Research Collection

Doctoral Thesis

Untersuchungen über die Wirkung der Erhitzung auf dieKeimfähigkeit von Unkrautsamen und auf physikalische undchemische Eigenschaften des Bodens

Author(s): Boros, Georg

Publication Date: 1954

Permanent Link: https://doi.org/10.3929/ethz-a-000089068

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ETH Library

Prom. Nr. 2388

Untersuchungen über die Wirkung der Erhitzungauf die Keimfähigkeit von Unkrautsamen

und auf physikalische und chemische

Eigenschaften des Bodens

VON DER

EIDGENÖSSISCHEN TECHNISCHEN

HOCHSCHULE IN ZÜRICH

ZUR ERLANGUNG

DER WÜRDE EINES DOKTORS

DER TECHNISCHEN WISSENSCHAFTEN

GENEHMIGTE

PROMOTIONSARBEIT

VORGELEGT VON

GEORG BOROS

UNGARISCHER STAATSANGEHÖRIGER

REFERENT: HERR PROF. DR. R. KOHLET

KORREFERENT: HERR PROF. DR. H. DEUEL

ZÜRICH 1954

BRUNNER & BODMER

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VORWORT

Die Anregung zu dieser Arbeit erhielt ich durch den Schweizerischen Gärtner¬

meisterverband. Die Versuche konnte ich zum Teil an der Eidg. Landwirtschaft¬

lichen Versuchsanstalt Zürich-Oerlikon, zum Teil am Institut für Pflanzenbau

der Eidg. Technischen Hochschule durchführen.

Ich habe die angenehme Pflicht, all denen meinen aufrichtigsten Dank aus¬

zusprechen, die durch ihre wertvolle Mithilfe zur Entstehung der vorliegendenArbeit beigetragen haben. In erster Linie gilt mein Dank meinem verehrten

Lehrer, Herrn Prof. Dr. R. Koblet, für sein Interesse und seine wertvollen An¬

regungen. Ferner schulde ich Dank der Leitung der Eidg. Landwirtschaftlichen

Versuchsanstalt Zürich-Oerlikon für ihre freundliche Erlaubnis, in den Labora¬

torien dieser Anstalt zu arbeiten. Im besondern danke ich Herrn Dr. E. Schütz,

Analytiker an der agrikulturchemischen Abteilung dieser Anstalt, der mir stets

mit Rat und Tat zur Seite gestanden ist. Ferner danke ich Herrn Prof. A. Linder

(E.T.H. und Universität Genf) für die wertvolle Hilfe bei der Auswertung der

Versuche nach mathematisch-statistischen Methoden, Herrn Dr. E. Frei von der

Versuchsanstalt Oerlikon für seine Ratschläge bei der Bodenuntersuchung und

Herrn C. Signer, der mir bei der Durchführung der Neubauer-Versuche behilf¬

lich war. Auch allen übrigen Helfern, die mich bei der Ausführung meiner Ar¬

beiten unterstützten, danke ich an dieser Stelle bestens.

3

INHALTSVERZEICHNIS

I. ALLGEMEINES UND FRAGESTELLUNG 6

A. Bedeutung der Bodenerhitzung 6

B.Geschichtliche Entwicklung der Praxis der Bodenerhitzung 7

C. Ueberblick über die Auswirkungen der Bodenerhitzung 8

D. Ziel der eigenen Untersuchungen 10

II. WIRKUNG DER HITZE AUF DIE IM BODEN BEFINDLICHEN

UNKRAUTSAMEN 11

A. Die Unkräuter und einige Bekämpfungsmöglichkeiten im

Gartenbau 11

B.Frühere Untersuchungen über die Hitzeempfindlichkeitder Samen 11

C. Versuchsmaterial und angewandte Methoden 13

D. Ergebnisse 14

E.Die Hitzeempfindlichkeit von Samen im Vergleich zu den

von pathogenen Organismen ertragenen Maximaltemperaturen 21

III. DIE WIRKUNG DER ERHITZUNG AUF WASSERKAPAZITAT UND

STRUKTUR DES BODENS 24

A. Allgemeines 24

B.Verwendete Böden 25

C. Die Veränderung der Wasserkapazität 26

1. Angewandte Methode 26

2. Ergebnisse 27

D. Die Veränderung der Krümelstabilität des Bodens 27

1. Untersuchungsmethode 27

2. Ergebnisse 29

IV. DIE WIRKUNG DER ERHITZUNG AUF DIE LÖSLICHKEIT

VON PHOSPHORSÄURE UND KALI 35

A. Die chemischen Verbindungen der Phosphorsäure und

des Kalis und ihre Löslichkeit 35

B. Angewandte Methoden 37

a) Verwendete Böden 37

4

b) Die Bestimmung der pflanzenaufnehmbaren Phosphor -

säure und des Kalis nach der Keimpflanzenmethode 39

c) Die Ermittlung des Gehaltes an Phosphorsäure und Kali

nach Egnér-Riehm 40

C. Ergebnisse 42

1. Vergleich des laktatlöslichen Phosphors mit dem

wurzellöslichen Phosphor 42

2. Einfluss der Dämpfung auf die Löslichkeit des Phosphors 46

3. Die Wirkung der Dämpfung auf die Löslichkeit des Kalis 46

V. DIE WIRKUNG DER ERHITZUNG AUF DIE LOSLICHKEIT

DER STICKSTOFFVERBINDUNGEN 48

A. Die Stickstoffverbindungen im Boden 48

B. Methoden zur Untersuchung der StickstoffVerbindungendes Bodens 49

C. Ergebnisse 51

ZUSAMMENFASSUNG 58

LITERATURVERZEICHNIS 60

I ALLGEMEINES UND FRAGESTELLUNG

A. BEDEUTUNG DER BODENERHITZUNG

Die Anwendung von Hitze gilt übereinstimmend als das beste und wirksamste

Mittel zur Desinfektion von verseuchten Gewachshausboden, von Anzuchterde

und von Boden fur hochwertige Freilandkulturen. Ihr Ziel ist eine rasche und

sichere Befreiung des Bodens von pflanzenschadlichen Organismen.Das Verfahren wird gewohnlich Teilentkeimung genannt. Diese Bezeichnung

ist in biologischer Hinsicht sehr zu treffend, weil durch die Erhitzung die Boden¬

flora und -fauna teilweise abgetötet und die Zahl der im Boden lebenden Arten

eingeschränkt wird.

Bei der Erhitzung des Bodens ergeben sich ausser der Abtotung krankheiter¬

regender Keime noch weitere Wirkungen. Wir erwähnen die Verschiebungen in

der Zusammensetzung der gesamten Mikrobenwelt, die Aktivierung chemisch¬

biologischer Umsetzungen, die Möglichkeit der Mobilisierung von Nährstoffen

und die Abtotung der im Boden befindlichen Unkrautsamen.

Die oben erwähnten Tatsachen konnten zu einer vorbehaltlosen Empfehlungder Bodenerhitzung fuhren. Man darf aber nicht ausser acht lassen, dass es sich

um radikale Vorgange handelt, die unter Umstanden auch ungunstige Folgen

zeitigen können. Bei unzweckmassigem Vorgehen können Stoffe entstehen, die

auf die Keimung und das Pflanzenwachstum hemmend oder sogar giftig wirken,

oder es kann eine Verschlechterung der Struktur (Verschlammung, Totbrennen

usw.) eintreten.

Aus den wissenschaftlichen Arbeiten, die sich mit der Bodenerhitzung be¬

fassen, ist ersichtlich, dass noch sehr viele Fragen der eingehenden Abklärungbedürfen. Der Boden stellt bekanntlich ein sehr kompliziertes Gebilde dar. Ins¬

besondere zeigt sich ein vielgestaltiges Ineinandergreifen der Lebensprozesse.

Bei dieser Vielzahl von wirkenden Faktoren halt es oft schwer, einen einzelnen

von allen übrigen zu trennen und dafür die zum Ziele fuhrende Untersuchungs¬methode zu finden. Fur die Beurteilung der Bodenerhitzung kommt als erschwe¬

rendes Moment der Umstand hinzu, dass die Verhaltnisse und Anforderungenvon Betrieb zu Betrieb wechseln. Dieser Umstand durfte in erster Linie dafür

verantwortlich sein, dass Versuche auf dem Gebiete der Bodenerhitzung oft kei¬

ne eindeutigen Ergebnisse zeitigten

6

B. GESCHICHTLICHE ENTWICKLUNG DER PRAXIS DER BODENERHITZUNG

Die Anwendung von Hitze zwecks Hebung der Fruchtbarkeit des Bodens und

Vernichtung schädlicher Insekten ist den Landwirten seit langem bekannt. Das

Erhitzen des Bodens wurde schon vor undenklichen Zeiten in Indien durchgeführt;der Vorgang wird "rab" genannt und ist bereits in der Veda erwähnt (1).

Das Abbrennen der Stoppeln war auch den Römern als fruchtbarkeitssteigerndbekannt und wurde von ihnen angewandt. Um die Wirkung dieser Massnahme zu

erklären, stellte VIRGIL verschiedene scharfsinnige Erklärungen auf (2).

Ein uraltes in Aegypten angewendetes Kulturverfahren, die "sheraqui"-Brache,

besteht darin, zwischen den Nilüberschwemmungen die obersten Bodenschichten

von brachliegendem Land durch Sonnenbestrahlung erwärmen zu lassen, wobei

Temperaturen von 70° C und mehr erreicht werden. Diese Methode wurde von

J.A. PRESCOTT (1920) studiert, der die fruchtbarkeitssteigernde Wirkung teil¬

weise auf mikrobiologische, teilweise auf physikalische Ursachen zurückführt.

Die Verbrennung von Stoppeln, Grasflächen, Waldstreifen oder zusammen¬

gerafften Ernteresten zwecks Steigerung der Fruchtbarkeit des Bodens findet bis

heute Anwendung. Ihre günstige Wirkung kann, ausser der teilweisen Sterilisation,

auf der Entstehung eines für das Pflanzenwachstum günstigeren C :N -Verhältnisses

beruhen. Die zurückbleibende und untergebrachte Asche übt zudem eine dün¬

gende Wirkung aus.

Die im letzten Jahrhundert durch rapide Bevölkerungszunahme entstandene

Bodenknappheit sowie die wirtschaftlichen Gegebenheiten führten vielerorts zu

einem Abgehen von der zweckmässigen Fruchtfolge. Grosse Monokulturen wur¬

den angelegt, und die bisher unbekannte "Bodenmüdigkeit" machte sich als Be¬

gleiterscheinung bemerkbar, Neue, bisher unbekannte Krankheiten und tierische

Schädlinge traten auf, deren Bekämpfung mit biologischen und chemischen Mit¬

teln kaum oder nur in unbefriedigendem Ausmasse möglich ist. Dies ist der

Grund, warum die Anwendung von Hitze in der neueren Zeit immer weitere Ver-

1 ) Like to a tender plant whose roots are fed,

On soil o' er which devouring flames have spread.Stories of the Buddahs Former Births. Uebersetzung von H.L. Francis.

2) Georgica, Buch I, 84 - 93:

Saepe etiam steriles incendere profuit agros atque levem stipulam crepitanti-bus urere flammis; sive, inde occultas vires et pabula terrae pinguia con-

cipiunt, sive illis omne per ignem excoquitur Vitium atque exsudât inutilis

umor, seu plures calor ille vias et caeca relaxât spiramenta, novas veniat

qua sucus in herbas; seu durât magis, et venas adstringit hiantis ne tenues

pluviae rapidive potentia solis acrior aut Boreae penetrabile frigus adurat.

1

breitung gefunden hat. Die Abtötung parasitischer Pilze und Bakterien kann durch

die Ausnutzung der Sonnenenergie nicht erzielt werden, es können höchstens

kleine Erdmengen völlig lufttrocken und damit nematodenfrei gemacht werden.

(SORAUER1952, S. 159)

Die entseuchende Wirkung des Bodenfeuers suchte man noch zu verbessern

durch Begiessen der Bodenoberfläche mit brennbaren Schwerölen oder unter Zu¬

hilfenahme von Flammenwerfern. Die gewünschte Wirkung dieser Massnahmen

ist im allgemeinen nur gesichert, wenn eine Erwärmung auf 60 bis 70° C bis

auf 10 cm Tiefe erfolgt und wenn diese Wärme entsprechend lang vorhält

(GARRETT 1950). Daher ist beim Bodenbrennen nicht immer ein gründlicher

Erfolg zu erwarten.

Trockene Hitze wird zur Entseuchung kleiner Bodenmengen in Pfannen ver¬

wendet. Die Gefahr der ungünstigen Beeinflussung der kolloidalen Bestandteile

des Bodens und der Verschlechterung der Kultureigenschaften ist aber bei diesem

die Bodenschädlinge sehr gründlich vernichtenden Verfahren ziemlich gross. Der

Boden muss hinreichend feucht sein, damit er während der Behandlung nicht aus¬

trocknet und Kolloidzerstörungen verhütet werden. (SORAUER 1952, S. 160).

Als Wärmeübertragungsmittel hat sich dagegen der Dampf aufs beste bewährt.

Zuerst wurden als Dampferzeuger alte Lokomotiven verwendet; dann folgten die

verschiedensten Apparate zum Dämpfen von Erde und von ganzen Treibbeeten.

Auch die Wirkung der heute in verschiedenen Ausführungen erhältlichen

elektrischen Erhitzungsgeräte, die entweder als Elektroden oder nach dem Heiz-

Elemente-Prinzip funktionieren, beruht auf dem im Boden entstandenen Dampf.Ihr Vorteil besteht in der einfachen Bedienung und in der Möglichkeit der ge¬

nauen Regelung der Behandlung nach Stärke und Dauer; doch ist ihre Anwendung

wegen des hohen Stromverbrauches und der normalerweise fehlenden Zuleitun¬

gen auf kleine Bodenmengen beschränkt.

C. ÜBERBLICK ÜBER DIE AUSWIRKUNGEN DER BODENERHITZUNG

Die Folgen der Bodenerhitzung beruhen weitgehend auf der Grunderscheinung,dass das an einen bestimmten Temperaturbereich gebundene Leben der Orga¬nismen bei dessen Ueberschreitung zerstört wird.

Die Erhitzung hat deshalb zwangsläufig eine sofortige Wirkung auf die Po¬

pulation der Organismen des Bodens. Unkrautsamen und nicht sporenbildende

pathogène Organismen werden vernichtet. Die Erscheinung wird aber durch den

Umstand kompliziert, dass die Hitze gleichzeitig die organische Substanz und

die Kolloide des Bodens beeinflusst, und es ist bis jetzt nicht möglich gewesen,die einzelnen Vorgänge auseinander zu halten.

8

Die augenfällige Wirkung der richtig durchgeführten Bodendämpfung ist bei

manchen Böden eine erhebliche Steigerung der Fruchtbarkeit. Dies wirkt sich

bereits in der Jugendentwicklung der Pflanzen deutlich aus. Unmittelbar nach

der Behandlung kann allerdings, besonders auf schweren und nährstoffreichen

Böden, eine temporäre Verzögerung der Keimung und eine Verlangsamung des

Wachstums der Pflanze eintreten, auf die jedoch nach einigen Wochen ein in¬

tensiveres Wachstum folgt.WAKSMAN (1948) versucht, die Vermehrung der Produktion infolge Er¬

hitzung des Bodens wie folgt zu erklären:

1) direkte Stimulation

2) indirekte Stimulation (durch das Entfernen von Fettstoffen oder die erhöhte

Auflösung von Kohlenhydraten, Stickstoff- und Phosphorverbindungen und

durch das Abtöten von Pilzen, Protozoen usw. werden die organischen Stoffe

durch die Wirksamkeit der Bakterien leichter mobilisiert)

3) Veränderung des mikrobiologischen Gleichgewichtes4) Zerstörung von Protozoen; dadurch wird ein Faktor ausgeschieden, welcher

die Bakterienbildung begrenzt.5 ) Zerstörung von Toxinen

6) Zerstörung von pathogenen Bakterien und Pilzen

7) Erhöhte Stickstoffbindung.Die Verzögerung der Keimung und des ersten Wachstums hängt von zahl¬

reichen Faktoren ab, z. B. vom Bodentypus, von der Pflanzenart und von äus¬

seren Bedingungen.Die Empfindlichkeit der Pflanzenarten gegen derartige Dampfschäden ist

verschieden; so erwies sich nach ROBINSON (1944) der Rotklee als stark, die

Tomate als weniger und der Buchweizen als kaum empfindlich. Nach DARBIS-

HIRE and RUSSELL (1907) stellen die Leguminosen die einzige Klasse von

Pflanzen dar, welche auf die teilweise Sterilisation ungünstig reagieren. Manche

Böden zeigen schon nach mehrtägiger Aufbewahrung bei 45 bis 50° C Vergif¬tungswirkungen; manche bleiben bei steriler, trockener Aufbewahrung langeZeit giftig (SORAUER 1952, S. 75). Ob es sich hierbei um die Bildung von be¬

sonderen Toxinen handelt, ist bis heute nicht eindeutig erwiesen.

RUSSELL and PETHERBRIDGE (1913) und JOHNSEN (1919) vertreten die

Auffassung, dass die NH~-Bildung durch die Teilsterilisation erhöht wird. Nach

WALKER and THOMPSON (1949) stellt dieser Faktor die hauptsächlichste toxi¬

sche Wirkung dar, aber daneben kommt auch die Wirkung von Abbauprodukten

organischer Verbindungen, z.B. die Zunahme des wasserlöslichen oder austausch¬

baren Mangans, in Betracht (SCHREINER und LATHROP 1912). Nach DESHUSSES

(1949) können anfänglich hohe Nitritkonzentrationen entstehen, die sich mögli¬cherweise auf die Pflanzen giftig auswirken.

9

Andere Arbeiten zeigten, dass auch die Bodenstruktur durch die Dam¬

pfung leiden kann. Abgesehen von der häufigen Verschlammung vermindert

nach SORAUER (1952, S. 176) die Erwärmung die Bodenkapillantat und die

wasserhaltende Kraft, so dass leicht Austrocknungsschaden entstehen können.

Auf schweren Lehmboden können durch das Dampfen eine Erhöhung der Volu-

mengewichte, eine Herabsetzung der Porosität oder Strukturverschlechterungenbis zur Kulturunfahigkeit eintreten (REINHOLD, NOLL und HAUSRATH 1941).

D. ZIEL DER EIGENEN UNTERSUCHUNGEN

Das Hauptziel der partiellen Sterilisation besteht darin, einen fur die Kultur

ungunstigen biologischen Bodenzustand zu verbessern. Ihre Bedeutung fur die

Vernichtung der pathogenen Lebewesen ist unbestritten.

Die meisten Bodenarten, die fur partielle Sterilisation in Frage kommen,

wie z.B. Komposterde, sind stark mit Unkrautsamen angereichert. Zur Bekäm¬

pfung derselben wird das Hitzeverfahren häufig vor andern Möglichkeiten (che¬

mische Mittel) bevorzugt. Es ist nicht abgeklärt, welche Temperaturen und

welche Erhitzungsdauer fur die Abtotung der verschiedenen Unkrautarten erfor¬

derlich sind Es ist aber aus betriebstechnischen Gründen nicht gleichgültig, ob

man die Erde auf 70 ° oder auf 98 ° C erwärmt und ob diese Temperaturen wah¬

rend zehn Minuten oder wahrend einer halben Stunde aufrecht erhalten werden

müssen, damit sie die gewünschte Wirkung auf die Unkrautsamen ausüben.

Die Veränderungen der physikalischen und chemischen Bodeneigenschaftendurch zunehmende Hitze-Einwirkung sind ebenfalls noch wenig abgeklärt Bei

der Verwendung partiell sterilisierter Erde fur Aussaaten ist es von grosster Wich¬

tigkeit, dass diese fur das Pflanzenwachstum gunstige Struktureigenschaften auf¬

weist. Verschlammungen und Austrocknungen können sich fur die Keimlingesehr nachteilig auswirken

Schliesslich wird immer wieder darauf hingewiesen, dass durch die Erhitzung

wichtige Pflanzennahrstoffe in leichter aufnehmbare Form übergeführt werden.

Wenn dies tatsächlich zutrifft, fragt es sich, ob eventuell die Mehrkosten fur eine

längere Behandlungszeit tragbar waren.

Wir suchten mit unseren Untersuchungen einen Beitrag zur Losung folgender

Fragen zu leisten

1 ) Wie verändert sich die Keimfähigkeit der Samen ausgewählter Unkrautarten

bei trockener und feuchter Erhitzung ?

2 ) Wie wird die Struktur verschiedener Bodenarten bei Erhitzung in feuchtem

und trockenem Zustand beeinflusst 9

3) Wie verändert sich die Loslichkeit der Nährstoffe unter dem Einfluss der Bo¬

denerhitzung '

10

II WIRKUNG DER HITZE AUF DIE IM BODEN

BEFINDLICHEN UNKRAUTSAMEN

A DIE UNKRÄUTER UND EINIGE BEKÄMPFUNGSMÖGLICHKEITEN IM

GARTENBAU

Mit dem Namen "Unkraut" bezeichnet man diejenigen Pflanzen, die sich

zwischen die Nutzpflanzen hineindrangen und sich durch Minderung des Ertragesoder der Qualität der Produkte schädlich auswirken Die Unkräuter, in diesem

Sinne des Wortes, sind nicht nur überflüssige, sondern schädliche Gewächse, de¬

ren Bekämpfung eine zeitraubende und kostspielige Angelegenheit darstellt Sie

haben die Fähigkeit, sich rasch zu vermehren und neue Wachstumsgebiete zu

erobern Ihr grosses Anpassungsvermögen in bezug auf Boden, Licht und Nah¬

rung sowie auf wechselnde Warme- und Witterungsverhaltnisse erlaubt es ihnen,

als Konkurrenten unserer Kulturpflanzen aufzutreten.

Diese vom naturwissenschaftlichen Gesichtspunkte aus gesehen mustergültig

ausgestatteten Pflanzen können kaum auf einem Gebiete des Pflanzenbaues einen

so grossen Einfluss auf das Wachstum und die Leistungsfähigkeit der Kulturpflanzenausüben wie auf demjenigen des sehr intensiv betriebenen Gartenbaues

In Jungpflanzenbetrieben besteht nebst den direkten Schadenwirkungen die

Gefahr, dass durch die zum Versand gelangenden Pflanzenballen schlummernde

Samen verschleppt werden, wodurch leicht weit entfernt liegende Betriebe ver¬

seucht werden können In Aussaat-, Pikier- und Pflanzenbeeten können die Un¬

kräuter meist nur von Hand bekämpft werden Chemische Mittel und maschinel¬

le Einrichtungen können nicht oder nur in sehr beschranktem Ausmasse Anwen¬

dung finden. Um sich die kostspielige Hack- und Jatarbeit zu ersparen, versucht

man häufig, die im Boden enthaltenen Unkrautsamen durch Hitze abzutöten

B. FRÜHERE UNTERSUCHUNGEN ÜBER DIE HITZEEMPFINDLICHKEIT DER

SAMEN

Die Widerstandsfähigkeit der Samen gegenüber extremen Temperaturen ist

eines der interessantesten Probleme der Pflanzenphysiologie. Die ersten grund¬

legenden Untersuchungen wurden von HABERLAND (1863) durchgeführt. Er hat

lufttrockene Samen von Mais, Panicum miliaceum und Panicum ger-

11

manic um während 48 Stunden einer Temperatur von 100° C. ausgesetzt. Die

Schädigung hat sich teils in verspäteter Keimung, teils in Vernichtung der Keim¬

fähigkeit ausgewirkt.Die älteren Angaben sind recht verschiedenartig. HABERLAND hat im Jahre

1873 nochmals bei 50 bis 60° R getrocknete und alsdann in versiegelten Fla¬

schen aufbewahrte Getreidesamen verschiedener Jahrgänge auf ihre Keimfähig¬keit geprüft und festgestellt, dass künstlich bei 50 bis 60° R getrocknete Samen

ihre Keimfähigkeit viel länger behalten als luftgetrocknete. Die im einzelnen

abweichenden Ergebnisse sind nach HABERLAND auf die Verschiedenheit des

Wassergehaltes der einzelnen Jahrgänge zurückzuführen. Auch DETMER (1880)

sieht die Ursache der Verschiedenheiten in den Ergebnissen im verschiedenen

Wassergehalt des für den Versuch verwendeten Saatgutes.Zahlreiche Untersuchungen erweisen übereinstimmend, dass Vortrocknung

durch vorsichtige und langsame Temperaturerhöhung die Samen so beeinflusst,

dass sie nachher viel höhere Temperaturen ohne Schaden ertragen können als

Samen, die nicht vorgetrocknet waren. HÖHNEL (1877)entzog 9,55% Wasser

enthaltenden Samen im Verlauf von 50 Stunden bei einer allmählich von 35 auf

65,5°

gesteigerten Temperatur 7,77% Wasser. Hierauf Hess er die Temperaturinnerhalb dreier Stunden auf 100° C. ansteigen und kühlte nach weiterer ein¬

stündiger Einwirkung bei 100° C die Samen allmählich wieder ab. So behandelte

Samen von Weizen, Roggen und Mais zeigten noch bemerkenswert hohe Keimungs¬

prozente (79, 87 und 48%). Nach dreitägiger Vortrocknung im Exsikkator über

Schwefelsäure ertragen nach JUST (1877) Hafer und Gerste noch ein 48 stündi¬

ges Aussetzen bei 100° C. 110° C waren bei 24 stündiger Behandlung für Gerste

tödlich, während Hafer dann noch 37% Keimfähigkeit zeigte.Ganz anders als getrocknete Samen verhalten sich gequollene der Tempera¬

turerhöhung gegenüber.HABERLAND (1877) erhitzte die Samen der wichtigsten Kulturgräser nach

24 stündiger Quellung auf verschiedene Temperaturen. Er stellte fest, dass nach¬

stehende Hitzebehandlung zum Verlust der Keimfähigkeit führte ;

Weizen bei 50 C während 10 Stunden

Roggen bei 50° C während 5 Stunden

Gerste bei 40°C während 5 Stunden

Hafer bei 50°C während 5 Stunden

Mais bei 55 ° C während 10 Stunden

Panicum miliaceum bei 50° C während 10 Stunden

Andropogon sorghum bei 55 C während 5 Stunden

Ein besonderes Verhalten zeigen die hartschaligen Samen, wie z. B. dieje¬

nigen gewisser Medicago-Arten, die ein halbstündiges Liegen in Wasser von

120° C ertragen, ohne ihre Keimfähigkeit zu verlieren (WIRTINGER 1927).

12

Es handelt sich hier um Samen, die infolge Undurchlässigkeit der Schale auch

bei Vorhandensein von Feuchtigkeit nicht oder nur sehr langsam quellen.

PORODKO (1927) versucht, die durch die Hitze-Einwirkung entstandenen

Keimfähigkeitsverschiebungen bei vorgequellten Samen mathematisch auszu¬

drücken. Da der Zweck jener Arbeit aber nicht die Feststellung der noch ertrag¬baren höchsten Temperatur grenzen war, können seine Angaben für unsere Ziel¬

setzung wenig aussagen.

Ueber die schädliche Wirkung von heissem Wasserdampf berichten schon

EDWARDS und COLLIN (1834), dass Samen von Weizen, Roggen und Gerste in

Wasserdampf von 75° C lebensunfähig werden, während Wasserdampf von 62

nicht mehr nachteilig wirkt.

Eingehende Untersuchungen über die Dauer der Keimfähigkeit von Hafer und

Gerste in dampfgesättigter Atmosphäre stellte JUST (1877) bei verschiedenen

Temperaturen an. Er stellte fest, dass ein zweistündiger Aufenthalt in dampf¬

gesättigter Atmosphäre bei 50° C sowohl beim Hafer wie bei der Gerste bedeu¬

tende Schädigungen verursacht; im Verlaufe von drei Tagen wurden alle Samen

abgetötet.

C. VERSUCHSMATERIAL UND ANGEWANDTE METHODEN

Zweck unserer Untersuchung war, festzustellen, welche Höchsttemperaturenvon einigen Unkrautsamen unter verschiedenen Bedingungen, nämlich bei ver¬

schiedenen Wassergehalten sowie trockener und feuchter Hitze, ertragen werden

können.

Bei der Auswahl des Versuchsmaterials haben wir darauf geachtet, Arten aus

verschiedenen Familien in die Versuche einzubeziehen. Wir haben Material aus

zwei Jahrgängen zur Untersuchung verwendet, also Samen, die während ihrer

Entwicklung verschiedenen Bedingungen ausgesetzt waren. Die Samen wurden

nach dem Einsammeln getrocknet und gereinigt. Der grössere Teil wurde bei

Zimmertemperatur in Düren aufbewahrt, der kleinere in Töpfe zwischen Quarz¬

sand eingeschichtet und im Freiland eingeschlagen überwintert ( stratifiziert ).

Die Töpfe wurden mit einer Erdschicht von nur 8 bis 10 cm zugedeckt, um den

Witterungseinflüssen (Frost und Temperaturschwankungen) möglichst viel Gel¬

tung zu verschaffen. Im zeitigen Frühjahr wurden die Töpfe ausgegraben und

im Kühlschrank bei 5° C bis zum baldigen Versuchsbeginn aufbewahrt.

Die Samen wurden einerseits trocken, andererseits nach 15 stündigem Vor¬

quellen, in Filtrierpapierdüten (je Art dreimal 100 Körner) bei 60, 70 und

80 ° C während zehn Minuten und bei 90°C während fünf Minuten der Wirkung

der Hitze ausgesetzt. Die Hitzebehandlung wurde in einem Wasserbad durchge-

13

führt, dessen Temperatur genau regulierbar war. Diejenigen Samen, die der

trockenen Hitzebehandlung unterworfen waren, wurden in trockenes, die zur

feuchten Hitzebehandlung bestimmten in feuchtes Filtrierpapier eingewickeltund in ein Reagenzglas geschoben. Die Reagenzgläser wurden mit Watte zuge¬

stopft und mit Hilfe eines Einsatzes in das Wasserbad gestellt. Die Temperaturen

wurden im Wasser und in den Reagenzgläsern mit Hilfe eines Thermometers

kontrolliert. Die Zeit, die bis zur Erreichung der gewünschten Temperatur ver-

floss, wurde nicht in die Behandlungszeit eingerechnet. Nach der Hitzebehand¬

lung liessen wir den Samen in den Reagenzgläsern allmählich abkühlen.

Die aus dem Jahre 1951 stammenden, im Frühjahr 1952 in obiger Weise be¬

handelten Samen wurden nach erfolgter Abkühlung neben unbehandelten Kontroll¬

proben in gedämpfte (unkrautfreie) Komposterde ausgesät. Von jedem Verfahren

setzten wir 3 x 100 Samen zur Keimung an. Die Töpfe wurden in einem Kalt¬

kasten in den Boden eingesenkt und mit einem Fenster zugedeckt. Die Giess-,

Lüftungs- und Schattierarbeiten wurden der Witterung entsprechend durchgeführt.Nach erfolgter Keimung wurden die einzelnen wachstumsfähigen Keimlinge mit

Hilfe einer Pincette ausgezählt und notiert.

Die aus dem Jahrgang 1952 stammenden Samen wurden ähnlich überwintert

und behandelt, doch wurden die Keimungsversuche im Keimungslaboratoriumder Eidg. Landwirtschaftlichen Versuchsanstalt Zürich-Oerlikon durchgeführt.Die Poa annua wurde in Tonschalen, alle anderen Arten in Filtrierpapier

geprüft.Schon beim Vorversuch hatten wir festgestellt, dass einige Arten bei nor¬

maler Zimmertemperatur (18 bis 21° C) nur verzögert oder überhaupt nicht

keimten. Um ein frühes und möglichst vollständiges Auskeimen der Samen zu

erreichen, haben wir wechselnde Temperaturen (tagsüber ca. 28° C, über Nacht

ca. 20° C) verwendet.

D. ERGEBNISSE

In den nachfolgenden Tabellen haben wir die Resultate von sieben Arten

zusammengestellt (A m ara nth us deflexus, Capsella Bursa pas to-

ris, Galinsoga parviflora, Matricaria ma tricarioides,

Panicum Crus galli, Poa annua, Polygonum Persicaria).

14

00

00

00

00

00

00

02

00

77

59

57

56

15

21

10

18

23

67

19

67

-

44

.

49

_

97

_

86

00

00

00

00

04

02

01

00

46

68

25

34

14

15

12

17

20

62

16

57

-

41

-

54

_

99

_

96

07

08

06

05

012

517

512

418

723

028

16

31

12

38

31

59

26

42

64

86

67

89

-

45

-

30

-

97

-

95

Behandlung

-

Hitze

Feuchte

Trockene

Feuchte

Trockene

1952

Jahrgang

1951

Jahrgang(Hirtentäschel)

L.

pastoris

Bursa

Capsella

2Tabelle

°/o

in

Keimzahlen

Behandlung

-

Hitze

Feuchte

Trockene

Feuchte

Trockene

1952

Jahrgang

1951

Jahrgang

Fuchsschwanz)

(niedergestr

eckt

er

L.

deflexus

Amarantus

1Tabelle

C°

90

Minuten

5

°C

80

Minuten

10

°C

70

Minuten

10

°C

60

Minuten

10

Unbeh.

(str

atif

izie

rt)

überwintert

Freien

Im

C°

90

Minuten

5

°C

80

Minuten

10

C70°

Minuten

10

°C

60

Minuten

10

Unbeh.

St.

15

Vorgequellt

aufbewahrt

trocken

Samen

C°

90

Minuten

5

°C

80

Minuten

10

C70°

Minuten

10

°C

60

Minuten

10

Unbeh.

Vorquellen

Ohne

aufbewahrt

trocken

Samen

Keimfähigkeit

die

auf

Erhitzung

der

Wirkung

00

00

00

00

00

00

00

00

00

018

49

58

20

28

17

23

25

31

21

24

_65

-68

_

52

_

48

00

00

00

00

00

00

00

00

07

04

56

49

14

19

15

16

30

42

32

38

-

77

-

72

-

53

_

44

015

013

03

02

027

832

07

45

455

17

70

14

18

12

15

43

79

51

75

50

59

58

61

-

64

-61

-

47

-

51

Behandlung

-

Hitze

Behandlung

-

Hitze

Feuchte

Trockene

Feuchte

Trockene

Feuchte

Trockene

Feuchte

Trockene

1952

Jahr

gang

1951

Jahrgang

1952

Jahrgang

1951

Jahr

gang

Kamille)

(echte

Knopfkraut)

(kleinblütiges

L.

icarioides

tr

am

Matricaria

Cav.

parviflora

Galinsoga

4Tabelle

3Tabelle

C°

90

Minuten

5

°C

80

Minuten

10

C70°

Minuten

10

C60°

Minuten

10

Unbeh.

(str

atif

izie

rt)

überwintert

Freien

Im

C°

90

Minuten

5

°C

80

Minuten

10

C70°

Minuten

10

C60°

Minuten

10

Unbeh.

St.

15

Vorgequellt

aufbewahrt

trocken

Samen

C°

90

Minuten

5

C80°

Minuten

10

C70°

Minuten

10

°C

60

Minuten

10

Unbeh.

Vorquellen

Ohne

aufbewahrt

trocken

Samen

Keimfähigkeit

die

auf

Erhi

tzun

gder

Wirkung

00

00

00

00

00

00

05

03

39

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44

51

40

48

34

40

36

41

69

72

60

64

-

43

-

37

_

75

_

73

00

00

00

00

00

00

06

04

58

79

19

38

21

35

12

20

15

17

21

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38

47

-

34

_

28

-

53

_

66

00

02

018

016

07

05

027

022

12

28

16

47

30

56

35

54

54

51

60

56

31

68

49

70

-

41

-

35

-

58

-

69

Behandlung

-

Hitze

Behandlung

-

Hitze

Feuchte

Trockene

Feuchte

Trockene

Feuchte

Trockene

Feuchte

Trockene

1952

Jahrgang

1951

Jahrgang

1952

Jahrgang

1951

Jahrgang

Risp

engr

as)

(ein

jähr

iges

L.

annua

Poa

6Tabelle

(Hühnerfuss-Hirse)

L.

galli

Crus

Panicum

5Tabelle

C°

90

Minuten

5

°C

80

Minuten

10

C70°

Minuten

10

°C

60

Minuten

10

Unbeh.

(str

atif

izie

rt)

überwintert

Freien

Im

°C

90

Minuten

5

C80°

Minuten

10

C70°

Minuten

10

°C

60

Minuten

10

Unbeh.

St,

15

Vorg

eque

llt

aufbewahrt

trocken

Samen

C°

90

Minuten

5

C80°

Minuten

10

C70°

Minuten

10

C60°

Minuten

10

Unbeh.

Vorquellen

Ohne

aufbewahrt

trocken

Samen

Keimfähigkeit

die

auf

Erhitzung

der

Wirkung

00

00

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24

16

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29

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41

-

45

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12

21

26

31

24

30

-

41

-

44

Behandlung

-

Hitze

Feuchte

Trockene

Feuchte

Trockene

1952

Jahrgang

1951

Jahrgang

Knöterich)

(pfirsichblätteriger

L.

Persicaria

Polygonum

7Tabelle

C°

90

Minuten

5

°C

80

Minuten

10

C70°

Minuten

10

°C

60

Minuten

10

Unbeh.

(str

atif

izie

rt)

überwintert

Freien

Im

C°

90

Minuten

5

°C

80

Minuten

10

C70°

Minuten

10

°C

60

Minuten

10

Unbeh.

St.

15

Vorg

eque

llt

aufbewahrt

trocken

Samen

C°

90

Minuten

5

°C

80

Minuten

10

°C

70

Minuten

10

°C

60

Minuten

10

Unbeh.

Vorquellen

Ohne

aufbewahrt

trocken

Samen

Keimfähigkeit

die

auf

Erhi

tzun

gder

Wirkung

Wie aus den aufgeführten Zahlen ersichtlich ist, lassen sich die Ergebnissein folgende Punkte zusammenfassen :

1) Wir können bestätigen, dass die Widerstandsfähigkeit der untersuchten Arten

gegen erhöhte Temperaturen von ihrem Wassergehalt abhängig ist. 90° C

trockene Hitze-Einwirkung war auf trockene, ruhende Samen sehr keimschä¬

digend. Es überlebten nur noch geringe Prozentsätze der untersuchten Samen.

Die Samen ertrugen also im lufttrockenen Zustand nicht so hohe Temperatu¬

ren, wie dies auf Grund der Literatur hätte erwartet werden können. Immer¬

hin ist zu bemerken, dass Temperaturen von 100 bzw. 110° C, wie sie von

HÖHNEL (1877) und JUST (1877) verwendet wurden, wohl deswegen nicht

tödlich wirkten, weil die Samen durch schonende Vortrocknung auf einen

Wassergehalt gebracht worden waren, der unter demjenigen des lufttrockenen

Zustandes lag.2) Samen mit erhöhtem Wassergehalt (vorgequellte und im Freien überwinterte)

sind gegenüber trockener Hitze viel empfindlicher als trockene Samen. Kei¬

ne der untersuchten Arten konnte eine Hitze-Einwirkung von 90 ° C während

5 Minuten überstehen. Eine Temperatur-Einwirkung von 80° C während 10

Minuten wurde nur von Samen von A mar an tus deflexus, CapsellaBursa pastoris, Panicum Crus galli und Polygonum Persi-

caria überstanden. Auch bei diesen Arten überlebten nur geringe Prozent¬

sätze.

3) Feuchte Hitze wirkte stärker schädigend als trockene. Nach Angaben von

GRÄFE (1927) verlieren die Leguminosen und Getreidearten bei einer 15 Mi¬

nuten dauernden feuchten Hitze-Einwirkung von 75° C ihre Keimfähigkeit.In unseren Versuchen hat feuchte Hitze von 90 ° C während 5 Minuten bei

lufttrockenen, ruhenden Samen in allen Fällen tödlich gewirkt. Die Ein¬

wirkung von 80° C während 10 Minuten konnten immerhin geringe Prozent¬

sätze der Samen von A mar antus deflexus, Polygonum Persica-

ria und teilweise von Capsella Bursa pastoris, Galinsoga

parviflora und Matricaria matricarioides überstehen. Die

Wirkung der feuchten Hitze auf Samen, die einen hohen Wassergehalt haben,

war ganz intensiv. Nur vereinzelte gequollene Samen von PolygonumPersicaria konnten eine feuchte Hitze-Behandlung von 80° C während

10 Minuten überdauern.

4) Die Anwendung von trockener Wärme bis zu 60° C wirkte bei trocken aufbe¬

wahrten, ruhenden Samen einiger untersuchter Arten keimungsfördernd, so

bei Matricaria matricarioides, Capsella Bursa pastoris,

Galinsoga parviflora und zum Teil bei Panicum Crus galli.

19

unbehandelt

bei 60° C während 10 Minuten trocken erwärmt

n n. n.

4 8 12 20 28 Tage

Fig. 1: Keimungsverlauf von Matricaria matricarioides, Ernte 1951,

trocken aufbewahrt.

Keimungsversuch mit 300 Samen, bei Wechseltemperatur.

Der Verlauf der Keimung bei M a tri caria matricarioides, deren

trocken aufbewahrte, ruhende Samen einerseits unbehandelt gelassen, anderer¬

seits während zehn Minuten auf 60°C trocken erwärmt und anschliessend zur

Keimung angelegt wurden, ist in Fig. 1 dargestellt.Bemerkenswert ist der schnellere Keimungsverlauf bei den erhitzten Samen

und das höhere Gesamtergebnis.Mit diesem Verhalten der erhitzten Samen sucht KINZL (1913) das massen¬

hafte Auftreten von C apsella Bursa pastoris nach sehr heissem Sommer -

wetter zu erklären. Die keimungsfördernde Wirkung der massigen Hitze spieltbei den Nachreifevorgängen eine wichtige Rolle, die in diesem Zusammenhangvon zahlreichen Autoren untersucht wurde. Die New York State ExperimentStation hat 1886 gezeigt, dass die Keimkraft von Maissamen durch eine einigeStunden dauernde Erwärmung bei 32 bis 38° C sehr erheblich erhöht wurde. Auch

bei Weizen kann das Schwitzen und die damit verbundene massige Erwärmungund Wasserabgabe in enge Beziehung zu der erhöhten Keimfähigkeit gebrachtwerden. Durch oftmaliges Umschaufeln des Getreides bei erhöhter Temperatur

20

(Darren) lässt sich nach LEHMANN und AICHELE (1931, S. 292) ein rascherer

Keimungsverlauf erreichen.

So ergab sich die Frage, ob die Temperaturerhöhung oder die Trocknung die

Keimungsförderung bewirke. Die Versuche von HILTNER und KINZEL (1906),welche eine Nachreifebeschleunigung bei Weizen durch Trocknung im Vakuum

oder über Schwefelsäure ergaben, sprechen für die Wirkung des Wasserentzugesselbst. Andererseits finden HARRINGTON und CROCKER bei Andropogonhalepensis ( 1923) durch Trocknung allein jedenfalls eine nur geringe Be¬

schleunigung der Nachreife, und KIESSLING (1911) sieht die Wirkung in der

Temperaturerhöhung. LAKON (1917) hat darauf hingewiesen, dass Heisswasser-

beizung bei unreifen Gerstensamen eine-Erhöhung der Keimenergie veranlasst.

Die keimungsfördernde Wirkung massiger Erhitzung ist daher wohl nicht eine

Folge der Austrocknung, sondern eher eine Art Reizwirkung, die nicht sicher

abgeklärt ist.

Die gärtnerische Praxis hat übrigens das Abbrühen von Samen der Schmetter¬

lingsblütler (C a r a g ana , Cytisus, Robinia usw.) schon lange einge¬führt, weil diese sonst spät und unregelmässig keimen. Die Samen werden in

Leinenbeutel gepackt und in einem Gefäss aufgehängt. Dann wird heisses Wasser

darüber gegossen, worauf das Saatgut in dem allmählich abkühlenden Wasser je

nach Erfahrung 6 bis 24 Stunden hängen gelassen wird. Daraufhin erfolgt sofort

die Aussaat. Bei noch schwerer keimenden Samen, wie Gymnocladus, kann

das warme Wasser nach 6 bis 8 Stunden erneuert werden. Diese Behandlung för¬

dert die Keimung recht gut sowohl bezüglich Schnelligkeit, wie auch bezüglich

Gleichmässigkeit des Auflaufens.

E. DIE HITZEEMPFINDLICHKEIT VON SAMEN IM VERGLEICH ZU DEN VON

PATHOGENEN ORGANISMEN ERTRAGENEN MAXIMALTEMPERATUREN

Unsere Versuche zeigten, dass zum Abtöten der Unkrautsamen in gequolle¬nem Zustande eine feuchte Hitzebehandlung von 80 C während zehn Minuten

bei den meisten Arten ausreicht. Eine Ausnahme machte Polygonum Per -

si cari a,

die bei dieser Temperatur bei vorgequelltem Material immerhin

noch 8, bei im Freien überwinterten 5% Samen aufwies, welche die Hitze zu

überstehen vermochten. Die feuchte Behandlung bei 90° tötete dagegen alle

gequollenen Samen ab.

Da die Bodendämpfung in erster Linie die Vernichtung der pathogenen Or¬

ganismen zum Ziel hat, soll ein Vergleich zwischen der Hitzeempfindlichkeitder Samen und der Literaturangaben über die für die Abtötung von Krankheits¬

erregern erforderlichen Temperaturen gezogen werden.

21

In der Tabelle 8 haben wir nach NEWHALL, CHUPP und GUTERMAN (1931)

einige Zahlen aus Kulturen herangezogener Organismen wiedergegeben.

Tabelle 8

Zur Abtötung von Krankheitserregern und Schädlingenerforderliche Temperaturen

Grad

CelsiusMinuten

Actinomyces scabies 54 10

Cladosporium fulvum 70 1

Fusarium lycopersici 65 10

Phoma apiicola 49 10

Plasmodiophora brassicae 60 30

Pythium de Baryanum 65 10

Rhizoctonia solani 55 - 60 60

Heterodera marioni 48 10

Ditylenchus dipsaci 52 11

Agriotes spp. 55 10

Im Boden liegen die Abtötungstemperaturen mindestens um 10 bis 20 C

höher (VON KOOT und WICK 1947); jedoch reicht zur Abtötung von Bakterien

und Protozoen eine Temperatur von 63° C, zur Abtötung von Pilzen eine solche

von 70 bis 75°C in leichten und mittleren Böden, und von 100 C in schweren

Böden (15 bis 40 Minuten anhaltend) aus. Für schwere Böden werden von FUCHS

(SORAUER 1952) folgende Abtötungstemperaturen angegeben : Thielavia

b a s i c o 1 a 85 bis 95°C während einer Stunde, wenn nur Chlamydosporen vor¬

handen sind, dagegen 100° C während 45 Minuten in Gegenwart von infizierten

Pflanzenresten; für Actinomyces scabies 100° C während 40 Minuten,

für Rhizoctonia solani 80° C und für S clerot-inia sclerotiorum

60 °C je 30 Minuten.

Wenn wir die oben angegebenen Zahlen mit den Temperaturen vergleichen,die zum Abtöten der Unkrautsamen nötig waren, können wir feststellen, dass die

Unkrautsamen im grossen und ganzen hitzeempfindlicher sind als die pflanzen -

schädlichen Bodenmikroorganismen.Eine allfällige rasche Abkühlung kann die Erhaltung der Keimfähigkeit der

Unkrautsamen begünstigen. Nach LEHMANN und AICHELE (1931) kann die

keimschädigende Wirkung der Heisswasserbeize durch Abwaschen des Saatgutesmit kaltem Wasser bis zu einem gewissen Grade aufgehoben werden.

22

Ueber den Temperaturverlauf wahrend des Dämpfens im praktischen Gärtne¬

reibetrieb liegen eingehende Untersuchungen vor (NEWHALL, CHUPP und

GUTERMAN 1931). In der obersten Erdschicht (bis zu 25 cm) werden mit al¬

len Verfahren Temperaturen von über 80 ° C, mit Rosten solche von über 90 °C

am Ende der 30 Minuten dauernden Dampfzeit erreicht. Andere Messungen zei¬

gen, dass diese Temperaturen bei guter Abdeckung des Bodens, der entscheiden¬

de Bedeutung zukommt, mehrere Stunden gehalten werden können.

In Beantwortung unserer Fragestellung konstatieren wir, dass eine feuchte

Hitzebehandlung von 90°C wahrend fünf Minuten fur die Abtotung der Unkraut¬

samen, der lufttrockenen wie derjenigen mit erhöhtem Wassergehalt, ausreicht.

Wenn aus gedämpftem Boden Unkräuter emporschiessen, so muss man daraus

auf eine unvollständige Arbeitsweise schliessen, und es muss befurchtet werden,

dass auch eventuell vorhandene Pilze nicht abgetötet wurden.

23

III. DIE WIRKUNG DER ERHITZUNG AUF WASSERKAPAZITÄT

UND STRUKTUR DES BODENS

A. ALLGEMEINES

Die günstige Beschaffenheit der Bodenstruktur ist die Voraussetzung für ein

üppiges Pflanzenwachstum. Bei einer optimalen Bodenstruktur werden den Pflan¬

zen die besten Wasser-, Wärme- und Luftverhältnisse geboten; ausserdem ist die

richtige Ausnützung der Nährstoffe gewährleistet.Ein wichtiger Punkt bei der Betrachtung der Struktur ist ihre Stabilität. Es

ist bekannt, dass viele Böden, z. B. Sandböden, sich in mittelfeuchtem Zustand

leicht krümeln lassen; sobald aber Wasser im Ueberschuss vorhanden ist, zer¬

fallen die Aggregate in ihre Einzelteile, oder sobald der Boden austrocknet, ge¬

nügt die kleinste Erschütterung, um den Aufbau der Krümel zu zerstören, weil

nach dem Verdunsten der Wasserhäute, die zwischen den Partikeln adsorbiert

waren, keinerlei verklebende Substanzen mehr für den Zusammenhalt sorgen.

Solche lose Zusammenballungen bezeichnet TJULIN als falsche oder unbestän¬

dige Krümel, die nichts mit wahrer Krümelstruktur oder beständiger Krümel¬

bildung zu tun haben, weil die für die Krümelbildung wesentlichen Kolloide

fehlen.

Bei der wahren Krümelstruktur sind mit Hilfe der Ton- und Humuskolloide

die Bodeneinzelteilchen zu kleinen Aggregaten zusammengeschlossen, wobei

die Kolloide gleichsam einen tapetenartigen Ueberzug auf den Aggregaten bil¬

den. Diese Bodenaggregate können unter gewissen Bedingungen verkitten und

schliesslich Schalen bilden, oder sie können durch feine Wurzelhaare, durch

Algen- und Pilzfäden sowie durch die Abbau- und Autolysenprodukte der Bakte¬

rien zu eigentlichen Krümeln zusammengeschlossen werden. Diese biologisch¬chemischen Vorgänge hat SEKERA als "Lebendverbauung" bezeichnet, was inso¬

fern zutreffend ist, als erst die durch organische Substanzen verbundenen Krümel

und Krümelverbände eine erhöhte Widerstandskraft gegenüber der zerstörenden

und verschlämmenden Wirkung des Wassers besitzen.

24

B. VERWENDETE BÖDEN

Die für unsere Versuche ausgewählten Erden stammten aus dem Grossvorrat

der Eidg. Landw. Versuchsanstalt Zürich-Oerlikon, wo sie für Gefässversuche

verwendet werden. Es handelt sich um vier Böden, von denen in Tabelle 9 eini¬

ge physikalische und chemische Eigenschaften aufgezeichnet sind.

Tabelle 9

Kurze Charakterisierung der Böden

BezeichnungpH CaCO Humus Ton « 2>t) Schluff (2-20A)

0,2

17,4

3,3

2,5

25,5

23,4

37,7

20,4

0,24 4,2 18,4 24,0

7,0 11,21 22,0 14,0

Erde von Oberglatt 6,6

Erde vom Hochschul- 7,8

areal (E.T.H.)

Erde von Kloten 7,05

(Flugplatzgebiet)Komposterde 7,65

Die Frage, ob bei einem Bodenmaterial Einzelkorn- oder Krümelstruktur vor¬

liegt, ist nicht allein ausschlaggebend für eine Beurteilung darüber, ob die Struk¬

turform des Bodens für das Pflanzenwachstum günstig oder ungünstig ist. Die Grös¬

se der Aggregate spielt hier eine ausschlaggebende Rolle. Ein Boden, bei dem

grobe Schollen den Hauptanteil der Aggregate bilden, ist praktisch kein Boden

mit Krümelstruktur ; sein Gefüge ist denkbar ungünstig. Umgekehrt verhält sich

ein Boden, der in sehr kleine Krümelchen zerfällt, nicht wesentlich anders als

ein feinkörniger, nicht gekrümelter Boden. Russische Forschungen, vor allem

diejenigen von DOJARENKO (1926) und seiner Schule, haben auf breiter experi¬menteller Basis festgestellt, dass ein Gemisch von Krümeln, deren Durchmesser

1 bis 3 mm beträgt, die für das Pflanzenwachstum optimalen Krümelgrössen auf¬

weist.

Aus diesem Grund haben wir aus unserem Versuchsmaterial in lufttrockenem

Zustand mit Hilfe eines Siebsatzes die Bestandteile von über 4 mm Durchmesser

und die feinen von weniger als 0,5 mm Durchmesser entfernt. Dabei wurde da¬

rauf geachtet, dass durch die mechanische Wirkung des Siebens möglichst wenig

wasserunbeständige Scheinkrümel entstanden.

25

C. DIE VERÄNDERUNG DER WASSERKAPAZITÄT

1. Angewandte Methode

Unter der Masseinheit "Wasserkapazität" verstehen wir diejenige Menge Was¬

ser, die von einer bestimmten Menge trockener Erde bei bestimmten Versuchs¬

anordnungen, wie sie weiter unten beschrieben werden, entgegen der Wirkungder Schwerkraft zurückgehalten wird.

Die infolge der Kapillarität durch den Boden festgehaltene Wassermenge ist

nicht allein bestimmt durch die Grösse und Gestalt der Bodenhohlräume, sondern

hängt auch von äusseren Umständen ab: von der Art der Wasserzufuhr und der Ab¬

leitung des Ueberschusses. Die Wasserkapazität wird dann zur Kennzahl der

Bodenstruktur, wenn ihre Bestimmung unter Einhaltung genau definierter Versuchs¬

bedingungen vorgenommen wird.

Die Versuchsanordnung die wir zur Bestimmung der Wasserkapazität benützten,

war die folgende : Ueber einem Grundwasserspiegel ruht eine kapillar mit Wasser

gesättigte Sandschicht, deren Oberfläche 10 mm über dem Grundwasserspiegelliegt. Auf die Sandoberfläche werden die in kleine Burgerzylinder eingefülltenBodenproben gelegt. Als Sandbehälter verwendeten wir eine flache Wanne aus

rostfreiem Blech, in der durch eine automatische Nachfliessanlage für einen

gleichbleibenden Grundwasserspiegel gesorgt wurde. Der Sand wurde mit einem

dünnen Fliesspapier zugedeckt, um das eventuelle Anhaften von Sandkörnchen

an der Bodenprobe zu vermeiden. Die kleinen, 100 cm3 fassenden Burgerzylin¬der waren an ihrem untern Ende mit Hilfe eines Gummiringes von einem dünnen

Nylongewebe abgeschlossen und samt dem Deckel tariert. In den so ausgerüste¬ten Burgerzylinder wurden die lufttrockenen, gesiebten Proben (50, 75 oder 100 g

je nach dem spezifischen Gewicht des betreffenden Bodens) eingewogen. Die

Proben wurden in eine flache Glasschale gelegt und diese langsam mit Wasser

gefüllt, so dass die Luft von unten nach oben von dem steigenden Wasser ver¬

drängt wurde.

Nach vollständiger Sättigung mit Wasser wurden die Proben aus dem Wasser¬

bad genommen und zum Absickern auf die Sandbank gestellt.- Zwecks Verhinde¬

rung der Verdunstung wurde jeder Zylinder mit einem Deckel versehen. Dann

wurde die ganze Einrichtung in einem kühlen Raum bei einer Temperatur von

10° C aufgestellt, um die rasche Entwicklung der niederen Organismen hintan¬

zuhalten. Bei einem Vorversuch zeigte es sich, dass sich das Gleichgewicht zwi¬

schen Wasser und Boden nach einer Absickerungszeit von 24 Stunden einstellt,

indem nach Ablauf dieser Zeit keine nennenswerten Gewichtsveränderungen fest¬

gestellt werden konnten. Nach 24 Stunden wurden die Proben gewogen, und aus

der Gewichtszunahme wurde die Wasserkapazität berechnet. Diejenigen Proben,

26

die nach dem Versuchsplan bei 50 70 der Gesamtwasserkapazitat gedampft werden

sollten, wurden mit Hilfe einer Wasserstrahlpumpe und einer Saugnutsche auf den

gewünschten Wassergehalt gebracht.Die vorbereiteten Bodenproben der ausgewählten vier Versuchsboden wurden

in lufttrockenem Zustand bei 5 Obiger und bei 100 701ger Absatugung der Wasser -

kapazitat wahrend 10, 20 und 30 Minuten in einem 10 1-Dampftopf gedampft.(Die Aufheizungszeit war in der Behandlungszelt nicht eingeschlossen. ) Nach

langsam erfolgter Abkühlung wurden sie mit Wasser gesattigt, dann 24 Stunden

auf die Sandbank gestellt und wieder gewogen Auf diese Weise wurde die Zu-,

bzw. Abnahme des WasserhaltungsVermögens pro 100 g lufttrockener Erde be¬

stimmt. Die Versuche wurden viermal wiederholt.

2. Ergebnisse

Eine Uebersicht über die durch die Dampfung hervorgerufenen Veränderungenfindet sich in Tabelle 10 auf der folgenden Seite.

Wie aus den Zahlen hervorgeht, reagierten die untersuchten Boden auf die

Dampfung verschieden. Zwei unserer vier Versuchsboden (3 und 4) zeigten als

Folge der Dampfung in lufttrockenem Zustand eine deutliche Abnahme der Was-

serkapazitat. Die Ergebnisse sind in beiden Fallen gesichert. Bemerkenswert ist,

dass bei jedem dieser beiden Boden nach der Dampfung in lufttrockenem Zu¬

stand die Benetzung bedeutend herabgesetzt war. Die verschiedene Dauer der Be¬

handlung (in unserem Fall 10, 20 und 30 Minuten) war nur von geringem Em-

fluss.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Wasserhaltungsvermogen der in trockenem

Zustand gedampften Erde stark zurückgehen kann, was die Austrocknungsgefahrbei Aussaaten wesentlich erhöht. Dagegen behalten die in feuchtem Zustand bei

einem Wassergehalt von 5O70 bzw. IOO70 der Wasserkapazitat behandelten Boden

ihr Wasserhaltungsvermogen bei; vielfach steigt dieses sogar noch an.

D. DIE VERÄNDERUNG DER KRÜMELSTABILITÄ'T DES BODENS

1. Untersuchungsmethode

Zur Ermittlung des Einflusses, den das Dampfen auf die echten, beständigenKrümel ausübt, verwendeten wir die mechanische Einrichtung, die vom Agri¬kulturchemischen Institut der E.T.H. zur Verfügung gestellt wurde. Die Proben

wurden durch Bewegung unter Wasser mittels vier übereinander gestellter Siebe

mit Maschenweiten von 0,5, 1,2 und 4 mm Durchmesser in vier Fraktionen von

echten, d.h. wasserbeständigen Krümeln zerlegt Der Wasserstrom, der bei den

27

Tabelle 10

Wasserkapazität in je 100 g Trockenboden

Gedämpft

Behand¬Ï nfttrorkpn

bei einem Gedämpft bei

lungs¬dauer

gedämpftWassergehaltvon öO^o der

Wasserkapazität

voller Wasser-

kapazität

Min. Mittelwert aus 4 Versuchen

1. Erde von Oberglatt 0 48,7 48,7 48,7

10 48,0 53,7 51,1

20 50,1 54,3 59,2

30 47,0 53,6 58,3

2. Erde vom Hochschul¬ 0 42,4 42,4 42,4

areal (E.T.H.) 10 42,7 39,8 39,8

20 43,0 40,4 46,4

30 42,3 40,8 45,0

3. Erde von Kloten 0 37,4 37,4 37,4

(Flugplatzgebiet) 10 33,1 41,2 36,0

20 32,2 42,3 45,4

30 31,0 43,0 46,0

4. Kompost 0 99,6 99,6 99,6

10 91,4 98,9 98,3

20 90,5 105,2 100,3

30 90,5 104,8 100,9

Kleinste gesicherte Differenz*): 1. Erde von Oberglatt 1,52

2. Erde vom Hochschulareal (E.T.H.) 1,22

3. Erde von Kloten (Flugplatzgebiet) 2,07

4. Komposterde 6,07

*) Wir haben die kleinste gesicherte Differenz bei der Sicherheitsschwelle von

P = 0, 05 berechnet.

28

Auf- und Abwärtsbewegungen der Siebe durch die Bodenproben dringt, ist also

sowohl mechanisches Sortierungsmittel der einzelnen Krümelgrössen bzw. der

Einzelbestandteile, als auch Zerstörungsmittel aller nur scheinbaren, weil nicht

widerstandsfähigen Zusammenballungen. Zur Untersuchung gelangten Durch¬

schnittsproben einer grösseren Bodenmenge mit natürlicher Struktur. Die ver¬

wendeten Proben waren wassergesättigt und entsprachen 50, 75 bzw. 100 g luft¬

trockenem Boden.

Zur Untersuchung haben wir dieselben Durchschnittsproben verwendet, die

zur Bestimmung der Wasserkapazität gedient haben. Die wassergesättigten Pro¬

ben wurden sorgfältig auf das oberste Sieb mit der grössten Maschenweite ge¬

bracht ; darauf wurde der Siebsatz durch den mechanischen Antrieb in den Was¬

serbecken auf- und abwärts bewegt. Die Krümel sinken auf diese Weise leicht

auf den Boden der Siebe der entsprechenden Maschenweiten ab. Ein Teil der

kleineren Krümel, bzw. Einzelkörner, sowie diejenigen Aggregate, die schon

bei der Berührung mit Wasser zerfallen, sinkem zum grössten Teil durch das

unterste Sieb.

Wir haben für unsere vergleichenden Untersuchungen über Krümelgrösse und

Widerstandsfähigkeit der Krümelstruktur gegen Wasser mit 48 Auf- und Abwärts¬

bewegungen in der Minute gearbeitet und das Wasser genau zehn Minuten langauf die Proben einwirken lassen. Da die Wassertemperatur auch einen Einfluss

auf die Krümelung ausübt, haben wir die Becken immer mit Wasser von Zim¬

mertemperatur gefüllt.Nach Abschluss der Siebung unter Wasser wurden die Siebe mit den auf ihnen

liegenden KrUmelfraktionen sorgfältig auf einen in einer Saugnutsche liegendenRundfilter gespült und im Trockenschrank bei 60° C bis zur Gewichtskonstanz

getrocknet.

2. Ergebnisse

Die Ergebnisse der ermittelten Anteile der Krümel-, bzw. Einzelkorngrössen,in g auf 100 g Trockenboden umgerechnet, sind in der Tabelle 11 zusammen¬

gestellt.

29

Tabelle 11

Aggregatanalyse der unbehandelten und gedämpften BodenprobenAnteile der verschiedenen Grössenklassen in je 100 g Trockenboden

Sieb-

weiten

mm 0

1. Erde von

Oberglatt

2. Erde vom

Hochschulareal

(E.T.H.)

3. Erde von

Kloten (Flug¬

platzgebiet)

4. Kompost¬

erde

Reihe 1 : N icht behandelte Böden

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

2,0 25,3 7,3 13,3 17,1

1.0 25,2 13,2 29,5 25,0

0,5 19,0 16,5 31,3 28,6

0,5* 24,5 61,2 23,0 24,6

Reihe 2 : Nach 10 Min. Dämpfzeit im lufttrock. Zustand

4,0 7,8 2.6 3.2 4,6

2,0 30,6 11,7 17,5 22,6

1,0 27,1 23,1 33,5 30,4

0,5 17,6 30,3 28,0 29,5

0,5 16,9 32,4 17,9 12,9

Reihe 3 : Nach 20 Min. Dämpfzeit im lufttrock. Zustand

4,0 8,1 5,5 3,8 4.0

2,0 26,3 12,9 15,4 20,2

1,0 29,4 28,8 32,2 31,2

0,5 20,1 26,3 28,6 31,7

0,5 16,2 26,5 19,9 13,0

Reihe 4 : Nach 30 Min. Dämpfzeit im lufttrock. Zustand

4,0 7,6 5,3 3,7 3,5

2,0 25,1 16,3 14,9 22,6

1,0 29,4 26,1 32,4 31,7

0,5 21,9 23,6 29,2 30,5

0,5 16,0 28,7 19,9 11,9

') Aus der Differenz errechnet.

30

Tabelle 11( Fortsetzung)

Sieb¬

weiten

mm 0

1. Erde von

Oberglatt

2. Erde vom 3. Erde von

Hochschulareal Kloten(Flug-

(E.T.H.) platzgebiet)

4. Kompost¬erde

Reihe 5: Nach 10 Min. Dämpfzeit bei einem Wassergehaltvon 50"jo der Wasserkapazität

4,0 7,2 2,3 4,3 3,2

2,0 25,2 10,1 18,0 16,6

1,0 28,4 17,1 33,4 23,6

0,5 20,3 20,6 25,9 26,5

0,5 18,9 49,0 18,4 30,1

Reihe 6: Nach 20 Min. Dämpfzeit bei einem Wassergehaltvon 50^0 der Wasserkapazität

4,0 6,6 2,8 4,3 3,2

2,0 21,5 11,6 18,7 18,1

1,0 29,7 16,8 34,4 26,3

0,5 21,3 18,7 26,6 27,0

0,5 20,9 50,1 15,9 25,5

Reihe 7 : Nach 30 Min. Dämpfzeit bei einem Wassergehaltvon öO^o der Wasserkapazität

4,0 7,4 2,8 3,7 2,9

2,0 28,0 11,9 14,4 17,0

1,0 25,5 17,4 31,0 24,7

0,5 18,2 20,4 29,9 31,5

0,5 20,9 47,6 21,1 23,9

Reihe 8 : Nach 10 Min. Dämpfzeit bei voller Wasserkapaz

4,0 8,2 3,0 3,4 3,4

2,0 24,1 10,1 14,8 16,0

1,0 28,8 17,1 31,3 24,6

0,5 16,7 20,8 27,2 28,6

0,5 22,2 48,9 23,2 27,5

31

Tabelle 11 (Schluss)

Sieb-,

2. Erde vom 3. Erde von

1. Erde von„ , , , , ,„ ,„,

4. Kompost¬weiten

„, ,Hochschulareal Kloten(Flug-

.

Oberalatt„ „, TT N , , . ,

erdemm 0

6(E.T.H.) platzgebiet)

Reihe 9: Nach 20 Min. Dämpfzeit bei voller Wasserkapazität

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

2,0 30,9 21,0 18,5 12,5

1.0 33,0 28,0 33,0 24,2

0,5 18,7 22,4 26,3 35,1

0,5 9,4 23,1 18,5 24,5

Reihe 10: Nach 30 Min. Dämpfzeit bei voller Wasserkapazi

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

2,0 38,0 26,7 15,5 14,6

1,0 28,3 27,1 31,3 24,3

0,5 15,7 17,5 27,9 32,1

0,5 9,5 21,1 21,4 26,0

Kleinste gesicherte Differenz: 1. Erde von Oberglatt 3,1

2. Erde vom Hochschulareal (E.T.H. ) 2,4

3. Erde von Kloten(Flugplatzgebiet) 2,5

4. Komposterde 2,4

Wie oben erwähnt, liegt die für das Pflanzenwachstum optimale KrUmelgrössezwischen 1 und 4 mm Durchmesser. Wir haben die Zahlen der Tabelle 11 nach

diesen Gesichtspunkten ausgewertet. In der Tabelle 12 wurde der prozentualeAnteil des Bodens mit der optimalen KrUmelgrösse in Prozenten des gesamtenuntersuchten Bodens eingetragen.

32

Tabelle 12

Wirkung der Erhitzung auf die Stabilität der Krümelstruktur

(Zusammenfassung aus Tabelle 11)

Behand¬

lungs¬dauer

Lufttrocken

gedämpft

Krümel von

Gedämpftbei einem

Wassergehaltvon 50 «fr

der Wasser -

kapazitätKrümel von

Gedämpftbei voller

Wasser -

kapazität

Krümel von

Min. 1-4 mm 1-4 mm 1-4 mm

<Ü> * °lo

1. Erde von Oberglatt 0 50,5 50,5 50,5

10 57,7 53,6 52,9

20 55,7 51,2 63,9

30 55,5 53,5 66,3

2. Erde vom Hochschul¬ 0 29,7 29,7 29,7

areal (E.T.H.) 10 34,8 27,2 27,2

20 41,7 28,4 49,0

30 42,4 29,3 53,8

3. Erde von Kloten 0 42,8 42,8 42,8

(Flugplatzgebiet) 10

20

51,0

47,6

51,4

53,1

46,1

51,5

30 47,3 45,4 46,8

4. Komposterde 0

10

42,1

53,0

42,1

40,2

42,1

40,6

20 52,4 44,4 36,7

30 54,3 41,7 38,9

Die Beständigkeit der Krümelstruktur ist demnach durch die Dämpfung Ver¬

änderungen unterworfen.

1) Durch die Dämpfung hat beim Boden 1 (Oberglatt) die Krümelbeständigkeit

gegenüber der verschlämmenden Wirkung des Wassers sowohl in lufttrockenem

wie in wassergesättigtem Zustande zugenommen. Bei 5Obiger Sättigung der

Wasserkapazität war die Wirkung am kleinsten. Die Krümelbeständigkeitwurde hier nur in geringem Masse erhöht. Durch die Zunahme der Behand¬

lungszeit wurde beim wassergesättigten Boden die Wirkung vergrössert.

33

2) Beim Boden 2 verursachte die Erhitzung des lufttrockenen Bodens eine Er¬

höhung der Krümelstabilität. Wurde der Boden dagegen in wassergesättigtemZustande während zehn Minuten erhitzt, so sank die Krümelbeständigkeitetwas, nahm dann aber bei längerer Erhitzungszeit wieder bedeutend zu.

3) Beim Boden 4 (Komposterde) wurde die Krümelstabilität der lufttrocken

erhitzten Proben erhöht, bei den wassergesättigten dagegen-rerlnziert. Mit

der Verlängerung der Behandlungszeit nahm die krümelzerstörende Wirkungim wassergesättigten Boden zu. Bei 50<7oiger Sättigung wurde - von kleineren

Schwankungen abgesehen - die Krümelstabilität nicht verändert.

Es ist anzunehmen, dass die ungleiche Wirkung der Dämpfung bei den unter¬

suchten Böden von den unterschiedlichen kolloidalen Komplexen und den Aus¬

tauschionen abhängt. Die lufttrockenen und die bei 50% Wassersättigung ge¬

dämpften Böden behielten ihre Krümelstruktur. Dagegen kann bei Böden, die

bei hohem Wassergehalt gedämpft wurden, ein Teil der Krümel zerfallen. In

unseren Untersuchungen war dies bei der Komposterde der Fall. Dieser Zerfall

der Krümelanteile kann beim Giessen Verschlammungen und bei Austrocknung

Verkrustungen hervorrufen.

Konnte oben festgestellt werden, dass das Dämpfen im trockenen Zustand

in einigen Fällen eine Verminderung der Wasserkapazität zur Folge hatte, so

zeigte sich jetzt, dass die Erhitzung bei der vollen Wasserkapazität bei bestimm¬

ten Böden zu einer Herabsetzung der Krümelstabilität führte. Bei einem Wasser¬

haushalt, der 50% der vollen Wasserkapazität entspricht, konnten dagegen keine

dem Pflanzenwachstum ungünstige Veränderungen der physikalischen Bodenei¬

genschaften nachgewiesen werden.

34

IV. DIE WIRKUNG DER ERHITZUNG AUF DIE LÖSLICHKEIT VON

PHOSPHORSÄURE UND KALI

A. DIE CHEMISCHEN VERBINDUNGEN DER PHOSPHORSÄURE UND DES

KALIS UND IHRE LÖSLICHKEIT

Phosphor ist ein wichtiger Bestandteil der Pflanzensubstanzen. In der Zelle

findet er sich nur als Orthophosphat und soweit er organisch gebunden vorkommt,

als Phosphorsäureester verschiedener Alkohole. Hierzu gehören die Phosphatide,die Pentophosphorsäureester der Nukleinsäuren sowie verschiedener Zuckerphos¬

phate, die vorübergehend bei Atmung und Gärungen auftreten. (SCHMALFUSS)

Die Pflanze vermag von den verschiedenen Verbindungen des Phosphors nur

die höchstoxydierte Form (PgO;.) und von dieser wieder nur die höchste Hydrata¬tionsstufe, die Orthophosphorsäure zu verwerten. Ihre Aufnahme durch die Wur¬

zeln erfolgt in Form von Phosphationen (H PO.-. HP04 ,PO. ) und hängt

von der Löslichkeit der betreffenden Phosphate ab.

Der Phosphor im Boden ist ausschliesslich als Orthophosphat vorhanden,

meist an Kalzium oder auch an Aluminium und Eisen gebunden. Ueber die im

Humus festgelegte oder von den Bodenkolloiden sorbierte Phosphorsäure ist nach

Menge und Art der Bindung nur wenig bekannt.

Die Löslichkeitsverhältnisse der anorganischen Phosphorverbindungen sind

meist sehr kompliziert gestaltet; doch ist der Grundvorgang, der die Löslich¬

keit schwerlöslicher Kalziumphosphate bestimmt, die Hydrolyse oder genauer

gesagt das hydrolytische Gleichgewicht, das zwischen den Kalziumphosphatenmit verschiedenem Wasserstoffgehalt herrscht und im Prinzip durch die Pauschal¬

gleichung Ca3(PO) +4HO Ca (H PO )+ 2 Ca (OH) dargestelltwird.

In der Form von Kalkphosphaten liegt die Phosphorsäure in kalkgesättigtenBöden von neutraler bis alkalischer Reaktion vor. Wegen des Kalkreichtums des

Bodens handelt es sich dabei hauptsächlich um das tertiäre Phosphat Ca»(PO. )q,

das wahrscheinlich in der Gestalt des äusserst schwer löslichen Hydroxylapatitsdie Hauptmenge der Phosphorsäure des Bodens ausmacht. Daher können auf sol¬

chen Böden wegen der geringen Löslichkeit der Phosphate bei den Pflanzen Phos¬

phormangelerscheinungen auftreten. Denn auch die leichter löslichen Dünge-

phosphate, wie Monokalziumphosphat Ca(H2P04)2 oder Dikalziumphosphat

35

CaHPO. wandeln sich in kalkreichen Böden nach und nach in das unlösliche4

Trikalziumphosphat um. Wird der Boden hingegen arm an Basen und sauer, so

geht die Phosphorsäure zunächst in die löslichen Kalkphosphate, schliesslich

aber in die Form von Eisen- und Aluminiumphosphaten über, die bei saurer

Reaktion gleichfalls sehr schwer löslich sind.

Das Löslichwerden der Bodenphosphorsäure kann reichliche Kohlensäurebil¬

dung durch Bodenatmung oder den Anbau von Pflanzen, die ein Wurzelsystemmit hoher Atmungsintensität besitzen, begünstigen. Aber auch die Humusstoffe

selbst fördern die Aufnehmbarkeit der Phosphorsäure einerseits durch die Um¬

setzung von Huminsäuren mit Kalkphosphaten, anderseits durch ihre Kolloidna¬

tur, indem sie als Schutzkolloid die Tonerde- und Eisenverbindungen gegen

Verbindungsbildung mit der Phosphorsäure abschirmen.

Bei den Kaliverbindungen im Boden können wir unterscheiden (vergl. L.

WIKLANDER 1954) abgesehen vom Kalium der Bodenorganismen - zwischen

1. Kalium in der Bodenlösung2. Austauschbarem Kalium

3. Festgelegtem Kalium

4. Gitterkalium.

1. Das Kalium der Bodenlösung. Dieser Anteil findet sich in

der Bodenlösung, in Form von Ionen löslicher Verbindungen vor. Die Konzentra¬

tion des Kalis der Bodenlösung ist je nach Bodenart sehr unterschiedlich. Auch

bei ein und demselben Boden von einem Zeitpunkt zum andern variiert sie stark,

sie ist von verschiedenen Faktoren abhängig, wie; Menge des sorbierten K,

Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, Art und Konzentration der anderen anwesenden

Ionen, Aufnahme durch die Pflanzen usw. Das Kalium der Bodenlösung befindet

sich im Gleichgewichtszustand mit dem austauschbaren K, von dem es schwer

zu unterscheiden ist und von welchem es etwa 1% ausmacht.

2. Das austauschbare Kalium umfasst den Kaliumanteil, welcher

durch die Bodenteilchen sorbiert ist und das durch neutrale Salze ausgetauschtwerden kann. Es befindet sich in einer für die Pflanzenwurzeln leicht aufnehm-

baren Form und nimmt deshalb während der Vegetationsperiode stark ab. Der

Gehalt an austauschbarem Kali in einem Boden durch mehrere Faktoren bestimmt:

Tongehalt, Mineralzustand, Verwitterungs- und Auswaschungsverhältnisse, Kul¬

turart, Düngung, Kalkzustand usw. Im allgemeinen liegt der Gehalt des aus¬

tauschbaren Kaliums in mineralischen Böden unter 1% des Gesamtkaliumgehaltes.In organischen Böden bildet die austauschbare Form den hauptsächlichsten Teil

des Gesamtkaliums.

3. Das festgelegte Kalium ist der Kaliumanteil, der nicht mehr

durch neutrale Salze umgetauscht werden kann. Das festgelegte Kalium wird

36

zwischen den Schichtoberflächen von primären Illitmineralen in der normaler¬

weise von K als Gitterbestandteil eingenommenen Lage festgehalten. Durch

Auswaschung und Verwitterung wird ein Teil des Gitterkaliums freigelegt und

gegen andere mehr oder weniger zur Einnahme dieser Lage geeignete Ionen ein¬

getauscht. Wird Kalium zugeführt, so wandert K in die normalen Lagen zu¬

rück, das Gitter bildet sich wieder und das Kali wird festgelegt. NH.,welches

die gleiche Grösse und Wertigkeit hat wie K+ zeigt dasselbe Verhalten und wird

in normalen K+- Lagen festgehalten. Auch HgO(=H++ HO) kann vakante

K+ - Lagen einnehmen. NH.+ und H+ hindern demnach die K+ - Festlegung,während andere Ionen, wie Ca++ und Mg++ diese Reaktion fördern, wenn sie

sich in normalen K - Lagen befinden.

Dementsprechend wird die Festlegung von K und NFL in sauren Böden nur

schwach oder gleich null, sie nimmt aber mit der Verbesserung des Kalkzu¬

standes zu. Das festgelegte Kalium scheint sich im Gleichgewichtszustand mit

dem austauschbaren Kalium zu befinden und kann langsam in diese Form über¬

gehen und so pflanzenaufnehmbar werden. Das festgelegte Kalium bildet eine

Uebergangsform zwischen dem austauschbaren Kalium und dem Gitterkalium

des Illits und der Glimmermineralien.

4. Das Gitterkalium stellt den grössten Teil des Gesamtkaliums in

mineralischen Böden dar. Die kaliliefernden Mineralien sind in der Tonfraktion

vor allem Illit und wasserhaltiger Glimmer und Feldspat. Die Hauptmenge der

Kaliverbindungen des Bodens wird durch die Verwitterung pflanzenaufnehmbar ;

und deswegen hängt die freiwerdende Kalimenge mit Feinheit und dem Kristall¬

aufbau der Silikatmineralien eng zusammen.

In der Praxis wird vielfach angenommen, dass durch das Erhitzen des Bodens

wichtige Pflanzennährstoffe, die in schwerlöslicher Form vorhanden sind, "mo¬

bilisiert" und für die Kulturpflanzen leicht aufnehmbar gemacht werden. Die

Verfügbarkeit der Nährstoffe im Boden ist aber von gewissen Faktoren abhängig,wie Adsorption, Bildung von schwerlöslichen und leichtlöslichen Stoffen, etc.

Diese Faktoren werden durch die Erhitzung nicht in der gleichen Richtung be¬

einflusse Daher muss das Experiment entscheiden, ob eine Mobilisierung statt¬

findet oder nicht.

B. ANGEWANDTE METHODEN

a) Verwendete Böden

Um die Veränderung der Löslichkeit der sich im Boden befindlichen Phos¬

phor- und Kaliverbindungen durch die Dampfeinwirkung verfolgen zu können,

haben wir den folgenden Weg beschritten:

37

Es wurden drei Boden von der Eidg. Landw Versuchsanstalt Zurich-Oerlikon

untersucht Es handelte sich um eine neutrale, eine alkalische und eine saure

Erde Ihre genaueren Daten, den pH- Wert und den Kalkgehalt betreffend, sind

m der untenstehenden Tabelle verzeichnet.

Tahelle 13

Sauregrad und Karbonatgehalt der verwendeten Boden

pH CaCOg

1 Erde von Kloten 7,05 0,2470

(Flugplatzgebiet)2. Erde fur Gefassversuche 5,45 0°Jo

3 Erde vom Hochschul- 7,8 17,4°/o

areal(E.T H.)

Wir haben diese Boden einerseits fur sich allein, andererseits nach Zusatz

von Rohphosphat und Kalifeldspat verwendet. Die Wahl erfolgte aus zwei Grün¬

den

1. Dank der Zugabe der genannten Phosphorsaure- und Kali-Lieferanten er¬

halten wir sowohl ein Bild von der Ausnutzung der Phosphorsaure und des Kalis

im Rohphosphat, bzw. Kalifeldspat (Boden mit Zusatz dieser Stoffe), als auch

einen Hinweis auf die Losungsverhaltnisse und die Ausnutzbarkeit der Boden-

phosphorsaure und des Bodenkahs (Boden ohne Zusatz).

2 Die verwendeten schwerlöslichen Kalziumphosphate und Kalifeidspate stel¬

len Modellsubstanzen dar, die auch im Kulturboden zu den Hauptquellen fur die

Phosphor- und Kaliversorgung der Pflanzen gehörenNatürlich dürfen wir nicht ausser Betracht lassen, dass im Boden der Gehalt

an löslicher Phosphorsaure durch eine Bindung an Sesquioxyde und durch ortli¬

che Sorption an die Tonkolloide unübersichtlich beeinflusst wird

Als Zusatz verwendeten wir bei der Phosphorsaure sehr fem gemahlenes Roh-

phosphat(im Handel als Renophosphat bekannt, 0,2 g/100 g lufttrockene Fein¬

erde), was einer P90,- -Zugabe von 57,6 mg entspricht. Bei der Kalizugabe ver¬

wendeten wir feingemahlenen Kalifeldspat mit einer Korngrosse von ca. 0,05 mm

0 der von der Porzellanfabrik Langenthai in verdankenswerter Weise zur Verfu¬

gung gestellt wurde, 15 g auf 100 g lufttrockene Feinerde.

Die einige Tage vorher angefeuchteten Boden mit und ohne Dungerzusatzwurden in einem Dampftopf wahrend 15 Minuten erhitzt und nach der Abkühlungauf die Veränderung des pH-Wertes und des Nährstoffgehaltes hin untersucht.

Da der Aziditatsgrad des Bodens, wie schon oben erwähnt, einen grossen Ein-

38

fluss auf die Löslichkeit der Phosphorsäure ausübt, wurde die Bestimmung der

Bodenreaktion bei unseren Untersuchungen einbezogen. Um die eventuellen

Veränderungen der ursprünglichen Bodenreaktion zu kennen, die möglicherwei¬se durch den Dampf und die Düngerzugabe hervorgerufen werden können, ha¬

ben wir unsere Versuchsböden vor und nach der Dämpfung sowie nach 28 - tä-

gigem Stehenlassen nachkontrolliert. Die pH - Messungen wurden mit der Glas¬

elektrode durchgeführt. Me aus Tabelle 14 hervorgeht, wurde der Aziditäts¬

grad des Bodens sowohl durch das Dämpfen als auch durch die Düngerzugabenicht oder in nicht messbarer Weise beeinflusst.

Tabelle 14

Veränderung des pH-Wertes vor und nach der Dämpfung

Ur-Nach der Dämpfung 4 Wochen nach der Dämpfung

sprüng Ohne Mit Ohne ]Mit

liches Düngerzusatz Düngerzusatz

pHMittel Mittel Mittel Mittel

Erde für

Gefäss-

versuche

( Kloten D )

7,1

7,4

7.4

7.4

7,4

7,5

7,5

7.4

7.6

7,5

7,6

7,6

7.6

Erde von

Kloten

(Flugplatz¬

gebiet)

5,5

5,4

5,6

5,5

5,5

5,6

5,5

5,2

4,9

5,1

5,8

5,2

5,5

Erde vom 7,9 8,1 8,3 7.8

Hochschul - 7.8 8,0 8,0 8,1 8,0

areal(E.T.H.) 8,1 8,0 8,0 8.2

b) Die Bestimmung der pflanzenaufnehmbaren Phosphorsäure und des Kalis

nach der Keimpflanzenmethode

Zur Bestimmung der pflanzenaufnehmbaren Phosphorsäure und des Kalis

durch die Keimpflanzenmethode haben wir 100 g lufttrockener Feinerde ent¬

sprechende Bodenmengen verwendet. Die Proben ohne Zusatz wurden, nach Ver¬

mischung mit 50 g Grobsand und nach Anfeuchten, mit 100 Roggenkörnern be¬

pflanzt. Die Düngergaben wurden vor dem Sandzusatz gut mit den Böden ver-

39

mischt. Nach dem Sand- und Wasserzusatz und vor der Saat wurden die Proben

fünf Tage lang bedeckt stehen gelassen. Zu den Keimpflanzenversuchen wurden

Blindversuche mit den gleichen Korngewichten und unter den gleichen Versuchs¬

bedingungen angestellt. Der Sand des Blindversuches wurde mit sehr ver -

dünnter Ammonnitratlösung (40 Jf/ml) angefeuchtet; der Wasserverlust wurde

während der Versuchsdauer ständig ersetzt. Die Kulturen wurden bei guten Be -

lichtungsverhältnissen und ausgeglichener Temperatur von 19 bis 21°C im Sou¬

terrain der Versuchsanstalt Oerlikon aufgestellt. Nach 14 - tägiger Vegetations¬dauer wurden die Kulturen "geerntet". Die Erde und der Sand wurden sorgfältig

ausgewaschen, das Wurzelwerk und die Blätter an der Luft getrocknet und bis zur

Weiterverarbeitung aufbewahrt. In einem späteren Zeitpunkt veraschten wir in

Porzellanschalen das trockene Pflanzenmaterial, zuerst über der Gasflamme

eines Pilzbrenners bis die Hauptmenge des organischen Materials verbrannt war,

nachher im elektrischen Muffelofen bei 600° C während einer Stunde. Die Asche

wurde in ca. 10 ml 10°/oiger Salzsäure aufgelöst und auf dem Wasserbade er¬

wärmt. Alle Lösungen wurden auf 50 ml aufgefüllt. In diesen Lösungen wurden

nach der Methode von Lorenz-Gisiger die Phosphorsäure und - flammenphoto-metrisch - das Kali bestimmt.

c) Die Ermittlung des Gehaltes an Phosphorsäure und Kali nach Egnér -Riehm

Als chemische Methode zur Ermittlung des Phosphorgehaltes der Böden ist

neuerdings diejenige von Egnér-Riehm zur Anwendung gekommen (HERMANN

und LEDERLE 1944). Sie verwendet als Extraktionsmittel eine Kalziumlaktat¬

lösung (50 ml halbnormale Laktatlösung auf 1000 ml), die mit Salzsäure auf

eine pH - Zahl von 3,7 gepuffert wird. Wir untersuchten parallel, welche Unter¬

schiede sich nach diesem Verfahren bei natürlichen und gedämpften Böden mit

und ohne Düngerzusatz ergaben.Die Untersuchungen nach dem Laktatverfahren wurden in Anlehnung und

unter Benützung der beschriebenen Laboratoriumseinrichtungen und Apparaturen

des Verfahrens, wie sie von Egnér-Riehm zur Bestimmung des Phosphorsäure-zustandes angegeben werden, ausgeführt. 5 g lufttrockene Feinerde werden mit

280 ml Laktatpufferlösung 11/2 Stunden lang ausgeschüttelt. Nach dem Schütteln

wird filtriert und im Filtrat die Phosphorsäure kolorimetrisch nach R. HERMANN

und P. LEDERLE (1944) als Molybdänblau bestimmt, das sich durch die Reduk¬

tion der Phosphormolybdänsäure mittels Photo-Rex-Zinnchlorurlösung* bildet.

Die Ermittlung des Kaliums erfolgte flammenphotometrisch unter Benützung des

Zeiss- Gerätes von Schuknecht-Waibel. Der hohe Kalkgehalt der Extraktionslö-

*) = Monomethyl-para-amino-phenolsulphat

40

sungen zwingt zu einer Ausfallung des Kalziums als Oxalat, da bei dem verwen¬

deten Flammenphotometer das Licht der Kalziumbande nicht genügend aus-

filtnert werden kann.Die Kalibestimmungen verliefen planmassig und ohne

Schwierigkeiten.Bei der Bestimmung der Phosphorsaure hatten wir mit der zuerst angewandten

Methode von R. HERMANN und P. LEDERLE keinen Erfolg ; trotzdem wir genau

nach den Vorschriften und mit der grossten Sorgfalt arbeiteten, konnten wir kei¬

ne reproduzierbare und eimgermassen zeitbeständige Blaufärbung erreichen Un¬

sere Eichkurve wies bei jeder Mess-Sene zu grosse Schwankungen auf, und die

Laktatbodenauszuge wurden meist trübe Bei der genaueren Untersuchung dieser

unerwünschten Erscheinung zeigte es sich, dass die Fehler wegen des verschie¬

denen CaCO -Gehaltes unserer Versuchsboden auftraten. Wahrend das pH der

zum Ausschütteln verwendeten Laktatlosung 3,5 betrug, wies das pH der Losun¬

gen nach dem Ausschütteln folgende Verschiebungen auf:

1. Bei der Erde von Kloten (Flugplatzgebiet) pH =3,9

2. Bei der Erde fur Gefassversuche pH = 3,8

3 Bei der Erde vom Hochschulareal (E.T.H.) pH = 6,5

Schon H. RIEHM weist daraufhin, dass die Treffsicherheit und Leistungs¬

fähigkeit der Doppellaktatmethode auf CaCOg- haltigen Boden stark zurückgehtDies zeigte sich auch beim Boden von der E.T.H. (17,4% CaC03) mit dem

relativ hohen Karbonatgehalt. Die Ursache der auftretenden Trübungen lasst sich

dadurch erklaren, dass die Azidität des Laktatauszuges zu gering war, so dass

sich Trübungen durch unlösliche Zinnsalze bemerkbar machten. So waren wir

gezwungen nach einer fur unsere Zwecke besser geeigneten Methode zu suchen.

Wir arbeiteten furderhin mit der von W A. PONS, M.F. STANSBURY und

L CAROLL(1953) ausgearbeiteten Methode.

Bei dieser Methode wird die zu untersuchende Flüssigkeit, in unserem Falle

die laktathaltige Bodenlosung, in einen Scheidetrichter pipettiert und mit einer

schwefelsauren Ammoniummolybdatlosung versetzt. Dazu wurden 10 ml Iso-

butylalkohol gegeben und wahrend zwei Minuten geschüttelt. Die gebildete Phos-

phormolybdänsaure lost sich im Isobutylalkohol, und nach dem Ablassen der

wasserigen Phase wurde mit N/1 Schwefelsaure ausgewaschen. Die störenden

Begleitstoffe wurden so entfernt. Dann gaben wir die SnCl -Losung zu, wodurch

die Reduktion der Phosphormolybdansaure zu Molybdanblau erfolgt Nach er¬

neutem Ablassen der wasserigen Phase wurde der Isobutylalkohol, der das aus

der Phosphormolybdansaure entstandene Molybdanblau gelost enthielt, mit

95folgern Aethylalkohol auf 50 ml verdünnt und die Farbintensitat im Beckman-

Spektrophotometer durch Extinktionsmessung festgestellt. Die Farbintensitat der

Losung ist gut zeitbestandig (bis 19 Stunden halten sich die blauen Losungen im

Dunkeln unverändert). Die Standardkurve folgt dem Lambert-Beerschen Gesetz,

und die grosste Abweichung macht nur — 1,25 aus (Fig. 4).

41

C. ERGEBNISSE

Mr verglichen die Gehalte der Böden an Phosphorsäure und Kali in a) unbe¬

handeltem und b) gedämpftem Zustand sowie vier Wochen nach der Dämpfungmit und ohne Düngerzugabe.

Die Versuche wurden dreifach angelegt, und die Ergebnisse wurden in mg

P Oc und K„0 in 100 g lufttrockener Feinerde umgerechnet.Tabelle 15 gibt Auskunft über die Wirkung der Dämpfung auf die PqO,- " und

die KO- Löslichkeit und über die Unterschiede zwischen Laktatlöslichkeit und

Wurzellöslichkeit.

Auf Grund der Befunde kann festgestellt werden, dass sich die Böden je nach

Beschaffenheit und Säuregrad verschieden verhielten.

1. Vergleich des laktatlöslichen Phosphors mit dem wurzellöslichen Phosphor

a) Beim neutralen Boden wurden von den verabreichten 57,6 mg PoOc auf

100 g lufttrockene Feinerde, die in Form von 200 mg Renophosphat zugegeben

wurden, nach dem Laktatverfahren 44,5 mg PO- wieder gefunden. Die Roggen¬

pflanzen konnten dagegen im Boden mit Rohphosphatzusatz nur 2,82 mg P„Oc

mehr aufnehmen als aus dem ursprünglichen Boden.

Die Ursache dieses grossen Unterschiedes in der Löslichkeit nach dem Laktat¬

verfahren und der Keimpflanzenmethode liegt in der Methode, wie dies schon

LEDERLE (1944) erwähnt. Er hat festgestellt, dass zwar allgemein eine Paralle¬

lität in den Ergebnissen der beiden Methoden festzustellen ist, dass jedoch die

absoluten Werte beim Laktatverfahren fast durchwegs höher liegen als bei der

Keimpflanzenmethode. Die Löslichkeit der Phosphorsäure ist nach Bodenart,

nach der Natur der zugesetzten Phosphate und nach der Menge des zur Verfügungstehenden Nährstoffes bei den beiden Verfahren verschieden (vergl. auch Fig. 3).

In unserem Fall hat die Salzsäure, die mit der Laktatpufferlösung zugegebenwurde, das Kalziumhydroxyd durch Neutralisation aus dem Gleichgewichtssystementfernt, was die gefundenen hohen laktatlöslichen Phosphormengen erklärt. In

diesem Falle scheinen die Werte der Keimpflanzenmethode ein zuverlässigeresUrteil über die Aufnehmbarkeit der Phosphorsäure zu geben als diejenigen des

Laktatverfahrens.

b) Beim sauren Boden konnten wir von den in Form von Kalziumphosphat

zugegebenen 57,6 mg PpO durch das Laktatverfahren 41,59 mg zurückgewinnen;auch bei der Keimpflanzenmethode wurden von den Roggenpflänzchen 12,42 mg

mehr aufgenommen als beim Boden ohne Zusatz. Das hohe Lösungsvermögen der

sauren Böden für die Phosphate ist allgemein bekannt. Unser saurer Versuchsboden

(Nr. 2) hat der Erwartung entsprechend reagiert.

42

Wellenlänge des Lichtes für die Messung : 730 m

Spaltöffnung ; 0.4 mm

Kuvette : 1.000 cm

I x = Lichtintensität nach Durchtritt

I o ="

vor

gemessene Werte

zu verschiedenen Zeiten

grösste Abweichung von log k = 0.008

=*1.8T P2°5

0.280

.2 0.260

0.240

0.220

0.200

0.180

Beckman - Spektrophotometer Modell DU

PgOg in 50 ml

Fig. 2: Eichkurve für die Phosphorsäurebestimmung

mg P20550

40

30

20 «

10

A Laktatlöshch

B Wurzellöslich

ohne DUngerzugabe

u mit Düngerzugabe

mg KzO

20

15

10 «

AB AB

Erde von Kloten Erde für Gefâssversuche Erde vom Areal der E.T.H.

Fig. 3 Unterschied zwischen Laktat- und Wurzellöslichkeit beim Phosphor

34.7

n

IUIA B

Erde von Kloten

B B

Erde für Gefàssversuche Erde vom Areal der E.T.H.

Fig. 4 Unterschied zwischen Laktat- und Wurzellöslichkeit beim Kali

(Gedampfte Erde nach 4- wöchiger Lagerung)

1,64

1,64

1,64

1,28

1,28

1,28

2,92

2,92

2,92

0,73

0,73

0,73

Differenz

gesi

cher

te

Kleinste

34,70

15,50

16,50

14,35

3,03

4,30

39,50

16,00

14,40

21,93

6,35

5,80

33,30

14,00

15,20

2,64

1,30

3,07

1,12

1,12

1,12

22,00

17,00

15,00

16,00

00

15

12,70

15,00

14,30

9,302

Düngerzugabe

mit

Boden,

gmg/100

KO

4.

0,74

0,74

0,74

10,00

5,00

4,30

6,70

3,00

3,00

4,70

2,50

2,502

Düngerzugabe

ohne

Boden,

gmg/100

KO

3.

10,03

11,12

9,05

2,70

9,83

14,80

25,15

10,20

17,23

15,02

2,70

24,76

30,10

44,04

3,02

3,69

4,27

2,70

45,15

47,86

48,04

Boden)

gmg/100

(57,5

Düngerzugabe

mit

Boden,

gmg/100

PO

2.

6,02

0,28

1,25

8,45

1,35

2,42

2,60

1,45

0,50

0,50

0,50

10,14

1,12

3,22

11,16

1,48

4,53

10,12

2,45

3,46

Düngerzugabe

ohne

Boden,

gmg/100

P?0

1.

Differenz

0»Tj»n

fr

Unbe

..

Nach

Ge-

Unbe-

Tagen

28

dämpft

handelt

°

Tagen

28

dämpft

handelt

gesicherte

Nach

Ge-

Unbe-

,

Nach

7,8

Hochschulareal

vom

Erde

3.

5,4

Gefässversuche

für

Erde

2.

0,

7Kloten

von

Erde

1.

7,8

Hochschulareal

vom

Erde

3.

5,4

Gefässversuche

für

Erde

2.

,0

7Kloten

von

Erde

1.

7,8

Hochschulareal

vom

Erde

3.

5,4

Gefässversuche

für

Erde

2.

7,0

Kloten

von

Erde

1.

7,8

Hochschulareal

vom

Erde

3.

5,4

Gefässversuche

für

Erde

2.

7,0

Kloten

von

Erde

1.

pH

Kleinste

Wurzellöslich

Laktatlöslich

Kalis

des

und

Phosphorsäure

der

Löslichkeit

die

auf

Erhitzens

des

Einfluss

15-.

Tabelle

Nr.

Boden

c) Bei der alkalischen Erde (Nr. 3) war die Phosphorsäurelöslichkeit bedeu¬

tend geringer. Immerhin konnten durch das Laktatverfahren 15,03 mg zurückge¬wonnen werden. Der wurzellösliche Anteil war sehr gering. Bei der Keimpflan¬

zenmethode konnte nur eine Zunahme um 0,17 mg PoO ermittelt werden.o

2. Einfluss der Dämpfung auf die Löslichkeit des Phosphors

Die Einwirkung der Dämpfung auf die Löslichkeit der Phosphorsäure, die in

schwerlöslichen Verbindungen vorhanden ist, zeitigte keine eindeutigen Ergeb¬nisse.

a) Beim neutralen Boden ohne Düngerzugabe stieg durch die Dämpfung so¬

wohl die laktatlösliche wie auch die wurzellösliche Phosphormenge. Während

der vierwöchigen Lagerung aber setzte ein rückläufiger Vorgang ein, und der

Gehalt an löslicher P^Oj. ging nach beiden Verfahren zurück.

Bei dem mit Rohphosphat versetzten Boden blieb auch die vorübergehende

Steigerung der Löslichkeit aus.

b) Beim sauren Boden (Nr. 2) bewirkte die Dämpfung einen deutlichen Rück¬

gang der Löslichkeit der Phosphorsäure. Nur beim Boden mit Rohphosphatzusatzkonnte durch die Keimpflanzenmethode eine vorübergehende Steigerung fest¬

gestellt werden, aber nach vier Wochen ging die Löslichkeit auch hier unter die¬

jenige der unbehandelten Erde zurück.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Hitze in diesem Falle beschleunigendauf die im Boden vor sich gehenden Alterungserscheinungen wirkt und dass die

Phosphorsäure in schwerer hydrolysierbare Verbindungen (Bildung von Hydroxy-

apatit) überging.c) Beim alkalischen, stark karbonathaltigen Boden war die Phosphorsäure¬

löslichkeit durch die Hitzeeinwirkung nach dem Laktatverfahren beim Boden

mit Rohphosphatzusatz rückläufig; nach der Keimpflanzenmethode stieg sie

zuerst an, um dann wieder zurückzugehen.

3. Die Wirkung der Dämpfung auf die Löslichkeit des Kalis

Bei den drei Versuchsböden, die wir zur Untersuchung verwendet haben,

nahm das aufnehmbare Kali fast durchgehends zu. Mit der Keimpflanzenme¬thode wurde im mit Kalifeldspat versetzten Boden meistens mehr lösliches Kali

festgestellt als mit der Laktatmethode. Die Unterschiede wurden in Fig. 4 dar¬

gestellt. Besonders auffallend ist die hohe Kaliaufnahme der Roggenpflänzchenbeim stark karbonathaltigen Boden. (Diese ist jedoch nur ein bescheidener Bruch¬

teil aus der zugeführten Kalimenge. )

Auffallend ist, dass während der 28-tägigen Lagerung der gedämpften Erde

die Löslichkeit nach der Laktatmethode weiter zunahm, während der Gehalt an

46

wurzellöslichem Kali, ermittelt nach der Keimpflanzenmethode, teilweise zu¬

rückging. (Tabelle 15)

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass im allgemeinen die Löslichkeit

der Phosphorsäure durch die Dämpfung eher zurückging, während sich beim Ka¬

li ein massiger Anstieg bemerkbar machte.

47

V. DIE WIRKUNG DER ERHITZUNG AUF DIE LÖSLICHKEIT

DER STICKSTOFFVERBINDUNGEN

A. DIE STICKSTOFFVERBINDUNGEN IM BODEN

Der Ursprung der StickstoffVerbindungen, die man im Boden findet, kann

nicht auf die Muttergesteine des Bodens zurückgeführt werden. Eruptivgesteinesind stickstofffrei; Sedimentgesteine weisen nur Spuren von diesem Element auf,

die vollkommen ungenügend wären, um den Gehalt der aus ihnen entstandenen

Böden an gebundenem Stickstoff zu erklären.

Eine mögliche Quelle sind das Ammoniak und die Salpetersäure, die durch

die Niederschläge auf den Boden gebracht werden. Dieser Beitrag ist meist ge¬

ring; unter westeuropäischen Bedingungen macht er nach ROBINSON (1939)

nur etwa 4 kg Salpeter pro ha aus. Nur in den Tropen kann er auf 30 bis 35 kgSalpeter pro Hektar geschätzt werden.

Der Hauptteil der Stickstoffverbindungen, die man im Boden findet, stammt

von pflanzlichen Resten und Bodenorganismen ab. Man kann zwei Gruppen unter¬

scheiden:

1. Anorganische Stickstoffverbindungen, meist als Ammoniak- und Nitrat¬

stickstoff vorliegend und in dieser Form die beiden Endglieder des Abbaues von

organisch gebundenem Stickstoff darstellend;

2. organische StickstoffVerbindungen.Die mengenmässig grössere organische Gruppe kann man in folgende Unter¬

gruppen einteilen : (RUSSELL 1936)

1. Stickstoffhaltiges Material, dessen Ursprung auf die Bodenbildung und

-absetzung zurückgeht. Diese ursprünglich hauptsächlich aus Protein bestehen¬

den Verbindungen haben mit der Zeit bedeutende Verwandlungen durchgemachtund sind gegen chemische und biologische Einflüsse sehr widerstandsfähig ge¬

worden.

2. Leicht zersetzbares Protein von Pflanzenzellen und Mikroorganismen, die

noch nicht abgebaut wurden.

In allen Böden liegt ein kleiner Teil des Bodenstickstoffes in der Form von

verhältnismässig einfachen Verbindungen vor, wie Aminosäuren, Amiden, Am¬

moniumsalzen und Nitraten. Diese Verbindungen, und zwar hauptsächlich die

Ammoniumsalze und Nitrate, sind es, welche die Pflanzen gewöhnlich als ihre

48

Stickstoffquelle benützen.

Es ist seit langem bekannt, dass Nitrate durch die Zersetzung stickstoffhalti¬

ger organischer Substanz erzeugt werden. Arbeiten, insbesondere von R. WARING-

TON und S. WINOGRADSKY, zeigten, dass der Abbau eine Vereinfachung der

Stickstoffverbindungen darstellt, und zwar nach dem folgenden Schema: stick¬

stoffhaltige, organische Substanz—^-Aminosäuren und Amide—»• Ammonium¬

salze.Die Ammoniumverbindungen werden ihrerseits in Nitrite u. Nitrate um¬

gewandelt (Nitrifikation).Die Umwandlung der Nitrite in Nitrate erfolgt rascher als die Umsetzung der

Ammoniumsalze in Nitrites aus diesem Grunde treten in den Böden kaum Nitrite

in freiem Zustande auf. Die gesamthafte Umsetzung der Ammoniumsalze zu

Nitraten erfolgt unter Bedingungen, die für die Nitrifikation günstig sind, schnel¬

ler als die Ammonifikation.

Der gesamte Stickstoffgehalt ist in gewöhnlichen Ackerböden meist gering.Nach RUSSELL (1936) beträgt er im Durchschnitt ca. 0,15%. Grössere Mengenvon organischem Stickstoff finden sich in humusreichen Torf- und Moorböden.

Ammoniak findet sich in Ackerböden nach RUSSELL nur ungefähr zu 0,002%

in freier oder gebundener Form, hingegen kann in stark gedüngten Acker- und

Gartenböden das Zehnfache dieser Menge vorkommen.

Die als Nitrat vorhandene Stickstoffmenge unterliegt grossen Schwankungen.Im Ackerland kann man nach RUSSELL von 0,0002% bis 0,002%, in guten

Gartenböden bis 0,006% oder mehr finden. Waldböden können ganz arm an

Nitrat sein. Die Schwankungen sind bedeutend, weil der Nitratstickstoff durch

die Pflanzen rasch aufgenommen oder durch den Regen ausgewaschen wird. An¬

dererseits kann er durch bakteriologische Tätigkeit bei günstigen Bedingungenrasch neu gebildet werden.

B. METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG DER STICKSTOFFVERBINDUNGEN

DES BODENS

Für unsere Versuche verwendeten wir dieselben drei Versuchsböden, die für

die Phosphor- und Kaliuntersuchung gebraucht wurden. Von jedem Boden wurden

zwei Versuchsreihen ausgeführt, die eine mit, die andere ohne Düngung.

Düngerzugabe: Als stickstoffhaltige Dünger verwendeten wir Ammon-

sulfat, Kalksalpeter und Hornmehl. Von Ammonsulfat und Kalksalpeter stellten

wir zuerst, wegen ihrer starken Hygroskopizität, eine Stammlösung von bekannter

Konzentration her. Die Stickstoffgaben zu den Bodenproben betrugen bei Ammon¬

sulfat 56,4 mg, bei Kalksalpeter 58,3 mg und bei Hornmehl 50 mgN/100 g

lufttrockener Feinerde. Die Proben wurden nach der Düngerzugabe angefeuchtet

49

und 15 Minuten im Kochtopf gedämpft.Zur Untersuchung der Veränderungen des Stickstoffgehaltes und der Verschie¬

bungen des Nitrat- und Ammoniakgehaltes, wie sie durch die Dämpfung ent¬

stehen können, sowie zur Ermittlung einer möglichen Bildung von Nitrit, haben

wir den folgenden Weg beschritten :

Der Gesamtstickstoffgehalt wurde nach der Methode Kjeldahl bestimmt. Die

gefundenen Durchschnittswerte aus fünf Bestimmungen waren die folgenden :

Tabelle 16

Erde für Gefässversuche (Kloten D) 300,1 mg N/100 g lufttrockene Feinerde

Erde von Kloten (Flugplatzgebiet) 339,5 mg N/100 g lufttrockene Feinerde

Erde vom Hochschulareal (E.T.H. ) 132,2 mg N/100 g lufttrockene Feinerde

Jeder Boden wurde im unbehandelten Zustand, nach der Dämpfung und vier

Wochen später auf Ammoniak, Nitrat und Niuit untersucht. Zur Bestimmung der

verschiedenen Verbindungsformen des Stickstoffes wurde eine Menge, die 25 g

lufttrockener Feinerde entsprach, mit 500 ccm 1 n Chlorkalziumlösung während

dreissig Minuten auf der Schüttelmaschine geschüttelt. 200 ml des Filtrates

(= 10 g Erde) wurden in einen Destillierkolben gegeben und zuerst mit frisch

geglühtem Magnesiumoxyd versetzt, und durch eine erste Destillation wurde

das Ammoniak in eine Vorlage von 10 ml n/14 Schwefelsäure hinübergetrieben.Der Ammoniakgehalt wurde durch Rücktitration der unverbrauchten Säure be¬

stimmt. Hierauf wurden in den Destillierkolben ca. 30 gDeward'sche Legierung

(15 Teile Kupfer, 5 Teile Zink + 45 Teile Aluminium) gegeben und nochmals

in eine neue Vorlage destilliert. Der Nitrat- und Nitritgehalt wurde so, nach

erfolgter Reduktion zu Ammoniak, ermittelt,

Zum Nachweis des eventuell gebildeten Nitrites verwendeten wir das von der

chemischen Fabrik Merck hergestellte "Nitrin" (= o-Aminobenzalphenylhydra-

zon). Dieses Reagens gibt mit Nitriten eine spezifische Violettfärbung, die schon

nach kurzer Zeit in eine intensiv-gelbe bis dunkelgelbe, beständige Farbtönung

übergeht. Diese in zwei Phasen verlaufende Farbreaktion ist auch in gefärbtenund trüben Flüssigkeiten, als Ringprobe ausgeführt, ausgezeichnet erkennbar.

Weder Eisen, Mangan, Chloride, Sulfate, noch andere das Nitrit nicht zerstö¬

rende Substanzen beeinflussen die Reaktion. Die Prüfung unserer Böden mit

Nitrin ergab in jedem Falle ein negatives Resultat, d. h. Nitrit war abwesend.

Zur Feststellung des "mineralisierbaren" Stickstoffes wurden in Anlehnungan DESHUSSES (1949) je 25 g Erde plus 25 g grober Glassand gemischt und in

einer Weithalsflasche von 500 ccm Inhalt angefeuchtet. Die Flaschen bewahrten

wir 28 Tage im Thermostaten bei einer Temperatur auf, die tagsüber 28° C,

50

über Nacht 20 °C betrug. Das verdampfte Wasser wurde regelmässig ersetzt.

Nach 28 Tagen wurde mit 400 ml Kalziumchloridlösung (Normalkonzentration)

der Inhalt in Schüttelflaschen gespült, auf 500 ml aufgefüllt und 30 Minuten

ausgeschüttelt. Der Ammoniak- und Nitratstickstoff wurde wie oben bestimmt.

C. ERGEBNISSE

Wir verglichen die Gehalte unserer drei Versuchsböden mit verschiedenem

Säuregrad in bezug auf Ammonium und Nitrat in ungedämpftem bzw. gedämpf¬tem Zustand, und zwar sogleich nach der Behandlung (a,b) und vier Wochen

später (c,d). Die Versuche wurden dreifach angelegt. Die Ergebnisse sind in Ta¬

belle 17 und Figur 5 zusammengestellt. Die Zahlen geben den Gehalt an Am¬

monium- und Nitrat- N in mg an, bezogen auf 100 g lufttrockene Feinerde.

Wie aus den Zahlen ersichtlich ist, konnten wir bei allen drei Versuchsböden

ohne Düngerzugabe nach der Dämpfung einen erhöhten Ammoniumgehalt fest¬

stellen. Auch beim Nitrat zeigte sich eine steigende Tendenz. Während der

vierwöchigen Lagerung im feuchten Zustand nahm der Gehalt an löslichen Stick¬

stoffverbindungen sowohl bei der gedämpften als auch bei der nicht gedämpftenErde bedeutend zu. Der Gehalt an löslichem N war aber im gedämpften Boden

nur wenig grösser als im unbehandelten.

Bei Hornmehlzusatz wurde als Folge der Dämpfung nur eine geringe Erhöhungdes Gehaltes an Ammoniumverbindungen festgestellt, aber nach vier Wochen

hatten sich in den gedämpften Böden beim neutralen Boden 28,7, beim sauren

14,1 und beim alkalischen 23,7 mg löslicher anorganischer Stickstoff gebildet.Bei der Lagerung des ungedämpften Bodens war eine mindestens ebenso starke

Zunahme des Gehaltes an löslichem Stickstoff eingetreten.Der Ammonsulfatzusatz wurde in der ungedämpften Erde während der vier

Wochen dauernden Bebrütung beim neuualen und alkalischen Boden zum grössten

Teil in Nitrat umgesetzt. Der Ammoniumgehalt betrug beim neutralen Boden

noch 3,5, beim alkalischen noch 1,7 mg. Beim sauren Boden ging dagegen die

Nitrifizierung sehr langsam vor sich, so dass praktisch die gesamte zugegebene

Ammoniakmenge in Ammoniumform wieder gefunden wurde. Nach der Dämp¬

fung wurde die Nitrifizierung beim neutralen Boden stark gehemmt. 32,7 mg

Stickstoff wurden in Ammoniakform wiedergefunden. Beim sauren Boden war

die Nitrifizierung auf ein Minimum herabgesetzt, so dass 46 mg Ammoniak

nach vier Wochen noch unumgesetzt geblieben waren. Beim alkalischen Boden

wurde die Umsetzung am wenigsten, aber doch noch ziemlich stark gehemmt.Hier wurden noch 28,2 mg Stickstoff in Ammoniakform gefunden (im nicht

gedämpften Boden 1,7 mg).

51

Ein ähnliches Verhalten beobachteten wir bei den Böden mit Kalksalpeter¬

zusatz. Beim neutralen Boden waren im gedämpften Boden nach 4 - wöchiger

Lagerung 18 mg, beim sauren 19,9 mg Stickstoff in Ammoniakform vorhanden,

gegenüber 8,4 bzw. 12,7 mg im ungedämpften Boden.

Die Ansammlung von Ammoniumverbindungen, die als Folge der Hemmungder Nitrifizierung in Erscheinung tritt, dürfte eine wichtige Ursache für das

Auftreten toxischer Wirkungen sein, die bei gedämpften Böden häufig beobachtet

werden (vergl. PETHERBRIDGE 1913 und JOHNSON 1919).

Da in unseren drei Versuchsböden der Gesamtstickstoffgehalt niedriger war

als in dem gewöhnlich zur Dämpfung gelangenden gärtnerisch verwendeten Bo¬

den, haben wir zusätzlich noch eine Komposterde und eine Lauberde in unsere

Versuche einbezogen.Der Gesamtstickstoffgehalt war bei der Komposterde 1'242 mg, bei der Laub¬

erde 1'064 mg auf 100 g lufttrockene Feinerde. Die Ergebnisse sind in Tabelle

18 und Figur 6 zusammengestellt.Die mit diesen beiden humusreichen Böden durchgeführten Versuche erga¬

ben abweichende Resultate im Vergleich zu denjenigen der drei humusarmen

Böden.

Bei der Komposterde ohne Düngerzugabe wurde durch die Dämpfung der Ge¬

halt an Ammoniumverbindungen nur in geringem Masse erhöht, andererseits

stieg der Gehalt an Nitrat-N und damit der lösliche Gesamtstickstoff während

der an das Dämpfen sich anschliessenden Lagerung in erheblichem Masse an,

letzterer von 52,7 mg auf 73,8 mg/100 g lufttrockener Feinerde. Der nicht ge¬

dämpfte Boaen zeigte während der Lagerung keine derartige Zunahme. Im Bo¬

den mit Hornmehlzusatz stieg der Gehalt an löslichem Stickstoff in der gedämpf¬ten und gelagerten Erde noch stärker an, nämlich von 65,6 mg auf 103,8 mg

(in der nicht gedämpften von 66,8 auf 76,2).

Bei der Lauberde ohne Düngerzugabe wurden durch die Erhitzung keine Ver¬

änderungen hervorgerufen, dagegen ist bei der Probe mit Hornmehlzugabe der

wasserlösliche mineralisierbare N unter der Wirkung des Dämpfens auf 87,7 mg

angestiegen, im nicht gedämpften Boden nur auf 71,8 mg. Der hohe Ammoniak¬

anteil (20,2 mg) deutet eine verzögerte Nitrifikation an.

RUSSELL und HUTCHINSON (1913) zeigten, dass die neue Bakterienflora,

die sich nach Impfung oder spontaner Infizierung in den gedämpften Böden an¬

gesiedelt hat, dichter ist als die ursprüngliche und dass dadurch mehr Ammoniak

und Nitrat produziert wird. Die gesteigerte Ammoniak- und Nitratbildung ist

aber nicht notwendigerweise eine Folge der erhöhten Zahl der Kleinlebewesen.

Es kann eine erhöhte Organismenzahl, z. B. in einem stickstoffärmeren Boden,

den Ammoniak- und Nitratgehalt des Bodens vermindern, indem die Organismendiese Stoffe zu ihrer Ernährung verwenden. Die aber allgemein festzustellende

52

Behandlung

der

nach

Tage

28

und

nach

unmittelbar

vor,

Nitratgehalte

und

Ammoniak-

5Fi

g.

(E.T.H.)

areal

Hochschul¬

vom

Erde

BA

abcd

abcd

(Flugplatzgebiet)

Kloten

von

Erde

BA

abcd

abcd

D)

(Kloten

Gefässversuche

fur

Erde

BA

abcd

abed

Ammomak-N

Nitrat-N

DThermostat

im

Wochen

4ge

damp

ft,

d

Thermostat

im

Wochen

4c

gedampft

b

unbehandelt

a

Hornmehlzugabe

mit

B

Dungerzugabe

ohne

A

3,5

Differenz

gesicherteKleinste

60,9

84,8

72,5

51.3

64,9

54,5

9.6

19,9

18,0

61,9

78,3

73,7

58,3

65,6

65,3

3,6

12,7

8,4

50,7

63,7

54,5

45,6

58,1

49,4

5,1

5,6

5,1

55,9

69,0

62,2

50,8

64,1

55,3

5,1

4,9

6,9

Boden)

gN/100

mg

(50

Kalksalpeterzusatzmit

Böden

(E.T.H.)

areal

Hochschul¬

vom

Erde

3.

(Flugplatzgebiet)

Kloten

von

Erde

2.

D)

(Kloten

Gefässversuche

für

Erde

1.

46,2

62,5

57,4

18,0

16.5

24,7

28.2

46,0

32,7

53,8

62,5

58,5

52,1

18,5

55,0

1,7

44,0

3,5

42,0

56,8

47,2

4,7

16,8

7,2

37,3

40,0

40,0

46,3

43,3

48,7

4,9

1,8

6,7

41,4

41,5

42,0

Boden)

gN/100

mg

(50

Ammonsulfatzusatz

mit

Böden

(E.T.H.)

areal

Hochschul¬

vom

Erde

3.

(Flugplatzgebiet)

Kloten

von

Erde

2.

D)

(Kloten

Gefässversuche

für

Erde

1.

36,5

36,1

43,0

10,7

16,2

19,0

25,8

19,9

24,0

40,2

38,5

46,0

39,2

17,8

43,0

1,0

20,7

3,0

12,8

22,0

14,3

6.8

16,5

8,9

6,0

5.5

5,4

11,3

24,0

15,8

6,4

21.2

10,6

4,9

2,8

5,2

Boden)

gN/100

mg

(50

Hornmehlzusatz

mit

Böden

)(E.T.H.

areal

Hochschul¬

vom

Erde

3.

(Flugplatzgebiet)

Kloten

von

Erde

2.

D)

(Kloten

Gefässversuche

für

Erde

1.

12,2

43,0

24,0

5,0

31,0

12,7

7,2

12,0

11,3

10,3

42,6

20,8

9,3

31,7

19.6

1.0

10.9

1,2

9,5

23.2

12,2

6,2

18,1

8,2

3,3

5,1

4,0

6,4

17,9

8.1

4,8

16.4

5,2

1,6

1.5

2,9

DUngerzusatz

ohne

Böden

Nanorg.

Gesamter

Nitrat-N

NAmm.

Nanorg.

Gesamter

Nitrat-N

NAmm.

Nanorg.

Gesamter

Nitrat-N

NAmm.

Nanorg.

Gesamter

Nitrat-N

NAmm.

(E.T.H.)

areal

Hochschul-

vom

Erde

3.

(Flugplatzgebiet)

Kloten

von

Erde

2.

D)

(Kloten

Gefässversuche

fürErde

1.

Thermostat

im

Wochen

4

anschliessend

Gedämpft,

d)

Thermostat

im

Wochen

4

anschliessend

Unbehandelt,

c)

Gedämpft

b)

Unbehandelt

a)

Feinerde)

lufttrockener

g100

in

N(mg

Nitrat-Stickstoff

und

Ammonium-

an

Gehalt

den

auf

Böden

humusarmen

von

Erhitzungder

Einfluss

IT:

Tabelle

100 «

90

80

70 «

60

50

40

30

20

10 .

n _

c

d

D

ohne Dungerzugabe

mit Hornmehlzugabe

unbehandelt

gedämpft

4 Wochen im Thermostat

gedämpft, 4 Wochen i. Thermostat

Nitrat-N

Ammomak-N

abed abed abed abcd

A B

Komposterde

A B

Lauberde

Fig. 6 Ammoniak- und Nitratgehalte vor, unmittelbar nach und 28 Tage

nach der Behandlung

3,2

Differenz

gesicherteKleinste

87.7

103.8

67,5

99,5

20,2

4,3

71,8

76,2

71,0

75,2

0,8

1,0

48,9

65,6

45,0

60,0

3,9

5,6

49,8

66,8

47,8

64,0

2,0

2,8

Boden)

gmg/100

(50

Hornmehlzusatz

Mit

Lauberde

2.

Komposterde

1.

67,9

73,8

65,0

71,1

2,9

2,7

68,3

52,7

66,5

52,2

1,8

0,5

46,2

58,8

42,2

55,2

4,0

3,6

50,1

57,9

47,7

56,5

2,4

1.4

Düngerzusatz

Ohne

Lauberde

2

Komposterde

1.

Nanorg.

Gesamter

Nitrat-N

NAmm.

Nanorg.

Gesamter

Nitrat-N

NAmm.

Nanorg.

Gesamter

Nltrat-N

NAmm

Nanorg.

Gesamter

Nitrat-N

NAmm.

Thermostat

im

Wochen

4

anschliessend

Gedämpft,

d)

Thermostat

im

Wochen

4

anschliessend

Unbehandelt,

c)Gedämpft

b)

Unbehandelt

a)

Feinerde)

lufttrockener

g100

in

N(mg

Stickstoff

Nitrat-

und

Ammonium-

an

Gehalt

den

auf

Böden

humusreichen

von

Erhitzungder

Einfluss

:8

1Tabelle

Steigerung der Ammoniak- und Nitratbildung versuchen WAKSMAN und STARKEY

(1923) dadurch zu erklären, dass im normalen Boden ein grosser Teil der Protein¬

zersetzung von Pilzen bewerkstelligt wird, die eine reichliche Menge Kohlenstoff

und entsprechend auch Stickstoff assimilieren. Die Pilze werden aber durch die

Hitze mehr geschädigt als die Bakterien ; demzufolge ist die Tätigkeit der Pilze

für einige Zeit unterdrückt, und die Zersetzung geht auf die Bakterien über, die

wesentlich weniger Kohlenstoff und Stickstoff assimilieren; daher übersteigt die

Ammoniakbildung den Stickstoffkonsum.

Nach DARBISHIRE und RUSSELL (1907) wird durch die Dämpfung eine rasche¬

re Zersetzung der organischen Substanz hervorgerufen. Die Dämpfung wirkt sich

somit in der Richtung einer erhöhten Ammoniak- und Nitratbildung aus.

Ein hoher Stickstoffgehalt kann bei den Pflanzen durch einseitige Stickstoff¬

ernährung Schaden hervorrufen. Um die Schadwirkung nicht zu vergrössern, kann

für die Praxis die Nutzanwendung gezogen werden, dass vor der Dämpfung nicht

mit stickstoffhaltigen Stoffen zu düngen ist.

Nach LAWRENCE und NEWELL (1936) entstehen Wachstumsverzögerungen,wenn vor der Sterilisation Kalk beigefügt wird. Sie haben gezeigt, dass die Am-

monifikation mit zunehmenden Kalkgaben (als Ca (OH)2) gefördert wurde. Da

der Gehalt an wasserlöslichem und austauschbarem Mangan in gekalkten Böden

geringer ist, kann das Mangan hier kaum der schädliche Agent sein. Es würde

übrigens nur in Böden eine Rolle spielen, in denen Mangan in toxischen Mengenvorhanden ist. Es ist aber möglich, dass die Hemmungen im Wachstum auf alle

drei Faktoren zurückzuführen sind: erhöhter Ammoniakgehalt, toxische organi¬sche Substanzen oder erhöhte Mengen assimilierbaren Mangans.

Fassen wir die erhaltenen Ergebnisse zusammen, welche die Dämpfung auf

den Stickstoffhaushalt des Bodens zeitigte. Es sind zwei Fälle zu unterscheiden:

1. Verhältnismässig humus- und stickstoffarme Böden. Bei diesen hatte die

Dämpfung keinen wesentlichen Einfluss auf die spätere Umwandlung des Stick¬

stoffs in Ammoniumverbindungen. Dagegen trat vielfach eine Hemmung der

Nitrifikation ein.

2. Humus- und stickstoffreiche Böden. Bei diesen Böden hat die Erhitzung mit

Dampf die Umwandlung in Ammoniumverbindungen und z. T. in Nitrat gefördert.Bei der Komposterde trat diese Wirkung stark, in der Lauberde nur schwach in Er¬

scheinung.Die verwickelten mikrobiologischen Verhältnisse in der Garten- und Acker¬

erde lassen es als verständlich erscheinen, dass sich das Dämpfen bei verschiede¬

nen Böden in ungleicher Weise auf die Mobilisierung der Bodennährstoffe aus¬

wirkte .

57

ZUSAMMENFASSUNG

In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung der Erhitzung auf die Keim¬

fähigkeit von Unkrautsamen und auf einige physikalische und chemische Eigen¬schaften des Bodens untersucht.

Die wichtigsten Ergebnisse sind die folgenden :

A WIRKUNG TROCKENER UND FEUCHTER HITZE AUF DIE KEIMFÄHIG¬

KEIT VON UNKRAUTSAMEN

1. Trockene Hitze wirkte bei 90 C wahrend fünf Minuten auf trockene,

ruhende Samen stark keimschadigend. Samen mit erhöhtem Wassergehaltsind gegenüber trockener Hitze viel empfindlicher als trockene Samen.

Keine der untersuchten Arten konnte eine Hitze-Einwirkung von 90 ° C

wahrend fünf Minuten überstehen (in gequollenem Zustand)

2 Feuchte Hitze wirkte starker schädigend als trockene. Eine Temperatur-

Einwirkung von 90° C wahrend fünf Minuten hat bei lufttrockenen, ruhen¬

den Samen in allen Fallen todlich gewirkt Die Wirkung der feuchten Hitze

auf Samen, die einen hohen Wassergehalt haben, ist noch intensiver Nur

vereinzelte gequollene Samen von Polygonum Persicaria konnten

eine Behandlung mit feuchter Hitze von 80°C wahrend zehn Minuten

überdauern

3 Die Anwendung von trockener Wärme bis zu 60° C wirkte bei trocken

aufbewahrten ruhenden Samen einiger untersuchter Arten keimungsfordernd.4 Aus dem Vergleich mit den Literaturangaben über die Wirkung der Erhit¬

zung ergibt sich, dass allgemein die Unkrautsamen gegenüber erhöhten

Temperaturen empfindlicher sind als die Krankheitserreger.

B WIRKUNG DER ERHITZUNG AUF DIE PHYSIKALISCHEN EIGENSCHAFTEN

DER BÖDEN

1 Die untersuchten Boden reagierten auf die Dampfung verschieden. Zwei

Boden (3 und 4) zeigten als Folge der Dampfung in trockenem Zustand

eine deutliche Abnahme der Wasserkapazitat.2 Die in feuchtem Zustande gedämpften Boden behielten ihr Wasserhaltungs-

vermogen bei ; vielfach stieg es noch an.

3. Die Dampfung im lufttrockenen Zustand hatte eine Erhöhung der Krumel-

stabilitat zur Folge. Wurde die Behandlung bei voller Wassersattigung vorge-

58

nommen, so trat zum Teil eine Verbesserung, zum Teil eine Verminde¬

rung der Krümelstabilität ein.

4. Bei einem Wasserhaushalt, der 50% der vollen Wasserkapazität entspricht,konnten keine dem Pflanzenwachstum ungünstige Veränderungen der phy¬sikalischen Bodeneigenschaften nachgewiesen werden.

EINFLUSS DER BODENERHITZUNG AUF DIE LÖSLICHKEIT DER

PFLANZENNÄ'HRSTOFFE

1. Durch die Erhitzung der Böden ist die Löslichkeit der Phosphorsäure eher

zurückgegangen, dagegen die des Kalis eher gestiegen.2. Bei verhältnismässig humus- und stickstoffarmen Böden wurde durch die

Dämpfung kein wesentlicher Einfluss auf die spätere Umwandlung des

Stickstoffes in assimilierbare Form hervorgerufen.3. Bei humus- und stickstoffreichen Böden kann die Erhitzung mit Dampf

die spätere Bildung der assimilierbaren Formen (Ammoniumverbindungenund Nitrate) fördern.

4. In stickstoffreichen Böden wurde im Anschluss an die Dämpfung teilweise

eine bedeutende Ansammlung von AmmoniumVerbindungen festgestellt.Diese Erscheinung, die auf eine Hemmung der Nitrifikation zurückgeführtwerden kann, dürfte eine der Ursachen für die ungünstige Beeinflussungdes Pflanzenwachstums sein, die nach der Dämpfung nicht selten beob¬

achtet wird.

5. Die Anwesenheit von Nitrit konnte in keinem unserer Versuche nachge¬wiesen werden.

Um die schädlichen Nebenwirkungen der Erhitzung möglichst auszuschalten,

sollten keine trockenen, extrem nassen oder stark mit Stickstoff gedüngten Bö¬

den der Dämpfung unterworfen werden.

59

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LEBENSLAUF

Am 11. November 1922 wurde ich, Georg Boros, in Stuhlweissenburg

(Ungarn) geboren. Primär- und Mittelschulbildung genoss ich ebenfalls

in diesem Land. 1942 bestand ich die Reifeprüfung. Nach zweijähriger

praktischer Ausbildung im elterlichen Guts- und Gartenbaubetrieb imma¬

trikulierte ich mich an der Agraruniversität in Budapest, Abteilung Gar¬

ten- und Weinbau. Nach dem Absolutorium kam ich im Jahre 1948 in die

Schweiz zur Weiterbildung. 1949 - 1951 studierte ich an der Abteilungfür Landwirtschaft der Eidg. Technischen Hochschule und schloss mit dem

Diplom als Ingenieur-Agronom ab. Seither arbeite ich als Doktorand am

Institut für Pflanzenbau der E.T.H.

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