Heinz Peschke

Tillage and fertilizing effects on sandy soils. Review and selected results of long‐term experiments at Humboldt‐University Berlin

The Humboldt-University of Berlin conducts several long-term field trials designed to assess the effects of tillage methods, crop rotations, organic fertilization, mineral nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizers, liming, irrigation, and weather conditions. On silty sand soils shallow ploughing resulted in a distinct accumulation of soil organic matter and phosphorus in the tilled soil layer while potassium and pH values were unaffected. On average shallow ploughing increased yields, with a tendency for higher yields in spring crops and lower yields in winter cereals. Different amounts of organic and mineral fertilizers applied over 30 years resulted in a great differentiation in soil organic matter content. In the following 32 years this variation stayed more or less unchanged, but with an overall reduction in the carbon content. In variants in which phosphate and potassic fertilizers were omitted, 16 kg ha—1 P and 15 kg ha—1 K per year were still being mobilized in the soil after 60 years. In treatments with mineral fertilization, the phosphorus is nearly balanced whilst only 60 % of the potassium is withdrawn from the soil. Additional organic fertilizers, given as farm yard manure, led to a nutrient surplus of 19 kg ha—1 a—1 P and 99 kg ha—1 a—1 K. Omitted liming caused an acidification of the soil to such an extent that crop production became impossible. Bodenbearbeitungs- und Dungeeffekte in Sandboden — Ubersicht der Dauerfeldversuche an der Humboldt-Universitat zu Berlin Die Humboldt-Universitat zu Berlin verfugt uber langjahrige Dauerfeldversuche, mit denen die Wirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitung, Fruchtfolge, organischer Dungung, mineralischer Stickstoff-, Phosphor- und Kalidungung, Kalkung, Beregnung sowie der Witterung gepruft werden. Dauerhaft verminderte Pflugtiefe hat auf mittel-schluffigem Sandboden in Berlin-Dahlem zur Humus- und Phosphoranreicherung in der bearbeiteten Krume gefuhrt, wahrend der Kaliumgehalt und der pH-Wert davon weitgehend unbeeinflusst blieben. Bei flacher Bodenbearbeitung wurden im Mittel tendenziell hohere Ertrage erzielt, wobei Fruchtarten der Sommerung Mehrertrage erreichten und Wintergetreide eher negativ reagierte. Differenzierte organisch-mineralische Dungung am Standort Thyrow hat im Verlauf von 30 Versuchsjahren zu Unterschieden im Gehalt an organischem Kohlenstoff von bis zu 75% gefuhrt. Nach sechs Jahrzehnten unterlassener P- und K-Dungung wurden jahrlich durchschnittlich noch 16kg ha—1 P und 15 kg ha—1 K mobilisiert. Bei ausschlieslicher Mineraldungung war die P-Bilanz nahezu ausgeglichen, wahrend die gedungte K-Menge nur zu 60 % entzogen wurde. Zusatzliche organische Dungung als Stallmist fuhrte im langjahrigen Mittel zu Nahrstoffuberschussen in Hohe von 19 kg ha—1 a—1 P und 99 kg ha—1 a—1 K. Bei unterlassener Kalkung des Bodens versauerte der Boden so stark, dass seine pflanzenbauliche Nutzung nicht mehr moglich ist.

Die wirksamkeit mineralischer stickstoffdünger‐teilgaben zu winterroggen auf sandboden

Der Versuchsboden ist ein schluffiger Sand und hat einen Corg‐Gehalt von 600 mg 100 g−1Boden. Der einjährige Freilandmodellversuch mit Winterroggen wurde in Kleinparzellen (50 × 50 cm) durchgeführt. Als Stickstoffdünger wurde Ammonsulfatsalpeter in einer Gesamtgabe von 120kg ha−1 N und in Teilgaben von 80 + 40 sowie von 60 + 40 + 20kg ha−1 N, die 2. und 3. Gabe als Ammonsalpeter, eingesetzt. Die Gesamt‐ und Teilgaben waren wechselseitig mit dem Stabilisotop 15N‐angereichert. Gegenüber der zweigeteilten N‐Gabe war die Einmaldüngung im Frühjahr im Kornertrag signifikant überlegen. Ohne Düngung war der Ertrag auf 30% reduziert. Im Rohproteingehalt war die dreigeteilte N‐Variante am höchsten. Innerhalb von zwei Monaten betrug die apparente 15N‐Immobilisation bei allen Düngungs varianten der Frühjahrsgabe zwischen 18 und 32%. Die größten Dünger‐N‐Ausnutzungsraten waren mit 73 bis 84% im Mai erreicht. Zur Erntezeit verringerte sich die Dünger‐N‐Ausnutzung auf zirka50%. Beachtenswerte Ausnutzungswerte des Hafernachbaus wurden nur bei der frühen Nachsaat erzielt. Bei unterdurchschnittlichen Nmin‐Gehalten im Frühjahr (11,7kg ha−1 N) waren auch die Nmin‐Werte zur Ernte (10,4 bis 16,2kg ha−1 N) minimal. Die apparente Nettomineralisation/‐immobilisation war zur Abreife des Roggens nahezu ausgeglichen.

Die wirksamkeit des nitrifikationshemmers dimethylpyrazolphosphat zu winterroggen auf sandboden

Auf einem schluffigen Sandboden mit einem Corg‐Gehalt von 600 mg 100 g−1 Boden wurde ein einjähriger Freilandmodellversuch mit Winterroggen durchgeführt. Die Kleinparzellen (50×50 cm) wurden mit umgerechnet 120 kg ha−1 N als Ammonsulfatsalpeter einmalig bzw. in geteilter Gabe von 80+40 kg ha−1 N gedüngt. Die Gesamt‐ und Teilgaben des Mineraldüngers waren wechselseitig mit dem Stabilisotop 15N markiert und mit dem Nitrifikationsinhibitor 3,4‐Dimethylpyrazolphosphat (DMPP, Handelsname ENTEC®) formuliert. Mit Beginn des Schossens setzte die Differenzierung des Biomassezuwachses gegenüber ungedüngt ein. Im Vergleich zum Standard 60 + 40 + 20 kg ha−1 N (=100%) war der Kornund Strohertrag der 0‐Variante nur 33 bzw. 37%. Ein signifikanter Mehrertrag erzielte das Prüfglied einmalige Gabe von 120 kg ha−1 N. Alle anderen Varianten haben sich biostatistisch nicht unterschieden. Die Nitrifikationsverzögerung ist nach 6 Wochen beendet. Bei der 2. N‐Gabe wurde keine Wirkung durch DMPP erreicht. Der Inhibitor hat die apparente 15N‐Immobilisation erhöht, der DMPP‐Effekt betrug bis zu 24% der Dünger‐N‐Anwendung. In der Folge war zwischenzeitlich auch die Dünger‐N‐Ausnutzung bis 25% geringer. Schließlich war im N‐Entzug der DMPP‐Varianten der Anteil von Boden‐N relativ größer und in den DMPP‐freien Prüfgliedern der Anteil von Dünger‐N relativ höher.

Gross N transfer rates in field soils measured by 15N-pool dilution

Abstract A micro-plot 15N-tracer experiment was established in three different soils of a long-term soil fertility field experiment. The nutrient-poor loam sand has been subjected to various treatments over the years and this has resulted in different organic C (0.35% – 0.86%), microbial biomass (38.3 – 100.0 µg C mic g−1 soil), clay and fine silt contents. Using the 15N-pool dilution technique, we assessed gross N-transfer rates in the field. Gross N mineralization rates varied strongly among the three plots and ranged between 0.4 and 4.2 µg N g−1 soil d−1. Gross nitrification rates were estimated to be between 0 and 2.1 µg N g−1 soil d−1. No correlation between gross N mineralization rates and the organic matter content of the soils was established. However, gross nitrate consumption rates increased with increasing soil C content. The 15N-pool dilution technique was successfully used to measure gross N transfer rates directly in the field.

Einjähriger 15N‐Düngungsseitiger eingriff in das düngungssystem des internationalen organischen stickstoffdauerdüngungsversuches (IOSDV) Berlindahlem und die auswirkungen auf die weizenerträge 1994 bis 1996

Der statische Feldversuch IOSDV Dahlem ist 1986 angelegt worden. 1994 bis 1996 wurden im Weizenteil in ausgewahlten Feldparzellen Mikroparzellen installiert und jeweils alle N‐Stufen des Gesamtversuches einbezogen (0, 60, 110 und 160kg ha−1 N als 15N‐markiertes Ammoniumsulfat). Die Korn‐ und Strohertrage werden als N‐Produktionsfunktionen mit hohen Bestimmtheitsmasen dargestellt. Gegenuber der Norm‐Dungung der Grosparzelle bringt jede Erhohung der N‐Dungermenge einen Ertragsanstieg bzw. die Minderung der N‐Gabe einen Ertragsabfall. Die Aufnahme des Dungerstickstoffs ist abhangig vom Dungeraufwand. Dagegen wird in zwei Jahren bodenburtiger N uber alle Dungerstufen gleichmasig aufgenommen. 1996 fuhrt der steigende Stickstoffeinsatz zu einer beachtlichen Extramobilisierung von Boden‐N. Es werden die Nmin‐Gehalte des Bodens im Fruhjahr und zur Ernte mitgeteilt. Der dungerburtige Nmin‐Anteil im Sommer ist niedrig. Ein geringes N‐Angebot (Nmin + Dunger‐N) fuhrt zu einer apparenten Nettomineralisation, wahrend e...

Einfluss mineralischer und organischer n‐düngung auf bodenmikrobiologische parameter im internationalen organischen stickstoffdauerdüngungsversuch (IOSDV) berlin‐dahlem

Um den langjahrigen Einflus mineralischer N‐ und differenzierter organischer Dungung auf bodenmikrobiologische Kennwerte zu untersuchen, werden sechs Prufglieder des Internationalen Organischen Stickstoffdauerdungungsversuchs Berlin‐Dahlem mit unterschiedlicher Dungung verglichen. Es werden quantitative und qualitative Angaben zum mikrobiellen Biomassegehalt ermittelt. Die Kombination Rubenblatt‐, Stroh‐ und Grundungung hat sowohl den signifikant hochsten mikrobiellen Biomasse‐C‐ und ‐N‐Wert und den grosten Cmic/Corg‐Quotienten als auch die starkste Dehydrogenaseaktivitat und den niedrigsten metabolischen Quotienten, was eine deutlich bessere Dungerwirkung im Vergleich zu Stallmist und Mineraldungung erwarten last. Das Prufglied Stallmistdungung hat die mikrobiologisch ungunstigsten Kennwerte. Somit kann abgeleitet werden, das die Stallmistdungung im IOSDV Berlin‐Dahlem durch andere Formen der organischen Dungung (Rubenblatt, Stroh und Grundungung) besser vertreten ist.

60 Jahre statische versuche in thyrow ‐ bedeutung, ergebnisse und ausblick‐1

Dauerfeldversuche sind fur die Forschung zur Bodenfruchtbarkeit und zum Bodenschutz wichtig. Die Landwirtschaftlich‐Gartnerische Fakultat der Humboldt‐Universitat zu Berlin hat eine 100jahrige Tradition im Dauerversuchswesen. 1937 und 1938 hat OPITZ drei statische Dauerfeldversuche begrundet, die nach 60 Jahren umfassend ausgewertet werden: - Nahrstoffmangelversuch - Bodenfruchtbarkeitsversuch - Dungungs‐ und Beregnungsversuch Auf dem marginalen Sandstandort fuhrt das Unterlassen der Kalkung zur fortschreitenden Versauerung. P‐ und K‐Mangel haben substantielle Wirkungsunterschiede. Kalium‐Unterversorgung hat starke Minderertrage zur Folge. Differenzierte Dungung verursacht grose Unterschiede im Corg‐Gehalt und es stellen sich spezifische Fliesgleichgewichte ein. Bedeutende Mehrertrage werden durch Beregnung erzielt. Es werden Vorschlage zur umfassenden Nutzung und Auswertung von Dauerfeldversuchen gemacht.

The dynamic of nitrogen in the thyrower bodenfruchtbarkeitsversuch

In the extremely dry year of 2000 three variants of the static long-term experiment were selected: (1) unfertilized, (2) N [60 kg ha v m v 1 ] PK v + v animal manure and (3) N [120 kg ha v m v 1 ] PK v + v manure v + v clay. Micro plots were adjusted in the experimental plots. 15 N-addition was fertilized at 0, 60 and 120 kg ha v m v 1 N in each field plot annually. Half of the ammoniumsulphate was formulated with the nitrification inhibitor Dimethylpyrazoliumdihydrogenphosphate. Throughout the vegetation of winter rye, soil was sampled and intermediate crops were taken up at two-week intervals. After the harvest of the main crop, Perko was replanted. The nitrification delay of the DMPP-treatments was minimal. In comparison, the apparent 15 N-immobilization was in parts very high. In contrast to the standard doses of 120 kg ha v m v 1 N, there was a significant reduction in yields in the variants with 50 per cent N doses. At the 120 kg ha v m v 1 N rate of application the use of inhibitor obtained significant additional yields. With increasing soil quality the soil-borne N-uptake of the harvest mass in both fertilizing doses was raised.

Prazisionsstufen der Stickstoffdüngungsbemessung zu Winterweizen und Winterroggen auf Sandigen Böden

In einer Versuchsserie von 1996 bis 1998 wurden auf vier sandigen Standorten Feldversuche mit Winterweizen bzw. Winterroggen durchgeführt. In die Parzellen sind Mikroparzellen für die Düngung mit 15N‐Tracern installiert worden. Varianten: ungedüngt, halbierte Düngung, 120kgha−1 ? in 2 bzw. 3 Teilgaben sowie Düngerberechnung über ein EDV‐Programm unter Einbeziehung des Nmin‐Gehaltes des Bodens und schließlich zuzüglich der indirekten Messung des Chlorophyllgehaltes der Blätter des Getreides. Die über Computer. Nmin‐Ermittlung und Chlorophyll‐Tester modifizierten N‐Aufwendungen haben zu keiner eindeutigen Ertragsverbesserung geführt. Insgesamt wurden zwischen Ertrag und Nmin‐Werte + N‐Düngung enge Beziehungen errechnet. Die Spanne der N‐Entzüge ist von 41 bis 160 kgha−1 bei Weizen und 48 bis 83 kg ha−1bei Roggen weit. Der Nmin‐Gehalt zum Erntezeitpunkt ist unterschiedlich. Je niedriger die Rest‐N‐Mengen sind, um so mehr verringert sich der prozentuale Anteil des düngerbürtigen ? bzw. die Wiederfindungsrate des eingesetzten Mineraldüngers.

Microbially-mediated gross N transfer rates in field soils in relation to physico-chemical transfer processes

Abstract Measurements of gross N transfer in soils have as yet not distinguished between biological or physico-chemical processes. Here, we present a new approach that allows microbially-mediated gross N transfer rates to be estimated in undisturbed soils without adding 15N. It is based on the assumption that in undisturbed soil, the soil microbial growth rate is equal to its death rate. To assess the contribution of biological versus physico-chemical N transfer processes, we combined the new approach with the 15N-pool dilution technique. The relationship between both processes varied with soil C and fine particle contents. Nearly equal rates were observed within the carbon-poor soil (0.35% Corg, low fine particle content), whereas up to 2.5 times higher physico-chemical than biological N transfer rates were measured within the carbon-enriched soil (0.86% Corg, higher fine particle content). Furthermore, microbially-mediated gross N transfer rates increased three-fold after N fertilization compared to the unfertilized control.