Incubation and field experiments were carried out with a range of plant derived fertilisers. It could be shown that plant derived fertilisers, especially legume seed meals, have the potential to substitute common fast mineralising fertilisers such as horn meal

Müller, Prof. Dr. Torsten

von Fragstein und Niemsdorff, Prof. Dr. Peter

German

Organic Eprints

Pflanzenernährung, Bodenfruchtbarkeit   205Vegetabile Düngemittel: I. N-Umsatz im Boden bei Inkubationsexperimenten und in Feldversuchen  Plant derived organic fertilisers: I. Soil N turnover in lab-incubation and field experiments T. Müller1, P. von Fragstein und Niemsdorff2 Key words: plant derived organic fertilisers, nitrogen, turnover, mineralisation, soil temperature Schlüsselwörter: vegetabile Düngemittel, Stickstoff, Umsatz, Mineralisation, Boden-temperatur Abstract: Incubation and field experiments were carried out with a range of plant derived fertilis-ers. It could be shown that plant derived fertilisers, especially legume seed meals, have the potential to substitute common fast mineralising fertilisers such as horn meal. Einleitung und Zielsetzung: Traditionell wurden im ökologischen Gemüseanbau leicht umsetzbare organische Abfälle tierischer Herkunft wie Horn- und Blutmehl als Dünger eingesetzt. Als Folge des BSE-Skandals und bereits voraus gegangener Kritik an dieser Praxis wurden Düngemittel tierischer Herkunft mit Ausnahme von Hornprodukten aus den Richtlinien der Anbauverbände für Ökologischen Landbau gestrichen. Eine Strategie zum Aus-gleich der dadurch entstandenen Nährstoffengpässe ist der Einsatz leicht umsetzbarer organischer Düngemittel pflanzlicher Herkunft (vegetabile Düngemittel). In Frage kommen hier neben verschiedenen bereits kommerziell angebotenen Düngemitteln (z.B. Rizinusschrot oder Phytoperls) vor allem Leguminosenkörnerschrote, die von den Anwendern selbst oder in Zusammenarbeit mit anderen Landwirten produziert werden können. Dem Projekt lag folgende Hypothese zu Grunde: „Leguminosenkörnerschrote und andere vegetabile Düngemittel mit hohen Stickstoffgehalten (niedrigen C/N-Verhältnissen) werden, auch unter den Bedingungen des kühlen Frühjahrs, im Boden ausreichend schnell umgesetzt. Sie sind daher geeignet, einen wesentlichen Beitrag zur Stickstoff-Versorgung von Gemüsekulturen im ökologischen Landbau über das Jahr hinweg zu leisten.“ Methoden: Die verwendeten Düngemittel sind in Tab. 1 charakterisiert. Rizinusschrot wurde als bereits gebräuchlicher vegetabiler Refernzdünger untersucht. Hornmehl diente als Referenzdünger tierischer Herkunft. Die Inkubations- und Feldversuche waren wie folgt aufgebaut: Inkubationsversuche: Ah einer Parabraunerde, Ut3, pH 7,3, 1,2 % C, C/N 9; Düngung entsprechend 200 kg Nt ha-1 5 cm-1 = 267 mg Nt kg-1 Boden; Inkubation bei 5°C bzw. 15°C für 64 Tage bei 50 % WHKmax. mit vier Parallelen (Blockanlage) Feldversuche: Kolluvisol, Ut3, pH 7,2, 1,4 % C, C/N 9,3; Kulturen: Brache, Ra-dieschen, Weißkohl; Versuchsdauer: Ende März bis Mitte Juni 2003; Düngung ent-                                                 1 Inst. für Pflanzenernährung, Universität Hohenheim, Fruwirthstraße 20, D-70599  Stuttgart,  e-mail: tmuller@wiz.uni-kassel.de, Fax: +49 (0)711 4593295 2 Fachgebiet Ökologischer Land- und Pflanzenbau, Universität Kassel, Nordbahnhofstr. 1a, D-37213 Witzenhausen, e-mail: pvf@wiz.uni-kassel.de, Fax: +49 (0)5542 981568 Pflanzenernährung, Bodenfruchtbarkeit  206 sprechend 0/80/140 kg Nt ha-1 (Brache und Radieschen) bzw. 0/120/240 kg Nt ha-1 (Kohl) mit Rizinusschrot oder Körnerschrot der Gelben Lupine; Blockanlage mit vier Parallelen (Radieschen, Brache) bzw. Lateinisches Quadrat mit fünf Parallelen (Kohl). Die gemessenen Variablen waren u.a. mikrobielle Biomasse N (Nmic, CFE-Methode), K2SO4-extrahierbarer N (TONext) und mineralischer N (Nmin). In den Feldversuchen wurden die Bodendaten in 0-15 cm Tiefe erhoben. In den Feldversuchen wurden fer-ner die N-Erträge (Nt) von Knolle und Blatt bzw. Kopf ermittelt. Ergebnisse und Diskussion: Bei 15°C war die Mineralisation von Dünger-N in der Hornmehl-Variante am höchsten, gefolgt von Rizinusschrot (Abb. 1: Nmin). Bei 5°C war jedoch die Mineralisation von Dünger-N in den Varianten mit Hornmehl und Körnerschrot der Gelben Lupine nahezu gleich, wieder gefolgt von Rizinusschrot. Im Unterschied zu den anderen Düngemitteln zeigte die Netto-N-Mineralisation in den Varianten mit Leguminosenkörnerschroten zumindest vorübergehend keine oder sogar eine negative Abhängigkeit von der Tem-peratur (Abb. 1: vgl. Nmin bei 5 und 15°C). Offensichtlich wirken bei niedrigen Tempe-raturen andere Faktoren als das C:N-Verhältnis steuernd auf den N-Umsatz der Dün-gemittel. In Frage kommen hier die Gehalte an schwer abbaubaren Strukturkompo-nenten und die zeitliche Entkopplung des Umsatzes niedermolekularer N-Verbindungen vom Umsatz höhermolekularer C-reicher Stoffgruppen bei niedrigen Temperaturen (MAGID et al., 2001, 2004). Nach dem Rückgang von Nmic (Abb. 1, insbesondere bei 5 °C) waren mikrobielle Residualprodukte vermutlich eine Senke für den Dünger-N. Leguminosenkörnerschrote konnten in den Inkubationsexperimenten einen bedeutenden N-Primingeffekt auslösen (Abb. 1: Summe aus Nmin, Nmic und TO-Next bei 5°C im Vergleich zu den eingesetzten 267 mg Nt kg-1 Boden).  Tab. 1: Charakterisierung der untersuchten Düngemittel Dünger Abk.  Inkubations-  &Feldversuche van-Soest-Analyse (separate Charge)    C t  Nt  Ct/Nt  NDF-ADF „Hemizellulose“1 ADF-ADL „Zellulose“1 ADL ’Lignin’1    [%]  [%]    [%]  [%]  [%] Ackerbohne2 (Vicia faba L.) AB 43,0 & 43,8 4,5&4,6 9,7& 9,6 18,2 11,3  1,7 Weiße Lupine2 (Lupinus alba L.) LW 45,1  5,1 8,9  7,4  21,0  2,0 Gelbe Lupine2 (Lupinus luteus L.) LG 44,7 & 45,3 6,6&6,6 6,8& 6,9 3,9 16,2  1,6 Phytoperls ®  PP  41,3  8,0  5,2  20,7  1,2  31,1 Rizinusschrot (Rizinus communis L.) RS 48,2  5,7  8,5  9,7  9,1  31,3 Hornmehl HM  49,7  15,3 3,3  11,0 2,2  37,5 NDF = neutral detergent fibre, ADF = acid detergent fibre, ADL = acid detergent lignin 1Charakterisierung der Pflanzenmaterialien, 2Körnerschrot Pflanzenernährung, Bodenfruchtbarkeit   207Abb. 1: Nmin, Nmic und TONext während 64-tägiger Inkubation bei 5 und 15°C. Unter den kühlen Frühjahrsbedingungen des Feldversuchs wurde das Lupinenkörner-schrot sogar etwas schneller umgesetzt als das Rizinusschrot. Innerhalb der Vegetati-onsperiode der Gemüsekulturen wurde der mit beiden Düngern zugeführte N prak-tisch vollständig mikrobiell umgesetzt (Tab. 2: Rechte Spalte am Versuchsende in der Brache). Zwischen den beiden Düngemitteln gab es kaum Unterschiede bei der N-Aufnahme durch die beiden Gemüsekulturen (Tab. 2: Pflanzen-N am Versuchsende). Auch in den Feldversuchen gab es Indizien für einen Rhizosphären-Primingeffekt (Tab. 2: Werte > 100 %). und ferner für die direkte Aufnahme von organischem N durch die Pflanzenwurzeln. Erhebliche Mengen an Dünger N bleiben nach der Ernte in mineralischer oder in leicht mineralisierbarer organischer Form (Wurzelmasse, Rhizo-deposition) auf dem Acker zurück (Tab. 2: vgl. Radieschen und Kohl mit Brache in letzter Spalte).  Abb. 1: Nmin, Nmic und TONext während 64-tägiger Inkubation bei 5 und 15°C. 5°C 15°C05010015020025002 0 4 0 6 0daysmg Nmin kg-10501001502002500 2 04 06 0daysmg Nmin kg-1010020030040002 0 4 0 6 0daysmg Nmic kg-105010015020025002 0 4 0 6 0daysmg TONext kg-1010020030040002 0 4 0 6 0daysmg Nmic kg-10501001502002500 2 04 06 0daysmg TONext kg-1Rizinusschrot Ackerbohne Weiße Lupine Gelbe LupinePhytoperls® Hornmehl nilPflanzenernährung, Bodenfruchtbarkeit  208 Tab. 2: Mineralischer N (Nmin), mikrobieller N (Nmic), K2SO4-extrahierbarer N (TONext) und oberirdi-scher Pflanzen-N (NPflanzen) sowie die Summen daraus während des Feldversuchs.  N min+Nmic+TONext  NPflanzen Nmin+Nmic+TONext +NPflanzen   [% Dünger-N]  [% Dünger-N]  [% Dünger-N]  Maximum Versuchsende Versuchsende Versuchsende Brache       Rizinusschrot 80 kg N/ha  105  105  0  105 140 kg N/ha  87  87  0  87 Gelbe Lupine 80 kg N/ha  125  125  0  125 140 kg N/ha  127  116  0  116 Radieschen Rizinusschrot 80 kg N/ha  88  24  31  54 140 kg N/ha  70  55  26  81 Gelbe Lupine 80 kg N/ha  80  37  33  70 140 kg N/ha  127  51  24  75 Kohl Rizinusschrot 120 kg N/ha  62  25  43  67 240 kg N/ha  66  11  41  52 Gelbe Lupine 120 kg N/ha  65  20  51  71 240 kg N/ha  87  20  43  63 Schlussfolgerungen: Leguminosenkörnerschrote (v.a. Gelbe Lupine), welche von Landwirten selbst produ-ziert werden könnten, kommen als potentielle Substitute für Rizinusschrot und Horn-mehl im ökologischen Gemüseanbau in Betracht. Dies gilt in gemäßigten Breiten ins-besondere für das zeitige Frühjahr mit seinen noch sehr niedrigen Temperaturen. Nach der Ernte auf dem Acker verbleibender Dünger-N sollte unmittelbar durch eine Zweitkultur oder Zwischenfrucht genutzt werden. Anderenfalls besteht Auswa-schungsgefahr, was ökologisch und ökonomisch bedenklich ist. Literatur: Magid J, Henriksen O, Thorup-Kristensen K, Mueller T (2001) Disproportionately high N-mineralisation rates from green manure at low temperatures – implications for mod-elling and management in cool temperate agro-ecosystems. Plant and Soil 228:73-82. Magid J, Luxhøj J, Lyshede O (2004) Decomposition of plant residues at low tempera-tures separate turnover of nitrogen and energy rich tissue components in time. Plant and Soil 258, 351-365. Danksagung:  Die Arbeit wurde mit Forschungsmitteln des BMVELs im Rahmen des Bundespro-gramms Ökologischer Landbau gefördert. Wir danken Dorothea Driehaus, Gabi Dor-mann, Eberhard Kölsch, Anke Mindermann und allen studentischen Hilfskräften für ihre engagierte Mitarbeit. 

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