". The observation of C0 2 -release after the addition of gradually increased H 2 0-quantities to air-dried samples of the same soil reveals, in the first place, an increasing decomposition of those components of organic soil substance which had become accessible because of the "intermediate drying effect" — „Zwischentrocknungseffekt" — (primary phase), and an increasing intensity of basic respiration. Passing the optimum moisture content inhibits the primary phase, and the easily affected components afe mineralized only in the course of the thereby further intensified basic respiration. A still higher water content inhibits also the basic respiration.

404

FREYTAG, Kohlendioxid-Abgabe in Abhängigkeit vom Bodenfeuchtezustand

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Institut für Acker- und Pflanzenbau Müncheberg der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin 1278 Müncheberg, Wilhelm-Pieck-Straße 72

405 Aus dem Institut für Bodenkunde und Standortslehre der Technischen Universität Dresden

FRIEDRICH HOFFMANN

Untersuchungen zur atomabsorptionsflammenphotometrischen Magnesiumbestimmung in Lösungen von Pflanzenaschen und Doppellaktat- sowie Ammoniumlaktatessigsäureextrakten aus Böden 1 Eingegangen: 12. 10. 1966

1. Einleitung Während es für die meisten in der Pflanzenernährung interessierenden Makroelemente bereits seit längerer Zeit recht zuverlässig arbeitende Schnellbestimmungsmethoden gibt, machte die serienmäßige Ermittlung des Magnesiumgehaltes Schwierigkeiten. Sowohl die hierfür angewandte komplexometrische Bestimmung als auch die Titangelbmethode waren trotz aller methodischer Verbesserungen, die sie in letzter Zeit erfahren hatten, noch zu langwierig. Auch ließ die Genauigkeit beider Methoden oft zu wünschen übrig, da einerseits die in den zu untersuchenden Lösungen enthaltenen störenden Ionen, andererseits in den Methoden selbst liegende Unzulänglichkeiten die Ergebnisse beeinträchtigen. Es sei darauf hingewiesen, daß bei der komplexometrischen Bestimmung die Mg-Werte als Differenz zwischen der Menge von Ca + Mg und Ca ermittelt werden und daher mit einem um so größeren Fehler belastet sind, je höher der Ca-Gehalt im Verhältnis zum Mg-Gehalt ist. In Pflanzenaschelösungen beträgt der Ca-Gehalt aber mitunter das Zehnfache des Mg-Gehalts. Bei der Titangelbmethode sind es u. a. Probleme der Herstellung und Stabilisierung des Mg(OH)2Sols, die dazu führen, daß die Reproduzierbarkeit öfter zu wünschen übrig läßt. Die in den letzten Jahren entwickelte Atomabsorptionsflammenphotometrie weist den beiden genannten Methoden gegenüber den Vorteil auf, daß sie 1. eine ausgesprochene Schnellmethode ist — der Arbeitsaufwand ist nicht größer als bei einer flammenphotometrischen Bestimmung — und daß sie 2. streng spezifisch das Mg erfaßt. Sie ist jedoch nicht völlig frei von Störungen. Doch können diese, wie u. a. aus den Arbeiten von L E I T H E und H O F E R ( 1 9 6 1 ) , W Ü N S C H und T E I C H E R ( 1 9 6 2 ) sowie E B E R T und T H A L M A N N ( 1 9 6 6 ) zu ersehen ist, durch geeignete Maßnahmen weitgehend eingeschränkt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die in der Literatur mitgeteilten Befunde hinsichtlich der Störungseinflüsse anderer Ionen zu überprüfen und die Zuverlässigkeit der Methode bei der Mg-Bestimmung in Aschelösungen zu testen. Weiterhin wird die für die systematische Bodenuntersuchung wichtige Frage untersucht, ob das Mg in Doppellaktat- und Ammoniumlaktatessigsäureextrakten sicher erfaßt werden kann. 1

Beitrag anläßlich des 150jährigen Bestehens der bodenkundlichen Lehre und Forschung in Tharandt

28

Albrecht-Thaer-Archiv, 11. Band, Heft 5, 1967

406 2.

HOFFMANN, Atomabsorptionsflammenphotometrische Magnesiumbestimmung

Apparatur, Methodik

Wir verwandten die von SEIDEL und THIELE (1965) beschriebene Apparatur, die sich aus vom V E B Zeiss, Jena, gelieferten Bauelementen zusammensetzt. Die Empfindlichkeit des als Anzeigeinstrument benutzten Skalengalvanometers regulierten wir mit Hilfe eines diesem parallelgeschalteten 10-kQ-Potentiometers (vgl. EBERT und THALMANN, 1966). Um eine bessere Feineinstellung zu ermöglichen, schalteten wir mit diesem Potentiometer in Serie noch ein 1-kfl-Potentiometer. Zerstäuber- und Brennereinrichtung wurden vom Flammenphotometer des V E B Zeiss, Jena, übernommen. Als Brennerkopf wurde teils der AzetylenPreßluft-Brennerkopf von Zeiss (im folgenden als Rundbrennerkopf bezeichnet), teils ein in unserer Werkstatt aus Y2A-Blech hergestellter Langbrennerkopf2 verwandt, der zwei dicht nebeneinander liegende Reihen von Bohrungen mit einem 0 von 1 mm bei einer Länge des Brennerkopfs von 65 mm aufwies. Die Oberfläche der Brennerköpfe wurde in Höhe des unteren Endes des Eintrittsspalts am Monochromator (SPM 1 mit Quarz-Prisma) justiert. Mit folgenden Einstellungen wurde gearbeitet: Hohlkathodenstrom 12 mA, Spaltbreite am Ein- und Austrittsspalt des Monochromators 0,13 mm, Spannung am Photovervielfacher 1350 V (Stufe 8), Skalengalvanometer auf Stufe 1 x.. Bei Verwendung des Rundbrennerkopfs wurde ein Preßluftdruck von 0,5 atü und ein Azetylendruck von 65 mm WS eingestellt, bei Arbeit mit dem Langbrennerkopf betrugen die Werte 0,4 atü Preßluft und 75 mm WS Azetylen. Das Skalengalvanometer wurde in der Weise eingestellt, daß zunächst bei abgedunkeltem Eintrittsspalt des Monochromators ein bestimmter Skalenwert eingeregelt wurde (z. B. 500 Skalenteile). Anschließend wurde die Blindlösung in die Flamme zerstäubt und mit den Potentiometern der Nullwert eingestellt (100 oder 200 Skalenteile). Diese Werte sowie ein etwa in der Mitte der Meßwerte hegender Eichwert wurden während der Messung öfters überprüft. Hierdurch konnte eine recht gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gewährleistet werden. Zur Herstellung der Mg-Eichlösungen wurde oxidfreies Mg-Band in wenig HCl aufgelöst. Für die Untersuchungen über den Störioneneinfluß werden analysenreine Reagenzien verwandt. Lediglich das benutzte Mangansulfat hatte nur den Reinheitsgrad „ehemisch rein"; wie die Versuche zeigten, enthielt es Spuren von Mg. Das gleiche traf auch für das bei den Bodenuntersuchungen verwandte Kalziumlaktat zu. Die Mg-Gehalte beider Reagenzien waren jedoch so gering, daß sie die Untersuchungen nicht weiter störten. Weiterhin ergab sich, daß mit reinstem Azetylen (blaue Flamme) die gleichen Werte wie mit technischem Azetylen (fahlgelbe Flamme) erhalten wurden. Die Versuche wurden daraufhin mit, technischem Azetylen durchgeführt.

3.

Ergebnisse

3.1.

Verschiedene Brennerköpfe

In Abbildung 1 sind drei Eichkurven wiedergegeben. Die erste ist mit dem Langbrennerkopf bei Justierung in Richtung der optischen Achse, die zweite mit dem Rundbrennerkopf und die dritte mit dem Langbrennerkopf quer zur optischen Achse aufgenommen. Es zeigt sich, daß im ersten Fall Konzentrationen bis etwa 10 ppm, im zweiten bis etwa 20 ppm und im dritten bis etwa 40 ppm Mg gemessen werden können. Für die folgenden Untersuchungen benutzten wir vorwiegend

' Herrn EILENBERGER sei für die Herstellung des Brennerkopfs gedankt

407

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30

Abb. 1: Einfluß verschiedener Brennerköpfe auf die atomabsorptionsflammenphotometrische MgBestimmung

den Rundbrennerkopf von Zeiss. Der Langbrennerkopf wurde nur zur Messung der verdünnten Ammoniumlaktatessigsäure- sowie der Doppellaktatextrakte verwandt. 3.2.

Störelemente, Messung von Aschelösungen

Zunächst testeten wir, von welchen in Aschelösungen vorkommenden Elementen überhaupt eine Störung zu erwarten ist. Zu diesem Zweck stellten wir Lösungen von 0, 2, 5, 10 und 30 ppm Mg mit je 1000 ppm K (als KCl), Na (als NaCl), Ca (als CaCI2), AI (als A1C13), Fe (als FeCl3) und P (als Na 2 HP0 4 ) bzw. in 0,5 n HCl, H 2 S0 4 , HN0 3 und HC104 her. Die Säuren verminderten die Absorption des Hohlkathodenlichts durch das Mg in der Reihenfolge HCl < HN0 3 , HC104 < H 2 S0 4 , die Abnahme der Mg-Werte betrug 5 bis 10%. In Konzentrationsreihen ergab sich mit zunehmender Säuremenge eine gewisse Steigerung dieses Einflusses, der jedoch bei 1 n Säuren den Betrag von 15% nicht überstieg.

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Abb. 2 : Einfluß von P und AI auf die atomabsorptionsflammenphotometrische Mg-Bestimmung

408

HOFFMANN, Atomabsorptionsflammenphotometrische Magnesiumbestimmung

In Übereinstimmung mit L E I T H E und H O F E K ( 1 9 6 1 ) ergibt sich hieraus für die praktische Arbeit, daß die Säurekonzentration in den zu untersuchenden Lösungen konstant gehalten werden muß und den Bichlösungen entsprechende Säuremengen zuzusetzen sind. Von den übrigen geprüften Elementen beeinflußten Fe und Ca die Mg-Werte nicht. Durch K wurde eine Depression von etwa 5, durch Na von etwa 10% verursacht. Wesentlich größer waren die durch Na 2 HP0 4 und durch A1C13 hervorgerufenen Depressionen (s. Abb. 2). Während durch den AlCl3-Zusatz die Mg-Werte gleichmäßig um etwa 5 0 % vermindert wurden, hing der Einfluß des Na 2 HP0 4 von der Höhe der Mg-Konzentration ab: Bei niedrigen Mg-Gehalten war der DepressionsefFekt gering, er stieg mit zunehmenden Mg-Gehalten an und war bei den höchsten Konzentrationen größer als der des A1C13. Die Nullwerte wurden durch keines der geprüften Elemente verändert. Konzentrationsreihen der Elemente K, Na und Mn bei Mg-Gehalten von 5 bzw. 10 ppm ergaben, daß K-Gehalte < 200 ppm, Na-Gehalte < 100 ppm und MnGehalte < 50 ppm (höhere Mn-Gehalte wurden nicht geprüft) die Mg-Bestimmung nicht stören. Mg-Bestimmungen in Pflanzenaschenlösungen werden also durch diese Elemente nicht beeinflußt. Für AI und P ergaben die Konzentrationsreihen, daß auch bei Gehalten von 5 ppm noch ein nicht zu vernachlässigender Depressionseffekt vorlag. Daraufhin prüften wir zunächst, ob bei gleichzeitigem Vorhandensein von AI und P 0 4 der Störeffekt gemindert wird. Das Gegenteil trat ein: Die AI-Störung wurde durch P 0 4 (als K H 2 P 0 4 gegeben) vergrößert und umgekehrt. Nun gaben wir zu Lösungen von 5 bzw. 10 ppm Mg mit 100 ppm AI verschiedene Kationen in Mengen von 100 ppm bzw. 0,5 sowie 1 n HCl. Hierbei zeigte sich, daß Na sowie HCl die AI-Störung deutlich verstärkten. Auch durch Fe wurde die AI-Störung geringfügig vergrößert. Dagegen wurde die durch AI hervorgerufene Depression der Mg-Werte durch 100 ppm K fast völlig und durch 100 ppm Ca vollständig beseitigt. Auch die durch Na verstärkte AI-Störung wurde durch Ca beseitigt, sofern die AI- und die Na-Mengen geringer als die Ca-Mengen waren. Die Untersuchung der P-Störung wurde ähnlich weitergeführt. Lösungen von 5 bzw. 10 ppm Mg mit 100 ppm P (als K H 2 P 0 4 ) wurden mit den gleichen Zusätzen wie oben gemessen. HCl und Na verstärkten die P-Störung geringfügig, etwas deutlicher vergrößerte Ca die P-Störung. Durch Fe wurde die P-Störung beseitigt. Ebenfalls wurde der Einfluß des Phosphats durch 1% des Natriumsalzes der Äthylendiamintetraessigsäure (Komplexon I I I ) in der Lösung ausgeschaltet. Das Komplexon selbst beeinflußte die Mg-Werte nicht. Eine Vergrößerung der AI-Störung durch das Komplexon dürfte auf dessen Na-Gehalt zurückzuführen sein. Aus dem bisher Festgestellten war zu vermuten, daß die Störungen der MgBestimmung durch einzelne in der Aschelösung enthaltene Elemente weitgehend durch andere, ebenfalls darin enthaltene Elemente aufgehoben würden. Zunächst stellten wir ein Ionengemisch etwa von der Zusammensetzung einer Pflanzenasche her. Wir maßen 5 bzw. 10 ppm Mg bei Gegenwart von 100 ppm K + lOOppm Ca + 20 ppm P + 10 ppm Na -f- 2 ppm AI sowie der doppelten und vierfachen

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Konzentration dieser Elemente (jeweils bei einem Säuregehalt von 0,5 n HCl). Es zeigte sich, daß gegenüber den nur mit HCl versetzten Mg-Lösungen keine Unterschiede auftraten. Daraufhin führten wir Messungen mit salzsauren Aschelösungen von Pflanzenmaterial (Nadeln bzw. Blätter von Bäumen) durch. Um zu prüfen, ob evtl. noch Störungen auftreten, wurden die Lösungen sowohl direkt als auch bei Gegenwart von 0,4% Komplexon I I I bzw. 0,0125 n CaCl2 sowie unter Zusatz von 2,5 ppm Mg gemessen. Mg-Gehalte von Aschelösungen, mit verschiedenen Zusätzen gemessen (2,5 ppm entsprechen 0,05% Mg) Zusätze

Fichtennadcln 1 mit

ohne Zusatz 0,4% Komplexon I I I 0,0125 n CaCIa

Eichtennadeln 2 Differenz

mit

2,5 ppm

2,5 ppm

Mg

Mg

Birkenblättcr Differenz

mit

Differenz

2,5 ppm Mg

0,172

0,223

0,051

0,087

0,133

0,046

0,107

0,156

0,049

0,172

0,224

0,052

0,095

0,143

0,048

0,106

0,158

0,052

0,177

n. b.

n. 1).

0,100

0,151

0,051

0,105

0,157

0,052

Wie die Ergebnisse der Tabelle zeigen, liefert eine der Aschelösungen (Fichtennadeln 2) nach Zusatz von Komplexon I I I bzw. CaCl2 höhere Werte. Bei Messung ohne Zusatz lag auch die wiedergefundene Mg-Menge etwas niedriger als bei den anderen Lösungen. Offensichtlich ist in diesem Fall ein Störelement in so hoher Konzentration vorhanden, daß sein Einfluß durch die anderen Elemente nicht in ausreichendem Umfang kompensiert wird. Bei den übrigen Lösungen wurden die zugesetzten Mg-Mengen innerhalb der Fehlergrenze der Bestimmung wiedergefunden. Von den drei erwähnten Lösungen sowie von einer synthetischen Aschelösung wurden ferner Mg-Bestimmungen nach der o-Oxychinolin-Methode sowie nach zwei Modifikationen der Titangelbmethode in verschiedenen Laboratorien durchgeführt. Hierbei wurden z. T. Übereinstimmung, z. T. größere Abweichungen von den in Tabelle 1 aufgeführten Werten beobachtet; einzelne Werte lagen mitunter bis zu 5 0 % höher. Auf Grund der genannten Befunde sind die mit Hilfe der Atomabsorption ermittelten Mg-Gehalte als die richtigen anzusehen. 3.3.

Mg-Bestimmung in Bodenextrakten

Zunächst prüften wir verschiedene Substanzen, die für die Herstellung von Bodenextrakten verwandt werden, hinsichtlich ihres Einflusses auf die Mg-Werte. Hierbei ergab sich, daß die Doppellaktatlösung nach E G N E R - R I E H M ( H E R U M A W und LEDERLE, 1944) sowie 1 %ige Zitronensäurelösung die Mg-Werte nicht beeinflußten. 1 n Ammoniumazetat bzw. 0,1 n NH4C1 verminderten die Werte um 10 bzw. 5%. 1 n Essigsäure steigerte dagegen die abgelesenen Mg-Gehalte um 5 0 % ! Infolge dieser Wirkung der Essigsäure lagen die Werte mit Ammonium-

HOPFMANN, Atomabsorptionsflammenphotometrische Magnesiumbestimmung

410

laktatessigsäurelösung ( R I E H M , 1 9 5 8 ) ebenfalls um etwa 1 0 % über der Eichkurve. Um diese Effekte auszugleichen, müssen bei Verwendung dieser Lösungen zur Extraktion von Nährelementen aus dem Boden die Eichlösungen mit den entsprechenden Zusätzen hergestellt werden. Für die folgenden Untersuchungen wurden 49 in ihren Eigenschaften ziemlich heterogene Bodenproben verwandt (pH (KCl) zwischen 3,4 und 6,8, C zwischen 0,6 und 10,5%, CaC0 3 zwischen 0 und 1,2%, Textur zwischen Sand und schwerem Lehm variierend). An diesen Proben war einige Jahre zuvor das mit 0,025 n CaCla austauschbare Mg nach SCHACHTSCHABEL ( 1 9 5 4 ) mit Titangelb bestimmt worden. Wir ermittelten das CaCl2-lösliche Mg nochmals mit Hilfe der Atomabsorptionsflammenphotometrie. Ebenso wie E B E R T und T H A L M A N N ( 1 9 6 6 ) fanden wir eine sehr gute Übereinstimmung der nach den beiden Bestimmungsmethoden erhaltenen Werte: Der Korrelationskoeffizient betrug r == 0,99, der Regressionskoeffizient 1,00. Da die 0,025 n CaCl2-Lösung ein relativ schwaches Extraktionsmittel ist und die Aussagefähigkeit der damit gefundenen Mg-Mengen bei forstlichen Böden häufig nicht befriedigt, wurde an den gleichen Bodenproben das mit Doppellaktat(DL) und mit Ammoniumlaktatessigsäurelösung (ALE) extrahierbare Mg be-

Abb. 3: Beziehungen zwischen dem in 0,025 n CaCl, und dem in Doppellaktat löslichen Mg CaC^

mp/wog Sexten

stimmt. In Abbildung 3 sind die Beziehungen zwischen dem CaCl2- und dem DLMg dargestellt. Durch das Doppellaktat werden also im Durchschnitt die 1,4fachen Mg-Mengen im Vergleich zum CaCl2 extrahiert. Die Korrelation ist mit r = 0,94 ziemlich straff. Um sicher zu gehen, daß das Mg im DL-Extrakt durch die Messung richtig erfaßt wird, wurden 7 Extrakte nach Zusatz von 2,5 ppm Mg noch einmal gemessen. Im Mittel wurden 2,46 ppm Mg wiedergefunden. Bei den ALE-Extrakten war dem Umstand Rechnung zu tragen, daß durch die Extraktionslösung ggf. größere Aluminiummengen gelöst werden und dadurch die Messung beeinträchtigt werden kann. Eine Kompensation dieser Störung durch mitgelöstes Ca ist nicht in allen Fällen zu erwarten. Zur Prüfung dieser Frage maßen wir die Extrakte einmal direkt, ein zweites Mal nach Verdünnen

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im Verhältnis 1:1 mit einer Lösung, die durch Auflösen von 10 g o-Oxychinolin in 100 ml ALE-Stammlösung und Auffüllen auf 11 mit 0,025 n CaCl2-Lösung erhalten wurde (vgl. R U B E S K A und MOLDAN, 1964), und ein drittes Mal nach Verdünnung 1:1 mit 0,025 n CaCl2-Lösung. Im zweiten Fall bildete sich bei vielen Proben ein Niederschlag (offensichtlich AI- und Fe-Oxidate), so daß die Lösungen vor der Messung noch einmal filtriert werden mußten. Die mit CaCl2 und die mit CaCl2 + o-Oxychinolin versetzten Extrakte lieferten die gleichen Werte. Dabei lagen die Meßwerte der mit CaCl2 bzw. o-Oxychinolin versetzten

Alf-Mgi,0S60l-Mg-qi r- f t j i t S / S ' t j e

^ TO-

ALE-Mg - 1,502 CaCk-Mg*^ r-t0,93i S'i3t 9

10 Ca C/z-Mg, mg/loogBa/en

Abb. 4: Beziehungen zwischen dem in 0,025 n CaClj und dem in Ammoniumlaktatessigsäure löslichen Mg

20 OL-Mg, mg/fOOg Boden

30

Abb. 5: Beziehungen zwischen dem in Doppellaktat und dem in Ammoniumlaktatcssigsäure löslichen Mg

Extrakte teils etwas über, teils etwas unter den direkt gemessenen, wobei vor allem bei hohen Mg-Gehalten nach CaCl2-Zusatz meist etwas niedrigere Mg-Werte gefunden wurden. Auch bei der ALE-Methode wurden einige Proben nach Zusatz von 2,5 ppm Mg noch einmal gemessen. Bei den mit CaCl2 versetzten Extrakten wurden im Mittel 2,56 ppm, bei den direkt gemessenen nur 2,2 ppm Mg wiedergefunden. Daher sind die nach Verdünnung mit CaCl2 erhaltenen Meßwerte als die richtigen anzusehen. In Abbildung 4 sind die im CaCl2-Auszug gefundenen Mg-Gehalte den ALE-Werten gegenübergestellt. Es zeigt sich, daß die Beziehungen sehr ähnlich denen zwischen CaCl2- und DL-Werten sind, so daß das bei den DL-Extrakten Gesagte hier in gleicher Weise zutrifft. Ein Vergleich der DL- und ALE-Werte zeigt, daß diese nahezu übereinstimmen (Abb. 5). Die Korrelation zwischen den löslichen Mg-Mengen, die durch die beiden Methoden erhalten werden, ist mit r = + 0 , 9 9 außerordentlich straff. I m großen Durchschnitt Hegen die in mit CaCl2 verdünnter ALE-Lösung gemessenen Werte etwa um 5% über den DL-Werten. Für die praktische Auswertung ist dies jedoch bedeutungslos. Hinsichtlich der DL- und ALE-Löslichkeit verhält sich also Mg ähnlich wie Kalium ( H O F F M A N N , 1963).

HOFFMANN, Atomabsorptionsflammenphotometrische Magnesiumt>estimmung

412

4.

Diskussion

In Übereinstimmung mit anderen Untersuchungen ( W Ü N S C H und T E I C H E R , 1 9 6 2 ; E B E R T und THALMANN, 1 9 6 6 ) haben die Ergebnisse gezeigt, daß die Atomabsorptionsflammenphotometrie eine für agrikulturchemische Zwecke geeignete Methode zur schnellen Bestimmung des Mg in Böden und Pflanzen ist. Während W Ü N S C H und T E I C H E R ( 1 9 6 2 ) eine direkte Messung der Aschelösung für möglich halten, haben unsere Untersuchungen ergeben, daß hierbei bei manchen Proben gewisse Fehler auftreten können. Diese lassen sich jedoch durch einen Ca-Zusatz beseitigen ( L E I T H E und H O F E R , 1 9 6 1 ; E B E R T und THALMANN, 1 9 6 6 ) . Da die Aschelösungen in der Regel ohnehin verdünnt werden müssen, um in einen günstigen Meßbereich zu kommen, fügt man ihnen zweckmäßig bei diesem Arbeitsgang soviel CaCl2-Lösung zu, daß man eine Endkonzentration von 0,0125 n CaCl2 in der zu messenden Aschelösung erhält. Nach W I L L I S ( 1 9 6 0 ) sowie F E R R E I R A und FRAGOSO ( 1 9 6 4 ) können die Störungen bei der atomabsorptionsflammenphotometrischen Mg-Bestimmung auch durch Zusatz von SrCl2 beseitigt werden. Infolge der guten Ergebnisse, die wir mit CaCl2 erhielten, prüften wir das nicht nach. Außerdem erschien eine Überprüfung auch aus theoretischen Erwägungen nicht erforderlich. Da das Sr ein dem Ca nahe verwandtes Erdalkalimetall ist, sind von ihm in bezug auf das Mg praktisch dieselben spektrochemischen Puffereigenschaften zu erwarten. Zu beachten ist, daß die genannten Befunde für die Bedingungen der AzetylenPreßluft-Flamme gelten. Bei Verwendung anderer Brenngase sind abweichende Ergebnisse zu erwarten ( H E R M A N N und L A N G , 1 9 6 2 ; F E R R E I R A und FRAGOSO, 1964).

Die Ergebnisse der Untersuchungen über die Mg-Bestimmung in verschiedenen Bodenextrakten zeigen, daß eine absorptionsflammenphotometrische Mg-Bestimmung nicht nur im CaCl2-, sondern auch im DL- und im ALE-Extrakt möglich ist. I m letzteren Fall ist wiederum ein CaCl2-Zusatz (Verdünnung des Extrakts mit 0,025 n CaCla-Lösung im Verhältnis 1:1) notwendig. Das bedeutet, daß man bei der systematischen Bodenuntersuchung Mg im gleichen Extrakt wie Kalium und Phosphor bestimmen kann und die gesonderte Extraktion des Mg, wie sie zur Zeit üblich ist, wegfallen kann. Dadurch läßt sich der Arbeitsaufwand bei diesen Untersuchungen beträchtlich vermindern. Für die Untersuchung forstlicher Böden kommt hinzu, daß hier die Bestimmung des CaCl2-löslichen Mg oft nicht befriedigte, da das Extraktionsvermögen der CaCl2-Lösung für Mg zu gering war. Die Ermittlung des ALE- bzw. DL-löslichen Mg dürfte bessere Hinweise für die Mg-Versorgung der Forstpflanzen geben. Hierzu sind weitere Untersuchungen von Interesse. Infolge der ziemlich straffen Korrelation zwischen den mit CaCl2 und den mit DL bzw. ALE extrahierbaren Mg-Mengen erscheint in bedingtem Maße ein Vergleich der Laktat- mit den bisherigen CaCl 2 -Werten möglich. Ob der Umrechnungsfaktor von 1,4—1,5, der von uns an einem ziemlich heterogenen Probenmaterial ermittelt wurde, bei allen Böden anwendbar ist, bedarf jedoch weiterer Überprüfung. Zu erwähnen ist, daß G A R T E L ( 1 9 6 4 ) , der in Weinbergsböden das

413

Albrecht-Thaer-Archiv, 11. Band, H e f t 5, 1967

Mg im CaCl2- und im DL-Extrakt flammenphotometrisch bestimmte, Umrechnungsfaktoren zwischen 1 (Sand und Kiesböden) und 3 (sorptionsstärkere Böden)fand. Die dargestellten Befunde führen einen Schritt weiter in den Bemühungen, mit einem einzigen Extraktionsmittel den leichter verfügbaren Anteil möglichst vieler pflanzlicher Nährelemente im Boden festzustellen. In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß K B E T S C H M E R (1964) im ALE-Extrakt bereits die wichtigsten Mikronährstoffe bestimmte und von den pflanzlichen Nährelementen sich bisher im wesentlichen das Mg einer Ermittlung im ALE-Extrakt entzog. Dieses Problem ist jedoch jetzt als gelöst zu betrachten. Zusammenfassung Störeinflüsse in pflanzlichen Aschelösungen vorhandener Ionen bei der atomabsorptionsflammenphotometrischen Mg-Bestimmung u n d ihre Beseitigungsmöglichkeiten werden untersucht. Zusatz von CaCl 2 sowie K o n s t a n t h a l t u n g der Säurekonzentration eliminierten diese Störungen weitgehend. Durch die Atomabsorptionsflammenphotometrie läßt sich der Mg-Gehalt im CaCl 2 - u n d im Doppellaktatextrakt direkt und im Ammoniumlaktatessigsäureextrakt nach Zusatz von CaCl 2 messen. DL- u n d ALE-Werte unterscheiden sich nur geringfügig, sie liegen bei dem untersuchten Probenmaterial u m das 1,4—l,5fache höher als die CaCl 2 -Werte. Die MgMessung im DL- bzw. A L E - E x t r a k t m a c h t die gesonderte E x t r a k t i o n des Mg bei der systematischen Bodenuntersuchung entbehrlich. Pe3KMe Ha3BaHHe p a ß o r a : HccjießOBaHHH n o o n p e f l e n e H H i o ManiHH a S c o p S q i i o H H O ß (J)OTOMeTpneii B p a c T B o p a x p a c n r r e j i b H o i i

30JILI H n o m e H H b i x BBITHJKKCIX,

iuiaMennoit nonyLieunwx

RBOÜIIblM JiaKTaTOM II yKCyCHOKHCJIbIM paCTBOpOM JiaKTaTa aMMOHHH LICCJIO^YETCH M e m a i o m e e NEÜCTBHE H M e r o i n i i x c H B p a c T B o p a x PACTHTEJIBHOÖ 3OJIH HOHOB n p H o n p e n e j i e H H H MarHHH c n o M o m b i o a 6 c o p 6 i j H O H H O i i i m a M e H H O i t OTOMeTpHH H B o a MOJKHOCTH

ero

YCTPAHEUHH. FLOÖABKA

CaCl 2 ,

a TANWE NOIWEPMAHHE NOCTOHHHOFT KOH-

I;eHTpai(IIH KHCJIOTM B 3NAHHTEJIBHOII M e p e IICKJIIOHAET BTO M e m a i o m e e SEFTCTBHE. C n o M o m b i o A 6 C 0 P 6 M I 0 H H 0 Ö NNAMEHHOß $ O T O M e T p m i c o a e p m a H H e MarHHH B x n o p i i C T o KanbqHeBoft a

H

B BHTHJKKE,

ÄBOÖHOÜ

CaCl 2 .

HOÖABJIEHHH

JIAKTATHOFI

nojiyneHHott

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IIOKA3ATEJIH FLBOÜHOII JRAKTÄTHOÜ BMTHJKKH H BBITHIKKH y K c y c H O K H -

CJIblM paCTBOpOM JiaKTaTa aMMOHHH pa.'IJIH'iajIHCb JIHHIb HeSaMHTejIbHO ,B HCCJieAOBailHOM

MaTepnane

OHH B

Onpe,n;ejieHHe paCTBOpOM MarHHH n p a

1,4—1,5

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n o K a 3 a T e j i H x j i o p H C T o - K a j i b i j H e B o i i BHTH>KKH.

MARHHH B HBOÖHOÜ jiaKTaTHOö BBITH>KKe HJIH B BBITH>KKe y n c y c H O K i i c j i b i M

HaKTaTa aMMOHHH n03B0JIHK)T 0TKa3aTbCH OT OTfleJIbHOrO DKCTparHpOBaHHH cncTeMaTHiecKHX HccJieAOBaHimx n o ^ B .

Summary Title of the paper: Studies on the determination of magnesium b y atomic absorption spectrophotometry in plant ash solutions a n d double lactate a n d ammonium lactate acetic acid extracts from soils Interferences caused b y ions contained in plant ash solutions with regard to magnesium determination b y atomic absorption spectrophotometry a n d possible remedies were studied. The above interferences were greatly eliminated b y addition of CaCl 2 a n d b y keeping constant the acid concentration.

414

HOFFMANN, Atomabsorptionsflammenphotometrische Magnesiumbestimmung

The magnesium content in CaCl2 and in double lactate extract may be measured directly b y atomic absorption spectrophotometry, and it may be measured in ammonium lactate acetic acid extract when CaCl2 is added. The DL- and ALE-values differ b u t slightly from each other. I n the samples tested they were 1.4 to 1.5 times higher t h a n the CaCl 2 -values. Separate magnesium extraction in systematic soil analyses may be abandoned when the magnesium is measured in the DL- or ALE-extracts. Literatur EBERT, K . ; THALMANN, E . : Bestimmung von Magnesium in Bodenextrakten und Pflanzenaschen mittels Atomabsorptionsflammenphotometrie. Thaer-Arch. 10 (1966), S. 167 bis 177 FERREIRA, L. A. B.; FRAGOSO, H . A.: Atomic absorption spectrophotometry applied to soil analysis. Ber. 8. Internat. Bodenkdl. Kongreß Bukarest, 1964, Komm. I I (Bodenchemie), Nr. 3 GÄRTEL, W.: Flammenspektrochemische Bestimmung des Magnesiums in DL-Extrakten von Weinbergsböden. Mitt. Verb. Dt. Landwirtsch. Versuchs- u. Forschungsanst. 1964, H. 1, S. 85 HERRMANN, R . ; LANG, W . : Analysen von Magnesium im Serum und in anderen Körperflüssigkeiten mit Hilfe der Absorptionsflammenphotometrie. Z. ges. exper. Medizin 135 (1962), S. 5 6 9 - 5 8 2 HERRMANN, R . ; LEDERLE, P . : Zusammengefaßte Arbeitsvorschrift zur Bestimmung der Phosphorsäure und des Kaliums in den nach H. Riehm erhaltenen Laktatbodenauszügen auf einem von uns ausgearbeiteten kolorimetrischen und geänderten flammenphotometrischen Wege. Z. Bodenkd. u. Pflanzenernähr. 34 (1944), S. 1—20 HOFFMANN, F . : Untersuchungen zur Bestimmung der Nährstoffbedürftigkeit von Kampböden. Arch. Forstwes. 12 (1963), S. 437—454 KRETSCHMER, H . : Der genetische Zustand der Böden im Bereich des jüngeren pommerschen Würmglazials und sein Einfluß auf die Nährstoffverteilung im Bodenraum. Greifswald, Univ., Habil.-Schr. 1964 LEITHE, W . ; HOFER, A.: Über Magnesiumbestimmungen durch Atomabsorptions-Flammenphotometrie. Mikrochim. Acta 1961, S. 2 6 8 - 2 7 6 RIEHM, H . : Die Ammoniumlaktatessigsäuremethode zur Bestimmung der leichtlöslichen Phosphorsäure in karbonathaltigen Böden. Agrochimica 3 (1958), S. 49—65 RTJBESKA, I . ; MOLDAN, B.: K otázce rusivych vlivú pri stanoveni horöiku atomovou absorpöni spektrofometrii. R u d y (Praha) 12 (1964), S. 191 — 193 SCHACHTSCHABEL, P . : Das pflanzenverfügbare Magnesium des Bodens und seine Bestimmung. Z. Pflanzenernähr., Düng., Bodenkd. 67 (1954), S. 9 - 2 3 SEIDEL, H . ; THIELE, W . : Atomabsorptionsanalytische Magnesiumbestimmung im Serum des Schweines. Jenaer Rdsch. 2 (1965), S. 122—125 WILLIS, J . B.: The determination of metals in blood serum by atomic absorption spectroscopy. II. Magnesium. Spectrochim. Acta 16 (1960), S. 2 7 3 - 2 7 8 WÜNSCH, A.; TEICHER, K . : Über die Bestimmung von Mg in Pflanzensubstanzen durch Absorptionsflammenspektroskopie. Z. Pflanzenernähr., Düng., Bodenkd. 97 (1962), S. 1 0 1 - 1 0 6 Anschrift des Verfassers D r . h a b i i . FRIEDRICH HOFFMANN

Institut für Bodenkunde und Standortslehre der Technischen Universität Dresden 8223 Tharandt, Dippoldiswalder Straße 7

415 Aus dem Institut für Pflanzenzüchtung Bernburg der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin RICHARD FOCKE u n d W E R N E R

FRANZKE

Der Einfluß von Photoperiode und Düngung auf einige Inhaltsstoffe sowie den Ertrag der Luzerne Eingegangen: 7. 11. 1966

Eine im geblicher Einklang. üben auf

Sinne der Tierernährung gute qualitative Zusammensetzung maßInhaltsstoffe steht mit hohem Trockenmasseertrag nicht immer im Der jahreszeitlich bedingte Entwicklungsrhythmus und die Düngung diese beiden Faktoren einen großen, aber unterschiedlichen Einfluß

a u s (GARZA U. a . ,

1965).

Eine mineralische Düngung bietet in der Regel sowohl für die qualitative Zusammensetzung als auch für hohe Erträge günstige Voraussetzungen; in gewissem Sinne bildet jedoch die Stickstoffdüngung zu Luzerne eine Ausnahme. Insbesondere wird sie bei Luzerne-Gras-Gemischen hinsichtlich der Effektivität — nicht des Ertragszuwachses — problematisch, falls sich Stickstoff negativ auf die Knöllchenbildung auswirkt. In vorliegender Arbeit wurde mittels Gefäßversuchen unter 2 verschiedenen photoperiodischen Behandlungen bei variierter Düngung der Gehalt und Ertrag an einigen Inhaltsstoffen von Blatt, Stengel, Wurzel sowie der Knöllchenanteil von Luzernepflanzen bestimmt. 1.

Methodik

Versuch Nr. 1: 1964 wurden Pflanzen von 19 Luzernepopulationen im F r ü h j a h r im Gewächshaus angezogen, a m 15. 6. zurückgeschnitten u n d in 9-cm-Töpfe gepflanzt. Anschließend erhielten je Population 2 x 3 0 Pflanzen von 7.00—17.30 U h r die herrschenden Tageslichtu n d Temperatur Verhältnisse. Von 17.30 bis 22.00 U h r bekamen 30 Pflanzen (Langtagvariante) mit Hilfe von H Q L - L a m p e n etwa 2500 L u x Licht zusätzlich, während die anderen 30 Pflanzen (KT-Variante) u n t e r temperaturvergleichbaren Bedingungen dunkel standen. A m 30. 9., also nach 105 Tagen, wurde sowohl die K T - als auch LT-Variante geerntet; die Trennung der Pflanzen in die einzelnen Fraktionen u n d die chemischen Untersuchungen erfolgten nach schonender Trocknung des Materials bei 60 °C. Rohprotein wurde nach K J E L D A H L (Umrechnungsfaktor 6 , 2 5 ) u n t e r Verwendung von Selenreaktionsgemisch nach W I E N I G E R , Zucker komplexometrisch ( P O T T E R A T u n d E S C H M A N N , 1 9 5 4 ) , P 2 0 5 kolorimetrisch nach R e d u k t i o n m i t Monomethyl-p-Amidophenolsulfat ( L A N G E , 1952),

K20

flammenphotometrisch

(NEHRING,

1960)

und

CaO

oxydimetrisch

(NEHBING,

1960) bestimmt. Versuch Nr. 2: Weiterhin haben wir m i t Pflanzen der Sorte „ N e u g a " v o m 19. 2. bis 5. 5. 1965 einen photoperiodischen Versuch, kombiniert m i t folgenden Düngungsvarianten, angelegt: Die Mitscherlichgefäße waren m i t 7 kg Quarzsand gefüllt. Außerdem wurden 5 g C a C 0 3 u n d Spurenelemente verabreicht. I n jedes Gefäß k a m e n 5 Pflanzen. Die Zahl der Wiederholungen betrug 4 je Versuchsglied. Von August 1964 a b erfolgte die Anzucht der Pflanzen unter normaler Nährstoffversorgung, so d a ß die Wurzeln der überwinterten Luzernepflanzen mit P 2 0 5 u n d K 2 0 versorgt waren. Vor dem Umpflanzen in die Mitscherlichgefäße wurden

416

FOCKE und FKANZKE, Einfluß von Photoperiode und Düngung bei Luzerne Reinnährstofle in g pro Gefäß N

p2os

K,0

1,2 0 0 0 2,4 0 0 0 0 0

1,0 1,0 1,0 0 2,0 2,0 2,0 0 2,0 1,0

1,5 1,5 0 1,5 3,0 3,0 0 3,0 1,5 3,0

N als N H 4 N 0 3 P 2 O s als Ca(H 2 PO,) 2 • H 2 0 K 2 0 als K 2 S 0 4

die Wurzeln mit Wasser abgespült. Die zusätzliche Belichtung der LT-Variante erfolgte in diesem Versuch von 16.00—22.00 Uhr. Die Temperaturen beider Varianten betrugen während der Zusatzbelichtung und Dunkelphase 16°C. Von 7.00—16.00 Uhr waren die Pflanzen den Licht- und Temperaturbedingungen des Gewächshauses bzw. Freilandes ausgesetzt. Die Aufbereitung und chemische Untersuchung des Materials erfolgte wie im Versuch 1, nur wurde Zucker nach der Anthronmethode (MORRIS, 1948) bestimmt. Die Knöllchen wurden nach Wurzelauswaschung abgetrennt, bei 60 °C getrocknet und gewogen.

2.

Ergebnisse

Versuch Nr. 1: Die von Mitte Juni bis Ende September vorgenommene KT- und LT-Behandlung der 19 Luzerne-Populationen ließ in der Blühfreudigkeit deutliche herkunftspezifische Unterschiede erkennen. Einige Herkünfte, u. a. auch die Sorte „Neuga", bildeten, wenn auch nur spärlich, unter dem 101/2stündigen Tabelle 1 Trockenmasse, llohprotein und Zucker im Durchschnitt von 19 Luzerne-Populationen bei 1072und 15stündiger Belichtung (pro Pflanze) Stoff

Trockenmasse

Organteil d. Pflanze

0/ /o

21.0

Wurzel oberirdisch + Wurzel Kohprotein in der Trockenmasse

Gesamtzucker in der Trockenmasse

%

1,32 0,53

Blatt Stengel Oberirdische Masse

KT g

1,85

LT g 1,49 0,86

26,1

4,76 6,61

2,35 5,04 7,39

Blatt Stengel

26,5 14,1

0,35 0,07

24,9 10,9

0,37 0,10

Oberirdische Masse

22,0

0,42

19,7

0,47

Wurzel oberirdisch + Wurzel

14,5 16,8

0,69 1,11

12,9 15,1

0,65 1,12

Blatt Stengel

1,8 0,9

0,02 0,01

2,2 1,0

0,03 0,01

Oberirdische Masse

1,4

0,03

1,8

0,04

Wurzel oberirdisch + Wurzel

4,0 3,2

0,19 0,22

3,5 2,9

0,17 0,21

417

Albrecht-Thaer-Archiv, 11. Band, Heft 5, 1967

Lichttag Blüten. Auf die Ergebnisse des photoperiodischen Effektes im Hinblick auf die Ausbildung der generativen Phase sei an dieser Stelle jedoch verzichtet. In der Tabelle 1 sind Ertrag, Rohprotein- und Zuckergehalt im Mittel der 19 Populationen getrennt nach Blatt, Stengel und Wurzel aufgeführt. Die KT-Variante weist im Mittel gegenüber L T vor allem einen gesichert geringeren oberirdischen Trockenmasseertrag auf; ihr Wurzelertrag ist relativ hoch. Der Rohproteingehalt ist in der KT-Variante deutlich höher, der Gesamtzuckergehalt der oberirdischen Masse in der LT-Variante (vgl. FOCKE U. a., 1 9 6 6 ) . Die in Tabelle 2 Tabelle 2 P 2 0 6 - und KjO-Gehalt in der Trockenmasse von B l a t t , Stengel und Wurzel unter K T - und L T Verhältnissen Probe

Blatt Stengel Wurzel

r„05 % KT

LT

Ka0 % KT

LT

0,59 0,28 0,31

0,45 0,20 0,30

2,00 1,57 0,79

1,77 1,33 0,77

zusammengestellten Untersuchungsergebnisse hinsichtlich des P 2 0 6 - und K 2 0 Gehaltes in Blatt, Stengel und Wurzel weisen sowohl für Phosphor als auch für Kali unter Kurztagverhältnissen höhere Werte auf. Im zweifaktoriellen Versuch 1965 (Versuch Nr. 2 Photoperiode und Düngung) trat unter Berücksichtigung der einheitlichen Anzucht von der einfachen zur doppelten Nährstoffaufwandmenge kein Mehrertrag an Trockenmasse auf. Es war jedoch festzustellen, daß vor allem die doppelte N-Gabe negativ auf die Luftstickstoffbindung der Knöllchen einwirkt, worauf in der Folge noch eingegangen wird. Doppelte Kalidüngung führte zu einer merklichen Zunahme des Kaligehaltes in der Trockenmasse; bei der zweifachen P 2 O s -Düngung war dies nicht zu bemerken. Da abgesehen von den genannten Besonderheiten keine spezifischen Wirkungen der zweifachen gegenüber der einfachen Nährstoffmenge festzustellen waren, haben wir diese Ergebnisse in einem Wert zusammengefaßt und dargestellt. In den Abbildungen 1 bis 5 sind der Trockenmasseertrag sowie der Roh-

418

FOCKE u n d FRANZKE, Einfluß von Photoperiode und Düngung bei Luzerne

protein-, P 2 0 5 -, K 2 0-, CaO-Gehalt und -Ertrag von Blatt, Stengel und Wurzel mit Knöllchen unter KT- und LT-Verhältnissen bei 4 Düngungsvarianten dargestellt. Hinsichtlich Trockenmasse (Abb. 1) entsteht durch Stickstoff- im Vergleich zur PK-Düngung ein Mehrertrag; das dürfte ein aus Feldversuchen bisher nicht belegtes Ergebnis sein. Auf Ursachen, die zu dieser Differenz zwischen Ergebnis im Gefäß und Feldbestand führen, sei an anderer Stelle eingegangen. Beachtlich ist der hohe Wurzelanteil bei P 2 0 5 -Mangel gegenüber der Kalimangelvariante. Im Hinblick auf die photoperiodischen Reaktionen ergeben sich die bereits im 1. Versuch erwähnten Relationen. Tabelle 3 Varianztabellc zur oberirdischen Trockenmasse FG

SQ

MQ

F

H W Tageslänge H W Düngung WWT x D

1 9 9

2 720,93 9 053,90 1 262,68

2720,93 1005,99 140,30

19,39++ 7,17++ 13,67++

Kombinationen Wiederholungen Fehler

19 3 57

13 037,51 38,48 587,30

686,18 12,83 10,26

4,89++ 1,25-

Gesamt

79

13 663,29

++ = P 1% Grenze + = P 5% „ - = nicht gesichert

Tabelle 4 Varianztabelle zur Wurzeltrockenmasse FG

SQ

MQ

F

H W Tageslänge H W Düngung WWT x D

1 9 9

323,97 963,82 88,68

323,97 107,09 9,85

32,89++ 10,87++ 0,88-

Kombinationen Wiederholungen Fehler

19 3 57

1376,47 21,16 640,18

72,44 7,05 11,23

7,35++ 0,63-

Gesamt

79

2037,81

Tabelle 5 Varianztabelle zur Knöllchentrockenmasse FG

SQ

MQ

F

H W Tageslänge H W Düngung WW T x D

1 9 9

0,1815 1,3343 0,1798

0,1815 0,1482 0,0199

9,12+ 7,44++ 1,78-

Kombinationen Wiederholungen Fehler

19 3 57

1,6956 0,0030 0,6361

0,0892 0,0010 0,0112

4,48+ 0,09-

Gesamt

79

2,3347

419

Albrecht-Thaer-Archiv, 11. Band, Heft 5, 1967

Um einen Einblick in die statistische Sicherheit der Ergebnisse zu gewinnen, sind in den Tabellen 3, 4, und 5 die entsprechenden Varianztabellen des kombinierten Versuches Photoperiode/Düngung angegeben. Sowohl durch die Photoperiode als auch durch die Düngung treten gesicherte Ertragsunterschiede bei der oberirdischen Trockenmasse, der Wurzeltrockenmasse und der Knöllchentrockenmasse auf. Die gesicherte Wechselwirkung Tageslänge—Düngung erklärt sich nach der orthogonalen Zerlegung aus der Gegenüberstellung von Mangel- und Volldüngungs Varianten. Der Rohproteingehalt (Abb. 2) zeigt in den Blatt-, Stengel- und Wurzelfraktionen zwischen der NPK-, P K - und P-Düngung keine größeren Unterschiede;

Abb. 2 : Einfluß von K T und L T sowie N, P und K auf den Gehalt und Ertrag an Rohprotein von B l a t t , Stengel und Wurzel (pro Gefäß) I = Blatt, I I = Stengel, I I I = Wurzel + Knöllchen

es fällt allerdings auf, daß in der Stengelfraktion der reinen P-Düngung (KMangel) die höchsten Rohproteingehalte auftreten. Die P-Mangelvariante zeigt hauptsächlich in Blatt und Wurzel einen relativ geringen Rohproteingehalt. Im Kurztag sind in allen Fraktionen die Rohproteingehalte angestiegen. Der P 2 0 5 -Gehalt (Abb. 3) ist im Durchschnitt der drei Fraktionen (Blatt, Stengel, Wurzel) bei reiner P-Düngung am höchsten. E r ist jedoch nicht im selben Vert — N P K—»
Katt

Ka^ecTBo caxapHOft CBeKUM HJIH C

itnapi;eBtiM

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aaoTHHX yfloöpeirnü, OKaawBajio K o p H e i t , B TO

BpeMH Kau Ha y p o » a e

ÖOTBBI 3TO H e CKa3HBaJ10Cb HJIH BJIHHHH6 ßbIJIO H e f l O C T O B e p H H M . M e i K R y a 3 0 T 0 M H M a r H H e M a0CT0BepH0e

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H

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B OTHomeHHH

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B

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itopneft npii «ocTaTOHHOM ooecrre'-ieHMii pacTeHHit

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H a OHHH c o c y n ,

coflepjKaHHe c a x a p a B CBeKjie. Y

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KOR^A M a r H H i i

He

p a c T e m i ö c n p H 3 H a K a M H He,no-

CTaTKa MarHHH B KOPHHX o ß H a p y m u n a j i o c b n o B b i m e H H o e c o ß e p j K a H H e B p e ^ H o r o

a30ia.

KpoMe Toro B TäKiix pacTennex no cpaBHemno c pacTeHHHMH, HOCTaTOHHO oßecneqeHHHMH MaraneM MeHbmee KOJimecTBO oßmero asoTa ÖLIJIO npencTaBJieHo B $opMe iHCToro CC;IKA. B

JIHCTBHX H;G, H a n p o T H B , n p n HESOCTATKE M a r H H H ß o j i b m e e KOJIIIHÖCTBO

(B np0ii;eHTH0M OTHOHieHHH) ß b u i o u p e a c T a B J i e i i o B (JiopMe H H C T o r o

a30Ta

npoTeHHa.

Summary Title of the paper: The effect of nitrogen and magnesium on yield and quality of sugar beet In pot experiments carried out with soil poor in magnesium or with quartz sand, magnesium applied together with high nitrogen amounts had positive effects namely on the root yield, while the leaf yield was insignificantly or not at all affected. A significant interaction between

Albrecht-Thaer-Archiv, 11. Band, Heft 5, 1967

447

nitrogen and magnesium was observed with regard to the root yield only. Increased root yields as a result of sufficient magnesium supply made the sugar yield per pot rise even if the sugar content had not been affected by magnesium. Increased amounts of noxious nitrogen were found in the roots of magnesium -deficit plants. The pure-protein percentage of the total nitrogen found in these plants was lower than that found in plants which had been sufficiently supplied with magnesium. The amount of nitrogen in form of pure protein found in the leaves, however, reached higher percentages in the magnesium -deficit plants. Literatur ALTEN, F . ; WANDROWSKY, B . ; KNIPPENBERG, E . : Die B e s t i m m u n g des Ammoniakstickstoffes

in grünen Pflanzen. Bodenkd. u. Pflanzenernähr. 2 ( 1 9 3 7 ) , S . 1 2 0 — 1 2 5 E . : Mikrozuckerbestimmung in Pflanzensubstanzen. Bodenkd. u. Pflanzen-

ALTEN, F . ; H I L L E ,

ernähr. 9/10 (1938), S. 6 9 6 - 7 0 7 BÜCHER, R . :

bis

Magnesiumdüngungsprobleme im Zuckerrübenbau. Zucker

16

(1963),

S.

258

263

GÖRLITZ, H . : Beziehungen zwischen Stickstoff- und Magnesiumdüngung bei Kartoffeln. Thaer-Arch. 11 (1967), S. 4 2 7 - 4 3 8 HOROVITZ, C.: Nährlösungen für Zuckerrüben in Wasser- und Sandkultur. Z. Pflanzenernähr., Düng., Bodenkd. 100 (1963), S. 1 2 7 - 1 2 9 LÜDECKE, H.: Diskussionsbeitrag zum gegenwärtigen Stand der Magnesiumfrage im Zuckerrübenanbau. Landwirtsch. Forsch. 1959, 13. S.-H., S. 5 9 - 6 0 MOTHES, K . : P l a n t a l (1926), S. 4 7 2 - 5 5 2 ; ref. in: Methodenbuch. Bd. I I I , Radebeul u. Berlin, Neumann-Verl., 1951, S. 21 SCHILLING, G . : Magnesium, ein universeller Pflanzennährstoff. Berlin, Bergbau-Handel, 1957 SCHULTZ, G.: Diagnostische Unterscheidungsmöglichkeiten der virösen Gelbsucht und des Magnesiummangels bei Zuckerrüben. Zucker 11 (1958), S. 87—91 STANEK, V.; PAVLAS, P . : Z. Zuckerind. Cechoslovak. Republ. 59 (1934), S . 1 2 9 - 1 4 2 ; rief in: Methodenbuch. Bd. XV, Radebeul u. Berlin, Neumann-Verl., 1953, S. 145 W E L T E , E . ; W E R N E R , W . : Über die physiologischen Funktionen des Magnesiums in der Pflanze. Landwirtsch. Forsch. 1959, 13. S.-H., S. 1 - 9 W E R N E R , W . : Untersuchungen über die Magnesiumernährung der Zuckerrübe. Kali-Briefe, Fachgeb. 2, 7. Folge, Nr. 6, 1963a, S. 1 - 8 W E R N E R , W . : Zur Frage der Magnesiumernährung der Zuckerrübe. Agrochimica (Pisa) 8 (1963b), S. 5 - 1 6 WERR, F . : Die Xylenolmethode zur Bestimmung des Nitratstickstoffs und ihre Anwendbarkeit für das Studium der Physiologie der Zuckerrübe. Z. Wirtschaftsgr. Zuckerind., Techn. Teil, 87 (1937), S. 1 1 9 - 1 5 4 EBERT, K . ;

Anschrift der Verfasser D r . KLAUS E B E R T

Institut für Mineraldüngung Leipzig, Zweigstelle Potsdam, der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin 15 Potsdam, Templiner Straße 21a

449 Aus dem Institut für Saatgut und Ackerbau Halle-Lauchstädt der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin

KARL-HEINZ KLEMM u n d HERMANN ANSORGE

Untersuchungen über den Einfluß einer langjährig unterschiedlichen Düngung auf die Qualität der Ernteprodukte 2. Mitteilung Eingegangen: 15. 10. 1966

Nachdem in der 1 . Mitteilung ( A N S O R G E U. K L E M M , 1 9 6 6 ) über den Einfluß einer unterschiedlichen langjährigen organischen und mineralischen Düngung auf den Gehalt an Kohlehydraten in den Ernteprodukten sowie über Backqualität, Korngröße und Tausendkorngewicht (TKG) berichtet wurde, soll hier auf die Veränderung der Carotinoide, der Ascorbinsäure und verschiedene Eiweißfraktionen eingegangen werden. Für diese Untersuchungen wurden wieder die Ernteprodukte des 1902 auf Schwarzerdeboden angelegten „Statischen Düngungsversuches" Lauchstädt herangezogen. Über Anlage und Ergebnisse dieses Versuches wurde bereits ausführlich in der Literatur berichtet (u. a. S E L K E u. S C H M I D T , 1 9 5 6 ; R Ü T H E R u . ANSORGE, 1 9 5 9 ; ANSORGE, 1965,

1.

1966).

Untersuchungen der Carotinoide

Für die Ernährung unserer Viehbestände stellen vor allem Klee, Luzerne, Gräser und Zuckerrübenblätter ein carotinreiches Futter dar, so daß die Provitamin-AVersorgung der landwirtschaftlichen Nutztiere fast ausschließlich durch pflanzliche Futtermittel erfolgt. Der menschliche und tierische Körper ist nicht befähigt, Carotinoide aufzubauen, wohl aber in der Lage, einige der in pflanzlichen Nahrungs- und Futtermitteln angebotenen C-40-Carotinoide in Vitamin A umzuformen. Auch die Kartoffel als Hauptnahrungsmittel ist für den Menschen ein nicht zu übersehender Carotinlieferant. Bei der Untersuchung der Zuckerrübenblätter und der Kartoffeln sollten die wichtigsten Carotinoide erfaßt werden. Aus diesem Grunde wurde auch die Unterii suchung auf ß-Carotin-5,6—5,6-Diepoxyd mit herangezogen, weil die 5,6-Epoxyde, die sich von den Carotinen ableiten, provitamin-A-wirksam sind und in den letzten Jahren wiederholt über das Vorkommen von Epoxyden in Pflanzen berichtet wurde ( K A R R E R , 1 9 4 8 , 1 9 5 8 ; P O S T E L , 1 9 6 3 ) . Auch die nicht provitamin-A-wirksamen Carotinoide, wie Xanthophyll (3,3-Hydroxy-a-Carotin), Xanthophyll5,6-Epoxyd und Violaxanthin (Zeaxanthindiepoxyd) sind in der jüngsten Zeit in den Vordergrund des Interesses gerückt, da man feststellte, daß das Xanthophyll beim Sehprozeß eine Rolle spielt und Xanthophyllpräparate die Dunkeladaptation des menschlichen Auges erhöhen ( S T U D N I T Z , 1 9 5 1 , 1 9 5 3 ; M Ü L L E R L I M M R O T H U . K Ü P E R , 1 9 6 1 ) . Es wurden aus diesem Grunde in Kartoffelknollen und im Zuckerrübenblatt auch die Untergruppen der Carotinoide (Xanthophyll

450

KLEMM und ANSORGE, Einfluß der Düngung auf die Qualität der Ernteprodukte

und Epoxyde) in die Untersuchung einbezogen 1 . Die Bestimmung erfolgte nach der Methodik von K A S I M ( 1 9 6 5 ) . Es konnten folgende Carotinoide ermittelt und quantitativ bestimmt werden: A. In Kartoffelknollen: ii 1. ß-Carotin-5,6—5,6-Diepoxyd 2. Xanthophyll 3. Xanthophyll-5,6 -Epoxyd 4. Violaxanthin B . Im Rübenblatt: 1. 2. 3. 4.

ß-Carotin Xanthophyll Xanthophyll-5,6-Epoxyd Violaxanthin

In den Kartoffelknollen wurde kein y-Carotin nachgewiesen, und auch ß-Carotin, aCarotin und Neoxanthin konnten nur spurenweise ermittelt werden, so daß mit den üblichen Materialmengen eine quantitative Bestimmung nicht möglich war. Auch ii die Rübenblätter enthielten kein y-Carotin sowie ß-Carotin-5,6—5,6-Diepoxyd und a-Carotin nur in Spuren. Die Untersuchungsergebnisse der verschiedenen Carotinoide im Rübenblatt und in Kartoffelknollen sind in den Tabellen 1 und 2 wiedergegeben. Der Nährstoff Stickstoff beeinflußte beim Rübenblatt die in Tabelle 1 aufgeführten Carotinoide bei gleichzeitiger Stallmistdüngung am stärksten. Diese Ergebnisse stimmen mit vielen Autoren überein (HOFFMANN, 1 9 5 8 ; DÖRING, 1 9 6 1 ; S E N G E W A L D , 1 9 5 7 ; N E H R I N G , 1 9 6 1 ; S C H U L Z E , 1 9 5 7 ; S C H A R R E R U. B Ü R K E ,

1 9 6 3 ; ATANASIU, 1 9 5 3 ) , die mit einer steigenden N-Düngung eine erhöhte Caro-

tinproduktion erzielen konnten. Auch durch die zusätzlichen Stallmistgaben war ein höherer Carotingehalt zu verzeichnen. Dieser Anstieg ist vor allem deutlich ausgeprägt beim Block „ohne Stallmist" im Vergleich zur Stallmistgabe von 200 dt/ha. Vom Block 200 dt/ha Stallmist zum Block 300 dt/ha Stallmist ist beim ß-Carotin und Xanthophyll-5,6-Epoxyd noch ein weiterer Gehaltsanstieg zu verzeichnen, während beim Xanthophyll ein Rückgang auftritt. Beim Violaxanthin sind Unterschiede zwischen den beiden Stallmistblöcken nicht so klar zu erkennen. Die große Wirkung des Nährstoffes Stickstoff wurde auch in einem N-Steigerungsversuch mit Zuckerrüben 1964 in Lauchstädt festgestellt (Tab. 3). Auch hier nahm der ß-Carotingehalt im Rübenblatt bis Gaben von 240 kg N/ha kontinuierlich zu. Die teilweise Verringerung des Carotingehaltes der Variante N x gegenüber N 0 ist auf die starke einsetzende Pflanzenproduktion zurückzuführen. Bei der Variante mit Stallmist trat dieser Abfall des Carotingehaltes der N t Variante gegenüber N 0 nicht auf. Aus dem gleichen Grund, bedingt durch die Zufuhr des Stallmiststickstoffes, Hegt der ß-Carotingehalt bei den Varianten mit Stallmist im allgemeinen höher als ohne Stallmist. 1

Die Untersuchungen wurden im Institut für landwirtschaftliche Technologie und Vorratspflege, Halle (Saale), durchgeführt. Für die wertvolle Unterstützung sei Frau Dr. KASIM nochmals gedankt

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