K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

Fachtagung SKW 2013

Effiziente Düngung mit Kalium und Magnesium

im Lichte zunehmender Witterungsextreme

Reinhard Elfrich

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

1

Frostschäden Winter 2012

Elfrich 29.11.2013

660.000 ha Fläche, die 2012 in Deutschland

von Frostschäden betroffen war.

Insbesondere Winterweizen und

Wintergerste mussten häufig um-

gebrochen werden – später zeigten sich

die Schäden am Raps und Grünland. (Quelle: DBV)

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

Eistod: Zucker und Kalium als „Frostschutzmittel“

Einlagerung osmotisch wirksamer

Substanzen wie Zucker und Kalium

Zellinnendruck steigt

Frostschutz, Eisbildung allenfalls

zwischen den Zellen

Einlagerung osmotisch wirksamer

Substanzen fehlt

Zellinnendruck sinkt

Zellmembran wird durch

Eiskristalle zerstört – „Eistod“

Membran-

schädigung

2

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

3

Schwindende Ressourcen – wachsende Bevölkerung

Tranquileye/Counter

Klimawandel und Bevölkerungszuwachs führen zu dramatischen

Verlusten an landwirtschaftlich genutzten Flächen weltweit:

50 -100.000 km2 pro Jahr durch Bodendegradation

20 – 40.000 km2 pro Jahr durch fortschreitende Urbanisierung

70 – 140.000 km2 pro Jahr

(= Landfläche der neuen Bundesländer)

Kalium: Düngewirkung stellt sich ein, wenn die Tonminerale abgesättigt sind

JLU Agrar - BP 35 – Düngemittel und Nährstoffdynamik Vortrag: Kalidynamik – 06.05.2013 – Tobias Elfrich

Kalirücklieferung mit den

Ernterückständen

Menge und Art anrechenbar für die Folgefrucht (kg K2O/ha)

tonhaltige Böden Sandböden

400 dt Zuckerrübenblatt 210 110

130 dt Kartoffelkraut 80 40

100 dt Körnermaisstroh 150 80

50 dt Getreidestroh 85 40

40 dt Körnerleguminosenstroh 80 40

abnehmender

Tongehalt

Höhere Kali-Verluste bei höheren

Niederschlagsmengen über Winter

K-MA K+S Group

Wie gelangen Kalium und Magnesium an die Wurzel

1. Interzeption

2. Massenfluß

3. Diffusion

Taken from Marschner, 2012

K+S KALI GmbH

K-MA K+S Group

Beitrag des Massenflusses zur Ernährung von Sommerweizen und Zuckerrübe

K+S KALI GmbH

Gransee und Führs, 2013, adapted from Marschner, 2012

Kalium mit Magnesium spart Wasser K+S Gruppe

trockene Jahre Jahre mit ausreichendem Niederschlag

Eine optimale Magnesiumversorgung macht sich

insbesondere in ungünstigen Jahren bezahlt

8

Mg-Blattdüngung mit 25 kg/ha EPSO Top® zu BBCH 32

bei Winterweizen auf Boden mit hohem Mg-Gehalt

Ert

rag

szu

wa

ch

s g

eg

en

üb

er

de

r K

on

tro

lle (

kg

/ha

)

Ø 717 kg/ha

Quelle: Versuche der K+S KALI GmbH auf dem landwirtschaftlichen Betrieb Hieger, Österreich

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

9

Einfluss Niederschlag/K-Düngung auf Kartoffelertrag K+S KALI GmbH

Elfrich 29.11.2013

Zahl regenfreier

Tage Mai - Juni

Kartoffelertrag t ha-1 bei

0 kg K ha-1 330 kg K ha-1

45 25 40

50 24 41

60 20 41

15 Versuchsjahre van der Paauw/Dr. Albert 2010

Transpirations-Koeffizient Kartoffel

250 - 500 l H2O Kg TS-1

Prof. Fohrer 2007

Dr. H. Thiel, K+S KALI GmbH K+S Gruppe

Kalium mit Magnesium spart Wasser –

vier Funktionen

Porengrößenverteilung

Wurzelwachstum

Assimilattransport

Transpiration

K + Mg

Mg

K

K Sparsamer Umgang

mit Wasser

Bildung von Wurzeln

und Ertrag

Durchwurzelung eines

größeren Bodenvolumens

Größeres Wasser-

Speichervolumen im Boden

10

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

11

0

10

20

30

40

50

LOW MILD SEVERE

Ph

oto

syn

these

(µm

ol

CO

2 m

-2 s

-1)

Trockenstress

K - niedrig

K - ausreichend

Quelle: Sen Gupta et al., 1988, Plant Physiol.

Wirkung von Kalium auf das Wachstum von Pflanzen unter Trockenstress

niedrig leicht stark

Elfrich 29.11.2013

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

Trockenstress in Bad Salzuflen WW Mercato 06.06.2011

Kontrolle Korn-Kali® 3 dt ha-1

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

13

Feldversuch Hopsten Wintergerste 18.05.2010

Elfrich 29.11.2013

0 K2O

120 K2O als

Korn-Kali 180 K2O als

Korn-Kali

60 K2O als

Korn-Kali 180 K2O

als 60er

EPSO

Combitop

Aussaat:

14.10.

BU Kali

Stufe C

BU

Magnesium

Stufe D

Düngung

über den

Versuch:

am 15.02.

25 m³ S-

Gülle,

am 30.04.

56 kg N aus

KAS, am

19.05. 56

kg N aus

KAS

+ 10,1 dt/ha

+ 11,0 dt/ha

+ 6,3 dt/ha

+ 11,2 dt/ha

+ 3,0 dt/ha

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

5,0

1,0 1,0

0,0

2,5

3,8

0

1

2

3

4

5

6

Korn-Kali Korn-Kali Korn-Kali 60er EPSO

Combitop 2 x

10 kg ha-1

0 60 120 180 180 0

Düngerform/Aufwandmenge kg ha-1

K2O

PL

S -

Be

fall

in

%Befall mit PLS – Flecken in Abhängigkeit von der

Kalium + Magnesium – Düngung

nach Zäpernick, Landwirtschaftskammer NRW am 27.05.2010

Vortrag AGRAVIS-Münster Oktober 2011, Leidel K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

15

Starke Strahlung Geringe Strahlung

Pflanzen mit Magnesiummangel sind bei extremer Sonneneinstrahlung sehr empfindlich

Cakmak and Kirkby, 2008, Physiol Plant

Vortrag AGRAVIS-Münster Oktober 2011, Leidel K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

16

PSII PSI

2H2O O2

LICHT

THYLAKOID

CO2

O2

e-

STOMA

Saccharose

Phloem Export

O2.-, H2O2, OH.

Toxische O2 Verbindungen

Stomataler CO2 Fluss

ATP

ADP

Cakmak, 2005; Soil Sci. Plant Nutr.

Vortrag AGRAVIS-Münster Oktober 2011, Leidel K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

17

PSII PSI

2H2O O2

LICHT

THYLAKOID

CO2

O2

e-

STROMA

Saccharose

Phloem Export

Mg Mangel

Zellzerstörung – photooxidativ

Stomatal CO2 Flux

ATP

ADP

Cakmak and Kirkby, 2008 Physiol. Plant

O2.-, H2O2, OH.

Toxische O2 Verbindungen

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH Wechselwirkungen unter Nährstoffen

Elfrich 29.11.2013

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

19

Störung der Chloroplastenausbildung bei Magnesiummangel

Elfrich 29.11.2013

Lichtmikroskopisch gewonnener

Blattquerschnitt einer Maispflanze:

Magnesiumversorgung

links ausreichend – rechts unzureichend

Prof. Pissarek, Hochschule Osnabrück

Mangel Münster-Handorf

BU Magnesium Stufe D

Blattgehalt 0,05% i.d.TS

(Grenzwert 0,25%)

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

20

Einfluss der K- / Mg- Düngung auf Ertrag und Qualität von Kartoffeln

Elfrich 29.11.2013

Standort Bakum

Anbaujahr 2009

Sorte Premiere

BU: Ø 13,6 mg K2O/100 g BodenCAL

Ø 3,2 mg Mg /100 g Boden CaCl2

Kartoffeldüngung Frey. 13-11-29 K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

21

Entwicklung der Mineralgehalte in der Blatt-TS bei Kartoffeln im Feldversuch Bakum

Elfrich 29.11.2013

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH Ionen- und Hydrat-Radius

von Magnesium, Calcium and Kalium

22

Mg2+

Ca2+

K+

Ionen-

Radius

Hydrat-

Radius

H2O

H2O

H2O

H2 O

H2O

H2O

H2 O

H

2 O

H2O

H

2O

H2O

H2O

Magnesium hat eine große

Hydrathülle

Geringe Bindungskraft,

insbesondere in Böden mit

niedriger Kationen-

Austausch-Kapazität

(KAK) bei gleichzeitig

niedrigem pH-Wert

Hohe Mobilität

Auswaschungsgefahr

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH Antagonismus: K hemmt Mg-Aufnahme – Mg hemmt nicht K-Aufnahme

Ursache: Spezifität der Aufnahmesysteme für K

Mg2+-Aufnahme über unspezifische Transporter

diese werden vermehrt durch ein hohes K+-Angebot blockiert

K+

K+

K+

K+

K+

Mg2+

Mg2+

Mg2+

K+

Mg2+

Mg2+

K-Aufnahme über spezifische K-Transporter

Quelle: Rühlicke und Führs 2012

nach Britto und Kronzucker

K-Antransport über Diffusion

Mg-Antransport über Massenfluss

Kalium mit Magnesium spart Wasser K+S Gruppe

Risikomanagement –

Kalium und Magnesium schützen vor Ertragsausfällen

24

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Ertragskurven

(schematisch)

Mit einer ausgewogenen Kalium- und Magnesiumdüngung

können Sie die Volatilität Ihrer Erträge vermindern.

-K -Mg

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH Mais

Elfrich 29.11.2013

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

26

Feldversuch Korn-Kali zu Mais in 2013

Elfrich 29.11.2013

Plaggenesch Greven

BU-Einstufung: P2O5 in E, K2O in D,

MgO in C

0 dt-1 ha Korn-Kali 4 dt-1 ha Korn-Kali

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

27

Mais Lager in 2013

Elfrich 29.11.2013

Borken 02.08.2013

Meppen 22.10.2013

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

28

Kali-Feldversuch Silomais Oldeborg 2010 - Bonitur

Elfrich 29.11.2013

Düngung kg

K2O ha-1

Mängel

Feldaufgang

1-9

Pflanzen-

länge cm Lager %

Helmintho-

sporium

turcicum

1- 9

0 6,3 269 15 3,3

100 4,5 283 5,3 2,5

200 3,8 293 2,8 2,0

300 3,5 293 2,0 2,3

Quelle: Landwirtschaftskammer Niedersachsen

Wirkung von Magnesium in der Breit- und Unterfußdüngung

bei Körnermais auf Parabraunerde sL 2012

Magnesium als ESTA® Kieserit gran. (25 % MgO, 20 % S)

Quelle: K+S KALI GmbH, 2013.

132

134

136

138

140

142

144

0

dasistzulang

25 50 50 100

MgO (kg/ha)

Kor

nertr

ag (d

t/ha)

.

breit breit Unterfuß breit

pH: 6,1

P2O5: 13mg C

K2O: 24mg C

MgO: 11mg C

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

30

Exaktversuch Endingen Agrartest 2011

Elfrich 29.11.2013

Unterfußdünger

je ha

Feuchte

(%)

Ertrag

dt/ha

Differenz

dt/ha

Ohne UF 22,8 139,0

DAP (2 dt) 23,0 143,5 + 4,5

DAP (1,2 dt)

+ Excello 331 (0,8 dt) 23.0 145,0 + 6,0

DAP (1,2 dt)

+ Kieserit gran. (0,8 dt)

+ Zink (Wolf-Trax)

22,8 148,4 + 9,4

DAP (1,2 dt)

+ Kieserit gran. (0,8 dt) 23,0 147,5 + 8,5

Dr. Sprich, ZG

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH Düngeranwendung nach Analyse

Elfrich 29.11.2013

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

32

Aufnahme Kalium nach Früchten (Richtwerte zur Ernte)

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

33

K-Mangel Mais trotz org. Düngung in Goch 17.07.12

Elfrich 29.11.2013

K-Düngung zu

Feldgras:

30 m³ Rindergülle

K-Düngung zu

Mais:

30 t Stallmist

BU 4 Proben:

7-8-2-3 mg

K2O/100 g Boden

Boden:

sandiger Lehm

60 BP

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

34

Diagnose-Modelle Nährstoffmangel

Elfrich 29.11.2013

Quelle:

Landwirtschaftskammer

Schleswig-Holstein 2012

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

35

Demo-Versuch der LK NRW auf Esch Dreierwalde 16.04.2009

28 m³ B/S-Gülle + 2 dt/ha Korn-Kali

Elfrich 29.11.2013

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

36

K+S KALI GmbH

Elfrich 29.11.2013

Feldversuch mit Kalium und Magnesium in Lünne 2012

Var.2: + 120 kg K2O + 5,5 dt/ha Ertrag Var.1: nur 20 m³ S-Gülle - Kontrolle

Var.3: + 120 kg K2O als Korn-Kali

+ 8,9 dt/ha Ertrag

Var.4: + 120 kg K2O als Korn-Kali + 1 dt/ha

Kieserit + 10,2 dt/ha Ertrag

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH Spurennährstoffe

Elfrich 29.11.2013

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

Entzug an Spurenelementen in g/ha

Kultur Bor Mangan Zink Kupfer

Getreide

80 dt/ha

40 - 50 500 - 800 300 – 400 50 - 60

Zuckerrüben

600 dt/ha

450 - 550 600 - 700 250 - 350 80 - 90

Raps

35 dt/ha

250 - 500 1300 – 2500 400 – 700 30 – 60

Mais

140 dt TM/ha

130 - 250 2400 – 3600 310 – 380 100 - 200

Kartoffeln

400 dt/ha

60 - 160 50 – 60 80 – 160 60

Spurenelementgehalte in Gülle g/m³

Rindergülle

10 % TS

2 20 – 25 14 – 20 5

Schweinegülle

7,5 % TS

2 20 – 30 27 – 58 15

Quelle: LfL, Leitfaden für die Düngung von Acker- und Grünland

7. überarbeitete Auflage 2003

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

Wirkungsvoller Einsatz von Spurenelementen

Eigenschaften wichtiger Spurenelemente

Bor

a) Auswaschungsgefährdet, daher Verarmung der

Böden

b) Wichtig für die Ausbildung von wachsenden,

jungen Zellen und generativen Organen

c) Mangel immer zuerst an der jüngeren Organen

d) Mangel hemmt Abtransport der Assimilate aus

dem Blatt

e) bei Mangel überhöhte Transpiration = gestörter

Wasserhaushalt

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

40

Bormangel Raps - Symptomausprägung

Elfrich 29.11.2013

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

Wirkungsvoller Einsatz von Spurenelementen

Eigenschaften wichtiger SpurenelementeEigenschaften wichtiger Spurenelemente

Mangan

a) Hohe pH-Empfindlichkeit

b) Nur in zweiwertiger Form pflanzenaufnehmbar

c) Pflanzenverfügbarkeit abhängig vom pH-Wert und

den Luftverhältnissen im Boden!

d) Mangel nach organischer Düngung

e) In der Pflanze nicht verlagerbar

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

42

Auswinterung WG am 14.03.12 nach Mn-Mangel Herbst

Frostperiode:

bis – 20° C

02.02. – 12.02.12

Elfrich 29.11.2013

Standort

Garrel

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

43

Feldversuch Hopsten WG Naomie 18.05.2010

Elfrich 29.11.2013

Kontrolle

EPSO

Combitop

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

44

Blattdünger mit Spurennährstoffen

Elfrich 29.11.2013

Kartoffeldüngung Frey. 13-11-29 K+S Gruppe

K+S KALI GmbH Interaktion zwischen Mg und Zn Zwei Nährstoffe, die in Balance stehen sollten

45

Mg Zn Zn +

Blattdüngung mit Zink

Zn

Zn

Zn Zn

Zn Zn

Zn Zn

Zn

Zn

Zn

Forschungsergebnisse: Ozturk, Sabanci University

Zn

Blattdüngung mit Zink und Magnesium

K+S Gruppe

K+S KALI GmbH

46

Wurzelbild der Kartoffel nach L. Kutschera K+S KALI GmbH

Elfrich 29.11.2013

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Bedankt voor de aandacht!