Kalium- und Schwefelversorgung von Kartoffeln – Auswirkungen auf die Qualität

unter Berücksichtigung von Sorte und Standort

Prof. Dr. Elke PawelzikGeorg-August-Universität Göttingen

Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung Qualität pflanzlicher Erzeugnisse

2

Kartoffelknollen mit K-Mangel

K-Gehalt: 19,8 g kg-1 TM

K-Gehalt: 18,7 g kg-1 TM

K-Gehalt: 26,1g kg-1 TM

3

Einige Funktionen von K und S in der Zelle und ihre Bedeutung für die Kartoffelknolle

Kalium• Regulierung des osmotischen

Druckes in der Zelle →reduzierende Zucker →Backfarbe

• Kationen-/Anionen-Gleichgewicht → organische Säuren (Ascorbinsäure, Zitronensäure) →Rohbreiverfärbung, Schwarzfleckigkeit, Kochdunklung

• Proteinsynthese →ernährungsphysiologischer Wert

Schwefel• Bestandteil von Aminosäuren

→ ernährungsphysiologischer Wert

• Bestandteil von Coenzym A →Regulierung von Stoffwechselprozessen

• Beteiligt am N-Stoffwechsel

4

Einfluss der K-Düngung auf den K-Gehalt inKartoffelknollen

(Mittelwerte über 12 Standorte, 7 Sorten und 4 unterschiedliche Düngerformen für die Versuchsjahre 2002-2004)

K-Dünger• Sulfat

– Kaliumsulfat (50% K2O, 18 % S)

– Patentkali (30% K2O, 10% MgO, 17% S)

• Chlorid– Kornkali

(40% K2O, 6% MgO, 4% S, 3% Na)

– 60er Kali (60% K2O)

n=10

n=2

n=24

n=4n=1

n=1

K-Düngung (kg ha-1)0 100 120 150 200 240 300 360 600 900

K-G

ehal

t (g

kg-1

TM

)

0

16

18

20

22

24

26

28

ede

cde

abcd

dce

abc

dbc

abcab

a

n=3

n=3

n=3

n=20

R² = 0,760**

5

Charakterisierung der StandorteStandorte(Anbaujahr)

Bodenarten Kaliumversorgungsstufen

Söhlde (02, 03) Lu - Uls CGermersleben (02, 03) Lu (schluffiger Lehm) D

Langwedel (02, 04) S (Sand) BClarholz (03) Sl (lehmiger Sand) C

Oetzendorf (03) S (Sand) CKleinau (03) Su2 (schwach schluffiger Sand) CGreven (04) Uls (sandig-lemiger Schluff) BMahlsdorf (04) Sl4 (stark lehmiger Sand) C

B = niedrige, C = optimale, D = hohe K-Gehalte im Boden

6

Wirkung der unterschiedlichen Standorte auf den K-Gehalt in der Knolle und im Boden

(Mittelwerte über alle Varianten)

Söhlde'0

2Germ

ersleb

en'02

Langwed

el'02

Sö lde"

1" '03

Söhlde"

2" '03

Germers

leben

'03

C larholz

'03Oetz

endorf

'03Klei

nau '0

3Grev

en '0

4M

ahlsd

orf '04

Langwed

el '04

K-G

ehal

t in

Kno

le [g

kg-1

TM]

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

K-G

ehal

t in

Bod

en [m

g 10

0g-1

]

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

C

E

B

C C

D

B

C CB

C

B

K in d e r K n o l le K in B o d e n

K in der Knolle

K im Boden

K-G

ehal

t in

der K

nolle

(g k

g-1TM

)

K-G

ehal

t im

Bod

en (m

g 10

0g-1

)

B = niedrige, C = optimale, D = hohe K-Gehalte im Boden

D

7

Wirkung unterschiedlicher Düngerformen auf den Kaliumgehalt in der Knolle

a

b

ab

a

b

a

b

a

b

a

a

K-Düngung (kg ha-1 )

100 120 200 240 300 360 600 900

K-G

ehal

t (g

kg-1

TM)

0

15

20

25

30

KaliumsulfatPatentkali

Sulfathaltige K-Dünger

K-Düngung (kg ha-1)

100 150 200 240 300 360K

-Geh

alt (

g kg

-1 T

M)

0

15

20

25

30

Korn-Kali60er

a

b

a

b

b

b

Chloridhaltige K-Dünger

a

8

Wirkung von Kalium und Sulfat auf Stärke-und Proteingehalt der Knollen

Stärke

Kaliumgehalt der Knollen (g kg-1 TM)

010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

g kg

-1 T

M

0500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1000 KaliumsulfatPatenkali R2=0,540

Protein

010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340

40

60

80

100

120

140

160

180 KaliumsulfatPatentkaliR²=0,024

g kg

-1 T

M

Kaliumgehalt der Knollen (g kg-1 TM)

9

Einflussfaktoren auf den Gehalt an reduzierenden Zuckern

• Sorte• Jahreswitterung • Anbauort (Boden, Wasserversorgung)• Düngung: wird oft überschätzt (Ausnahme: N-

Düngung)– Rangfolge der Einflussfaktoren: Sorte >> Düngung

• Physiologische Reife zum Zeitpunkt der Ernte• Lagerung: Temperatur, Sorte, physiologische

Reife

10

Reduzierende Zucker und Saccharose in Abhängigkeit vom K-Gehalt in den Knollen

Reduzierende Zucker

Kalium-Gehalt der Knollen (g kg-1 TM)

010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

g kg

-1 T

M

0

5

10

15

20

25

30

35

40

KaliumsulfatPatentkali

Saccharose

010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340

5

10

15

20

25

30

35

40

g kg

-1 T

M

Kalium-Gehalt der Knollen (g kg-1 TM)

11

Reduzierende Zucker in Abhängigkeit vom K-Gehalt der Knollen

2003

0 12 16 20 24 28 320

5

10

15

20

25

30

35

Cilena (Sö) Russet B (Sö) Morene (Ge) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl)

2002

K-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 32

Red

uzie

rend

e Zu

cker

(g k

g-1 T

M)

0

5

10

15

20

25

30

35

Saturna (Sö) Morene (Ger) Saturna (La)

2004

0 12 16 20 24 28 320

5

10

15

20

25

30

35

Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)

K-Gehalt (g kg-1 TM)K-Gehalt (g kg-1 TM)

Sulfat-Dünger Sulfat-Dünger (Kuras, Russet B., Cilena [Oe, Cl]) Sulfat- und Chlorid-Dünger

Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)

12(Putz, 2004)

13

(Putz, 2004)

14

Einfluss der K-Düngung (als K2SO4) auf Inhaltsstoffe in den apikalen (Kronenende) bzw. basalen (Nabelende)

Hälften von Kartoffeln („Grata“) (Marschner u. Krauss, 1980)

240 kg K2O/ha 340 kg K2O/haApikal Basal Apikal Basal

19,3 17,3

0,26

0,17

1,86

0,14

0,14

0,34

0,17

1,66

0,14

0,13

Stärke (% FM)

16,8 16,3

Reduzieren-de Zucker (% FM)

0,12 0,06

Saccharose (% FM)

0,13 0,16

K (% TM) 2,12 2,15

Mg (% TM) 0,14 0,20

P (% TM) 0,20 0,20

Inhaltsstoff

161

19

142

Basal

162

26

136

Basal ApikalApikal

164167Summe

59Reduzier-ende Zucker

159158Kalium

340 kg K2O/ha240 kg K2O/haInhaltsstoff

Konzentration an Kalium und reduzieren-den Zuckern (Mol x 10-3)

15

Ascorbin- und Zitronensäure-Konzentrationen in den Knollen

Ascorbinsäure

Kalium-Gehalt der Knollen (g kg-1 TM)

010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

g kg

-1 T

M

0,00

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24 KaliumsulfatPatentkaliPlot 1 Regr

Zitronensäure

010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340

10

20

30

40

50

60

70KaliumsulfatPatentkaliR²=0,453

g kg

-1 T

M

Kalium-Gehalt der Knollen (g kg-1 TM)

16

Ascorbinsäure in Abhängigkeit vom K-Gehalt in den Knollen unter Berücksichtigung weiterer

Faktoren2003

Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 320,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

Cilena (Sö) Russet B. (Sö)Morene (Ger) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl)

2002

Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 32

Asco

rbin

säur

e (g

kg-1

TM

)

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24Saturna (Sö) Morene (Ge) Saturna (La) Plot 1 Regr

2004

Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 320,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)

R² = 0,541

Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)

17

Zitronensäure in Abhängigkeit vom K-Gehalt in den Knollen unter Berücksichtigung weiterer

Faktoren2003

Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 320

10

20

30

40

50

60 Cilena (Sö) Russet B. (Sö) Morene (Ger) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl)

2002

Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 32

Zitr

onen

säur

e (g

kg-1

TM

)

0

10

20

30

40

50

60

Saturna (Sö) Morene (Ge) Saturna (La)

2004

Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 320

10

20

30

40

50

60Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)

Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)

18

Äpfelsäure in Abhängigkeit vom K-Gehalt in den Knollen unter Berücksichtigung weiterer Faktoren

2003

Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 32

Äpf

elsä

ure

(g k

g-1 T

M)

0

2

4

6

8

10

12

Cilena (Sö) Russet B. (Sö) Morene (Ge) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl) Plot 1 Regr

2004

Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 320

2

4

6

8

10

12Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)

R² = 0,583

Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)

19

Summe organischer Säuren

2003

Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 32

Sum

me

orga

nisc

her S

äure

n (g

kg-1

TM

)

0

10

20

30

40

50

60

70Cilena (Sö) Russet B. (Sö) Morene (Ge) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl)

2004

Kaliumgehalt (g kg-1 TM)

0 12 16 20 24 28 320

10

20

30

40

50

60

70Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)

Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)

20

Zusammenfassung K-Düngung

• Art und Menge des zugeführten K-Düngers – Einfluss auf K-Gehalt in der Knolle und Stärkegehalt

• Einfluss auch auf reduzierende Zucker und organische Säuren – Sorten- Standort- und Jahreseinflüsse sowie Interaktionen – Dominanz des Sorteneinflusses??

21

Dank an

• Dr. Dietrich Lampe• Msc. agr. Nataliya Katerynchuk• Bettina Egger

Vielen Dank!