Depotstabilität von lokal injiziertem Ammonium und Einfluss auf den Metabolismus von Sommerweizen
Für eine erfolgreichere Umsetzung des CULTAN-Verfahrens (Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition) zur Stickstoffdüngung von Ackerkulturen, bei dem zur Verminderung von N-Verlusten Ammoniuminjektionsdepots angelegt werden, sind sowohl Überprüfungen der Stabilität dieser Depots als auch der Auswirkungen möglicher N-Transformationen auf den Metabolismus der Pflanzen erforderlich. Hierzu wurde Sommerweizen (Triticum aestivum L.) in zweijährigen Gefäßversuchen mit lokal injizierter Diammoniumphosphatlösung (NH4-N) angebaut im Vergleich zu konventionell oberflächlich appliziertem Calciumnitrat (NO3-N) und einer Kontrolle ohne N-Düngung (-N). Zu drei Ernteterminen wurden N-Status und pH-Werte von Bodenzonen bestimmt und in den Pflanzen Konzentrationen von anorganischen Kationen, Gesamtstickstoff, löslichem Protein, sowie von Metaboliten und Aktivitäten von Leitenzymen des N-Metabolismus gemessen. Zu Beginn des Streckungswachstums wurde infolge von Nitrifikation in den peripheren Zonen der Ammoniumdepots Nitrat akkumuliert, welches bei den beiden späteren Ernteterminen nicht mehr nachweisbar war. Weiterhin erfolgte eine nach Depotzonen differenzierte Absenkung des Boden-pHs. Aufnahme und Assimilation des gebildeten Nitrats trug möglicherweise zur Abmilderung von unter Ammoniumernährung häufig beobachteten Toxizitätssymptomen bei. Nur einige der für Ammoniumernährung typischen Effekte wie z. B. niedrigere Konzentrationen von anorganischen Kationen und organischen Anionen, sowie höhere Amidkonzentrationen, waren zu Beginn der Stängelstreckung zu beobachten, während in späteren Stadien keine Unterschiede zu den NO3-N-Pflanzen bestanden. Es ist davon auszugehen, dass das unter CULTAN-Düngung durch Nitrifikation gebildete Nitrat kontinuierlich von den ammoniumgedüngten Pflanzen aufgenommen wird und so das Risiko von N-Verlusten durch Nitratauswaschung reduziert.
In order to successfully implement the CULTAN (Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition) fertilization technique, in which ammonium injection depots are created to reduce N losses, a monitoring of both the stability of these depots as well as of the effects of possible N transformations on the metabolism of plants is required. Spring wheat (Triticum aestivum L.) was planted in two-year pot experiments with locally injected di-ammonium-phosphate solution (NH4-N) compared with conventional surface applied calcium nitrate (NO3-N) and a control without N fertilisation (-N). On all three harvest dates, the N status and pH values of soil zones were determined, and the concentrations of inorganic cations, total nitrogen, soluble protein and metabolites, as well as the activity of marker enzymes for N-metabolism were measured in the plants. At the beginning of stem elongation, nitrate due to nitrification accumulated in the periphery zones of the ammonium depot, but this was no longer discernible in the two later harvest dates. Furthermore, a differing reduction of the soil pH value was found depending on depot zone. The uptake and assimilation of the nitrate by the ammonium-fertilized plants possibly contributed to a lessening of the commonly observed toxicity symptoms under ammonium nutrition. Only some of the effects typical for the ammonium nutrition, such as low concentrations of inorganic cations and organic anions, as well as higher amide concentrations could be observed at the beginning of the stem growth, while in later stages, there were no differences to the NO3-N plants. It can be assumed that nitrate developed through nitrification under CULTAN fertilization is continuously taken up by ammonium fertilized plants and thus reduces the risk of N losses through nitrate leaching.
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