Archiv für Gartenbau: Band 35, Heft 3 1987 [Reprint 2021 ed.] 9783112476703, 9783112476697

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Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der Deufcscben Demokratischen Republik

Archiv / m Archives für Gartenbau / m of Horticulture Volume 35 • 1987 NumberS

Akademie-Verlag • Berlin ISSN 0003-908 X

Arch. Gartenbau, Berlin 85 (1987) 3, 105-146

Zeitschrift „Archiv für Gartenbau"/"Archives of Horticulture" Herauegeber: Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der Deutschen Demokratischen Republik Krausenstraße 38/39, DDR, -1086 Berlin. Verlag: Akademie-Verlag Berlin, Leipziger Straße 3 - 4 , PF-Nr. 1233, DDR - 1086 Berlin; Fernruf: 2 23 62 21 oder 2 23 62 29, Telex-Nr.: 1) 44 20; Bank: Staatsbank der DDR, Berlin, Kto.-Nr.: 08 36-26-207 12. Chefredakteur: Prof. Dr. sc. WOLFGANG FEHRMANN, Institut für Obstforschung Dresden-Pillnitz der AdL, Pillnitzer Platz 2, DDR - 8057 Dresden. Redaktionskollegium: W. BLASSE, Marquardt; H. BOCHOW, Berlin; H. FRÖHLICH, Großbeeren;F. GÖHLER, Großbeeren; F . KAUFMANN, B e r l i n ;

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Skierniewice; H. RUPPRECHT, Berlin; G. STOLLE, Halle; H.-.T. TANTAU, Hannover; G. I. TARAKANOW, Moskau; G.VOGEL (stellv. Chefredakteur), Großbeeren; R. WEICHOLD, Quedlinburg; S. J . WERTHEIM, Wilhelminadorp; S.W.ZAGAJA,

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ARCHIV FÜR G A R T E N B A U A R C H I V E S OF H O R T I C U L T U R E VOLUME 35

1987

NUMBER 3

Arch. Gartenbau, Berlin 35 (1987) 3, 105-114 Sektion Gartenbau der Humboldt-Universität zu Berlin

EBERHARD BAUMANN u n d REINHARD

SCHMIDT

Untersuchungen zum Abbauverhalten organischer Düngestoffe

Eingang: 1. Juli 1986

1. Einleitung E i n wesentliches Merkmal der organischen Substanz im Boden bzw. in gärtnerischen Erden und organogenen Substraten ist die Dynamik ihrer stofflichen Umsetzung. Diese wird von vielen Einflußfaktoren bestimmt. Neben der Zusammensetzung der organischen Substanz sind das Klima, Standorteigenschaften und die Art der pflanzenbaulichen Nutzung maßgeblich. Die Gesamtheit der Wirkungen der organischen Substanz ergibt sich aus ihren leicht abbaubaren Anteilen (z. B. hinsichtlich der Freisetzung von Nährstoffen; der C0 2 -Entwicklung; der Intensität des Bodenlebens) sowie den direkt oder indirekt wirksam werdenden schwer abbaubaren Anteilen (z. B. bezüglich Struktureigenschaften, SorptionsVerhältnissen). Die effektive Zufuhr organogener Materialien in der Gemüseproduktion (wie in der Pflanzenproduktion überhaupt) sucht die Wirkungen des leicht abbaubaren „Nährhumus" wie auch die des schwer zersetzbaren „Dauerhumus" ( L I E B E R O T H , 1 9 6 9 ) zu nutzen. J e nach der stofflichen Zusammensetzung der verwendeten organischen Düngestoffe bzw. deren Ausgangsstoffe sind unterschiedliche Wirkungen in der einen oder anderen Richtung zu erwarten. Ziel der dargelegten Untersuchungen war es, durch die in Modell- und Vegetationsversuchen ermittelte C0 2 -Entwicklung Aussagen über das Abbauverhalten verschiedener, insbesondere in der Gemüseproduktion genutzter, organischer Düngestoffe zu erhalten und daraus weitere Aussagen zu deren zielgerichteter Verwendung im Freiland und im Gewächshaus abzuleiten.

8

Arch. Gartenbau, 35 (1987) 3

Baumann/Scfmtdt, Abbauverhalten

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organischer Düngestoffe

2. Material und Methoden In den Untersuchungen wurde der Kohlenstoffabbau verschiedener organischer Düngestoffe in reiner Form und in Mischungen über die C0 2 Entwicklung nach der Methode I S E R M E Y E B (zit. bei F I E D L E E , 1973) erfaßt. Die Versuche erfolgten im Labor und in einem Brutschrank. Versuchsdurchführung: In 1-1-Einkochgläser (Abb. 1) wurden 100 ml 1 n Natronlauge eingebracht. Das zu prüfende Probenmaterial war so vorbereitet, daß es zu Versuchsbeginn 70 % Sättigung der Wasserkapazität (nach G E Y E R U. a., 1972) hatte und volumengleich in Kristallisierschalen eingefüllt werden konnte. Die Versuchsdurchführung erfolgte im Brutschrank bei 27 °C ( ± 1 K). Um den zeitlichen Verlauf der C0 2 -Produktion zu erhalten, wurde das Probenmaterial nach in Vorversuchen ermittelten Zeiträumen in neu vorbereitete Gläser umgesetzt. Durch Titration mit Oxalsäure wurde das'ent•Haltebügel •Deckel Dichtungsring

Weckglas

organogenes Substrat Kristallisierschale Plastbrücke Natronlauge

Abb. 1. Versuchsaufbau Modellversuche (für Brutschrank)

Tabelle 1 Kohlenstoff- und Gesamtstickstoffgehalte der in den Modellversuchen als Zusatz zu Sandboden (Aufwandmengen 60 dt organische Substanz/ha) verwendeten organischen Düngestoffe Düngestoff

%ct in TS

% Nt in TS

Stallmist Schweinegüllefeststoff unverrottet verrottet Stroh (Boggen-) Siedlungsabfallkompost Klärschlamm, stichfest Kieferntrockenrinde Buchenrinde Zellulose (ehem. rein, Pulver)

33,3

3,2

29,0 20,4 38,4 10,4 22,2 37,3 36,5 35,6

2,54 3,3 0,51 1,25 2,75 0,34 0,47 0,05

C/N 10 11 6 75 8 8 110 77 712

107

Arch. Gartenbau, 35 (1987) 3

Tabelle 2 Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte der ohne Zusatz geprüften organischen Dünge stoffe Kurzbezeichnung

Düngestoff

%ct

in TS

in TS

%Nt

C/N

KS Stm Str BuR KTR

Klärschlamm Stallmist Stroh (Roggen-) Buchenrinde Kieferntrockenrinde

26,0 35,0 42,5 42,5 41,0

2,34 2,25 0,46 0,67 0,43

11 15 90 63 94

wickelte und durch die Natronlauge gebundene C 0 2 ermittelt und die abgebauten Kohlenstoffmengen berechnet. Einen Überblick über die verwendeten Materialien und deren Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte vermitteln Tabelle 1 und 2. In einer ersten Versuchsserie (Tab. 1) waren die organischen Düngestoffe als Zusatz zu Sandboden in einer Aufwandmenge von 60 dt organischer Substanz je ha (organische Substanz = CX 1,7) über einen Zeitraum von 225 Tagen geprüft worden. In weiteren Versuchen wurden organische Düngestoffe in reiner Form sowie in Gemischen (Tab. 2) ohne Bodenzusatz 120 bzw. 35 Tage untersucht. Letztere Zeit wurde gewählt, um hinsichtlich der Charakterisierung organischer Düngestoffe bezüglich ihrer Strukturbeständigkeit bei der Nutzung im Gewächshaus relativ schnell aussagefähig zu sein. Vor Beginn und nach Abschluß des Versuches erfolgten chemische Analysen des Probematerials auf ihren Gehalt an Kohlenstoff (nach DEEWS, 1968) und Gesamtstickstoff nach Kjeldahlaufschluß durch Destillation in der PARNAS-WAGNER-Apparatur. 3. Ergebnisse Die in Prozent des Ausgangsgehaltes der Düngestoffe abgebauten Kohlenstoffmengen, errechnet aus der C0 2 -Entwicklung (o. A. 1979), bei Zusatz zu Sandboden sind in den Abbildungen 2 und 3 dargestellt. Zum Vergleich war in die Untersuchungen Zellulose einbezogen worden. C-Abbau in % des C-Gehaltes

Abb. 2. Abbau des Kohlenstoffgehaltes verschiedener organischer Düngestoffe (im Vergleich zu Zellulose). Aufwandmengen: 60 dt organische Substanz/ha zu Sandboden 8*

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BAUMANN/SCHMIDT, Abbauverhalten organischer Düngestoffe C-Abbcui in % des C-Gehaltes der Düngestoffe

Abb. 3. Abbau des Kohlenstoffgehaltes verschiedener organischer Düngestoffe. Aufwandmenge: 60 dt organische Substanz/ha zu Sandboden

C-Abbau ¡n% des

Abb. 4. Abbau des Kohlenstoffgehaltes aus organischen Düngestoffen in reiner Form

In gleicher Weise konnte aus der C0 2 -Entwicklung der Kohlenstoffabbau aus verschiedenen organischen Düngestoffen (Abb. 4), von Gemischen aus 2 Komponenten (Mischungsverhältnis 1 : 1 ) und von Gemischen aus 3 Komponenten (Mischungsverhältnis 1 : 1 : 1 ) , dargestellt in Abbildung 5 und 6, ermittelt werden (SCHMIDT, 1980). Der funktionale Zusammenhang vom C-Abbau (mg C) in der Zeiteinheit (1 ... 120 Tage) unterschiedlicher organogener Materialien ist aus Tabelle 3 erkennbar. Darüber hinaus ergaben sich bei der Charakterisierung der Strukturbeständigkeit organischer Düngestoffe die in Abbildung 7 aufgezeigten Ergebnisse aus Vegetationsversuchen im Gewächshaus zu Gurke und Tomate (SCHMIDT, 1983).

Arch. Gartenbau, 35 (1987) 3 C-Abbau in % des C-Gehaltes des Gemisches

109

KS/KTR

Tage

Abb. 5. Abbau des Kohlenstoffgehaltes aus Gemischen von zwei organischen Düngestoffen zu gleichen Volumenanteilen (Kurzbezeichnung s. Abb. 4)

C-Abbau in •/• des C-Gehaltes des Gemisches

KS/KTR/Str

Tage

Abb. 6. Abbau des Kohlenstoffgehaltes aus Gemischen von drei organischen Düngestoffen zu gleichen Volumenanteilen (Kurzbezeichnung s. Abb. 4)

BAUMANN/SCHMIDT, Abbauverhalten organischer Düngeatoffe

110 C - A b b a u in % des C-Gehaltes der Diln gestoffe

Abb. 7. Abbau des Kohlenstoffgehaltea organogener Materialien unter Vegetationsbedingungen (Kurzbezeichnung s. Abb. 4) Tabelle 3 Errechnete Funktionen und deren Sicherung beim C-Abbau organogener Materialien y = mg C; 3 = Tage (1 ... 120) organog. Material

Punktion

KS Stm BuR KTR Str

In In In In In

y= y= y= y= y=

3,399 + 0,766 3,619+0,719 3,396+0,729 2,533+0,792 3,418 + 0,542

In x Ins Ina; Ina: Ina;

B B B B B

= 0,968 = 0,962 = 0,975 =0,957 =0,851

Mischungen ( 1 : 1 ) KS/BuR Stm/BuR KTR/Stm KTR/BuR KTR/KS

In In In In In

y = 3,851+0,726 y = 3,599 + 0,727 y = 3 , 5 9 3 + 0,675 y = 3,346 + 0,723 y = 3,713+0,597

Ina; Ina; In x In x Ina;

B B B B B

=0,970 = 0,950 =0,943 =0,952 =0,965

Mischungen ( 1 : 1 : 1 ) KS/BuR/Str KTR/BuR/Stm KTR/BuR/KS KTR/Str/KS KTR/Stm/KS

In In In In In

y= y= y= y= y=

In x Ina; In x Ina; Ina;

B B B B B

=0,964 = 0,962 = 0,959 = 0,936 = 0,948

3,902+0,686 3,798+0,683 3,800 + 0,684 3,811+0,606 4,021+0,520

Sicherung

4. Diskussion der Ergebnisse I n gleicher Menge an organischer Substanz zu Sandboden verabreichte organische Düngestoffe zeigten u n t e r den Versuchsbedingungen unterschiedliches Abbauverhalten (Abb. 2 und 3). Der höchste C-Abbau war bei Zellulose und Stroh eingetreten,

Arch. Gartenbau, 35 (1987) 3

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die geringsten Abbauraten wiesen stark verrotteter Siedlungsabfallkompost (Reifkompost), Kieferntrockenrinde, Klärsehlamm (stichfest, ausgefault) sowie verrotteter Schweinegüllefeststoff auf. Eine Mittelstellung nahmen Buchenrinde, Stallmist und unverrotteter Schweinegüllefeststoff ein. Eine Beziehung des Abbauverhaltens zum Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt der Düngestoffe war nicht nachweisbar. Ursachen sind in den unterschiedlichen Kohlenstoffbindungen (MÜLLER, 1978) und der Oberflächengestaltung sowie des Oberflächen-Masse-Verhältnisses zu suchen (vgl. z. B. Stroh, Kieferntrockenrinde und Buchenrinde; der restlose Abbau der Zellulose wird im wesentlichen deren pulvriger Beschaffenheit zugeschrieben). Auch HANES (1977) stellte fest, daß die Mineralisierung in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung der organischen Substanz erfolgt. Analoge Ergebnisse zu den Abbauraten organischer Substanz in der Zeiteinheit konnten von MARKGRAF (1974) ermittelt werden. Ungeachtet des kürzeren Untersuchungszeitraumes der ohne Zusatz geprüften organischen Düngestoffe (Abb. 4) waren die Abbauraten der organischen Substanz wesentlich geringer, wobei mit Ausnahme der Buchenrinde eine etwa gleiche Rangfolge festgestellt werden konnte. MÜLLER (1978) fand ähnliche Ergebnisse. In Modellversuchen wurde nach 150 Tagen ein Abbau von 60 % des Kohlenstoffes von Stroh im Boden beobachtet. Der Zusatz von Torf und Kompost stimulierte die C0 2 -Bildung nur in geringem Umfang. Die Abbauintensität der aus zwei oder drei Komponenten bestehenden Düngestoffgemische (Abb. 5 und 6) wurde weitgehend durch das Abbauverhalten der Ausgangsstoffe bestimmt. Ein Zusammenhang mit dem C/N-Verhältnis des Untersuchungsmaterials konnte ebenfalls nicht festgestellt werden. Durch die gewählte Versuchsanstellung im Brutschrank sind die Ergebnisse als materialspezifische Werte zu betrachten, die nicht direkt mit dem Verhalten unter Praxisbedingungen übereinstimmen müssen. Unter konstanten Temperaturverhältnissen wurden die Proben in den Prüfungen ohne weitere Nährstoffzusätze und ohne Pflanzenbesatz gehalten. Bei der Anwendung für die Bodenverbesserung sowie beim Einsatz als unmittelbarer Pflanzenstandort kommen als weitere Faktoren die Düngung und Bewässerung, das Klima (im Gewächshaus in anderer Weise als im Freiland) und das Pflanzenwachstum zur Wirkung. Den jeweiligen Verhältnissen angepaßt entfaltet sich eine spezielle Mikroflora, die den Abbau organischer Düngestoffe beeinflußt (MÜLLER, 1976). Damit sind unter den Bedingungen des Pflanzenbaues gegenüber den hier getroffenen Aussagen wohl keine prinzipiellen, jedoch graduelle Unterschiede zu erwarten. Unter den Bedingungen der Nutzung organogener Materialien als Pflanzenstandort im Gewächshaus sind bei deren Auswahl die Strukturverhältnisse und deren Beständigkeit dominierend. Ziel muß sein, während der gesamten Vegetationszeit und darüber hinaus unter den Bedingungen einer mehrjährigen Nutzung der Pflanzen optimale Strukturverhältnisse zu garantieren (GROSSKOPF, 1 9 7 3 ; SCHMIDT, 1977). Ausschlaggebend für das Abbauverhalten und damit indirekt für die Strukturbeständigkeit organogener Materialien ist deren C :N-Verhältnis (HARGITAI, 1 9 7 3 ; FRENKEL, 1 9 7 4 ; ESCHER, 1980). Nach POINCELOT

(1974) ist ein günstiges C :N-Verhältnis für die dynamische Umsetzung 30: 1. Bei einem engeren Verhältnis ist eine gewisse Stabilität und damit größere Strukturwirksamkeit gegeben. Dies trifft auch bei weiterem C: N-Verhältnis zu, was aber, bedingt durch N-Immobilisation wegen des N-Bedarfs der Pflanzen, praktisch nicht wirksam werden kann. Diese Beziehungen werden jedoch auch durch

Baümaun/Schmidt, Abbauverhalten organischer Düngestoffe

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andere Faktoren, wie z. B . Feuchtigkeit, Temperatur, und Oberflächen-Masse-Verhältnis der organischen Stoffe beeinträchtigt. Ausgehend von den Modelluntersuchungen und Untersuchungen von Substraten während der pflanzenbaulichen Nutzung (C : N-Verhältnis 30 : 1; Sättigung der Wasserkapazität von 8 0 % ) lassen sich Schlußfolgerungen für eine Klassifizierung der organogenen Materialien hinsichtlich der Strukturbeständigkeit ableiten. Abbildung 7 verdeutlicht, daß ein Untersuchungszeitraum von 5 Wochen eine entsprechende differenziertere Bewertung der Materialien ermöglicht. Kürzere Zeiträume erbrachten keine eindeutigen Differenzierungen. Nach den Ergebnissen lassen sich die untersuchten organogenen Materialien in strukturbeständige, wenig beständige und leicht abbaubare einordnen (Tab. 4). Tabelle 4 Charakterisierung organogener Materialien hinsichtlich der Strukturbeständigkeit auf der Basis der C0 2 -Freisetzung (mg C0 2 je 100 g Substrat in 5 Wochen) Material

Klassifizierung strukturwenig beständig beständig

leicht abbaubar

C0 2 -Freisetzung

3000

Kieferntrockenrinde Buchenrinde Fichtennaßschälrinde Schnittholzhäcksel Holzspäne Stroh Stalldung Güllefeststoff (Rind) Güllefeststoff (Schwein) Klärschlamm X'iedermoortorf Hochmoortorf Seeschlamm

X

2000 ... 3000 X X

X X X X X X X X X X

Da Einzelmaterialien nicht in jedem Falle den Anforderungen entsprechen, kommen Substratmischungen zum Einsatz, da hier durch entsprechende Kombination die gewünschten Eigenschaften erreicht werden können ( G R O S S K O P F , 1 9 7 3 ; P E N K I N G S F E L D , 1 9 7 4 ) . Dabei ist zu beachten, daß die Eigenschaften in Mischungen nicht durch die Summierung der Einzelmaterialien bestimmt werden ( S C H M I D T , 1 9 7 7 ) . Dies trifft sowohl für die Struktur als auch für die Nährstoff Verhältnisse zu. Mischungen sollten aus nicht mehr als 3 Komponenten bestehen und mindestens 50 V % strukturbeständige Materialien beinhalten, die durch maximal 50 V % wenig beständige und leicht abbaubare Materialien ergänzt werden. Die mit der angewandten Methode erzielbaren Aussagen gestatten es, Schlußfolgerungen über die Einsatzmöglichkeiten von organischen Materialien zur Bodenverbesserung bzw. zur Nutzung als Erden und Substrate zu ziehen. Die hohe Abbauwiderstandsfähigkeit von Kieferntrockenrinde z. B . äußert sich bei der Bodenverbesserung durch eine stärkere Anreicherung des Gehaltes an organischer Substanz im Boden; als Bestandteil von Erden oder Substraten in der Gemüseproduktion unter Glas und

Arch. Gartenbau, 35 (1987) 3

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Plasten bedingt sie eine dauerhafte Strukturerhaltung. Ferner äußert sich der stärkere Abbau der Buchenrinde im Vergleich zur Kieferntrockenrinde allgemein auch in Gemischen. Bei Verwendung von Buchenrinden sind daher zur Aufrechterhaltung der Struktureigenschaften bzw. zur Anreicherung organischer Substanz zumindest anfänglich höhere Aufwandmengen als mit Kieferntrockenrinden anzuwenden. In diesem Sinne ist das Abbauverhalten neben chemischen und physikalischen Eigenschaften ein Merkmal, das bei der Entwicklung von organischen Düngestoffen f ü r verschiedene Einsatzzwecke heranzuziehen ist, sich aber auch für die Eignungsprüfung bisher noch nicht oder nur gering gebrauchter Materialien eignet. Zusammenfassung Unter definierten Labor- sowie Vegetationsbedingungen wurde das Abbauverhalten verschiedener, vorwiegend in der Gemüseproduktion verwendeter organischer Düngestoffe (Einzelmaterialien und Gemische) geprüft. Als Kenngröße für das Abbauverhalten wurde der Kohlenstoffabbau der Materialien gewählt, der aus der C0 2 -Entwicklung berechnet wurde. Die f ü r verschiedene Einzelkomponenten festgestellten Unterschiede drücken sich auch in Gemischen verschiedener Bestandteile aus. E s können Hinweise über das Grundverhalten unterschiedlicher organischer Düngestoffe abgeleitet werden, die jedoch nicht direkt auf die Bedingungen bei der praktischen Pflanzenproduktion übertragbar sind. Eine Klassifizierung organogener Materialien in Bezug auf ihre Strukturbeständigkeit wird vorgeschlagen. Pe3K>Me

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85—88

CZYNCZYK, A.: Effect of M 9, B 9 and M 26 rootstocks on growth, fruiting and frost resistance of apple trees. Fruit Sei. Rep. VI (1979), 143-152 CZYNCZYK, A.: Effect of dwarfing interstocks on the growth and fruiting of apple trees. Fruit Sei. R e p . V I I I (1981), 7 - 2 1 GORECKI, R . : Z w i s c h e n v e r e d l u n g e n . O g r o d n i c t w o , W a r s z a w a ( 1 9 7 6 ) 4 , 8 5 — 8 6

JAKY, A.: Herstellung von zwischenveredelten Apfelbäumen. Kertgazdasag, Budapest 9 (1977) 1, 3 5 - 4 2

MÜLLER, H., BOKK, B.: Zur Frage der Erhöhung der Standfestigkeit von schwachwachsenden .Apfelniederstämmen durch Verwendung starkwachsender Unterlagen und schwachwachsender Zwischenveredlungen. Arch. Gartenbau, Berlin 1 (1953) 6, 421—427 O.A.: East Mailing, Bes. Stat., Report for 1983 Maidstone, Kent (1983), 32 O. A.: Wilhelminadorp, Proefstation voor de Fruitteelt Excursiegids Grotfruit (1985), 32—35, 53-54, 57 • Anschriften der Autoren: D i p l . - G a r t e n b a u - I n g . G. PÄTZOLD

Zentralstelle für Sortenwesen der DDR Torgauer Straße 100 DDR - 7250 Würzen D r . I . STOYAN

VEG Saatzucht (S) Baumschulen Magdeburg Halberstädter Chaussee 1 DDR - 3101 Magdeburg

Aroh. Gartenbau, Berlin 35 (1987) 3, 136

Buchbesprechung

A. S.: Povyshenie kachestva plodovykh derev'ev i urozhajnosti sadov. (Erhöhung der Qualität der Obstgehölze und der Ertragsfähigkeit der Anlagen) Uradzhaj, Minsk 1985, 2. verb. Auflage, 216 S., 49 Abb., 35 Tab., 121 Lit., Preis: 75 Kopeken DEVJATOV,

Die in der Belorussischen Sozialistischen Sowjetrepublik vorgesehene Ausdehnung der Obstflächen erfordert leistungsstarke Obstgehölze. Eine fachgerechte Pflege und Flächen mit fruchtbaren Böden und günstigen kleinklimatischen Bedingungen garantieren hohe Erträge und eine sichere Ausnutzung der hohen Investitionen für die intensive Obstkultur. Unter diesem Aspekt werden der Einfluß des Standortes, derSorten-Unterlagen-Kombination, der biologischen Eigenschaften der Obstghölze und der Produktionsverfahren auf den Zustand der Anlagen und ihre Ertragsfähigkeit sowie Boniturmethoden zur Bewertung der Obstgehölze und der "ökologischen Bedingungen im allgemeinen abgehandelt. Auf die Notwendigkeit, derartige Einschätzungen und Bonituren durchzuführen, wird hingewiesen. I n einem weiteren Kapitel wird die Anwendung der Boniturmethode auf den Obstbau in der Belorussischen SSR 1970 und 1980, die Ergebnisse der Bonitur und die Möglichkeiten der Ausdehnung der Obstflächen nach Rayons dargestellt. Schlußfolgernd aus dem Resultat der Bonituren werden Maßnahmen notwendig, die die Leistungsfähigkeit der Obstanlagen verbessern wie Unterlagenwahl, Erziehung der Krone, Stickstoff- und Wasserversorgung, Bodenpflege, die Unterteilung der Obstflächen durch Erntewege, Pflanzabstände und Anordnung der Bestäubersorten. I n Zukunft sind Anlagen mit hoher Pflanzdichte auf schwachwachsenden Unterlagen zu Pflanzen, die die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse, aber auch eine richtige Fruchtfolge berücksichtigen, um der Bodenmüdigkeit entgegenzuwirken. Das Buch ist für die Projektanten und Leitungskader der Obstproduktion, für Studenten aber auch für den Kleinanbauer trotz seines relativ geringen Umfangs ein wertvolles Nachschlagewerk zur Vorbereitung, Anlage und Bewirtschaftung der Obstanlagen. Das umfangreiche Literaturverzeichnis gibt weitere spezielle Hinweise für den Obstanbauer der Belorussischen SSR, vorhandene künftige Obstanlagen optimal zu nutzen. D f . R . MÄNNEL

Dresden-Pillnitz

Arch. Gartenbau, Berlin 35 (1987) 3, 137-146 Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR Institut für Gemüseproduktion Großbeeren MICHAEL VOIGT, MATTHIAS DIEZEMANN, CHEISTOPH

WINTER

Entwicklung und Erprobung eines Steuerprogramms für einen Mikrorechner zur automatischen Nährstoffdosierung und -Verteilung bei substratsparenden Verfahren mit Tropfenbewässerung in Gewächshäusern Eingang: 7. Juli 1986

1.

Einleitung

Mit der Entwicklung und schrittweisen Einführung neuartiger substratsparender Verfahrenslösungen in die gemüseproduzierenden VEG, LPG und GPG wurde ein weiterer entscheidender Schritt zur Effektivitätserhöhung bei der Gemüseproduktion in Gewächshäusern getan. Um alle auf pflanzenbaulichem, technologischem und ökonomischem Gebiet erreichbaren Effekte dieser Verfahrenslösung voll auszuschöpfen, ist es unbedingt erforderlich und bietet sich geradezu an, den in sich abgeschlossenen technologischen Prozeß der Nährstoffdosierung und -Verteilung bei substratsparenden Verfahren nach modernsten Gesichtspunkten zu automatisieren. Neben einer Reihe konventioneller Automatisierungseinrichtungen für die Steuerung der Nährstoffdosierung und -Verteilung ( M I T T A G , 1 9 8 5 ) , ( S E M K A U , 1 9 8 5 ) sind international mikrorechnergestützte Automatisierungslösungen als autonome Steuerungssysteme bzw. komplexe Einrichtungen zur Steuerung des Klimas und der Nährstoffversorgung bekannt ( B E I I R E N D , D I E Z E M A N N , 1 9 8 5 ) . Die Zielstellung besteht darin, für einen gegebenen Mikrorechnerbaustein vom V E B Kombinat Technische Gebäudeausrüstung Leipzig ein Steuerprogrammsystem vorzustellen, daß im wesentlichen allen Anforderungen an die automatische Nährstoffdosierung und -Verteilung entspricht. Das vorzustellende Steuerprogramm bezieht sich auf das substratsparende Anbauverfahren in Rinnen mit minimalem Substrataufwand und Nährstoffversorgung über ein bekanntes Tropfenbewässerungssystem. Im folgenden werden technologische Details der Tropfenbewässerung nur so weit ausgeführt, wie es für das Verständnis dieser Arbeit erforderlich ist. Eine ausführliche Darstellung der technologischen Gegebenheiten ist bei S E M B A U ( 1 9 8 5 ) und bei S E M K A U , D I E Z E M A N N , D B E W S ( 1 9 8 5 ) zu finden, während eine Beschreibung des eingesetzten Mikrorechnerbausteins bei S C H E E L , B A T H , W I N T E R ( 1 9 8 5 ) gegeben wird. 2.

Aufgabenstellung

An die Automatisierungseinrichtung mit Mikrorechner wurden folgende Forderungen gestellt: — Regelung des pH-Wertes der Nährlösung (Abtastzeit T = 4 s) — Regelung der Leitfähigkeit (EC-) der Nährlösung (Abtastzeit T = 4 s) 10

Arch. Gartenbau, 33 (1987) 3

138

M. VOIGT U. a., Automatische Nährstoffdosiening in Gewächshäusern

— zeitzyklische Steuerung der Nährstoffverteilung für maximal vier Tropfeinheiten (Abtastzeit T = 1 min) — Betriebsartenwahl Hand-Automatik getrennt für die Regelungen und die Verteilung der Arbeitslösung — Grenzwertsignalisierung und Havariesicherung der technologischen Anlage (Abtastzeit 7 = 1 s). Als Arbeitsbereich der Regelungen war gefordert: pH-Wert-Regelung: 4 pH^X p H == 7 p H EC-Wert-Regelung: 0 ^XEC^6mS Als Bereiche für die Zeitsteuerung wurden vorgegeben: Tropfzeit: einstellbar von 0 ... 60 min in Schritten zu 1 min Pausenzeit: einstellbar von i min ... 5 h in Schritten zu 1 min, kleinste Pausenzeit ¿min = 1 min. 3.

Methodik der Problemlösung

3.1.

Regelungstechnische Analyse der technologischen Bedingungen

Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung der technologischen Anlage. Über eine Zuleitung 1 wird dem Mischbehälter 2 Frischwasser zugeführt. 8

•06 11

f

10

• e r

Abb. 1. Schematische Darstellung der technologischen Anlage 1 Speisewasserzuleitung, 2 Mischbehälter, 3 Säurepumpe, 4 Nährstoffstammlösungspumpe 5 Säurebehälter, 6 Nährstoffstammlösungsbehälter, 7 Zufließleitung, 8 zu den Tropfeinheiten, 9 Förderpumpe 10 Überströmventil, 11 Rücklaufleitung

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Arch. Gartenbau, S5 (1987) 3

Über die Dosierpumpen 3/4 wird Säure bzw. Nährstoffstammlösung aus den Vorratsbehältern 5/6 zugeführt, bis das gewünschte Mischungsverhältnis (Düngerkonzentration) bzw. der richtige pH-Wert erreicht ist. Die aufbereitete Arbeitslösung wird über eine Leitung 7 zu den Tropfeinheiten 8 mit der Pumpe 9 gefördert. Der notwendige Druck im Verteilungssystem wird durch ein Überströmventil 10 erzeugt. Nicht benötigte Arbeitslösung fließt über eine Leitung 11 zurück zum Mischbehälter. Damit wird im Mischbehälter eine gute Durchmischung der Arbeitslösung erreicht. Bedingt durch die konstruktive Gestaltung der Speisewasserzuleitung, sinkt der Behälterstand im Mischbehälter beim Ausbringen von Arbeitslösung, was eine Sprungstörung darstellt. Damit ändern sich plötzlich die mathematischen Bedingungen. Als weitere Störgrößen für die Regelung wirken sich schwankende Wasserqualität, unterschiedliche Konzentration der Säure und Zusammensetzung der Nährstoffstammlösung aus. 3.2.

Regelungstechnische Synthese

Auf der Grundlage hinreichender Kenntnisse des technologischen Prozeßablaufes bei der Regelung des pH-Wertes und der Leitfähigkeit, sowie umfangreichen Erkenntnissen, die mit konventionellen Regeleinrichtungen gewonnen werden konnten, wurde die Dimensionierung der Reglerparameter für den Mikrorechnerbaustein empirisch durchgeführt. Damit konnte der mögliche Bereich der Reglerparameter eingegrenzt werden. Die einstellenden Bereiche sind: KR

pH-Regelung - 9 , 9 9 9 . . . 0 EC-Regelung 0 ... 9,999

TN(S)