Humboldt-Universität zu Berlin - Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doctor rerum agriculturarum (Dr. rer. agr.) an der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin

Osman Erekul

Datum der Promotion: 4. 7. 2000

ISBN 3-89712-923-X
Cuvillier Verlag Göttingen

Gegenstand dreijähriger Untersuchungen war die Ertragsbildung und Produktqualität von Winterweizen und Sommergerste unter dem Einfluss von Standort, Jahreswitterung, organischer und mineralischer N-Düngung. Dazu standen die Internationalen organischen Stickstoff-Dauerdüngungsversuche in Berlin-Dahlem (Deutschland) und Tartu (Estland) zur Verfügung.
Die organische und mineralische N-Düngung hatte einen starken, von der Jahreswitterung modifizierten Einfluss auf Ertragsbildung und Kornertrag von Winterweizen. Dabei wirkte sich die Jahreswitterung am stärksten aus, gefolgt von der mineralischen N-Düngung und der organischen Düngung.
Aufgrund geringerer Temperaturen zu Vegetationsbeginn und des über Winter gespeicherten Wasservorrates war dem Winterweizen meistens die Möglichkeit gegeben, reichlich Ährchen/Ähre und Triebe zu bilden. Trockenperioden in der Hauptwachstumszeit verursachten vor allem bei Bestandesdichte und Kornzahl/Ähre starke Reduktionen.
Die organische Düngung in Form von "Stallmistdüngung" und "Stroh-, Grün-, Rübenblattdüngung" führte beim Winterweizen zu signifikanten Mehrerträgen, wobei sich deutliche Unterschiede in den Varianten ohne Mineral-N realisierten.
Hohe Erträge bei Winterweizen wurden nur mit mineralischer N-Düngung erreicht. Dabei ist der standortspezifische Höchstertragsbereich trotz beachtlichen Einflusses der Witterung bereits mit einer N-Düngung von 60 kg/ha erreicht worden. Höhere N-Mengen hatten nur noch geringe Ertragszunahmen zur Folge, wobei im Düngungssystem "Stroh-, Grün-, Rübenblattdüngung" in der höchsten N-Stufe leichte Ertragsdepressionen auftraten. Hinsichtlich der größeren Differenzierung in der mineralischen N-Düngung ist davon auszugehen, dass eine N-Menge zwischen 60 und 110 kg/ha am Standort Berlin-Dahlem als standortangepasst angesehen werden kann. Die mäßige Ausnutzung der höheren N-Stufen ist vorwiegend auf Wasserdefizite in der Hauptwachstumszeit zurückzuführen.
Die Backqualität der B-Weizensorte Ares war primär von der mineralischen N-Düngung abhängig. Die Sollwerte für Qualitätsweizen und Brotweizen wurden überwiegend erst mit 110 bzw. 160 kg/ha Mineral-N-Düngung erreicht. "Stallmistdüngung" und insbesondere "Stroh-, Grün-, Rübenblattdüngung" verbesserte die Backqualität des Weizens im Mittel der Jahre sowohl in den Varianten ohne Mineral-N als auch in Kombination mit der mineralischen N-Düngung.
Bei der Sommergerste kam der Einfluss der Jahreswitterung im Vergleich zum Winterweizen noch deutlicher zum Ausdruck. Die zwischen den Versuchsjahren bis zu 16,1 dt/ha (51,3 %) starken Schwankungen im Kornertrag beruhten auf Winterungsextremen in Wachstums- und Entwicklungsphasen der Sommergerste. Infolge Trockenperioden, die insbesondere durch Wasserdefizite in der Blütenbildungsphase verursacht wurden, traten starke Reduktionen in der Ährchenzahl bzw. in der Kornzahl je Ähre auf. Ähnlich wie beim Winterweizen brachte die organische Düngung statistisch gesicherte Mehrerträge, die vor allem in Varianten ohne Mineral-N zum Vorschein kamen. Zwischen den beiden organischen Düngungssystemen ergaben sich dabei keine bedeutenden Unterschiede.
Die mineralische N-Düngung führte bei der Sommergerste bis zu 80 kg/ha N zu einem statistisch gesicherten Ertragszuwachs, während eine höhere N-Düngung unproduktiv war. Von der differenzierten mineralischen N-Düngung wurde wie beim Winterweizen am stärksten die Bestandesdichte (Ähren/m²) beeinflusst. Die mäßige Zunahme der Kornzahl/Ähre dürfte auf die bekannten konkurrenzbedingten Negativkorrelationen zurückzuführen sein.
Die Untersuchungen zum Einfluss der unterschiedlichen Standorte Tartu und Berlin zeigten, dass die Kornerträge von Sommergerste im achtjährigen Mittel bei gleichgerichtetem Düngungseinfluß am Standort Tartu trotz niedrigerer Temperaturen und kürzerer Vegetationszeit um bis zu 25 % höher waren als am Standort Berlin. Dies beruhte auf höheren Bestandesdichten, vor allem auf größeren Kornzahlen je Ähre. Ursache dafür waren eine ausgeprägte Langtagwirkung und eine längere tägliche Assimilationsdauer von bis zu 3,2 Stunden während der Ährchenanlage und -reduktion.
Aus den Untersuchungen zur Brauqualität der Sommergerstensorten Elo und Baronesse ergab sich, dass bei der Futtergerstensorte Barnoesse die meisten Brauqualitätsparameter nur bis zu einer Mineral-N-Düngung von 40 kg/ha eingehalten werden konnten. Demgegenüber waren in Tartu mit der Braugerstensorte Elo mineralische N-Gaben bis zu 80 kg/ha ohne wesentliche Qualitätseinbussen möglich.

The yield formation and crop quality of winter wheat and spring barley under the influence of different locations, annual weather conditions, and organic and mineral N fertilisation were studied in a period of three years. For these investigations the international organic nitrogen long-term trials in Berlin-Dahlem (Germany) and Tartu (Estonia) were available.
The organic and mineral N fertilisation had a distinct influence on yield formation and grain yields of winter wheat, though modified by annual weather conditions. Weather conditions had the greatest effect followed by the mineral N fertilisation and organic fertilisation.
Due to low temperatures at the beginning of the growing season and soil available water in winter, the winter wheat had good conditions to develop ample spikelets/ear and tillers. Dry periods during the main growing season mainly reduced crop density and number of kernels per ear.
Organic fertiliser applied as "farm yard manure" and "green, straw, plus sugar beet leaf manure" significantly increased yields of winter wheat, especially in combinations without mineral N fertilisation.
Higher winter wheat yields were could only be achieved when mineral N fertiliser was applied. The site specific highest yields were always achieved with a mineral N fertiliser amount of 60 kg/ha despite the considerable influence of weather conditions. Greater N fertiliser amounts resulted in minor yield increases and in the fertiliser systems "straw, green, plus beet leaf manure" in combination with the highest mineral N fertiliser application led to yield depression. Considering the effects of the applied rates of mineral N fertiliser, it can be assumed that the site specific optimum rate of mineral N fertiliser in Berlin-Dahlem lies between 60 and 100 kg/ha N. The moderate utilisation of higher mineral N fertiliser rates was mainly caused be the water deficit in the main growing season.
The backing quality of the B wheat variety Ares was primarily influenced by the mineral N fertilisation. The standard value for quality wheat and bread wheat only achieved when 110 or 160 kg/ha N was applied. "Farm yard manure" and especially "green, straw, plus beet leaf manure" had a positive effect on grain quality in the variants without and in combination with mineral N fertiliser applied.
Compared with winter wheat weather conditions had a greater impact on spring barley. Differences in yields amounting to 16,1 dt/ha (52,3 %) between the experimental years can be attributed to extreme weather conditions in the growing season of the spring barley. Dry periods in the flowering period of the spring barley caused high reductions of the spikelets and kernels per ear.
Similarly as with winter wheat the organic fertilisation led to significantly higher yields, which were clearest in the variant without mineral N fertiliser applied. The two organic fertiliser variants showed not differences.
Mineral N fertiliser amounts of up to 80 kg/ha increased yields significantly, higher amounts were unproductive. As with winter wheat various mineral N fertiliser amounts had the greatest impact on crop density (ears/m²). The minor increase in kernels/ears can be attributed to the known negative correlation between competing yield components.
Investigations concerning the influence of the sites Tartu and Berlin show that grain yields of spring barley in the same fertiliser system are 25 % higher in the mean value of eight years despite the lower temperatures and shorter growing season in Tartu compared with Berlin. This was attributed to the higher crop density and especially to higher numbers of kernels per ear. Which may have been caused by the pronounced long day effect which led to longer daily assimilation duration of up to 3,2 hours during the ear formation and reduction.
The assessment of the backing quality of the spring barley varieties Elo and Baroness showed that the fodder barley variety Baroness reached the required brewing quality values with amounts of mineral N fertilisers not exceeding 40 kg/ha. At Tartu mineral N fertiliser amounts of 80 kg/ha given to the brewing barley variety Elo had no negative effects.