Bedarfsgerecht düngen
Unsere Kulturpflanzen benötigen neben Licht, Kohlendioxid und Wasser ganz bestimmte Pflanzennährstoffe. Grundsätzlich stehen diese in naturbelassenen humusreichen Böden zur Verfügung und können über die Pflanzenwurzeln aufgenommen werden. Für stabile und ausreichend hohe Ernteerträge von Kulturpflanzen müssen die Nährstoffe jedoch ganz gezielt zugeführt werden.
Am JKI wird der Frage nachgegangen, in welcher Menge und Form, wann und wie die Nährstoffe zugeführt werden sollten, um eine nachhaltige Pflanzenproduktion zu gewährleisten. Mit den mineralischen Düngemitteln muss schonend umgegangen werden. Die fossilen Phosphorvorkommen sind begrenzt und die Produktion von Stickstoff ist sehr energieintensiv. Der gezielte Einsatz von Düngemitteln ist aber auch eine wichtige Voraussetzung, um gesunde Nahrungsmittel in ausreichender Menge zu produzieren und gleichzeitig Umweltbelastungen zu minimieren. Die Versorgung der Pflanzen mit essenziellen Nährelementen ist nicht nur ein wichtiger ertragsbestimmender Faktor, sondern auch entscheidend für die Qualität pflanzlicher Produkte sowie die natürliche Widerstandskraft gegenüber abiotischen (z. B. Hitze und Trockenheit als Folge veränderter Klimabedingungen) und biotischen (Krankheiten und Schädlinge) Stressoren.
Pflanzenernährung, Pflanzenverfügbarkeit
Essenzielle Hauptnährstoffe für das Pflanzenwachstum sind Stickstoff, Phosphor, Kalium, Magnesium und Schwefel. Spurennährstoffe wie Eisen, Zink, Bor, Molybdän, Mangan u.a. werden nur in geringeren Mengen benötigt. Diese Nährstoffe müssen im Boden in pflanzenverfügbarer Form vorliegen. Sind sie zwar oft in ausreichender Menge vorhanden aber teilweise so gebunden, dass die Pflanzenwurzeln sie nicht aufnehmen können. Das sogenannte Minimumgesetz besagt, dass das Nährelement, welches in der kleinsten Menge verfügbar ist, über das Wachstum der Pflanzen und somit über den Ertrag entscheidet. Daher werden am JKI zahlreiche Fragestellungen der Pflanzenernährung in Feld- und Gefäßversuchen untersucht.
Stickstoff und Schwefel
Seit den 1990er Jahren ist das Nährelement Schwefel (S) in den Fokus der Pflanzenernährungsforschung gerückt. Da sich seit der effektiven industriellen Rauchgasentschwefelung Ende der achtziger Jahre in nahezu allen Kulturen Schwefelmangel manifestiert hat, werden Auswirkungen von Schwefeldefiziten und gegensteuernde Maßnahmen intensiv erforscht.
Der Stickstoffversorgung kommt eine zentrale Bedeutung zu und ist traditionell Gegenstand der Untersuchungen (siehe dazu auch: „Nährstoffbilanzen und Nachhaltigkeit“). Aktuell werden im JKI die Wechselwirkungen zwischen Schwefel- und Stickstoffernährung und die Folgen für Pflanzengesundheit, Ertrag und Qualität untersucht.
Phosphor - Neuartige Dünger auf dem Prüfstand
Aktuell steht das Nährelement Phosphor (P) aufgrund der endlichen Rohphosphatreserven in der Welt im Fokus der JKI-Forschung. Ein nachhaltiger Umgang mit dieser Ressource ist notwendig. Der verlustfreie Einsatz in der Landwirtschaft und die Rückführung des vom Menschen gebrauchten Phosphors sind Gegenstand der Untersuchungen. Für die Herstellung neuartiger P-Dünger werden häufig recycelte Abfallstoffe wie Klärschlämme, Schlacken oder Schlachtnebenprodukte verwendet.
Mit den in Klärschlamm, Fleischknochenmehlen, Komposten und Gülle enthaltenen Phosphormengen könnte laut Berechnungen eigentlich der Bedarf der deutschen Landwirtschaft gedeckt werden. Leider werfen die Recyclingprodukte Fragen bezüglich der Schadstoffbelastung, Seuchenhygiene und der Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors auf. Deshalb werden die pflanzenphysiologische Wirkung dieser Produkte und die Einflüsse auf Merkmale der Bodenfruchtbarkeit erforscht.
Es werden Kriterien zur Bewertung handelsfähiger Recyclingdüngemittel dahingehend entwickelt, dass diese Düngemittel vollständig für Kulturpflanzen ausnutzbar sind und keine unerwünschten Begleitstoffe enthalten. Außerdem wird der Versorgungszustand von landwirtschaftlichen Böden mit Phosphor und anderen Nährstoffen sowie deren Pflanzenverfügbarkeit untersucht. Daraus wird der Düngerbedarf abgeleitet.
