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HWO (Fach) / P. ERn (Lektion)

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• 1. Was sind die Ziele der Pflanzenernährung? (4P) -       Steigerung der Erträge -       Verbesserung der Pflanzenqualität -       Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit -       Umweltsicherung o   durch standortgerechte Düngung o   Recycling von Nährstoffen
• 7. In welcher Konzentration [Angabe in % TS] sind die folgenden Element in der Pflanze typischerweise vorhanden: N, P, K, Mg, Ca, S? (6 x 0,5 = 3P) -       O: 42 % -       C: 40 % -       H: 6 % -       N: 4 % -       S: 0,4 % -       P: 0,4 % -       K: 4 % -       Mg: 0,2 %
• 9. Wie ist ein Nährelement nach den Kriterien von Arnon definiert? (3P) -       In Abwesenheit des Elements ist normales Wachstum und Reproduktion der Pflanze nicht möglich. -       Das Element nimmt direkt oder indirekt bestimmten Stoffwechselprodukten teil. -       In dieser Funktion kann das Element nicht durch andere ersetzt werden.
• 10. Welche mineralischen (!!) Haupt- und Spurennährelemente gibt es? (5P) - N, P, K, Mg, S, Ca
• 1. Welches sind die typischen Funktionen des Bodens für Pflanzen? (4 x 0,5 = 2P) -       Standort: o   Durchwurzelbarkeit -       Versorgung: o   Speicher für Wasser und Nährstoffe o   Pufferung (Temperatur, Wasser, Nährstoffe, pH-Wert) o   Gaswechsel (Sauerstoffversorgung über Wurzeln)
• 13. Welche Bedeutung haben die verschieden großen Bodenporen für die Pflanzen? (3P) -       Grobporen: o   schnelle Entwässerung der Oberfläche o   Lebensraum für Wurzeln und Tiere o   Sauerstoffversorgung o   Lebensraum für Pilze und Protozoen -       Mittelporen: o   pflanzenverfügbares Haftwasser o   luftgefüllt nach Austrocknung o   Lebensraum für Pilze und Bakterien -       Feinporen: o   nicht pflanzenverfügbares Haftwasser
• 15. Welche physikalischen und chemischen Bodeneigenschaften werden durch die Bodentextur beeinflusst (nennen Sie jeweils 2 Beispiele)? (2 x 2 = 4P) -       physikalische Eigenschaften: o   Bodenwasser- & Bodenlufthaushalt o   Durchwurzelbarkeit o   Verschlämmungsneigung o   Bearbeitbarkeit -       chemische Faktoren o   KAK o   Nährstoffvorrat
• 16. Was versteht man unter „isomorphen Ersatz“ und welche Bedeutung hat dies für die Pflanzenernährung? (4P) -       Einlagerung von Ionen, z.B. Schwermetallen in die Mineralgebinde des Bodens. -       nicht reversible Bindung der Ionen. -       begrenzte „Entgiftung“ des Bodens -       Tonminerale erhalten dadurch ggf. eine Ladung, weil die ausgetauschen Atome nicht die selbe Ladung haben müssen wie die Vorgänger. Auf diese Art und Weise wird die, für die Pflanzenernährung relevante Kationenaustauschkapazität beeinflust(hängt von der Außenladung der Tonminerale ab)
• 19. Welche Nährstofffraktionen im Boden unterscheidet man üblicherweise? (3P)   -       fest gebundene Fraktionen -       nachlieferbare Fraktionen   \         pflanzenverfügbar -       gelöste Nährstoffe               /
• 21. Welche 3 Mechanismen tragen zur Nährstoffanlieferung an die Wurzel bei? (3P) -       Interzeption („Wurzeln wachsen zu den Nährstoffen) -       Massenfluss -       Diffusion
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• 22. Was versteht man unter „Interzeption“ und welche Mengen an P, K und Mg (kg/ha und 20 cm Bodenschicht) werden über diesen Prozess in einem gut versorgten Boden für die Pflanze verfügbar? (1+3 = 4P) -       direkter Kontakt zwischen Wurzeln und Nährstoffen im Boden bedingt durch Wurzelwachstum: -       abhängig von der Nährstoffmenge im Boden und dem Wurzelvolumen -       verfügbar durch Interzeption i.d.R. : P 10 kg /ha, K 15 kg Mg: 10 kg / ha
• 23. Was versteht man im Zusammenhang mit der Nährstoffbewegung im Boden unter „Massenfluss“ und wie hoch ist prozentuale Anteil den dieser Prozess für die Anlieferung der Nährstoffe N, P und K bei Getreide beiträgt? (4P) -       durch die Transpiration der Pflanzen entsteht ein Wasserfluss in Richtung der Pflanzenwurzeln -       mit dem zu den Wurzeln fließenden Wasser werden die darin gelösten Nährstoffe mit in die Wurzel befördert. -       Versorgung steigt mit: zunehmender Menge gelöster Nährstoffe und erhöhter Transpirationsrate   -       Nährstoffanlieferung durch Massenfluss im Getreide:   -       N 90 kg/ha, P 6 kg/ha, K 60 kg/ha
• 26. Was versteht man im Zusammenhang mit der Nährstoffbewegung im Boden unter „Diffusion“ und für welche Nährstoffe ist dieser Prozess besonders wichtig? (1+2 = 3P) -       Diffsion ist das „Nachströmen“ der Nährstoffe durch das Entstehen eines Konzentrationsgefälles. Nimmt die Pflanze mehr Nährstoffe auf als über die anderen beiden Wege an die Pflanze heran getragen werden, so beginnen Nährstoffe das Konzentrationsgefälle (Vorrausetzung ist Bodenfeuchte) auszugleichen. -       spielt besonders für P eine Rolle
• 28. Welche „Bodenfaktoren“ beeinflussen den Nährstoffantransport über Diffusion? (4P) -       Nährstoffart und -konzentration -       Pufferkapazität -       Wassergehalt -       Temperatur
• 29. Welche „Pflanzenfaktoren“ beeinflussen den Nährstoffantransport über Diffusion? (4P) -       Wurzellänge -       Wurzelhaarlänge -       Mycorrhiza -       Wurzelexudation
• 32. Welche methodischen Ansätze zur Erfassung des Wurzelsystems kennen Sie? (4P) -       Auswaschung von Wurzeln: o   Bestimmung der FM/TM o   Bestimmung der Wurzellänge o   Quantifizierung der Oberfläche durch Farbstoffanlagerung -       Wurzelbeobachtung am Standort o   Rhizotubes(Glasröhren im Boden) o   Profilwandmethode -       Tracer – Isotopmakierungen -       Wurzelkästen
• 38. Was versteht man unter dem ‚apparent free space‘ (AFS)? (2P) -       apparent free space (scheinbar freier Raum) -       Zellwände und wassergefüllte Interzellularräume
• 44. Nennen sie 3 wichtige membrangebundene Transport¬mechanismen entsprechend der Reihenfolge ihrer Transportleistung (von „gering“ nach „hoch“ geordnet). (3P) -       Ionnenpumpen -       Transportproteine -       Tunnel
• 45. Wodurch ist der 2-phasige Verlauf der K-Aufnahme in die Pflanzenzelle bei unterschiedlichem K-Angebot erklärbar? (2P) -       bei geringem Regulierungsbedarf wird zunächst mithilfe von Transportern Kalium eingeschleust, diese kommen jedoch ab einem bestimmten Niveau an ihre Grenzen – daraufhin werden K-Kanäle geöffnet(2. Stufe) und ermöglichen einen massiven Eintritt von K+-Ionen
• 48. Nennen Sie 4 Beispielspaare für echte Ionenkonkurrenz. (4x 0,5 = 2P) -       K+ / Rb+ -       Ca2+ / Sr2+ -       SO42- / SeO42- -       PO43- / AsO43-
• 49. Beschreiben und erklären sie den Einfluss einer Chlorid-Düngung auf die Nitrat-Gehalte in Gemüsepflanzen. (4P) -       durch die Zufuhr von Chlorid werden mehr Ionen in das Gemüse „gezogen“. Dementsprechend ist auch mehr Nitrat enhalten. è Das Gemüse wird schwerer
• 51. Welchen Einfluss hat die Außenkonzentration auf die Selektivität der Ionenaufnahme? Erklären Sie anhand des Beispiels K-/Na-Aufnahme! (3P) -       Mit steigendem Angebot(also erhöhter Außenkonzentration) geht die Selektivität zunehmend zurück, das Verhältnis von K zu Na nähert sich also fortlaufend an, obwohl es bei Normalversorgung ein relativ weites ist. -       Die Ausprägung des Effekts ist abhängig vom Nährstoff und der Pflanzenart.  
• 54. Wie verändert sich die Kalium-Aufnahme bei Applikation unterschiedlicher K-Verbindungen (Vergleich K-Chlorid zu K-Sulfat)? Erklären Sie in Stichworten! (4P) -       Bei niedrieger Aufnahme ist das Begleition weitgehend ohne Einfluss -       Steigt das Angebot außerhalb der Pflanze so sind hohe Aufnahmeraten möglich. Limitierend wirkt dann der Ladungsausgleich, KCl ist also im Vorteil, weil es eine geringere Aussenladung hat als KSO
• 55. Wie können Pflanzen eine unausgewogene Aufnahme von Kationen und Anionen ausgleichen? (3P) -       Pflanzen gleichen die Ladungen der aufgenommenen Ionen aus, indem sie entweder (ggf. mithilfe der Protonenpumpe) H+ Ionen aus dem Cytoplasma in den Apoplast befördern -       Oder wenn Ionen in die Vakuole gebracht werden, dann mit entsprechend geladenen Kohlenstoffketten die dort ebenfalls eingelagert werden. -       So ist ein entsprechender Ladungsausgleich immer realisierbar.
• 56. Wie Verändert sich der Gehalt an Kationen in der Pflanze bei Ammonium- im Vergleich zu Nitrat-Ernährung? (3P) -       Bei der Nitrat Düngung werden viele organische Anionen aufgenommen – um deren Ladungen auszugleichen wird vor allem K+ & Ca2+ in die Zelle geleitet. -       Bei der Ammonium Düngung befinden sich also in Summe deutlich weniger Ionen in der Pflanze, weil die negative Ladung des NO3- nicht ausgeglichen werden müssen.
• 57. Was versteht man unter dem „Xylem“ und welche Aufgabe hat es? (4P) -       Verholztes, „totes“ Gewebe innerhalb der Pflanze welches für den Transport von Wasser und den darin gelösten Nährstoffen, in der Pflanze, in Richtung Spross verantwortlich ist. -       Das Xylem bildet eine durchgängige Röhre durch die Pflanze, ähnlich wie ein Strohhalm -       Ist immer von lebendigen Zellen umgeben – befindet sich also niemals aussen an der Pflanze -       Abgabe von Ionen an das Xylem kann passiv(Konzentrationsgradienten folgend) und aktiv(Transportproteine) erfolgen
• 58. Nennen Sie die beiden treibenden Kräfte des Xylem-Transports.(2P) -       Transpirationssog -       Wurzeldruck
• 59. Welche Auswirkungen haben eine niedrige bzw. hohe Transpirationsrate auf die Verlagerung von Kalium bzw. Natrium? (4P) -       Verlagerung von Kalium ist unabhängig von der Transpiration -       Verlagerung von Natrium hingegen ist stark abhängig von der Transpiration.
• 60. Vergleichen sie die Ca- und K- Gehalte in Kartoffel-Blättern und Kartoffel-Knollen. Wie lässt sich dies erklären? (4P) -       In den Knollen sind die Ca-Gehalte verhältnismäßig zu den Blättern sehr gering, daraus kann man schließen, dass Ca überwiegend mit dem Transpirationsstrom verlagert wird. àIn den transpirierenden Organen ist also deutlich mehr Ca enthalten als in den Speicherorganen. -       Kalium hingegen ist in den Knollen und den Blättern scheinbar in gleichem Maße zu finden, es ist folglich also auch phloemmobil, anders als Calcium.
• 62. Woran kann man auch bei intakten Pflanzen den Wurzeldrucks erkennen? (2P) -       Bei intakten Pflanzen gut an der Guttation zu erkennen. -       Guttation: Tröpfchenbildung auf den Blättern auch wenn eigentlich keine Transpiration stattfindet
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• 67. Erklären Sie die Begriffe ‚Source‘ und ‚Sink‘. (2P) -       Source und Sink beschreiben sozusagen Start und Ziel des Phloems -       Phloem fördert Assimilate -       Source ist der Ort der Assimilatbildung, also die Blätter -       Sink ist der Ort der Einlagerung, also die Früchte oder Vegetationskegel
• 69. Welche Aufgaben hat der Phloem-Transport? (4P) -       Versorgung stark wachsender, aber schwach transpirierender Organe -       Regulierung der Nährstoffaufnahme o   Umverlagerte Nährstoffe können als Signalstoffe die Nährstoffaufnahmerate für N, P, K und S in den Wurzeln beeinflussen -       Verteilung von Nährstoffen nach Aufnahme durch die Blätter -       Rückverlagerung(im Falle von Seneszenz)
• 70. Nennen Sie die Voraussetzungen, die für die Rückverlagerung von Nährstoffen wichtig sind? (4 x 0,5 =2P) -       Überführung in translozierbare Form -       Transport über Symplasma zum Phloem -       Abgabe an das Phloem -       Mobilität im Phloem
• 73. Nennen sie je 2 Mineralstoffe mit hoher bzw. geringer Phloem-Mobilität. (4P) -       Hoch: o   Kalium, Magnesium, Phosphor, Schwefel(org.), Stickstoff(amino) -       Gering: o   Calcium, Mangan
• 74. Warum treten K-Mangelsymptome vorwiegend an älteren Blättern auf? (2P) -       K ist gut umverlagerbar und wird somit in alten Blättern oft wieder abgezogen wenn es knapp wird und zum Beispiel zu den Samen transportiert.
• 75. Erklären Sie warum N-Mangel an alten Blättern und S-Mangel bevorzugt an jungen Blättern auftritt. (4P) -       N ist gut translozierbar und wird somit bei Mängeln schnell aus alten Blättern in jüngere Organe umverlagert. -       Das ist bei Schwefel anders, eine mangelnde Versorgung wird bei diesem also eher zunächst an den jüngeren Blättern sichtbar, weil die alten nach wie vor relativ gut versorgt sind und der Schwefel entsprechend nicht abtransportiert werden kann.
• 77. Nennen sie 2 Nährstoffe (!!), die gasförmig über die Stomata aufgenommen werden. (2P) -       CO2 -       SO2
• 79. Benennen Sie die Funktionen von 3 verschiedenen Formulierungshilfsstoffen, die bei Blattdüngern eingesetzt werden. (3P) -       Dispergiermittel o   Halten Nährstoffe gleichmäßig in Suspensionen -       Netzmittel o   Sorgen für bessere Verteilung der Spritzbrühe auf dem Blatt -       Haftmittel o   Verhindern nach Antrocknen des Flüssigkeitsfilms das Abwaschen durch Regen oder Tau -       Absorptionsmittel: o   Fördern Aufnahme des Nährstoffs über das Blatt
• 82. Für welche Nährelemente (!!) ist die Blattdüngung von besonderer Bedeutung? (2P) -       Molybdän -       Bor -       Kufper -       Mangan -       Zink
• 85. Welche Vor- und Nachteile der Blattdüngung kennen Sie (jeweils 3 Stichworte)? (6P) -       Vorteile: o   Aufnahme sehr schnell o   Rasche Behebung von Mangelsituationen o   Gut bei Trockenheit und suboptimalen pH-Werten o   Hohe Nährstoffausnutzung o   Niedrigere Aufwandmengen möglich o   Kombinierbar mit PSM-Einsatz (z.B. Fungizid und Ährengabe)   -       Nachteile: o   Cuticula erschwert die Aufnahme o   Wirksamkeit stark abhängig von Umweltfaktoren o   Verätzungsgefahr o   Umfassende Makronährstoffversorgung nicht möglich o   Umverlagerung ist abhängig vom Nährstoff
• 86. Welche N-Verbindungen liegen in der Pflanze vor? (4P) -          NO3- -          NH4+/NH3 -          organisch gebundener Stickstoff in: o   NH2-Gruppe o   NH in der Peptidbindung bei Proteinen o   heterozyklisch gebunden (N-Basen der Nukleotide)
• 87. In welchen Formen wird Stickstoff in die Pflanze aufgenommen? Bewerten Sie jeweils (!) auch die Bedeutung für die Gesamt-N-Aufnahme! (4P) -          Die aufgenommenen Formen von oben nach unten, manche Pflanzen präferieren andere Formen o   NO3- (Nitrat) §  sehr große Bedeutung(dominierende N-Form in der Bodenlösung o   NH4+(Ammonium) §  große Bedeutung, liegt vor allem bei niedrigen pH-Werten vor o   NH3(Ammoniak) §  geringe Bedeutung, liegt bei hohen pH-Werten vor o   N2(elementarer Stickstoff) §  geringe Bedeutung, wird nur durch N-Fixierung der Leguminosen verfügbar gemacht o   R-NH2 geringe Bedeutung, z.B. durch Aufnahme von Aminosäuren
• 90. Benennen Sie 4 Faktoren, die die Nitrat-Reduktion in der Pflanze beeinflussen. (4P) -          NO3- -Angebot -          reduzierte N-Verbindungen -          Eisen-/Molybdän-Angebot -          Lichintensität -          Blattalter -          Pflanzenorgan
• 93. Welches Enzym ist für die biologische N2-Fixierung entscheidend und welche 2 Mikronährstoffe sind für den Aufbau des Enzyms von Bedeutung? (1+2 = 3P) -          Nitrogenase o   Fe & Mo
• 94. Welche 3 Lebensformen der N2-Fixierer sind ihnen bekannt und wie viel N wird jeweils schätzungsweise jährlich je Hektar gebunden (Angabe in kg N/ha und Jahr)? (6P) -          Symbiose: 20 – 400 kg N/ha im Jahr -          Assoziation: 10 – 200 kg N/ha im Jahr -          frei lebend: o   heterotroph: 1 – 2 kg N/ha im Jahr o   autotroph: 10 – 80 kg N/ha im Jahr
• 97. Nennen sie 4 essentielle Aminosäuren? (2P) -          Lysin -          Methionin -          Tryptophan -          Threonin -          Valin
• 101. Erklären Sie wie man anhand der Bestimmung des N-Gehaltes den Protein-Gehalt ableiten kann! (2P)   -          Proteine enthalten in der Regel zwischen 15 und 17 % N, das entspricht einem Faktor von 6,25. -          à N-Gehalt * 6,25 = Proteingehalt
• 104. Nennen Sie 4 Faktoren, die den Nitrat-Gehalt in pflanzlichen Nahrungsmitteln beeinflussen. (4x0,5 = 2P)   -          Pflanzenteil/Organ -          genetische Varianz -          Umweltfaktoren(Licht & Temperatur) -          Erntezeitpunkt(Entwicklungsstand) -          Nährstoffangebot -          Verarbeitung/Zubereitung
• 105. Beschreiben und erklären Sie die Unterschiede im Nitrat-Gehalt in verschiedenen Pflanzenorganen. (3P) -          Nitrat befindet sich vor allem im Stengel und in den Blattstielen -          Nitrat wird durch das Xylem transportiert und ist entsprechend in den an den Enden erhöht zu finden.
• 106. Wie (und warum) verändert sich der Nitrat-Gehalt im Spinat im Tagesverlauf? (4P) -          Tagsüber nimmer der Nitratgehalt im Spinat ab, weil nach langem Lichteinfall das angesammelte Nitrat verstoffwechselt wird. Im dunkeln wird das Nitrat aufgenommen und angereichert, und bei Licht geht der Verbrauch durch den Stoffwechsel schneller von statten, sodass die Nitrat-Konzentration tagsüber durch Lichteinfall abnimmt.

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