Bodenkunde (Fach) / Nährstoffe (Lektion)

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• 1. Was ist der Unterschied zwischen Nährelement und Nährstoff? Nennen Sie die Definition für beides und erläutern sie die Definitionen an einem Beispiel. Nährelement: (lebensnotwendiges) chemisches Element das von zB einer Pflanze benötigt wird  → N, P, S, K, Ca, Mg, C, O, H,... Nährstoff: Form, in welcher die Pflanzenaufnahme des Nährelementes erfolgt.  → CO2, O2, H2O, NO3-, NH4+, K+, Ca2+, Mg2+,... Beispiel: Nährelement C wird in Form von Nährstoff CO2 aufgenommen.
• 2. Nennen Sie die essentiellen Hauptnährelemente für Pflanzen. Welche davon werden von der Pflanze aus dem Boden aufgenommen? Zum Aufbau organischer Substanzen benötigen alle Pflanzen Kohlenstoff aus der Atmosphäre sowie Sauerstoff und Wasserstoff aus dem Bodenwasser. Hinzu kommen eine Reihe weiterer Nährelemente, ohne die Pflanzenwachstum und Reproduktion nicht möglich sind. → C, O, H aus Luft; N, P, S, Mg, K, Ca aus Boden
• 3. Welche drei Elemente machen den Großteil der pflanzlichen Biomasse aus? →  C O H Anteil an der Trockenmasse (TS)
• 4. Warum kann man vom Nährelementgesamtvorrat des Bodens oft nicht auf die Verfügbarkeit von Nährelementen schließen? Wieviel ist im Boden da? Vs. Wieviel davon kann die Pflanze aufnehmen. Es sind nur die Elemente verfügbar, die sich in der Bodenlösung befinden.  wenn adsorbiert oder im Mineralgerüst von Gesteinen (Fixierung), oder in mikrobieller biomasse, dann nicht pflanzenverfügbar.  Sie sind nur durch Mineralisierung/ Verwitterung mobilisierbar (=Übergang eines unlöslichen oder schwer löslichen Nährstoffs in eine schwächere Bindungsform bzw. in die Bodenlösung) Die Verfügbarkeit eines Nährelements hängt (neben dem Vorrat) von folgenden Faktoren ab: - Nachlieferungsrate in der Bodenlösung, Transportrate an die Pflanzenwurzeln - Aufschlussvermögen bzw. der Nährstoffaufnahmestrategie der Pflanze  - Wurzellängendichte- mikrobielle Aktivität in der Rhizosphäre (Mineralisierung)- Ionenkonkurrenz (zb erniedrigen Al3+-Ionen in stark versauerten Böden die Aufnahme von K+)
• !!5. Welche Bodeneigenschaften steuern die Verfügbarkeit von Eisen? Geben sie entsprechende Beispiele für Böden bzw. Standorte mit niedriger Fe Verfügbarkeit an. → pH-Wert, Bodentemperatur, Streuaufkommen, Anzahl der Austauscher (Tonminerale) und das Redoxpotential muss niedrig sein, um Eisen verfügbar zu machen.  Die Verfügbarkeit von Eisen ist in sauren Böden am besten (niedriger pH Wert)  Oxisol (in tropischen Gebieten) hoher Eisenvorrat, aber geringe Verfügbarkeit Podsol hohe Eisenverfügbarkeit, generell saure Böden höhere Eisenverfügbarkeit
• !6. Welche drei Fraktionen unterscheidet man bei KATIONEN zur Einteilung pflanzenverfügbarer Anteile der im Boden vorhandenen Kationen. Welche Prozesse tragen jeweils zur Mobilisierung/Immobilisierung bei? Reserve Fraktion/ austauschbare Fraktion/ löslische Fraktion Mobilisierung: Desorption, Verwitterung, Mineralisierung Immobilisierung: Fixierung, Einbau in organische Substanz, Adsorption
• !!7. Erläutern Sie kurz die Prozesse, die die pH-Abhängigkeit der Verfügbarkeit von P im Boden erklären. Phosphoat sorbiert an den Oberflächen von Fe-Oxiden. → Phosphor, der an Eisenoxide in der Bodenfestphase gebunden ist, ist schlecht verfügbar. niedriger pH Wert: je saurer der Boden desto stärker sind die Eisenoxide geladen und es entsteht eine stärkere Bindung zwischen Phosphor und Eisen steigt der pH Wert wird die bindung lockerer  pH > 8 ->  bei höheren pH- Werten bildet sich schlecht lösliches Calciumphosphat → optimale Phosphatverfügbarkeit bei ph 6 Phospor, an Eisenoxide in der Bodenfestphase gebunden, ist schlecht verfügbarje saurer der Boden desto stärker sind die Eisenoxide (Fe-OH → Fe-OH2+) geladen und binden dann stärker an den Nährstoff PO4 3-steigt der pH Wert an verbessert sich also die Verfübarkeit von Phosphor dieser Effekt ist limitiert durch die Eigenschaft von Ca2+ bei höheren pH- Werten schlecht lösliches Calciumphosphat zu bilden (Ca2(Po4)2)Maximum der Phosphatverfügbarkeit bei ph 6 ->niedriger pH Wert -> stärkere Ladung von Eisenoxiden -> stärkere Bindung zwischen Eisen und und Phosphor -> niedriger pH Wert -> stärkere Ladung von Calcium -> stärkere Bindung zwischen Eisen und Calcium -> optimale Phosphatverfügbarkeit bei ph 6
• 8. Welches Hauptnährelement wird zwar von den Pflanzen aus dem Boden aufgenommen, kommt ursprünglich aber komplett aus der Atmosphäre (nicht aus Gesteinen oder Mineralen)? → Stickstoff
• 9. Warum ist die Rate der Nährstoffnachlieferung von der Bodenfestphase in die Bodenlösung entscheidend für die Pflanzenversorgung mit Nährstoffen? → Pflanzen können Nährstoffe nur über Bodenlösung aufnehmen
• 10. Warum ist die Menge eines Elementes, das einer Pflanze zur Verfügung steht nicht nur von Bodeneigenschaften sondern auch von Pflanzeneigenschaften abhängig? Welche Gegenfrage müssten Sie eigentlich stellen wenn jemand nach der Konzentration an pflanzenverfügbarem Nährelement in einem bestimmten Boden fragt? → Welche Pflanze steht da? Verfügbarkeit wird beeinflusst von:  - Wurzelausscheidungen in der Rhizosphäre- Wurzellängendichte - jede Pflanze braucht unterschiedliche NährstoffePflanzen können die Rhizosphäre beeinflussen und somit die Nährstoffverfügbarkeit.
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• 11. Was ist die Rhizosphäre? Welche Bodeneigenschaften sind dort anders als im Boden weiter von der Wurzel entfernt (3 Beispiele) Rhizosphäre= Unmittelbare Umgebung der Wurzel, dort "wirkt" und wächst die Wurzel  Bodeneigenschaften:  1. anderer pH- wert: Säureabgabe der Wurzel 2. andere Nährstoffkonzentration (Verringerung der Konzentration der Nährstoffe die aufgenommen werden) 3. Mikrobielle Aktivität: hoch in der Rhizosphäre (Wurzelexsudate, Wurzelstreu ist Nahrung für Mikroorganismen)
• !12. Welche Möglichkeiten des Transportes von Nährstoffen zur Wurzel gibt es? → Interzeption (aktives hinwachsen), Massenfluss (Potentialgradient), Diffusion (Konz.gradient) 1. Interzeption: Die Wurzeln wachsen aktiv zu den Nährelementen  2. Massenfluss: Nährstoffe werden zusammen mit Wasser aufgenommen.   (Massenfluss ist eine Folge der Transpiration der Pflanzen. Hierbei verarmt die Wurzelzone an Wasser -->  Gradient →Wasserstrom hin zur Wurzel) 3. Diffusion: bei Konzentrationsgradienten im Bodenwasser (Ion bewegt sich vom Ort höherer Konzentration zum Ort niedrigerer Konzentration) 
• 14. Welche dieser Transportarten ist/sind besonders stark vom Wurzelwachstum abhängig? → Interzeption
• 13. Welche dieser Möglichkeiten ist besonders stark davon abhängig wie groß die Transpirationsrate der Wurzel ist?  → Massenfluss
• 15. Skizzieren Sie den Zusammenhang zwischen Weizen-Ertrag und N-Verfügbarkeit. Warum findet sich solch ein Zusammenhang für die Biomasseproduktion in einem naturnahen Ökosystem häufig nicht? → Skizze(Mangel (zunahme), Optimum (maximum), Toxizität Iabnahme) Der Weizenertrag steigt annähern parallel mit der Erhöhung der N-Verfügbarkeit, bis zur Sättigung. In naturnahen Ökosystemen:statt Erhöhung der Biomasseproduktion kommt es zu Artenverschiebung  ->hin zu einer Vermehrung von Pflanzen, die besser an die jeweilige Umweltbedingung (hier: Erhöhte Stickstoffkonzentration) angepasst sind.
• 16. Beschreiben Sie kurz, wie man den N-Düngerbedarf in der Landwirtschaft ermittelt. → Soll Konz  –  Ist Konz. Die Ermittlung des Düngerbedarfs kann dabei  - durch Bodenanalysen- durch Pflanzenanalysen- durch rechtlich vorgeschriebene Nährstoffbilanzen erfolgen.   Nährstoffein- und -austräge sollen gleich sein (Effizientes Nährstoffmanagement)
• 17. Auf welche Eigenschaften wirkt sich Düngung im Wald aus, die auf dem Acker keine Rolle spielen?  → Artenzusammensetzung: Konzentration des Düngers v.a. in org. Auflage, wenig im Boden (Zuwachs)Artenverschiebung zu Pflanzen die mit Düngung besser klarkommen

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