Bp35 3 Std
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Transcript of Bp35 3 Std
BP 35Düngemittel und
Nährstoffdynamik im Boden3. Stunde
6. Phosphor6.1 Phosphordynamik6.2 Strategien zur Phosphordüngung
6. Phosphor
Zurzeit ist P der Pflanzennährstoff dessen weltweiten abbauwürdigen Vorräte am stärksten limitiert sind !
Sparsames Haushalten ist erforderlich !
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100
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2000 2020 2040 2060 2100 2120 2135
Jahr
P-Vorräte( % )
voraussichtlicheLebensdauer aufBasis einer Reservevon 3100 Mt Phosphor
zusätzliche jährlicheZuwachsrate von 3%
Weltweite Vorräte in Phosphatlagerstätten
(Werner 1999)
6.1 Phospordynamik
Phosphor liegt als Anion (Orthophosphat) der Phosphorsäure
im Boden vor:
H2PO4- + H+ HPO4
2- 2 H+
gelöstes Phosphat
labilesPhosphat
stabilesPhosphat
Gleichgewichtsverhältnisse verschiedener Phosphatfraktionen
organisches Phosphat
adsorbiertesPhosphat
Calciumphosphat
Bodenlösung
Phosphatdynamik im Boden
organisches Phosphat
adsorbiertesPhosphat
Calciumphosphat
Bodenlösung
Phosphatdynamik im Boden
Adsorption von Phosphaten an Al- und Fe-Hydroxiden tritt besonders bei pH < 4 auf.
Strengit: FeIII(OH)2H2PO4 (FePO4 x 2 H2O)Variscit: Al(OH)2H2PO4 (AlPO4 x 2 H2O)
Adsorbiertes Phosphat
Alterung von Bodenphosphaten:
Verfügbare Phosphate gehen in weniger verfügbare Phosphate über, z.B. durch
Adsorption oder Okklusion.
Begünstigung der Alterung durch:Goethit (FeOOH)Hämatit (Fe2O3)Gibbsit (Al(OH)3)
Mobilisierung von Phosphat unter sauren Bedingungen:
1. Kalkung(Ligandenaustausch mit OH-)2. Düngung von Sulfat(Ligandenaustausch mit Sulfat)3. Düngung von Silicaten(Ligandenaustausch mit Silicaten)4. Organische Düngung(Humateffekt, Freisetzung von Alkalität und Sulfat)
organisches Phosphat
adsorbiertesPhosphat
Calciumphosphat
Bodenlösung
Phosphatdynamik im Boden
Calciumphosphate:
Hydroxylapatit Ca5(PO4)3OHFluorapatit Ca5(PO4)3FChlorapatit Ca5(PO4)3Cl
Dynamik der Calciumphosphate:
Ca (H2PO4)2 + Ca2+ 2 CaHPO4 + 2 H+
Calciumdihydrogenphosphat Calciumhydrogenphosphat
3 CaHPO4 + Ca2+ Ca4H (PO4)3 + 2 H+
Calciumhydrogenphosphat Octocalciumphosphat
Ca4H (PO4)3 + Ca2+ + H2O Ca5 (PO4)3OH + 2 H+
Octocalciumphosphat Hydroxylapatit
Die Wasserlöslichkeit nimmt in folgender Reihenfolge ab:
Ca(H2PO4)2 > CaHPO4 > Ca4H(PO4)3 > Ca5(PO4)3OH
Löslichkeit von Bodenphosphaten in Abhängigkeit vom pH-Wert
organisches Phosphat
adsorbiertesPhosphat
Calciumphosphat
Bodenlösung
Phosphatdynamik im Boden
Mineralisation von organisch gebundenem Phosphat
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Sugar beet Rape Maize Pigeon Pea White Lupin Phacelia Wheat
P0 Phytate Ca(H2PO4)2
mg
P kg
-1
Einfluss einer P-Düngung (100 mg P/kg Boden) in Form von Na-Phytate undCa2(H2PO4)2 auf die P-Aufnahme verschiedener Pflanzen (Leppin, 2007)
Methode P0 Phytat Ca2(H2PO4)2
mg P/kg Boden
_______________________________________________________________Mehlich 3 8,5 (±0,2) 10,0 (±0,2) 86,2 (±9,8)P-Wasser 1,2 (±0,1) 1,4 (±0,1) 31,5 (±2,7)Ohlsen 3,3 (±0,2) 2,7 (±0,2) 67,1 (±5,2)CAL 4,5 (±0,4) 5,1 (±0,4) 80,4 (±5,8)DL 8,5 (±0,2) 8,6 (±0,1) 79,3 (±5,7)EUF (1. + 2. Fr.) 4,2 (±0,1) 5,6 (±0,3) 47,3 (±3,8)________________________________________________________________
Einfluss einer P-Düngung (100 mg P/kg Boden) in Form von Na-Phytate undCa2(H2PO4)2 auf die mit verschiedenen Bodenuntersuchungsmethoden extrahierbare P-Konzentration (Leppin, 2007)______________________________________________________________________
Wird mit EUF organisch gebundener Phosphor erfasst?
Inositol 5 Phosphat
Phosphat
Material & Methoden
Phosphatarmer Unterboden- Tongehalt, g kg-1: 207- pH-Wert (CaCl2): 5,80- CAL, mg P kg-1 : 9,03
Varianten:- Kontrolle, keine P-Düngung- Porg-Boden, 100 mg P kg-1, Na-Phytat- Porg-Mittelzelle, 100 mg P kg-1, Na-Phytat (Zugabe von Na-Phytat zu 5 g Boden direkt in die Mittelzelle, dann Extraktion)
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0 10 20 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
MInuten
mg
P/k
g B
oden
P0PorgPorg EUF-Zelle
Kinetik der EUF-Pan Freisetzung (400 V, 80oC) im Bodennach Düngung von Na-Phytat (100 mg P/kg Boden) bzw. nach Zugabe in die Mittelzelle
012345678
0 10 20 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Minuten
mg P/
kg Bo
den Pan
P-Gesam t
Kinetik der EUF P Freisetzung (400 V, 80oC) im Bodennach Düngung von Na-Phytat (100 mg P/kg Boden)
02468
101214
0 10 20 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Minuten
mg P
/kg B
oden Pan
P-Gesamt
Kinetik der EUF P Freisetzung (400 V, 80oC) im Bodennach Applikation von Na-Phytat (100 mg P/kg Boden) indie EUF-Mittelzelle direkt vor der Extraktion
34,5
50
62
0
10
20
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40
50
60
70
P0 Porg Boden Porg-Mittelzelle
mg
P/kg
Bod
enGesamt P Konzentration des EUF Anodenfilterrückstandesnach Untersuchung von der Kinetik der EUF P Freisetzungnach Applikation von Na-Phytat (100 mg P/kg Boden)
0
50
100
150
200
250
Alluviu
m
Sandb
oden
Buntsa
ndste
inverw
.
mg
P/k
g B
oden
ohneNa-Phytat
Einfluss einer direkten Na-Phytat Zugabe(30 mg P/kg Boden) auf das CAL extrahierbare Phosphat
0102030405060708090
100
anorg.-P Gesam t-P
mg P/
kg Bo
den ohne
plus Na-Phytat
Einfluss einer direkten Na-Phytat Zugabe(30 mg P/kg Boden) auf das CAL extrahierbareanorganische- und Gesamt-Phosphat bei einemSandboden, pH 6,4.
gelöstes Phosphat
labilesPhosphat
stabilesPhosphat
Gleichgewichtsverhältnisse verschiedener Phosphatfraktionen
Teilfraktionen des stabilen Phosphates:
1. Apatite2. Okkludiertes Phosphat3. Organisch gebundenes Phosphat
Richtwerte für die P-Gehaltsklassen A bis E nach der CAL-Methode
(VDLUFA 1997)
__________________________________________________P-Gehaltsklasse mg P/100g Boden mg P2O5/100g Boden__________________________________________________
A < 2,0 < 5B 2,1-4,4 6-9C 4,5-9,0 10-20D 9,1-15,0 21-34E >15,1 >35
___________________________________________________
Verteilung der analysierten
Konzentration an CAL-
löslichem Phosphat in
verschiedenen Gehaltsklassen nach VDLUFA
(n = 118)
Anzustrebende EUF-P-Werte (1. Fraktion) zu Zuckerrüben bei einem Ertragspotential von 100 dt Zucker/ha in Abhängigkeit von den P-
Vorräten im Boden (EUF-Quotient)(Wiklicky und Nemeth 1982)
_________________________________________________EUF-Quotient EUF-P (1. Faktion)(= 2. Fraktion/1.Fraktion)_________________________________________________
0,4 2,250,5 2,000,6 1,750,7 1,500,8 1,25
________________________________________________
Mykorrhizierung spielt für die Phosphatverfügbarkeit eine wichtige
Rolle
Die endotrophe Mykorrhizza spielt
für landwirtschaftliche Kulturpflanzen eine
wichtige Rolle Ausnahmen:
Chenopodiaceen (Zuckerrübe,
Spinat), Cruciferen(Raps, Senf)
Phosphat-Aneignungsvermögen verschiedener
Pflanzenarten
Proteoidwurzeln der Weißlupine
Absatz von Phosphatdüngemitteln in Deutschland, bis 92/93 nur alte Bundesländer
(Stat. Bundesamt)______________________________________________Düngejahr Menge (1000 t P) kg/ha______________________________________________1960/61 292 221970/71 402 321980/81 368 301990/91 224 192000/01 154 92002/03 144 8______________________________________________
P-Flächenbilanz in Deutschland
Phosphatfixierende Böden in Afrika
Welteiter Einsatz von Phosphat-Düngemitteln
Abbau von Rohphosphaten
Globale Phosphatexporte und Cadmiumkonzentrationen
Herstellung von Thomaskali aus Konverterschlacke
Zuschlagstoffe für die Produktion von Thomaskali vor und nach der Produktionsumstellung vom Mai
1998
Superphosphat (8% P): Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4
Triplesuperphosphat (22%):Ca3(PO4)2 + 4 H3PO4 3 Ca(H2PO4)2
Löslichkeit verschiedener Phosphatdüngemittel und ihr P-Gehalt____________________________________________________Düngemittel Löslichkeit P (%)____________________________________________________Hyperphos 80% Ameisensäure 13
20% MineralsäureNovaphos 40% Wasser 10
30% Zitronensäure30%Mineralsäure
Thomasphosphat 100% Zitronensäure 7
Superphosphat >93% Wasser8Triplesuperphosphat >93% Wasser22____________________________________________________
0
10
20
30
40 Thomasphosphat
TeilaufgeschlossenesRohphosphat
Rohphosphatohne P-Düngung
Abstand von der Wurzeloberfläche
mg
P/10
0g B
oden
1 2 3 4
Verarmung des wasserlöslichen Phosphats in der Rhizosphäre von Raps nach Anwendung
unterschiedlicher P-Dünger(Steffens 1987)
Wachstum von Weizen mit:Superphosphat Rohphosphat ohne
Phosphatdüngung
6.3 Strategien zur P-Düngung
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80
mg
P/kg
Bod
en
P O Ca(
H2P
O4) 2
Bio
gasg
ülle
Schl
empe
Bio
kom
post
Hol
zasc
he
Stal
lmis
t
Wirkung verschiedener Reststoffe auf CAL-extrahierbares P im Boden.Es wurden 100 mg P/kg Boden in Form der Reststoffe gedüngt.
Ertragswirksamkeit von Thomaskali (TK) auf dem Oberboden
P0 TK1 TK2 TK2
Ertragswirksamkeit von Rohphosphat aus Hohenheim auf dem Oberboden
P0 RP1 RP2 RP3
Ergebnisse
Feldversuch
0
10
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30
40
50
60
P0 P0+Jauche 5 kg P/ha 10 kg P/ha 15 kg P/ha
Varianten
dt
Ko
rn/h
a
Einfluss von Jauche und Thomaskali auf den Kornertragvon Dinkel 2006/07
Hafer GladbacherhofKorn dt/ha
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 10 kg P/ha RP2 20 3 30
5 10 kg P/ha BSP6 20 7 30
9 10 kg P/ha FKM10 2011 30
13 10 kg P/ha TK14 2015 30
17 0 + Jauche 200618 0
2007
Ertrag dt TM/ha1. Schnitt, 09.06.08
0
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 10 kg P/ha RP2 20 3 30
5 10 kg P/ha BSP6 20 7 30
9 10 kg P/ha FKM10 2011 30
13 10 kg P/ha TK14 2015 30
17 0 + Jauche 200618 0
Luzerne/Grasgemenge
Ertrag dt TM/ha2. Schnitt, 18.08.08
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1 10 kg P/ha RP2 20 3 30
5 10 kg P/ha BSP6 20 7 30
9 10 kg P/ha FKM10 2011 30
13 10 kg P/ha TK14 2015 30
17 0 + Jauche 200618 0
Luzerne/Grasgemenge
Ertrag dt TM/ha3. Schnitt, 17.09.08
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 10 kg P/ha RP2 20 3 30
5 10 kg P/ha BSP6 20 7 30
9 10 kg P/ha FKM10 2011 30
13 10 kg P/ha TK14 2015 30
17 0 + Jauche 200618 0
Luzerne/Grasgemenge
6.3 Strategien zur P-Düngung