Albrecht-Thaer-Archiv: Band 5, Heft 9 [Reprint 2022 ed.] 9783112656709

Table of contents :
INHALT
Ein Beitrag zur Kenntnis der Huminsäuresynthese. II. Teil: Frak- 643 tionsübergänge synthetischer Huminstoffe
Über die Pufferung humoser Böden und die Bestimmung ihres Kalkbedarfes mit der Methylenblau-Methode. Teil I: Beziehung zwischen MB-Sorption und Pufferung bei Böden mit verschiedenen Gehalten an organischer Substanz
Untersuchungen über die Ursachen der Phosphatfestlegung einiger typischer Böden
Der Einfluß von Futterpflanzen als Haupt- und Zwischenfrüchte auf die Erträge und die Fruchtbarkeit verschiedener Böden. Teil I: Erträge von Fruchtfolgen mit unterschiedlichem Futterpflanzenanteil auf sandigem Boden
Beziehungen zwischen einigen Witterungsfaktoren Widder phänologischen Entwicklung von Mais in Bad Lauchstädt
Autorreferate demnächst erscheinender Arbeiten

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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 9 1961

A K A D E M I E - V E R L A G

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B E R L I N

Herausgegeben von der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin Schriftleitung: Prof. Dr. agr. habil. E. P L A C H Y Redaktion: DipL-Landw. R. S T U B B E 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 Seitciji). Die innerhalb eines Jahres herausgegebenen 10 Hefte bilden einen Band. Das letzte Heft jedes Bandes enthält Inhalts- und Sachverzeichnis. Der Bezugspreis beträgt 5,— D M je Heft. Die Schriftleitung nimmt nur Manuskripte an, deren Gesamtumfang 25 Schreibmaschinenseiten nicht überschreitet und die 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. 3 8 - 3 9 . 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 Nachdruck 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 Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren — ohne schriftliche Genehmigung der Akademie reproduziert werden. Jeder Autor erhält unentgeltlich 100 Sonderdrucke und ein Honorar von 40,— D M für den Druckbogen. Das Honorar schließt auch die Urheberrechte für das Bildmaterial ein. Dissertationen, auch 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 35021. Bestellnummer dieses Heftes: 1051/5/9. Veröffentlicht unter der Lizenz-Nummer ZLN 5014 des Ministeriums für Kultur. Herstellung: Druckhaus „Maxim Gorki", Altenburg. AU rights reserved (including those of translations into foreign languages). N o 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 LANDWIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTEN

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 . P L A C H Y

BAND j • HEFT 9 1961

AKADEMIE-VERLAG • BERLIN

INHALT FREYTAG, H. E . : Ein Beitrag zur Kenntnis der Huminsäuresynthese. II. Teil: Frak- 643 tionsübergänge synthetischer Huminstoffe P E T E R , H., und S. M A R K E R T : Über die Pufferung humoser Böden und die Bestimmung ihres Kalkbedarfes mit der Methylenblau-Methode. Teil I: Beziehung zwischen MB-Sorption und Pufferung bei Böden mit verschiedenen Gehalten an organischer Substanz

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GEISSLER, Th.: Untersuchungen über die Ursachen der Phosphatfestlegung einiger typischer Böden

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RÜBENSAM, E., und W. SIMON: Der Einfluß von Futterpflanzen als Haupt- und Zwischenfrüchte auf die Erträge und die Fruchtbarkeit verschiedener Böden. Teil I : Erträge von Fruchtfolgen mit unterschiedlichem Futterpflanzenanteil auf sandigem Boden

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H A N K E , P., und U. KOSS: Beziehungen zwischen einigen Witterungsfaktoren Widder phänologischen Entwicklung von Mais in Bad Lauchstädt Autorreferate demnächst erscheinender Arbeiten

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

H. E. FREYTAG Ein Beitrag zur Kenntnis der Huminsäuresynthese1 II. Teil: Fraktionsübergänge synthetischer Huminstoffe Eingegangen: 12. 6. 1961

Schon bei der Suche nach charakteristischen und reproduzierbaren Eigenschaften des dunkel gefärbten Anteiles der organischen Bodensubstanz ergeben sich große methodische Schwierigkeiten. Vom Standpunkt der klassischen Chemie aus oft unternommene Versuche, einzelne Vertreter der Huminstoffgruppe als einheitliche Verbindungen nach Molekulargewicht und Elementarzusammensetzung abzutrennen, führten zu scheinbaren Entdeckungen zahlreicher und verschiedenartiger Huminstoffvertreter und brachten meist nur Verwirrung in die Huminstoffsystematik. FLAIG (1) wies auf dem 6. Kongreß der Internationalen Bodenkundlichen Gesellschaft auf die Unwahrscheinlichkeit hin, die auf Grund der in der Natur nach Vegetation und Klima unterschiedlichen Huminstoffe im Sinne einer exakten chemischen Konstitutionsaufklärung beschreiben zu können. KONONOWA (2) kommt nach eingehender Durchsicht des bisher vorliegenden Materials über die Natur der Huminstoffe zum Schluß,, daß tatsächlich mit der Anwesenheit von nur 2 Huminstoffgruppen im Boden zu rechnen ist: Huminsäuren und Krensäuren (bzw. Fulvosäuren). Auch die Humine sind wahrscheinlich nicht als besondere Gruppe aufzufassen, sondern als Huminsäuren in festem Bindungszustand mit den Bodenmineralen. Ebenso entbehre die Abtrennung der Hymatomelansäuren als selbständiger Gruppe jeder Grundlage. Überdies spreche das angeführte Material für die Existenz von Übergangsformen zwischen der Gruppe der Huminsäuren und der Fulvosäuren. Es tauche natürlich die Frage auf, ob vielleicht die Huminsäuren und Fulvosäuren ein einheitliches System von Polymeren darstellen, wobei die Fulvosäuren als niedere, viel einfachere Formen der Huminsäuren in Erscheinung treten. Nach KONONOWA kann diese Annahme z. Z. noch nicht als bestätigt angesehen werden und sind weitere Untersuchungen über die Huminstoffe erforderlich, die mit der Erforschung ihrer Herkunft, des Bildungsweges und der biologischen Prozesse kombiniert werden müssen. Hinweise auf die Verwandtschaft der Huminstoffe über ein einheitliches,System von Polymeren ergeben sich u. a. aus den Arbeiten von LAATSCH und WELTE. — Nach längerem Dialysieren der Fulvofraktion aus stark podsoliertem Boden konnte LAATSCH (3) beim anschließenden Eindampfen im Vakuum die Bildung eines braunen Niederschlages beobachten. Dieser löste sich in 1% NaF und setzte sich bei Zusatz von Salzsäure erneut ab ( = Huminsäure). — WELTE (4) spricht von der Möglichkeit, durch fraktionierte Fällung Körperklassen bestimmter Molekülgröße (Übergangsformen) abtrennen zu können, denn bei Molekulargewichtsbestimmungen mit der Ultra-Zentrifuge (Schwerefeld ca. 200000 g) konnte der polymerhomologe Charakter von Huminstoff-Fraktionen anhand stark diffuser Konzentrationsgrenzen nachgewiesen werden. Allgemein wird angenommen, daß sich Huminsäuren auf Grund einsetzender Autoxydation gewisser, in den ersten Phasen von Humifizierungsprozessen anfallender Bauelemente (Ringkörper) bilden. SCHEFFER, WELTE und ZIECHMANN (5) fanden beim Aufbau synthetischer Huminsäuren auf Hydrochinonbasis, daß die Autoxydation zugleich mit der Polymerisation bzw. Polykondensation einsetzt, gleichzeitig Ringsprengungen eingeleitet werden und dabei reaktionsfähige Spaltprodukte entstehen. Die Möglichkeit des Eingreifens von Spaltprodukten in den Polymerisationsvorgang wird als grundsätzlich gegeben angesehen, „ . . . allerdings dürften sie (die Spaltprodukte) 1

Nach einer Habilitationsschrift an der Landwirtschaftlichen Fakultät der Friedxich-Schiller-UniTersität Jena, 1960

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keineswegs so zur Verknüpfung geeignet sein wie die noch intakten Ringgebilde mit ihren genau zu fixierenden Reaktionsstellen. Vielmehr ist anzunehmen, daß sie die Verknüpfung im Sinne' einer Mischpolymerisation bzw. Mischkondensation irregulär führen und damit die Reaktionsstellen der ursprünglich Monomeren zunehmend blockieren. . . . Ist eine genügende Anhäufung der Spaltprodukte erreicht, so gelangt mit der Blockierung die Inhibition voll zur Wirkung, und der Aufbau des Huminsäureteilchens ist damit abgeschlossen." Auch über die Deutung der Lichtabsorptionsspektren nähert man sich neuerdings der Auffassung, daß ,,. . . die Unterschiede in der Größe der Absorption wohl kaum durch unterschiedliche Konstitution der Huminsäuren hervorgerufen werden. Vielmehr muß erwartet werden, daß es sich wie bei Kunststoffen um polymerhomologe Substanzen unterschiedlicher Teilchengröße gleichen Bauprinzips . . ." handelt (SCHLÜTER, 6). Nach SCHEFFER und SCHLÜTER (7) scheint sogar die unterschiedliche Absorption von Braun- und Grauhuminsäuren ihren Ursprung im Polymerisations- bzw. Polykondensationsgrad zu haben. KOBO und TATSUKAWA (8) untersuchten die chemischen Eigenschaften der gefärbten Anteile von Fulvosäure-Fraktionen und fanden, daß „ . . . die chemische Zusammensetzung der gefärbten organischen Substanz der Fulvosäuren die gleiche ist wie in den entsprechenden Huminsäuren, abgesehen vom Humifizierungsgrad". Sie vermuten, daß das gefärbte Material in der Fulvofraktion die Möglichkeit habe, auf dem Wege der Kondensation und Polymerisation in Huminsäuren überzugehen. 'i

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Auch im ersten Teil dieser Arbeit (9) konnte, nach eingehender Beurteilung des Aussagewertes der Farbkriterien (k- und m-Werte)1, nachgewiesen werden, daß in Huminstoffextrakten farbige Komponenten mit unterschiedlicher Größe vorliegen. Die Auftrennung des gefärbten Anteils von Humiiistoffextrakten gelang durch Heranziehung des Diffusionseffektes. Die Huminstoffe diffundierten gegen ihr Lösungsmittel und — nach Ablauf einer gewählten Diffusionszeit — konnten in der sich über der Diffusionsstrecke herausbildenden Konzentrationsverteilung charakteristische Abweichungen gegenüber dem Verlauf eines als homogen angenommenen Substrates beobachtet werden. Weiterhin war festzustellen, daß zwischen den Steilheiten der „typischen Farbkurven" dieser farbigen Huminstoff-Komponenten (m/100 nm-Werte) und ihren Diffusionsgeschwindigkeiten ein Zusammenhang besteht: Die langsamer diffundierenden, größeren farbigen Partikel zeigen geringere Farbtypsteilheiten als die schneller diffundierenden, kleineren Huminstoffpartikel im Gemisch. — Nimmt man an, daß die diffundiereiiden Huminstoffpartikel in molekularer Verteilung vorgelegen haben2 und daß zwischen ihnen eine Verwandtschaft besteht, so handelt es sich bei diesen farbigen Stoffen um Mischpolymerisate, deren Komponenten unterschiedliche Kopplungs- oder Polymerisationsgrade aufweisen. Polymerisationsprozesse müßten sich demnach also über den gefundenen Zusammenhang zwischen Partikelgröße und Farbtypsteilheit auch im Verlaufe von Humifizierungsprozessen als Verschiebungen letzterer zu erkennen geben. 1

Für den Übergang zu Lichtabsorptionsmessungen, insbesondere zu Farbmessungen an Huminstofien im sichtbaren Spektralbereich sprachen folgende Gründe: a) Gegenüber allen bisherigen Kriterien gestatten Farbmessungen eine weitgehendere Spezialisierung auf die eigentlich farbigen Komponenten in den immerhin noch sehr unspezifisch abtrennbaren Huminstoff-Fraktiorien als z. B. C-Bestimmungen, denn bei der Ermittlung des C-Gehaltes können die in de* Fraktion noch vorhandenen farbinaktiven — definitionsgemäß huminstoffifremden — Begleitsubstanzen auch mit erfaßt werden. b) Neben den Farbintensitäten (k-Werte), über welche die jeweils vorliegenden Konzentrationen quantitativ zu ermitteln sind, können gleichzeitig auch die Farbtypänderungen [— jeweilige Steilheitslage der Absorptionskurven, definiert als m/100 nm-Werte (9)] verfolgt werden. ' Es wurde im alkalischen Bereich und mit 'gleichem Lösungsmittel gearbeitet, um Assoziationseffekte und andere sekundäre Einwirkungen auf den Farbtyp zu umgehen.

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A. U b e r das L i c h t a b s o r p t i o n s v e r h a l t e n der H u m i n s t o f f e in der F u l v o f r a k t i o n Der Huminstoff-Gesamtextrakt konnte unter Heranziehung des Diffusionseffektes in seine Komponenten zerlegt werden, da diese entsprechend ihrer Größe mit den ihnen eigenen Diffusionskoeffizienten diffundierten. Der Gesamtextrakt läßt sich jedoch auch durch Anwendung des in der Huminstoff-Analytik seit ODEN gebräuchlichen Fraktionierungsveffahrens in die bekannten Fulvo-, Hymatomelan- und Humminsäurefraktionen zerlegen; das Diffusionsgemisch muß demnach also auch diese konventionellen Fraktionen umfassen. Im Hinblick auf den in ihm gefundenen Zusammenhang zwischen Kopplungsgrad und Farbtyp interessiert deshalb, ob dieser auch für die einzelnen Huminstoff-Fraktionen besteht, ob also die ODEN-Fraktionen selbst als Teilmischpolymerisate des Gesamtextraktes anzusprechen sind. Da von jedem Teilmischpolymerisat eine gewisse „Polymerisationsspanne" umfaßt wird, müssen während des Huminstoffbildungsprozesses auch innerhalb der einzelnen Fraktionen selbst Farbtypänderungen zu beobachten sein. Nach der derzeitig herrschenden Auffassung vom Mechanismus der Huminsäuresynthese, insbesondere n*ch KOBO und TATSUKAWA (8) erscheinen die Monomeren bzw. elementaren Baueinheiten und deren erste Kopplungsprodukte zuerst in der Fulvofraktion eines Huminstoffgesamtextraktes. Auf dem Wege Abb. 1: Zeitliche k- und m-Ändeüber die beginnende Humifizierung verrottenrungen der Fulvofraktion eines Pflander Pflanzenwurzeln wurde deshalb versucht, zenwurzel-Ansatzes durch Verfolgung der zeitlichen Veränderung der Farbkriterien in der Fulvofraktion zunächst einmal Einblick in die anlaufende Polymerisationsphase zu nehmen. Frische Pflanzenwurzeln wurden in Glasgefäßen bei mäßigem Luftzutritt der Verrottung überlassen und daraus in relativ engen zeitlichen Abständen Durchschnittsproben entnommen. Nach Extraktion (es wurde sowohl scharf, 60 min in 0,5 % NaOH bei 70° C, als auch mild, mit 0,5% NaOH 30 min bei Zimmertemperatur, extrahiert) und Fällung wurden die Fulvofraktionen isoliert, zentrifugiert und mit dem Pulfrich-Photometer über alle Filter kolorimetriert. Ein Beispiel (Kartoffelwurzel-Ansatz) aus dieser Versuchsreihe zeigt Abbildung 1. — Die Kurvendarstellung erfolgte durch Bildung gleitender Mittel nach y, = 1/4 (y,.! + 2y, -f y1+1) unter größerer Gewichtserteilung für den jeweiligen Mittelwert. Zur Darstellung kamen die Werte der „starken" Extraktion, — die der „milden" zeigten die gleichen Tendenzen1.

Man erkennt aus Abbildung 1, daß die Menge der farbigen Komponenten (kWerte) in der Fulvo-Fraktion zunächst stark zunimmt, um nach Überschreiten eines Maximums wieder abzufallen. Die m-Werte (Farbtypsteilheiten) dagegen gehen mit sich intensivierender Farbtiefe zurück, steigen aber beim Rückgang der k-Werte wieder an. Daraus wird ersichtlich, daß auch innerhalb der Fulvofraktion Konzentrationsänderungen und insbesondere Typverschiebungen auftreten, über welche sich 1

Eine ausführliche Beschreibung dieser Versuche und des Verhaltens auch der Huminsäure-Fraktion ist in (10) zu finden.

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— unter Übernahme des Zusammenhanges zwischen Typ- und Kopplungsgrad — in der Fulvofraktion ablaufende Polymerisationsgänge anzeigen und ihren Charakter als Teilmischpolymerisat des Gesamtextraktes bestätigen. B. Ein V e r s u c h zur D e u t u n g der in der F u l v o f r a k t i o n b e o b a c h t e t e n Veränderungen Berücksichtigt man den „Vorstufencharakter" der Fulvofraktion, so läßt sich folgern, daß in ihr — in Abhängigkeit vom Nachlieferungsvermögen frischer Elementareinheiten aus dem Substrat und mit gleichzeitig einsetzender Verkopplung — zunächst Monomere und höhermolekulare Einheiten zur Anreicherung kommen. Diese Zunahme von Huminstoffpartikeln kommt offensichtlich in einer analog dazu erfolgenden Farbvertiefung (k-Anstieg) zum Ausdruck. Als Ursache für die gleichzeitig dabei zu beobachtende Verflachung des Farbtyps (Rückgang der m-Werte) ist — im Hinblick auf den oben erwähnten Zusammenhang — der im Verlaufe der nun zu erwartenden Polymerisationen sich ändernde Kopplungsgrad der farbigen HuminstofFkomponenten anzusehen. Diese Annahme ist insofern noch unvollständig, als es sich bei der Fulvofraktion um ein Mischpolymerisat handelt und deshalb alle Komponenten bei der Farbtypausbildung Berücksichtigung finden müssen. Ein besseres Bild bietet die Vorstellung eines über die verschiedenen „Kopplungsklassen" wandernden Häufigkeitsmaximums, das den jeweils in größter Häufigkeit vorliegenden Kopplungsgrad für die Prägung des Farbtyps dominant werden läßt. Ausgehend davon, daß die Fulvofraktion neben der Hymatomelan- und Huminsäurefraktion nur ein Teilmischpolymerisat des Gesamtextraktes darstellt, läßt sich auch eine Erklärung für den in der Fulvofraktion des Wurzelabbauversuches später zu beobachtenden k-Abfall und m-Anstieg geben: Die durch die übliche Fraktionierung des gesamten Huminstoff-Extraktes gegebenen Fraktionsgrenzen sind analytischer Natur, vor denen der Polymerisationsvorgang nicht zum Stillstand kommen wird. Deshalb werden die zur weiteren Polymerisation fähigen Produkte die Fraktionsgrenze überschreiten, also aus der Fulvofraktion verschwinden, und in der Folgefraktion (wahrscheinlich ist dies die Hymatomelanfraktion) auftreten. Jedoch werden aber auch schon in der Fulvofraktion diejenigen Partikel zurückbleiben müssen, welche (unter Berücksichtigung des oben erwähnten, von SCHEFFER, WELTE und ZIECHMANN (5) atigenommenen Inhibitionsprozesses) an ihren Reaktionsstellen blockiert wurden und deshalb nur geringere Kopplungsgrade erreichen konnten. Mit Verschwinden von Partikeln höherer Kopplungsgrade aus der Fulvofraktion (durch deren Ubergang in die Folgefraktion) und Abklingen der Nachlieferung von Huminstoff-Baueinheiten aus dem Substrat werden in zunehmendem Maße diese infolge Inhibition in ihr zurückbleibenden, weniger verkoppelten" Partikel den Farbtyp bestimmen können. Das Häufigkeitsmaximum über den Kopplungsklassen muß sich in der Fulvofraktion also wieder nach links verschieben. .Die Folge ist — falls man wieder den Zusammenhang zwischen Farbtyp- und Kopplungsgrad berücksichtigt — eine Erhöhung der Steilheit (m-Wert-Anstieg) bei gleichzeitigem k-Rückgang. Aus all diesen Feststellungen läßt sich jedoch noch kein bindender Beweis für die im Sinne einer polymeren Reihe vermutete genetische Verwandtschaft der Huminstoffe erbringen. Dieser wäre erst dann erbracht, wenn tatsächlich Übergänge

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zwischen den einzelnen Huminstoff-Fraktionen (und zwar in der vermuteten Folge: Fulvo-, Hymatomelan-, Huminsäurefraktion, Humin) beobachtet werden könnten, wenn also Konzentrationsabnahmen in den vorangehenden Fraktionen gleichzeitige Konzentrationszunahmen in den nachfolgenden Fraktionen gegenüberstehen würden. Ungestört von bereits bei Reaktionsbeginn anwesenden Huminstoffen, von eventuell gleichzeitig einsetzenden biologischen Abbauerscheinungen und von im Boden eventuell möglichen Fesdegungen neu gebildeter Huminstoffe läßt sich eine derartige zeitliche Beobachtung der Huminstoffbildung nur durch Verwendung einer überdies N-freien 1 Modellsubstanz ermöglichen. Im nächsten Abschnitt wird deshalb untersucht, ob bei einer in engen zeitlichen Abständen verfolgten synthetischen Huminstoffbildung die nach obiger Vorstellung zu erwartenden Fraktionsübergänge über die Änderung der hier verwendeten Farbkriterien (k und m) nachweisbar werden. C. F r a k t i o n s ü b e r g ä n g e v o n

Glukose-Huminstoffen

Wird zu einer Glukoselösung Schwefelsäure gegeben, so kann schon bald nach Sichtbarwerden einer sich ständig intensivierenden Braunfärbung die Abscheidung dunkler Flocken beobachtet werden. Die dabei auftretenden farbigen Zwischenprodukte der Inkohlungsreihe lassen sich nach allen bisherigen Kriterien als Huminstoffe ansprechen. Auf die Entstehung von Huminstoffen aus Kohlenhydraten hat schon MARKUSSON (12) hingewiesen. Die bei der Säurehydrolyse der Zellulose anfallenden Zucker bilden wahrscheinlich über Oxymethylfurfurol Succindialdehyd, aus dem durch nächfolgende Polymerisation Huminstoffe (mit furanoiden Bauelementen) entstehen.

Überhaupt ist das Vorkommen von Huminstoffen in der Natur vielfältiger als oft angenommen. Allgemein entstehen nach WELTE (4) Huminstoffe aus „ . . . oxydablen Bauelementen mannigfacher chemischer Konstitution durch Oxydation und anschließende Polymerisation bzw. Kondensation nach einem höchstwahrscheinlich einheitlichen Verknüpfungsschema...". — Dieses einheitliche Verknüpfungsschema, bei dessen Ablauf, wie hier angenommen, die verschiedenen HuminstoffFraktionen durchschritten werden, muß auch für eine Glukose-Huminstoff-Synthese gelten bzw. im Verlauf der Glukoseinkohlung eingehalten werden. 1. Methodik Zu 600 cm3 stark gekühlter 80% H 2 S 0 4 wurden unter intensivem Rühren langsam 100 g Glukose gegeben und die Mischung anschließend auf konstant 30 °C gebracht. In zeitlichen Abständen würden aliquote Teile (je 10 cm3 Lösung) in Zentrifugengläser überführt, um den Inkohlungsprozeß aufzuhalten mit je 90 cm3 H a O verdünnt und wie folgt fraktioniert : Die F u l v o f r a k t i o n läßt sich nach Aufwirbeln der sauren Lösung und nachfolgendem Zentrifugieren gleich als Zentrifugat abtrennen. Der Rückstand wurde mit 8% H 2 S 0 4 gewaschen, im Zentrifugenglas zweimal in Äthanol aufgewirbelt und nach 20 min Einwirkungsdauer erneut zentrifugiert. Hierbei fällt als Zentrifugat die H y m a t o m e l a n f r a k t i o n an. 1

Bei N-Einbau ist nach (11) auch mit einer Beeinflussung des Lichtabsorptionsverhaltens zu rechnen.

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Der alkoholunlösliche Anteil im Zentrifugenglas wurde in 0,5% NaOH gelöst und entspricht der H u m i n s ä u r e f r a k t i o n bzw. blieb später z. T. auch hierin unlöslich ( = Humin, Humuskohle . . .). — Von allen so im Verlauf des Versuches gewonnenen Fraktionen wurden sofort über alle Filter des Pulfrich-Photometers die Extinktionswerte bestimmt, um die Möglichkeit zur Darstellung der von Analyse zu Analyse erfolgenden Konzentrations- und Farbtypänderungen zu haben.

Da auch hier gleichzeitig mit Konzentrationsänderungen erfolgende Typverschiebungen zu erwarten sind, muß mit möglichst konstantem gemessen werden, um über die dann erreichbare Proportionalität zwischen Konzentration und Extinktionsmodul (k^) aus den Farbtiefenmessungen auf Konzentrationsänderungen schließen zu können. Dieser Bedingung nähert man SV if7 so 53 su et te_ 72 sich, wie schon erwähnt (9), durch die Wahl kürzerer Wellenlängen (hier wurden die mit dem Filter S 7 bei X = 496 nm gemessenen Werte zur Konzentrationsermittlung herangezogen). Zur Darstellung der zeitlichen Änderung empfahl sich die Anwendung einer logarithmischen Zeitachse, über der die konzentrationsproportionalen k-Werte aufgetragen wurden. Wie in (9) schon abgeleitet, ist der zur Typdarstellung verwendete m-Wert unabhängig von der jeweiligen Konzentration. Allerdings weicht der Typverlauf [log k = f (X)c] bei den Glukosehuminstoffen in derFus-Fraktion 1 z. T. beachtlich von der sonst meist gefundenen Linearität ab. In Abbildung 2 wurde deshalb einmal der gesamte Kurvenverlauf einiger (aus den insgesamt gemessenen 40) Fus-Stadien dargestellt. Anstatt alle Absorptionskurven zur Abb. 2: Die Verschiebungen der tyDarstellung zu bringen, wurden auch hier trotz pischen Farbkurven in der Fulvoder Nichtlinearität die m-Werte verwendet Fraktion des Glukose-Huminstoff(jedoch nur zwischen den Filtern S 54 und Versuches S 42 approximiert), da sie als einfache Zahlenwerte die Tendenzen der Typänderungen ausreichend genug wiedergeben. Die Darstellung der zeitlichen Typänderungen erfolgte ebenfalls über der logarithmisch gerafften Zeitachse. Unberücksichtigt blieben die konstant gehaltenen Einflüsse der verschiedenen Lösungsmittel auf den Lichtabsorptionsverlauf, weshalb ein Absolutvergleich der Farbwerte zwischen Fus, Hym und HS nicht möglich ist. Hier ist jedoch ein relativer Vergleich der Tendenzen bzw. der Veränderungen innerhalb und zwischen den •einander folgenden Fraktionen erwünscht und möglich. 2. Der Verlauf der Glukose-Huminstoffsynthese Abbildung 3 zeigt die nach eben beschriebener Methodik erhaltenen zeitlichen Änderungen der Farbcharakteristika (Farbtiefe und Farbtyp). Man erkennt zunächst 1

Im folgenden werden für die farbigen Komponenten innerhalb der einzelnen Huminstoff-Fraktionen die Kürzungen Fus, Hym und HS gebraucht.

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in Abbildung 3 (oben), daß tatsächlich die erwartete Fraktionsfolge Fus -> Hym -> HS . . . eingehalten wird, wie aus den einander folgenden Farbintensitätserhöhungen hervorgeht. Nach der bereits für das Geschehen in der Fulvo-Fraktion gegebenen Darstellung muß auch die hier in der F u l v o f r a k t i o n des Glukose-Ansatzes auftretende und sich dann rasch intensivierende Verfärbung einer ständigen Vermehrung aus dem Reaktionsmedium gebildeter farbiger Komponenten zugeschrieben werden. Die anfallenden Huminstoffbausteine verknüpfen sich zu größeren Komplexen und bilden so das Gesamtmischpolymerisat, welches hier zunächst (bei fortgesetzter Nachlieferung aus dem Substrat) noch ganz von der Fulvofraktion umfaßt wird. Die Lage des „mittleren" Verknüpfungsgrades im Mischpolymerisat wird durch die Größe des Nachlieferungsvermögens von Huminstoffbaueinheiten und die Stärke ihrer Verknüpfungstendenzen bestimmt. Da anfangs die Nachlieferung überwiegen wird, müssen die noch relativ gering verkoppelten Komplexe in größter Häufigkeit vorliegen. Nach oben entwickelter Vorstellung besteht weiterhin ein Zusammenhang zwischen der Lage des „Häufigkeitsmaximums über den Kopplungsklassen" und dem danach zur Ausprägung kommenden Verlauf der Lichtabsorptionskurve in dem Sinne, daß geringe Verkopplung eine größere Steilheit (höherer m-Wert) erscheinen läßt, während stärkere Verkopplung eine Verflachung der typischen Farbkurven bewirkt. Danach müßten zum jetzigen Zeitpunkt noch relative hohe m-Werte in der Fulfofraktion angezeigt werden. Dies ist auch der Fall, wie die m Fus -Anfangswerte in Abbildung 3 (unten) erkennen lassen. Mit zunehmender Verknüpfung tritt nun eine größer werdende Menge mehr verkoppelter Komplexe im Mischpolymerisat auf, und das „Häufigkeitsmaximum" muß sich in Richtung zu höheren Kopplungsklassen verschieben. Dabei muß auch der Verlauf der typischen Farbkurven durch eine immer mehr abnehmende Steilheit (kleiner werdende m-Werte) gekennzeichnet sein. Tatsächlich zeigt Abbildung 3 (unten) auch die im erwarteten Sinne erfolgende m Fua -Abnahme während des k Fua Anstieges in Abbildung 3 (oben). Es sei an dieser Stelle an den Verlauf der k- und m-Änderungen in der Fulvo-Fraktion des Pflanzenwurzelansatzes in Abbildung 1 erinnert. Wie ein Vergleich mit den Farbkriterien der Fus-Fraktion in Abbildung 3 zeigt, entsprechen die dort gefundenen Tendenzen (zuerst kj^-Anstieg bei m^-Rückgang und danach kp^-Rückgang bei m^-Anstieg) den auch hier bei der Glukose-Inkohlung erscheinenden.

Bei etwa der 16. Analyse (nach ca. 9 Stunden) blieben auch in der Hymatomelanfraktion farbige Substanzen zurück und wurden meßbar. Offenbar handelt es sich hierbei um aus der Fulvofraktion stammende Komplexe, welche so hohe Kopplungsgrade erreicht haben, daß sie die durch die Analyse gegebene obere Fulvo-Fraktionsgrenze überschreiten können und nun in der Folgefraktion erfaßt werden. Diese Folgefraktion ist die Hymatomelanfraktion, d. h., die Reaktionsprodukte sind säurefällbar, jedoch noch löslich in Äthanol. Aber auch hier stehen sie erst am Beginn der von der Hymatomelanfraktion umfaßten „Kopplungsspanne". Deshalb müssen die anfangs meßbaren Farbtypen (m-Werte) noch relativ steil gegenüber späteren Stadien sein. — Doch zunächst noch einmal zurück zur Fulvofraktion:

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In der Fulvofraktion verringern sich, wie Abbildung 3 (oben) zeigt, nach Erreichen eines Maximums und Durchlaufen einer stark streuenden Phase die den tatsächlichen Konzentrationen weitgehend proportionalen k-Werte. Die Nachlieferung von polymerisationsfähigen Baueinheiten aus dem Reaktionsmedium klingt demnach ab. Die Verknüpfungstendenz zwischen ihnen dominiert, und in der Fulvofraktion werden bei der Analyse immer weniger Komplexe höheren Kopplungsgrades erfaßt, da diese bei der Fraktionierung in die Folgefraktion übergehen. — Mit Abklingen der Nachlieferung und Überwiegen des Fraktionsüberganges wird sich das Häufigkeitsmaximum in der Fus-Fraktion wieder in Richtung zu geringeren Kopplungsgraden hin verschieben müssen. Analog dazu muß eine Erhöhung der m-Werte (höhere Steilheit) meßbar werden, da die zurückbleibenden, offenbar an ihren Kopplungsstellen blockierten Komplexe nun den Farbtyp dominierend prägen können. — Auch diese Tendenz geht aus den experimentell gewonnenen m Fug -Werten, welche nach Auftreten der Hymatomelanfraktion erwartungsgemäß wieder ansteigen, hervor. Die Änderungen der farbigen Komponenten in der H y m a t o m e l a n f r a k t i o n bezüglich Menge und sich herausbildenden Farbtyps (k H y m — und m Hym -Werte) unterscheiden sich im Prinzip nicht von denen in der Fulvofraktion. Auch in der Hymatomelanfraktion wird beim Konzentrationsanstieg eine analoge Verflachung des Farbtyps gemessen — bedingt durch die jeweils quantitativ dominierenden höheren Kopplungsgrade im Hym-Teilmischpolymerisat —, bis auch die in der Hymatomelanfraktion vorhandenen Komplexe eine Größe erreichen, die es ihnen gestattet, bei der Analyse in der Huminsäurefraktion aufzutauchen (nach etwa 30—40 Stunden). Jetzt können nun die in der Hymatomelanfraktion wiederum zurückbleibenden kleineren Komplexe, immer mehr hervortretend, die Ausprägung des Kurventyps im erwarteten Sinne bestimmen (wieder ansteigende m Hym -Werte bei k Hym -Rückgang, Abbildung 3 unten). Auch in der H u m i n s ä u r e f r a k t i o n ist ein ganz analoges Verhalten der farbigen Komponenten festzustellen. Hier tritt zusätzlich eine stoßweise erscheinende Konzentrationsänderung auf (Abfall zwischen 39. und 43. Analyse). Ob diese reell ist, sei dahingestellt. Allerdings zeigt auch m H y m in gleicher Zeitspanne einen bemerkenswerten Steilheitsrückgang, der auf gewisse Zusammenhänge schließen läßt. 3. Die „Streuphase" Nach einem zunächst stetig erfolgenden Anstieg der k Fu8 -Werte traten mit Annäherung an das Farbintensitätsmaximum und dessen Überschreitung sehr starke Schwankungen auf. Diese Schwankungen etwa allein durch erhöhte Analysenstreuung erklären zu wollen, erscheint unrichtig, da sie z. B. während des k Fus -Anstieges nicht einsetzten und der Analysengang selbst immer unverändert beibehalten wurde. Unter Heranziehung oben entwickelter Vorstellungen über die Fraktionsübergänge der Humijistoffe läßt sich jedoch auch diese „Streuphase" erklären und der Grund dafür angeben, warum sie gerade während des betreffenden Zeitabschnittes auftreten mußte. Die Schwankungen von k F u s setzten auffallenderweise erst dann ein, als meßbare Farbintensitäten in der Hymatomelanfraktion auftraten, d. h., als im Reaktionsmedium eine größere Anzahl an der ersten Fraktionsgrenze stehender Produkte höheren

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FREYTAG, Beitrag zur Kenntnis der Huminsäuresynthese

Kopplungsgrades erschienen. Diese Produkte stehen davor, die durch die Analysenbedingungen gegebene Fraktionsgrenze Fus -> Hym zu überschreiten. In diesem labilen Versuchstadium genügt schon die zwischen den ersten Analysenmanipulationen liegende Zeitspanne, größere Anteile dieser, der Flockungsgrenze nahestehenden Komplexe in die Folgefraktion übergehen zu lassen. Bei dem tiefliegenden k Fua Wert der 21. Probe z. B. sind bereits größere Mengen von Substanzen höheren Kopplungsgrades in die Hymatomelanfraktion übergewechselt, während beim nächsten Wert (22. Probe) der größere Anteil noch in der Fulvofraktion verblieb. Es folgt daraus, daß zwischen den k Fus - und k Hym -Werten eine Gegenläufigkeit bestehen muß, die sich auch im Kurvenverlauf erkennen läßt (Unterschiede im Ordinaten-Maßstab beachten!). Wenn infolge dieses labilen Zustandes (z. B. bei der 21. Probe) größere Mengen von farbigen Komponenten höheren Kopplungsgrades während der Fraktionierungsmanipulationen schon in die Folgefraktion gelangen konnten, so muß sich dies auch im betreffenden m-Wert der Fulvofraktion bemerkbar machen, da die hier zurückbleibenden Komponenten geringeren Kopplungsgrades nun den Typ dominierend prägen können (Häufigkeit zu kleineren Koppelprodukten hin verschoben, d. h. höhere Steilheit im Typ bzw. höherer m-Wert). Ein während der Streuphase erfolgender Rückgang von k F u a muß also von einer Zunahme der Typsteilheit m F u s begleitet sein, was sich auch aus Abbildung 3 ergibt. Abschließend kann für Teil II festgestellt werden, daß zwischen den bei der Glukose-Inkohlung auftretenden Huminstoffen tatsächlich eine Verwandtschaft besteht, die sich im erwarteten Sinne über die in der Folge Fus Hym HS (-> Humin) beobachteten Fraktionsübergänge bemerkbar macht. Ob auch für unter natürlichen Bedingungen entstandene Huminstoffe dieser Zusammenhang besteht, ob zwischen ihnen ebenfalls Fraktionsübergänge erfolgen und ob sich die hier abgeleiteten Vorstellungen auch zwecks Erklärung der dort auftretenden Farbänderungen übertragen lassen, soll schließlich im III. Teil dieser Arbeit untersucht werden. Zusammenfassung Versuche, die zeitlichen Änderungen der Farbkriterien in Huminstoffextrakten aus verrottenden Pflanzenwurzeln zu verfolgen, führten zu der Annahme, daß zwischen den einzelnen' Huminstoffen (Fulvo-, Hymatomelan-, Huminsäurefraktion und Humin) eine Verwandtschaft im Sinne einer polymeren Reihe besteht. Die aus dieser Annahme im Verlaufe von Humifizierungsprozessen auch zu erwartenden Übergänge zwischen den einzelnen Huminstoflfraktionen konnten bei einer in engen zeitlichen Abständen beobachteten synthetischen Huminstoffbildung (Glukose-Inkohlung) nachgewiesen werden. Die Übergänge erfolgten von der Fulvo- zur Hymatomelanund zur Huminsäurefraktion, wobei jeweils mit Rückgang der Konzentration in der vorangehenden eine Konzentrationszunahme in der nachfolgenden Fraktion festgestellt werden konnte. Aus den dabei gleichzeitig meßbar werdenden Farbtypänderungen ließen sich — unter Berücksichtigung des aus Diffusionsmessungen gefundenen Zusammenhanges zwischen Farbtypsteilheit und Kopplungsgrad — Verschiebungen in den Polymerisationgraden der als Teilmischpolymerisate mit analytisch gegebenen Grenzen anzusehenden Huminstoff-Fraktionen erkennen.

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9, 1961

653

PesioMe OnHTH — npOCOie^HTb M3M6HGHH6 no BpGMeHH KpHTepnä OKpaCKH B BKCTpaKTaX ryMHHOBHx BemecTB hb nepenpeBaiomnx pacTHTejibHBix KopHeii, npHBejin k npe^nojiOHteHHK), i t o MejK^y OT^ejitHHMH ryMHHOBUMH BemecTBaMH ($yjibBOKHOjiOTa, rHMaTOMejiaHOBan KHCJiOTa, ryMHHOBaa KHCJiOTa h ryMHH) HMeeTCH POactbo no nojiHMepHOMy pa^y. Ha btoto npennojioweHHH ojKHßaeMHe nepexoAH MeiKfly OTpteJitHHMH (|»paKLi,HHMn ryMHHOBiix BemecTB b npoijecce ryMH$HKai;HH ÖbUIH flOKa3aHH npH KpaTKOCpOHHHX HaßjHOfleHHHX CHHTeTHieCKOrO oßpasoBaHHH ryMHHOBHx BemecTB (oôyrjiHBaHne rjii0K03u). üepexoAH hmcjih mccto Ment^y «|»yjibBO-KHOJiOTOft, rHMaTOMejiaHOBOtt khcjiotoä h ryMHHOBOÄ. Ilpn btom yMeubmeHHe KOHijeHTpaijHH b npeflmecTByiomea paKijHH ôbijio CBH3aHO c yBejinieHHeM KOHqeHTpai(HH b nocjienyiomeii paKqmi. OßHOBpeineHHO cbthmh hmcioii^hmm MeCTO H3M6H6HHHMH THna O K p a C K H M05KH0 ÔHJIO Ha OCHOBe HaflfleHHOrO B 3 a H M 0 0 T HomeHHH Meatfly KpyTH3H0ft THna OKpaCKH h CTeneHH cijenjieHHH np« onpesejiemiH AH(|>(j)y3HH BHHBHTb H3M6HeHHe B CTeneHH nOJIHMepH3ai(HH B $paKIJHHX ryMHHObmx Ben^ecTB. IIocjieflHee xapaKTepH3yeTCH, nan nacTHtie CMemaHHHe nojiHMepn8BTH c onpeflejieHHHMH, no aHajiHTHKe, rpaHHi^aMH. Summary Attempts to trace the temporal changes of colour criteria in humin extracts from rotting plant roots led to the assumption that the individual humic substances (fulvo-, hymatomelan-, humic acid fraction and humin) are related by a polymeric series. The transitions between the individual humin fractions to be expected in the course of the humification processes could be demonstrated by a synthetic humin formation (glucose-carboni2ation) which has been observed at close intervals. The transitions took place from the fulvo- via the hymatomelan to the humic acid fraction, a decrease of concentration in the previous fraction being always associated with an increase of concentration in the subsequent fraction. Considering the correlation between colour type slope and degree of linkage obtained by diffusion measurements, the colour type change which could be measured then showed shiftments in the polymerisation degrees of the humin fractions which are looked upon as partly mixed polymerisates with analytically fixed limits. Literaturverzeichnis 1. FLAIG, W.: Sixième congrès de la science du sol. Paris 1956, II10, 4 1 7 - 4 7 8 2. KONONOWA, M. M. : Die Huminstoffe des Bodens (Ergebnisse und Probleme der Humusforschung). 1958, Berlin, Dt. Verl. d. Wiss. 3. LAATSCH, W. : Untersuchung über die Bildung und Anreicherung von Humusstoffen. Beitr. Agrarwiss. 1958, III. 4. WELTE, E. : Über die Entstehung von Huminsäuren und Wege ihrer Reindarstellung. Z. Pflanzenernähr., Düng., Bodenkde. 1952, 56, 105 5. SCHEFFER, F., WELTE, E., und ZIECHMANN, W., unter Mitarbeit von NIEMANN, A., und M. SCHATZ : Über Untersuchungen an künstlichen Huminsäuren. Z. Pflanzenernähr., Düng., Bodenkde. 1955, 69, 58—65 6. SCHLÜTER, H. : Uber Sedimentations- und Absorptionsmessungen an elektrophoretisch getrennten Huminäure-Fraktionen. 1957. Diss. Univ. Göttingen

654

FREYTAG, Beitrag zur Kenntnis der Huminsiuresynthese

7. SCHEFFER, F., und H. SCHLÜTER: Uber Aufbau und Eigenschaften der Braunund Grauhuminsäuren. Z. Pflanzenernähr., Düng., Bodenkde. 1959, 84, 184—193, bzw. Verh. II. u. IV. Kommission d. Internat. Bodenkundl. Ges. Hamburg. 1958, Bd. I 8. KOBO, K., und R. TATSUKAWA: On the colored material of fulvic acid. Z. Pflanzenernähr., Düng., Bodenkde. 1958, 84,137—147 9. FREYTAG, H. E.: Ein Beitrag zur Kenntnis der Huminsäuresynthese. I. Teil: Uber die Zerlegung von Huminstoffextrakten mit Hilfe der Diffusion und Zusammenhänge zwischen Kopplungsgrad und Farbtypsteilheit. Albrecht-Thaer-Arch. 1961, 5, 584—603 10. FREYTAG, H. E., und A. KULLMANN: Die stofflichen Veränderungen der abgestorbenen Wurzeln einiger Kulturpflanzen. II. Mitt. Der Humifizierungsverlauf in den Wurzelansätzen. Z. Acker- u. Pflanzenbau 1958, 105, 335—348 11. SCHEFFER, F., und E . W E L T E : Über absorptionsphotometrische Untersuchungen an natürlichen Huminstoffen. Landwirtsch. Forsch. 1950, 9, 190—220 12. MARKUSSON, J . : Torfzusammensetzung und Lignintheorie. Angew. Chem. 1925, 38, 339

655 Aus dem Institut für Landwirtschaftliches Versuchs- und Untersuchungswesen Leipzig der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin (Direktor: Dr. H. PETER)

H. PETER und S. MARKERT

Uber die Pufferung humoser Böden und die Bestimmung ihres Kalkbedarfes mit der Methylenblau-Methode Teil I: Beziehung zwischen MB-Sorption und Pufferung bei Böden mit verschiedenen Gehalten an organischer Substanz Eingegangen: 23. 5.1961

Die Auswertung von chemischen Bodenuntersuchungsergebnissen erfolgt bei Böden mit hohem Gehalt an organischer Substanz unter anderen Gesichtspunkten als bei Mineralböden. Es ist daher allgemein üblich, zwischen „humosen" und „nicht humosen" Böden zu unterscheiden. Einen scharfen Trennungsstrich zu ziehen, ist jedoch schwer möglich, weil der Übergang zwischen beiden Bodengruppen gleitend ist. Außerdem ist die exakte analytische Erfassung „echter Humusstoffe" problematisch, ja sogar die Definition des Begriffes „Humus" konnte noch nicht endgültig gelöst werden. Auch hinsichtlich der Bezeichnung von Böden mit unterschiedlichen Gehalten an organischer Substanz sind in der Literatur sehr unterschiedliche Angaben zu finden [vgl. z. B. Methodenbuch I: Die Untersuchung von Böden, S. 50 (12), HOFFMANN u. FRERKS (2), BRÜNE u. ARNDT (1), Richtzahlen und Tabellen für die Landwirtschaft (5)]. Im Anschluß an unsere Untersuchungen über die Bestimmung des Kalkbedarfes von Mineralböden mit Hilfe der Methylenblausorption und der pH-Werte (6) haben wir geprüft, inwieweit es möglich ist, den Kalkbedarf humoser Proben mittels des gleichen Schnellverfahrens zu bestimmen bzw. inwieweit es erforderlich ist, das Verfahren abzuwandeln. Da die Verwendung der MB-Sorptionszahlen (8, 9) zur Kalkbedarfsbestimmung im wesentlichen auf der engen Beziehung zwischen Sorptionseigenschaften und Pufferungsfähigkeit der Böden basiert, prüften wir in diesem Zusammenhang zuerst die Beziehung zwischen MB-Sorption und Pufferung der Böden mit verschiedenen Gehalten an organischer Substanz. Die Auswertung dieser Ergebnisse hinsichtlich eines Vorschlages zur Kalkbedarfsbestimmung humoser Proben bei Massenanalysen wird dann im Teil II dieser Arbeit gegeben. a) Beziehung zwischen M B - S o r p t i o n und H u m u s g e h a l t bei S a n d b ö d e n Die bei der obligatorischen chemischen Bodenuntersuchung als „humos" bezeichneten Sande weisen meist höhere MB-Sorptionszahlen auf, so daß diese nicht den geringen Sorptionswerten der mineralischen Sandböden entsprechen. Die Sorption humoser Sande entspricht vielmehr oft den mäßig sorbierenden Mineralböden mit MB-Sorptionswerten von 3,5—7,5 mval. Sandböden mit hohem Humusgehalt weisen meist so hohe Sorptionswerte auf, daß sie zu den stark sorbierenden Böden gezählt werden müssen. Bei 89 Sandböden mit verschiedenen Gehalten an organischer Substanz fanden wir die in Abbildung 1 dargestellte Beziehung zwischen der Methylenblausorption und dem Gehalt an organischem Bodenmaterial. Die MB-

FETER u. MARKERT, Beziehung zwischen BM-Sorption und Pufierung

656

Sorption wurde mit gepufferter 0,25%iger MB-Lösung festgestellt, damit der pHWert die Höhe der Sorption nicht beeinflußt (7). Der Gehalt an organischer Substanz wurde durch nasse Verbrennung mit Chromschwefelsäure nach RAUTERBERG und KREMKUS (10) ermittelt. Zwischen den beiden Parameterlinien der Abbildung 1 liegen die Proben, deren organische Substanz eine MB-Sorption von 65—200 mval pro 100% aufweist. Das Mittel aller Werte lag bei 110mval/100% organischer Substanz. Das bedeutet, daß im Durchschnitt der untersuchten Böden die MBSorption jeweils um 1,1 mval steigt, wenn der Gehalt an organischer Substanz 1% größer wird. Die starke Streuung der Sorptionswerte um den Mittelwert 110 mval/ 100% dürfte im wesentlichen durch verschiedene Sorptionsqualitäten der Humussubstanzen hervorgerufen worden sein. Allerdings muß auch die geringe Sorption der mineralischen Komponente der Sande in Rechnung gesetzt werden, so daß die MB-Sorption der reinen organischen Substanz bei den meisten Proben etwas niedriger liegen dürfte. Es handelt sich bei diesen Sanden jedoch um Proben, deren Gehalt an Teilchen mit dem Durchmesser < 0,02 mm unter 10% lag. Die Bestimmung der MB-Sorption nach Humuszerstörung mit H 2 0 2 stieß auf Schwierigkeiten, wahrscheinlich wegen der auftretenden Redoxvorgänge, auf die der MB-Farbstoff durch Bildung der Leukobase reagiert, und wurde wegen der mangelnden Reproduzierbarkeit nicht weiter durchgeführt. Die Herkunft des Versuchsböden war unterschiedlich, sie stammen z. T. aus Forstpflanzgärten des Bezirkes Frankfurt, z. T. sind es Heidesande der Kreise Potsdam und Eberswalde, z. T. saure Waldböden der Leipziger 15 Umgebung (Oberholz). 1>f 13 12

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8 7 6 5

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MB-Sorpfion

? 10

in mväl/IOOg Boden (*Na. CH,COO)

Abb. 1: Beziehung zwischen der MB-Sorption (gepufferte Lösung) und dem Gehalt an organischer . , , Substanz bei Sandböden (Zwischen den beiden Parameter-Linien liegen die Böden, deren organische Substanz eine

Sorption

zwischen 65 und 200 mval/100 g aufweist.)

Die hohe MB-Sorption der organischen Substanzen der Böden entspricht der bekannten Tatsache, daß die Sorptionskapazität der Huminstoffe relativ hoch ist, da sie eine große innere Oberfläche mit guter Zugänglichkeit der reaktionsfähigen Gruppen besitzen. Bei sauren Heide. sanden z. B. ist die Sorption der organischen Substanz, bezogen auf 100%, geringer als bei Schwarzerden, jedoch ist sie höher als die Sorption der Tonminerale Kaolinit und Illit und reicht an die der Montmorillonitgruppe heran. Die Adsorption des MB an K a ß l e r

B r a u n

g e h t

aug

A b b ü

_

dung 2 hervor. Es wurden zu Quarzsand gestaffelte Mengen an Kaßler B m i n y o n ge. , _ ., , „ • i

§eben- Jewells

1U

S d e r ^mische

wurden mit 125 ml 0,25%iger ge-

657

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9,1961

pufferter MB-Lösung versetzt und die MB-Sorption nach verschiedenen Zeitabständen festge•ö stellt. Erst nach 6 Tagen war das Adsorptionsgleichgewicht konI stant. In Abbildung 2 ist an der •Ordinate der Gehalt an Kaßler Braun in % im Quarzsandgemisch und an der Abszisse die MB-Sorption in mval/100 g des Gemisches angetragen. Die I durchgezogene Kurve bezieht sich auf die MB-Adsorption nach Erreichung des Gleichgewichtes, I 2 3 > t s e v a 9 die gestrichelte auf die AdsorpMB - Sorption in mvat/100g Qcmisch tion nach 24 Stunden. In der Tabelle 1 wurden die Meßdaten Abb. 2: Beziehung zwischen der MB-Sorption (gepufferte Lösung) und dem Gehalt anKaßler Braun der MB-Adsorption nicht nur im Quarzsandgemisch für 100 g des Gemisches Kaßler Braun + Quarzsand, sondern auch auf jeweils 100 g Kaßler Braun bezogen. Werden diese dann mit dem entsprechenden Umrechnungsfaktor MB ->• U K multipliziert (vgl. Spalte 5), so ergibt sich eine Umtauschkapazität des Kaßler Brauns von etwa 160 mval nach 24 Stunden und von ca. 240 mval nach Erreichung des Adsorptionsgleichgewichtes mit dem zugefügten Methylenblau.

I

Tabelle 1 MB-Adsorption an Kaßler Braun Menge an Kaßler Braun im Quarzsand

%

g

MB-Sorption in mval pro 100 g des Gemisches 24 h

1 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

9,9 9,8 9,7 9,6 9,5 9,4 9,3 9,2 9,1 9,0

6 T

8-

24 h

2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1,2 2,3 3,4 4,4 5,4 6,3 7,0 7,7 8,3 8,8

1,8 3,4 4,9 6,3 7,5 8,5 9,3 9,9 >10,0 >10,0

Vgl. Nr. (9) des Literaturverzeichnisses 46

pro 100 g Kaßler Braun

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9, 1961

6 Tg.

Faktor MB UK1

3 120 115 113 110 108 105 100 96 92 88

6 Tg.

24 h

Korrigierte MBWerte, UK-Wert mval/100 g Kaßler Braun 24 h

4

180 170 163 157 150 142 133 124 >111 —

1,28 1,39 1,45 1,51 1,54 1,56 1,59 1,61 1,64 1,67

1,35 1,45 1,52 1,56 1,60 1,65 1,73 >1,76 >1,76 >1,76

6 Tg. 5

164 160 164 166 166 164 159 155 151 147

243 247 248 245 240 234 230 >218 >218. —

658

FETER u. MARKERT, Beziehung zwischen MB-Sorption und Puflerung

b) Die P u f f e r u n g h u m o s e r B ö d e n Im ganzen gesehen kann aus den bisher gewonnenen Untersuchungsbefunden entnommen werden, daß sich die MB-Sorptionswerte mit steigendem Humusgehalt proportional erhöhen. Dabei spielt die Sorptionsqualität der Humussubstanz selbst eine bedeutende variierende Rolle. Unsere Arbeitshypothese ging nun dahin, daß das Pufferungsvermögen humoser Böden ebenso wie das der Mineralböden im wesentlichen von der Sorptionsfähigkeit des Bodens abhängig ist, wobei sich das Sorptionsvermögen der mineralischen und organischen Komponente der Böden summiert. Falls diese Voraussetzung zutrifft, dann ist der Kalkbedarf vom Sorptionswert ableitbar, wenn der AnfangspH-Wert der einzelnen Böden berücksichtigt und der gleiche End-pH-Wert angestrebt wird. Von 9 Böden bestimmten wir die Pufferungskurven nach Methode JENSEN (3) mit gestaffelten Zusätzen von 1 /30 n Ca(OH)2-Lösung. Die Böden wurden so ausgewählt, daß gleiche Anfangs-pH-Werte von 3,7 bis 4,2 vorlagen, jedoch möglichst unterschiedliche MB-Sorption und Humusgehalte. Die MB-Werte lagen zwischen 1,8 und 13,0 mval, die Gehalte an organischer Substanz zwischen 2,1 und 14,5%. Die erhaltenen Pufferungskurven sind in Abbildung 3 dargestellt. An der Abszisse sind die zugefügten Basenmengen in mval/100 g Boden bzw. in dt CaO/ha und an der Ordinate die nach jeweils 4 Tagen gemessenen End-pH-Werte (KCl-Zusatz) an-

verschiedenen Gehalten an organischer Substanz Boden I: MB Boden II: MB Boden III: MB Boden IV: MB Boden V : MB Boden VI: MB Boden VII: MB Boden VIII: MB Boden IX: MB

= = = = = = = = =

1,8 mval, organische Substanz = 2,2 mval, organische Substanz = 2,8 mval, organische Substanz = 4,4 mval, organische Substanz = 5,5 mval, organische Substanz = 6,4 mval, organische Substanz = 7,4 mval, organische Substanz = 9,0 mval, organische Substanz = > 9,7 mval, organische Substanz

2,1% 2,2% 2,5% 4,6% 3,8% 5,7% 8,5% 9,0% = 14,5%

659

Albrecht-Thaer-Archiy, Band 5, Heft 9,1961

9

10

TT 12

13

Tf

IS % organische

Substanz

-Abb. 4 : Beziehung zwischen Pufferung und MB-Sorption bzw. zwischen Pufferung und Gehalt an organischer Substanz bei Sandböden; x - x Beziehung zwischen Pufferung und MB-Sorption, O O Beziehung zwischen Pufferung und Gehalt an organischer Substanz (Die römischen Zahlen beziehen sich auf die Probenbezeichnung in Abb. 3)

getragen. Wie ersichtlich, haben die Pufferungskurven im pH-Bereich zwischen 4,0 und 7,0 annähernd die Form von Geraden. Die Neigung dieser Pufferungskurven ist von der Sorption des Bodens abhängig, d. h., zur Erzielung eines beliebigen End-pH-Wertes sind bei gleichem Anfangs-pH-Wert um so größere Basenmengen erforderlich, je höher die Sorptionsfähigkeit der betreffenden Böden liegt. Außerdem ist aus den Analysendaten zu erkennen, daß z w i s c h e n S o r p t i o n u n d P u f f e r u n g eine e n g e r e B e z i e h u n g b e s t e h t als z w i s c h e n dem G e h a l t an o r g a n i scher S u b s t a n z u n d der P u f f e r u n g . So weist z. B. Boden Nr. V einen geringeren Gehalt an organischer Substanz auf (3,8%) als Boden Nr. IV (4,6%), die Pufferung ist jedoch bei V größer als bei IV, entsprechend den MB-Werten 5,5 bzw. 4,4 mval. Trägt man die Analysenwerte in der Anordnung der Abbildung 4 auf, so zeigt sich die enge Beziehung zwischen MB-Sorption und Pufferung und die weniger enge zwischen dem Gehalt an organischer Substanz und Pufferung deutlich. Zur weiteren Prüfung der Frage,' inwieweit die Beziehung zwischen MB-Sorption und Pufferung vom Gehalt an organischer Substanz beeinflußt wird, ermittelten wir von über 200 Versuchsböden den Kalkbedarf mit unserer MB-Methode. Zu diesem Zwecke bestimmten wir zunächst die Gehalte an organischer Substanz und die pH(KCl)-Werte und wählten davon die Proben aus, deren pH-Werte unter 5,0 lagen und deren Humusgehalt größer war als 2%. Von diesen Versuchsböden wurde außerdem die MB-Sorption unter Zusatz von Natriumacetat ermittelt. Der Kalkbedarf wurde aus den MB- und pH-Werten in der Höhe festgestellt, daß er die Böden auf den End-pH-Wert 5,0 bringen sollte. Dazu wurde das gleiche Verfahren angewandt, welches wir früher für die Kalkbedarfsbestimmung für Mineralböden ent46*

660

PETER u. MARKERT, Beziehung zwischen MB-Sorption und Pufferung

wickelten. Es ist ausführlich beschrieben in (6). Das. dort beschriebene Kalkbedarfsdiagramm wurde für die Benutzung der gepufferten MB-Lösung entsprechend umgewandelt und ist in der abgewandelten Form in Abbildung 5 wiedergegeben. An der Abszisse der Abbildung 5 ist die MB-Sorption in gepufferter Lösung angetragen, die Parameter geben die pH(KCl)-Werte wieder, und an der Ordinate kann der Kalkbedarf in dt CaO/ha abgelesen werden. Bei Ermittlung der MB-Sorption mit gepufferter Lösung ist der Einfluß der pH-Werte auf die Höhe der Sorption ausgeschaltet, die UK-Werte (bezogen auf Methode MEHLICH, 4) stehen deshalb senkrecht über der Abszisse. Kalkbedarfszahlen für den End-pH-Wert 7,5, d. h. etwa bis zum H-Wert 0, sind direkt an der Ordinate ablesbar. Zur Bestimmung von Kalkbedarfszahlen für andere beliebige End-pH-Werte kann zwischen den einzelnen pH-Linien senkrecht interpoliert werden. Entsprechende Auswertungstabellen zur erleichterten Ablesung von Kalkbedarfszahlen geben wir im Teil II (Tabellen 2, 3 und 4). Nachdem auf diese Weise aus den MB- und pH-Werten die Kalkbedarfszahlen für den End-pH-Wert 5,0 mit Hilfe des Diagrammes 5 ermittelt waren, führten wir mit den gewonnenen Kalkbedarfswerten Labordüngeversuche durch. Auf diese Weise sollte sich zeigen, inwieweit der erstrebte End-pH-Wert 5,0 durch die Verabreichung von stöchiometrisch den CaO-Mengen entsprechenden Ca(OH)2-Gaben auch tatsächlich erreicht- wird. Zu diesem Zwecke wurden von den Versuchsböden je 10 g mit 0,5 g KCl versetzt und dann diejenige Menge einer 1/30 nCa(OH)2-Lösung zugegeben, die dem Kalkbedarf nach dem MB-Verfahren entspricht (1 ml pro 10 g Boden entspricht 2,8 dt CaO pro ha). Mit kohlensäurefreiem Wasser wurde auf 50 ml aufgefüllt und 4 Tage bei häufigem Umrühren stehen gelassen. Danach wurden elektrometrisch mit Glaselektrode die erreichten End-pH-Werte gemessen und mit dem gewünschten Soll-End-pH-Wert verglichen.

-+-MB

mva/

(Na-Acetat-gepufferte

Q2S%ige

MB-Lösung

Abb. 5: Kalkbedarf aus MB-und pH-Werten

Die Meßdaten gehen aus Tabelle 2 in allen Einzelheiten hervor. Die Reihenfolge der Böden wurde nach steigendem Gehalt an organischer Substanz geordnet. In Spalte 1 sind die pH-Werte, in Spalte 2 die MB-Sorptionszahlen in mval/100 g Boden (Schnellverfahren, gepufferte MB-Lösung), in Spalte 3 die Gehalte an organischer Substanz in % angegeben. Aus Spalte 4a geht der Kalkbedarf hervor,

welcher

aus

den

661

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9, 1961

Tabelle 2 Kalkbedarf von humosen Sanden für den End-pH-Wert 5,0

Nr.

pH (KCl)

1 32 18 10 15 9 16 13 25 29 34 2 40 41 6 23 28 36 19 17 24 . 8 26 55 56 16a 54 22 20 33 11 12b 37 15a 3a 9a 58 45 la le 63 43 31 14 2a

. 3,97 4,25 3,99 4,00 4,07 4,02 4,04 3,86 ' 3,98 3,96 3,91 3,99 3,91 3,90 3,89 3,75 3,85 3,83 3,91 3,91 4,02 3,93 3,98 3,65 3,50 3,63 3,83 3,82 3,87 3,88 3,72 4,00 4,32 3,20 3,85 3,68 , 3,57 3,00 3,88 3,45 3,70 3,91 3,41 3,03

MBSorption mval

organische Substanz

%

2

3

2,2 2,6 2,2 1,8 2,4 2,2 2,4 2,8 2,6 2,6 2,7 2,2 2,9 3,1 2,8 2,4 3,5 2,7 2,9 2,6 3,2 2,0 2,6 3,0 5,3 3,0 4,0 2,4 2,9 3,6 4,3 2,7 5,5 5,4 5,5 4,5 4,9 8,0 3,1 6,0 4,3 3,5 5,7 7,2

2,1 2,1 2,1 2,1 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 2,5 2,6 2,7 2,7 2,7 2,8 2,8 2,8 2,8 2,9 3,0 3,0 3,1 3,2 3,4 3,4 3,5 3,7 3,8 3,8 4,0 4,2' 4,2 4,2 4,3 4,4 4,4 4,5 4,5

CaO-Bedarf aus MB-pH ml 1/30 n Ca(OH)a dt/ha auf 10 g Boden 4a 7 5 7 5 6 6 6 10 8 8 9 7 10 11 10 10 12 10 10 8 8 7 8 12 23 12 15 8 10 12 15 8 12 28 17 20 20 , 48 11 28 16 11 26 40

4b 2,50 1,79 2,50 1,79 2,14 2,14 2,14 3,57 2,86 2,86 3,21 2,50 3,57 3,93 3,57 3,57 4,29 3,57 3,57 2,86 2,86 2,50 2,86 4,29 8,21 4,29 5,36 2,86 3,57 4,29 5,36 2,86 4,29 10,00 6,07 7,14 7,14 17,14 3,93 10,00 5,71 3,93 9,29 14,29

End-pH-Wert nach der Kalkung erreicht

Differenz zu 5,0

5a

5b

4,90 4,92 4,75 4,90 4,89 5,02 4,82 4,72 4,80 4,95 4,85 5,01 5,03 4,98 4,90 4,87 4,70 4,65 4,70 4,95 4,86 4,75 5,02 4,86 5,01 5,00 4,93 4,75 4,80 4,95 4,89 5,05 5,05 5,05 5,05 5,10 4,88 5,10 4,40 5,06 4,85 ' 4,65 4,86 4,90

-0,10 -0,08 -0,25 -0,10 -0,11 + 0,02 -0,18 -0,28 -0,20 -0,05 -0,15 + 0,01 + 0,03 -0,02 -0,10 -0,13 -0,30 -0,35 -0,30 -0,05 -0,14 -0,25 + 0,02 -0,14 + 0,01 ±0,00 -0,07 -0,25 -0,20 -0,05 -0,11 + 0,05 + 0,05 + 0,05 + 0,05 + 0,10 -0.12 + 0,10 -0,60 + 0,06 . -0,15 -0,35 -0,14 -0,10

662

PETER u. MARKERT, Beziehung zwischen MB-Sorption und Pufferung

Fortsetzung von Tabelle 2

Nr.

pH (KCl)

1 52 60 42 53 5a 66 39 65 61 Ho 8 50 H 32a P 4511 59 64 57 68 Ho 6 67 69 47 Ho 7 44 A 544 51 Ho 56 Ha 27a 62 Ha 28a 46 49 48 P 461 P 48 II P 49 II P 481 P 491 P 46 II P 44 II P 47 II H 14a P 41 II P 42 II P 39 II Ha 16a

MBSorption mval 2

4,02 3,0 4,07 4,4 3,67 6,2 4,02 4,2 4,48 8,0 3,55 5,6 3,61 4,6 3,66 5,2 3,65 6,9 3,80 6,4 3,44 6,3 4,90 , 5,8 4,95 >9,7 3,45 8,2 3,56 6,5 3,30 7,6 7,2 3,49 4,20 8,9 3,44 7,3 3,55 8,6 3,38 8,0 4,00 7,9 3,35 ' 7,8 4,88 6,6 3,44 7,3 3,85 9,5 4,75 6,3 3,94 7,4 4,65 7,2 3,89 9,0 3,31 7,6 8,0 3,26 4,15 >9,7 4,85 >9,7 4,90 >9,7 4,30 >9,7 4,40 >9,7 >9,7 4,60 >9,7 4,43 4,75 >9,7 4,40 9,5 4,20 >9,7 4,25 >9,7 3,95 >9,7 4,40 " 8,6

organische Substanz

% 3

4,6 4,6 4,8 4,9 5,0 5,0 5,1 ' 5,3 5,6 5,7 5,8 5,9 6,0 6,0 6,2 6,3 6,4 * 6,5 6,6 7,0 7,0 7,1 7,3 7,5" 7,6 7,7 8,2 8,5 8,6 9,0 9,3 9,9 10,0 10,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 13,5 14,1 14,5 14,5 14,5 15,6

CaO-Bedarf aus MB-pH ml 1/30 n Ca(OH)a dt/ha auf 10 g Boden 4a

4b

9 11 23 11 12 23 18 21 27 23 30 2 1 38 28 39 32 22 34 36 40 23 39 2 34 32 4 23" 8 31 37 39 26 5 3 21 19 11 18 7 17 24 23 35 16

3,21 3,93 8,21 3,93 4,29 8,21 6,43 7,50 9,64 8,21 10,71 0,71 0,36 13,57 10,00 13,93 11,43 7,86 12,14 12,86 14,29 8,21 13,93 0,71 12,14 11,43 1,43 8,21 2,86 11,07 13,21 13,93 9,29 1,79 1,07 7,50 6,79 3,93 6,43 2,50 6,07 8,57 8,21 12,50 5,71

End-pH-Wert nach der Kalkung erreicht •

5a 4,80 4,79 5,00 4,92 5,08 4,91 4,90 4,88 4,97 4,75 4,88 5,05 5,05 4,88 4,80 5,05 5,06 5,09 5,10 4,87 4,90 5,04 4,85 5,03 4,82 4,65 4,93 4,80 4,95 4,91 4,97 4,95 4,88 5,05 5,10 4,97 4,92 4,94 5,00 5,00 4,75 4,86 4,92 4,70 ' 4,75

Differenz zu 0,5 5b -0,20 -0,21 ±0,00 -0,08 + 0,08 -0,09 -0,10 -0,12 -0,03 -0,25 -0,12 + 0,05 + 0,05 -0,12 -0,20 + 0,05 + 0,06 + 0,09 + 0,10 -0,13 -0,10 + 0,04 -0,15 + 0,03 -0,18 -0,35 -0,07 -0,20 - 0,05 -0,09 -0,03 -0,05 -0,12 + 0,05 + 0,10 -0,03 -0,08 -0,06 ±0,00 ±0,00 -0,25 -0,14 -0,08 -0,30 -0,25

663

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9,1961

Fortsetzung von Tabelle 2

Nr.

P 471 P 40 II P 451 E1102 P 501 P 43 II P 541 P 521 P 511 H 18 Ha 35 a P 531

CaO-B(:darf aus MIJ-pH ml 1/30 n Ca(CH)2 dt/ha ' auf 10 g Boden

MBSorption mval

organische Substanz o/ /o •

1

2

3

4a

4b

4,25 4,30 4,15 4,87 4,50 4,50 4.90 4,70 4,60 4.91 4,60 4,80

>9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7

16,3 16,5 18,5 18,5 19,5 19,5 21,0 28,0 29,0 30,5 30,8 32,5

23 20 26 2 15 15 2 8 11 2 11 6

8,21 7,14 9,29 0,71 5,36 5,36 0,71 2,86 3,93 0,71. 3,93 2,14

pH (KCL)

'

End-pH- Wert nach der K alkung erreicht 5a 4,85 4,85 4,65 5.02 5.03 5,06 5,12 5,00 4,96 5,08 4,92 5,03

Differenz zu 5,0 5b -0,15 -0,15 -0,35 + 0,02 . + 0,03 + 0,06 + 0,12 ±0,00 -0,04 + 0,08 -0,08 + 0,03

MB- und pH- Werten ermittelt wurde, in Spalte 4b ist die entsprechende Menge der 1/30 n Ca(OH)2-Lösung angegeben. Aus Spalte 5 a ist der gemessene End-pH-Wert ersichtlich, und aus Spalte 5 b geht die Differen2 2wischen den einzelnen gemessenen End-pH-Werten und dem erwünschten End-pH-Wert 5,0 hervor. Die erreichten End-pH-Werte liegen meist dicht in der Nähe von 5,0, und zwar unabhängig vom Gehalt an organischer Substanz der Böden. Die Übereinstimmung zwischen erreichtem und erstrebtem End-pH-Wert ist gut. Die mittlere Abweichung vom Sollwert 5,0 beträgt 0,13 pH. Wir haben früher an über 1000 Mineralböden die im Prinzip gleichen Aufkalkungsversuche zur Überprüfung der Treffsicherheit der Kalkbedarfszahlen der MB-Methode durchgeführt und fanden hier eine mittlere Abweichung vom Sollwert von i 0,22 pH (6). Zur Erhärtung dieser Befunde ermittelten wir für einige dieser Versuchsböden mit demselben Verfahren aus den MB- und pH-Werten den Kalkbedarf auch für den End-pH-Wert 7,0 und gaben die entsprechenden Mengen an Ca(OH)2-Lösung zu, wie beschrieben. Die Ergebnisse sind aus Tabelle 3 ersichtlich. Die erreichten EndpH-Werte lagen in diesem Falle meist in der Nähe von 7,0, allerdings bestand die Tendenz, daß die erreichten End-pH-Werte meist unter 7,0 lagen, besonders bei Humusgehalten über 10%. Die mittlere Abweichung betrug 0,29 pH. Wir führten bei einigen stark humosen Böden ferner noch Kalkbedarfsbestimmungen nach dem von SCHACHTSCHABEL (11) für Moorböden und Heidesandböden ausgearbeiteten Verfahren durch. Bei dieser Methode wird der Kalkbedarf aus dem Anfangs-pH in 1 n KCl und dem End-pH-Wert nach Zusatz von 50 ml 1/30 n Ca(OH)2-Lösung zu 25 cm 3 Boden berechnet. In Tabelle 4 sind diese Kalkbedarfszahlen in dt CaO/ha mit den nach unserem Verfahren ermittelten Kalkwerten zum Vergleich gegenübergestellt. Wie ersichtlich, besteht auch hier eine befriedigende Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der beiden Methoden.

664

PETER u. MARKERT, Beziehung zwischen MB-Soiption und Pufferung

Tabelle 3 Kalkbedarf von humosen Sanden für den End-pH-Wert 7,0

Nr.

32 10 15 16 13 25 34 23 36 24 56 16a 37 15a 3a 9a la le 63 14 2a 60 42 53 5a Ho 8 50 H 32a P 45 II 64 Hq 6 69 47 Ho 7 44 A 544 51 Ho56 62 46 P 461 P 48 II P 481 P 491

CaO-Bedarf

End-pH-Wert nach der Kalkung

MBSorption mval

organische Substanz 0/ /o

dt/ha

ml l / M n Ca(OH)a auf 10 g Boden

erreicht

Differenz zu 7,0

1

2

3

4a

4b

5a

5b

3,97 3,99 4,00 4,02 4,04 3,86 3,96 3,89 3,85 3,91 3,65 3,50 4,00 4,32 3,20 3,85 3,00 3,88 3,45 3,41 3,03 4,07 3,67 4,02 4,48 3,80 3,44 4,90 4,95 3,56 4,20 3,55 3,38 4,00 3,35 4,88 3,44 3,85 3,94 3,89 4,15 4,85 4,30 4,40

2,2

2,1 2,1 2,1 2,2 2,2 2,2 2,2 2,5 2,6 . 2,7 2,8 2,9 3,5 3,7 3,8 3,8 4,2 4,2 4,3 4,5 4,5 4,6 4,8 4,9 5,0 5,7 5,8 5,9 6,0 6,2 6,5 7,0 ' 7,0 7,1 7,3 7,5 7,6 7,7 8,5 9,0 10,0 10,0 12,0 12,5

19 19 15 18 20 25 23 24 31 23 28 51 22 41 57 48 90 27 59 58 81 36 57 32 56 57 63 35 59 63 72 84 82 67 81 39 74 85 64 80 81 60 76 73

6,79 6,79 5,36 6,43 7,14 8,93 8,21 8,57 11,07 8,21 10,00 18,21 7,86 14,64 20,36 17,14 32,14 9,64 21,07 20,71 28,93 12,86 20,36 11,43 20,00 20,36 22,50 12,50 21,07 22,50 25,71 30,00 29,29 23,93 28,93 13,93 26,43 30,36 22,86 28,57 28,93 21,43 27,14 26,07

7,25 6,60 6,70 6,90 7,05 6,25 6,70 6,60 6,40 6,80 6,60 6,95 6,60 7,00 7,05 7,15 6,85 6,00 6,70 6,75 7,05 6,80 7,10 6,80 7,30 6,90 6,65 7,15 7,00 6,70 6,65 7,25 6,80 6,50 6,85 6,90 6,75 6,85 6,80 6,75 6,85 6,75 6,80 6,65

+ 0,25 -0,40 -0,30 -0,10 + 0,05 -0,75 -0,30 -0,40 -0,60 -0,20 -0,40 -0,05 -0,40 ±0,00 + 0,05 + 0,15 -0,15 -1,00 -0,30 -0,25 + 0,05 -0,20 + 0,10 -0,20 + 0,30 -0,10 -0,35 + 0,15 ±0,00 -0,30 -0,35 + 0,25. -0,20 -0,50 -0,15 -0,10 -0,25 -0,15 -0,20 -0,25 -0,15 -0,25 -0,20 -0,35

pH (KCl)

u1,8

2,2 2,4 2,8 2,6 2,8 3,5 2,6 3,0 5,3 2,7 5,5 5,4 5,5 8,0 • 3,1 6,0 5,7 7,2 4,4 6,2 4,2 8,0 6,4 6,3 5,8 >9,7 6,5 8,9 8,6 8,0 7,9 7,8 6,6 7,3 9,5 7,4 9,0 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9,1961

665

CaO-Bedarf

End-pH-Wert nach der Kalkung

Fortsetzung von Tabelle 3

" Nr.

pH (KCl)

1 P P P P P P Ha P P P P P H Ha P

46 II 44 II 47 II 41 II 42 II 39 II 16a 40 II 451 501 43 II 511 18 35 a 531

4,60 4,43 4,75 4,20 4,25 3,95 4,40 4,30 4,15 4,50 4,50 4,60 4,91 4,60 4,80

MBSorption mval

organische Substanz

%

dt/ha

ml 1/3U n Ca(OH)a auf 10 g Boden

2

3

4a

4b

5a

5b

13,0 13,5 13,5 14,5 14,5 14,5 15,6 16,5 18,5 19,5 19,5 29,0 30,5 30,8 32,5

69 72 64 78 77 87 64 75 81 70 70 69 60 69 62

24,64 25,71 22,86 27,86 27,50 31,07 22,86 26,79 28,93 25,00 25,00 24,64 21,43 24,64 22,14

6,80 6,85 7,05 6,55 6,60 6,35 6,50 6,70 6,60 6,65 6,60 6,50 6,65 6,45 6,40

-0,20 -0,15 + 0,05 -0,45 -0,40 -0,65 -0,50 -0,30 -0,40 -0,35 -0,40 -0,50 -0,35 -0,55 -0,60

>9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 8,6 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7 >9,7

erreicht Differenz zu 7,0

Tabelle 4 Kalkbedarf nach Methode SCHACHTSCHABEL (20) und nach MB/pH für Proben mit Humusgehalten von 10—32% 20

'

5

organisch gebundene P 2 0 5 angesehen, die allerdings einen Mindestwert darstellt, da sich geringe Mengen an organischer P 2 O s im Extrakt der 4 n HCl lösen. Die Gesamtphosphorsäure, auf die obengenannte Werte bezogen wurden, wurde in getrenntem Arbeitsgang üblicherweise im Salpeteraufschluß nach trockener Veraschung bestimmt. Die P 2 0 6 -Bestimmungen erfolgten kolorimetrisch nach der Vanadatmethode.

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9, 1961

671

Zur chemischen Charakterisierung des Festlegungsvermögens der Böden von wasserlöslichen Phosphaten wurde folgende, bereits früher eingehend geschilderte Methode (3) angewandt: 20 g Boden wurden mit 150 ml einer Lösung versetzt, die 117,8 mg als Na^HPO,, enthält und einen pH-Wert von 8,2 aufweist. Nach 4- sowie nach 8tägiger Wechselwirkung wird filtriert, 10 ml des Filtrates eingedampft, mit H 2 0 2 und HNOä abgeraucht, auf l00 ml aufgefüllt und 25 ml davon mit Ammonium-Vanadatlösung angefärbt und kolorimetriert. Die P 2 0 6 -Festlegung wird durch die Differenz im P 2 0 5 -Gehalt des Filtrates zur Ausgangslösung, ausgedrückt in Prozent der zugegebenen wasserlöslichen P 2 0 6 -Menge, charakterisiert. (Die genannten chemischen Bodenuntersuchungen, deren Ergebnisse in den Tabellen 2, 3 und 4 mitgeteilt sind, wurden dankenswerterweise in der Abteilung Physiologie des Institutes für Gartenbau der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin unter der Leitung von Herrn Dr. habil. H. DÖRING durchgeführt.) In Vegetationsversuchen in Mitscherlichgefäßen wurde ferner die Wirkung einer Phosphatdüngung bei unterschiedlicher Einbringungsform auf Ertrag und P 2 O B Aufnahme von Tomatenpflanzen bei den untersuchten Böden ermittelt. Dabei wurde analog den vorangegangenen Untersuchungen (6) der Einfluß einer eventuellen biologischen Phosphatfestlegung durch den Vergleich unbehandelten Bodens mit durch Dämpfung partiell sterilisiertem Boden erfaßt. Die zu untersuchenden Böden wurden im Volumen Verhältnis 1:1- mit Hohenbockaer Quarzsand verdünnt. 14 Tage vor dem Absetzen wurde der zur Dämpfung bestimmte Anteil jedes Bodens 30 min mit Niederdruckdampf auf 95 °C erhitzt. Die nach der Behandlung zugegebene Grunddüngung betrug für jedes Gefäß 1 g N als NH 4 NO s (zweimal je 0,5 g N), 1 g K a O als K 2 S0 4 (zweimal je 0,5 g K 2 0 ) sowie 10 ml einer Mg- und spurenelementhaltigen Grundlösung. Eine Kalkdüngung unterblieb. Die P 2 0 6 -Düngung wurde wie üblich sowohl auf unbehandeltem als auch gedämpftem Boden folgendermaßen variiert: a) Ohne P2Os b) 0,2 g P2Ofi je Gefäß als pulverförmiges Superphosphat mit dem Gefäßinhalt vermischt c) 0,2 g P 2 O s je Gefäß als pulverförmiges Superphosphat in 6 cm Tiefe eingeschichtet Die Zahl der Wiederholungen betrug 4, gegossen wurde mit destilliertem Wasser. Als Versuchspflanze diente Tomate „Hellfrucht", die nach Aussaat in Handkisten kurz nach dem Auflaufen in die Gefäße (12 Pflanzen je Gefäß) pikiert wurde. 31 Tage nach der Bepflanzung (bei dem Untergrundlöß aus Lauchstädt 52 Tage danach) wurden die Tomätenpflanzen am Wurzelhals abgeschnitten, Frisch- und Trockengewicht bestimmt und nach Veraschung die P 2 0 6 -Aufnahme ermittelt. . Abschließend wurde rechnerisch überprüft, inwieweit zwischen einzelnen sowohl chemisch als auch im Vegetationsversuch ermittelten Größen Korrelationen bei den neun untersuchten Böden bestehen, wobei die Signifikanz der gefundenen Koeffizienten mittels F-Test (8) überprüft wurde. V e r s u c h s er g e b n i s s e a) Chemische Untersuchungen des P 2 0 6 -Bindungszustandes im Boden Der Gesamtgehalt an Bodenphosphorsäure sowie deren Bindungszustand in den untersuchten Böden ist in Tabelle 3 zusammenfassend dargestellt. Dabei wurden der besseren Vergleichbarkeit halber die einzelnen P 2 0 5 -Fraktionen in Prozent des Gesamt-P 2 0 5 -Gehaltes angegeben. Daraus geht erwartungsgemäß hervor, daß in den

672

GEISSLR, Phosphatfestlegung einiger typischer Böden

typisch organischen Böden mit hohem C-Gehalt, also den Niedermoorböden sowie dem Klockboden aus dem Spreewald, der größere Anteil der Bodenphosphorsäure (über 50%) in organischer Bindung vorliegt. Auch in der degradierten Schwarzerde Tabelle 3 P a 0 5 -Gehalt sowie -Bindungsformen der neun untersuchten Böden Davon P 2 O s in % von Gesamt-P 2 0 5 c) b) ») Gesamt- HaO- löslich in Pa06in lös- 2%igem NaF mg/100 g lich ( = sorbierte P2O6) 1. Diluvialsand Großbeeren 2, Diluvialsand Luckau 3. Schwarzerde Lauchstädt 4. Lößlehm Lauchstädt 5. Lößlehm Nossen 6. Alluviallehm Wollup 7. Klockboden Spreewald 8. Niedermoor Großbeereri 9. Niedermoor Friedländer Wiese

e) d) f) löslich in löslich in 4 n Differenz n/100 HCl HCl I. u. II. von a) zu b) Extrakt + c) + d) ( = Ca-gebundene ( = Fe-gebun- + e ) ( = orgadeneP 2 0 6 ) nisch gebunP2O6) dene P 2 0 6 )

153

0,5

6,9

14,7

65,8

12,1

85

0,5

10,0

3,5

59,0

27,0

97

0,4

7,4

13,1

40,3

38,8

84

0,4

1,4

2,4

91,6

.4,2

173

0,4

4,9

12,7

77,4

4,6

268

0,2

4,7

8,2

85,6

1,3

49

1,3

4,3

16,5

25,7

52,2

350

0,9

6,6

1,0

37,4

54,1

220

0,2

3,4

Spuren

32,4

64,0

mit einem mittleren C-Gehalt ist noch ein beachtlicher Anteil an P 2 O b in organischer Bindung enthalten. Bei den restlichen ausgesprochenen Mineralböden zeigt sich dagegen keine klare Beziehung zwischen C-Gehalt und organisch gebundener P 2 O S ähnlich wie bei SCHEFFER und Mitarbeiter (9) sowie auch JAHN-DEESBACH (2);" es fällt lediglich auf, daß diese bei den drei Lehmböden extrem niedrig ist, obwohl bei dem Nossener als auch Wolluper Lehm der C-Gehalt nicht unbeachtlich ist. Es könnte vermutet werden, daß infolge eines in diesen beiden Böden vorliegenden besonderen Bindungszustandes ein größerer Anteil an organisch gebundener P 2 0 6 , im 4 n-HCl-Extrakt mit in Lösung geht, so daß die extrem niedrigen Werte methodisch bedingt sind. Unter den anorganischen Bindungen herrscht eindeutig die an Eisen vor, die auf allen Böden die der anderen Fraktionen beträchtlich überwiegt. Es zeigt sich, im Gegensatz zu (2) und (9), keine Beziehung zwischen ermitteltem Kalkgehalt oder pH-Wert und dem Anteil an Ca-gebundener P 2 0 5 , was vorwiegend durch die unterschiedliche Kalkverteilung und Kalkform in den Böden erklärt werden kann, die in der Durchschnittsanalyse der gesiebten Bodenprobe nicht zum Ausdruck kommen.

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Albrecht-Thaer-Archiv, Bund 5, Heft 9,1961

Besonders deutlich ist dies bei dem aus dem C-Profil stammenden Lößlehm aus Bad Lauchstädt, der zwar stark kalkhaltig ist und einen hohen pH-Wert aufweist, jedoch fast die gesamte Bodenphosphorsäure (über 90%) als Eisenphosphat bindet. Dies scheint zwär etwas unerwartet, ist wahrscheinlich aber darauf zurückzuführen, daß der vorhandene Kalk in oft von Eisenhäutchen bzw. -krusten umgebenen Konkretionen, den sogenannten „Lößkindeln", in wenig aktiver Form vorliegt. Der Boden weist demgemäß in natürlicher Lagerung ein starkes pH-Mosaik auf, das naturgemäß in der Durchschnittsprobe zur Laboruntersuchung verwischt wird. Die Ergebnisse der chemischen Bestimmung des Festlegungsvermögens der Böden für zugegebene wasserlösliche Düngerphosphate sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4 Von den verschiedenen Böden nach 4 bzw. 8 Tagen festgelegte P 2 0 6 -Mengeh in Prozent der zugegebenen wasserlöslichen P 2 0 6 % P 2 0 6 festgelegt Boden

1. Diluvialsand Großbeeren

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Diluvialsand Luckau Schwarzerde Lauchstädt Lößlehm Lauchstädt Lößlehm Nossen Alluviallehm Wollup Klockboden Spreewald Niedermoor Großbeeren Niedermoor Friedländer Wiese

nach 4 Tagen

nach 8 Tagen

pH der Phosphatlösung nach 4 Tagen

17

25

7,5

27 45 24 44 48 69 84

27 50 36 52 53 81 88

7,1 7,7 7,7 7,5 6,8 7,4 7,2

_ *

_ *

*

* nicht bestimmt

Dabei zeigte sich, daß die mit der gewählten Versuchsmethodik gefundenen P2OBFestlegungswerte sehr deutlich von dem jeweiligen Gehalt der Böden an leicht löslichem Eisen (Tab. 2) abhängig waren, obwohl der Reaktionsgrad der verwendeten Phosphatlösung auch nach mehrtägiger Wechselwirkung mit dem Boden durchweg im neutralen bis leicht alkalischen Bereich lag. Zum Kalkgehalt der Böden zeigte sich dagegen keine Beziehung. Die zwischen dem Gehalt an in 2% NH4-zitratlöslichem Eisen und dem nach 8 Tagen erfolgtem prozentualem Festlegungsgrad wasserlöslicher P 2 0 8 rechnerisch ermittelte Korrelation ist in Abbildung 1 graphisch dargestellt. -Der hohe Korrelationskoeffizient r = 0,905 weist eine mittels F-Test geprüfte, sehr gute Signifikanz auf. Damit konnte für alle untersuchten Böden gezeigt werden, daß die rasch wirksame mineralische Phosphatfestlegung in erster Linie auf den Gehalt an leicht löslichem Eisen zurückgeführt werden kann. Etwas aus derp Rahmen fällt lediglich der Lauchstädter Lößlehm aus dem Untergrund, der auch eine höhere Verminderung der Phosphatlöslichkeit aufweist, als er auf Grund seines Eisengehaltes erwarten läßt. Dies könnte durch das beim Absieben des Bodens unvermeidliche Zerdrücken einiger „Lößkindel" erklärt werden, deren nunmehr feinverteilter und damit aktiv gewordener Kalk zunächst zur starken Ausfällung: von Dikalziumphosphat führt. 47

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674

GEISSLER» Phosphatfestlegung einiger typischer Böden '/.P}0S f»sfg*l»gt nach 8 Tagen

mgFtjOj

NHf-zItratlöslkh

In

100gBodm

Abb. 1 : Beziehung zwischen dem in 2%igem NH4-Zitrat löslichen Eisen in den geprüften Böden und der nach 8 Tagen festgelegten wasserlöslichen Phosphorsäure, ausgedrückt in % der zugegebenen P 2 O s -Menge

b) Ergebnisse der Vegetationsversuche in Gefäßen Das Wachstum der Tomatenpflanzen verlief auf den einzelnen Böden z. T. recht unterschiedlich. Dabei fiel vor allem der Lauchstädter Lößlehm aus dem Untergrund auf, der eine außerordentlich schlechte Struktur aufwies. Das Pflanzenwachstum war hier in allen Varianten wesentlich zögernder als auf den anderen Böden, so daß hier die Aberntung erst zu einem späteren Termin vorgenommen werden konnte. Die P 2 O b-Mangelerscheinungen traten ebenfalls unterschiedlich auf; besonders ausgeprägt waren sie auf dem Klockboden, der Schwarzerde sowie dem Niedermoorboden, fast gar nicht traten sie auf den Diluvialsanden auf. Die auf den verschiedenen Böden bei unterschiedlicher Düngung erzielten Trokkengewichte der Tomatenpflanzen sowie deren P 2 0 5 -Aufnahme mit der daraus errechneten Verwertung der zugegebenen Dünger-P 2 O s sind in Tabelle 5 angegeben. Bei den Varianten mit eingeschichteter Phosphatdüngung war in der Regel (außer bei Boden 2 und 8) die P 2 0 8 -Aufnahme nicht bestimmt worden, da sich hieraus keine grundsätzlich neuen Erkenntnisse erwarten ließen. Zur besseren Beurteilung der Signifikanz der im einzelnen gefundenen Ertragsunterschiede ist am Schluß der Tabelle 5 die für diesen Versuch gültige Grenzdifferenz für p = 5% angegeben.. Auf die bei den verschiedenen Böden im einzelnen erzielten Ergebnisse, die z. T. recht unterschiedlicher Art waren, soll in einem folgenden Abschnitt näher eingegangen werden. Hier sei nur allgemein darauf hingewiesen, daß auf allen Böden durch die P 2 O s -Düngung eine, mit Ausnahme des Großbeerener Diluvialsandes, sehr beachtliche Ertragssteigerung hervorgerufen wurde. Es zeigte sich jedoch, daß der eingangs ermittelte Gehalt an laktatlöslicher P 2 0 6 nicht zur Kennzeichnung des zu erwartenden Düngungserfolges geeignet ist, wie auf stark P 2 0 B -festlegenden Böden schon früher gefunden wurde (6). Dies wird auch durch Abbildung 2 verdeutlicht; die durchgeführte Korrelationsanalyse zwischen dem Gehalt des Bodens an laktat-

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löslicher P 2 O s und der durch P 2 0 5 -Düngung erzielten prozentualen Ertragssteigerung erbrachte keinen signifikanten Korrelationskoeffizienten zwischen beiden Größen. Ferner konnte auf allen Böden die Wirkung der P 2 O s -Düngung durch plazierte Einbringung, z. T. sogar sehr erheblich, verbessert werden, wobei der Großbeerener Diluvialsand wieder die geringste Wirkung zeigte. Auf allen Böden war also eine mehr oder weniger ausgeprägte Phosphatfestlegung wirksam. Es zeigte sich jedoch keine Übereinstimmung zwischen der eingangs auf chemischem Wege ermittelten Phosphatfestlegung und der im Vegetationsversuch gefundenen, die nach früheren Ergebnissen (6, 7) sehr gut durch die prozentuale Ertragssteigerung charakterisiert werden kann, die durch plazierte P 2 0 6 -Düngereinbringung gegenüber einer gleichmäßig verteilten Düngung erzielt wird. Wie auch aus Abbildung 3 ersichtlich, ergab sich keine signifikante Korrelation zwischen beiden Größen. Demgemäß war auch keine Beziehung zwischen der im Vegetationsversuch ermittelten Phosphatfestlegung und dem Gehalt an leicht löslichem Eisen im Boden zu finden. Für diese beiden Größen ergab sich nur ein Korrelationskoeffizient von r = 0,067 (p > 5 % ) ; auf eine graphische Darstellung wurde verzichtet. Zur Erklärung; dieses Verhaltens kann das Auftreten einer stärkeren biologischen Phosphatfestlegung im Ablauf der Vegetationszeit herangezogen werden, wie es bereits früher (6) für den Großbeerener Niedermoorboden nachgewiesen wurde. Diese durch die Mikroflora des Bodens verursachte Phosphatfestlegung überdeckt zweifellos zumindest teilweise die gleichzeitig vorhandene mineralische Festlegung, die im kurzfristigen Modellversuch nachgewiesen werden konnte. Der Beweis dafür ist dem Verhalten der Böden nach erfolgter Dämpfung zu entnehmen. Bezüglich der Mobilisierung der im Boden vorhandenen P 2 0 5 wirkte die mit der Dämpfung verbundene partielle Sterilisation auf den einzelnen Böden unterschiedlich. Dagegen verminderte sie auf allen Böden mit Ausnahme der Lauchstädter Schwarzerde die Phosphatfestlegung, so daß die Verwertung der zugegebenen Düngerphosphate anstieg und der Vorteil einer plazierten Ein- Ertr ° 9 ohn'.^°s inV. von mit P2os bringung sich verringerte. Zwischen dem Ausmaß der 70 • so nachgewiesenen mikroSO biologischen Phosphatfestlegung und dem Gehalt der 50 • Böden an organischer Sub- *0 stanz ergab sich zwar keine 30 • Beziehung, doch war das 20 • auch kaum zu erwarten, da r.0,574(p*5V.f eine Gesamt-C-Bestimmung 10 nichts über den Anteil an —f— T 10 U W 18 18 20 22 2i 26 leicht abbaufähiger organimgP^Og taktattSsUch jtlOOgBodm scher Substanz im Boden aussagen kann,die für das Verhal- Abb. 2: Beziehung zwischen dem Gehalt an laktatlösliten der Böden in mikrobieller cher Phosphorsäure in den geprüften Böden und der prozentualen Ertragssteigerung von Tomatenpflanzen durch Hinsicht bestimmend ist. lintergemischte Phosphatdüngung (0,2 g P a 0 5 je Gefäß) 47*

GEISSLER, Phosphatfestlegung einiger typischer Böden

676

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696

RÜBENSAM u. SIMON, Erträge von Fruchtfolgen mit unterschiedlichem Futterpflanzenanteil

ersichtlich, die in den ersten Versuchsjahren einen deutlichen Leistungsabfall, besonders der Fruchtfolge I mit 2jährigem Kleegras, zeigt (in GE/ha/a). Die stark wechselnden Ertragsrelationen wurden in den letzten Versuchsjahren besonders durch die Kartoffelerträge bedingt, bei denen sich nach LeguminosenZwischenfrüchten teilweise erhebliche Depressionen durch Stickstoffüberdüngung ergeben haben und damit die Gesamtleistungen der betreffenden Fruchtfolgen negativ beeinflußt wurden. Außerdem waren die Zwischenfruchterträge selbst großen Schwankungen unterworfen und fielen in einigen Jahren, beispielsweise 1959, bei Sommerzwischenfrüchten völlig aus. Die witterungsbedingten Ertragsschwankungen sind auf diesen sandigen Böden in trockenen Lagen wesentlich größer als in unseren Fruchtfolgeversuchen auf besseren Böden und in feuchten Lagen. Die ausgeglichensten Leistungen in allen Jahren zeigte die Fruchtfolge III mit starkem Zwischenfruchtanbau. Während die Differenzen in den ersten Versuchs jähren vornehmlich als Auswirkungen des direkten Vorfruchteinflusses zu betrachten sind, ist bei den letztjährigen Ergebnissen bereits mit akkumulativen Fruchtfolgeeinflüssen zu rechnen, die jedoch durch die o. g. Erscheinungen teilweise überdeckt worden sind. Die bisherigen Vergleiche der Rotationsleistungen können nur als betriebswirtschaftliche Summenwirkungen aufgefaßt werden, denn in den Leistungen der futterbaulich betonten Fruchtfolgen I, II und III sind auch die Erträge der zusätzlich gedüngten Zwischenfrüchte enthalten. Deshalb sind die z. T. höheren Rotationsleistungen in gewissem Umfang auf zusätzliche Nährstoffwirkung zurückzuführen. Tabelle 8 Rotationsleistung der Hauptfrüchte ohne Zwischenfrüchte, jedoch einschließlich Wickroggen, Erträge in SNL/ha, Durchschnitt 1957—1960 Ohne Zwischenfrüchte

I 2jähriges Luzernegras + Zwischenfrüchte II ljähriger Bokharaklee + Zwischenfrüchte III starker Zwischenfruchtanbau IV Kontrollfolge ohne Futterbau 1

Hauptfrüchte einschließlich Wickroggen

Durch Wickroggen bedingte zusätzliche Düngung kg/ha/a

SNL/ha/a

Rei.

SNL/ha/a

Rei.

N

P

34,9

98,3

36,2

102,0

4,3

5,1

8,6

30,5

85,9

34,3

96,6

33,4 36,7 1 37,4

94,1 103,3 105,4

4,3 10,0 4,3

5,1 9,0 5,1

8,6 17,2 8,6

35,5

100,0

35,5

100,0

—

—

—

K

einschließlich Futterroggen vor Kartoffeln

Der Rotationsvergleich nur mit Hauptfrüchten erscheint zwar realer, weil sie insgesamt die gleichen Nährstoffmengen erhalten haben; hierbei sind jedoch die Ertragsdifferenzen wiederum durch die geringen Hauptfuttererträge einerseits und die Ertragsdeprpssionen durch Stickstoffüberdüngung andererseits stark beeinflußt. Deshalb ist in Tabelle 8 auch der Ertrag des Wickroggens in den Fruchtfolgen I, II und III einbezogen worden, weil die als Zweitfrucht angebauten Kartoffeln verspätet

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Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9,1961

gepflanzt wurden. Es entsteht kein reales Bild, wenn der Wickroggenertrag unberücksichtigt bleibt. Unter Einbeziehung des Wickroggens ergibt sich eine Überlegenheit der Fruchtfolge III mit starkem Zwischenfruchtanbau. Die zusätzliche Düngermenge von durchschnittlich nur 4,3 kg/ha Rein-N pro Jahr kann hierauf keinen wesentlichen Einfluß gehabt haben, so daß diese Mehrleistung von 5,4% gegenüber der Kontrolle (Durchschnitt aus 4 Jahren x 7 Feldern x 4 Wiederholungen = je 112 Einzelwerte) bereits als bedeutsame Nachwirkung des Zwischenfruchtanbaues auf die Rotationsleistung zu werten ist. V e r g l e i c h b a r e H a u p t f r ü c h t e : Wesentlich einfacher und in der Aussage sicherer als Rotationsvergleiche sind die Untersuchungen über die Fruchtfolgenachwirkungen, die sowohl während des Versuchsablaufes als auch nach Versuchsabschluß vorgenommen werden können. Während des Versuchsablaufes ist dies durch die Ertragsdifferenzen vergleichbarer Hauptfrüchte möglich. Wir verstehen hierunter solche Kulturen, die in allen Fruchtfolgen bei gleicher Intensität nach gleichen Vorfrüchten angebaut werden und somit die akkumulative Nachwirkung der Fruchtfolge anzeigen können (11). Vergleichbare Hauptfrüchte sind in diesem Fruchtfolgeversuch zwei Roggenschläge je Fruchtfolge, die stets nach Kartoffeln stehen. Tabelle 9 Vergleichbare Hauptfrucht Winterroggen nach einheitlicher Vorfrucht Kartoffeln Fruchtfolge

Vorvorfrucht Winte)•roggen bzw. Lupinen (II) dt/ha

I 25,9 27.2 II 27.3 III 25,1 IV GD 5% = 1,33 dt/ha 1,0% = 1,92 dt/ha 0,1% = 2,82 dt/ha

|

Rel.

sign.

103,2 108,4 + ++ + 108,8 100,0 (v) GD 5% = 0,70 dt/ha 1,0% = 1,01 dt/ha 0,1% = 1,48 dt/ha

Vorvorfruch t Sommergetreide dt/ha 26,6 28,7 27,3 26,1

Rel.

sign.

101,9 110,0 104,6 100,0

+ ++ ++ (v)

Die vergleichbare Hauptfrucht Winterroggen als 3. Nachfrucht nach Luzernebzw. Kleegras kann in diesem Versuch als Indikator des akkumulierten Fruchtfolgeeinflusses auf die Bodenfruchtbarkeit gewertet werden. Wir erkennen eine signifikante Überlegenheit der Fruchtfolge II mit einjährigem Bokharaklee- bzw. Kleegrashauptfruchtanbau und Zwischenfruchtanbau und der Fruchtfolge III mit starkem Zwischenfruchtanbau gegenüber der Kontrollfolge IV ohne Futterbau, während die Fruchtfolge I mit 2jährigem Hauptfutterbau und Zwischenfruchtanbau keine positiven Nachwirkungen gegenüber der Kontrollfolge zeigt. Wir führen diese Leistungsdifferenzen in erster Linie auf die stickstoffreichen Ernterückstände in den Fruchtfolgen II und III zurück, während die Fruchtfolge I vornehmlich langsam abbauende, stickstoffarme Gräserwurzeln 1 im Boden hinterließ, die zu einer verminderten Stickstoffversorgung der Nachfrucht führten. Die höhere Wurzelmenge beim zweijährigen Kleegras bzw. Feldgras hatte also keinen so starken Einfluß auf das Wasserhaltevermögen des Bodens und andere Faktoren der Bodenstruktur, um die verminderte N-Wirkung zu überdecken. 1

In den ersten Vcrsuchsjahrcn bestand das zweijährige Hauptfuttergemenge größtenteils aus Knaulgras und anderen Gräsern.

698

RUBENSAM U. SIMON, Erträge TOO Fruchtfolgco mit unterschiedlichem Futterpflanzenantei 1

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so ik> x>. is 20 is i> 'in W "ri [rntettaten kung auf die Zeitdauer zwischen Aufgang und Blüte etwa Abb. 8: Durchschnittstemperatur in den 55 Tagen nach der Blüte und Erntedaten von Körnermais ( + die gleiche Größenordnung be- Mittel) steht. Ferner wird auch die Tendenz, daß steigende Temperaturen allgemein die Phase verkürzen, durch viele in der Literatur enthaltenen Ergebnisse und Beobachtungen bestätigt. In diesem Abschnitt bestehen darüber hinaus enge Beziehungen der Temperatur zur StickstofFverwertung für das Pflanzenwachstum (REICHMAN, GRÜNES, CARLSON und ALESSI 1959), zur Produktivität der Maisblätter (JERMILOW 1957) und zum relativen Zuwachs (TSCHIRKOW 1957 und 1958), so daß dieser Witterungsfaktor hier einen entmm o scheidenden Einfluß sowohl auf 210 die Entwicklurigsdauer als auch 200 auf die Stoffproduktion ausübt. 110 Diese Auswirkungen werden noch ISO 170 dadurch verstärkt, daß sich gleichISO zeitig mit dem Blühverzug die in ISO den acht Wochen danach für KolJbO benbildung und Reifen durch130 schnittlich verfügbare bzw. zu er120 wartende Wärme infolge der fort110 geschrittenen Jahreszeit verminlOO dert und umgekehrt. 90 Einen Zusammenhang zwischen SO Reifeeintritt und Temperatur ähn70 lich Abbildung 8 konnte u. a. 60 T R E T J A K O W (1957) feststellen, 50 der von einer besonders stark verHO zögernden Wirkung der Tempe30 raturen unter 14 °C berichtet. Aus 20 i&i is "ü"ü"3o Ha io is. x is & gn to untersten den Arbeiten von BUNTING und WILLEY (1958), CRANE, Abb. 9: Niederschlagssumme in den 55 Tagen nach MILES und NEWMAN (1959) der Blüte und Erntedaten von Körnermais ( + = Mittel) sowie SHAW und THOM (1951)

+'

HANKE u. KOSS, Wittemngsfaktoren und phänologische Entwicklung von Mals

716

geht hervor, daß sich der Witterungseinfluß in dieser Phase vor allem auf das Abreifen, d. h. die Periode der Verminderung des Wassergehaltes im Kolben, erstreckt. Hohe Regenmengen verzögern, wie die Untersuchungen ergaben, Blüheintritt und Reifezeit (Abb. 7 und 9), wobei insbesondere auf das Zusammenwirken von Temperatur und Niederschlag hinzuweisen ist. Als entwicklungshemmend macht sich vor allem naßkaltes Wetter bemerkbar (HANKE 1960, KOSS 1959, W I T T E 1953 u. a.). 3uLi flpril I Mai I Juni I Juli | Aua Duni „ , J fluq Pentoderinrt n io U XL v> ztlis 21. i> n » 30l 31 n » it is ji. I ìì m 39 »0 fi »lUi *r 1 l'. ;ttry-.-1-,»t :j 11 mTll II II •maa b lyijiiiin 1!Wa 1950

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Abb. 10: Vergleich der phänologischen Daten bei Mais (b) mit den Beobachtungsergebnissen zum phänologischen Jahr (a)

Sowohl für die Zeit zwischen Saat und Aufgang als auch für die darauf folgende Periode bis zur Blüte ergab sich, daß eine längere Dauer der phänologischen Phasen mit einer höheren Temperatursumme verbunden war. Diese Tatsache in Verbindung mit dem oben dargelegten entwicklungsverzögernden Einfluß niedriger Temperaturen betrachtet, weist auf das Vorhandensein unterschiedlicher Wirkungsgrade der Temperatur hin. Zu einer entsprechenden Feststellung ist BLATTMANN (1957) bereits gelangt. Nach seinen Untersuchungen erfordern niedrige Temperaturen eine größere Wärmesumme bis zum Eintritt der nächsten Phase der Maisentwicklung, und höhere Temperaturen sind wirkungsvoller, so daß die benötigte Temperatursumme geringer bleibt. Insgesamt zeigen die Untersuchungen die große Bedeutung der Temperatur für Wachstum und Entwicklung des Maises gerade beim Anbau unter suboptimalen Wärmeverhältnissen. SCHICK, E N G E L und RAEUBER (1960) ermittelten auf Grund phänometrischer Messungen des Mailängenwachstums als Optima 22—25 °C (23 °C) Tages- und 18 °C Nachttemperatur, 2 0 % Bodenfeuchte sowie 0—1 (0,5) Beaufort Windstärke. In den hier untersuchten Jahren blieben die Dürchschnittstemperaturen in Bad Lauchstädt sowohl in der Zeit zwischen Saat und Aufgang als

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9,1961

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auch zwischen Aufgang und Blüte sowie in den 55 Tagen danach unter diesen Optimalwerten für die Temperatur. Die Gesamtwärmesumme von der Aussaat bis einschließlich der 55 Tage nach der Blüte schwankte in den angegebenen Jahren von rd. 1790 bis 2680 °C und betrug im Durchschnitt 2185 °C. Vergleichsweise seien dazu die von HUMLUM (1942) mitgeteilten Zahlen aufgeführt, der für die Monate Mai bis September für Rumänien als Mindestwert 2340 °C und als Optimum 2760 °C angibt. JANOSSY (1956) bezeichnet eine Wärmemenge von 2400 °C als unterste Grenze für einen erfolgreichen Maisbau in Ungarn. — Jedoch soll hier nochmals betont werden, daß Summenwerte nicht alleiniges Kriterium sein können. Für die landwirtschaftliche Praxis erhebt sich auf Grund der Untersuchungen wiederum die Forderung, bei allen Anbaumaßnahmen weitgehend auch eine Entwicklungsbeschleunigung anzustreben. Wie auch BALJURA (1959) betont, muß dort, wo die Temperatur ertragbegrenzender Faktor ist, die Anbautechnik auf die optimale Ausnutzung der verfügbaren bzw. durchschnittlich zu erwartenden Wärmesumme zielen. Bei der Aussaat sollte daher z. B. unter Beachtung der erforderlichen Keimtemperatur von 8—10 ° C ein solcher Termin gewählt werden, der eine möglichst vollständige Ausnutzung der gesamten dem Maiswachstum zur Verfügung stehenden Vegetationszeit von Anfang an gestattet, der aber auch nicht zu früh liegt und damit die erhöhte Gefahr einer Verzögerung des Anlaufens durch niedrige Temperaturen in sich birgt. — Ferner erscheint es empfehlenswert, die hier dargelegten Befunde auch bei der Anbauplanung für • größere Gebiete zu berücksichtigen. Zusammenfassung 1. Da bereits im typischen Maisklima ein sehr großer Anteil der jährlichen Ertragsschwankungen durch Witterungseinflüsse verursacht wird, ist die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Wetterfaktoren und Maiswachstum in klimatisch weniger günstigen Gebieten für Anbau und Züchtung besonders bedeutsam. In der vorliegenden Arbeit wurden daher an Hand von Versuchsergebnissen aus den Jahren 1938 bis 1960 mit der Sorte „Schindelmeiser" aus Bad Lauchstädt die Gestaltung von Temperatur und Niederschlag in den phänologischen Phasen und die Einwirkung dieser meteorologischen Faktoren auf die Entwicklung des Maises untersucht. 2. Die Zeit zwischen Aussaat und Aufgang dauerte durchschnittlich 20 (11—41) Tage und wies eine Temperatursumme von 235,9 °C (158,3—438,3° C) bei mittleren Temperaturen von 12,3 °C (8,3—17,1 °C) auf. 3. In den durchschnittlich 62 (47—76) Tagen zwischen Auflaufen und Blüte betrug die Temperatursumme 994,4 °C (824,3—1177,9 °C) bei mitderen Temperaturen von 16,3 °C (15,0-18,4 °C). 4. Eine Temperatursumme von durchschnittlich 955,2 °C (810,2—1061,6 °C) bei mittleren Temperaturen von 17,4 °C (14,7—19,5 °C) stand in den 55 Tagen nach der Blüte zur Verfügung. 5. Geringe Durchschnittstemperaturen führten zu einer Verlängerung der Auflaufzeit sowie der Zeitdauer zwischen Aufgang und Blüte und verzögerten die Reife bzw. Ernte. Entwicklungshemmende Wirkung hatte auch eine steigende Anzahl von

718

HANKE u. KOSS, Witterungsfaktoren und phänologische Entwicklung von Mais

Tagen mit Minimumtemperaturen unter + 5 °C in der Zeit zwischen Aussaat und Aufgang. Eine längere Dauer phänologischer Phasen machte stets eine größere Wärmesumme erforderlich. 6. Hinsichtlich des Niederschlages ließ sich in der Auflaufphase keine Beziehung, in der Periode zwischen Aufgang und Blüte und in den 55 Tagen danach jedoch eine verzögernde Wirkung steigender Regenmengen erkennen. 7. Ein Vergleich der phänologischen Daten v o n Mais mit den allgemeinen Beobachtungsergebnissen zum phänologischen Jahr zeigte, daß trotz unterschiedlicher Aussaatzeiten die Blüte durchweg um die Hochsommer-Spätsommer-Wende und damit bis dahin ein Ausgleich der pflanzlichen Entwicklung erfolgte. PeaioMe yjKe B THÜHHHOM AJIH KyKypyati KJIHMATE BECBMA 6ojibmaH «OJIH KOJieöaimö ypojnaeB BHSHBaeTCH NORO^HMMH y CJIOBHHMH , 0 C 0 6 E H H 0 BaiKHHM flJIH BHpamHBaHHH H CejieKIJHH HBJIHGTCH 8HaHH6 BBaHMOOTHOUieHHÖ Me»ay MeTeopojiorHiecKHMH $aKTopaMH H nponspacTaHHeM KyKypyau B oßjiaCTHX, pacnojionteHHHx B KjiHMaTHiecKOM 0TH0meHHH MeHee ßjiaronpHHTHO. B aaHHoä paßoTe HccjienoBajiHci. Ha 0CH0Be pe3yjn>TaT0B omrroB, npoBeAeHHHx c 1938 no 1960 rr. c COPTOM „IIlHHflejii>Meö3ep" HB r. JlayxmTewra, TeMnepaTypa H aTMOC$epHue oca^KH B eH0Ji0rHiecKHx $aaax, a TaKHte «EÖCTBHE STHX MeTeopojiorHiecKHx $aKT0p0B Ha paaBHTne KyKypyau. 1.

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Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9,1961

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Summary 1. Since already in typical maize climate a very great proportion of the annual yield variations are caused by meteorological influences, the knowledge of the correlations between meteorological factors and maize growth in climatically less favourable regions is particularly important for cultivation and breeding. Based on results from experiments with the „Schindelmeiser" variety made from 1938—1960 in Bad Lauchstädt, the present paper deals with examinations of temperature and precipitation in the phenological phases and the effect of these meteorological factors on the development of maize. 2. The time between sowing and emergence averaged 20 (11—41) days and indicated a temperature sum of 235,9 °C (158,3—438,3 °C) at mean temperatures of 12,3 °C (8,3-17,1 °C). 3. During the time between émergence and flowering which averaged 62 (47—76) days the temperature sum amounted to 994,0 °C (824,3—117,9 °C) at mean temperatures of 16,3 °C (15,0-18,4 °C). 4. 55 days after flowering an average temperature sum of 955,2 °C (810,2—1061,6°C) at mean temperatures of 17,4 °C (14,7—19,5 °C) was calculated. 5. Low mean temperatures resulted in a longer time of emergence as well as a longer period between emergence and flowering and delayed maturity and harvest, respectively. An increasing number of days with minimum temperatures below + 5 °C between sowing and emergence inhibited also the development. A longer duration of the phenological phases required always a greater heat sum. 6. As regards precipitation no relationship to the emergence phase could be found, while in the period between emergence and flowering and 55 days thereafter increasing rainfalls exercised an inhibiting effect. 7. Comparing the phenological data of maize with general results of observations in the phenological year showed that despite different times of sowing flowering took always place about the transition from midsummer to late summer and compensated thus for the vegetable development. Literaturverzeichnis ÂBERG, E. : Studies of cold tolerance in maize. Växtolding. Plant Husbandry 1959, 11, 126-148 ABERG, E., and E. ÂKERBERG: Cold tolerance studies in maize grown under northern conditions. Kungl. Lantbr.-Högskolans Ann. 1958, 24, 477—494* BALJURA, W. I. : Anbautechnik für Mais im Nichtschwarzerdegebiet. Ackerbau (Zemledelie) 1959, 7, Nr. 5, 4 0 - 4 7 (russisch)* BALJURA, W. I.: Die Vegetationsperiode des Maises im Nichtschwarzerdegebiet. Nachr. Landwirtsch.-Wiss. 1959, 4, Nr. 4, 23—34 (russisch)* BAUMANN, H.: Wetter und Ernteertrag. 1949, Berlin, Dt. Bauernverlag BAUMANN, H. : Zu Fragen der Forschungsmethodik im Acker- und Pflanzenbau. Sitz.Ber. Dt. Akad. Landwirtsch.-Wiss. Berlin 1958, 7, H. 5 BAUMGARTNER, A. : Methodisches Zur Darstellung des Witterungseinflusses auf den Verlauf der Pflanzenentwicklung; erläutert an den phänologischen Beobachtungen 1947 in Bad Kissingen. Meteorol. Rundschau 1950, 3, 217—221 * Referiert in: Field Crop Abstracts oder Landwirtschaftliches Zentralblatt (Abt. II. Pflanzliche Produktion)

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HANKE u. KOSS, Witterungsfaktoren und phänologische Entwicklung von Mais

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H A N K E u. KOSS, Witterungsfaktoren und phänologische Entwicklung von Mais

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Autorreferate demnächst erscheinender Arbeiten1 Aus dem Institut für Acker- und Pflanzenbau Müncheberg der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin (Direktor: Prof. Dr. agr. habil. E. RÜBENS AM)

H . E . FREYTAG

Ein Beitrag zur Kenntnis der Huminsäuresynthese III. Teil: Fraktionsübergänge von natürlichen Huminstoffen Zwischen den einzelnen Huminstoff-Fraktionen (Fulvo-, Hymatomelan-, Huminsäurefraktion) besteht, wie in T e i l l und II gefunden werden konnte, eine Verwandtschaft im Sinne einer polymeren Reihe. Es müssen demnach im Verlaufe von Huminstoffbildungsprozessen diese Fraktionen von den polymerisierenden Komplexen nacheinander durchschritten werden, was sich in. vitro auch über eine zeitliche Verfolgung der GlukoseInkohlung nachweisen ließ. — Hier wird nun untersucht, ob im Verlaufe natürlicher Humifizierung im Boden auch derartige Fraktionsübergänge erfolgen, ob zwischen ihnen ebenfalls die vermutete Verwandtschaft besteht und ob die bisher aus der Änderung der Farbkriterien abgeleiteten Vorstellungen auch zwecks Erklärung der unter natürlichen Bedingungen zu erwartenden Farbtiefen- und Farbtypverschiebungen übertragbar sind. Aus einem Feldversuch mit verschiedenen Kulturarten wurden in zeitlichen Abständen gleichzeitig Parallelproben (a und b) entnommen, davon die a-Proben sofort analysiert, während die b-Proben lufttrocken ca. 2 Wochen bis zu ihrer Analyse stehen blieben. Wie die statistische Verrechnung des Versuches ergab, traten während des Stehenlassens in den Huminstoff-Fraktionen der b-Proben Veränderungen gegenüber den a-Proben auf. Gerade aus diesen, bei den einzelnen Huminstoff-Fraktionen in unterschiedlicher Richtung liegenden Analysenabweichungen aber ließen sich — trotz zu erwartender Störungen durch die im Boden bereits anwesenden Huminstoffe — Fraktionsübergänge zwischen der Fulvo- und Hymatomelansäurefraktion nachweisen. — Die weiterhin zu sichernde Wechselwirkung zwischen den Analysenunterschieden und den sich über eine Vegetationsperiode hinweg erstreckenden Entnahmeterminen ließ erkennen, daß die aus den im zeitlichen Abstand gemessenen b-Proben sich bemerkbar machenden Fraktionsübergänge erst dann erfolgen können, wenn im Verlaufe der Vegetationszeit polymerisationsfähige Huminstoff-Bausteine (offenbar mikrobiellen Ursprungs) in den Proben erscheinen. Abschließend wird daraufhingewiesen, daß aufBasis hier gegebener Vorstellung — neben der Möglichkeit, mit Hilfe photometrischer Kriterien Einblick in den Humifizierungsverlauf verrottender Pflanzenwurzeln zu bekommen — sich auch Ansätze ergeben, die zwischen Humifizierung und Krümelbildung eventuell bestehenden Beziehungen über neue Korrelationsmöglichkeiten nachzuweisen. Aus dem Institut für Acker- und Pflanzenbau der Universität Rostock (Direktor: Prof. Dr. agr. habil. M. SEIFFERT)

H. GÄDE

Über die Anbaueignung alkaloidhaltiger und alkaloidarmer Gelblupinen auf leichten Böden An die erstmalig 1934 erfolgte Einführung alkaloidarmer, gelbblühender Lupinen (Luptnus luteus) in die landwirtschaftliche Praxis wurden große Hoffnungen geknüpft. Die Erwartungen, durch diese wertvolle Futterpflanze einen neuen Aufschwung des Lupinenanbaues zu erreichen und die nur zur Gründüngung verwendbaren alkaloidhaltigen Formen weitgehend zu ersetzen, haben sich nicht erfüllt. Die von der Praxis immer wieder behaupteten höheren Standortansprüche alkaloidarmer Formen finden in der regionalen Standortverteilung beider Formen eine gewisse Bestätigung; 1

Sämtliche hier referierten Arbeiten erscheinen ausführlich in einem der nächsten Hefte dieser Zeitschrift.

50*

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Autorreferate demnächst erscheinender Arbeiten

in den letzten 25 Jahten ist der Lupinenanbau auf geringwertigen Sandböden entschieden zurückgegangen. Während ältere Versuchsanstellungen, über die ausführlich berichtet wird, eine Gleichwertigkeit alkaloidhaltiger und alkaloidarmer Formen ausweisen, zeigen die vom Verfasser in den Jahren von 1957 bis 1959 auf extrem armen Sandböden bei teilweise ungünstigen Witterungsbedingungen durchgeführten Anbauvergleiche im norddeutschen Raum eindeutige Sortenunterschiede. Die alkaloidhaltige Zuchtsorte „Schwako" erwies sich unter diesen Bedingungen der Standardsorte „Weiko III" im Korn- wie im Zwischenfrucht-Grünmassenertrag um 30 bis 35% überlegen. Innerhalb der alkaloidarmen Formen war „Gülzower Süße Gelbe" der „Weiko III" signifikant überlegen, während der Zuchtstamm N 1/56 stark abfiel. Die Prüfung des Zuchtmaterials auf zu günstigen Standorten und die Bevorzugung der im letzten Jahrzehnt angebauten frohwüchsigen Formen werden als wesentliche Ursache der gestiegenen Standortansprüche genannt. Die im gegenwärtigen Sortiment nachgewiesene eindeutig bessere Anbaueignung alkaloidhaltiger Formen auf armen Sandböden rechtfertigt zur Förderung der Bodenfruchtbarkeit auf diesen Standorten die Zulassung der Sorte „Schwako", bis alkaloidarme Formen mit ähnlich geringen Standortansprüchen vorliegen. Die erhebliche Streubreite innerhalb des Sortimentes der geprüften alkaloidarmen Formen läßt dieses Zuchtziel erreichbar erscheinen.

Aus dem Institut für Pflanzliche Produktion der Hochschule für LPG Meißen (Direktor: Dipl.-Landw. K.-H. WÜNSCHE)

W. RODER

Zur Yorkultur und Pflanzung von Mais I. Der Einfluß von Sortencharakter und Pflanzzeit auf die Kolbenbildung und Pflanzenproduktion an Frisch- und Trockenmasse In den letzten Jahren beschäftigten sich einzelne Versuchsansteller mit der Vorkultur und Pflanzung von Mais vorwiegend zum Zwecke der Körnergewinnung. Die bereits vorliegenden Ergebnisse zeigen, daß durch die Vorkultur eine beachtliche Entwicklungsbeschleunigung erreicht wird, die es gestattet, selbst bei ungünstigen Umweltbedingungen oder von spätreiferen Sorten auch in Deutschland noch die Vollreife des Maiskornes zu erhalten. In den besprochenen Versuchen erfolgte die Anzucht breitwürfig im Saatbeet. Nach Erreichen des 3. bis 4. Blattes wurden die Pflanzen mit dem Pflanzholz gepflanzt; gleichzeitig gelangten unbehandelte Samen als Vergleichsvariante zur Aussaat. Geprüft wurden 6 unterschiedlich reifende Sorten zu 3 bzw. 5 Pflanz- bzw. Saatterminen (ab Ende April jeweils etwa 14tägig später) während der Jahre 1958, 1959 und 1960 auf Kolbenzahl, Kolbenanteil, Kolbenansatzhöhe, Kolbengewicht, Kolbenertrag, mittleres Einzelpflanzengewicht, Frischmasseertrag, Trockensubstanzgehalt und Trockenmasseleistung. Die Kolbenzahl wurde durch die Vorkultur im Mittel aller Sorten und Termine nur wenig verändert. Bei den späteren Pflanzterminen (ab Anfang Juni) wurde durch die Vorkultur eine bedeutende Erhöhung von Kolbenanteil, mittlerem Kolbengewicht und Kolbenertrag erhalten. Daraus ergibt sich, daß die Vorkultur breitwürfig im Saatbeet auch für den Silomaisanbau in ungünstigeren Lagen oder bei verspäteten Bestellterminen eine gewisse Bedeutung erlangen kann, sofern es gelingt — ähnlich wie mit Markstammkohl —, über die maschinelle Pflanzung fehlstellenfreie Bestände zu erhalten. Die Kolbenansatzhöhe wurde für alle Sorten und zu allen Terminen um 30 bis 50 v. H. durch die Vorkultur reduziert. Bezüglich der Grünmasseund Trockenmasseproduktion erfolgte durch die Pflanzungen bis Anfang Juni eine gesicherte Herabsetzung zu „Aussaat", da die vorkultivierten Pflanzen infolge früheren Eintrittes in die generative Phase geringere Massenproduktion aufwiesen, was besonders ausgeprägt bei den mittelfrühreifen Sorten „Mahndorfer" und „Schindelmeiser" vorlag.

Albrecht-Thaer-Archiv, Band 5, Heft 9, 1961

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

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W. SIMON und A. ZAJONZ

Der Einfluß von Futterpflanzen als Haupt- und Zwischenfrüchte auf die Erträge und die Fruchtbarkeit verschiedener Böden Teil II: Erträge von Fruchtfolgen mit unterschiedlichem Futterpflanzenanteil auf lehmigem Sandboden in Müncheberg Nachdem in Heft 9 ein Fruchtfolgeversuch auf Sandboden beschrieben worden ist, erfolgt nunmehr die pflanzenbauliche Auswertung eines 1951 angelegten Fruchtfolgeversuches auf lehmigem Sandboden im Müncheberger Trockerigebiet, jedoch mit erheblich höheren Düngermengen. Im Durchschnitt der Jahre 1954 bis 1960 ergibt sich eine etwa 10%ige Überlegenheit (in SNL/ha) der Fruchtfolgen mit Futterhaupt- und Zwischenfruchtanbau über die Kontrollfolge ohne Futterbau. Dieser Ertragsanstieg ist in den Hauptfutterrotationen in erster Linie eine Folge der hohen Hauptfuttererträge von Luzerne- bzw. Rotkleegras. Eine differenzierte Nachwirkung der 4 geprüften Fruchtfolgen auf vergleichbare Hauptfrüchte ließ sich unter den vorliegenden Anbaubedingungen bisher nicht nachweisen. Der allgemeine Ertragsanstieg in allen Fruchtfolgen von etwa 55 GE/ha in den Jahren 1951 — 1953 auf etwa 60 GE/ha 1954—1956 und bereits auf über 65 GE/ha im Durchschnitt der Jahre 1957 bis 1960 ist sowohl eine Folge des sachgemäßen Acker- und Pflanzenbaues als auch der relativ hohen Düngung. Er zeigt die auf diesem Standort noch vorhandenen Ertragsreserven in der Praxis an. Der zum Teil aufgetretene Mehrertrag in der 2. Nachfrucht Getreide nach Zwischenfrüchten wurde durch Mindererträge in der 1. Nachfrucht Kartoffeln wieder aufgehoben. Bei den Kartoffeln lag infolge zu starker Stickstoffversorgung eine Überdüngung vor, die zu übermäßigem Krautwuchs und vermindertem Knollenertrag führte. Winterweizen erwies sich als erste Nachfrucht nach Kleegras als ungeeignet. Die Erträge der 1. Nachfrucht Hafer nach Luzerne- bzw. Kleegrashauptfrucht zeigen eine deutlich positive Abhängigkeit vom Leguminosenanteil der Vorfrucht. Rotkleehauptfrucht bewirkte in der Fruchtfolge einen Ertragsrückgang bei Blauen Lupinen. Bei etwas verminderter Rottemistproduktion in den hauptfutterbetonten Fruchtfolgen ergibt sich infolge des höheren Anteiles an Futter an der Gesamtstalldungmenge auch eine höhere Stalldungqualität. Die höchste Stallmistproduktion ermöglicht die Fruchtfolge mit starkem Zwischenfruchtanbau. Aus den Ergebnissen der 1. Rotation läßt sich bei den vorliegenden Anbaubedingungen folgern, daß Fruchtfolgen mit Zwischenfruchtanbau und Hauptfutterbau, insbesondere mit mehrjährigem Luzernebau, eine größere Ertragsleistung ermöglichen als Fruchtfolgen ohne Futterbau. Auf die Erträge der Hauptfrüchte hatte der Futterbau bisher keinen wesentlichen Einfluß. Aus dem Institut für Acker- und Pflanzenbau der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (Direktor: Prof. Dr. G. KÖNNECKE)

A. BANNEICK und V. EHRENPFORDT

Methodik und Probleme des exakten Leistungsvergleichs von diploidem und tetraploidem Roggen Dem Zuchtziel des tetraploiden Roggens entsprechend ist dieser in Leistungsprüfungen mit der diploiden Form zu vergleichen. Da bei wechselseitiger Befruchtung Schartigkeit und Ertragsabfall sowohl beim 4n- als auch 2n-Roggen in unterschiedlichem Ausmaß eintreten, sind in geschlossenen Feldversuchen keine realen Ergebnisse erzielbar. Es werden verschiedene Prüfungsmöglichkeiten, unterteilt nach direkten und indirekten Vergleichen, besprochen. Zu den d i r e k t e n V e r g l e i c h e n gehört der „Streuversuch" nach PLARRE, die Möglichkeit der Einfriedung mit Isolierwänden, die Zusammenfassung von Versuchsserien vergleichbarer Einzelversuche sowie von Großflächenstreuversuchen,

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Autorreferate demnächst erscheinender Arbeiten

Bei den am weitesten verbreiteten i n d i r e k t e n V e r g l e i c h e n kommen zumeist Weizenstandards zur Anwendung. Daneben wird über die Eignung sehr früh oder sehr spät blühender Roggensorten berichtet. Anhand 7jähriger Versuche (1954—1960) auf je einem Standort mit leichtem und gutem Boden unter klimatisch gleichen Verhältnissen Mitteldeutschlands werden die P r o b l e m e u m d i e r i c h t i g e S t a n d a r d w a h l untersucht. Mit Hilfe der Korrelationsrechnung ist nachzuweisen, daß ein Vergleich der beiden Roggenformen nach Umrechnung über Standards zu besseren Ergebnissen führt als die Gegenüberstellung der absoluten Ertragszahlen. Als Standardfruchtart kann Roggen verwendet werden, sofern Sorten vorhanden sind, deren Blütezeit sich nicht oder nur geringfügig mit dem 4n-Roggen überschneidet. Die Vorteile gegenüber Weizen, der beim Einsatz geeigneter Sorten genauso effektiv sein kann, zeigen sich vor allem auf leichten Böden. Grundsätzlich sollten mindestens 2—3 Standardvarianten zur Anlage kommen, um die durchschnittliche Ertragsfähigkeit des Versuchs so genau wie nur möglich zu erfassen. Auch die diploide Vergleichssorte ist zur Erzielung einer sicheren Bezugsbasis doppelt anzulegen. Die Anordnung der Standardparzellen im Versuch soll nach möglichst gerechter, zufälliger Verteilung erfolgen. Zur Auswertung ist der am besten mit der diploiden Vergleichssorte korrelierte Standard geeignet. An einem Beispiel wird die Umrechnung der diploiden Vergleichssorte auf das Niveau der tetraploiden Varianten gezeigt.

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

K. RAUHE

Die Wirkung verschiedener im Frühjahr und Herbst durchgeführter Bodenbearbeitungsmethoden auf lehmigem Sand Auf einem lehmigen Sandboden in Müncheberg wurden in einem Dauerversuch 4 verschiedene im Herbst und Frühjahr durchgeführte Bearbeitungsmethoden (Vollwendung, Zweischichtarbeit, Unterbodenlockerung, Malzew-Methode) geprüft. Nach öjähriger unterschiedlicher Pflug- und Lockerungsarbeit mit jährlich 3 Früchten erfolgte eine einheitliche Bearbeitung zur Prüfung der Nachwirkung mit Mais. Strukturuntersuchungen in den gewendeten und gelockerten Bodenschichten ergaben, daß mit Hilfe einer Vollwendung eine bessere Struktur zu erzielen ist als mit einer reinen Lockerungsarbeit. Die Überlegenheit der wendenden Pflugarbeit bleibt auch während der Vegetationsperiode erhalten. Das durch eine Frühjahrsfurche zu Beginn der Vegetationsperiode erzeugte höhere Porenvolumen geht in den folgenden Monaten schnell wieder verloren. In normalen Jahren wurden im Mittel der Untersuchungen keine Unterschiede zwischen Herbst- und Frühjahrsfurche gefunden. In feuchten Jahren ist die Frühjahrsfurche der Herbstfurche unterlegen. Die angebauten Früchte zeigten eine unterschiedliche Reaktion der Erträge auf die Bearbeitung. Bei Zuckerrüben wirkten Vollwendung und Unterbodenlockerung gleich gut, dagegen fielen die Zweischicht- und die Malzew-Bearbeitung im Ertrag um 10% ab. Zu Kartoffeln und Hafer wirkte sich eine Zweischichtarbeit günstig aus. Sommergerste, Lupinen, Erbsen und Ackerbohnen wiesen nur geringe und keineswegs eindeutige Ertragsdifferenzen auf. Die Frühjahrsfurche war der Herbstfurche mit Ausnahme von Kartoffel und Lupine in fast allen Bearbeitungsvarianten unterlegen. Die Prüfung der Nachwirkung im 7. Versuchsjahr tnit Silomais ergab eine Überlegenheit der Vollwendung im Herbst mit und ohne Unterbodenlockerung. Dagegen fiel die Zweischichtarbeit mit 8% und die Malzew-Bearbeitung mit 6% Minderertrag ab. Alle im Frühjahr durchgeführten Pflugarbeiten wirkten sich ungünstiger aus, besonders die flache Bearbeitung (—16%) und die Unterbodenlockerung (—12%).

M.-H. O L B E R T Z

Über die am Standort des Kulturbodens erfaßbaren Größen des Wasserhaushaltes (Wissenschaftliche Abhandlungen der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin, Nr. 23) 1957. VI, 109 Seiten — 62 Abbildungen, davon 5 auf 3 Falttafeln — 1 Landkarte — 3 Tabellen — gr. 8° — D M 16,—

Für die Beurteilung und Melioration des kulturpflanzentragenden Standortes ist von ausschlaggebender Bedeutung, die naturwissenschaftlichen Grundlagen des Wasserhaushaltes genau zu kennen. In der Vergangenheit begnügte man sich vornehmlich damit, Statik und Dynamik der Feuchte von Bodenproben zu untersuchen. Im Gegensatz dazu bemüht sich der Verfasser, die Komponenten, die den Wasserhaushalt bedingen, alle Einnahmefaktoren, wie Niederschläge, •Kondensation und Grundwasseraufstieg, und sämtliche Ausgabefaktoren, wie Oberflächenfluß, Verdunstung und Versickerung, direkt am Standort zu beobachten bzw. zu erforschen. Ein wesentlicher Abschnitt behandelt die Bestimmung des jeweiligen Bodenfeuchtezustandes. Ferner werden moderne amerikanische Methoden (Gipsblockmethoden) kritisch untersucht und ein neues erfolgversprechendes Verfahren der elektromagnetischen Bodenfeuchtewaage vorgeschlagen.

Bestellungen durch eine Buchhandlung erbeten .

A K A D E M I E - V E R L A G

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B E R L I N

GUSTAV

BREDEMANN

Die große Brennessel Urtica dioica L. Forschungen über ihren Anbau zur Fasergewinnung mit einem Anhang über ihre Nutzung f ü r Arznei- und Futtermittel sowie technische Zwecke von Kurt Garber 1959 • VIII, 137 Seiten • 53 Abbildungen, davon 14 auf 7 Tafeln • 1 Faserprobe 16 Tabellen • gr. 8° • Ganzleinen DM 27,50

Die große Brennessel Urtica dioica L. ist als Faserlieferant und als anderweitig anwendbare Pflanze in fast allen vorkommenden Ländern von alters her genutzt worden. Nach einer historischen Übersicht berichtet der Verfasser von den neuesten Kenntnissen über diese interessante Pflanze, die in den letzten 40 Jahren von einer Wildpflanze mit Hilfe besonders entwickelter Methoden zur „Zuchtfasernessel" wurde. Den Züchter wird vor allem das gelöste Problem der Erhöhung ihres Fasergehalts um das Drei- bis Fünffache interessieren. Der Landwirt lernt ihren nicht ganz einfachen Anbau, ihre Ansprüche, Pflege und Ernte kennen. Ihre Großvermehrung wird eingehend besprochen, ebenso die industrielle Verarbeitung der faserhaltigen Stengel und die Technologie der Nesselfasern. Bei allem wird untersucht, ob bei und oder anderswo erfolgversprechende Möglichkeiten vorhanden sind, die nunmehr in eine Kulturpflanze gewandelte Nessel zur Fasergewinnung anzubauen und welche Vorbedingungen dafür gegeben sein müßten. In weiteren Abschnitten wird die Verwendungsmöglichkeit der großen Brennessel in der Medizin, Pharmazie und Kosmetik besprochen. Daneben wird ihre besondere Eignung als wertvolle Futterpflanze wegen des hohen Anteils an Nährstoffen und Vitaminen beschrieben. Da sie auch bei der menschlichen Ernährung eine gewisse Rolle spielt, kann man sie wohl als universelle Pflanze bezeichnen.

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ROLF KOITZSCH

Versuche zur Bestimmung des Wassergehaltes des Erdbodens auf thermischer Grundlage (Abhandlungen des Meteorologischen und Hydrologischen Dienstes der DDR, Potsdam, Heft 54) 1960. 80 Seiten - 20 Abbildungen - 29 Tabellen — 4° — DM 21,50

Mit einem instationären Verfahren wird versucht, die Wärmeleitfähigkeit und die Temperaturleitfähigkeit eines Bodens in situ zu messen, um daraus dessen Wärmekapazität zu bestimmen, die als indirektes Maß für die Bodenfeuchtigkeit Vorteile aufweist. Meßkörper geringen Durchmessers ermöglichen kurze Erwärmungszeiten und ein schnelles Auswerten der Messungin. In Glyzerin, trockenem und sehr feuchtem Sand wird geprüft, ob die Erwärmung solcher Meßkörper der vorgegebenen Theorie folgt und ob es möglich ist, die Größe eines evehtuell zwischen dem Meßkörper und der umgebenden Substanz auftretenden WärmeübergangsWiderstandes zu ermitteln. Die Übereinstimmung zwischen der Messung und der Theorie ist bei den meisten Meßkörpern gut. Es kann die Wärmeleitfähigkeit des umgebenden Mediums einfach und genau bestimmt werden; es gelingt aber nicht, die Größe des Wärmeübergangswiderstandes und damit die Temperaturleitfähigkeit mit der für das Meßvorhaben notwendigen Genauigkeit aus der Erwärmung des Meßkörpers abzuleiten. Deshalb läßt sich nur die Wärmeleitfähigkeit des Bodens als indirektes Maß für dessen Wassergehalt heranziehen, solange Meßkörper geringen Durchmessers verwendet werden. Gegen den Einsatz dickerer Meßkörper sprechen die Schwierigkeiten bei der Auswertung.

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KLAUS SCHWARZ

Entwicklung, Stand und Verbesserungss möglichkeitenderAbwasserlandbehandlung in Deutschland unter besonderer Berücksichtigung der Weiträumigen Verwertungsanlagen (Wissenschaftliche Abhandlungen der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften zu Berlin, Nr. 45) 1960.158 Seiten - 14 Abbildungen - 28 Tabellen - 12 Tabellen als Anhang - gr. 8® - D M 1 5 , -

In Anbetracht des immer stärker werdenden Bewässerungsbedürfnisses in der Deutschen Demokratischen Republik und in Westdeutschland stellt sich der Autor hier die Aufgabe, das Leistungsvermögen der Abwasserlandbehandlung näher zu untersuchen« Er schildert die Entwicklung, den Umfang und den derzeitigen Stand der einzelnen Verfahren und wendet sich dann speziell einer Uberprüfung der weiträumigen Verwertungsanlagen in der DDR zu. An Hand vergleichender Gegenüberstellungen werden ihre Leistungen in landwirtschaftlicher, wasserwirtschaftlicher und hygienischer Hinsicht beurteilt und im Rahmen landwirtschaftlicher, technischer, betriebsorganisatorischer Erörterungen Aussagen über zweckmäßige Gestaltung der erfolgbestimmenden Faktoren gemacht. Die gewonnenen Erkenntnisse können dem Bewässerungslandwirt und Techniker als Arbeitsuoterlage dienen. Dem Wasserwirtschaftler und Hygieniker wird bewiesen, daß die an das weiträumige Verfahren gestellten Anforderungen bei geeigneten Voraussetzungen voll erfüllt werden können. Der sonstige Fachinteressent erhält einen zusammenfassenden Uberblick über die Verfahrensweise und ihre Leistungen sowie die Problematik und ihre Lösungsmöglichkeit.

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