Albrecht-Thaer-Archiv: Band 5, Heft 6 [Reprint 2022 ed.] 9783112656648

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DEUTSCHE AKADEMIE DER L A N D W I R T S C H A F T S W I S S E N S C H A F T E N ZU B E R L I N

ALBRECHT-THAER-ARCHIV Arbeiten aus den Gebieten Bodenkunde Pflanzenernährung Acker- und Pflanzenbau

Band 5 • Heft 6 1961 A K A D E M I E - V E R L A G

•

B E R L I N

Herausgegeben von der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin Schriftleitung: Prof. Dr. agr. habil. E. PLACHY Redaktion: Dipl.-Landw. R. STUBBE Begründet von der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin

Das Albrecht-Thacr-Archiv erscheint in Heften mit einem Umfang von je 5 Druckbogen (80 Seiten). Die innerhalb eines Jahres herausgegebenen 10 Hefte bilden einen Band. Das letzte Heft jedes Bandes enthält Inhalts- und Sachverzeichnis. "Der Bezugspreis beträgt DM je Heft. Die Schriftleitung nimmt nur Manuskripte an, deren Gesamtumfang 25 Schreibmaschinenseiten nicht überschreitet und dje bisher noch nicht, auch nicht in anderer Form, im In- oder Ausland veröffentlicht wurden. Jeder Arbeit ist ferner eine Zusammenfassung mit den wichtigsten Ergebnissen, wenn möglich auch in russischer und englischer bzw. französischer Sprache, beizufügen. Gegebenenfalls erfolgt die Ubersetzung in der Akademie. Manuskripte sind zu senden an die Schriftleitung, Deutsche Akademie der LandwirtschaftswissensChaften zu Berlin, Berlin W 8, Krausenstr. 38—39. Die Autoren erhalten Fahnen- und Umbruchabzüge mit befristeter Terminstellung. Bei Nichteinhaltung der Termine erteilt die Redaktion Imprimatur. Das Verfügungsrecht über die im Archiv abgedruckten Arbeiten geht ausschließlich an die Deutsche Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin über. Ein Kachdruck in anderen Zeitschriften oder eine Ubersetzung in andere Sprachen darf nur mit Genehmigung der Akademie erfolgen. Kein Teil dieser Zeitschrift darf in irgendeiner Form — durch Fötokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren — ohne schriftliche Genehmigung der Akademie reproduziert werden. Jeder Autor erhält unentgeltlich 100 Sonderdrucke und ein Honorar von 40,— DM für den Druckbogen. Das Honorar schließt auch die Urheberrechte für das Bildmaterial ein. Dissertationen, audi gekürzte bzw. geänderte, werden nicht honoriert. Verlag: Akademie-Verlag GmbH, Berlin W 8, Leipziger Str. 3 - 4 , Fernruf 22 0441, Telex-Nr. 011773, Postscheckkonto: Berlin 350 21. Bestellnummer dieses Heftes: 1051/5/6. Veröffentlicht unter der Lizenz-Nummer ZLN 5014 des Ministeriums für Kultur. Herstellung: Druckhaus „Maxim Gorki", Altenburg. All rights reserved (including thoge of translations into foreign languages). No part of this issue may be reproduced in any form, by photoprint, microfilm or any other means, without written permission from the publishers. Printed in Germany.

DEUTSCHE AKADEMIE DER L A N D W I R T S C H A F T S W I S S E N S C H A F T E N

ZU B E R L I N

ALBRECHT-THAER-ARCHIV Arbeiten aus den Gebieten

Bodenkunde Pflanzenernährung Acker- und Pflanzenbau

Schriftleitung: Prof. Dr. agr. habil. E. PLACHY

B A N D 5 • HEFT 6 1961

AKADEMIE-VERLAG • BERLIN

INHALT FREYTAG, H. E.: Eine Apparatur zur kontinuierlichen Verfolgung der Atmung biologischer Objekte 403 RAUHE, K., und I. LEHNE: Die Ertragswirkung organischer Dünger auf leichtem Boden bei verschieden hohen Mineraldüngergaben 421 ZIMMERMANN, H.-G., und F. RAGALLER: Die neue Sommerölfrucht Crambe abysstnica Höchst, und ihr Ertragspotential sowie dessen Beeinflussung durch einige Ertragsfaktoren 438 AS MUS, F.: Die Wirkung von Kupfer auf Ertrag und Eiweißgehalt von Hafer . . . 468

403 Aus dem Institut für Acker- und Pflanzenbau Müncheberg der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin (Direktor: Prof. Dr. agr. habil. E. RÜBENSAM)

H. E. F R E Y T A G

Eine Apparatur zur kontinuierlichen Verfolgung der Atmung biologischer Objekte Eingegangen: 28. 2.1961

Während unserer Arbeiten über die Zersetzung der organischen Bodensubstanz erwies es sich als nötig, möglichst kontinuierlich den zeitlichen Verlauf von Bodenatmungsprozessen verfolgen zu können. Die Verwendung der bekannten WARBURGApparatur schien hierfür nicht geeignet, da in ihr gewöhnlich nur geringe Substanzmengen zur Einwaage kommen, was u. U. in Anbetracht der starken Heterogenität des Bodenmaterials nicht ratsam ist. Auch begrenzt die relativ geringe 0 2 -Kapazität des abgeschlossenen Systems die Versuchszeit stark. Die Absicht, gleichzeitige CO a und 0 2 - Messungen vorzunehmen, ließ eine Verwendung des URAS (mit Durchstromsystem) ebenfalls nicht zu. Das gleiche Argument gilt gegen die Anwendung des WAKSMANN-Prinzipes (C0 2 -freie Luft durch Bodenprobe strömend und Titration des mitgeführten C 0 2 in der Absorberlösung) — abgesehen von den leicht auftretenden Gasdruck- und Geschwindigkeitsänderungen und der unnatürlich starken Bodendurchlüftung. Um diese Nachteile zu umgehen, wurde eine Apparatur gebaut, die es gestattet, im geschlossenen System unter ständigem Ersatz des verbrauchten Sauerstoffs [durch H 2 0-Hydrolyse, zunächst nach dem Prinzip von SWABY und P A S S E Y (1) bzw. BIRCH und F R I E N D (2)] zeitlich unabhängig und mit größeren Bodenmengen zu arbeiten, und es ermöglicht, kontinuierliche Bestimmungen sowohl des 0 2 - Verbrauches (auf elektrolytischem Wege) als auch der abgegebenen CO a -Mengen (auf konduktometrischem Wege) vorzunehmen. Neben den mit Hilfe dieser Apparatur durchführbaren Messungen stofflicher Umsatzgeschwindigkeiten und Erfassung der biologischen Aktivität Von Bodenproben lassen sich mit ihr auch andere Prozesse verfolgen, wie Respirationsgänge von Reinkulturen, Keimungsprozesse pflanzlicher Samen u. a. m. I. A p p a r a t u r u n d A r b e i t s w e i s e Als Respirometer wurden Einmachgläser mit plangeschliffenem Rand und dickem Plexiglasdeckel oder auch (je nach Versuchsabsicht) seltbstgebaute komplette Plexiglaskammern verwendet. Sie stehen, zwecks Einhaltung der Temperaturkonstanz, in einem Wasserbad, das von der Pumpe eines Eintauchthermostaten im Umlaufsystem gespeist wird. Das unter Druck stehende Wasser spritzt durch kleine Düsen ein und bewirkt eine bessere Durchmischung des Bades ohne zusätzliches Rühren. — Etwas unterhalb des Pegels befindet sich ein kleines Loch im Wasserzuführungsrohr, durch das bei Betriebsstörungen (Ausfallen der Plumpe, Stromsperre usw.) Luft nachströmen kann, wodurch die Wassersäule, die ein Abhebern des Bades bewirken würde, abreißt. — Der Einbau eines „TemperaturSicherheitssystems", das bei Betriebsstörungen den Thermostaten abschaltet, erwies sich bei der sehr langen Versuchsdauer als zweckmäßig: Die über den Trafo T mit ca. 1 A m p gespeiste, um das Kontaktthermometer liegende Heizspirale erwärmt dieses ständig, kann

28*

404

FREYTAG, Verfolgung der Atmung biologischer Objekte

es aber, da normalerweise die Wärme im Umlaufsystem abgeführt wird, nicht zum Abschalten bringen. Stagniert jedoch das Temperierwasser (z. B. bei Motorstörungen, Pumpenausfall usw.), so vermag die Spirale das Kontaktthermometer aufzuheizen, welches dann den Thermostaten über Relais R abschaltet.

In der Respirationskammer befindet sich ein Plexiglaseinsatz, auf dem die Bodenprobe steht. Der Einsatz selbst steht in der Absorberlösung für die bei der Atmung abgegebene Kohlensäure und dient außerdem zur Halterung der Elektroden. Die aufgeklebte Plexiglasscheibe (Ramsey-Fett) trägt die Durchführungsstopfen für Einlaufund Abzapfrohr, 0 2 -Zutrittsrohr und für die Kabel der Leitfähigkeitselektroden. Die Füllung mit der Absorberlösung erfolgt aus dem im Bad vorgeheizten Standzylinder (Einpipettierung durch Öffnung des abzunehmenden COa-Absorbers, nach Aufwärmung Absaugen über H3->- H 2 -»• Kammer durch Sog von —H 6 bei gesperrtem O a -Rohr, Nachspülung über H 7 -> Standzylinder und Absaugen über H 3 ->• H2 -»• Kammer bei gleichem Sogverlauf). — Das Abzapfen der Absorberlösung geschieht durch Sog von H 6 über H2 bei ebenfalls wieder gesperrtem O a -Rohr, wobei C0 2 -freie Luft durch die KOH-Waschflasche über H 5 und Hx in die Kammer nachströmen kann. II. Die M e s s u n g der C O a - A b g a b e Bekanntlich verringert sich bei COa-Aufnahme durch die Absorberlösung [Ba (OH)2, KOH oder NaOH] infolge Neutralisation die Zahl der Elektrizitätsträger. Da hierbei der elektrische Widerstand zwischen zwei in die Absorberlösung tauchen-

B

Abs.-Lsg

Stopfen

S•o3 'S5 5%

HjSOt

Abb. 1.: Schematische Darstellung des Respirometers

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den Meßelektroden steigt, bietet sich die Möglichkeit, durch einfache Widerstandsmessungen die absorbierten C0 2 -Mengen zu erfassen. Um den Einfluß galvanischer Elektrodenpolarisation herabzusetzen, muß allerdings mit tonfrequentem Wechselstrom gemessen werden. Der Widerstand zwischen den Meßelektroden selbst wird! am besten mit Hilfe einer Brückenschaltung erfaßt. 1. Meßanordnung Zur Ermittlung der COz-Abgabe nach Absorption in der hier verwendeten KOHoder NaOH-Lösung [Ba(OH)2 schied wegen der Niederschlagsbildung aus] wurde die aus dem Blockschaltbild in Abbildung 1 zu ersehende Meßanordnung gewählt. — Der Tongenerator (TG) erzeugt die tonfrequente, sinusförmige Meßwechselspannung, die anschließend im Leistungsverstärker (LV) verstärkt und in die Meßbrücke geschickt wird. Die Meßelektroden liegen an RX, die Ausgleichskapazitäten parallel an R n . Die Nulleinstellung wird angezeigt durch ein „magisches Auge" bzw. kann gleichzeitig akustisch über Kopfhörer kontrolliert werden. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Indikatorsystems wurde noch eine Spannungsverstärkerstufe (SP-V) zwischengeschaltet. — Die Einzelheiten der Schaltung gehen aus Abbildung 2 hervor. Eine Dreipolröhre in Dreipunktschaltung dient zur Erzeugung der tonfrequenten Speisespannung, deren Frequenz sich mit Hilfe von Q einstellen läßt. — Da sich Oberwellenfreiheit nur schwer mit dieser Schaltung erreichen läßt, empfiehlt sich die Anwendung eines im Handel erhältlichen, nach dem RC-Prinzip arbeitenden Tongenerators (z. B. v. CLAMANN und GRANERT, Dresden, Typ GF2). Die Wechselspannung wird bei Px abgenommen und steuert das Gitter einer Endröhre, die als Leistungsverstärker (in A-Ver-

nix

Abb. 2 : Schaltschema zur COa-Messung

406

FREYTAG, Verfolgung der Atmung biologischer Objekte

Stärkung) arbeitet. Mit Hilfe von R läßt sich durch Gitter vorspannungsänderung der günstigste Arbeitspunkt einstellen. Am Ausgangstrafo wird über P a die verstärkte Wechselspannung abgenommen. Mit Hilfe des Miliamperemeters läßt sich der Tonstrom reproduzierbar einstellen. Der aus der Brücke kommende, auf „Minimum" einzustellende Tonstrom wirkt über P 4 auf das Steuergitter einer Pentode, wird mit hoher Steilheit spannungsverstärkt und über C2 auf das NF-verstärkende Triodensystem einer Abstimmröhre geleitet. Hier wird Ug ~ nochmals spannungsverstärkt, am Anodenwiderstand als Anodenwechselspannung Ua ~ abgenommen und über den Kondensator C 3 dem Kopfhörer bzw. dem Anzeigegitter (GL) der Abstimmröhre („magisches Auge") zugeführt. Da auch die Steuerstege der verstärkten Anodenwechselspannung unterliegen, haben beide gleichsinnig wirkende Steuerungen des nach der Schirm- oder Prallanode (L) fließenden Anodenstromes zur Folge, daß die Leuchtwinkel dann am kleinsten werden bzw. die Breite der Schattensektoren der Anodenstege (A) am größten wird, wenn die Brücke abgeglichen ist (3). Der Kathodenwiderstand P 5 ist regelbar gehalten, um den Ausgangsleuchtwinkel auf den günstigsten Wert (ca. 90°) einstellen zu können, wodurch die Unscharfe des Leuchtrandes beim Abgleich verringert wird. Für die Wahl der Größe der Leitfähigkeitselektroden gilt die Regel, daß bei einem "Widerstand R x ihre Fläche mindestens = 75/R x (cm 2 ) betragen muß (4), wenn ein scharfes Minimum erhalten werden soll. — Die Anwendung reiner Sinusschwingungen ist nötig, um die durch die Kapazität zwischen beiden Meßelektroden entstehende Phasenverschiebung kompensieren zu können. Daß es sich um eine kapazitiv bedingte, das Minimum verdeckende Phasenverschiebung handelt, läßt sich leicht nachweisen, wenn man den Widerstand des Elektrolyten bei verschiedenen Tonfrequenzen mißt, wie es in Abbildung 3 geschah. Wie zu ersehen, überlagert sich der rein Ohmschen Grundkomponente eine frequenzabhängige, deren Wechselstromwiderstand umgekehrt proportional (Kurvenbild) der Frequenz folgt, wie es für Kapazitäten der Fall ist (R c = 1/toC). Zwecks Kompensation der durch Cx bewirkten Phasenverschiebung wurde parallel zum Vergleichswiderstand Rn eine v o n Cn = 0,005 bis 0,125 pF in Stufen von 5000 pF zuschaltbare Ausgleichskapazität gelegt (Abb. 2). Bei einer gewählten Elektrodengröße von z. B. 3 cm 8 ist mit dem Auftreten solch hoher Kapazitäten zu rechnen. Wenn zunächst keine eindeutigen Minima zu erreichen sind, kann man, um die nötigen Ausgleichskapazitäten zu bestimmen, die bei R an der Indikatorröhre

40

t 11 i — ii

r1 2

r

•o T

12 kHz 6 FREQUENZ Abb. 3: Kapazitive Überlagerung der Ohmschen Grundkomponente 0,5 7

3

407

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t

J -10 mA , F = 2,5 kHz

*A - 60 n

DA

/RespA

0.010

0,030

CN

0,050

-

0070

•

59ii

uF

Abb. 4: Bestimmung der parallel RN zu schaltenden Ausgleichskapazitäten auftretenden Wechselspannungsamplituden (Ua Abb. 2) auf die Vertikal-Ablenkplatten eines Kathodenstrahlos2illographen legen und, bei Zuschaltung verschiedener Ausgleichskapazitäten CU an RN, die auf der Rasterscheibe des Oszillographen erscheinenden Scheitelspannungen in Teilstrichen ausmessen. Für drei Respirometerkammern zeigt Abbildung 4 die Änderung dieser Scheitelspannungen in Abhängigkeit von der parallelgeschalteten jeweiligen Ausgleichskapazität. Aus den Lagen der hierbei durchlaufenen Minima ergeben sich die für die einzelnen Respirometer gesuchten Ausgleichskapazitäten, die an RN angelegt werden müssen, um die zwischen den Elektroden im Meßgefäß auftretenden Kapazitäten kompensieren zu können. Daß übrigens durch diese Kapazitätsverschiebungen kein Einfluß auf den zu messenden Widerstand ausgeübt wird (abgesehen von der bei schlechtem Minimum verringerten Genauigkeit des Meßbrückenabgleiches), soll durch die für den Widerstand R a des einen Respirometers eingezeichnete Kurve gezeigt werden. 2. Dauer der Gasabsorption, COa-Zusätze und Eichmessungen Um die Zeit ermitteln zu können, die zur Absorption von bestimmten Mengen später anfallenden COa-Gases erforderlich ist, wurden mit Hilfe einer Gasbürette bekannte C02-Quoten in die Respirometerkammer gedrückt und die zeitlichen Änderungen des elektrischen Widerstandes aufgenommen (Abb. 5). Obwohl hier die Kammer nicht geschüttelt bzw. die Absorberlösung nicht gerührt wurde, sind die zugesetzten größeren C02-Mengen bereits nach ca. 100 min vollständig absorbiert. Da bei Atmungsversuchen mit lebenden Objekten nach Einstellung konstanter Druckverhältnisse ständig kleine C02-Mengen abgegeben bzw. absorbiert werden, kann die Zeit zwischen zwei Messungen < 2h sein. Über die Messung des elektrischen Widerstandes zwischen den beiden Elektroden soll die Menge des jeweils von der Absorberlösung aufgenommenen Kohlendioxyds erfaßt werden. — Die Konzentration c steht bekanntlich mit der spezifischen Leit-

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FREYTAG, Verfolgung der Atmung biologischer Objekte

Abb. 5: Zeitlicher Verlauf der COs-Absorption fähigkeit ( Q _ 1 cm - 1 ) in enger Beziehung [c = f (x)], und man kann unter gewissen Umständen mit direkter Proportionalität rechnen: c = k • x. Um zu prüfen, ob diese direkte Proportionalität auch für die gewählte Meßanordnung besteht, wurden bekannte C0 2 -Quoten — ebenfalls aus einer Gasbürette — in die Respirationskammer gedrückt und den durch sie bewirkten reziproken Widerstandsänderungen gegenübergestellt (Abb. 6). Man erkennt, daß zwischen (cm 3 COj) und reziproker Widerstandsverschiebung (Q _ 1 ) ein linearer Zusammenhang besteht, d. h. Proportionalität im gewählten Meßbereich zwischen c und 1 /R herrscht. Man könnte nun durch Messung des elektrischen Widerstandes eines bestimmten Elektrolyten mit bekannter spezifischer Leitfähigkeit ( Q - 1 cm - 1 ) die Widerstandskapazität C k ( = 1/q, 1 = Elektrodenabstand, q = Elektrodenfläche), die für jedes Elektrodenpaar der einzelnen Respirometer eine Konstante sein muß, ermitteln (Ck = x • R) und dann mit diesem Ck die im Verlaufe der C0 2 -Aufnahme aus den meßbaren R x -Änderungen sich ergebenden spezifischen Leitfähigkeiten errechnen [x = C k / R x ( 0 _ 1 cm - 1 )]. Da jedoch die Absorberlösungen von Zeit zu Zeit abzuzapfen sind, können jeweils auch die absorbierten C0 2 -Mengen durch Titration direkt bestimmt werden. Es erschien deshalb günstiger, aus der jeweils titrimetrisch gefundenen CO a -Menge den Proportionalitätsfaktor für die konduktometrische C0 2 -Bestimmung (1 /R cm 3 CO a ) zu ermitteln, zumal — wie noch zu erwähnen — sekundär erfolgende Widerstandsverschiebungen in die Meßwerte eingehen. Wird also bei Zusatz einer frischen Absorberlösung beispielsweise ein Anfangs1 widerstand R a = 46,2 bzw. — = 21,62 ( Q - 1 • 10- 3 ) = L a und nach Absorption R

a

von insgesamt 25,6 cm 3 C 0 2 ( = c e titrimetrisch oder gravimetrisch ermittelt) ein

26-

2422

y°

16161412-

11 10

M 10

l

1

M N i 1 i 1 i 1 I 50 30 V0[cm3COz]—-

m QUOTE CO2 70

Abb. 6: Änderung des reziproken Widerstandes durch Zusatz bekannter, gestaffelter C0 2 Quoten Endwiderstand R e = 53,5 bzw. — = 18,70 (Q- 1 • 10~3) = L e gemessen, so lassen R e sich aus allen kontinuierlich erfolgten Zwischenmessungen des Absorberlösungswiderstandes über seine reziproken Werte (1/R X = Lx) die entsprechend absorbierten c x (cm 3 CO a ) aus _ /Lx -

La\

\Le -

La/

errechnen, wie leicht aus folgender schematischer Darstellung (Abb. 7) zu ersehen ist. Die lineare Beziehung zwischen reziprokem Widerstand bzw. Leitfähigkeit L und Konzentration c läßt sich durch die Gleichung L x = mc x + b ausdrücken. Für die zwei zur Bestimmung dieser Geraden erforderlichen Punkte gilt Pj (Lx = L a ; C l = 0) und P 2 (L2 = L e ; c2 = c e ), bzw. ergeben sich die Gleichungen I. L a = m • 0 + b II. L e = m • c e + b, woraus durch Subtraktion (I—II) folgt: L a — L e = — m • Ce bzw. m = und b = L a

ce

Damit wird L x = m • c x + b = — ^ • c x + La oder ce /Lx - La\ c e [cm3 COJ \Le - L a j Für das numerische Beispiel in Abbildung 7 erhält man somit (20,60 - 21,62) • 10-® 25,60 = 8,95 cm 3 C 0 2 (18,70 - 21,62) • 10- s

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FREYTAG, Verfolgung der Atmung biologischer Objekte

c [cm3 CO 2]— Abb. 7: Zur Ableitung der Beziehung zwischen reziproken Widerständen und C02-Mengen Bei Messungen an nicht mit atmendem Material beschickten ReSpirometern konnte beobachtet werden, daß der Widerstand der Absorberlösung stetig schwach anstieg. Diese Anstiege betragen, wie aus Abbildung 8 2u ersehen (zeitliche Widerstandsänderungen bei zwei Leer versuchen), etwa 0,1 ii/Tag und können zur Korrektur für länger laufende Atmungsmessungen verwendet werden. — Ähnliche Beobachtungen machten schon RAYMOND, A. L., und WINEGARDEN, H. M. (5), bzw. v. LEDEBUHR (6) bei Leitfähigkeitsmessungen mit Ba(OH) 2 . III. D i e M e s s u n g der S a u e r s t o f f a u f n a h m e 1. Funktion und Rechnungsgang Die in der Kammer befindliche angefeuchtete und temperierte Bodenprobe nimmt O a auf und gibt C 0 2 ab. Wäre keine COa-Absorberlösung vorhanden, so träten auch keine Druckänderungen in der Kammer ein, da die Gasvolumina identisch sind (genauer gesagt: bei RQ = 1). Ist jedoch die C0 2 -Absorberlösung vorhanden, so muß — da die abgegebene Kohlensäure gebunden wird, also aus der Gasphase verschwindet — bei gleichzeitig erfolgender 0 2 -Auf nähme durch die Probe in der Kammer ein Unterdruck entstehen. Dieser der Oa-Aufnahme proportionale Unterdruck wird zur Hebung der Flüssigkeitssäule ( = mit 5% H 2 S 0 4 angesäuertes Wasser) im angeschlossenen 0 2 -Rohr ausgenutzt (Abb. 1). Die Wassersäule erreicht die positive Pt-Elektrode im Inneren des Rohres und schließt den Strom über die Spannungs-

Abb. 8: Widerstandsänderung der Absorberlösung bei nicht beschicktem Respirometer

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quelle zur Gegenelektrode. Während det nun einsetzenden Hydrolyse entwickelt sich an der positiven Elektrode so viel 0 2 , bis der Unterdruck wieder aufgehoben ist, die Flüssigkeitssäule im 0 2 -Rohr fällt und der Strom auch unterbrochen wird. Der dem verbrauchten quantitativ entsprechende, bei Hydrolyse entwickelte Sauerstoff diffundiert in die Respirometerkammer. — Dieser Vorgang wiederholt sich je nach Ätmungsintensität in schneller oder langsamer Folge. An der negativen Gegenelektrode, die in eine umgedrehte Bürette eintaucht, entwickelt sich dabei analog den stöchiometrischen Verhältnissen (2H a O -> 2H 2 + 0 2 ) gleichzeitig das doppelte Volumen Wasserstoffgas, was (nach Druck- und Temperaturkorrektur) zur kontinuierlichen Messung der vom Boden aufgenommenen Sauerstoffmenge dienen kann (1, 2). Durch einen Saugheber ist das Gefäß G x (Abbildung 1) mit einem weiteren (G2) verbunden, um bei Gasfüllung der Bürette die sich ergebende Flüssigkeitsvolumenänderung abzufangen und die damit erfolgende Elektroden-AbstandsVerschiebung (Ah) zu verringern. Zum Gesamtvolumen Vo von Gx tritt bei Gasfüllung der Bürette das Volumen AV (=5= Büretteninhalt). Setzt man V 0 + AV = F - h + F - Ah, worin F die gesamte Oberfläche, h die Höhe der Flüssigkeit und Ah die Pegeländerung bedeuten, so erhält man analog für die Elektrodenabstandänderung Ah =

Vo + AV - F • h — bzw. mit Vo = F. • h F

AV , d.h.: Je größer die Fläche ist, desto geringer wird die „Pegelstandsänderung" Jf bei Gasentwicklung in der H2-Bürette (für Ah === 0,5 cm und AV = 50 cm3 wird F = 200 cm2, was einem Schalendurchmesser = 15,8 cm entspricht; für Ah = 0,1 cm wird F = 1000 cm2, = Schalendurchmesser = 35,8 cm). Ah=

Die von der Probe aufgenommene 0 2 -Menge errechnet sich durch Halbierung des in der Bürette entwickelten H 2 -Volumens: V o 0 j = 1 / 2 Vo Hz . Zuvor muß jedoch das bei herrschender Temperatur T und einwirkendem Druck PT abgelesene H 2 -Volumen VT auf Normalbedingungen (0°C, 760 Torr) reduziert werden. Für den auf das H 2 -Gas wirkenden Druck PT gilt PT [MM H g ] = B KORR . -

h

H„SO, p 5% /0 2 4 p

g

-

P H ! O • 0,97

Bkorr = korrigierter Barometerstand in (mm Hg) h = mm Höhe der Flüssigkeitssäule — wird gleich aus der cm3-Teilung bzw. der VT-Ablesung abgeleitet: Lt. Abb. 1. ist mm Höhenänd. h = a + 1 cm3 Bür.-Vol. (geS " B ü r e t t e n v ° L " V t ) . worin a (mm) die Länge des nichtgraduierten Bürettenstückes darstellt ,h p Hr 2jSO4 = mm Höhe der Flüssigkeitssäule in mm Hg-Säule umgerechnet (p 5% pHg H 2 S0 4 = 1,03, p Hg = 13,6) PH,0 = Dampfdruck des gesättigten Wasserdampfes (mm Hg) — ist über 5% H 2 S0 4 nur das ÄS 0,97fache des Dampfdruckes über H 2 0 und weiterhin eine Funktion der Temperatur T (Tabellenwerte) Aus V 0 = °

PT • V T • 273,2 ,„„„ . — läßt sich dann das auf 0°C und 760 Torr reduzierte 760 (273,2 + T)

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FREYTAG, Verfolgung der Atmung biologischer Objekte

H2-Gasvolumen errechnen und schließlich durch dessen Halbierung die gesuchte aufgenommene O a - Menge ermitteln. 2. Korrektur durch Außenluftdruck-Änderung bewirkter H 2 -Entwicklung In einigen probeweise angestellten Leerversuchen mit der zusammengebauten Apparatur mußte festgestellt werden, daß trotz fehlenden Atmungsobjektes Wasserstoffentwicklung erfolgte. Das Ergebnis eines derartigen typischen Leerversuches zeigt Abbildung 9, in welche gleichzeitig die Ursache der Störung (der sich ändernde Luftdruck) mit aufgenommen wurde. Man erkennt eindeutig, daß nur bei steigendem

t[Tage]

-

Abb. 9: Einfluß der Änderungen des Luftdruckes auf die H2-Entwicklung Barometerdruck eine H 2 -Entwicklung in der Meßbürette erfolgt, während durch fallenden bzw. bei konstant bleibendem Luftdruck die H 2 -Kurve nicht beeinflußt wird. Abbildung 1 läßt den Grund dieses Verhaltens leicht erkennen: Bei Ansatz des Versuches herrscht auch in der Respirometerkammer der entsprechende äußere Barometerdruck. Sinkt der Außendruck im weiteren Verlauf des Versuches, so überwiegt der Kammerdruck, und die Flüssigkeitsäule wird von der Elektrode weggedrängt; eine H a -Entwicklung bleibt aus. — Steigt jedoch der Barometerdruck, so drückt die Außenluft die Flüssigkeitsäule im Oa-Rohr der Elektrode entgegen, und es erfolgt eine irreversible H 2 -Entwicklung auf der anderen Seite. Um die bei Außendruckanstieg erfolgende zusätzliche H 2 -Entwicklung eliminieren zu können, könnte man versuchen, rechnerisch die Störeffekte auszuschalten. Dafür ist zunächst eine Ermittlung der Beziehung zwischen Luftdruckanstieg und entwickelter H 2 -Menge erforderlich. Die Werte hierzu lassen sich aus einigen Leerversuchen leicht gewinnen (Abb. 10, im Leerversuch von Abb. 9 bei Luftdruck-

413

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50H

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5

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10

B-ANSTIEG

[mm

15

Hg]

Abb. 10. Beziehung zwischen Druckanstieg und Wasserstoffentwicklung

erhöhungen entwickelte H2-Volumina den mm Hg-Luftdruckanstiegen gegenübergestellt). Mit Hilfe der Ausgleichsrechnung ergibt sich so z. B. über die Funktion (H2 = 2,89 • B + 0,6) der gesuchte Zusammenhang, mit dessen Hilfe nun, ausgehend vom Luftdruck bei Ansatz des Versuches, die durch B-Anstiege zusätzlich entwickelten H a -Mengen für jeden Meßpunkt subtrahiert werden können. Bei arbeitendem Respirometer müssen analog auch die bei Luftdruckminderungen fehlenden H 2 -Mengen addiert werden, da infolge des relativen Überdruckes in der Respirometerkammer die Flüssigkeit von der Elektrode weggedrückt wird. 3. Einsatz eines von Luftdruckänderungen nicht beeinflußten Elektrodensystems Um Luftdruckabhängigkeiten von vornherein ganz ausschalten zu können, müßte die 0 2 -Entwicklung im geschlossenen System erfolgen. Erreicht wurde dies, wie Abbildung 11 zeigen soll, durch geeignete Übertragung des in der elektrochemischen Analytik üblichen Prinzips zur Elektrogravimetrie des Kupfers 1 . Entsteht durch Oa-Verbrauch im Respirometer Unterdruck, so saugt dieser die CuS0 4 -Lösung an die Pt-Elektrode, und der Stromkreis schließt sich. An der positiven Elekca- 20mA

© A 2H*

L in 2nH!S0i

Cu - Elektrode

Abb. 1 1 : Gegen äußere Druckschwankungen abgeschirmtes 0 2 -Nachlieferungssystem nebst in Reihe geschalteter H 2 0-Hydrolyse 1

Eine Druckisolienmg des Gasentwicklungssystems wurde auf ähnliche Weise von GREENWOOD und LEES (7) versucht.

414

FREYTAG, Verfolgung der Atmung biologischer Objekte

trode entwickelt sich Sauerstoff, an der negativen Kupfelrelektrode wird Kupfer abgeschieden. — Es ist hierbei wichtig, eine Wasserstoff-Gasentwicklung an der CuElektrode zu verhindern. Dies erreicht man durch Wahl niedriger Zersetzungsspannung oder auch durch Zusatz eines Depolarisators. (Z. B. reduziert sich Salpetersäure durch den atomaren Wasserstoff leicht zur salpetrigen Säure. Auch in der Elektrogravimetrie schlägt man diesen Weg zwecks Erreichung eines hellroten, glatten und bei Analysenabschluß gut haftenden Kupferniederschlages ein.) Vor Versuchsbeginn bzw. nach Absorberwechsel werden, um den CuS0 4 -Pegel durch Änderung der Höhe des Ausgleichsgefäßes nivellieren zu können, H x und H 2 geöffnet. Das Ausgleichsgefäß besitzt genügend kompressiblen Raum zur Ermöglichung von Arbeitsdruckanhebungen im O a -Rohr. Das (^-Entwicklungssystem dient gleichzeitig als „Schaltrelais" für die H 2 0 Hydrolyse in dem in Reihe geschalteten System, von dem wie vorher — nach üblicher Gasvolumen-Korrektur — die entsprechend der Oa-Entwicklung entstehenden H 2 Volumina jeweils abgelesen werden können. Wie Abbildung 12 zeigt (infolge von

Abb. 12: Zur Prüfung des O a : H2-Verhältnisses

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500-

400-

300-

E ci -> 200-

10050100

1

ca 36min

2

3 t

4

[stunden]

Abb. 13: Zur Messung der Geschwindigkeit der Gasnachlieferung in die Respirometerkammer Volumenverringerüngen im Respirometer entwickelte Mengen), besteht, auch hier das Verhältnis 0 2 : 2 H 2 . Zur Funktionsprüfung wurden aus dem Respirometergefäß quotenweise definierte Flüssigkeitsvolumina abgezapft, wodurch sich der normalerweise durch 0 2 -Atmungsaufnahme bewirkte Unterdruck nachahmen läßt. Die elektrisch in Reihe geschalteten Elektrodensysteme springen jeweils an, und in der Bürette entwickeln sich entsprechende H2Mengen, bis durch den gleichfalls entstehenden 0 2 der Unterdruck ausgeglichen und der Stromfluß unterbrochen wird. Eine Nachprüfung, wie lange es dauert, bis das an den Elektroden entwickelte Gas in die Kammer eindiffundiert und an die atmende Probe herankommt, ließ sich leicht mit Hilfe von radioaktivem C*O a ermöglichen. In einem kleinen Kölbchen wurde durch Säure-Zusatz aus BaC*O s -> C*Oa freigesetzt und nach Druckausgleich dem C*Oa der Weg zu einer Gaszählkammer (Plexiglaskammer mit aufsitzendem Zählrohr) freigegeben. Als Diffusionsstrecke diente ein z. B. 40 cm langer Gummischlauch. Wie Abbildung 13 zeigt, ist diese Strecke schon nach ca. 36 min überwunden. In Anbetracht der bei laufendem Respirationsversuch stetig nachströmenden Gasmenge folgt daraus, daß analog die Nachdiffusion auch des 0 2 -Gases von der 0 2 Elektrode in die Respirometerkammer ausreichend gesichert ist. IV. E i n i g e B e i s p i e l e aus dem A n w e n d u n g s b e r e i c h des R e s p i r o m e t e r s 1. Die Atmung von isolierten Mikrobenkulturen Die Funktionsweise des COa-Meßsystems und Eignung der Apparatur auch zur Verfolgung der Atmung von Mikrobenkulturen wurde u. a. unter Verwendung

416

FREYTAG, Verfolgung der Atmung biologischer Objekte

Abb. 14: COa-Abgabe von Bac. subtilis auf Normalnähragar von Bac. subtilis auf Normalnähragar geprüft. Zwecks Aufnahme der Wachstumskurve wurden in engen zeitlichen Abständen die abgegebenen C0 2 -Mengen gemessen und als „Summenkurve" in Abbildung 14 über der Zeit eingetragen. Daraus läßt sich leicht durch Differenzbildungen der zugehörige Intensitätsverlauf sichtbar machen bzw. die zeitliche Lage des Intensitätsmaximums erkennen (hier z. B. 22 h nach Ansatz der Kultur). — Analog werden sich bei Wahl entsprechender Versuchsvarianten auf ähnliche Weise Wuchs- und Intensitätsvergleiche durchführen sowie die Lage und das Ausmaß von Verzögerungs- und Beschleunigungsphasen (Induktionsperioden) nach Darstellung mit Hilfe logarithmischer Ordinaten erkennen lassen u. a. m. 2. Verfolgung von Keimprozessen pflanzlicher Samen Mit der beschriebenen Meßanordnung sind gleichzeitige C0 2 - und 0 2 -Messungen über längere Zeiten hinweg ohne Partialdruckänderungen durchführbar. Unter Gewährleistung dieser Möglichkeiten kommt einer derartigen Apparatur für Untersuchungen von Keim- und Entwicklungsprozessen eine besondere Bedeutung zu (8), weshalb ihre Verwendbarkeit auch einmal in dieser Richtung geprüft werden sollte. Die Respirometerkammer wurde mit 5 Erbsen beschickt (in Schale mit etwas Wasser) und, bei einer Bad-Temperatur von 25° C, der Verlauf der Atmung zeitlich verfolgt. Abbildung 15 zeigt die pro Stunde aufgenommenen 0 2 - bzw. abgegebenen C0 2 -Quoten. Allgemein erkennt man zunächst, daß die Atmungsintensität nach Ansatz rasch wächst und sich etwa vom 7. Tag ab wieder stetig verringert. Auffallend jedoch ist, daß bald nach dem Quellen und der ersten Atmungsintensivierung am 4. bis 6. Tag ein Rückgang sowohl der 0 2 -Aufnahme als auch der C0 2 -Abgabe erfolgt. Im Verlauf des 6. Tages wurde diese „Hemmung" überwunden, und beide

1.0

C02

\

o* N

O

RQ=

i 0,5

CM

o o

-1.2

RQ

Y0.6

0.1

0,6 1

1

2'

3 '

4 ' 5 '

6 '

7 ' 8 '

9 '

10'

11'

IT

t [Tage]

Abb. 15: Verfolgung des Keimungsprozesses von Erbsen

Kurven (besonders stark die 0 2 -Kurve) schnellen wieder nach oben. Danach wird der allgemeine Rückgang der Atmungsintensität sichtbar, wobei beide Kurven sich einander nähern. Wie lassen sich diese sichtbar gemachten Änderungen im Respirationsverlauf erklären? — Offenbar wird mit stärkerer Quellung der Gasaustausch durch die Samenschale immer mehr erschwert, und die geringe 0 2 -Permeabilität führt zur Anaerobiose1. Solange die Samenhülle noch nicht von der Keimwurzel durchbohrt ist, bleibt deshalb der RQ-Wert > 1, um danach aber sofort abzusinken, wenn die Möglichkeit des freien 0 2 -Zutrittes gegeben ist. Hierbei wird gleichzeitig die sich in den Intensitätskurven bemerkbar machende Hemmung überwunden, und insbesondere die 0 2 -Kurve schnellt nach oben. Der RQ-Wert sinkt jedoch nicht, wie an sich für die Veratmung der Reservekohlenhydrate zu erwarten wäre, bis auf 1, sondern wird < 1. Offenbar wird nunmehr zusätzlich auch der in den ersten Keimphasen gebildete Alkohol unter erhöhtem Oa-Verbrauch mit veratmet (CH3CH2OH + 3 0 2 = 2 C 0 2 + 3 H 2 0 ; C0 2 /0 2 = 2/3 = 0,66). Die im weiteren Verlauf gebildeten RQ-Werte nähern sich dann immer mehr der 1, anzeigend, daß die Veratmung der Reservekohlenhydrate aus dem Endosperm schließlich dominiert. Wenn das Endosperm auch hauptsächlich aus Kohlenhydraten besteht, liegen die RQWerte zu Beginn der Keimung noch nicht bei 1,0. Trotz der Tatsache, daß bei Amaranthusretroßexus-Szmen die Analyse 47,03% Kohlenhydrate und nur 7,86% Lipoide anzeigte, lag kurz nach der Befeuchtung der RQ-Wert bei 0,7 1 und sinkt bei Hervortreten der Grundatmung auf ca. 0,6 zurück. Eine Erklärung dieser so

50

100

150

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961

419

sichtbar zu machenden Respirationsgänge ist noch nicht möglich — auch von den hervortretenden Schwankungen im Bereich der Maxima kann noch nicht gesagt werden, ob sie durch stoffliche Inhomogenitäten im zu zersetzenden Material hervorgerufen werden oder andere prinzipielle Gründe für ihr Auftreten sprechen. Es wird jedoch eine der zukünftigen Aufgaben der hier beschriebenen Respirationsapparatur sein, auf dem Wege über sinnvoll variierte Versuchsbedingungen zur Deutung dieser und weiterer Erscheinungen beizutragen. Zusammenfassung Ein Respirometer, mit dem gleichzeitig sowohl die C0 2 -Abgabe als auch O a -Aufnahme atmender Objekte ohne Zeitbegrenzung kontinuierlich verfolgt werden kann, wird beschrieben. Die Messung der CO a -Abgabe geschieht konduktometrisch über zwei in die im Respirometer befindliche Absorberlösung tauchende Meßelektroden. Die Messung der Oa-Aufnahme wird durch bei der Atmung erzeugte Druckdifferenzen ermöglicht, die kurze HaO-Hydrolysen bewirken, wobei der dabei entstehende Sauerstoff in die Respirometerkammer diffundiert und dort den Partialdruck aufrecht erhält. Über den auf der anderen Seite des Systems gleichzeitig entwickelten Wasserstoff läßt sich die verbrauchte 0 2 -Menge bestimmen. — Zur Prüfung der Funktion der Apparatur wurden die Atmungskurven einer Mikroben-Kultur, keimender Samen und einer Bodenprobe aufgenommenPe3K>Me OnHCHBaeTCH pecnnposieTp, cnoMombio KOToporo BHeorpaHHieHHHÄnpoMejKyBpeMeHH ßecnpepuBHO MOJKHO OAHOBPEIWEHHO C J I E ^ H T B K A K 3 A B H F L E J I E H H E M C 0 2 , TaK h 3a norjiomeHHeM 0 2 npH AtixamiH flaHHoro oöteKTa. HsMepemie BHfleJieHHH CO a npOHCXOßHT KOHflyKTOMeTpHieCKHM nyTeM C nOMOmbK» 2 H3MepirrejibHHx 8JieKTp0fl0B, K0T0ptie onymeHH B aöcopßnpyiomHtt pacTBop, HaxoHHmHftcH B pecnHpoMeTpe. M3MepeHHe norjiomeHHH 0 B O 3 M O J K H O BO3HHKHOBGHHGM npH ÄHXaHHH pa3H0CT6ä flaBJieHHÜ, KOTOpue B M3HBaiOT KOpOTKHe rHnpOJIHBHE B O H H . O6pa30BaBiiiHitcH npH STOM KHCJiopofl HHi|»(í»yHAHpyeT B KaMepy pecimpoMeTpa h yaepatHBaeT TaM napiiiiajitHoe «aBjieHiie. Ho 06pa30BaBuieMycn OAHOBpeMeHHO Ha apyroñ cTopoHé C H C T C M H Bonopony MOWHO onpenejiHTb norjiomeHHoe KOJIHieCTBO KHCJIOpOfla. fljiH npoBepKH paöoTH annapaTypH HSMepnjiHCb «pHBiie ^HxaHHH ßaKTepHaoibHOÑ KyjibTypH, npopacTaromHx CBMHH H NOHBEHHOÜ npo6u. TOK

2

Summary Description is given of a respirometer with the aid of which both the C0 2 -production and 0 2 -consumption of respiring objects can continuously be recorded. The C0 2 -production is measured conductometrically by two measuring electrodes immersing into the absorbing solution in the respirometer. The measurement of the 0 2 consumption is made possible by pressure differences produced by respiration which cause short H 2 0-hydrolyse, the thus produced oxygen being diffused into the respirometer chamber where it maintains the partial pressure. The consumed 0 2 -amount can be determined by the hydrogen developed at the same time on the other side of 29»

420

FREYTAG, Verfolgung der Atmung biologischer Objekte

the system. For testing the operation of the apparatus the respiration curves of a microbe culture, germinating seeds and a soil sample were recorded. Literaturverzeichnis 1. SWABY, R. J., und B. J. PASSEY: A simple makrorespirometer for studies in soil mikrobiology. Austr. J. of. Agric. Res. 1953, 4, 334—339 2. BIRCH, H. F., und M. T. FRIEND: Humus decomposition in east african soils. Nature 1956, 178, 500-501 3. SCHAD: Die Abstimmröhre als Abgleichanzeiger. Funktechn. Vorwärts 1942, 13/24, 355-356 4. JANDER, G., und O. PFUNDT: „Die Leitfähigkeitstitration" in „Physikalische Methoden der analytischen Chemie". Akad. Verl.-Ges. Geest u. Portig 1949, Leipzig 5. RAYMOND, A. L., und H. M. WINEGARDEN: J. Biol. Chem. 1929, 74, 189-202 6. LEDEBUHR, J.: Mikrochemie. Festschrift zum 60. Geburtstag von F. PREGL. 1929, 253—265, Wien und Leipzig 7. GREENWOOD, D. J., undH. LEES: An electrolytic rocking percolator. Plant and Soil 1959, XI, 1 8. CROCKER, W., und L.' V. BARTON: Physiologie of seeds. 1957, 81 ff, Waltmann, Mass., U. S. A.

42 i Aus dem Institut für Acker- und Pflanzenbau Müncheberg der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin (Direktor: Prof. Dr. agr. habil. E. RÜBENSAM)

K. RAUHE und I. LEHNE

Die Ertragswirkung organischer Dünger auf leichtem Boden bei verschieden hohen Mineraldüngergaben Eingegangen: 8. 2.1961

Aus allen bekannten Dauerdüngungsversuchen (Halle, Rothamstedt, Ohio u. a.) geht klar hervor, daß bei ausschließlicher Mineraldüngung im Laufe der Jahr2ehnte ein deutlicher Ertragsabfall bei sämtlichen angebauten Kulturpflanzen zu verzeichnen ist, und zwar bei Hackfrüchten einschließlich Mais eher als bei Getreide (BÖHME, 1, JENNY, 2). Außerdem zeigt sich, daß die Bodenart und das Klima (Niederschläge, Grundwasser) einen großen Einfluß auf die Höhe des Ertragsabfalls ausüben. In besonders starkem Maße und in relativ kurzer Zeit findet dieser Ertragsabfall auf den Sandböden statt. Den besten Beweis hierfür liefert der langjährige Düngungsversuch in Woburn (RUSSELL, 3), bei dem in wenigen Jahrzehnten auf den ungedüngten bzw. ausschließlich mineralisch gedüngten Parzellen nicht nur die Erträge rapide zurückgingen, sondern auch ein beträchtlicher Raubbau am C- und N-Gehalt des Bodens getrieben wurde (Verlust in 50 Jahren etwa 1/3 des Gesamtvorrats). Es handelt sich in Woburn um einen Monokulturversuch mit Gerste. Wenn auch ein gewisser negativer Einfluß der Monokultur mit berücksichtigt werden muß, so wären beim periodischen Anbau von Hackfrüchten die genannten Erscheinungen sicher noch schneller und in höherem Maße aufgetreten. Auf Grund des intensiven Abbaues der organischen Substanz weisen die nicht vom Grundwasser beeinflußten Sandböden in der Regel einen niedrigen Humus- und Nährstoffgehalt auf. Ein Vergleich des Humusgehaltes eines Lauchstädter Schwarzerdebodens mit dem eines Müncheberger Sandbodens zeigt, daß der Humusgehalt der Schwarzerde in der Krume dreimal so hoch ist wie der des Sandbodens. Berücksichtigt man jedoch den gesamten, von Wurzeln durchzogenen Bodenraum (0 bis 60 cm), so stehen 35 t/ha Humus auf dem Sandboden (RAUHE-HESSE, 4) einer Menge von 260 t/ha auf dem Lößboden (ANSORGE, 5) gegenüber. Da das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff in beiden Böden annähernd das gleiche ist, so ergeben sich auch gleich große Unterschiede für den Stickstoff und ähnliche Unterschiede für die meisten anderen Nährstoffe. Die zwischen einem Sandboden und einer Schwarzerde vorhandenen Ertragsunterschiede sind allerdings weit geringer als die Unterschiede im C- und N-Gehalt , der Böden. Im Sandboden wird ein bedeutend größerer Anteil der ihm zugeführten und in ihm vorhandenen organischen Substanz abgebaut als in der Schwarzerde. Wir haben es also auf den leichten Böden mit einer geringen „potentiellen", aber einer relativ hohen „effektiven" Bodenfruchtbarkeit zu tun. Die stärkere Inanspruchnahme des Humushaushalts der grundwasserfernen Regensandböden dürfte auf die intensive Durchlüftung, vor allem aber auf die sich sehr oft wiederholende Austrocknung und Wiederbefeuchtung in den Sommermonaten zurückzuführen sein. Wie hoch im

422

RAUHE u. LEHNE, Ertragswirkung organischer Dünger auf leichtem Boden

Vergleich zu anderen Böden dieser Abbau sein kann, zeigt sich anhand der aus dem Boden aufgenommenen Stickstoffmengen. Ohne jede Düngung können wir auf Sandböden eine N-Aufnahme bei Getreide von 25—30 kg/.ha beobachten, das ist immerhin fast so hoch wie auf dem bedeutend humusreicheren Standort des „Ewigen Roggenbaus" in Halle/Saale. Demgegenüber entziehen die Hackfrüchte einschließlich Silomais etwa das Doppelte. Aus den genannten Gründen ist es notwendig, den Effekt der organischen Düngung auf leichten Böden unter einem völlig anderen Gesichtspunkt zu betrachten als auf bindigen und humosen Böden. Wenn die organische Düngung in den letzten Jahrzehnten vernachlässigt wurde, so nicht zuletzt deshalb, weil die auf bestimmten, größtenteils besseren Standorten erzielten Ergebnisse zu stark verallgemeinert wurden. Andererseits fehlt es an langjährigen Versuchen, vor allem auf leichten Böden mit der Variante Stallmist + NPK. Die Ergebnisse des in verschiedenen Lehrbüchern zitierten langjährigen Versuches von SCHNEIDEWIND (6) auf Sandboden in Groß-Lübars erscheinen recht zweifelhaft, weil die Versuchsanstellung unter sehr extremen Verhältnissen durchgeführt wurde. Obwohl in Müncheberg im langjährigen Mittel auch nur 540 mm Niederschläge fallen und ebenfalls auf extrem leichten Böden gearbeitet wird, liegen hier •die durchschnittlich erzielten Mehrerträge durch Stallmist wesentlich höher. Auch die in Groß-Lübars ermittelten, von den Pflanzen aufgenommenen Stickstoffmengen sind unwahrscheinlich niedrig. Nach Mitteilung von SCHNEIDEWIND wurde der mineralische Stickstoff z. B. nur zu 28,6%, der Stallmiststickstoff sogar nur zu 11,9% ausgenutzt (!) Der ebenfalls auf Sandboden in Askov laufende Dauerversuch hat den Nachteil, •daß nur mit Stallmist bzw. nur mit Mineraldüngung gearbeitet wird und in der Fruchtfolge alle vier Jahre ein Kleeschlag enthalten ist, dessen zusätzlicher Gründüngungseffekt unberücksichtigt bleibt (IVERSEN, 7). In den Thyrower Dauerversuchen wird zwar Stallmist und Mineraldünger im Komplex angewendet, doch sind die Mineraldüngergaben, vor allem N, mit 80 bzw. 100 kg zu Kartoffeln und 50 bzw. 60 kg N zu Getreide für diesen Standort zu hoch, so daß es bei verschiedenen Kulturpflanzen bereits zu Ertragsdepressionen kommt und dadurch u. E. die Aussagekraft dieser Versuche beeinträchtigt wird (BAU MANN, 8). Die Frage der Zweckmäßigkeit einer organischen Düngung darf nicht nur unter Berücksichtigung der Ertragsbildung, sie darf andererseits aber auch nicht einseitig im Hinblick auf die Beeinflussung des Humus- und Nährstoffhaushalts des Bodens beantwortet werden. Es ist notwendig, die Gesamtwirkung der organischen Dünger komplex zu erfassen, um eine Beurteilung des Erfolges der angewendeten Düngungsmaßnahmen vornehmen zu können. Aus diesem Grunde werden in den Müncheberger Dauerversuchen außer den Ernteerträgen auch die aufgenommenen Mengen an Pflanzennährstoffen ermittelt. Darüber hinaus wird auch die Humus- und Nährstoffwirkung der organischen Dünger auf den Boden festgestellt. Der Wirkungsgrad einer organischen Düngung ist, wie die zahlreich vorhandenen Versuchsergebnisse zeigen, sehr unterschiedlich. Er hängt in erster Linie vom Nachlieferungsvermögen des Bodens und der Höhe der Mineraldüngergabe ab, eine Tatsache, die bei der Diskussion über die Bedeutung der organischen Düngung nicht immer genügend berücksichtigt wird. Darüber hinaus spielt die Häufigkeit der

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961

423

Anwendung (akkumulative Wirkung des Stallmistes bei systematischer Düngung), die Pflanzenart, die Fruchtfolge, die Jahreswitterung u. a. m. eine große Rolle. In Müncheberg werden auf 2 Standorten seit 1954 verschiedene Komplexversuche durchgeführt, und zwar auf anlehmigem Sandboden (BZ 23) mit 12% abschlämmbaren Teilen in der Krume und auf lehmigem Sandboden mit 18% abschlämmbaren Teilen (BZ 33). Die Versuche enthalten 4 organische und 3 mineralische Düngungsvarianten sowie verschiedene Bodenbearbeitungsvarianten. Die im Mittelpunkt dieser Arbeit stehenden organischen Dünger sind Stallmist, Gründüngung, Stallmist + Gründüngung, jeweils kombiniert mit 2 verschieden hohen Mineraldüngergaben und einer Parzelle ohne Mineraldüngung. In diesem Beitrag wird eine erste Auswertung der Ertragsverhältnisse auf dem anlehmigen Sandboden (BZ 23) nach öjähriger Versuchsdurchführung vorgenommen. In einer weiteren Arbeit soll über die Wirkung der organischen Dünger auf die im Erntegut enthaltenen Mengen an Pflanzennährstoffen, später über die Bodenuntersuchungen berichtet werden. V e r s u c h s a n l a g e und - d u r c h f ü h r u n g Im Jahre 1954 wurde mit der Durchführung eines dreifaktoriellen Dauerkomplexversuches nach der Spaltanlage begonnen, der als Großteilstücke fünf Bodenbearbeitungsvarianten, als mittlere Teilstücke vier organische und als Kleinteilstücke drei Mineraldüngervarianten enthielt. Nach der Ernte der ersten Versuchspflanze (Kartoffeln 1955) erfolgte eine Teilung des etwa 1 ha großen Versuches in 2 gleiche Versuche IA und IB, die sich lediglich durch die Bearbeitungsvarianten (verschiedene Pflugarbeit) unterscheiden. In der vorliegenden Arbeit wurde die Bodenbearbeitung bei der Versuchsauswertung unberücksichtigt gelassen und die Wirkung der organischen und mineralischen Düngung im Mittel aller Bearbeitungsvarianten dargestellt. Folgende Düngungsvarianten sind in beiden Versuchen vorhanden: Organische Düngungsvarianten 1. ohne organische Düngung 2. Stallmist (300 dt/ha) 3. Gründüngung (Leguminosen-Stoppelfrucht nach Getreide) 4. Stallmist + Gründüngung In einem regelmäßigen Wechsel von Hackfrüchten und Getreide wird die organische Düngung alle 2 Jahre zur Hackfrucht gegeben. Mit 300 dt/ha gut verrottetem Stapelmist wurden den Hackfrüchten folgende durchschnittliche Nährstoffmengen je Hektar verabreicht: 150 kg N, 90 kg P2Os, 210 kg K 2 0,240 kg CaO und 22 kg Mg. Die angebauten Gründüngungsgemische setzten sich in der Hauptsache aus Lupinen, Serradella und Felderbsen zusammen. Die Entwicklung der Stoppelfrüchte war in den einzelnen Jahren in Abhängigkeit von Saatzeit und Witterung unterschiedlich. Mit der voll untergepflügten Gründüngung wurden im Mittel an oberirdischer Masse 25—30 dt/ha Trockensubstanz und 60—80 kg/ha Stickstoff, in den Boden gebracht, dazu kamen etwa 8—12 dt/ha Wurzeltrockenmasse mit ca. 30 kg/ha Stickstoff.

424

RAUHE u. LEHNE, Ertragswirkung organischer DOnger auf leichtem Boden

Mineralische Düngungsvarianten 1. ohne Mineraldüngung 2. NPK (normale, übliche Gabe) 3. NPK (erhöhte Gabe) Die mineralische Düngung erfolgt in der angegebenen Weise jährlich einmal zur Hauptfrucht. Ihre absolute Höhe richtet sich nach der angebauten Frucht und betrug bis 1960: normal erhöht

zu Hackfrüchten N e0 P 64 K 80 N 100 P 72 K 120

zu Getreide N 40 P 36 K 80

Ab 1961 wird die Phosphorsäure- und Kalidüngung zu Hackfrüchten auf P^K^o b z w . P 90 K 2 OO e r h ö h t .

Die angebauten Kulturpflanzen waren: 1955 Kartoffeln („Toni") 1956 Hafer („Flämingsgold") 1957 Kartoffeln („Capeila") 1958 Winterroggen („Petkuser normal") 1959 Silomais („Schindelmeiser") 1960 Winterroggen („Petkuser normal") Boden und Klima Der Standort dieses Dauerversuches ist ein Sandboden mit einer 25 cm mächtigen, schwach humosen Krume, die einen C-Gehalt von etwa 0,5% aufweist. Aus Tabelle 1 ist die mechanische Zusammensetzung dieses Bodens sowie sein C-Gehalt in den einzelnen Schichten erkennbar. Tabelle 1 Bodencharakteristik Tiefe cm

0-25 30-50 60-80 80-110

% c 0,49 0,11 0,03 —

Mechanische Bodenanalyse Kies

Grobsand

Feinsand

Schluff

Ton

3,2 5,5 6,4 2,7

39,6 39,6 33,9 67,5

47,6 48,4 39,9 27,9

5,7 4,3 8,7 1,2

3,9 2,2 11,1 0,7

abschlämmbare Teile

9,6 6,5 19,8 1,9

Unterhalb der Krume liegt eine bis etwa 45 cm reichende Verdichtungsschicht, die kaum noch Humusbestandteile enthält und deren Gehalt an abschlämmbaren Teilen mit 6,5% noch 3% niedriger ist als in der Krume. Darunter folgt ein allmählicher Übergang des A a -Horizontes zu einer etwa 10—20 cm starken SL-Schicht, unter der sich wieder reiner Sand befindet, der nur noch einen geringfügigen Gehalt an tonigen Bestandteilen aufweist. Über die Hygroskopizität und den Nährstoffgehalt des Versuchsbodens gibt Tabelle 2 Auskunft.

425

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961

Tabelle 2 Hygroskopizität und Nähtstoffgehalt des Versuchsbodens Tiefe cm

Hygroskopizität

pH (KCl)

P2O6

K2O

1,27 1,01 2,18

6,2 6,1 6,3

11,6 8,3 3,2

9,4 8,2 8,7

0-25

30-50 60-80

Die Hygroskopizitätswerte zeigen eine große Übereinstimmung mit den Werten der mechanischen Bodenanalyse. Der pH-Wert ist für diesen leichten Boden als günstig anzusehen, was von der Nährstoffversorgung mit Phosphorsäure und vor allem mit Kali nicht behauptet werden kann. Während die Krume mit Phosphorsäure mäßig versorgt ist, weisen die tieferen Schichten nur geringe Werte auf, beim Kali liegen alle Schichten, einschließlich der Krume, unter 10 mg, d. h. also im Bereich „schlecht versorgt". Der Witterungsverlauf in den ersten 6 Versuchsjahren ist in Tabelle 3 wiedergegeben. Tabelle 3 Niederschläge in mm in den Jahren 1955—1960 1 Jahr

1955 1956 1957 1958 1959 1960 40 jähriges Mittel

April

Mai

Juni

Juli

August

Sept.

April-Sept. insgesamt bzw. Mittel

Jahressumme bzw. -mittel

28 71 10 29 62 23

27 26 29 80 28 27

49 93 34 37 27 61

82 33

69

60 82 47 59 21 55

56 26 89 65 3 25

302 331 329 365 288 260

527 614 518 587 452 555

36

47

59

75

55

44

316

545

120

95

147

Durchschnittliche mittlere Tagestemperaturen in °Cin den Jahren 1955—1960 1955 1956 1957 1958 1959 1960 40jähriges Mittel

6,2 4,6 7,3 5,1 9,6 6,6

11,0 13,2 10,5 13,7 13,3 13,3

15,0 14,6 17,6 14,9 17,4 16,9

18,4 18,4 18,7 17,9 20,0 16,4

18,0 15,3 15,5 16,8 18,1 16,6

13,8 13,6 11,4 14,0 12,3 13,0

13,7 13,3 13,5 13,7 15,1 13,8

7,6 6,8 8,6 8,2 8,8 8,1

7,2

12,6

16,1

17,8

16,6

13,3

13,9

8,2

Die Höhe der Kartoffelerträge in den beiden Versuchs jähren 1955 und 1957 wurde deutlich von den in den Monaten April bis September gefallenen Niederschlagsmengen beeinflußt (s. Tab. 4). Besonders günstig wirkten sich die 120 mm Regen im 1 Die Werte wurden uns in dankenswerter Weise von der Agrarmeteorologischen Station Müncheberg, Leiter Dipl.-Met. Dr. R. KOITZSCH, zur Verfügung gestellt.

426

RAUHE u. L E H N E , Ertragswirkung organischer DUnger auf leichtem Boden

Juli 1957 aus. In diesem Versuchsjahr lagen die Kartoffelerträge um etwa 30 dt/ha höher als 1955, einem Jahr mit geringeren Sommerniederschlägen. Der für die trockenen Sandböden ausschlaggebende Witterungsfaktor „Niederschlag" hat auch die Jahre 1956 und 1958 ertragsmäßig günstig beeinflußt. Die Niederschlagssumme dieser Jahre lag z. T. wesentlich über der des langjährigen Mittels. Besonders die feuchten Vorsommermonate Mai und Juni hatten im Verein mit niedrigen Temperaturen in den genannten Jahren gute Getreideerträge zur Folge. Auch die Roggenerträge des witterungsmäßig nicht ganz so günstigen Jahres 1960 lagen etwa auf der gleichen Höhe. Das Jahr 1959 war ein ausgesprochen trockenes Jahr (mit Ausnahme der hohen Juliniederschläge), das sich im Verein mit sehr hohen Sommertemperaturen ertragsmäßig günstig auf den in diesem Jahr als Versuchspflanze angebauten Silomais auswirkte. Die Hackfruchterträge Als erstes sollen die Kartoffelerträge der Jahre 1955 und 1957 untersucht werden (Tab. 4). Aus den Erträgen der einzelnen Versuche und Jahre geht hervor, daß die Wirkung der organischen Düngung weitgehend von der Höhe der Mineraldüngergabe abhängig ist, wobei der Stickstoff den Ausschlag geben dürfte. Der stärkste organische Effekt wurde in jedem Fall ohne Mineraldüngung erreicht. 1955 betrug hier der Mehrertrag durch organische Düngung im Mittel der geprüften Varianten gegenüber „ohne organische Düngung" 91 dt/ha, das sind 57%. Im Versuch IB/1957 war ohne Mineraldüngung sogar ein Mehrertrag von 119 dt bzw. 84% zu verzeichnen. Bei normaler NPK-Gabe wurden 1955 durch die organische Düngung im Durchschnitt nur noch 25 dt bzw. 11% mehr Kartoffeln erzeugt. Die Kombination von Stallmist und Gründüngung -f- NPK war im Gegensatz zu „ohne N P K " nicht mehr überlegen und zeigte die gleiche Wirkung wie Stallmist -f- NPK. Bei der erhöhten NPK-Gabe war in allen drei Versuchen keine organische Düngungswirkung mehr zu beobachten, es traten durch Stallmist + Gründüngung sogar Ertragsdepressionen bis zu 8% auf. Betrachten wir die absoluten Ertragswerte, so ergibt sich, daß in der Reihe „ohne Mineraldüngung" die höchsten Erträge durch Stallmist -f- Gründüngung erzielt wurden; im ersten Versuchsjahr 1955 wurde bei dieser Variante schon der absolute Höchstertrag erreicht (Ertragsgleichheit mit Variante „Gründüngung + NPK normal"). Die Ertragswirkung von Gründüngung und Stallmist „ohne N P K " kann in den Versuchen 1/55 und IA/57 als etwa gleich angesehen werden, da die zugunsten der Gründüngung aufgetretenen Ertragsdifferenzen innerhalb der Fehlergrenzen lagen. Im Versuch IB/57 war der Stallmist mit einem Mehrertrag von 23 dt überlegen. Bei normaler NPK-Gabe traten in den beiden Parallelversuchen des Jahres 1957 keine gesicherten Ertragsunterschiede auf; im Versuch 1/1955 brachten die Gründüngungsparzellen 30'dt mehr Kartoffeln als die mit Stallmist gedüngten. Bei erhöhter Mineraldüngergabe war im Versuch IB/57 ebenfalls ein gesicherter Mehrertrag durch Gründüngung gegenüber Stallmist festzustellen.

427

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961

Tabelle 4 Kartoffelerträge der einzelnen Jahre und Versuche Mineraldüngung Organische Düngung

ohne

normal

erhöht

Mittel

dt/ha rel. dt/ha rel. dt/ha rel. dt/ha rel.

ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung mehr durch organische Düngung in %

1/1955 159 232 244 274

100 146 153 172 57

232 247 277 246

100 106 119 106 11

237 239 245 237

100 101 103 100 1

GD 5 % = 14 dt = 5,7% GD 1 % - 18 dt = 7,6% DG 0,1 % = 23 dt = 9,7% ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung mehr durch organische Düngung in %

GD 5 % = 13 dt = 5,0% GD 1 % = 17 dt = 6,6% GD 0,1% = 22 dt = 8,5%

100 114 122 120 19

8 dt = 3,4% 10 dt = 4,5% 14 dt = 5,8% I A/1957 178 100 221 124 233 131 285 160 38

268 298 292 308

100 111 109 115 12

302 309 299 290

100 102 99 96

GD 5 % = 15 dt = 5,4% GD 1 % = 20 dt = 7,1% GD 0,1% = 25 dt = 9,2% ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung mehr durch organische Düngung in %

209 239 255 252

249 276 275 294

100 111 110 118 13

9 dt = 3,4% 11 dt = 4,6% 15 dt = 5,9% I B/1957 141 100 256 182 233 165 290 206 84

244 284 290 285

100 116 119 117 17

283 284 301 262

100 100 106 92 -

223 275 275 279

100 123 123 125 24

8 dt = 2,8% 10 dt = 3,8% 13 dt = 4,9%

In Abbildung 1 sind die mittleren Kartoffelerträge aller Versuche bei ausschließlicher organischer Düngung dargestellt. Aus diesen Werten geht hervor, daß durch eine verstärkte organische Düngung (Kombination von Stallmist und Gründüngung) ohne NPK die Kartoffelerträge um 78% gesteigert werden konnten. Die ertragsteigernde Wirkung des Stallmistes betrug rund 50%. Das sind etwa die gleichen Mehrerträge bei Kartoffeln, die auch SCHMALFUSS (9) in seinen Stallmistversuchen auf einem schwarzerdeähnlichen Lehmboden in Halle fand. Daraus ergibt sich, daß die Stallmistwirkung auf leichten Böden keineswegs so gering ist, wie sie in den meisten Lehrbüchern dargestellt wird. Die Gründüngung zeigte bei Kartoffeln „ohne NPK" den gleichen Effekt. Die Wirkung der ausschließlichen organischen Düngung ist jedoch nur von theoretischem Wert, da es im allgemeinen in der Land-

428

RAUHE u. LEHNE, Ertragswirkung organischer Dünger auf leichtem Boden

df/ha Soo 7T3 2SO

. 1t8

1U9

200 . 7 OO

ISO

.

lOO

SO

.

St. - Gr.

O :

St

Abb. 1: Kartoffelerträge 1955/57 ohne Mineraldüngung (2jähriges Mittel) ohne organische Düngung Gr = Gründüngung : Stallmist St + Gr = Stallmist + Gründüngung

Wirtschaft nicht üblich und auch nicht möglich ist, bei der Anwendung von Stallmist oder Gründüngung auf eine mineralische Düngung zu verzichten. In Abbildung 2 ist die Wirkung der organischen Dünger auf die Kartoffelerträge bei gleichzeitiger NPK-Düngung dargestellt. Bei einer normalen NPK-Gabe wurden Mehrerträge durch die organische Düngung von 11—15% erzielt. Auch hier hatte die Gründüngung zusammen mit NPK zu Kartoffeln eine gleich gute, in der Tendenz sogar etwas bessere Wirkung als der Stallmist. Dagegen war durch eine verstärkte organische Düngung infolge des zu hohen Nährstoffangebotes kein zusätzlicher Ertragseffekt mehr zu erzielen. Auch aus Ergebnissen anderer Versuche, die von uns in Müncheberg und den Außenstellen des Institutes durchgeführt werden, geht hervor, daß auf den leichten Böden, sofern sie regelmäßig mit Stallmist und mineralischen Nährstoffen versorgt werden, der Stickstoffbedarf der Kartoffel mit 60 kg N/ha neben einer normalen organischen Düngung bereits gedeckt ist. Auf Böden mit schlechtem Kultur- und Nährstoffzustand können allerdings auch höhere mineralische Stickstoffgaben neben Stallmist noch mit Erfolg angewendet werden. Im vorliegenden Versuch treten bei einer weiteren Erhöhung der NPK-Düngung (s. Tab. 4) zugunsten einer starken Krautentwicklung Mindererträge bei den Knollen auf.

429

Albrecht-Thaer-Archiv, Bànd 5, Heft 6,1961

In der folgenden Tabelle sind die nach einer dritten, im Jahre 1958/59 verabreichten organischen Düngung erzielten Maiserträge dargestellt (s. Tab. 5). Auch beim Silomais wird die Wirkung der organischen Düngung weitgehend durch die Höhe der angewendeten Mineraldüngergaben bestimmt. Die Gesamttrockensubstanzerträge lassen erkennen, daß ohne N P K im Mittel der drei organischen Düngungsvarianten dejr höchste Mehrertrag (76%) erzielt wurde. Bei einer normalen NPK-Gabe wurde der Gesamtertrag von Silomais durch die organische Düngung im Vergleich zu Kartoffeln (13%) um 25% erhöht. Diese unterschiedliche Wirkung konnte von uns auch in anderen Dauerversuchen festgestellt werden (RAUHE-HESSE, 4, und RAUHE-LEHNE, 10). Im Stallmistartenversuch trat in den ersten Jahren bei Kartoffeln nur eine 10%ige Ertragswirkung des Stallmistes auf, dagegen waren nach dreimaliger organischer Düngung Mehrerträge von 35% bei Silomais zu verzeichnen. Bei einer Steigerung der Mineraldüngung verringerte sich die durchschnittliche organische Düngungswirkung auf 6%. Die kombinierte organische Düngung (Stallmist -f- Gründüngung) hatte bei Silomais in allen 3 Mineraldüngungsstufen keinen größeren Effekt als die genannten organischen Dünger für sich allein. Tabelle 5 Silomaiserträge 1959 Organische Düngung

Mineraldüngung ohne dt/ha

normal rel.

dt/ha

rel.

58,8 75,9 77,2 74,3

100 129 131 126

erhöht

Mittel

dt/ha

rel.

dt/ha

rel.

70,9 76,4 69,6 75,9

100 108 98 107

54,2 73,9 70,1 75,0

100 136 129 138

100 112 106 114

32,7 40,0 36,4 39,0

100 122 111 119

108,0 100 86,8 117,8 199 113,9 109,1 101 108,6 118,2 109 114,0

100 131 125 131

Kolben ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung

32,9 69,5 63,5 74,8

ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung

26,9 36,6 34,9 36,1

100 211 193 227

Blatt und Stengel 100 136 130 134

34,0 41,9 40,8 38,7

100 123 120 114

37,1 41,4 39,5 42,3

Gesamttrockensubstanz ohne Stallmist Gründüngung Stallmist -f Gründüngung mehr durch organische Düngung G D 5 % = 10,4 dt = 9,7% G D 1 % = 13,6 dt = 12,8% G D 0,1% = 17,5 dt = 16,5%

59,8 106,1 98,8 110,9

100 177 165 185 76

92,8 117,8 118,0 113,0

100 127 127 122 25

6

29 5,9 dt = 5,6% 7,9 dt = 7,4% 10,1 dt = 9,6%

430

RAUHE u. LEHNE, Ertragswirkung organischer Dünger auf leichtem Boden

df/ha. 300

I

77 5

777

250

lOO

1 200 .

ISO.

OJ

i

i i i 1 Sh

St. -> Gr.

Abb. 2: Kartoffelerträge 1955/57 mit normaler Mineraldüngung (2jähriges Mittel)

Vergleicht man die Wirkung von Stallmist und Gründüngung, so ist in den Varianten „ohne NPK" und „NPK erhöht" zwar die Tendenz einer Überlegenheit des Stallmistes zu erkennen, doch sind die Mehrerträge statistisch nicht gesichert. Bei normaler Mineraldüngung ist kein Ertragsunterschied festzustellen. Man kann daher sagen, daß Stallmist und Gründüngung eine gleich gute Wirkung auf den Silomaisertrag ausgeübt haben. In den Abbildungen 3 und 4 ist der unterschiedliche Einfluß der organischen Düngung auf den Ertrag von Kolben und Stengel dargestellt. Aus den Abbildungen geht hervor, daß die organischen Dünger vor allem eine sehr starke Wirkung auf die Entwicklung der Maiskolben ausüben. Ohne NPK wurde der Kolbenanteil mehr als verdoppelt, während die Steigerung des Blatt- und Stengelertrages nur 30—36% betrug. Bei einer normalen Mineraldüngung (s. Abb. 4) ist die unterschiedliche Wirkung der organischen Dünger auf Kolben und Blatt + Stengel zwar nicht so ausgeprägt, jedoch ebenfalls vorhanden. Die Kolbenmehrerträge liegen zwischen 26—31%, die der Blätter und Stengel zwischen 14—23%. Die G e t r e i d e e r t r ä g e Nachdem festgestellt worden ist, daß bei Hackfrüchten beträchtliche Mehr'erträge durch die organischen Dünger erzielt wurden, soll im folgenden deren Nachwirkung im Jahr nach ihrer Anwendung an den Getreideerträgen untersucht werden.

431

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961 '

In Tabelle 6 sind zunächst die Kornerträge der Jahre 1956—1958—1960 dargestellt (s. Tab. 6). Die Werte zeigen, daß in allen Jahren und Versuchen außer dem selbstverständlich großen Effekt der Mineraldüngung noch eine starke Nachwirkung der organischen Dünger auf die Kornerträge vorhanden ist. Sie beträgt ohne NPK in den einzelnen Jahren 48—58%, bei normaler Mineraldüngergabe 12—30%, das sind Mehrerträge von 4,0—8,2 dt/ha. Auch bei Steigerung der NPK-Gabe wurden noch 3,1—6,5 dt/ha Korn mehr geerntet. Die absoluten Höchsterträge (40,8 —42,2 dt) traten stets bei hoher organischer und mineralischer Düngung auf. Beim Getreide ist außerdem eine akkumulierende Wirkung der organischen . Düngung festzustellen, die von der Häufigkeit ihrer Anwendung abhängig ist. Tabelle 6 Kornerträge der einzelnen Jahre (Mittelwerte von je 2 Versuchen) Mineraldüngung ohne

Organische Düngung"

normal

Mittel

erhöht

dt/ha rel. dt/ha rel. dt/ha rel. dt/ha rel. Hafer 1956 ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung mehr durch organische Düngung in %

10,8 16,6 15,2 19,0

100 154 141 176 57

33,4 37,4 35,8 39,0

100 112 107 117 12

38,0 41,2 40,2 41,8

GD 5% = 1,9 dt = 6,2% GD 1% = 2,5 dt = 8,2% GD 0,1% = 3,2 dt = 10,5%

100 108 106 110 8

27,4 31,7 30,4 33,3

100 116 111 122 16

1,0 dt = 3,6% 1,4 dt = 4,7% 1,8 dt = 6,0%

Winterroggen 1958 ohne 13,9 100 29,8 Stallmist 22,9 165 38,6 Gründüngung 19,5 140 34,3 Stallmist + Gründüngung 23,6 169 36,2 mehr durch organische Düngung in % 58

100 130 115 121 22

36,7 39,8 39,4 40,8

GD 5% = 2,8 dt = 8,8% GD 1% = 3,7 dt = 11,7% GD 0,1% = 4,8 dt = 15,3%

100 108 107 111 9

26,8 33,8 31,1 33,5

100 126 116 125 22

1,6 dt = 5,2% 2,1 dt = 6,8% 2,8 dt = 8,8% Winterroggen 1960

ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung mehr durch organische Düngung in % GD 5% = 1,8 dt = 6,0% GD 1% = 2,4 dt = 7,9% GD 0,1% = 3,1 dt = 10,2%

12,3 18,7 17,9 18,0

100 152 146 146 48

27,2 35,2 35,4 35,6

100 129 130 131 30

35,1 41,0 41,5 42,2

100 117 118 120 18

24,9 31,6 31,6 31,9

100 127 127 128 27

1,0 dt = 3,4% 1,4 dt = 4,5% 1,8 dt = 5,8%

432

RAUHE u. LEHNE, Ertrags Wirkung organischer Dünger auf leichtem Boden

dt/ha

o.

Sf~.

Qr.

St f-

Abb. 3: Einfluß der organischen Dünger auf Ertrag von Kolben und Stengel bei Silomais (ohne Mineraldüngung)

Während im Durchschnitt der geprüften organischen Dünger bei normaler NPKGabe 1956 nur ein Mehrertrag von 12% auftrat, betrug dieser nach zweimaliger Anwendung bereits 22% und nach der dritten Düngung 1960 sogar 30%. Auch bei hoher NPK-Gabe steigerten sich die durch organische Düngung erzielten Mehrerträge in den einzelnen Jahren sukzessiv (8 9 —18%). Andererseits ist bei ausschließlicher Mineraldüngung eine allmähliche Abnahme der Erträge festzustellen (33,4 > 29,8 > 27,2 dt). Daraus kann man schließen, daß nur bei regelmäßiger Anwendung von Stallmist und Gründüngung eine systematische Verbesserung der Boden' fruchtbarkeit stattfindet, die nicht allein in einer Steigerung der Ernteerträge, sondern, wie in einer weiteren Arbeit gezeigt wird, auch in einer Erhöhung der NährstofFaufnahme durch die angebauten Kulturpflanzen zum Ausdruck kommt. In Abbildung 5 sind die mittleren Kornerträge aller Jahre und Versuche dargestellt. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß auch die in unseren Dauerversuchen bisher festgestellte Nachwirkung der organischen Dünger wesentlich größer ist als die für Sandböden in der Literatur angegebene. Nach ROEMER-SCHEFFER (11) betrug im Lauchstädter Versuch auf humosem Lehm in 12 Jahren der Getreidemehrertrag durch Stallmist 8,76 dt/ha, in Groß-Lübars auf Sandboden nur 1,28 dt/ha.

433

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961

Der im vorliegenden Versuch in 6 Jahren aufgetretene durchschnittliche Mehrertrag von 7,0 dt/ha (1958: 8,8 dt/ha) ist also entschieden größer als der von Lübars. Auch im Dahlemer Dauerversuch konnte, ebenfalls auf Sandboden, von TAMM und SCHRENK (12) nach 24 Jahren durch Stallmist gegenüber reiner Mineraldüngung ein Getreidemehrertrag, von 6,2 dt/ha ermittelt werden. Wir können daher auf nicht allzu extremen Sandböden auch in Trockenlagen mit einer annähernd genau so starken Nachwirkung rechnen wie auf den guten Böden. Die Nachwirkung der Gründüngung liegt etwas niedriger, bei hoher NPK-Düngung jedoch mit den anderen organischen Düngungsvarianten gleich. Ein ähnliches Bild 2eigen die Stroherträge (Tab. 7). Wenn auch die Nachwirkung bei den Stroherträgen nicht so groß ist wie beim Korn, so treten in den ein2elnen Jahren auch beim Stroh durchschnittliche Mehrerträge von 16—19% in der Reihe mit normaler Mineraldüngung auf. Bei erhöhter NPK-Gabe betrug die durch organische Düngung hervorgerufene Steigerung der Stroherträge 7—12%. Eine allmähliche Steigerung in den 3 Jahren konnte im Gegensatz zu den Kornerträgen nicht beobachtet werden. Die Nachwirkung der Gründüngung war etwas geringer als die des Stallmistes. Auch aus dem Korn: Stroh-Verhältnis ist die Tendenz zu erkennen, daß die organische Düngung die Kornleistung stärker positiv beeinflußt als die Strohleistung. Kolben

dt/ha 80

737

729

Stengel t Blätter

7 26

70 . 60 SO

700

. 7 23

UO . 700

720 UV

30 . 20 . 7O

O.

St +CJr.

Abb. 4: Einfluß der organischen Dünger auf den Ertrag von Kolben und Stengel bei Silomais (mit Mineraldüngung) 30 Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961

434

RAUHE u. LEHNE, Ertragswirkung organischer Dünger auf leichtem Boden

Tabelle 7 Stroherträge der einzelnen Jahre (Mittelwerte von je 2 Versuchen) Mineraldüngung ohne

Organische Düngung

normal

erhöht

Mittel

dt/ha rel. dt/ha rel. dt/ha rel. dt/ha rel. Hafer 1956 18,2 26,4 23,3 31,6

ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung mehr durch organische Düngung in %

100 145 128 174 49

41,7 48,2 49,3 49,4

100 116 118 118 18

46,0 51,8 49,8 52,8

G D 5% = 3,3 dt = 8,1% G D 1% = 4,3 dt = 10,8% G D 0,1% = 5,6 dt = 13,9%

100 113 108 115 12

35,3 42,1 40,8 44,6

100 119 116 126 20

1,9 dt = 4,7% 2,5 dt = 6,2% 3,3 dt = 8,0% Winterroggen 1958

ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung mehr durch organische Düngung in %

27,3 42,4 36,3 43,6

100 155 133 160 49

57,0 69,2 63,6 65,6

100 121 112 115 16

67,8 74,6 70,5 72,8

100 110 104 107 8

50,7 62,1 56,8 60,7

100 122 112 120 18

1,8 dt = 3,2% 2,5 dt = 4,3% 3,2 dt = 5,6%

G D 5% = 3,7 dt = 6,4% G D 1% = 4,9 dt = 8,5% G D 0,1% = 6,4 dt = 11,1% Winterroggen 1960 ohne Stallmist Gründüngung Stallmist + Gründüngung mehr durch organische Düngung i n % G D 5% = 2,8 dt = 6,4% G D .1% = 3,8 dt = 8,5% G D 0,1% = 4,8 dt = 10,9%

23,8 34,8 27,2 36,2

100 146 114 152 37

43,0 52,0 48,3 53,0

100 121 112 123 19

49,1 55,5 50,8 57,2

100 113 103 116 11

38,6 47,4 42,1 48,8

100 123 109 126 19

1,6 dt = 3,7% 2,2 dt = 4,9% 6,9 dt = 5,5%

Das relativ weite K o r n : Stroh-Verhältnis von 1:1,88 auf der O-Parzelle erfuhr eine Verengung bis auf 1:1,41 bei Gründüngung + hoher NPK-Gabe. Durch alle organischen Dünger wurde bei normaler Mineraldüngung das K o r n : Stroh-Verhältnis um jeweils 14% vermindert. U m einen vollständigen Überblick über die Ertragswirkung der organischen Dünger nach 6jähriger Versuchsdurchführung zu erhalten, sind in Tabelle 8 die Gesamternten (bei Getreide K o r n -f- Stroth) zusammengestellt worden. Die Übersicht zeigt, daß durch „ N P K normal" im 6jährigen Mittel die auftretenden Mehrerträge gegenüber „ u n g e d ü n g t " 87% betrugen, bei den geprüften organischen Düngern im Durchschnitt 120%, also 33% mehr.

435

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6,1961

NPf< norma/

ohne NPK

NPH

df/ha UO 723

20

70 .

7sa

lOO VÀ

m o.

™

RAI id SA Cr. StfQr.

o.

700

II

lOO

30

2

72

St

¿1 Qr. St.+Cfr.

o.

erhöht

III 11tf

rrt ¿21

770 mm

St.

Qr. St+Qr.

Abb. 5: Kornerträge von Getreide 1956—1960 (3jähriges Mittel) Tabelle 8 Gesamtertragsleistung in dt/ha bei verschiedenen Düngungsmaßnahmen in den ersten 6 Versuchsjahren Versuchsjahr Versuchspflanze 1955 1956 1957 1958 1959 1960

Kartoffeln Hafer Kartoffeln Winterroggen Silomais Winterroggen

Relative Leistung im Vergleich zu „ungedüngt" Relative Leistung im Vergleich zu „ N P K normal"

ungedüngt

NPK normal

Stallmist + NPK

Gründüngung + NPK

Stallmist + Gründüngung + NPK

159 29 165 41 60 36

232 75 259 87 93 70

247 86 291 108 118 87

277 85 294 98 118 84

246 88 299 102 113 89

100

187

221

219

220

56

100

118

118

118

Im relativen Vergleich 2ur normalen Mineraldüngungsvariante ist durch alle organischen Düngungsarten eine zusätzliche Ertragswirkung von 18% aufgetreten. Daraus geht hervor, daß neben einer NPK-Düngung sowohl eine systematische Stallmistgabe als auch eine regelmäßige Gründüngung auf dem leichten Boden des 30*

436

RAUHE u. LEHNE, Ertragswirkung organischer Dünger auf leichtem Boden

Müncheberger Standortes ertragsmäßig unbedingt lohnend ist, nicht dagegen die Kombination von Stallmist und Gründüngung. Zusammenfassung In einem Dauer-Komplexversuch auf anlehmigem Sandboden in Müncheberg wird die Wirkung von Stallmist und Gründüngung bei unterschiedlicher Mineraldüngung geprüft. Eine erste Auswertung nach 6jähriger Versuchsdurchführung, bei der zunächst die Ertragsverhältnisse behandelt werden, brachte folgende Ergebnisse: Die Ertragswirkung der organischen Dünger war weitgehend von der Höhe der NPK-Gabe abhängig. Bei normaler Mineraldüngung wurden mit Kartoffeln und Silomais durch organische Düngung Mehrerträge von 11—27% erzielt. Mit erhöhter NPK-Düngung trat bei Kartoffeln bereits eine Ertragsdepression auf. Im 2. Jahr nach der organischen Düngung war noch eine erhebliche Nachwirkung bei Getreide, zu beobachten. In den einzelnen Versuchsjahren trat eine sukzessive Erhöhung der durch organische Düngung erzielten Mehrerträge auf, während andererseits eine allmähliche Abnahme der Erträge bèi ausschließlicher Mineraldüngung zu beobachten war. Von den geprüften organischen Düngern hatten Stallmist und Gründüngung etwa die gleiche Wirkung auf die Erträge der Hauptfrüchte. In der Nachwirkung war der Stallmist etwas überlegen. Durch die Kombination von Stallmist + Gründüngung wurde bei NPK-Düngung keine zusätzliche Ertragserhöhung erzielt. PesiÒMe B MHoroaieTHeM KOMIIJIBKCHOM onuTe Ha cyrjiiiHiicTO-neciaHOö noiBe B MioHxe6epre wayiaeTCH aeftcTBiie HaBcma h 3ejieiioro y^oöpeHHH npii paajiiraiHx «03ax MHHepajibHoro yfloöpeHHH. Ilocjie iuecTHjieTHero npoBe^eHH« ontrra nepBan oijeHKa, KacaioiqaHCH nona TOJIBKO «aHHtix o nojiyieHHiix ypowanx, najia cjieflyiomHe pe3yjibTaTH : fleftcTBHe opraHHHGCKHx ynoßpeHHö Ha ypojKatt aaBHcejio B cnjibHoit CTeneHH

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Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961

437

Summary A continuous complex experiment on slightly loamy sandy soil in Müncheberg is to determine the effects of farmyard manure and green manuring with different mineral applications. A first evaluation after a 6 years' duration of the experiment concerning the yield conditions revealed the following results: The effect of the organic manures on the yield depended largely on the amount of the NPK-application. With a normal mineral application to potatoes and silage mai2e surplus yields of 11 —27% were obtained by organic manuring. With a higher NPKapplication the potatoes showed already a yield depression. In the second year after organic manuring a still considerable after-effect in cereals could be noted. In the individual years of experiment the surplus yields increased successively owing to organic manuring while, on the other hand, there was a gradual decrease in yield as a result of only mineral applications. Of the organic manures examined, farmyard manure and green manuring had about the same effect on the yield of the main crops. Farmyard manure was somewhat superior in the after-effect. The combination of farmyard manure and green manuring associated with NPK-application caused no additional yield increases. Literaturverzeichnis 1. BÖHME, W.: Die Dauer der Ertragsfähigkeit der Böden unter verschiedenen Anbausystemen. Kühn-Archiv 1930, 26, 47—412 2. JENNY, H.: Factors of Soil Formation 1941. S. 255, New York und London 3. RUSSELL, E. J . : Fünfzig Jahre Dauerfeldversuche in der Versuchsstation Woburn. Landwirtsch. Jb. 1937, 84, 164ff 4. RAUHE, K., und M. HESSE: Uber die Wirkung verschieden gelagerten Stalldüngers auf leichten und schweren Böden (II. Mitteilung). Z. Acker- u. Pflanzenbau 1960, 110, 135-152 5. AN SORGE, H.: Untersuchungen über den Einfluß der unterschiedlichen Düngung auf die Böden des „Statischen Versuches" Lauchstädt. Z. landwirtsch. Versuchs- u. Untersuchungswes. 1957, 3, 499—532 6. SCHNEIDEWIND, W.: Neunter Bericht über die Versuchswirtschaft Lauchstädt und zweiter Bericht über die Versuchswirtschaft Groß-Lübars 1916—1923. Landwirtsch. Jb. 1925,61,619-686 7. IVERSEN, K.: Dänische Versuche mit Stalldünger und mineralischem Dünger der Versuchsstation Askov 1894—1948. Ernähr, d. Pflanze 1953, H. 1/2, 26—47 8. BAUMANN, H.: 20jährige Versuchserfahrungen auf Sandboden. Tag.-Ber. Dt. Akad. Landwirtsch.-Wiss. Berlin 1958, 14, 1 1 8 - 1 4 2 9. SCHMALFUSS, K.: Fragen der organischen Düngung. Sitz.-Ber. Dt. Akad. Landwirtsch.-Wiss. Berlin 1958, 7, H. 3 10. RAUHE, K., und I. LEHNE : Ertragssteigerung bei landwirtschaftlichen Kulturpflanzen durch Bodenbedeckung mit organischen Stoffen. Albrecht-Thaer-Arch. 1960, 4, 346-368 11. ROEMER-S.CHEFFER: Lehrbuch des Ackerbaues. 1959, Berlin u. Hamburg Verl. Parey 12. TAMM, E., und A. SCHRENK: Der Einfluß langjährig differenzierter Düngungsmaßnahmen auf Boden und Ertrag eines lehmigen Sandbodens. Z. Acker- u. Pflanzenbau 1960,110,173-204

438 Aus dem Institut für Pflanze nzilchtung Bernburg der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin (Direktor: Prof. Dr. agr. habil. F. OBERDORF)

H.-G. ZIMMERMANN und F. RAGALLER

Die neue Sommerölfrucht Crambe abyssinica Höchst, und ihr Ertragspotential sowie dessen Beeinflussung durch einige Ertragsfaktoren Eingegangen: 14. 2.1961

1. B e s c h r e i b u n g der P f l a n z e Die Crambe abyssinica Höchst, (im folgenden kurz: Crambe), eine zur CruciferenFamilie gehörende Spezies, wurde erst in jüngster Zeit in den Kreis der Sommerölfrüchte einbezogen. Nachdem die Botanische Station Woronesh 1 Gramm Samen dieser im abessinischen Hochland beheimateten Pflanze, wo sie in einer Höhe über 1900 m vom September bis Oktober blüht und fruchtet, aus dem Botanischen Garten in Algier erhalten hatte, las 1932 W. F. WASSILJEW das Material aus dieser Wildflora aus, auf das sich nach gleichzeitiger Erkennung ihres Fettreichtums alle weitere Arbeit aufbaute. 1938 besaß die Botanische Station Woronesh bereits 20 dt Samen. Die ersten Untersuchungen über die Brauchbarkeit des Crambe-Öles hatten günstige Resultate geliefert, und man begann daher zu diesem Zeitpunkt in der SU die Anbautests in anderen Republiken, besonders in der Belorussischen, einzuleiten. Die Einwirkungen des 2. Weltkrieges vernichteten aber dann fast das gesamte Material, so daß nur in Baschkirien während des Krieges weitere Versuchstätigkeit durchgeführt werden konnte. 1946 wurde die Arbeit wieder verstärkt, und im Jahre 1952 betrug die Anbaufläche in der SU 1000 ha. Nach 1945 begann man, sich auch in Polen mit der Crambe zu beschäftigen und erhielt beachtenswerte Resultate. Von dort erhielten wir das Saatgut für unsere Versuche (HEIDT 1945, KUTSCHEROW 1954, DEMBINSKI et al. 1957, DEMBINSKI et al. 1959). Die Crambe ist einjährig. Die in Deutschland gemessenen Wuchshöhen betrugen im Durchschnitt 95,2 cm, wobei die Werte zwischen 45 und 121 cm schwankten. Die Schwankungen lassen sich durch den Anbau auf Böden sehr differenzierter Güte und, zumindest 1959, manchmal vom Normalen abweichende Witterungsbedingungen (siehe später) erklären. Der Stengel ist in ganzer Länge verzweigt. Der untere Teil ist mehr oder weniger dicht behaart. Oben ist der Stengel kahl. Die drei ersten echten Blätter haben eine rundliche Form (Abb. 1). Die nächstfolgenden sind buchtig gegliedert-gefiedert (Abb. 2). Die oberen sind eiförmig von geringer Größe und die obersten fast lanzettlich, sitzend und sehr klein (Abb. 3). Die Blattstiele können Längen bis 15 cm erreichen. Der Blütenstand der Crambe stellt eine lockere Traube dar. Die Blüten bestehen aus kleinen Kelchblättern, vier weißen, etwas größeren, aber nicht sehr auffallenden Kronblättern (Abb. 4) und dem Reproduktionsapparat. An der Blütenbasis sitzen 2 Nektarien (KUTSCHEROW 1954). Die Frucht ist eine zweigliedrige Schote, bei der jedoch gewöhnlich nur das Stylarglied fruchtbar ist. Die Samenanlage des Valvargliedes ist zwar vorhanden, verkümmert aber im Verlauf der Entwicklung. In der reifen Frucht erscheint die für Schotenfrüchte charakteristische Scheidewand nicht mehr sichtbar. Diese ist aber

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961

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Abb. 1: Die ersten echten Blätter der Crambe abyssinica Höchst, (links: mit N-Düngung, rechts: ohne N-Düngung)

in der Fruchtanlage unvollständig vorhanden und wird vom sich entwickelnden Samen beiseite gedrückt. Der Drusch trennt gewöhnlich das fruchtbare, trockene Stylarglied vom verkümmerten Valvarglied. Daher ist das Erntegut bei oberflächlicher Betrachtung einsamigen Nüssen gleich. Es finden sich darin aber immer Anteile von ungetrennten Gliederschoten. Einige tragen auch noch den 1,5—1,8 cm langen trockenen Blütenstiel oder Reste davon. Daneben treten in wechselnden Verhältnissen nackte Samen auf, deren Schotenhülle durch den Drusch abgetrennt wurde. Die normale Crambe-Ftucht mit Schotenumhüllung ist blaßgelblich (z. T. mit grünem Anflug) gefärbt und rundlich-eiförmig. Die verholzte Schotenwand zeigt vier stärker hervortretende Nerven. Die Farbe des reifen Samens ist grau-grün, im unteren Teile auch gelb. Der Fruchtdurchmesser schwankt zwischen 1,0—4,5 mm, der des Samens von 1,8—2,5 mm (KUTSCHEROW 1954). Bei den in Deutschland geernteten Früchten konnten wir den Fruchtdurchmesser mit 2,0—3,7 mm, den der Samen mit 1,3—2,6 mm ermitteln. Das Tausendfruchtgewicht schwankt zwischen 4,42 und 11,0 g (KUTSCHEROW 1954). Auch die von uns bisher (ermittelten Werte aus deutschem Anbau lagen in der Spanne dieser Angabe. Der Schotenanteil beträgt ca. 30% des Gewichtes der Gesamtfrucht. Da entschotete Samen in jedem mechanisch gewonnenen Erntegut in sehr wechselnden Mengenverhältnissen vorkommen, sind daraus und aus der unterschiedlichen Höhe des

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Z I M M E R M A N N u. R A G A L L E R , Crambe abyssintca Höchst, und ihr Ertragspotential

9 A b b . 3 : Fruchtender Zweig einer Pflanze von Crambe abyssintca Höchst, (aus K U T S C H E R O W 1954)

t

1

A b b . 2 : Fruchtende, einzelne Pflanze der Crambe abyssintca Höchst, (aus K U T S C H E R O W 1954)

A b b . 4 : Blühender Zweig einer Pflanze von Crambe abyssinica Höchst, (aus K U T S C H E R O W 1954)

Schotenanteiles die oft ziemlich starken Schwankungen des analytisch ermittelten Fettgehaltes mit erklärbar. 2. E r t r a g s v e r s u c h e 1956—1960 Nachdem uns hauptsächlich aus Polen neuere Ertragsergebnisse der Crambe bekannt geworden waren, die sehr günstige Perspektiven eröffneten (MOLDENHAWER 1955, DEMBINSKI 1956, DEMBINSKI et al. 1957, DEMBINSKI et al. 1959), faßten wir 1956 den Entschluß, als Voraussetzung für eine eventuelle spätere ~ züchterische Bearbeitung die Anbau- und Ertragsmöglichkeiten dieser Pflanze unter deutschen Verhältnissen zu untersuchen. Vor den eigentlichen Ertrags versuchen und z. T. gleichzeitig mit ihnen wurden einige erste Untersuchungen an Anbaufaktoren angestellt, deren Ergebnisse (und Erkenntnisse) bei den ertragsermittelnden Arbeiten laufend Berücksichtigung fanden. Im Jahre 1957 konnten keinerlei Versuche ausgewertet werden, da ein starker Hagelschlag alle in Bernburg mit Crambe unternommenen Versuche vernichtete.

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Albrecht-Thacr-Archiv, Band 5, Heft 6, 1961

Vom Jahre 1958 an wurde die Crambe auch im Bereich der Institute für Landwirtschaftliches Versuchs- und Untersuchungswesen der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin, Jena, Bad Lauchstädt und Potsdam, an den Versuchsorten Rohrbach, Krs. Weimar, Bad Lauchstädt, Krs. Merseburg, Trossin, Krs. Torgau, und Groß-Kreutz, Krs. Potsdam, geprüft. Die Prüfung erfolgte, außer in Groß-Kreutz, im Rahmen von Sommerölfruchtvergleichen. Als Vergleichsbasis wurde in allen diesen Versuchen das Ergebnis des weißen Senfes benutzt, weil dieser eine relativ sichere Sommerölfrucht aus der gleichen Familie darstellt. 2.1. V e r s u c h s j a h r 1 9 5 6 2.1.1. V e r s u c h s o r t B e r n b u r g Sommerölfruchtartenvergleich Art des Versuches Vorfrucht Zuckerrüben 60 kg/ha N Düngung 50 kg/ha -P.O, 80 kg/ha K a O Bodenart Löß 90 Bodenwertzahl 7,4 pH Aussaat der Crambe am 2. 5., der übrigen Versuchsglieder: artgemäß Reihenweite der Crambe 30 cm 20 kg/ha Saatmenge der Crambe siehe Abbildung 5 Witterungsverlauf siehe Tabelle 1 Ergebnis Tabelle 1

Art

1. Sonnenblume 2. Öl-Lein 3. Öl-Rauke 4. Crambe

5. Leindotter 6. Senf, weißer GD 5 % GD1 % GD 0,1 %

Korn dt/ha bei 88% Trockensubstanz 22,10 3,05 7,10 25,80 13,98 13,80

d dt

Fettgehalt in% bei 88% Trockensubstanz

Fett dt/ha

Relativ Senf = 100

+ 8,30 -10,70 - 6,70 +12,00 + 0,20

30,50 36,99 27,94 37,45 33,42 25,45

6,74 1,13 1,98 9,66 4,67 3,51

192 32 56 275 133 Ì00

—

2,96 4,06 5,53

2.1.2. Besprechung des Ergebnisses des Jahres 1956 Gleich im ersten Versuchsjahr brachte die Crambe auf dem guten Boden von Bernburg ein sehr beachtliches Ergebnis, sowohl hinsichtlich der Kornleistung als auch des Fettertrages. Offensichtlich waren auch die Witterungsbedingungen den Bedürfnissen der Crambe angepaßt, obwohl die Vegetationsmonate Mai—Juni im Vergleich zum langjährigen Mittel ausnahmslos kühler waren und Juni und Juli, während deren sich die Hauptentwicklung der Crambe, nämlich Schossen, Blühen und Fruchtansatz, abspielten, einen erheblichen Niederschlagsüberschuß aufzuweisen hatten.

442

Z I M M E R M A N N u. RAGALLER, Crambe abyninica

Höchst, und ihr Ertragspotential

Temperaturen in "C -w.2 -oj -zj -o,2 -2,1 -om -2,2 +«,# +0,3 -9,e +f,e

Abweichung mm langjährigen Mitte/

Monatsmittel

Niederschläge • in mm

- 1956 ° longjährige Mittel

O

Monat

I.

E

M.

TS. F.

W.

M.

SM. IX. X

H.

a

Abweichung vom langjährigen Mittel

HI.

Abb. 5: Witterungsverlauf am Versuchsort Bernburg 1956. Jahresniederschlag: 603,2 mm, langjähriges Mittel: 486,5 mm, Abweichung vom langjährigen Mittel: +116,7 mm, Niederschläge während der Vegetation der Crambe: 339,3 mm, Vegetationslänge der Crambe (Saat-Reife): 120 Tage, Summe der Tagesmitteltemperatur während der Vegetation der Crambe-. 1826,7° C In diesem Jahr fiel während der Vegetationsperiode der Crambe der meiste Niederschlag aller Versuchsjahre. Hieraus und aus der kühlen Witterung erklärt sich auch die relativ lange Vegetationsperiode. Die hier als Höchstwert auftretende Summe der Tagesmitteltemperatur während der Vegetationszeit wird in erster Linie auf die verlängerte Vegetationsdauer zurückzuführen sein. 2.2. V e r s u c h s j a h r 1958 2.2.1. V e r s u c h s o r t B e r n b u r g Art des Versuches Sommerölfruchtartenvergleich Hafer Vorfrucht Löß Bodenart 95 Bodenwertzahl 7,0 PH 80 kg/ha P 2 0 6 Düngung 100 kg/ha K 2 0 Mohn 80 kg/ha N Öl-Lein 40 kg/ha N Senf 80 kg/ha N 40 kg/ha N Leindotter 50 kg/ha N ölrauke 60 kg/ha N Crambe 60 kg/ha N Sonnenblume

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Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 6,1961

Aussaat der Crambe am Reihenweite der Crambe Saatmenge der Crambe Witterungsverlauf Ergebnis

25. 4., der übrigen Versuchsglieder: artgemäß 30 cm 20 kg/ha siehe Abbildung 6 siehe Tabelle 2 Tabelle 2

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Art

Korn dt/ha bei 88% Trockensubstanz

Sonnenblume Öl-Lein Öl-Rauke Crambe Leindotter Senf, weißer Mohn

31,30 12,20 11,70 22,80 13,20 18,00 10,20

d dt

Fettgehalt in % bei 88% Trockensubstanz

Fett dt/ha

Relativ Senf = 100

28,58 35,29 29,23 37,66 35,32 24,14 45,06

8,95 4,30 3,42 8,59 4,66 4,35 4,60

206 99 79 197 107 100 106

+13,30 - 5,80 - 6,30 + 4,80 - 4,80 —

-7,80

GD 5 % GD 1 % GD 0,1 %

3,63 4,98 6,78 Temperaturen in "C

Abweichung vom to.o +2,3 -3,2 -2,2 +0,9 -1,2 -o.2 +o.o +1.7 +1.9 +o.t +2.3 fangjährigen Mittel

Monatsmittel ito

130 120

110

•m m«J

100 90