Kalium- und Schwefelversorgung von Kartoffeln – Auswirkungen auf die Qualität
unter Berücksichtigung von Sorte und Standort
Prof. Dr. Elke PawelzikGeorg-August-Universität Göttingen
Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung Qualität pflanzlicher Erzeugnisse
2
Kartoffelknollen mit K-Mangel
K-Gehalt: 19,8 g kg-1 TM
K-Gehalt: 18,7 g kg-1 TM
K-Gehalt: 26,1g kg-1 TM
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Einige Funktionen von K und S in der Zelle und ihre Bedeutung für die Kartoffelknolle
Kalium• Regulierung des osmotischen
Druckes in der Zelle →reduzierende Zucker →Backfarbe
• Kationen-/Anionen-Gleichgewicht → organische Säuren (Ascorbinsäure, Zitronensäure) →Rohbreiverfärbung, Schwarzfleckigkeit, Kochdunklung
• Proteinsynthese →ernährungsphysiologischer Wert
Schwefel• Bestandteil von Aminosäuren
→ ernährungsphysiologischer Wert
• Bestandteil von Coenzym A →Regulierung von Stoffwechselprozessen
• Beteiligt am N-Stoffwechsel
4
Einfluss der K-Düngung auf den K-Gehalt inKartoffelknollen
(Mittelwerte über 12 Standorte, 7 Sorten und 4 unterschiedliche Düngerformen für die Versuchsjahre 2002-2004)
K-Dünger• Sulfat
– Kaliumsulfat (50% K2O, 18 % S)
– Patentkali (30% K2O, 10% MgO, 17% S)
• Chlorid– Kornkali
(40% K2O, 6% MgO, 4% S, 3% Na)
– 60er Kali (60% K2O)
n=10
n=2
n=24
n=4n=1
n=1
K-Düngung (kg ha-1)0 100 120 150 200 240 300 360 600 900
K-G
ehal
t (g
kg-1
TM
)
0
16
18
20
22
24
26
28
ede
cde
abcd
dce
abc
dbc
abcab
a
n=3
n=3
n=3
n=20
R² = 0,760**
5
Charakterisierung der StandorteStandorte(Anbaujahr)
Bodenarten Kaliumversorgungsstufen
Söhlde (02, 03) Lu - Uls CGermersleben (02, 03) Lu (schluffiger Lehm) D
Langwedel (02, 04) S (Sand) BClarholz (03) Sl (lehmiger Sand) C
Oetzendorf (03) S (Sand) CKleinau (03) Su2 (schwach schluffiger Sand) CGreven (04) Uls (sandig-lemiger Schluff) BMahlsdorf (04) Sl4 (stark lehmiger Sand) C
B = niedrige, C = optimale, D = hohe K-Gehalte im Boden
6
Wirkung der unterschiedlichen Standorte auf den K-Gehalt in der Knolle und im Boden
(Mittelwerte über alle Varianten)
Söhlde'0
2Germ
ersleb
en'02
Langwed
el'02
Sö lde"
1" '03
Söhlde"
2" '03
Germers
leben
'03
C larholz
'03Oetz
endorf
'03Klei
nau '0
3Grev
en '0
4M
ahlsd
orf '04
Langwed
el '04
K-G
ehal
t in
Kno
le [g
kg-1
TM]
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
K-G
ehal
t in
Bod
en [m
g 10
0g-1
]
0
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
C
E
B
C C
D
B
C CB
C
B
K in d e r K n o l le K in B o d e n
K in der Knolle
K im Boden
K-G
ehal
t in
der K
nolle
(g k
g-1TM
)
K-G
ehal
t im
Bod
en (m
g 10
0g-1
)
B = niedrige, C = optimale, D = hohe K-Gehalte im Boden
D
7
Wirkung unterschiedlicher Düngerformen auf den Kaliumgehalt in der Knolle
a
b
ab
a
b
a
b
a
b
a
a
K-Düngung (kg ha-1 )
100 120 200 240 300 360 600 900
K-G
ehal
t (g
kg-1
TM)
0
15
20
25
30
KaliumsulfatPatentkali
Sulfathaltige K-Dünger
K-Düngung (kg ha-1)
100 150 200 240 300 360K
-Geh
alt (
g kg
-1 T
M)
0
15
20
25
30
Korn-Kali60er
a
b
a
b
b
b
Chloridhaltige K-Dünger
a
8
Wirkung von Kalium und Sulfat auf Stärke-und Proteingehalt der Knollen
Stärke
Kaliumgehalt der Knollen (g kg-1 TM)
010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
g kg
-1 T
M
0500
550
600
650
700
750
800
850
900
950
1000 KaliumsulfatPatenkali R2=0,540
Protein
010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340
40
60
80
100
120
140
160
180 KaliumsulfatPatentkaliR²=0,024
g kg
-1 T
M
Kaliumgehalt der Knollen (g kg-1 TM)
9
Einflussfaktoren auf den Gehalt an reduzierenden Zuckern
• Sorte• Jahreswitterung • Anbauort (Boden, Wasserversorgung)• Düngung: wird oft überschätzt (Ausnahme: N-
Düngung)– Rangfolge der Einflussfaktoren: Sorte >> Düngung
• Physiologische Reife zum Zeitpunkt der Ernte• Lagerung: Temperatur, Sorte, physiologische
Reife
10
Reduzierende Zucker und Saccharose in Abhängigkeit vom K-Gehalt in den Knollen
Reduzierende Zucker
Kalium-Gehalt der Knollen (g kg-1 TM)
010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
g kg
-1 T
M
0
5
10
15
20
25
30
35
40
KaliumsulfatPatentkali
Saccharose
010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340
5
10
15
20
25
30
35
40
g kg
-1 T
M
Kalium-Gehalt der Knollen (g kg-1 TM)
11
Reduzierende Zucker in Abhängigkeit vom K-Gehalt der Knollen
2003
0 12 16 20 24 28 320
5
10
15
20
25
30
35
Cilena (Sö) Russet B (Sö) Morene (Ge) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl)
2002
K-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 32
Red
uzie
rend
e Zu
cker
(g k
g-1 T
M)
0
5
10
15
20
25
30
35
Saturna (Sö) Morene (Ger) Saturna (La)
2004
0 12 16 20 24 28 320
5
10
15
20
25
30
35
Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)
K-Gehalt (g kg-1 TM)K-Gehalt (g kg-1 TM)
Sulfat-Dünger Sulfat-Dünger (Kuras, Russet B., Cilena [Oe, Cl]) Sulfat- und Chlorid-Dünger
Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)
12(Putz, 2004)
13
(Putz, 2004)
14
Einfluss der K-Düngung (als K2SO4) auf Inhaltsstoffe in den apikalen (Kronenende) bzw. basalen (Nabelende)
Hälften von Kartoffeln („Grata“) (Marschner u. Krauss, 1980)
240 kg K2O/ha 340 kg K2O/haApikal Basal Apikal Basal
19,3 17,3
0,26
0,17
1,86
0,14
0,14
0,34
0,17
1,66
0,14
0,13
Stärke (% FM)
16,8 16,3
Reduzieren-de Zucker (% FM)
0,12 0,06
Saccharose (% FM)
0,13 0,16
K (% TM) 2,12 2,15
Mg (% TM) 0,14 0,20
P (% TM) 0,20 0,20
Inhaltsstoff
161
19
142
Basal
162
26
136
Basal ApikalApikal
164167Summe
59Reduzier-ende Zucker
159158Kalium
340 kg K2O/ha240 kg K2O/haInhaltsstoff
Konzentration an Kalium und reduzieren-den Zuckern (Mol x 10-3)
15
Ascorbin- und Zitronensäure-Konzentrationen in den Knollen
Ascorbinsäure
Kalium-Gehalt der Knollen (g kg-1 TM)
010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
g kg
-1 T
M
0,00
0,08
0,12
0,16
0,20
0,24 KaliumsulfatPatentkaliPlot 1 Regr
Zitronensäure
010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340
10
20
30
40
50
60
70KaliumsulfatPatentkaliR²=0,453
g kg
-1 T
M
Kalium-Gehalt der Knollen (g kg-1 TM)
16
Ascorbinsäure in Abhängigkeit vom K-Gehalt in den Knollen unter Berücksichtigung weiterer
Faktoren2003
Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 320,00
0,04
0,08
0,12
0,16
0,20
0,24
Cilena (Sö) Russet B. (Sö)Morene (Ger) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl)
2002
Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 32
Asco
rbin
säur
e (g
kg-1
TM
)
0,00
0,04
0,08
0,12
0,16
0,20
0,24Saturna (Sö) Morene (Ge) Saturna (La) Plot 1 Regr
2004
Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 320,00
0,04
0,08
0,12
0,16
0,20
0,24Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)
R² = 0,541
Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)
17
Zitronensäure in Abhängigkeit vom K-Gehalt in den Knollen unter Berücksichtigung weiterer
Faktoren2003
Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 320
10
20
30
40
50
60 Cilena (Sö) Russet B. (Sö) Morene (Ger) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl)
2002
Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 32
Zitr
onen
säur
e (g
kg-1
TM
)
0
10
20
30
40
50
60
Saturna (Sö) Morene (Ge) Saturna (La)
2004
Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 320
10
20
30
40
50
60Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)
Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)
18
Äpfelsäure in Abhängigkeit vom K-Gehalt in den Knollen unter Berücksichtigung weiterer Faktoren
2003
Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 32
Äpf
elsä
ure
(g k
g-1 T
M)
0
2
4
6
8
10
12
Cilena (Sö) Russet B. (Sö) Morene (Ge) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl) Plot 1 Regr
2004
Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 320
2
4
6
8
10
12Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)
R² = 0,583
Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)
19
Summe organischer Säuren
2003
Kalium-Gehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 32
Sum
me
orga
nisc
her S
äure
n (g
kg-1
TM
)
0
10
20
30
40
50
60
70Cilena (Sö) Russet B. (Sö) Morene (Ge) Cilena (Cl) Cilena (Oe) Kuras (Kl)
2004
Kaliumgehalt (g kg-1 TM)
0 12 16 20 24 28 320
10
20
30
40
50
60
70Cilena (Gr) Solara (Ma) Lady Claire (La)
Cl Clarholz (C), Ge Germershausen (D), Gr Greven (B), Kl Kleinau (C), La Langwedel (B), Ma Mahlsdorf (C), Oe Oetzendorf (C), Sö Söhlde (C)
20
Zusammenfassung K-Düngung
• Art und Menge des zugeführten K-Düngers – Einfluss auf K-Gehalt in der Knolle und Stärkegehalt
• Einfluss auch auf reduzierende Zucker und organische Säuren – Sorten- Standort- und Jahreseinflüsse sowie Interaktionen – Dominanz des Sorteneinflusses??
21
Dank an
• Dr. Dietrich Lampe• Msc. agr. Nataliya Katerynchuk• Bettina Egger
Vielen Dank!