Bestimmung der Nährstoffkonzentrationen in der Bodenlösung und im Saft von Tomatenpflanzen
Die Bewässerungsdüngung erfordert schnelle und genaue Methoden zur Bestimmung der Nährstoffkonzentrationen in der Bodenlösung und im Pflanzensaft. Folegatti et al (2005) stellten fest, dass die Konzentrationen von Nitrat-, Kalium- und Natriumionen in der Bodenlösung und im Saft von Tomatenpflanzen, die mit LAQUAtwin-Ionentaschenmessgeräten bestimmt wurden, gut mit den Konzentrationen korrelierten, die in der Bodenlösung bzw. in der Blatttrockenmasse mit Standardmethoden im Labor ermittelt wurden, und kamen zu dem Schluss, dass LAQUAtwin-Ionentaschenmessgeräte nützliche und kostengünstige Hilfsmittel für das Fertigationsmanagement sind.
Einleitung
Pflanzen entnehmen dem Boden Nährstoffe für ihr Wachstum. Der Nährstoffgehalt im Boden und im Pflanzengewebe gibt Aufschluss über den Nährstoffbedarf der Nutzpflanzen. Folegatti et al. (2005) führten eine Studie durch, um die Leistung von Cardy-Ionenmessgeräten bei der Bestimmung der Konzentrationen von Nitrat- (NO₃⁻), Kalium- (K⁺) und Natriumionen (Na⁺) in Bodenlösung und Tomatenpflanzensaft für Zwecke des Fertigationsmanagements zu bewerten.
Obwohl Natriumionen (Na⁺) für Tomaten keine wichtige Rolle spielen, liefert ihre Konzentration in der Bodenlösung und im Pflanzensaft wertvolle Informationen bei der Verwendung von salzhaltigem Bewässerungswasser. Die Cardy-Ionenmessgeräte wurden später durch die Ionen-Taschenmessgeräte der LAQUAtwin B-700-Serie ersetzt, die über austauschbare Sensoren, eine verbesserte Software und eine optimierte Benutzeroberfläche verfügen. Die Ionen-Taschenmessgeräte LAQUAtwin B-722, B-731 und B-743 messen jeweils Natriumionen (Na⁺), Kaliumionen (K⁺) und Nitrationen (NO₃⁻). Wie ihre Vorgänger benötigen die Ionentaschenmessgeräte der LAQUAtwin B-700-Serie nur wenige Tropfen oder ein Mikrovolumen der Probe und liefern innerhalb von Sekunden Ergebnisse. Diese Vorteile ermöglichen es den Benutzern, eine große Anzahl von Proben schnell zu analysieren, sogar vor Ort.
Methode
In einem Gewächshaus in Piracicaba, SP, Brasilien, wurden Tomatenpflanzen mit unterschiedlichen Stickstoff- (N), Kalium- (K) und Salzgehalten im Bewässerungswasser kultiviert. Zu den verwendeten Düngemitteln und Salzen gehörten Ammoniumnitrat (NH₄NO₃), Kaliumchlorid (KCl), Calciumchlorid (CaCl₂) und Natriumchlorid (NaCl), die alle über Tropfbewässerung ausgebracht wurden.
Bodenlösungsproben wurden durchschnittlich alle 15 Tage entnommen, beginnend 24 Stunden nach der Bewässerung. Die Proben wurden in einer Tiefe von 15 cm mit porösen Keramikbechern entnommen. Die Konzentrationen von Nitrat- (NO₃⁻), Kalium- (K⁺) und Natriumionen (Na⁺) wurden mit Cardy-Ionenmessgeräten bestimmt. Diese Ergebnisse wurden dann mit den im Labor mit Standardmethoden – Flammenphotometrie für K⁺ und Na⁺ und Wasserdampfdestillation für NO₃⁻ – erzielten Ergebnissen verglichen.
Es wurden auch 50 Proben junger, voll entfalteter Blätter aus verschiedenen Behandlungen entnommen. Die Basis der Blattstiele wurde mit einer Knoblauchpresse gepresst und die Nährstoffe im Saft wurden mit Cardy-Ionenmessgeräten gemessen. Die Blätter wurden 48 Stunden lang bei 60 °C im Ofen getrocknet und der Gesamtgehalt an N, K und Na⁺ wurde im Labor nach der von Malavolta et al. (1997) vorgeschlagenen Methode bestimmt. Die Nährstoffkonzentrationen im Blattstiel-Saft wurden mit denen im trockenen Blattmaterial verglichen.
Die Cardy-Ionentaschenmessgeräte wurden vor der Verwendung und nach jeweils 10 Proben mit zwei Standardlösungen kalibriert. Um eine Kontamination durch Verschleppung zu vermeiden, wurden die Sensoren zwischen den Proben mit destilliertem Wasser gewaschen.
Abbildung 1A: Gewächshaus-Versuchstopf
Abbildung 1B: Basis des Blattstiels für die Saftnährstoffbestimmung
Ergebnisse und Nutzen
Die Konzentrationen von NO₃-, K⁺ und Na⁺ in der Bodenlösung, die mit Cardy-Ionenmessgeräten bestimmt wurden, zeigten eine starke Korrelation mit den Werten, die mit Standardlaborverfahren ermittelt wurden (siehe Abbildung 2). Die mit Cardy-Ionenmetern gemessenen NO₃-Konzentrationen waren etwa 39 % niedriger als die durch Destillation ermittelten Werte, während die K⁺- und Na⁺-Konzentrationen 21 % bzw. 67 % höher waren als die durch Flammenfotometrie ermittelten Werte. Die Bestimmungskoeffizienten (r²) waren für alle Ionen hoch, mit signifikanten Beziehungen auf dem 1%-Niveau (Tabelle 1).
Die Konzentrationen von NO₃-, K⁺ und Na⁺ im Blattsaft, die mit Cardy-Ionenmessgeräten gemessen wurden, korrelierten ebenfalls recht gut mit den in der Blatttrockenmasse gefundenen Konzentrationen. Die Zusammenhänge waren für alle Ionen statistisch signifikant (Tabelle 1). Die r²-Werte für die Nährstoffkonzentrationen im Blattsaft und in der Blatttrockenmasse entsprachen denen, die in anderen Studien beobachtet wurden. Es wurde keine frühere Literatur gefunden, die Na⁺-Konzentrationen in Blattsaft und Trockenmasse vergleicht.
Die Diskrepanzen zwischen den Messwerten des Cardy-Ionenmessers und den Standardmethoden waren wahrscheinlich auf Interferenzen mit anderen Ionen in der Bodenlösung und im Pflanzensaft zurückzuführen. Dennoch kamen Folegatti et al. (2005) zu dem Schluss, dass Cardy-Ionenmessgeräte - jetzt ersetzt durch LAQUAtwin-Ionentaschenmessgeräte - aufgrund ihrer guten Korrelation mit Standardmethoden für die Bestimmung von Nährstoffkonzentrationen in Bodenlösung und Blattsaft geeignet sind.
Referenzen und Leseempfehlungen
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Folegatti, M.V., Blanco, F.F., Boaretto, R.M., und Boaretto, A.E. (2005). Kalibrierung von Cardy-Ionen-Messgeräten zur Messung von Nährstoffkonzentrationen in der Bodenlösung und im Pflanzensaft. Sci. Agric. (Piracicaba, Braz.), 62(1), 8-11.
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Malavolta, E., Vitti, G.C., Oliveira, S.A. (1997). Avaliação do estado nutricional das plantas: princípios e aplicações. 2nd ed. Piracicaba: POTAFOS, 201p.
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