JfK Kopfgrafik
Home / Archiv / Bd. 69 Nr. 3 (2017) / Originalarbeit
Originalarbeit

Ammoniumtoxizität – eine Ursache für Wachstums- und Qualitätsbeeinträchtigungen von organisch gedüngtem Basilikum?

Ammonium toxicity – one cause for growth and quality impairments on organic fertilized basil?

Christian Frerichs1, Diemo Daum1 und Robert Koch2
Institut
Hochschule Osnabrück, Fakultät für Agrarwissenschaften und Landschaftsarchitektur, Fachgebiet Pflanzenernährung1
Lehr- und Versuchsanstalt für Gartenbau (LVG) Heidelberg2

Journal für Kulturpflanzen, 69 (3). S. 101–112, 2017, ISSN 1867-0911, DOI: 10.1399/JfK.2017.03.02, Verlag Eugen Ulmer KG, Stuttgart

Kontaktanschrift
Christian Frerichs, Hochschule Osnabrück, Fakultät Agrarwissenschaften und Landschaftsarchitektur, Am Krümpel 31, 49090 Osnabrück, E-Mail: christian.frerichs@hs-osnabrueck.de
Zur Veröffentlichung angenommen
8. November 2016

Zusammenfassung

Im ökologischen Anbau von Topfbasilikum treten des Öfteren Wachstums- und Qualitätsbeeinträchtigungen auf. Diese machen sich bereits an den Jungpflanzen in Form chlorotischer und nekrotischer Keimblätter bemerkbar. Nachfolgend können Infektionen mit Schwächeparasiten wie Botrytis auftreten. Im Rahmen eines Düngungsversuches sollte geklärt werden, inwieweit diese Probleme im Zusammenhang mit der Anreicherung von Ammo­nium stehen, welches durch die Mineralisierung organischer Dünger in das Kultursubstrat freigesetzt wird. Versuchsfaktoren waren das Ammonium-N/Nitrat-N-Verhältnis (100/0; 50/50; 0/100) und die Stickstoffkonzentration in der Nährlösung (8, 12 und 16 mmol N/L). Ammonium wurde mittels des Nitrifikationshemmstoffes 3,4-Dimethylpyrazolphosphat (DMPP) stabilisiert. Zusätzlich war in den Versuch eine organische N-Düngevariante einbezogen, die neben einer Grunddüngung mit festen Düngern (Hornspäne und DCM ECO-MIX 4) eine flüssige Nachdüngung (Organic Plant Feed) beinhaltete. Die Kultur der Pflanzen erfolgte in einem Torfsubstrat, das zu Versuchsbeginn auf pH 6,5 eingestellt war.

Mit Nitrat (NO3-) als alleiniger Stickstoffquelle zeigte Basilikum über den gesamten Kulturzeitraum ein vitales Wachstum. Ein reines Ammoniumangebot (NH4+) ging, unabhängig von der N-Stufe, mit einer geringeren Keimrate sowie mit verminderten Pflanzenhöhen- und Frischmassezuwächsen einher. Außerdem waren hier chlorotische Keimblätter und eine verringerte Turgeszenz des Sprosses zu beobachten. In der organischen N-Dünge­variante blieb das Pflanzenwachstum zunächst ebenfalls hinter dem mit NO3--Angebot zurück. Des Weiteren waren hier die Schadsymptome an den Keimblättern besonders stark ausgeprägt. Im Zuge der Ammonifika­tion der organischen N-Dünger kam es in den ersten Versuchswochen zu einer Anreicherung von bis zu 350 mg NH4+-N/L Substrat als alleiniger mineralischer Stickstoffform. Mit fortschreitender Nitrifikation setzte dann ein stimuliertes Pflanzenwachstum ein. Zu Versuchsende wiesen die organisch gedüngten Pflanzen den höchsten NO3--Gehalt im Spross auf. Der kompakteste Wuchs und die höchste Turgeszenz der Pflanzen konnten mit ausgeglichenem NH4+/NO3--Angebot erzielt werden.

Stichwörter: Ocimum basilicum L., organische Stickstoffdüngung, Ammonium/Nitrat-Verhältnis, Ammoniumtoxizität, Keimblattchlorosen

Abstract

In the organic production of pot grown basil yield depressions and quality impairments are often observed. During the early development stage cotyledons become chlorotic and necrotic. Subsequently, infections with secondary parasites such as Botrytis may occur. One possible reason for this problem could be the high concentration of ammonium in the growing media released by the mineralization of organic fertilizers. Therefore, a fertilization trial was carried out including different ammonium-N/nitrate-N ratios (100/0; 50/50; 0/100) and nitrogen concentrations in the nutrient solution (8, 12 and 16 mmol N/L). Plants were cultivated in a peat substrate and fertilized by using the ebb and flow technique. The applied nutrient solution contained, beside the different nitrogen sources, equal concentrations of a base fertilizer as well as the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazolephosphate (DMPP). In addition an organic fertilization treatment was realized using a solid base dressing (horn shavings and DCM ECO-MIX 4) and a liquid top dressing (Organic Plant Feed). The plants were cultivated in a peat substrate which was adjusted to an initial pH of 6.5.

Basil fertilized solely with ammonium (NH4+) showed a diminished growth in comparison to well-developed plants receiving nitrate (NO3-) as nitrogen source. Germination rate, plant height and fresh matter yield of herbs were significantly reduced by NH4+ nutrition. Furthermore, chlorotic cotyledons and a reduction in turgidity of the shoot could be observed. Growth of plants receiving organic nitrogen initially also remained behind the NO3- treatment. Furthermore, with this nitrogen source cotyledons were most strongly affected by chlorosis, probably because the NH4+ concentration in the substrate rose up to 350 mg N/L at the beginning of the cultivation period. When nitrogen mineralization declined and NH4+ was increasingly converted to NO3-, plants exhibited improved growth. At the end of the experiment the NO3- content in basil shoots was highest in the organic N treatment. The most compact growth and the highest turgidity of plants were observed with balanced supply of NO3- and NH4+.

Key words: Ocimum basilicum L., organic nitrogen fertilization, ammonium/nitrate ratio, ammonium toxicity, chlorotic cotyledons

Einleitung

Basilikum ist mit einem Marktanteil von etwa 50% und einem Umsatz von jährlich ca. 46 Millionen Euro die wirtschaftlich bedeutendste Kultur auf dem deutschen Topfkräutermarkt. Der Anteil biologisch produzierter Topfkräuter liegt bei rund 22% (Groos, 2011). In den vergangenen Jahren kam es im ökologischen Anbau von Topfbasilikum immer wieder zu Ertragseinbußen durch Mindererträge und Pflanzenschäden. Die Symptome äußern sich bereits in der Jungpflanzenphase in Form von chlorotischen, nekrotischen bis abfallenden Keimblättern, die in der Winterperiode häufig von einem sekun­dären Botrytisbefall begleitet werden (Schmidt, persönliche Mitteilung, 2015). Als eine mögliche Schadursache kommen hohe NH4+-Gehalte im Wurzelraum in Betracht, die im Zuge der Mineralisierung von organischen Stickstoffdüngern auftreten können. So stellten Heuberger et al. (2005) in den ersten Wochen nach dem Einmischen von Horngrieß und verschiedenen vegetabilen Düngern im Substrat eine starke NH4+-Anreicherung fest. Hohe Gehalte an Ammonium haben auf viele Pflanzenarten einen wachstumshemmenden Effekt und können auch zu Pflanzenschäden führen. Verstärkt werden diese Symptome, wenn Ammonium als alleinige pflanzenverfügbare N-Quelle vorliegt. Geringe NH4+-Konzentrationen in Kombination mit NO3- haben hingegen oft eine wachstums- und entwicklungsstimulierende Wirkung (Britto und Kronzucker, 2002; Gerendás, et al., 1997). Typische Symptome, die bei Überschuss an Ammonium beobachtet werden, sind u.a. geringe Keim- und Auflaufraten, ein gedrungener Habitus und eine verminderte Turgeszenz des Sprosses, reduzierte Blattspreiten sowie chlorotische bis nektrotische Blätter. Diese Phänomene stehen im Zusammenhang mit vielfältigen Störungen im Pflanzenstoffwechsel wie z.B. pH-Schwankungen im Cytoplasma, Ungleichgewichten im Energiehaushalt, Photoinhibi­tion und Veränderungen in der Phytohormonsynthese (Gerendás et al., 1997; Wiesler, 1997; Schinner, 2001; Coskun et al., 2013). Kritische NH4+-Konzentrationen, ab denen mit sichtbaren Toxizitätssymptomen zu rechnen ist, variieren je nach Pflanzen­art sehr deutlich (Britto und Kronzucker, 2002). Für Basilikum konnte in bisherigen Untersuchungen noch keine pflanzenschädigende Wirkung durch Ammonium festgestellt werden, sehr wohl aber ein wachstumshemmender Effekt. So berichten Kiferle et al. (2013), dass in erdeloser Kultur die Pflanzenhöhen und Frischmasse­erträge von Basilikum mit steigendem NH4+-Anteil in der Nährlösung signifikant abnahmen. Auch in Versuchen zur organischen Düngung von Basilikum kam es bei hoher NH4+-Exposi­tion in der Jungpflanzenphase zu einem verminderten Wachstum (Degen und Koch, 2014). Hier konnten teilweise auch die oben beschriebenen Schäden an den Keimblättern beobachtet werden. Ziel der hier vorgestellten Arbeit war es, die Wirkung von Ammonium auf Keimung, Wachstum und Vermarktungsqualität von Topf­basilikum zu untersuchen und dies­bezüglich mit anderen N-Düngeformen (Nitrat, organischem Stickstoff) zu vergleichen. Auf diesem Weg sollte geklärt werden, ob ein zeitweise erhöhtes Ammonium­angebot als Ursache für Ertrags- und Qualitätsbeeinträchtigungen von organisch gedüngten Basilikumpflanzen in Betracht kommt.

Material und Methoden

Der Düngungsversuch erfolgte vom 17. März bis 5. Mai 2015 in einem Gewächshaus der LVG Heidelberg mit Basili­kum (Ocimum basilicum L.) der Sorte ‘Edwina‘. Als Versuchsvarianten wurden drei unterschiedliche Ammonium-N/Nitrat-N-Verhältnisse (100/0; 50/50; 0/100) und N-Stufen (8, 12 und 16 mmol N/L Nährlösung) gewählt. Des Weiteren war eine organische N-Düngeva­riante in den Versuch einbezogen.

Die Aussaat der Pflanzen geschah direkt in 12 cm Töpfe mit einer Aussaatstärke von 50 Samen pro Topf. Das verwendete Kultursubstrat (80 Vol.-% Weißtorf und 20 Vol.-% Schwarztorf, Klasmann-Deilmann GmbH, Geeste) wurde mit einer Mischung aus feinem und grobem kohlensaurem Kalk auf pH 6,5 eingestellt. In den ersten zwei Wochen war für die Keimung eine Temperatur von 20/18°C Tag-/Nachttemperatur (TT/NT) eingestellt; anschließend wurde bei 18/16°C TT/NT weiterkultiviert. Die Düngung erfolgte in den mineralischen Varianten ausschließlich über ein periodisches Anstauen der Nährlösung in den Topfuntersetzen. Zur N-Düngung kam in der reinen NH4+-Variante Ammoniumsulfat ((NH4)2SO4), in der ausgeglichenen Variante Ammo­niumnitrat (NH4NO3) und in der reinen NO3--Variante Calciumnitrat-Tetrahydrat (Ca(NO3)2 · 4 H2O) jeweils als Salze in pro analysi Qualität (Merck KGaA, Darmstadt) zur Anwendung. Zur Stabilisierung des NH4+/NO3--Verhältnisses enthielt die Nährlösung den Nitrifikationshemmstoff 3,4-Dimethylpyrazolphosphat (DMPP, BASF SE, Ludwigshafen) in Höhe von 1 Gew.-% pro Einheit Stickstoff. Die Basisdüngung erfolgte mit 262,5 mg/L Ferty® Basis 1 (0/14/38 + 5) (Planta-Düngemittel GmbH, Regenstauf). In der organischen N-Düngevariante wurde mit einer Grunddüngung von 422 mg N/L Substrat aus Hornspänen und DCM ECO-MIX 4 (7/7/10) (Deutsche CUXIN Marketing GmbH, Otterndorf) gearbeitet, die durch eine organische Flüssigdüngung mit 0,25% OPF (8/3/3) (Organic Plant Feed, Yves Kessler ETM-Vegeta­tionstechnik, Starnberg) bei jedem Bewässerungsgang ergänzt wurde. Die Nährstoffgehalte und andere Eigenschaften der verwendeten organischen Dünger sind in Tab. 1 zusammengestellt.

Tab. 1. Zusammensetzung der organischen Dünger bezogen auf die Frischmasse

Composition of the organic fertilizers determined on the basis of fresh matter

Dünger

N
[%]

NH4+-N
[%]

P2O5
[%]

K2O
[%]

TM1)
[%]

OS2)
[%]

C/N-
Verhält­nis

DCM ECO-MIX 4

6,54

0,26

6,90

12,86

48,8

48,8

4

Hornspäne

14,55

0,04

0,18

0,23

85,6

85,6

3

OPF

7,87

2,08

2,68

2,45

46,5

46,5

3

1) Trockenmasse-Anteil,
2) Anteil organische Substanz

Die zugeführte N-Menge (Tab. 6) konnte über das Erfas­sen der applizierten Nährlösung und das Auffangen der überschüssigen Nährlösung nach 30–60 minütiger Anstau­dauer ermittelt werden. Zusätzlich erfolgten wöchentlich Substratanalysen zur Messung der NH4+-, NO3--, NO2-- und Salzgehalte sowie des pH-Wertes. Die mineralischen N-Verbindungen wurden nach Extraktion mit einer 0,0125 molaren CaCl2-Lösung im Filtrat reflektometrisch bestimmt (RQflex® plus 10 und Reflectoquant®-Teststäbchen, Merck KGaA, Darmstadt). Zur Erfassung des Salzgehaltes mittels der Leitfähigkeitsmessung erfolgte eine Extraktion mit demineralisiertem Wasser. Das methodische Vorgehen basierte auf Schnelltestverfahren in Anlehnung an Dallmann (2009). Zur Überprüfung der Richtigkeit der Messungen wurden stichprobenartig Vergleichsanalysen auf Grundlage der VDLUFA-Methoden in einem externen Untersuchungslabor veranlasst. Die mit beiden Verfahren ermittelten NH4+- und NO3--Gehalte stimmten mit einem Bestimmtheitsmaß von r2 ≥ 0,95 überein. Die Messung des pH-Wertes erfolgte entsprechend DIN EN, 13037:2012-01 in einem 0,01 molaren CaCl2-Extrakt.

Tab. 6. Summe der zugeführten Nährlösung und N-Menge sowie zu Versuchsende im Substrat ermittelte mine­ralische N- und Salzgehalte bei den verschiedenen Düngevarianten (n = 4). Mittelwerte innerhalb einer Spalte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant nach Tukey-Test (α = 0,05)

Totally applied nutrient solution and N amount as well as mineral N and salt contents in the growing me­dia of the different trial treatments after 7 weeks of cultivation (n = 4). Means within a column not sharing a letter are significantly different according Tukey\qs test (α = 0.05)

Düngevariante

 

Nährlösung

N-Gabe

N-Gehalt

Salzgehalt

N-Form

N-Stufe
[mmol N/L]

 

[L/Topf]

[mg N/L Substrat]

[mg N/L Substrat]

[g KCl/L Substrat]

100% NH4+/0% NO3-

8

 

3,21 b

660 g

n. n. h

2,1 c

12

 

3,04 b

923 e

224 d

3,0 b

16

 

3,12 b

1.249 c

358 bc

3,9 a

50% NH4+/50% NO3-

8

 

3,69 a

754 f

5 g

0,7 f

12

 

3,57 a

1.076 d

116 e

1,0 e

16

 

3,52 a

1.404 b

556 a

1,6 d

0% NH4+/100% NO3-

8

 

3,57 a

731 fg

39 f

0,9 e

12

 

3,58 a

1.080 d

295 c

1,8 cd

16

 

3,55 a

1.416 b

538 a

3,0 b

Organische N-Düngung

 

3,02 b

1.824 a1)

419 b

3,3 ab

Streuungsursache

     

NH4+/NO3--Verhältnis

 

***

***

***

***

N-Stufen

 

n. s.

***

***

***

Wechselwirkung
(NH4+/NO3--Verhältnis · N-Stufen)

 

n. s.

n. s.

***

***

1) Organisch gebundener Stickstoff und NH4+-N
Signifikanzniveaus innerhalb der mineralischen Düngevarianten: n. s. = nicht signifikant; * P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001

Neben den wöchentlichen Substratanalysen wurden an den entnommenen Pflanzen auch Wachstumsparameter wie die Pflanzenhöhe (maximale Sprosslänge), Frisch­masse und die Pflanzenanzahl pro Topf ermittelt. Der Quotient aus Frischmasse und Pflanzenhöhe diente als Maß für die Kompaktheit der Pflanzen. Als weitere Qualitätsparameter wurden die Beschaffenheit der Keim- und Laubblätter bonitiert sowie die Grünfärbung der jüngsten, vollentwickelten Blätter mittels des Chlorophyllmeters SPAD-502 Plus (Konica Minolta Inc., Tokio) erfasst. Bei der letzten Ernte erfolgte außerdem die Bestimmung des Trockenmasseanteils. Die gewonnene Trockenmasse diente des Weiteren zur Bestimmung der Gesamt-N- und NO3--Gehalte im Aufwuchs. Der Gesamt-N-Gehalt wurde nach der Dumas-Methode mit einem N-Analyzer (Leco FP-628, LECO Instrumente GmbH, Mönchengladbach) ermittelt. Die Bestimmung des NO3--Gehaltes erfolgte nach Extraktion der Trockenmasse mit 2%iger Essigsäure (Miller, 1998) mittels der Ionenchromatographie (Compact IC plus 882, Deutsche Metrohm GmbH & Co. KG, Filderstadt).

Das Versuchsdesign entsprach einer randomisierten Blockanlage mit 4 Blöcken (Wiederholungen) und 20 Töpfen pro Parzelle. Über einen Randomisationsplan wurden die Töpfe zur wöchentlichen Erfassung der Pflanzen- und Substratparameter den Parzellen zufällig entnommen. Die statistische Auswertung wurde über eine ANOVA (Sig­nifikanzniveau: α = 0,05) mit der Statistiksoftware SPSS Version 23 (IBM Deutschland GmbH, Ehningen) vorgenommen. Erforderlichenfalls wurden die Daten einer Transformation unterzogen, um die Voraussetzungen zur varianzanalytischen Auswertung erfüllen zu können. Berücksichtigt wurden bei der statistischen Auswertung die Faktoren NH4+/NO3--Verhältnis (3 Varianten) und N-Konzentration (3 Stufen). Folgendes Modell kam hierbei zur Anwendung:

frames/bilder/jfk_2017_03_frerichs_et_al_Fml-2.gif

yijh

=

Messwert der ij-ten Variante im h-ten Block

μ

=

Gesamtmittelwert

bh

=

Haupteffekt des h-ten Blocks

αi

=

Haupteffekt des i-ten NH4+/NO3--Verhältnisses

βj

=

Haupteffekt der j-ten N-Konzentration

(αβij)

=

ij-te Wechselwirkung

eijh

=

Fehler ij-ten Variante im h-ten Block

Die organische N-Düngevariante ließ sich nicht mit den Faktoren NH4+/NO3--Verhältnis und N-Konzentration kom­binieren. Zum Vergleich von allen 10 Varianten wurde folgendes Modell zugrunde gelegt:

frames/bilder/jfk_2017_03_frerichs_et_al_Fml-3.gif

yih

=

Ertrag der i-ten Variante im h-ten Block

μ

=

Gesamtmittelwert

bh

=

Haupteffekt des h-ten Blocks

αi

=

Haupteffekt der i-ten Variante

eih

=

Fehler der i-ten Variante im h-ten Block

Zur Darstellung signifikanter Unterschiede wurden Signifikanzgruppen nach Tukey (Signifikanzniveau: α = 0,05) angegeben.

Ergebnisse

Wachstums- und Ertragsparameter

Die Parameter Pflanzenhöhe, Frischmasse und die Anzahl Pflanzen pro Topf wurden wöchentlich an jeweils 4 Töpfen pro Düngevariante erfasst. In Tab. 2 ist die Entwicklung der Pflanzenhöhe im Zeitraum von Kultur­woche 3 bis 7 (Erntetermin) aufgezeigt. Während eine reine NH4+-Ernährung mit einem relativ gedrungenen Pflanzenwuchs einherging, führte NO3- als alleinige N-Form zu dem stärksten Höhenwachstum. Die Entwicklung der Pflanzenhöhe in der Variante mit ausgeglichenem NH4+/NO3--Angebot war zunächst mit der in der reinen NO3--Variante vergleichbar, nahm aber im Laufe des Versuches immer weiter ab. In der organischen N-Dünge­variante war die Entwicklung genau umgekehrt. Nach anfänglich verzögertem Wachstum schlossen die Pflanzen in den letzten Wochen zunehmend auf und erreich­ten zu Kulturende die zweit höchste Pflanzenhöhe unter allen Versuchsvarianten. In Bezug auf die N-Stufe konnte innerhalb der NO3--Variante eine signifikant höhere Pflan­zenhöhe mit steigender N-Konzentration in der Nährlösung beobachtet werden. Bei ausgeglichener NH4+/NO3-- oder reiner NH4+-Versorgung war ein gegenteiliger Trend festzustellen. Die Kulturzeit zum Erreichen der im Lebensmitteleinzelhandel marktüblichen Verkaufshöhe von 15–19 cm (Drunkemühle, persönliche Mitteilung, 2015) lag zwischen etwa 5,5 bis 6,5 Wochen. Auch hinsichtlich des Frischmassezuwachses war eine wachstumshemmende Wirkung durch ein reines NH4+-Angebot festzustellen (Tab. 3). Bei allen anderen N-Düngeformen wurde zu Versuchsende ein ähnliches Ertragsniveau erreicht. Zwischen den N-Stufen traten keine statistisch signifikanten Unterschiede auf.

Tab. 2. Entwicklung der Pflanzenhöhe von Basilikum während des Kulturverlaufs in Abhängigkeit vom N-Ange­bot (n = 4). Mittelwerte innerhalb einer Spalte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifi­kant nach Tukey-Test (α = 0,05)

Development of the plant height of basil during the cultivation period as affected by the N supply (n = 4). Means within a column not sharing a letter are significantly different according Tukey\qs test (α = 0.05)

Düngevariante

 

Pflanzenhöhe [cm/Topf]

N-Form

N-Stufe [mmol N/L]

 

Woche 3

Woche 4

Woche 5

Woche 6

Woche 7

100% NH4+/0% NO3-

8

 

2,9 c

6,5 bcd

9,5 b

15,0 bcde

18,1 d

12

 

3,0 bc

6,1 cd

10,0 ab

13,3 de

16,3 e

16

 

2,6 c

5,5 d

10,1 ab

13,0 e

16,8 de

50% NH4+/50% NO3-

8

 

4,3 a

7,8 ab

10,6 ab

15,8 abc

19,3 c

12

 

3,6 ab

7,4 abc

11,1 ab

14,4 bcde

17,3 de

16

 

4,3 a

7,6 ab

10,4 ab

13,9 cde

17,6 de

0% NH4+/100% NO3-

8

 

3,9 a

7,8 ab

11,1 ab

15,5 abcd

20,2 b

12

 

4,0 a

8,0 a

11,6 a

16,5 ab

22,2 a

16

 

3,8 a

8,0 a

11,4 a

17,5 a

23,0 a

Organische N-Düngung

 

2,5 c

5,6 d

9,4 b

14,3 bcde

20,3 b

Streuungsursache

      

NH4+/NO3--Verhältnis

 

***

***

***

***

***

N-Stufen

 

n. s.

n. s.

n. s.

n. s.

*

Wechselwirkung
(NH4+/NO3--Verhältnis · N-Stufen)

 

**

n. s.

n. s.

**

***

Signifikanzniveaus innerhalb der mineralischen Düngevarianten: n. s. = nicht signifikant; * P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001

Tab. 3. Entwicklung des Frischmasseertrags von Basilikum während des Kulturverlaufs in Abhängigkeit vom N-Angebot (n = 4). Mittelwerte innerhalb einer Spalte mit verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich signifikant nach Tukey-Test (α = 0,05)

Development of the fresh weight yield of basil during the cultivation period as affected by the N supply (n = 4). Means within a column not sharing a letter are significantly different according Tukey\qs test (α = 0.05)

Düngevariante

 

Frischmasse [g/Topf]

N-Form

N-Stufe [mmol N/L]

 

Woche 3

Woche 4

Woche 5

Woche 6

Woche 7

100% NH4+/0% NO3-

8

 

3,6 c

10,7 b

21,5 c

42,9 cd

61,0 b

12

 

3,5 c

9,7 b

20,1 c

35,5 d

55,4 b

16

 

3,8 bc

9,6 b

20,4 c

39,7 cd

58,3 b

50% NH4+/50% NO3-

8

 

4,5 ab

14,7 a

30,1 a

54,4 ab

77,8 a

12

 

4,8 a

14,8 a

29,1 ab

56,2 a

81,4 a

16

 

4,6 ab

14,4 a

28,6 ab

52,4 ab

78,9 a

0% NH4+/100% NO3-

8

 

4,8 a

15,0 a

30,7 a

53,2 ab

78,4 a

12

 

4,6 a

15,6 a

30,5 a

54,1 ab

81,7 a

16

 

4,7 a

14,6 a

29,3 ab

54,8 ab

80,4 a

Organische N-Düngung

 

3,3 c

10,7 b

24,3 bc

47,1 bc

76,5 a

Streuungsursache

      

NH4+/NO3--Verhältnis

 

***

***

***

***

*

N-Stufen

 

n. s.

n. s.

n. s.

n. s.

n. s.

Wechselwirkung
(NH4+/NO3--Verhältnis · N-Stufen)

 

n. s.

n. s.

n. s.

n. s.

n. s.

Signifikanzniveaus innerhalb der mineralischen Düngevarianten: n. s. = nicht signifikant; * P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001

Qualitätsparameter

Der Quotient aus Pflanzenhöhe und Frischmasse wurde als Maß für die Kompaktheit des Topfbasilikums herange­zogen. Mit ausgeglichenem NH4+/NO3--Angebot konnte der kompakteste Pflanzenwuchs erzielt werden (Tab. 4). In der reinen NO3--Variante kam es mit steigender N-Stufe zu einer verstärkten Internodienstreckung und dadurch bedingt zu einem weniger kompakten Habitus. Die geringe Kompaktheit bei alleinigem NH4+-Angebot und in der organischen N-Düngevariante war visuell kaum wahrzunehmen und lag in einer reduzierten Pflanzenanzahl pro Topf begründet. Die Pflanzenanzahl blieb ab der zweiten Kulturwoche konstant und entsprach damit der Keimrate, welche in der organischen N-Düngevariante am niedrigsten ausfiel (Tab. 4).

Tab. 4. Keimrate von Basilikum sowie Kompaktheit und Trockenmasseanteil des Aufwuchses zu Versuchsende in Abhängigkeit vom N-Angebot (n = 4). Mittelwerte innerhalb einer Spalte mit verschiedenen Buchsta­ben unterscheiden sich signifikant nach Tukey-Test (α = 0,05)

Germination rate of basil as well as compactness and dry matter content of shoot after 7 weeks of culti­vation as affected by the N supply (n = 4). Means within a column not sharing a letter are significantly different according Tukey\qs test (α = 0.05)

Düngevariante

 

Keimrate

Kompaktheit

TM-Anteil

N-Form

N-Stufe [mmol N/L]

 

[%]

[g FM/cm Pflanzenhöhe]

[%]

100% NH4+/0% NO3-

8

 

71,3 ab

3,4 f

11,5 bcd

12

 

72,3 ab

3,4 ef

11,8 b

16

 

70,3 ab

3,5 def

12,3 a

50% NH4+/50% NO3-

8

 

74,4 a

4,0 b

11,0 de

12

 

76,0 a

4,7 a

10,2 f

16

 

76,0 a

4,5 a

10,5 f

0% NH4+/100% NO3-

8

 

75,9 a

3,9 bc

10,6 ef

12

 

76,2 a

3,7 cde

11,3 cd

16

 

75,2 a

3,5 def

11,7 bc

Organische N-Düngung

 

66,3 b

3,8 bcd

10,3 f

Streuungsursache

    

NH4+/NO3--Verhältnis

 

**

***

***

N-Stufen

 

n. s.

**

***

Wechselwirkung
(NH4+/NO3--Verhältnis · N-Stufen)

 

n. s.

***

***

Signifikanzniveaus innerhalb der mineralischen Düngevarianten: n. s. = nicht signifikant; * P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001

Bei rund 15% der Töpfe mit NH4+-Angebot und rund 30% der Töpfe mit organischem N-Angebot wiesen die Pflanzen chlorotische Keimblätter auf (Abb. 1). Die Keim­blattbonitur erfolgte in der 5. Kulturwoche. Bis zu diesem Zeitpunkt war in der organischen N-Düngevariante NH4+ die dominierende mineralische Stickstoffform (Abb. 2). In den Varianten mit NO3--Angebot traten die Keimblattschäden nur im sehr geringen Umfang auf. Eine weitere Qualitätsminderung, die in den ersten Kulturwochen bei organischer N-Düngung und im gesamten Versuchszeitraum bei reinem NH4+-Angebot festzustellen war, äußerte sich in einer verminderten Turgeszenz des Sprosses. Dies spiegelte sich zu Versuchende bei den mit Ammo­nium ernährten Pflanzen in einem erhöhten Trockenmasseanteil wider (Tab. 4). Andererseits war die Grünfärbung der Blätter (SPAD-Werte) bei NO3--Angebot im Mittel weniger intensiv als bei entsprechender NH4+-Düngung (Tab. 5).

bilder/jfk_2017_03_frerichs_et_al_bld-001.jpg

Abb. 1. Anteil an Basilikum-Töpfen mit chloroti­schen Keimblättern 31 Tage nach der Aus­saat in Abhängigkeit vom NH4+/NO3--Ver­hältnis bei minerali­schem N-Angebot (n = 192) und bei orga­nischem N-Angebot (n = 64). Chlorosen an Keimblättern von Basi­likum-Jungpflanzen (rechts)

Proportion of basil pots shown chlorotic cotyle­dons 31 days after so­wing as affected by the NH4+/NO3- ratio with mineral N supply (n = 192) and with orga­nic N supply (n = 64). Chlorotic cotyledons on young basil plants (right).

bilder/jfk_2017_03_frerichs_et_al_bld-002.jpg

Abb. 2. Entwicklung der Gehalte an mineralischen N-Ver­bindungen im Substrat (Mittelwert ± Standardab­weichung) der organischen N-Düngevariante während des Versuchszeitraumes (n = 4)

Development of contents of mineral nitrogen forms (mean ± standard devia­tion) in the growing media of the organic N treatment during the trial period (n = 4).

Tab. 5. Gesamt-N- und NO3--Gehalte im Aufwuchs sowie SPAD-Werte der Laubblätter von Basilikum zu Ver­suchsende in Abhängig­keit vom N-Angebot (n = 4). Mittelwerte innerhalb einer Spalte mit verschiede­nen Buchstaben unterscheiden sich signi­fikant nach Tukey-Test (α = 0,05)

Total N and NO3- contents in the shoot as well as leaf SPAD value of basil after 7 weeks of cultivation as affected by the N supply (n = 4). Means within a column not sharing a letter are significantly different according Tukey\qs test (α = 0.05)

Düngevariante

 

N-Gesamt

NO3--Gehalt

SPAD-Wert

N-Form

N-Stufe [mmol N/L]

 

[% i. d. TM]

[mg/kg FM]

der Laubblätter

100% NH4+/0% NO3-

8

 

4,8 de

311 f

41,9 bc

12

 

5,9 c

230 f

42,6 ab

16

 

6,3 b

112 f

44,9 a

50% NH4+/50% NO3-

8

 

4,6 e

3.189 e

41,5 bc

12

 

6,2 bc

5.680 c

40,4 bc

16

 

6,9 a

6.259 b

42,4 abc

0% NH4+/100% NO3-

8

 

4,6 e

4.450 d

40,0 cd

12

 

4,8 de

5.320 c

41,0 bc

16

 

4,8 d

5.591 c

42,7 ab

Organische N-Düngung

 

5,9 c

7.434 a

37,3 d

Streuungsursache

    

NH4+/NO3--Verhältnis

 

***

***

***

N-Stufen

 

***

***

***

Wechselwirkung
(NH4+/NO3--Verhältnis · N-Stufen)

 

n. s.

***

***

Signifikanzniveaus innerhalb der mineralischen Düngevarianten: n. s. = nicht signifikant; * P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001

Die zu Versuchsende im Aufwuchs von Basilikum ermittelten NO3--Gehalte schwankten zwischen durchschnittlich 218 mg NO3-/kg FM in den ausschließlich mit NH4+ gedüngten Pflanzen und 7.434 mg NO3-/kg FM in der orga­nischen N-Düngevariante (Tab. 5). Der Gesamt-N-Gehalt in der Sprosstrockenmasse nahm bei NH4+-Angebot mit steigender N-Stufe zu. Die höchsten N-Gehalte waren bei einem ausgeglichenem NH4+/NO3--Angebot zu verzeichnen. Bei reiner NO3--Versorgung lagen die N-Gehalte im Mittel am niedrigsten und variierten zwischen den N-Stufen nur relativ wenig (Tab. 5).

Substratparameter

Das anfänglich reduzierte Pflanzenwachstum in der organischen N-Düngevariante (Tab. 2 und 3) stand im engen Zusammenhang zu der Entwicklung des pflanzenver­fügbaren Stickstoffgehaltes im Substrat. In den ersten 3 Wochen lag hier ausschließlich Ammonium vor, dessen Gehalt auf bis ca. 350 mg NH4+-N/L Substrat anstieg (Abb. 2). Anschließend setzte die Nitrifikation ein. Mit steigendem NO3--Angebot ging eine deutliche Stimulierung des Sprosswachstums einher. Zu Versuchsende lag im Substrat der organisch gedüngten Pflanzen fast nur noch Nitrat als mineralische Stickstoffform vor. Der Ammo­nium- und Nitratgehalt war dabei auf einem ähnlichen Niveau angesiedelt, wie bei den hohen minera­lischen N-Stufen, obwohl in der organischen N-Düngevariante insgesamt eine deutlich größere N-Menge appliziert wurde (Tab. 6). Dies weist darauf hin, dass der in den organischen Düngern enthaltene Stickstoff innerhalb des Kulturzeitraums nur zu einem gewissen Anteil in mineralische Form überführt wurde.

Bei den mit mineralischem Stickstoff gedüngten Varianten stiegen der zu Versuchsende im Substrat verblie­bene Ammonium- und Nitratgehalt mit zunehmender N-Konzentration in der Nährlösung deutlich an. In der niedrigsten N-Stufe konnte unabhängig von der Stickstoffform kein oder nur noch wenig Stickstoff nachgewiesen werden, während die höchste N-Stufe durchweg in einer starken N-Akkumulation mündete (Tab. 6). Bei den mittleren N-Stufen bewegte sich der Ammonium- und Nitratgehalt über den gesamten Kulturverlauf zumeist in einem Bereich zwischen 100-300 mg N/L Substrat (Abb. 4).

bilder/jfk_2017_03_frerichs_et_al_bld-004.jpg

Abb. 4. Entwicklung des Gehaltes an mineralischem Stick­stoff im Substrat (Mittelwert ± Standardabweichung) über den Versuchszeit­raum in Abhängigkeit vom NH4+/NO3-Verhält­nis und der Höhe des N-Angebotes (n = 4)

Development of the content of mineral nitrogen in the growing media (mean ± standard deviation) du­ring the trial period as affected by NH4+/NO3 ra­tio and amount of N supply

Der Salzgehalt im Wurzelraum der Pflanzen schwankte über alle Varianten hinweg betrachtet innerhalb des Versuchszeitraumes zwischen 0,6 und 3,8 g KCl/L Substrat und spiegelte recht deutlich die unterschiedlichen Dünge­höhen in den einzelnen Behandlungen wider. Aufgrund der Verwendung von ballastsalzfreiem Ammoniumnitrat bei ausgeglichenem NH4+/NO3--Angebot lagen die Salzgehalte in dieser Variante besonders niedrig. Bei den mit reinem Ammonium und organischem Stickstoff versorgten Pflanzen war zu Kulturende die höchste Salzbelastung im Substrat festzustellen (Tab. 6). Der pH-Wert des Substrates blieb über die ersten 4 Versuchswochen in den mineralischen N-Düngevarianten relativ stabil auf dem zu Kulturbeginn eingestelltem Niveau von pH 6,5. Anschließend konnte bei reinem NO3--Angebot eine Steigerung um 0,3 pH-Einheiten und bei reinem NH4+-Angebot eine Abnahme um bis zu 0,5 pH-Einheiten beobachtet werden (Abb. 3). Die stärksten pH-Veränderungen wurden in der organischen N-Düngevariante festgestellt. Hier kam es zunächst zu einem Anstieg bis auf pH 6,9 und anschließend zu einem Absinken bis auf pH 5,2.

bilder/jfk_2017_03_frerichs_et_al_bld-003.jpg

Abb. 3. Entwicklung des pH-Wertes im Substrat über den Versuchszeitraum in Abhängigkeit vom NH4+/NO3--Verhältnis bei mineralischem N-Angebot (n = 12) und bei organischem N-Angebot (n = 4)

Development of the pH value in the growing media during the trial period as affected by the NH4+/NO3- ratio with mineral N supply (n = 12) and with organic N supply (n = 4).

Diskussion

Stickstoff ist der einzige Nährstoff, den Pflanzen als Anion (NO3-) und als Kation (NH4+) aufnehmen können. In dieser Untersuchung wurde der Einfluss der Konzentration und des Verhältnisses beider Stickstoffformen auf die Entwicklung von Basilikum in der Topfkultur geprüft. Mit dem differenzierten Stickstoffangebot wurde bereits zur Aussaat begonnen und das NH4+/NO3--Verhältnis in den mineralischen Düngevarianten mit einem Nitrifikationshemmstoff stabilisiert.

Einfluss des NH4+/NO3--Verhältnisses

Die Ergebnisse zeigen, dass ein reines NH4+-Angebot im geprüften Konzentrationsbereich (8–16 mmol N/L Nährlösung) die Keimung des Basilikums beeinträchtigen kann (Tab. 4) und einen hemmenden Einfluss auf das Sprosswachstum hat (Tab. 2 und 3). Bei alleinigem NO3--Angebot entwickelten sich die Pflanzen am zügigsten und erreichten rund 5 Tage vor der NH4+-Variante die für die Vermarktung der Topfkräuter erforderliche Mindesthöhe. Über vergleichbare Effekte der Stickstoffform auf das Höhenwachstum von Basilikum berichten Dzida (2011) und Kiferle et al. (2013), während in anderen Versuchen NH4+ (Tesi et al., 1995) oder Harnstoff (Dzida et al., 2013) als N-Quelle zu höheren Pflanzen führte. Bezüg­lich des Einflusses der Stickstoffform auf die Frisch­massebildung von Basilikum sind in der Literatur ebenfalls unterschiedliche Angaben zu finden. Während in den meisten Untersuchungen kein signifikanter Einfluss festgestellt wurde (Dzida, 2011; Dzida et al., 2013; González-García et al., 2009; Orsini und De Pascale, 2007; Saadatian et al., 2014; Tesi et al., 1995), berichten Kiferle et al. (2013) und Beaman (2008) in Übereinstimmung zu den eigenen Ergebnissen von einer signifikanten Reduktion des Frischmassezuwachses bei NH4+-Angebot. Eine Ursache für die widersprüchlichen Ergebnisse könnte darin liegen, dass in den bisherigen Untersuchungen keine Nitrifikationshemmstoffe zum Einsatz kamen und daher die Pflanzen wahrscheinlich auch bei reinem NH4+-Angebot zu einem mehr oder weniger hohen Anteil mit Nitrat ernährt wurden. Auch im eigenen Versuch konnte dies nicht vollständig unterbunden werden, allerdings lassen die relativ niedrigen NO3--Gehalte im Aufwuchs des Basilikums erkennen (Tab. 5), das die Pflanzen in der NH4+-Variante tatsächlich bis zum Versuchs­ende vorwiegend diese Stickstoffform aufnahmen. Im Substrat war bei reinem NH4+-Angebot über den gesamten Versuchszeitraum kein Nitrat nachweisbar (Ergeb­nisse nicht dargestellt). Es ist daher anzunehmen, dass die hier beobachteten Ertragsminderungen und Qualitätsbeeinträchtigungen (chlorotische Keimblätter, leicht welker Spross) im Zusammenhang zur Ammoniumernährung des Basilikums standen. Die verminderte Turges­zenz der Pflanzen könnte auf einem Ionenantagonismus zwischen NH4+ und Kalium-Ionen (K+) beruht haben. Beide Kationen nutzen bei der Aufnahme über die Wurzel die gleichen Transportsysteme (Britto und Kronzucker, 2002). Kalium ist an der Regulation der Stomata beteiligt und spielt daher für den Wasserhaushalt der Pflanzen eine entscheidende Rolle. Akute K-Mangelsymptome waren am Basilikum zwar nicht zu beobachten, allerdings neigen bereits mit Kalium leicht unterversorgte Pflanzen, insbesondere an warmen und sonnigen Tagen, zu Welke­erscheinungen (Bergmann, 1993). Ob sich die uner­wünsch­ten NH4+-Wirkungen durch ein erhöhtes K+-Angebot im Anbaumedium reduzieren lassen, wie dies Roosta und Schjørring (2008) an Gurken zeigen konnten, sollte in weiteren Untersuchungen geklärt werden. Die N-Düngeform beeinflusst den pH-Wert im Wurzelraum (Römheld, 1986) und kann sich auch auf diesem Weg auf das Pflanzenwachstum auswirken. Derartige indirekte Effekte sind im vorliegenden Versuch bei den mineralischen Düngevarianten weitgehend auszuschließen, da der pH-Wert hier bis etwa Kulturmitte stabil auf dem Ausgangsniveau im schwach sauren Bereich blieb und nachfolgend nur im relativ geringem Ausmaß divergierte (Abb. 3).

Einfluss der N-Konzentration

Unabhängig von der mineralischen Stickstoffform hatte die N-Konzentration der Nährlösung im angebotenen Bereich keinen signifikanten Einfluss auf die Frischmassebildung des Basilikums. Der Höchstertrag konnte schon in der niedrigsten Düngestufe mit einem N-Angebot von insgesamt rund 650–750 mg N/L Substrat erzielt werden. Über einen N-Bedarf in vergleichbarer Größenordnung berichten auch andere Autoren (Schmitz et al., 1997; Koch und Sauer, 2013). Da Topfkräuter bei den Konsumenten häufig noch eine Zeit lang weiter auf der Fensterbank gehalten werden, ist es ein gewisser Nährstoffvorrat im Substrat der verkaufsfertigen Pflanzen durchaus erwünscht. Unter Berücksichtigung des zu Versuchsende im Substrat ermittelten mineralischen N-Gehaltes (Tab. 6) lässt die mittlere N-Stufe (168 mg N/L Nährlösung) mit einer Düngung von insgesamt rund 1000 mg N/L Substrat die beste Haltbarkeit des Basilikums beim Verbraucher erwarten. Der mineralische N-Gehalt des Substrates lag hier im Kulturverlauf bei allen NH4+/NO3--Angebotsformen zumeist zwischen 100 und 250 mg N/L (Abb. 4) und damit in einem für nährstoffbedürftige Kulturen anzustrebenden Bereich (Hoffmann, 1997).

Einfluss der organischen Düngung

Die Entwicklung des mineralischen N-Gehaltes in der organischen N-Düngevariante verdeutlicht, welcher Dynamik die mikrobiellen Stickstoffumsetzungen im Substrat von ökologisch kultivierten Topfkräutern unterliegen können. Die N-Mineralisation der gegebenen organischen Dünger setzte sehr zügig ein und ließ den NH4+-Gehalt innerhalb von 3 Wochen auf bis zu 350 mg N/L Substrat ansteigen (Abb. 2). Der NH4+-Gehalt war damit fast doppelt so hoch, wie zur gleichen Zeit in der höchsten N-Stufe mit reinem NH4+-Angebot. Es ist daher anzunehmen, dass die verminderte Keimrate und die verzögerte Anfangsentwicklung des organisch gedüngten Basilikums primär in der NH4+-Anreicherung im Substrat begründet lagen. Im juvenilen Entwicklungsstadium ist die Sensitivität von Pflanzen gegenüber hohen NH4+-Konzentrationen besonders stark ausgeprägt (Wiesler, 1997). Das verstärkte Auftreten von Chlorosen an den Keimblättern der organisch gedüngten Pflanzen dürfte ebenfalls direkt oder indirekt im Zusammenhang mit den anfänglich hohen NH4+-Gehalten im Substrat stehen. Bei pH-Werten knapp unter dem Neutralpunkt, wie sie in dieser Düngevariante zu Kulturbeginn auftraten (Abb. 3), liegt bereits ein gewisser Teil des NH4+ als Ammoniak (NH3) vor. Als kleines, ungeladenes Molekül kann das NH3 die Membranen der Pflanzenzelle leicht permeieren und wirkt schon in geringer Konzentration phytotoxisch (Schenk, 1977). Als eine weitere Ursache für die beobachteten Keimblattschäden kommt das vorübergehende Auftreten von Nitrit (NO2-) in Betracht. In der Kulturwoche 3 und 5 wurden im Substrat der organischen N-Düngevariante im Mittel 8 bzw. 11 mg NO2-/L Substrat nachgewiesen (Abb. 2). In diesem Konzentrationsbereich kann es bereits zu Schäden an Pflanzen kommen (Bettin, 2011), die sich symptomatisch in einer Vergilbung der Blätter äußern (Bergmann, 1993). Eine Anreicherung von Nitrit im Anbaumedium wird bei der Bewässerung von Topfkulturen im Anstauverfahren immer wieder beobachtet, wenn NH4+-betonte Stickstoffdünger (Meinken und Fischer, 1990) bzw. NH4+-freisetzende organische Dünger zur Anwendung kommen. Grund hierfür ist, dass nitrifizierende Bakterien aus der Gattung Nitrobacter unter bestimmten Milieubedingungen (z.B. bei temporären Sauerstoffmangel oder bei pH-Werten im neutralen bis alkalischen Bereich in Kombination mit hohen NH4+-Konzentrationen) in ihrer Aktivität eingeschränkt sind und die Nitrifikation dann teilweise auf der Stufe des NO2- zum Erliegen kommt (Bergmann, 1993; Meinken und Fischer, 1990).

Möglichkeiten zur Optimierung der organischen Düngung

Mit fortschreitender Nitrifikation zeigten die organisch gedüngten Pflanzen ab der 4. Kulturwoche ein stimuliertes Sprosswachstum und erreichten bis zu Versuchsende annähernd das Ertragsniveau der NO3--Variante (Tab. 2 und 3). Die starke NO3--Freisetzung zu Kulturende führte allerdings zu einem sehr hohen NO3--Gehalt in der Frisch­masse der Topfkräuter (Tab. 5). Im Hinblick auf den Verzehr der pflanzlichen Erzeugnisse stellt dies eine bedeutende Qualitätsminderung dar. Ein Ansatzpunkt zur Opti­mierung des Ertrages und der Qualität von biologisch kultiviertem Topfbasilikum könnte darin liegen, das Substrat nach dem Einmischen der organischen Dünger zunächst für 2 bis 3 Wochen zu lagern, wie dies Schmitz und Fischer (2003) für die Anzucht von Salatpflanzen empfehlen. Wenn die Ammonifikation und Nitrifikation des Düngerstickstoffs bereits in diesem Zeitraum einsetzen, steht den Pflanzen schon während der Keimung und Jungpflanzenphase Nitrat als weitere mine­ralische Stickstoffform zur Verfügung. Gleichzeitig würde so einer starken NO3--Akkumulation zu Kultur­ende vorgebeugt. Der Erfolg einer solchen Düngungsstrategie dürfte maßgeblich von der Höhe der Grunddüngung abhängig sein. Nach Beck und Jaksch (2003) sollte bei einer Grunddüngung von über 1000 mg N/L Substrat aufgrund der Gefahr von Salzschäden auf eine Lagerung der Substrate verzichtet werden. Die in diesem Versuch gewählte Grunddüngung von 422 mg N/L Substrat in Kombination mit einer einwöchigen Lagerung bei ca. 10–15°C reichte offensichtlich noch nicht aus, um die mikrobielle Umsetzung der organischen N-Dünger ausreichend weit voranzutreiben (Abb. 2). Zur Forcierung dieser Prozesse ist es sicherlich sinnvoll, die Substratlagerung bei einer Temperatur von mindestens 20°C vorzunehmen und das Substrat in einen kulturfeuchten Zustand zu bringen. Die Mineralisierungsrate wird des Weiteren maßgeblich von Art des organischen Düngers beeinflusst. Die in diesem Versuch verwendeten organischen Dünger verfügen alle über ein enges C/N-Verhältnis (Tab. 1) und können daher prinzipiell sehr rasch mineralisiert werden. Unter günstigen Bedingungen ist innerhalb von 6 Wochen mit einer N-Freisetzung von ca. 20% (Hornspänen) bis 50% (DCM ECO-MIX 4) des organisch gebundenen Stickstoffs zu rechnen (Röber und Schacht, 2008; Haas et al., 2015). In dem für die Nachdüngung eingesetzten Produkt OPF, einem hydrolysierten organischen Flüssigdünger, lag bereits rund ein Viertel des gesamten Düngerstickstoffs direkt als NH4+-N vor (Tab. 1). Zur Deckung des Stickstoffbedarfes von biologisch erzeugtem Topfbasilikum hat sich eine solche ergänzende organische Flüssigdüngung bewährt (Degen et al., 2006). Soll die Düngung über eine Vollbevorratung geschehen, so ist der organische Dünger platziert in das untere Topfdrittel einzuarbeiten. Nach Untersuchungen von Beck und Jaksch (2006) können durch eine solche Punktdüngung mit 800 bis 2000 mg N/L Substrat stets höhere Frischmasseerträge erzielt werden als bei einer gleichmäßigen Düngereinmischung in das Substrat.

Schlussfolgerungen

Basilikum ist nach den vorliegenden Ergebnissen als eine moderat NH4+-sensitive Pflanzenart einzustufen. Im ökologischen Anbau dieser Topfkräuterart kann es daher insbesondere in der ersten Kulturhälfte, wenn Ammonium als einzige pflanzenverfügbare Stickstoffform vorliegt, zu Wachstumsminderungen und Qualitätsbeeinträchtigungen kommen. Um dem Problem zu begegnen, wird empfohlen, organisch gedüngte Substrate vor der Verwendung einige Zeit zu lagern, damit dem Basilikum von Kulturbeginn an Nitrat als weitere mineralische Stickstoffform zur Verfügung steht. In Hinblick auf vermarktungsrelevante Produkteigenschaften wie Kompaktheit des Sprosses, intensive Grünfärbung der Blätter sowie hohe Turgeszenz und Vitalität der Pflanzen sind bei ausgeglichenem NH4+/NO3--Angebot die besten Kulturergebnisse zu erwarten.

Danksagung

Die Autoren bedanken sich bei den Firmen Klasmann-Deilmann GmbH, Geeste und BASF SE, Ludwigshafen, für die Bereitstellung des im durchgeführten Versuch eingesetzten Kultursubstrates bzw. Nitrifikationshemm­stoffes.

Literatur

Beaman, A.R., 2008: Irradiance, total nitrogen, and nitrate-N: ammonium-N ratio requirements for optimal edible biomass production of basil. Dissertation, Iowa State University, 64 S.

Beck, M., T. Jaksch, 2003: Jahreszeitlich angepasste Nährstoff­mengen. http://www.hortigate.de/bericht?nr=19404 (Zugriff am 16.06.2015).

Beck, M., T. Jaksch, 2006: Punktförmige Düngerablage mit erhöhten Erträgen und geringeren Auflaufproblemen. http://www.hortigate.de/bericht?nr=35004 (Zugriff am 19.07.2015).

Bergmann, W., 1993: Ernährungsstörungen bei Kulturpflanzen. Entstehung, visuelle und analytische Diagnose. 3. Aufl. Jena, Gustav Fischer Verlag, 835 S.

Bettin, A., 2011: Kulturtechnik im Zierpflanzenbau. Stuttgart, Eugen Ulmer, 360 S.

Britto, D.T., H.J. Kronzucker, 2002: NH4+ toxicity in higher plants: a critical review. Journal of Plant Physiology 159 (6), 567-584.

Coskun, D., D.T. Britto, M. Li, A. Becker, H.J. Kronzucker, 2013: Rapid ammonia gas transport accounts for futile transmembrane cycling under NH3/NH4+ toxicity in plant roots. Plant Physiology 163 (4), 1859-1867.

Dallmann, M., 2009: Einsatzmöglichkeiten von Schnelltests zur Düngungsoptimierung im Zierpflanzenbau. Schriftenreihe des Sächsisches Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Heft 10, 42 S.

Degen, B., R. Koch, 2014: Für die organische Düngung von Topf­basilikum besteht weiter Optimierungsbedarf. http://www.hortigate.de/bericht?nr=61264 (Zugriff am 03.06.2015).

Degen, B., R. Koch, M. Schenk, 2006: Organische Flüssigdüngung mit OPF vermindert das Risiko von Wachstumsproblemen bei Topfbasilikum. http://www.hortigate.de/bericht?nr=34802 (Zugriff am 20.06.2015).

DIN EN, 13037:2012-01, 2012: Bodenverbesserungsmittel und Kultursubstrate – Bestimmung des pH-Wertes. Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin, Beuth Verlag.

Drunkemühle, J., 2015: Verkaufshöhe Basilikum. Gartenbauzentrale eG (GBZ). (Persönliche Mittteilung, E-Mail vom 07.08.2015).

Dzida, K., 2011: Influence of nitrogen nutrition and cultivar on quality of sweet basil herbs. Annales Universitatis Mariae Curie-Sklodowska 24 (3), 125-132.

Dzida, K., Z. Jarosz, K. Pitura, 2013: Changes in the content of total nitrogen and mineral nitrogen in the basil herb depending on the cultivar and nitrogen nutrition. Modern Phytomorphology 3, 63-67.

Gerendás, J., Z. Zuh, R. Bendixen, G. Ratcliffe, B. Sattelmacher, 1997: Physiological and biochemical processes related to ammonium toxcity in higher plants. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 160 (2), 239-251.

González-García, J.L., M.N. Rodríguez-Mendoza, P. Sánchez-García, B. Osorio-Rosales, L.I. Trejo-Téllez, G. Alcántar-González, M. Sandoval-Villa, 2009: Ammonium/Nitrate Ratios in Hydroponic Production of Aromatic Herbs. Acta Horticulturae (ISHS) 843, 123-128.

Groos, U., 2011: Kräutertag Einführung und Situation. http://www.oekoplant-ev.de/images/stories/groos.pdf (Zugriff am 02.06.2015).

Haas, H.P., B. Hauser, F. Kohlrausch, D. Lohr, 2015: Frühblüher: Ist die organische Düngung schon praxisreif? Gärtnerbörse 40 (6), 38-41.

Heuberger, H., A. Kreuzmair, F. Weh, S. von Tucher, W.H. Schnitzler, 2005: Vegetabile Dünger als Stickstoffquelle für Topfbasilikum: Freisetzung und Aufnahme von Stickstoff aus vegetabilen Düngern bei Basilikum (Ocimum basilicum L.) in Topfkultur. Zeitschrift für Arznei- und Gewürzpflanzen 10 (3), 140-143.

Hoffmann, G., 1997: Methodenbuch des Verbandes Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten, Band 1, Darmstadt, VDLUFA-Verlag, 2. Teillieferung.

Kiferle, C., R. Maggini, A. Pardossi, 2013: Influence of nitrogen nutrition on growth and accumulation of rosmarinic acid in sweet basil (Ocimum basilicum L.) grown in hydroponic culture. Australian Journal of Crop Science 7 (3), 321-327.

Koch, R., H. Sauer, 2013: Basilikum im Topf. Gemüse 49 (3), 49-50.

Meinken, E., P. Fischer, 1990: Zur Bedeutung von Nitrit und Sauerstoff in der Düngerlösung bei der Kultur von Topfpflanzen im Ebbe/Flut-Verfahren. In: Geschlossene Kulturverfahren – Zierpflanzenbau (L. Jennerich, H.-D. Molitor, Hrsg.), TASPO-Praxis, Heft 18, S. 47-56, Braunschweig, Verlag Bernhard Thalacker.

Miller, R.O., 1998: Extractable Chloride, Nitrate, Orthophosphate, Potassium, and Sulfate-Sulfur in Plant Tissue: 2% Acetic Acid Extrac­tion. In: Handbook of Reference Methods for Plant Analysis (Y.P. Kalra, ed.), S. 85-88, Boca Raton, CRC Press.

Orsini, F., S. De Pascale, 2007: Daily Variation in Leaf Nitrate Content of Two Cultivars of Hydroponically Grown Basil. Acta Horticulturae (ISHS) 952, 651-657.

Röber, R., H. Schacht, 2008: Pflanzenernährung im Gartenbau. 4. Aufl., Stuttgart, Eugen Ulmer, 444 S.

Römheld, V., 1986: pH-Veränderungen in der Rhizosphäre verschiedener Kulturpflanzenarten in Abhängigkeit vom Nährstoffangebot. Kali-Briefe (Büntehof) 18 (1), 13-30.

Roosta, H.R., J.K. Schjørring, 2008: Effects of nitrate and potassium on ammonium toxicity in cucumber plants. Journal of Plant Nutri­tion, 31 (7), 1270-1283.

Saadatian, M., G. Peyvast, J.A. Olfati, P. Ravezani-Kharazi, 2014: Different species of basil need different ammonium to nitrate ratio in hydroponics' system. Acta Agriculturae Slovenica 103 (2), 223-232.

Schinner, K., 2001: Signalanalyse der Austauschvorgänge zwischen Photosynthese und Respiration in Hinblick auf die Stickstofform abhängige Lichtstreßresistenz. Dissertation, Christian-Albrechts-Universität Kiel, 145 S.

Schenk, M., 1977: Einfluss von Ammoniak im Nährsubstrat auf Wachstum, Nährelementgehalt und Stoffwechselprozesse verschiedener Pflanzenarten. Dissertation, Technische Universität Hannover, 124 S.

Schmidt, U., 2015: Keimblattschäden an Basilikum. Beratungsdienst Reichenau eG. (Persönliche Mitteilung, E-Mail vom 06.07.2015).

Schmitz, H.-J., P. Fischer, T. Jaksch, F.-W. Frenz, 1997: Wie Gewürzkräuter düngen? Deutscher Gartenbau 51 (48), 15-17.

Schmitz, H.-J., P. Fischer, 2003: Vegetabile Dünger in Substraten für den ökologischen Gemüseanbau. Gemüse 39 (2), 18-22.

Tesi, R., G. Chisci, A. Nencini, R. Tallarico, 1995: Growth response to fertilization of sweet basil (Ocimum basilicum L.). Acta Horticulturae (ISHS) 390, 93-96.

Wiesler, F., 1997: Agronomical and physiological aspects of ammonium and nitrate nutrition of plants. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 160 (2), 227-238.


ISSN (elektronisch): 1867-0938
ISSN (print): 1867-0911
Verlag
Eugen Ulmer KG
Ulmer-Logo
Verantwortlicher Herausgeber
Präsident und Professor
Prof. Dr. Frank Ordon
Julius Kühn-Institut - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Erwin-Baur-Str. 27
06484 Quedlinburg
Schriftleitung
Dr. Anja Hühnlein
Julius Kühn-Institut - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Erwin-Baur-Str. 27
06484 Quedlinburg
E-Mail: journal-kulturpflanzen@julius-kuehn.de
Co-Schriftleitung
Dr. Ulrike Stahl
Julius Kühn-Institut - Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Co-Schriftleitung Pflanzenbauwissenschaften
Prof.-Dr. Hans-Peter Kaul
Universität für Bodenkultur Wien
Layout/Technische Umsetzung
mediaTEXT Jena GmbH
mediaTEXT-Logo
Julius Kühn-Institut (JKI)
Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
 
Erwin-Baur-Str. 27
06484 Quedlinburg
Deutschland
Fon: 03946 47-0
Fax: 03946 47-255
Mail: poststelle@julius-kuehn.de
De-Mail: poststelle@julius-kuehn.de-mail.de
Impressum
 
Diese Zeitschrift wird vom Julius Kühn-Institut herausgegeben.
JKI-Logo