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Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

DUngemittel
Übungen im Experimentalvortrag f Ur Lehramtsk andidaten
von
Stephan Kläs
5S 1993
Gliederung
1. Geschichte der DUngung
2. Mineralisc he Pf lan2enn~hrstoffe
3. Definition und Einteilungssysteme fUr DUngemittel
4. MineraldUnger
4.1. Stickst o f f h a l tige Einn~hrstofdUnger
4.2 . Phosphathalt ige E i nn~h rst offdUnger
4.3 . KalkdUn ger
4.4. MehrkomponentendUnger
5. Organisc h e Düng e r
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1. Geschichte der DUngung
Die Ge!schichte der DllngL~ng ist ein wesentlicher Bestandteil der
Geschichte des Landbaus. Die DUngeranwendung reicht vermutlich bis
in die Anfe\nge des Ackerbaus vor über 5000 Jahren. Im primitiven
Hackbau nut z t e der Mensch i.n der Steinzeit z uriäcb s t di.e
naturgegebene Fruchtbarkeit der Böden, erkannte aber offenbar auch
frUhzeitig die Möglichkeit, das Wachstum der Kulturpflanzen durch
Zufuhr von DUngerstoffen zu verbessern. Primitive Formen der
DUngung waren jedenfalls bei den alten Kulturen der Menschheit wie
2.8. in China und SOdamerika weit verbreitet.
Die DOngungserfahrung der FrUhzeit wurde dann im klassischen
Altertum ausgebaut und beschrieben. Welchen herausragenden
~
I Stellenwert die Methoden des Ackerbaus b e s eßeri , ist bei vielen
r~mischen Gelehrten wie eato, Virgil oder Plinius nachzulesen. So
beantwortet esto die selbstgestellte Frage 11 Worin besteht der gL~te
Ackerbau? Zum ersten im guten Pflegen, zum zweiten im guten
PflUgen, zum dritten im Düngen".
Zus~tzlich zur Brache als einer Regeneration
N~:H-)rstoffvorräte dienten folgende Dünger oer-e I ts im
Erg~nzung
der Bodenfruchtbarkeit:
nattlrlicher
Altertum
z ur-
Stallmist und Kompost
- pflanzliche und tierische Abf~lle (Stroh, Blut, etc.)
- Fäkalien von Mensch und Haustier
- Schlamm aus FlUssen und Teichen
- Streu und Bodenmaterial aus dem Wald
- Tang und sonstige Pflanzen, sowie Fischabf~lle aus dem Meer
- GrUndUnger ( grUne Pflanzen als DUnger)
- Salzhaltige Erden
- Asche (aus Stroh, Holz, Knochen, Bodenmaterial, etc.)
Mergel, Kalk, Gips
Das Prinzip der Düngung mit diesen Stoffen beruht im wesentlichen
auf einer Schließung des N~hrstoffkreislaufs. Auf diese Weise kann
langfristig zumindest ein niedriges Ertragsniveau aufrecht
erhalten wer-·den. Mi t dieser empirischen DUngL~ng hat der Leriooau
der Welt bis etwa zum 19. Jahrhundert gewirtschaftet.
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Theoretische Grundlage war die Humustheorie von Aristoteles (384­
324 v. Chr.):
"Die Pf lanze et~ni:ihrt sich von Humusstoffen , die sie mi t den
Wurzeln aus dem Boden aufnimmt, nach dem Absterben wird sie wieder
zu Humus, und Humusstoffe sind daher DUnger."
Letzter bedeutender Vertreter der Humustheorie war der Arzt und
A9ronorn (= wi ssenschaft!. ausgebildeter Landwirt) Albrecht Thaer
(1752-1828). Grundlegende Neuerungen in der DUngung, die zu einem
dauerhaf t en Vorteil fUhrt en, gab es also bis zum 19. Jahrhundert
nicht. Die S i tuat ion des Landbaus vom Mittelal t e r- bis etwa 1800
war somit gekennzeichnet durch geringe und außerdem unsichere
Ertri:ige. Die folgende Tabelle (siehe Fol Le ) ver-deut; licht, dar) die
Bodenfruchtbarkeit insgesamt auf einem niedrigen Niveau blieb.
Mit dem Beginn der modernen Chemie und eines bessern
Grundversti:indnisses des pflanzl. Stoffwechsels gelangt auch die
bisher empirisch betriebene DUngung in das BIickfeld der
Naturwissenschaften. Alexander von Humbold weist 1804 nach seiner
SUdamerikareise auf die dUngende Wirkung des Guanos und des
Salpeters hin, was spi:iter zu den ersten Importen dieser Stoffe als
DUnger nach Europa fUhrt. Eine gewisse Bedeutung erlangt der
Einsatz von HandelsdUngern jedoch erst, nachdem Justus von Liebig
1840 das Bu ch mi t dem Titel "Die Chemie in ihrer Anwendung auf
Agrikultur und Physiologie" veröffentlicht. Seine Hauptthesen
waren:
1 . Die Pflanzen erni:ihren sich nicht vom Humus, sondern von
Mineralstoffen.
2. Unentbehrli ch fUr die Pflanzen sind Kohlensäure, Wasser,
Ammoniak oder Salpetersäure, Kali, Kalk, Bittererde,
Phosphorsi:iure, Eisen, Schwefel- und Kieselsi:iure.
3. Alle diese Nährstoffe sind gleich wichtig.
4. Fehlt ein einziger, so i st selbst der größte Überschuß eines
anderen wirkungslos (Gesetz des Minimums).
5 . Die Pflanze bezieht die Ni:ihrstoffe aus dem Boden und der Luft.
6. Um ein Feld fruchtbar zu erhalten mUssen die in der Ernte entzogenen
minerali s chen Stoffe vollständig wieder zugefUhrt
werden.
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7u
Mist, Jauche und Exkremente wirken nicht als organische DUngerbestandteile,
sondern müssen erst durch Fäulnis und Ver'wesung
zu unorganischen Produkten zerfallen.
r
Die neue sog. Mineralstofftheorie fand in der Praxis nicht leicht
Eingang, zumal der erste von Liebig selbst entwickelte
PatentdUnger im praktischen DUngungsversuch völlig versagte.
Liebig hatte den Verlust von Nährstoffen durch Auswaschung aus dem
Boden befUrchtet und deshalb die verwendeten Phosphat- und
KaI isalze zu einer wasserunlösl iehen Substanz verschmolzen u
Dadurch war sie leider fUr die Pflanzen unverfUgbar geworden. Erst
als die Ursachen des Anfangsmißerfolges aufgeklMrt werden konnten,
war der Weg frei fUr das neue Konzept der wasserlöslichen DUnger.
Wie Liebig richtig er-karmt.e , benötigt der pflanzliche OrganiSmL~s
neben Kohlenstoff, Wasset~stoff und Sauerstoff, welche bei der
Photosynthese aus C02 und Wasser in organische Verbindungen
eingebaut werden, weitere Elemente.
2. Mineralische Pflanzennährstoffe
Die von den Pflanzen aufgenommene Mineralstoffe sind sm besten zu
studieren, wenn mem die Asche von vollständig verbrannten
Pf Leriz errt e L len unt e r-e.ucrrt . In ihre sind fast alle aus dem Bod'3'n
stammenden Mineralbestandteile enthalten.
VERSUCH 1: Ionennachweise in Pflanzenasehe
\lel--s ucrreaurcr,TlJhr"'l..Jng ...
Reak t i orrso I e i ctvurraerr :
siehe A,..-,hang
siehe Pol i e
Neben diesen 3 nacrlgewiesenen Lorien sind bistler 13 Mineralstoffe
bekannt, die fUr höhere Pflanzen essentiell sind. Man
unterscheidet dabei zwischen Haupt/Makroelementen und Spuren/
Mikron~hrstoffen,
die nur in sehr geringen Mengen benötigt werdenu
Makronährstoffe werden von der Pf lanze in grör3erem Umfarl'~
benrjtigt: Stickstoff( N03-,NH4+), Schwefel ( 504. 2 - ) , Phosphor (
P04 3 - ) , Kalium( K+), Calcium( Ca 2 + ) , Maagnesium( Mg 2 + ) , Ei.setNl(
Fe 2 + ) .
Mikron~hrstoffe werden auch als Spurenelemente bezeichnet und
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werden nur in sehr kleinen Mengen ben5tigt: Bor, Mangan, Kupfer,
Zink,
Molybdän.
Die mineralischen N~hrelemente kommen im Boden in gelöster oder in
gebundener Form vor. Gelöst ist nur ein sehr geringer Anteil
(wer,iger als 0,2%). Etwa 98% sind in Mineralien, schwerlöslichen
Verbindungen (Sulfaten, Phosphaten, Carbonaten), Humus und
sonstigem organischen Material festgelegt. Sie werden nur sehr
larlgSam durch Verwi tterung und ZersetzL~ng frei.gesetzt. Der Res.t
von etwa 2% ist adsorptiv an kolloidale Bodenteilchen mit
UberschUssigen Ladungen gebunden. W~hrend die Ionen aus der
Bodenlösung relativ leicht PflanzenverfUgbar sind, können Ionen
die adsorptiv an kolloidale Bodenteilchen gebUrlden sind, nur auf
dem Weg eines Ionenaustausches aufgenommen werden. (siehe FOLIE)
Auf dem Wege eines Ionenaustausches (H+ gegen HC03 gegen Anionen)
oder auch Uber eine Ausscheidung von organischen Verbindungen
(Citronensäure, AmeLserrsäur-e ) welche vor allem Schwermetalle
l5s1ich machen und binden (Chelate), konkurriert die Wurzel
gewi e s er-rneß eri mi t den Bodenkolloi.den in der Auf nehme von IOnet-l.
Die Freisetzung von Mineralstoffen aus organischen Materialien ist
von mikrobiellen Prozessen abhängig.
3. Definition und Einteilungssysteme fUr DUngemittel
Unter Düngung versteht man die Zufuhr jeden Faktors der den Ertrag
urid die Qualit~tsmer'

.
Wege~n der Vielf~ltigkeit der DUt,gerstoffe ist es schwierig, ein
allen gerecr1t werdendes Eitlteilungssy.stem aufzustellen.. Ich hat,e
mich fUr eine Einteilung nach der Art der chemischen Bindung
entschieden. Dabei kann man zwischen organischen und anorganischen
DUngern unterscheiden:
Einteilung nach der Art der chemischen Verbindung
a) Organische DUnger sind meistens Gemische vieler organischer
Verbindungen 211B. die natUrlichen organischen Dünger wie
Stallmist, GOlle, usw; Es k~nnen aber auch definierte
Einzelverbindutigen sein, wie 2.BII einige besonders langsam
wirkende N~DUnger
oder Harnstoff.
b) Mineraldünger (anorganische DOnger) bestehen aus einzelnen oder
mehreren anorganischen Verbindungen (Salzen, Oxiden ." .. ). Sie
enthalten meist mineralische Nähr-'stoffe oder ergeben diese nac·h
Umset 2 uric ,
Die MineraldUnger können zus~t2lich in Einn~hrstoff und
Mehrnährstoffdünger gegliedert werden ..
bl) Einn~hrstoffdUnger enthalten nur einen wesentlichen N~hrstoff
2MBM Dünger, die nur N enthalten wie NH4N03).
b2) Mehrn~hrstoffdOnger sind Dünger mit mehreren Nährstoffen,
wobe I meri b Ls zu 6 oder noch met""lr N~hrstotfe unterscheiden kann ..
Mehrn~hrstoffdUnger gewinnen aufgrund anwendungstechnischer,
pflanzenphysiologischer und vor allem auch arbeitswirtschaftlicher
Gr....üride 2L~nerlmetid an Bedeutung.. Denn()ch mC5chte ich z uriäch s t einige
ausgewählte EinnährstoffdUnger vorstellen.
4. MineraldUnger
4.1. stickstoffhaltige Einn~hrstoffdUnger
1822 wL~rden nachweisbar schon 1044 T Salpeter aus rohem Chi le­
Salpeter hergestell t.. Die erste Salpeterladung kam bereits 1830
nach Deutschland, aLlS Kostengründen wurde jedoch bevor-zuct Guano
importiert, dessen Einfuhr 1870 522 .. 000 Tonnen erreichte.
Eine wertvolle Bereicherung erfuhren die N-DUnger durch das
Ammoniumsulfat, das als ~ltestes, synthetisch hergestelltes
D(Jngemittel gi 1t. Man gewann es aus den ammoniakhal t igen
Wasctlwasserrl der Kokereien und Gaswerke durch Neutra 1 i sat. ion mit
SC':;~V1wefels~ure. Mit der Ammoniaksynthese war dann seit 1913 die
M~glichkeit geschaffen, den Luftstickstoff fUr die Herstellung von
DUngemitteln nutzbar zu machen. Die Darstellungsvarianten zur
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großtechnischen Herstellung von Ammoniumsulfat sind vielfMltig,
ich möchte das sogn. Gipsverfahren im folgenden Ver"'suc:h
simulieren, bei dem zur Einsparung der SchwefelsMure wässrige
Ammoniaklösungen mit C02 ges~ttigt werden.
Vers,LICt'1 2: Darstellutig von AmmotiiLJmsLll fat nach dem Gipsverf~hren
Reaktiorisgleic-hL,h~gel7.· sie-he Folie
FUr die gezielte Erzeugung von Ammoniumsulfat unmittelbar aus
syntheti.schem
Ammoniak
dient
seit 1949 nicht mehr
das
Gipsver'fahren,
e orider-ri
das
sog ..
Sättigerverfahren,
bei
dem
Ammoniakgas in verdUnnte Schwefels~ure geleitet wirdN Die S~ttiger
(das sind die Reaktionsgef~ße) fUr die Neutralisation von NH3 mit
r r~2S04 werden meist im Vakuum betrieben. Die hierdurch erzielte
Absenkung der Temperatur bedeutet eine Minderung der Anf~lligkeit
durch Korrosion. Das Verfahren wird inzwisctlen kaum
angewetidet, da der Ammoniumsul fatbedarf aus dem Zwangsanfall in
verschiedensten Prozessen gedeckt wi.rd, so bei den
Entschwefelung von Rauchgasen und bei der Caprolactamherstellung.
Wenn auch die Produkt i ori v ori Arnmori i umsu 1 f e t von den hochwert i gen
f1et-lrnär.rstoffdüngern Uberrundet wurde, so ist es doch in einigen
LMndern ein wichtiges DUngemittel geblieben .. Das liegt einerseits
esrn gUnstigen Preis, zum anderen an der gegenUber Nitratstickstoff
b e e s e r-eri Adsorption des Ammoniumstickstof'fs an die Bodenkollofeie
urid die dadL~rch bedingte geringere AL~swaschung. Weitere wicrltige
StickstoffeinzeldUnger
zL~sammengeste.11t.
si.nd i.n der folgenden Tabelle
STICKSTOFFEINZELDÜNGER
Ammoni L~mdtlnger'"
Ammoniakwasser
Ammorif rrms.u I fett
NitratdUnger
CalciL~mnitrat
Natriumnitrat
AmiddUnger
Harnstoff
Kalkstickstoff
N-DepotdUnger
Crotonylidendiharnstoff
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Die DOngemitte 1 industrie i st s e i t Jahren um die Entwi c klung sog .
Depot dUnget~ bemUht , deren wasserunlösl icher Stickstoff erst nach
mikrobiologi s chen und chemischen Umwandlungen im Boden für die
Pflanze ver-wer-t b e r- wird. Au s ökonomisch e n GrUnden bes chränkt sich
bisher die Anwendung solcher langsam wirkender Stickstoffdünger
auf Zierrasenflächen u nd Sonderkulturen . Chemische h a n d e l t es sich
um Kondensationsprodukte von Harnstoff mit verschiedenen
Al d ehy d e n.
4.2. Phosphathalt ige EinnährstoffdOnger
Mi n e r a l i s c h e Phosphatdünger umfassen einen weiten Bereich v on
Verbindungen und haben f Or di e DUngung unters chiedliche Vor- und
Nachteile . Au s d e r sehr gror~en Palette der PhosphatdUnger möchte
r>
r ich nur das Su p e r p hosp h a t vorstellen, es ist das älteste technisch
\ ..,,)
erzeugte Düngemittel Oberhaup t . Da s in der Natur al s Apa t i t o der
Phosphorit vorkommende tertiäre Calziumphosphat ist in Wasser
praktisch unlöslich u nd wi r d von Pflanzen nicht ohne weiteres
aufgenommen. Es muß daher erst in das wasserlösliche pr i märe
Calziumphosphat umgewandelt Dies geschieht durch
a u f s c h l i e ße n des Rohphosphates mi t einer definierten Me n g e an
halbkonzentrierter S chwe felsäure:
Das dabei entstehende Ge mi s c h v o n primärem Calz iumphosphat und
Gips heißt Superphosphat . Die Superphosphat i ndustrie verbraucht
V ca . 60% der Welterzeugung a n Sc l''lwefelsäure. Dabei sind or-o Tonne
Erz c a. 0 .6 Tonnen Schwefelsäure erforderlich (Berechnet auf 100%
ige Schwefel säure). Bei unzure ichender Schwefelsäuremenge
entstünde s ekundäres Phosphat:
Ca3 (POol- ) 2 + H2S0 4- --------)~ 2 CaH P04 + CaSO ol-
Be i
Säureüberschuß Phosphorsäure
Ca3 (P04) 2 + 3H2 S 0 4--------)~ 2 H3P0 4 + 3 CaS04
Liegen c arbonatreiche, phosphorsäure arme Ph o s p h a t e v o r , so
erfolgt der Auf s chluß Vorteilhaft statt mit Schwefelsäure mit
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Pho sphor s~ure , da d ann nicht nur das Calziumphos phat, son d e r n auch
das Calziumcarbonat in prim~res Phosphat u mgewandelt wird.
CaC03 + 2H3PO~------------------~•• Ca(H2PO~)2 + C0 2 + H20
Man e rh~lt so Doppelsuperphosphat.
Die löslichen DUngerphosphate unterliegen nach der Ausbringung
zahlreichen Umwandlungsprozessen, dabei s i n d F ~llungs- u n d
Ad s orptionsv or g~nge
Bedeutung.
je nach Ph-Wert d e s Bodens von
4.3. KalkdUnger
Die Herstellung von KalkdUngern erfolgt meist aus natUrliche n
Carbonaten durch Vermahlung o d e r c hemisch e Umsetzung.
Die Zufuhr v o n NMhrstoffen wie Calcium o d e r Magnesium ist bei der
KalkdUngung e h e r unbedeutend, DUngekalke werden vor allem zur
v er-bes ser-uno der Bodeneigenschaften eingesetzt. Dabe i kann man 3
Wirkungsebenen unters cheiden: Zum einen dienen DUngekalke zur
Re gulierung der B o d e nt~ e a k t i o n , sie wirken einer Bodenversauerung
entgegen. Dies ist von grof~er Bedeutung, im s aur-en Milieu k ö n nen
Aluminium-Vergi ftungen bei Pf lanzen auftreten, ebenso kön n e n die
im sauren Milieu v orhandenen freien Aluminium und Eisen I onen zur
F e s t; l e gung von DUngerphophaten fUhren; Eine v er-stär-k t e
Kationenauswas chung und die Abtötung oder Hemmung mikrobiellen
Lebens sind wei t e r-e mögliche F olges ch ~den bei saurer
Bodenreaktion . Zum z we i t e n i st die h y g r o s k opisch e Wirkung v on
g ebranntem Kalk zu nennen. So verhindert Kal kung z , ß. d ie
Au sbildung der sog. Kohlhernie, dabei bef~llt der Sc h l e i mp i l z
Plasmodiophora brasicae den Wurzelbereich von vielen KreuzblUtlern
wie Ra ps o der- Kohl. Die durch Kalkung bedingte alkalis che
Bodenreaktion verhindert die Keimung der Pilzsporen. Weiterhin
werden Kalkungen zur Auf lockerung des BodengefUges durchg efUhrt.
Dabei l o ckert vor allem gebrannter Kalk durch den s og.
Ablös chvorgang das BodengefUge. Zum einen i st der Ab lös c h v o rga ng
mit einer Volumenverdoppelung des Calciumoxides verbunden, zum
anderen wird durch die exotherme Reaktion die Bodenluft erwärmt,
sie dehnt sich also aus. Di e e xotherm e Reaktion wird im folgend en
Versuch demonstriert.
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Ve r such 3 : Exotherme Re a k t i o n v on g e bran n t e m Kalk
Re aktio n s g l eichung: s. Folie
4.4. MehrkomponentendUnger
Mehrk omp o n e ntendUnger werden a u c h als Mi s;ch- bzw. VolldUnget~
bezeichnet und enthalten mindestens z we i wichtige Pflanzenn
~hr st offe . Der Gehalt an den einzelnen Komponenten wird d urch %-
Zah l e n aus ged r Uc k t: z. B. ent hält der Mi s chdUnger NITROPHOS I

5. Organische DUnger
Die wi c ht i g sten organi s chen DUnger sin d J auche, S t a l l mi s t u n d
GUl le , die man insgesamt auch a l s Wirtschaf t s dün g e r bezeich net , da
sie im l andwirtschaftlichen Betrieb anf allen. Kennzeichnend f ü r
orga n i sch e Dü nger ist d e ren Anteil a n o rga n isch e r S u bstanz und d ie
z um Teil stark sch wa n ken d e N ~hrstoffzusammens et zung.
In d er Tabelle h abe ich die N ~h r s t off g eh alte von Rinder- u n d
Sch we i negUl l e gegenUbergestellt. Man s i e h t , dal3 Rindet~ güll en
relativ g roße Meng en Kal i um beinhalten, w~hrend Schwe i n egUl len
r e i ch an Stickstoff und Phosphat sind.
Die Ro hgü l l e v e r g ~ rt
Stic kstoff a u s der
d urch md k r- o b LeLl e Ums e t z ungen, wodurch der
o rg. Bindung größt e nte i l s in mineral i s che
Formen UberfUhrt wird. Einen Teilprozef3 der Ammonifikation,
n~ m l ic h
E nz ymaktivit~t
d en Ab bau von Har-rist o r r e n zu Ammoniak und CO:z d urch
habe ich exemplarisch aufge fUhrt:
Versuch 5: Na chweis von Ammoniak in GUlle
~~rsuchs durchfih~rung.
Reak tionsg 1 e i cricma s .
s. Anhang
Anhang
Das durch die Ammonifi katio n geb i lde te NH 3 bz w. Am mo ni u m k a n n v on
andere n Mi k r o o r ganismen zu Nitrit bzw. Nitrat oxidiert we r d e n.
Dieser Vo rgang wird als Nitrifikation bezeichnet. Er g l i e d ert s i ch
in zwei Teilproz ess e :
1) Nitritbildung durch c hemo t r o p h e Bakterien der Gattung
Nitrosomonas
2) Nitrat b ildung d urch Nitrobakter Arten die ebenfalls z u den
chemot rohphen Bakterien gerechnet werden .
Der Nitrifikationsverlauf von NH3 ist im f olgende n Schema
dar g e s tellt n a ch Amm o niumgabe s t e igt zun~ c h st der N02 Gehalt d u rch
Nitrosom ona sa ktivit ~t
s t a rk a n , a b eine r b e stimmten NO :

Nitr oba c t e r liefe rt, z u m erider-eri aber auch d e s halb, weil zu h o h e
Nitritkonzentrationen für Nitrosomonas gifti g sin d .
Die Nitrif i kation von NH,+ zu N0 2- möchte i ch im näch s t e n Versuch
nachwe i s en.
Versuch 6: Nitrifik a tion d urch Nitrosomonas
vereucrisaur-ctvrünr-uno s. Anha ng
Re aktionsgl e i chung s . Anhang
In dem Er len meye rkolbe n h abe i c h eine NH,+ ha l tig e Nährsalzlö sung
vorge legt u n d die se rni t einer S p a telsp i tze Ga t~ te n erd e be i mpft . in
dieser Erde befind en s ich sowo h l Nitrosomo n a s als auch Nitrobakter
Ar t en. Dur ch di e Zugabe v o n NH,+ pro duz ieren zun~ch st f ast
ausschließ l ich die Nitro s omonas Arten N02-, das i ch dur-ch Lun g e s
Re a g e n z n a chweisen möcht e . Lu nges Rea g enz besteht aus einer
Mischung a u s e s s i gsaurer S u lfa n i ls~ ure lös ung mit e iner w ~ßr igen
Al p h a-Na pht h yl a mi n-Lö sung . Bei Anwesenheit v on N0 2--Ionen b i lden
sich a u fgrun d es sauren Milieus Nitrosylkationen die Nukleophil am
S t i ckstof f d e r Ami d grup pe a n g r e i fen u n d somit farblo s e Di a z on i um
I onen b i lden. Di e f olgende Kupplungsreaktion lief e rt den r oten
F a r b s t off.
Mit einer Blindpro be b e i der i ch eine Spatelspitze Gartenerde o hne
N ~h r st o ffe belasse n h abe , f ~llt der N02-- Na chweis negativ a us.
Al l e Düng e rnitt e l werd en al s o er-st nac h d e r eben
d emonstrierten Mineralis a tion p flanzenverfügbar. Da Arn moni f ikat ion
u nd Ni t r'i 'f i k a t i o n sehr s t a rk w itterungsa bh~ngi g s i n d
( Temperatur/Bodenfeuchtigkeit) muß die Gü l leausbringung ze i t lich
genau d osiert werden, d. h. die Gülle muß früh g enug auf d ie Acke r
gebracht we rden um z u gar a n t i e r e n , d al3 die Pf lanzen noch vor der
Ernt e den größten Teil des sic h b i ldenden N03- a ufnehmen könne n .
Er fol gt die Ausbringu ng zum f als chen Ze i tpunkt unterlie gen die
sich bildenden N0 3- -Ionen verm e hrt Auswas chung s pro z e s s en .
Daher s i nd vor a l lem org .
Grun d wasser verantwort l i c h .
Dünger für den N03 - Eintrag ins
Zu m Sc h luß meines Vortrages mö c hte i c h n o c h rnö g lich e Auswi r k ung en
v o n mangelnder N~ h t~ s t off ver s o r gung bei Pf lanzen vorstellen. Da z u
habe i ch Pflanz enstec klinge d er- Gattun g Tra d e s c anti a in
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Mangelmedien UberfUhrt und dort seit 6
~ußere Inspektion der Pflanzen soll
exemplarisch Mangelsymptome aufzeigen.
Wochen angezogen. Die
an zwei Beispielen
Zun~chst zu Pflanzen, die in Ca Mangel gezogen wurden: Ca2+ ist in
der Pflanze nur wenig beweglich, bei Mangel kann es daher aus den
noch besser versorgten ~lteren Bl~ttern kaum abgezogen werden,
ME§ngel treten also zuerst an jungen Geweben ei.rr , d. h , s~)"or3- urid
Wurzelwachstum sind behindert.
Pflanzen mit Stickstoffmangel: Da Stickstoff zu den mobilen
c
Elementen gerechnet wird, d.h. N-haltige Verbindungen ~lterer
Organe werden bei Mangel abgebaut und zu wachsenden Geweben
transport iert, zeigt sich ein N-Matlgel 2unäc~rlst an MI. teren
B 1. Mt t er-n , DL!r'ct~) Abbesu von PrcJteinen und Cr,lorophy11 kommt es ZLJ
einer Aufhellung älterer 81~tter (Sklorosen).
Die mangelnde N-Versorgung möchte ich quantitativ untersuchen, zu
diesem Zweck werde Lch eine Stickstoff-BestimmLJng nach Kjeldar'll
cll..,lr·c:hfllt~·lrt.~rl .. Die Bes.t Lrnmtrrio soll z orn e i nen an Pflanzer) erfc1 l g e tl
die im N-Mangelmedium, zum anderen an Pflanzen die in einer
Vollsalzlösung gehalten wurden.
}L~L:§Jd..9 h-Z~ Q u §l n t ..i :tat i ve S t i c k s t o'f f t) e s t i;J1l.frlJdlJ.2-ll-SJ C Q,.J5.i..e 1 d i;::i i
Einige Arbeitsschritte sind bereits durchgefUhrt worden:
1.) Trocknung von Blattmaterial im Trockenschrank
2 .. ) Eine abgewogene Menge an B1Mttern wurde mit konzentrierter
Schwefels~ure in Gegenwart von Aufschlußkatalysatoren mehrere
Stunden gekc)cr,t.
3 .. ) Die Probe wurde quantitativ in den Reaktionskolben einer
KJeldahl Apperatur UberfUhrt ..
Durcrl ZLJgabe v ori 40 ml 33% NaOH (SOg .. Kjeldahl1.auge) ~'ird d i.e
Lösung alkalisch gemacht und das Ammoniumsulfat in Ammoniak
umgesetztN
Dtf.~r· Ammori I ak '~ird c1urch Wasserdampfdesti1ation in e i rre mit 25ml
0.1 molarer Hel beschickte Vorlage überfUhrt.
Diein der Vor lage verbl iebene Säuremen';1e wird titrimetr i sch mi t
0.1 molarer NaOH bestimmt ..
Die be i der Titrat i on verbrauchte Menge an r\laOH e rrt sr.Jr i c h t ge:rlaLJ
der Menge noch vorhandener 0.1 molarer Hel.
Indikator: Mischung aus Methylenblau und Methylrot
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Versuchsbeschreibungen
Versuch 1: siehe Kopie
Versuch 2: siehe Kopie
Versuch 3: Der Versuch wird mit einem sog. Thermoskop durchgefUhrt.
Dazu fUllt man gebrannten Kalk in das Reaktionsgef~ß und
versetzt diesen mit einigen ml. Wasser. Die exotherme Reaktion
kann mit Hilfe eines Manometers verfolgt werden.
Versuch 4:FUr den Nitratnachweis stellt man eine schwach salzsaure
FeS04-Lösung her und gibt einige ml DUngerlösung hinzu.
Anschließend unterschichtet man das Gemisch mit konz.
Schwefels~ure. In der BerUhrungszone entsteht Salpeters~ure, die
durch freie Fe-Ionen zu NO reduziert wird. Das Stickstoffmonoxid
wird durch UberschUssige Fe-Ionen in einer Ligandenaustauschreaktion
komplex gebunden.
Der Bornachweis soll durch die grUne Flammenf~rbung des
Bors~uretriethylesters erfolgen. Etwas fester DUnger wird mit
Ethanol und Schwefels~ure versetzt, die entstehende Bors~ure
verbindet sich mit dem Alkohol unter Wasserabspaltung zum
80rs~uretriethylester. Die konzentrier'te Schwefels~ure begUnstigt
die Wasserabspaltung und verschiebt das Gleichgewicht zugunsten
der Esterbildung.
B407 2- + 5 H20 + H2S04 ~ 4 B(OH)3 + S04 S~ure-Base Reaktion
nach Brönstedt und Lewis.
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Der Bors~uretriethylesterverursacht eine grUne Flammenf~rbung
aufgrund der sekund~ren Bildung von angeregten B203 MolekUlen.
Die Lichtemission wird durch Energieabgabe der Elektror1en des
angeregten B203 MolekUls bewirkt, die von dem höheren angeregten
Zustand in den Grundzustand Ubergehen.
Zum Mangannachweis gibt man zur DUngerlösung etwas konzentrierte
Salpeters~ure. Anschließend gibt man eine Spatelspitze des
starken Oxidationsmittels Bleidioxid hinzu und erhitzt kurz, es
entsteht die fUr Permanganate typische violettrote FMrbung, da
das Mangan (11) Ion in saurer Lösung durch Pb02 bis zum
vierwertigen Mangan oxidiert wird.
Versuch 5: Nachweis von Ammoniak in GUlle Dazu leitet man durch
ein VorratsgefMß Luft, durch ein Ableitrohr wird die NH3-haltige
Luft in einen Erlenmeyerkolben geleitet, wo man
eine w~ßrige
Phenolphthaleinlösung als Indikator vorgelegt hat. Der
Farbumschlag des Indikators soll dabei als Nachweis dienen. Bei
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der Einleitung v on NH 3 in Wa s s er bildet s ich z u n ~ c hs t ein
Gashydra t , in der ans chließend en S ~ ure- B as e - R e ak t i o n n a ch
Bröns t e d t r e a g i ert de ~ Ammoniak unter Pr otonenaufnahme zum
Ammoni u mi on, Wa s s er unt e r Pr otonenab g a b e z u m HYdro xi d i on , welche s
den I ndikat or d e protoni ert.
Versu c h 6: Herstellung des Versuehsansatzes
Man l ö ß t in 10 0 ml Wa s s er : 19 (NH4) 2S04 ; 0 ,2g Mg So4; 0 ,02 g CaCl 2 ;
O,l g K2HPO. d azu 5 ml Sp u r e n e l e me n t l ösu n g . 60ml dieser Lö sung g i b t
man in e inen 30 0 ml Erlenmeyer k o lben und f Ugt ans ehl. e ine
Spa tel sp i t z e Gartene rde hinzu. Der Na c hweis v on Nitritionen
e r fol g t nach 6 Ta gen.
Bl indprobe : 6 0 ml Leitung sw a s s er werd en mit einer Spate l spi t ze
Gartenerde v e r s etzt, der Nitri t nach we is v e rl ~uft n e g a tiv .
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