Stickstoff-Fixierleistung von Luzerne (Medicago sativa L.), Rotklee (Trifolium pratense L.) und Persischem Klee (Trifolium resupinatum L.) in Reinsaat und Gemenge mit Poaceen
Symbiotic nitrogen fixation by lucerne (Medicago sativa L.), red clover (Trifolium pratense L.) and Persian clover (Trifolium resupinatum L.) in pure stands and in mixtures with poacea
Rüdiger Jung
Doctoral thesis
Date of Examination:
2003-07-17
Date of issue:
2003-11-10
Advisor:
Rauber, Rolf Prof. Dr.
Referee:
Rauber, Rolf Prof. Dr.
Referee:
Isselstein, Johannes Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F264-C
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Format:
PDF
Description:
Dissertation
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Abstract
English
The dry matter yield, crop residue and the total nitrogen accumulated by shoots and roots in lucerne (Medicago sativa), red clover (Trifolium pratense) and Persian clover (Trifolium resupinatum) were determined in a three-year field study carried out from 1998 to 2001 in Lower Saxony, Germany. The level of symbiotic nitrogen fixation and simplified nitrogen balances were also calculated. The field sites were at Reinshof (District of Göttingen), Oederquart (District of Stade) and at Dasselsbruch (District of Celle). The soil types and climate of the field sites varied distinctly. Two kinds of crop stands, monocropped and intercropped with grasses, were both established for one and two growing seasons. Additionally, three varieties each of lucerne and red clover, as well as two varieties of Persian clover, were cultivated in pure stands. Only one variety of each legume species was intercropped with grasses. The forage yield was removed from field plots after each cutting (three or four cuttings per year). The levels of symbiotically fixed nitrogen and nitrogen derived from the soil accumulation in shoot and root were estimated using the natural 15N abundance method and the extended difference method. At each cutting, mineral nitrogen (Nmin) was extracted from the soil using CaCl2 The results from the field studies and a model were used to calculate the nitrogen balances. A close correlation was found between the annual forage yield and the accumulated nitrogen in the shoots and roots of legumes. For each cropping system of forage legumes, calculation tables were developed which show the expected simplified or extended nitrogen net balances. If available, data for nitrogen rhizodeposition and remineralisation from literature was taken into account. Thus, extended nitrogen balances were also calculated. As far as is apparent, the present study was the first to calculate data which can be used to determine the net balances of nitrogen for mixtures. This data can now be used by water management and extension services. The nitrogen balance for cropping systems can now be calculated from the legume forage yield and the plant available nitrogen derived from the soil.
Keywords: symbiotic nitrogen fixation; nitrogen balance; forage legume; Medicago sativa; Trifolium pratense; Trifolium resupinatum
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In dreijährigen Feldversuchen (1998 bis
2001) in Niedersachsen (Bundesrepublik Deutschland) wurde bei
Luzerne, Rotklee und Persischem Klee der Trockenmasse-Ertrag, die
Ernterest-Menge sowie die Stickstoff-Akkumulation in Spross und
Wurzel ermittelt. Ferner wurde die symbiotisch fixierte
Stickstoff-Menge sowie der vereinfachte
Stickstoff-Flächenbilanzsaldo bestimmt. Die im Rahmen der
Untersuchungen genutzten Standorte Reinshof (Landkreis Göttingen),
Oederquart (Landkreis Stade) und Dasselsbruch (Landkreis Celle)
wiesen deutliche Unterschiede hinsichtlich des Bodentyps und des
Klimas auf. Die Versuchsserien umfassten ein oder zwei
Hauptnutzungsjahre mit zwei Anbauformen, Reinsaat und Gemenge mit
Poaceen. Im Untersuchungszeitraum wurden bei Luzerne und Rotklee in
Reinsaat je drei Sorten über- und zweijährig angebaut. Des Weiteren
wurden bei Persischem Klee im einjährigen Anbau zwei Sorten in
Reinsaat geprüft. Gemenge mit Gräsern wurden mit jeweils einer
Leguminosen-Sorte angebaut. Das Schnittgut (drei oder vier Schnitte
je Hauptnutzungsjahr) wurde nach der Ernte von den Parzellen
entfernt. Die symbiotische Stickstoff-Fixierleistung und die
bodenbürtige Stickstoff-Aufnahme der Leguminosen wurde mit der
δ15N-Methode sowie mit der erweiterten Differenzmethode
untersucht. Darüber hinaus wurde zu jedem Schnitttermin die
CaCl2-extrahierbare Nmin-Menge im Boden erfasst. Die Ergebnisse der
Feldversuche wurden verwendet, um aufbauend auf einem vorhandenen
Modell Stickstoff-Flächenbilanzsalden abzuleiten. Es wurde gezeigt,
dass enge Zusammenhänge zwischen den jährlichen Schnittguterträgen
und den von den Leguminosen akkumulierten Stickstoff-Mengen in
Spross und Wurzel bestehen. Für jedes Nutzungssystem wurden
Kalkulationstabellen entwickelt, die die zu erwartenden
vereinfachten oder erweiterten Stickstoff-Flächenbilanzsalden beim
Anbau von Futterleguminosen widerspiegeln sollen. Soweit
Literaturdaten zur Stickstoff-Rhizodeposition sowie zur
Remineralisation des über Stickstoff-Rhizodeposition in den Boden
abgegebenen Stickstoffs verfügbar waren, wurden erweiterte
Stickstoff-Flächenbilanzsalden abgeleitet. Für Gemenge wurden -
soweit erkennbar - erstmals Kalkulationsdaten zur
Stickstoff-Flächenbilanz abgeleitet, die der land- und
wasserwirtschaftlichen Fachberatung zur Verfügung gestellt werden
können. Anhand der erzielten Schnittguterträge der Pflanzenbestände
und unter Kenntnis des Angebotes an pflanzenverfügbarem Stickstoff
im Boden können Stickstoff-Flächenbilanzsalden für die geprüften
Nutzungssysteme berechnet werden.
