Nährstoff-Bedarf von Poa annua (Einjährige Rispe)
Prof. Al J. Turgeon
Die für ein nachhaltiges, gesundes Wachstum erforderliche Dünger-Menge hängt von vielen Faktoren ab. Von Bedeutung sind hier insbesondere die vorherrschende Gräser-Art, die lokalen klimatischen und mikro-klimatischen Bedingungen, die Zusammensetzung und Struktur des Bodens sowie die Art, Intensität und Häufigkeit durchgeführter mechanischer Maßnahmen.
Die benötigte Menge eines Nährstoffs ist abhängig vom Input aus verschiedenen Bereichen sowie dem Output (Abbildung 1). Geringe Stickstoff- und Schwefel-Einträge können aus der Atmosphäre kommen. Dies gilt besonders in der Nähe von Industrie-Anlagen. Obwohl die Mengen im Allgemeinen zu vernachlässigen sind, ist ein Teil des pflanzenverfügbaren Nährstoff-Pools auch atmosphärischer Herkunft (z.B. in der Boden-Lösung und angelagert an Boden-Teilchen mit Austauschkapazitäten). Je nach mineralischer Bodenzusammensetzung kann die Verwitterung anorganischer Boden-Bestandteile ebenfalls einen kleinen Beitrag zur Nährstoff-Versorgung leisten. Ein wesentlich größerer Anteil am Nährstoff-Pool wird jedoch durch die Mineralisierung von organischem Material im Boden bereitgestellt. Da der Anteil organischer Masse im Boden durch Zersetzung der Blätter, Stängel und Wurzeln regelmäßig ergänzt wird, werden die enthaltenen Nährstoffe mehrfach recycelt im Zyklus von Zersetzung, Mineralisierung, Aufnahme über die Wurzel und Assimilation durch die Pflanze.
Durch Schnittgut-Aufnahme werden jedoch die im Schnittgut enthaltenen Nährstoffe dem pflanzen-verfügbaren Pool wieder entzogen. Schnittgut-Aufnahme kann so die im Boden verfügbare Nährstoff-Menge während einer Wachstumssaison deutlich minimieren. Gasförmige Verluste in die Atmosphäre treten vornehmlich bei Stickstoff auf. Dies kann aus zwei unterschiedlichen Prozessen resultieren: aus gasförmigen Verlusten und der Denitrifikation.
Der gasförmige Stickstoff-Verlust als Ammoniak (NH₃) wird besonders gefördert durch trockene, bzw. abwechselnd feuchte und trockene Kultur-Bedingungen, hohe pH-Werte sowie durch hohe Gehalte an organischem Material im Boden (z.B. Filz). Harnstoff unterliegt gasförmigen Verlusten besonders bei höheren Aufwandmengen unter den zuvor genannten Bedingungen. Zudem kann der im Schnittgut enthaltene Stickstoff ebenfalls als Ammoniak verloren gehen, wenn Schnittgut auf der Fläche verbleibt und zersetzt wird.
Denitrifikation ist die Umwandlung von gebundenem Stickstoff in molekularen Stickstoff (N₂) oder Stickoxide (NOⅹ), besonders gefördert durch schlecht drainierte Flächen während längerer Nässe-Perioden.
Die Umwandlung von pflanzenverfügbaren Nährstoffen in festgelegte Formen ist im Boden bei verschiedenen Nährstoffen möglich. Zum Beispiel können lösliche Phosphat-Dünger (HPO₄⁻), die Monocalciumphosphat (Ca[HPO₄]₂), Monoammoniumphosphat (NH₃HPO₄) und Diammoniumphosphat ([NH₃]₂PO₄) enthalten, umgewandelt werden zu nicht löslichem Eisen-, Aluminium- oder Mangan-Phosphat (Fe[OH]₂H₂PO₄, Al[OH]₂H₂PO₄, Mn[OH]₂H₂PO₄). Bei niedrigen pH-Werten kann eine Umwandlung zu Tricalciumphosphat (Ca₃[PO₄]₂) erfolgen; bei höheren pH-Werten zu verschiedenen anderen nicht löslichen Calciumphosphaten.
Phosphat-Ionen können ebenso fest angelagert werden an wässrigen Eisenoxid-Flächen auf Lehm-Teilchen, die die Kapazität der Phosphat-Bindung des jeweiligen Bodens deutlich machen. Unabhängig von diesen Reaktionen können bodenbürtige Pilze und Wurzel-Sekrete die Löslichkeit von Phosphat-Mischungen in direkter Nähe der Pflanzen-Wurzeln erhöhen. Eine andere Möglichkeit der Nährstoff-Fixierung im Boden ist bei Ammonium- (NH₄⁺) und Kalium-Ionen (K⁺) möglich. Diese ähnlich großen Ionen können zwischen quellenden Boden-Schichten eingeschlossen werden wie z.B. Lehm, Vermikulit oder Bentonit. Diese Stoffe dehnen sich bei Wasseraufnahme aus und beim Austrocknen ziehen sie sich wieder zusammen. Wenn diese Ionen nicht ohne weiteres pflanzenverfügbar sind, werden sie als nicht austauschbar bezeichnet. Korrekter wäre es aber, sie als vorübergehend austauschbar zu bezeichnen, denn die Ausdehnung der Böden erhöht die Verfügbarkeit, während ein Austrocknen die Verfügbarkeit reduziert bzw. die Ionen dann nicht austauschbar sind.
Zudem können durch Auswaschungen – einem Prozess, bei dem lösliche Nährstoffe mit Sickerwasser in tieferliegende Bodenschichten gelangen – größere Nährstoff-Mengen aus der Wurzelzone verlagert werden. Das Auswaschungsrisiko ist bei Nitrat (NO₃⁻) höher, da dieses negative geladene Ion von anderen negative geladenen Teilchen abgestoßen wird und sich so in der Bodenlösung akkumuliert. Stärkere Auswaschungsverluste entstehen besonders auf gut drainierenden Substraten, besonders nach stärkeren Regenfällen, wenn größere Wassermengen durch die Wurzelzone gespült werden. Auf sandigen Böden mit niedriger Kationenaustauschkapazität (CEC bzw. KAK) können auch andere Ionen in der Bodenlösung ausgewaschen werden.
Der Nährstoff-Bedarf einer Pflanze ist die Menge eines spezifischen Nährstoffs, die benötigt wird, um die Bilanz zwischen Input und Output einer Rasen-Fläche auszugleichen. Bei Stickstoff resultieren höhere gasförmige Verluste und Auswaschung in Verbindung mit anderen Verlusten wie zum Beispiel durch Schnittgut-Aufnahme in einem höheren Input als in Situationen, wo diese Faktoren geringer oder nicht vorhanden sind.
Die Nährstoff-Verfügbarkeit ist in starkem Maß vom pH-Wert des Bodens abhängig (Abbildung 2). Magnesium, Zink sowie Aluminium sind bei niedrigen pH-Werten stärker löslich, während Calcium und Molybdän bei hohen pH-Werten besser verfügbar sind. Die meisten anderen Nährstoffe sind im neutralen Bereich am besten verfügbar. Für jeden von der Pflanze aufgenommenen Nährstoff gibt es eine kritische Konzentration. Unterhalb dieser Grenze fällt das Wachstum steil ab (Abbildung 3).
Die kritische Konzentration ist definiert als die Menge eines bestimmten Nährstoffes in der Pflanze, bei dem die Pflanze 90% ihres maximalen Wachstums oder Ertrags überschreitet. Der Wert der kritischen Konzentration ist die untere Grenze, der Bereich ab dem sich toxische Symptome zeigen die obere Grenze des optimalen Nährstoff-Gehaltes.
Die für ein optimales Pflanzen-Wachstum benötigten Nährstoff-Konzentrationen variieren innerhalb der Elemente sehr stark. Die Grenzwerte für eine optimale Versorgung bei Primär- und Sekundär-Nährstoffen reichen von hohen Werten von 30 g kg ⁻¹ (g/kg) für Stickstoff bis zu niedrigen 2 g kg ⁻¹ für Magnesium und Schwefel, sowie Kalium, Calcium und Phosphat bei jeweils 15, 5 und 3 g kg⁻¹.
Spurennährstoffe werden in wesentlich niedrigerer Konzentration benötigt (normalerweise angegeben in Milligramm per Kilogramm) mit Grenzwerten von jeweils 35, 25, 20, 10 und 5 mg kg⁻¹ für Eisen, Mangan, Zink, Bor und Kupfer. Die Grenzwerte für Molybdän und Chlor liegen noch deutlich unterhalb dieser Werte.
Während einige Nährstoff-Defizite sich in der Blatt-Farbe oder der Narben-Dichte zeigen, machen sich manche Defizite wie z.B. von Mangan und Bor nur in geringen aber signifikanten Rückgang des Wurzel-Wachstums bemerkbar. Daher ist hier eine Bestimmung ohne Blatt-Analyse im Labor kaum möglich.
Poa-annua Rasen (Einjährige Rispe)
Der Wachstumsverlauf von mehrjährigen Poa annua-Varietäten ist vergleichbar mit dem anderer Gräser aus dem gemäßigten Klima-Raum (Cool-Season-Grasses). Das Wachstumsprofil der Triebe zeigt zwei Spitzen mit stärkerem Wachstum während der kühleren Jahreszeiten im Frühjahr und Herbst und geringerem Wachstum während der wärmeren Sommer-Monate. Dies macht sich bemerkbar durch hohe Photorespirationsraten (Lichtatmung) während hoher Sommer-Temperaturen. Hierbei wird die Kohlehydrat-Produktion reduziert bis hin zu wachstumsbegrenzenden Werten.
Da die Photosynthese in grünen Blatt-Teilen stattfindet, können oberirdische Pflanzenteile vor den Wurzeln die Kohlehydrate für den Energie- und Wachstumsprozess nutzen. So macht sich die stärkere Einschränkung der Netto-Produktion von Kohlehydraten oft zuerst beim Wurzel-Wachstum bemerkbar.
Daher würde man erwarten, dass auch das Wurzel-Wachstum mit zwei Spitzen erfolgt. Die starke Blüten-Bildung im mittleren Frühjahr führt jedoch zu einem deutlichen Kohlehydrat-Verbrauch, wobei die Verfügbarkeit für andere Pflanzenteile begrenzt wird. So ist auch das Wurzel-Wachstum während dieser Zeit reduziert.
Als Konsequenz kann man festhalten, dass das Wachstumsprofil der Wurzeln drei Spitzen aufweist. Wegen der wechselnden Wachstumsprofile können in einem mehrjährigen Poa-annua-Bestand acht unterschiedliche phänologische Entwicklungsstufen festgestellt werden (Abbildung 4).
Stufe 1 – Greenup im Frühjahr
Das Greenup von Poa annua im Frühjahr beginnt, wenn die Winter-Dormanz endet. Dies ist die Periode, wenn Poa annua besonders anfällig ist für verschiedene Schad-Symptome wie z.B. Winter Kill oder verschiedenen auf Eisbildung beruhenden Faktoren.
Austrocknung (Winter Kill) kann besonders auf wind-exponierten Flächen entstehen. Es kommt zu einem massiven Feuchtigkeitsverlust, der nicht durch Wasser-Aufnahme ausgeglichen werden kann, weil der Boden zu kalt oder gefroren ist. Dies kann zu Trockenstress oder Austrocknung (Winter Kill) führen.
Auf schlecht drainierten Rasen-Flächen kann es im zeitigen Frühjahr bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes zu Pfützen-Bildung kommen. Folgt ein Temperatur-Sturz können sich Eis-Kristalle im Knoten-Gewebe am Übergang der Wurzeln zum Halm bilden, was zum Absterben der Triebe und Wurzeln führen kann. Wenn nur ein kleiner Teil zerstört ist, können die Blätter noch eine begrenzte Zeit überleben, sterben aber ab, wenn durch Verdunstung weitere Feuchtigkeit entzogen wird. Diese Pflanzen sind für Austrocknung besonders anfällig.
Stufe 2 – Wachstum im zeitigen Frühjahr
Das Wachstum im zeitigen Frühjahr wird gefördert durch eine Anreicherung der Kohlehydrat-Vorräte im vorausgegangen Herbst als das Triebwachstum reduziert oder endete und die Photosynthese-Rate höher war als die Atmung. Wenn jetzt ausreichend Stickstoff vorhanden ist, kann es zu einem bedeutsamen Zuwachs an Blättern und Wurzeln kommen, was zu einem drastischen Rückgang der Kohlehydrat-Vorräte führt.
Dünger-Gaben während dieser Periode sollten daher nicht mit hohen Aufwand-Mengen erfolgen. Eine oder zwei Gaben N mit jeweils 1,6 bis 2,4 g/m² sollten ausreichend sein. Es kann möglich sein, auf Stickstoff-Gaben während dieser Zeit ganz zu verzichten, wenn ausreichend Stickstoff im vergangenen Spät-Sommer bzw. in der Herbst-Mitte gegeben wurde. Diese Gaben können zu einer Förderung des Greenups und des Wachstums im zeitigen Frühjahr führen, wobei die Kohlehydrat-Vorräte erhalten bleiben.
Stufe 3 – Blütentrieb-Schub im mittleren Frühjahr
Einige Biotypen von Poa annua produzieren Blütenstände während der gesamten Wachstumsperiode. Im Gegensatz dazu stehen die mehrjährigen Variationen, die Blütentriebe im mittleren Frühjahr ausbilden. n dieser Phase stehen die Pflanzen unter einem erheblichen Kohlehydrat-Stress, denn die verfügbaren Kohlehydrate werden vornehmlich für das generative und nur in geringem Maß für das vegetative Wachstum genutzt. Stickstoff-Gaben sollten in dieser Zeit nicht erfolgen, da hierdurch der Kohlehydrat-Stress weiter erhöht wird. Eine Stickstoff-Gabe kann in dieser Periode aber durchaus sinnvoll sein, wenn man andere Gräser-Arten wie z.B. Agrostis fördern möchte.
Stufe 4 – Erholungsphase im späteren Frühjahr
Wenn die Blütenbildung abgeschlossen ist, bilden sich an den Knoten der Blütentriebe neue Triebe, um die alternden Blüten-Triebe zu ersetzen. Bei optimalen Temperaturen zeigt sich das erneute vegetative Wachstum nicht nur im Wachstum neuer Triebe, sondern ebenso in einem stärkeren Wurzel-Wachstum. Dies ist dann der optimale Zeitpunkt für eine Stickstoff-Gabe, um die Entwicklung einer starken Rasen-Narbe zu fördern, bevor die Gräser dem sommerlichen Temperatur- und Trockenstress ausgesetzt sind.
Stufe 5 – Wachstumsstress im Sommer
Unter optimalen Temperatur-Bedingungen produzieren Gräser der gemäßigten Zonen (u.a. auch Poa annua) Glucose im C₃-Photosynthese-Zyklus (Abbildung 5). Während der hohen Temperaturen in den Sommer-Monaten geht die Glucose-Produktion zurück. Ursache hierfür ist das Phänomen der Photorespiration (Abbildung 6).
Im verbunden C₂-Zyklus entstehen aus zwei Molekülen Phosphoglycerat ein Molekül PGS und ein Molekül CO₂. Da O₂ verbraucht wird und CO₂ entsteht, wird diese abweichende Form des C₃-Photosynthese-Zyklus als Form der Atmung bezeichnet. Tritt dieser Zyklus verstärkt bei hoher Licht-Intensität, hoher O₂-Konzentration und hohen Temperaturen auf, bezeichnet man ihn als Photorespiration.
Photorespiration ist ein Stoffwechselweg des C₃-Photosynthese-Zyklus, bei dem Sauerstoff (O₂) statt Kohlenstoffdioxid (CO₂) festgelegt wird, mit der Folge, dass keine Glucose mehr produziert wird. Für die CO₂-Freisetzung wird zuvor festgelegte Glucose oxidiert zu CO₂, was zu einer Reduzierung der Netto-Photosynthese-Rate führt. Bei hohen Photorespirationsraten kann die Netto-Photosynthese-Rate unter 0 sinken, wobei die Kohlehydrat-Vorräte verbraucht werden. Dies führt zu einer Reduzierung des Wurzel-Wachstums wie in Abbildung 4 gezeigt. Eine Düngung von Poa annua während dieser Stufe sollte regelmäßig in kleinen Gaben erfolgen. Wöchentliches „Spoon-Feeding“ mit Rein-N-Gaben von 0,5 bis 0,6 g N/m² sollten für ein nachhaltiges, gesundes Wachstum ausreichend sein.
Bei Gaben im Abstand von zwei Wochen sollte die N-Menge bei 0,6 bis 1,25 g N/m² liegen. Aufwandmengen unterhalb dieser Angaben sind nicht ausreichend für ein nachhaltig gesundes Wachstum sowie einem höheren Risiko für Anthracnose-Befall. Höhere N-Gaben fördern hingegen nur ein exzessives Stoßwachstum. Kalium (K) und Phosphor (P) können ungefähr mit der Hälfte bzw. einem Zehntel der angegebenen N-Menge verabreicht werden. Sekundär-Nährstoffe (Ca, Mg, S) und Spurennährstoffe (Fe, Zn, Mn, Cu, B etc.) können ebenfalls mit eingeplant werden. Dies gilt besonders auf sandreichen Tragschichten, wenn Blatt-Analysen Mangel-Erscheinungen zeigen. Alle Nährstoffe können mit relativ geringem Wasser-Volumen zur Blatt-Düngung ausgebracht werden (ca. 400 l Wasser/ha).
Stufe 6 – Erholungsphase im Spät-Sommer
Wenn im Spätsommer die Tages- aber insbesondere die Nacht-Temperaturen sinken, nimmt auch die Photorespirationsrate ab, während die Netto-Photosynthese-Rate, die Kohlehydrat-Reserven und das Wachstum deutlich ansteigen. In dieser Periode sollten N-Gaben von 0,25 bis 0,4 g N/m² erfolgen. Dies ist erforderlich, um das neue Blatt- und Wurzelwachstum zu stimulieren und die Poa annua in einem physiologisch aktiven Zustand bis zur Herbst-Mitte zu halten.
So kann die Pflanze den Stickstoff auch in den späteren Stufen noch nutzen (z.B. in Stufe 8). Andere Primär-, Sekundär- oder Spurennährstoffe können gemeinsam mit Stickstoff ausgebracht werden. Dies kann im gleichen Verhältnis wie im Sommer bzw. auf Basis von Boden-Analyse-Ergebnissen erfolgen. Die Ausbringung kann mit höheren Wassermengen oder als Granulat erfolgen. Wenn Granulat gegeben wird, sollte dies durch Beregnung oder natürlichen Niederschlag eingeregnet werden.
Stufe 7 – Abhärtungsphase im Früh-Herbst
Zum Beginn des Herbstes unterliegt Poa annua Veränderungen, die Einfluss auf die Winter-Härte haben. Eine Stickstoff-Gabe in dieser Periode kann den natürlichen Abhärtungsprozess beeinträchtigen und kann Ursache für Auswinterung, Kälte- oder Eis-Stress bzw. für Krankheiten sein. Daher sollten Stickstoff-Gaben im Früh-Herbst unterbleiben.
Stufe 8 – Dormanz-Beginn im mittleren Herbst
Im gemäßigten, kontinentalen und sub-arktischen Bereich endet zur Herbst-Mitte das vegetative Wachstum und somit auch die Notwenigkeit zu mähen, während im maritimen Klima-Bereich das Wachstum noch bis in die Winter-Monate andauern kann. Wenn das Wachstum stoppt aber die Pflanzen noch grün und physiologisch aktiv sind (siehe Stickstoff-Gabe im Spät-Sommer), kann eine N-Gabe von 0,5 g/m² helfen, die Farbe zu halten und ein frühes Greenup und einen Wachstumsbeginn im kommenden Frühjahr zu fördern. So können möglicherweise Stickstoff-Gaben in Stufe 2 nicht erforderlich sein. Es ist besonders wichtig, Schnittgut und anderes Material umgehend von der Rasen-Fläche zu entfernen, um die Photosynthese-Aktivität zu optimieren und den Aufbau von Kohlehydrat-Reserven während dieser Zeit zu verbessern.
Zusammenfassung
- Input und Output bestimmen die Basis für den Nährstoff-Bedarf von Poa annua (Einjährige Rispe). Hier sind insbesondere die Auswirkungen des Schnittguts zu nennen, das sowohl als Nährstoff-Lieferant fungiert, wenn Schnittgut auf der Fläche verbleibt oder als Entzug zu berücksichtigen ist, wenn das Schnittgut aufgenommen wird. Oft unterschätzt wird der gasförmige Verlust, der z.B. bei nicht umhüllten oder stabilisierten Harnstoff-Düngern auftreten kann.
- Für die optimale Verfügbarkeit der Nährstoffe ist der pH-Wert im Boden zu beachten.
- Die kritische Konzentration eines Nährstoffs liegt bei 90%, wenn das Wachstum der Pflanze optimal ist.
- Acht phänologische Entwicklungsstufen stellen den Wachstumsverlauf von Poa annua im Jahresverlauf dar. Sie bestimmen die notwendigen Dünge- und Pflege-Maßnahmen. Besonders zu beachten ist die Auswirkung der Photorespiration (Lichtatmung) im Sommer.
- Spoon-Feeding (kleine N-Gaben) sichern in dieser Zeit ein gleichmäßiges Wachstum und beugen Krankheitsbefall wie z.B. Anthracnose) vor. Kalium und Phosphor sollten mit 50% bzw. 10% der N-Menge auf Basis einer Boden-Analyse gegeben werden.
- Ausbringung als Granulat- oder Blatt-Düngung. Blatt-Düngung mit ca. 400 l Wasser/ha.
- Sekundär- und Spuren-Nährstoff-Gaben sollen auf Basis einer Blatt-Analyse erfolgen.
- Stickstoff-Gaben in Stufe 7 (Früh-Herbst) sollten unterbleiben, während eine kleine N-Gabe von 0,5 g/m² im Spät-Herbst die Farbe halten und ein frühes Greenup im Frühjahr ermöglichen kann.
Autor: Prof. Al J. Turgeon, Professor of Turfgrass Management, Penn State University
Aus dem Englischen übersetzt von Thomas Fischer, Vorsitzender GVD Weiterbildungsausschuss (WBA), E-Mail: Fischer.Tho (at) t-online.de
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Für ein Golfgrün einen modernen Düngeplan zu entwickeln, ist eine der kritischen agronomischen Entscheidungen eines Head-Greenkeepers. Was sind die richtigen Produkte, Applikationsformen, Zeitpunkte und welche absolute Höhe der Düngung wird angestrebt? Diese Fragen werden neuerdings vor dem Hintergrund der durch das Pflanzenschutzgesetz geänderten Rahmenbedingungen und dem stetigen Wunsch nach Qualitätssteigerung unter Fachleuten heißer diskutiert denn je. Der Artikel von Prof. Al Turgeon holt uns kühl und sachlich auf den Boden der wissenschaftlich fundierten Fakten zurück. Wer den Artikel des „Godfather of Turfgrass Management“ aufmerksam liest, hat einen praxisbezogenen Leitfaden, um Poa annua dominierte Grüns gesund übers Jahr zu bringen – wer eine Bestandsumstellung in Richtung Agrostis species vornehmen möchte, findet hier auch die richtigen „Werkzeuge“!
Kommentar: Marc Biber, Geschäftsstellenleiter GVD
Stand: Greenkeepers Journal 02/2014