neue methoden zur ermittlung der phosphorversorgung des bodens · cal-methode auch weiterhin...
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25.11.2016
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Neue Methoden zur Ermittlung der
Phosphorversorgung des Bodens
Dr. W. Zorn, H. Schröter, G. Kießling
Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Jena
25. Thüringer Düngungs- und Pflanzenschutztagung Erfurt 24.11.2016
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Problemstellung
- Diskussion über begrenzte globale Rohphosphatreserven (je nach Quelle: 150 – 400 Jahre);
- Langjährig negative P-Bilanzen und dramatisch gesunkene P-Versorgung in Thüringen und anderen Ackerbauregionen;
- Regional sehr hohe Boden-P-Gehalte (Veredlungsregionen!)
- Regional hohe P-Gehalte in den Oberflächengewässern
- Die bedarfsgerechte P-Düngung erfordert experimentell belegte Richtwerte für die Düngebedarfsermittlung sowie eine Optimierung der Düngemittelapplikation.
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2
1031
38
31
3115
11 10
10 13
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Ackerland Grünland
E
D
C
B
A
P-Versorgung Thüringer Acker- und Grünlandböden 2013 bis 2015
mg P/100g
>10,4
7,3 – 10,4
4,9 – 7,2
2,5 – 4,8
<2,5
49 %62 %
Inflation von Bodenuntersuchungsmethoden?
� CAL-Methode (Calcium-Acetat-Lactat) ist das Standar dverfahren:
- adäquater pH-Wert der Extraktionslösung: 4,1 (Rhizosphären-pH)
- Pufferlösung gegen pH-Verschiebungen und Verfälschung der P-Löslichkeit
- angepasster Ca-Gehalt
- veröffentlicht von SCHÜLLER in Z. Pflanzenernährung Bodenkunde 1969
- durch VDLUFA geprüft (Ergebnis: Verbandsmethode des VDLUFA)
- modifiziert durch ZORN u. KRAUSE (Z. Pflanzenernährung Bodenkunde 1999)
� geprüft in Gefäß- und Feldversuchen (auch in Thüring en)
� wissenschaftlich geprüft
- im Rahmen von Dissertationen
- Gutachter internationaler wissenschaftlicher Zeitschriften (z. B. Journal Plant Nutrition Soil Science),
- Methodenprüfung im VDLUFA, …
Warum bringt die TLL 2016 neue Methoden?
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P-Methodenprüfung im Gefäßversuch(standardisierte Bedingungen: Umweltbedingungen, Bodenmächtigkeit, …)
Beispiel: Mais, 20 Thüringer Böden: 9 Böden: < 5 % CaCO32 Böden 5...10 % CaCO39 Böden > 10 % CaCO3.
Methode Regression
B
multiple Regression
Regression
BB
partielle Korrelationskoeffizienten r
P pH bzw. CaCO 3
CAL 0,18 0,88*** 0,90* 0,90* CAL-pH
CALmodifiziert1) 0,90*** CAL-Pkorrigiert = CAL-Pgemessen * (1 + 0,83 * (CAL-pH - 4,1))
NaHCO32) 0,54*** 0,81*** 0,85* 0,81* (CaCO3)
H2O 0,38* 0,59*** 0,56* 0,65* (H2O-pH)
CaCl2 0,22* 0,66*** 0,70* 0,75* (CaCl2-pH)
1) Zorn u. Krause, Z. Pflanzenern. Bodenk. , 19992) Bestandteil des Bodenuntersuchungssystems „Kinsey“
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Inflation von Bodenuntersuchungsmethoden?
„alternative“ bzw. neue Bodenuntersuchungsmethoden
� Fragen:1. Liegt belastbarer experimenteller Nachweis der Eignung der Methoden unter deutschen
Bedingungen (Gefäß- und Feldversuch) vor?
2. Sind die Richtwerte für die Ableitung von P-Düngungsempfehlungen auf Grundlage von Feldversuchen erarbeitet worden?
3. Liegen Belege für eine wissenschaftliche Prüfung (Dissertationen, Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Zeitschriften, Methodengremien, …) vor?
4. Wer übernimmt die Verantwortung für die Qualität der P-Düngebedarfsermittlung mit nicht wissenschaftlich geprüften Methoden?
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VDLUFA-Positionspapier Dezember 2015
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VDLUFA-Positionspapier Dezember 2015
P-Düngung noch in der Diskussion!
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Schwerpunkte für weitere Bewertungen
Trockenheit
Wie weit können wir die Boden-P-Gehalte unter den B edingungen des Klimawandels mit zunehmender Trockenheit absenke n?
Trockenheit hemmt P-Aufnahme!
Löß-Braunschwarzerde Friemar (Thüringen) April 2011 Ackerzahl: 96
-25
-20
-15
-10
-5
0
0 5 10 15 20
dt/ha
PCAL mg P/100g Boden
Feldversuche Thüringen WinterweizenErtragsdifferenz zum Höchstertrag in Abhängigkeit v om Boden-P-Gehalt (P-Bilanzgruppe -25 … -15 kg P/ha)
Toleranz
Auswertung nach Bilanzmethode(Richter u. Kerschberger, 1991)
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-25
-20
-15
-10
-5
0
0 5 10 15 20
dt/ha
PCAL mg P/100g Boden
Auswertung nach Bilanzmethode(Richter u. Kerschberger, 1991)
Feldversuche Thüringen WinterweizenErtragsdifferenz zum Höchstertrag in Abhängigkeit v om Boden-P-Gehalt (P-Bilanzgruppe -5 … +5 kg P/ha)
Toleranz
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Präzisierung des P-Düngebedarfs durch zusätzliche Bodenuntersuchungen
- Die bedarfsgerechte P-Düngung erfordert experimente ll belegte Richtwerte für die P-Düngebedarfsermittlung;
- Präzisierungen nur auf Grundlage seriöser Versuche und Methoden;
- Ziel: Verbesserte Bewertung der P-Versorgung der Bö den durch zusätzliche Bodenuntersuchungen (CAL-Methode bleibt Standardmethode)
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P-Freisetzungsrate (P fr) nach Floßmann u. Richter (1982)
Prinzip der Methode
1. Wasserextraktion 1:20; 60 min; P-Bestimmung = P H2O2. Wasserextraktion 1:20; 10 min, P-Bestimmung = P 10
Berechnungen
PA = PCAL - PH2O
k10 = 0,1 * ln ((PA / (PA - P10)) Angabe in min -1 (Kinetikfaktor)
Pfr = k10 * PCAL Angabe in µg P/100g * 10 min (P-Freisetzungsrate)
aus dem Labor erhalten Sie den Wert: P fr
www.thueringen.de/de/tllQuelle: Richter u. Floßmann, 1987
Prinzip der P-Freisetzungsrate v 10 (Pfr)nach Floßmann und Richter (1982)
1. Schritt der Untersuchung (1. H 2O-Extraktion; 1:20; 60 min)
mäßig labiler P
nicht labiler P
„Reserve-P“
etwa CAL-/DL-P
etwa PH2O
P in Bodenlösung labiler P
Abbildung nicht maßstabgetreu!
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www.thueringen.de/de/tllQuelle: Richter u. Floßmann, 1987
Prinzip der P-Freisetzungsrate v 10 (Pfr)nach Floßmann und Richter (1982)
2. Schritt der Untersuchung (2. H 2O-Extraktion; 1:20; 10 min)
mäßig labiler P
nicht labiler P
Pfr = v10
µg P/100g * 10 min
Abbildung nicht maßstabgetreu!
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0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 5 10 15
Pfrµg/100g * 10min
PCAL mg/100g Boden
Friemar (stat.)keine signifikanten Mehrerträge
DornburgMehrerträge Getreide: >10%
Kirchengel (Gehaltsklasse D)Mehrerträge: WG: 19%
WW: 10%SG: 10%
Friemar (UFD)Mehrerträge:
Getreide: >20%
Bewertung der P-Freisetzungsrate unter Berücksichtigung des P CAL-GehaltesBeispiel: Nullparzellen der P-Düngungsversuche TH 2 011
mittlereP-Freisetzungsrate Gehalt
hohe P-Freisetzungsrate, geringerer Düngebedarf
niedrige P-Freisetzungsrate, höherer Düngebedarf
A B C D E
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P-Gehaltsklasse A (≤ 2,4 mg P/100g)Mehrertrag durch P-Düngung zu Wi-Weizen (dt/ha)
2,33,5
6,6
0
5
10
15
20
70% 100% 130%P-Düngung % Abfuhr
Großenstein (n=2)
10,9
14,6
18,6
0
5
10
15
20
50% 100% 150%P-Düngung % Abfuhr
Dachwig (n=1)
4,2
10,9
16
0
5
10
15
20
50% 100% 200%P-Düngung % Abfuhr
Friemar UFD (n=2)
2 mg PCAL/100g 2 mg PCAL/100g1 – 1,5 mg PCAL/100g
= untere Hälfte A
Pfr: hoch Pfr: n. b. Pfr: mittel
P-Gehaltsklasse B (2,5 – 4,8 mg P/100g)Mehrertrag durch P-Düngung zu Wi-Weizen (dt/ha)
2,3
4,3 4,4
0
5
10
70% 100% 130%P-Düngung % Abfuhr
Dornburg (n=4)
Pfr: mittel
22,5 2,8
0
5
10
70% 100% 130%P-Düngung % Abfuhr
Burkersdorf, Friemar, Großenstein (n=17)
Pfr: hoch
Mit zunehmender Versuchsdauer steigen Mehrerträge an
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P-Gehaltsklasse D (7,3 – 10,4 mg P/100g)Mehrertrag durch P-Düngung zu Wi-Weizen (dt/ha)
1,31,9
0,7
0
5
10
70% 100% 130%P-Düngung % Abfuhr
ohne Kirchengel (n=6)
Pfr: mittel
4,75,5 5,7
0
5
10
70% 100% 130%P-Düngung % Abfuhr
Kirchengel (n=7)
Pfr: niedrig
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Bewertung der P-Freisetzungsrate unter Berücksichtigung der P-Gehaltsklasse (nach CAL).
*) = keine Reduzierung der P-Düngeempfehlung, wenn der PCAL-Gehalt in der unteren Hälfte der Gehaltsklasse A liegt
P-Freisetzungsrate P-GehaltsklasseP-Düngeempfehlung
analog Gehaltsklasse
hoch
ABCD
B (- A*)CDE
mittelABC
ohne Korrekturohne Korrekturohne Korrektur
niedrig
ABCD
AABB
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PCAL-Gehalt in 20 – 40 cm
P-Gehaltsklasse0 – 20 cm
P-Düngeempfehlung
>80% von 0 – 20 cm ABC
analog Gehaltsklasse A Reduzierung -30%Reduzierung -30%
<1,5 mg P/100gABC
Zuschlag +30%Zuschlag +30%Zuschlag +20%
Berücksichtigung des P-Gehaltes in 20 - 40 cm (vorläufige Empfehlung)
Ausführliche Darstellung im Tagungsband
Gehalts-klasse
mg PCAL/100g Boden
P-DüngeempfehlungKulturen mit
Bemerkungenhohem
P-Bedarfmittlerem P-Bedarf
A ≤ 2,5 >> Abfuhr > AbfuhrP-Vorratsdüngung zu Kulturen mit hohem P-Bedarf
B 2,6 - 5,0 > Abfuhr Abfuhr
C 5,1 - 7,5 Abfuhr 0,5 * Abfuhr
D 7,6 - 10,0 (12,0)max. 0,5 *
Abfuhr0
org. Düngung bis P-Abfuhr
E ≥ 10,0 (12,0) 0 0 keine org. Düngung
Vorschlag für P-Gehaltsklassen für Ackerböden im Trockengebiet (Probenahmetiefe: 0 – 20 cm)
Nach Korrektur durch P-Freisetzungsrate
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Fazit und Schlussfolgerungen
� Vorschlag zur Präzisierung der Bewertung der P-Versorgung der Böden
� CAL-Methode auch weiterhin Standardmethode
� Zusätzliche Untersuchung der P-Freisetzungsrate nach FLOSSMANN
verbessert die P-Düngebedarfsprognose, gegebenenfalls auch die Analyse
der Bodenschicht 20 – 40 cm
� Berücksichtigung des pflanzenartspezifischen P-Bedarfs bei der P-
Düngerbemessung
� Ergänzung auch durch den Einsatz der Pflanzenanalyse
� TLL empfiehlt nur geprüfte Methoden!
Veranstaltungshinweis:26.Thüringer Landesbraugerstentagung01.12.2016 9:30 Uhr Stadtroda