J. Agronomy & Crop Science 159, 21—28 (1987)© 1987 Paul Parey Scientific Publishers, Berlin and HamburgISSN 0931-2250

InstitHt fiir Pflanzenbau der Universitat Hohenheim, Stuttgart Hohenheim, BRD

Wirkung von Impfung, N-Spat-, PK-Diingung und Beregnungauf den Kornertrag und die N-Akkumulation in den Samenvon mehreren Sojabohnensorten an zwei Standorten Deutschlands

K. FELLMANN und G. KAHNT

Anschriften der Verfasser: Dr. K. FELLMANN, Diirkheimer Str. 69, 6710 Frankenthal 3, und Prof. Dr.G. KAHNT, Universitat Hohenheim, Institut fur Pflanzenbau, Fruwirthstr. 23, 7000 Stuttgart Hohenheim,BRD. ^

Mit 3 Abbildungen und 3 Tabellen

Eingegangen am 13. August 1986; angenommen am 8. Oktober 1986

Abstract

Effect of inoculation, late N- and PK-manuring and irrigation on seed yieldand N-accumulation in the seed of several varieties of soybean at two locations in Germany

Effect of inoculation with rhizobium, late N- and PK-fertilization and irrigation on yield and N-accumula-non in seeds of four soybean cultivars was tested in a polyfactoral experiment design.

Seed yield ranged from 11.5 to 43.7 dt DM/ha and N-accumulation in seeds from 52 to 247 kg/ha. Irrigationand inoculation were the most effective production techniques. Gultivar MA96 yielded 38.0 dt DM/ha inFrankenthal on a sandy soil when plants were irrigated and inoculated. No further yield increase was obtainedwith additional NPK-fertilization. Gultivar KW269 resulted in a significant higher yield (43.7 dt DM/ha)when late N-fertilization was given to irrigated and inoculated plants.

Key words: soybean cultivars — inoculation — late N- and PK-fertilization — irrigation — seed yield —grain accumulated N

Einleitung

Entscheidend fiir einen ertragreichen Sojaan-bau in der Bundesrepublik sind Standorte miteiner ausreichenden Warmesumme von2100—2500 °C (HABERLANDT 1878, RIEDE 1938und LiEBHARD 1980) und mit nicht zu hohenNiederschlagen wahrend der Reife. Bei feucht-kalter Witterung im Herbst kann die Mah-druschernte spatabreifender Sojabestande ge-fahrdet sein (DiNKELAKERet al. 1983). Anbaufa-hig zur Kornernutzung sind Sorten mit Lang-tagsreaktion (SCHUSTER und JOBEHDAR-HONAR-

NEJARD 1974) und einer Toleranz gegenuberklihleren Temperaturen wahrend der Bliiteund des Hulsenansatzes (SCHMID und KELLER

1979). Der Anbau ertragreicher Sojasorten angeeigneten Standorten (wie z. B. im Rheintal)ermoglicht Ertrage bis knapp 30 dt TM/ha(DiNKELAKERet al. 1983).

Sojabohnen sind wahrend der Bliite, desHulsenansatzes und der Assimilateeinlagerungempfindlich gegeniiber Wassermangel (SIONIT

und KRAMER 1977). Um Ertragsverluste zu ver-meiden, mufJ deshalb wahrend der Wachs-tumsperiode an trocken-warmen Standortenberegnet werden (YAZDI-SAMANI und SADATI

1978).Auf Boden ohne natiirlich vorhandene Po-

pulation von Rhizobium japonicum fuhrt dieImpfung in der Regel zu Mehrertragen (KAHNT

U.S. Copyright Clearance Center Code Statement: 0931-2250/87/5901-0021$02.50/0

22 FELLMANN und KAHNT

1982, DiNKELAKERet al. 1983). Eine zusatzlichzur Impfung gegebene N-Spatdiingung zurVoUbliite kann zu einem weiteren Ertragszu-wachs fiihren (HIJAZI 1982), da wahrend desHulsenansatzes im oberen Teil der Pflanzeneue Bedarfszentren fiir Assimilate entstehenGAQUIERY und KELLER 1978). 1st diese Sink-Wirkung grofi, so kann die Assimilateversor-gung der Bakteroiden und damit deren N-Lieferung an die Pflanze zum ertragsbegren-zenden Faktor werden.

Die Effektivitat zwischen Rhizobium undPflanze, und damit der Kornertrag, hangenentscheidend von der Anpassung der Rhizo-hium-Vo^uXznon bzw. des -stammes an erneSorte ab (CHAMBER-PEREZ 1983) und vom Mi-neralstoffangebot im Boden, das die Sojabohnevorfindet. Fiir eine auf Hochstertrage ausge-richtete Knollchenbildung und Nz-Fixierungist eine ausreichende P- und K-Versorgungunerlaftlich (JOHNES 1977). Sojabohnensortenweisen ein unterschiedliches P-Erschliefiungs-

Tabelle 1. StandortkenndatenSite index

RU FT

Hohe iiher N N (m)Jahresdurchschnittstemp. (°C)Jahresniederschlagssumme (mm)

Bodenan

pH (1982/1983)% N (1982/1983)% C (1982/1983)C/N (1982/1,983)mg P2O5/IOO g Boden (1982/1983)mg K2O/IOO g Boden (1982/1983)

2809,1

845"̂

tU

7,0/6,80,12/0,101,45/0,9612,0/9,7

20/1727/33

969,7

513^^

IS

0,09/0,111,09/1,0712,1/9,7

38/1544/45

"̂ Landwirtschaftsamt Ohringen, "̂"̂ Landwirtschaftsamt Frankenthal

Tabelle 2. Witterungsdaten in RU und FTClimate data from Ruckhardtshausen (RU) and Frankenthal (FT)

1982°C

1983 LM 1982mmNs

1983 LM

RU

FT

MaiJuniJuliAugustSeptemberOktober

Mittel

MaiJuniJuliAugustSeptemberOktober

Mittel

13,217,219,917,416,49,6

15,6

13,718,120,117,215,67J

15,4

11,617,621,819,214,69,5

15,7

11,518,122,820,5

15,110,016,3

13,416,618,217,5

14,39,2

14,7

14,017,118,817,9

14,49,2

15,2

Summe

Summe

6391896638

162

507

4735354223

106

288

1455024264132

317

15667409

5031

354

699388826161

461

415655564342

293

Wirkung von Impfung, N-Spat-, PK-Diingung und Beregnung auf den Kornertrag

Tabelle 3. Beregnungstermine in Frankenthal 1983Sprinkle irrigation dates in Frankenthal 1983

23

Datum Sojabohnen

(Bliitenknospen erscheinen)(Bliihbeginn)(Vollbliite)

(Bliite und Hiilsenansatz)(Bliite, Hiilsenansatz und Hiilsenfiillung)(Hiilsenfiillung; an den obersten Nodien sind noch Bliiten vorhanden)

12. 7. 198319. 7. 198326. 7. 1983

2. 8. 198310. 8. 198316. 8. 1983

Summe

20 mm20 mm20 mm

20 mm20 mm20 mm

120 tnm

vermogen auf (BOSWELL und ANDERSON 1976,CASSMAN 1981), weshalb eine P-Diingung, sor-tenabhangig, zu Mehrertragen fiihren kann.

In der vorliegenden Arbeit wurden folgendeAnbaumafinahmen fiir eine Steigerung desKornertrages und der N-Assimilation von So-jabohnen an Standorten Siiddeutschlands ge-priift: Am kiihleren und niederschlagsreiche-ren Standort Ruckhardtshausen (RU) und amwarmeren trockeneren Standort Frankenthal(FT) wurde der EinfluC einer Impfung mitRhizobium., einer N-Spat- und PK-Diingung,sowie in FT einer Beregnung, auf den Korner-trag und die N-Akkumulation in den Samenvon 3 (RU) bzw. 4 (FT) Sojabohnensortenuntersucht.

Material und Methoden

Die Versuche wurden 1982 und 1983 auf Schlagenvon Privatbetrieben mit folgenden Sorten durchge-

Tabelle 4. VersuchsanlagenExperimental details

fuhrt: Gieso, MA96, Evans (nur 1982), KW269 (nur1983) und Caloria (nur in FT).Standortkenndaten und Angaben iiber die Jahreswit-terung finden sich in Tabelle 1 und 2.

Beregnung: In FT wurde 1982 am 20. 7 mit35 mm Niederschlag beregnet (2 Wochen vor demEnde der Bliite).1983 wurde zu den in Tabelle 3 angegebenen Termi-nen beregnet.

Impfung: Geimpft wurde mit Boden von 9jahri-gen Sojamonokulturflachen. Aufwandmenge: 500 g/

N-Spatdiingung: 60 kg N/ha als Kalksalpeterwurden zum Zeitpunkt der Vollbliite gediingt.

PK-Dlingung: Vor der Saat wurden 150 kg P2O5/ha eingearbeitet.

Einzelheiten der Versuchsanlagen sowie der An-zahl der Faktoren und Stufen sind Tabelle 4 zuentnehmen.

Die Bestimmung des Gesamtstickstoffgehaltes derPflanzensubstanz erfolgte nach Kjeldahl (s.SCHLICHTING und BLUME 1961).

Die varianzanalytische Verrechnung der Ver-suchsergebnisse erfolgte mit der ICL-Anlage am Re-

Standorte:Beregnungsstufen:

Sorten: RU: 3FT: 4

Impfstufen:N-SpatdiingungsstufePK-Diingungsstuf en:Wiederholungen:

Impf- undN-Spatdungungs-

versuch 1982

2 (RU, FT)2 (FT-, FT+)

Gieso, MA96, EvansGieso, MA96, Evans

2 (O, I)2 (O, N)-/-RU:4FT: 3

Impf- undBeregnungs-versuch 1983

2 (RU, FT)2 (FT-, FT-H)

(1982), KW269 (1983)(1982), KW269 (1983),

2 (O, I)-/--/-4

Diingungs- undBeregnungs-versuch 1983

2 (RU, FT)2 (FT-, FT-h)

Caloria

-/- (gesamte Flache geimpft)2 (O, N)2 (O, PK)4

24 FELLMANN und KAHNT

N - AkkumulationSamen

Samen-TM

•AkkumulationSamenkg/ha

200-

150-

100-

50-

GD05 DGD05

1 1 i

Samen-IIdt/ho

•30

• 2 0

10

0 N I IN 0 N 1 IN 0 N I IN 0 N I IN 0 N I IN 0 N I IN 0 N I INRU FT RU FT RU FT R

GIESO MA 96 EVANS CALORIA

Abb. 1. Wirkung einer Impfung und einer N-Spatdiingung auf den Samenertrag und die N-Akkumulation inden Samen von 4 Sojasorten in ,,RU" und .,FT" 1982

Effect of inoculation and late N-fertilization on grain yield and grain accumulated N of 4 soybean cultivars inRU and FT 1982

chenzentrum der Universitat Hohenheim. Hierzuwurde das Programmpaket GENSTAT EMASA^MERELEASE 4,03, Version 3 (ALVEY et al. 1980) ver-wendet.

Ergebnisse

Die Ertragsspanne der Sojaversuche liegt 1982(Impf- und Beregnungsversuch 1982) zwischen14,2 und 32.2 dt TM/ha (66—196 kg N/ha bzw.412—1226 kg Rohprotein/ha, Abb. 1). DerDurchschnittsertrag (ohne Beregnung) in RUerreicht das gleiche Niveau wie in FT mitBeregnung (26 dt TM/ha). Evans erweist sichals ertragreichste Sorte, Gieso als ertrags-schwachste. Am deutlichsten unterscheidensich diese beiden Sorten auf den Kontrollpar-zellen in RU (ohne Impfung und N-Spatdiin-gung), auf denen Gieso lediglich 14,2 dt TM/ha, Evans hingegen 26,0 dt Korn-TM/ha er-bringt.

Durch die Impfung wird der Ertrag nur inRU, durch die N-Spatdiingung an beiden

Standorten angehoben. Beide MaiJnahmenwirken bei den Sorten verschieden. So zeigtEvans durch die Impfung in RU nur eineerhohte N-Einlagerung ins Korn, Gieso hinge-gen sowohl einen Zuwachs bei der Korntrok-kenmasse als auch bei der N-Akkumulation.Der impfungsbedingte Ertragszuwachs beiMA96 um 11,3 dt TM/ha (97 kg N/ha) ist durcheine zusatzliche N-Spatgabe nicht weiter zusteigern, bei Evans ist dagegen noch ein Zu-wachs der N-Akkumulation zu erkennen,nicht jedoch beim Kornertrag.

Die Beregnung in FT erweist sich als eineentscheidende Anbaumafinahme (Tab. 5).Hierdurch wird der Kornertrag sortenabhan-gig um 6,7 bis 10,0 dt TM/ha gesteigert.

Beim Impf- und Beregnungsversuch 1983schwanken die Ertrage zwischen 11,2 und 38,1dt TM/ha (52—233 kg N/ha bzw. 324—1435 kgRohprotein/ha, Abb. 2). In der Beregnung inFT ist auch 1983 eine unerlafiliche Anbaumafi-nahme zu erkennen. An beiden Standorten

Tabelle 5. Einflufi einer Beregnung (35 mm NS) auf den Kornertrag von 4 Sojasorten in FT 1982 (Mittel uberImpf- und N-SpatdiJngungsstufen) (dt DM/ha)Effect of irrigation (35 mm) on grain yields of 4 soybean cultivars in FT 1982 (dt DM/ha)

FT-FT+

Gieso

15,422,1

MA96

15,625,6

Evans

16,925,9

Caloria

19,126,0

X

16,825,8

GD'C5

6,7*

Wirkung von Impfung, N-Spat-, PK-Diingung und Beregnung auf den Kornertrag 25

N-AkkumulatfonSamenkgN/ha

250-

200-

150-

100-

50-

N-AkkumulationSamen

0

D SamenTM

Samen -TM

dt/ha1-50

-30

-20

-10

0 1 0 1 0 1 O l O I O I O I O I O l O I O IRU FT- FT+ RU FT- FT* RU FT- FT* FT- FT*-

GIESO MA 96 KW 269 CALORIAAbb. 2. Wirkung einer Impfung und in ,,FT" einer Beregnung auf den Samenertrag und die N-Akkumulationin den Samen von 4 Sojasorten in ,,RU" und ,,FT" 1983

Effect of inoculation and in FT of sprinkle irrigation on grain yield and grain N-accumulation of 4 soybeancultivars in RU and FT 1983

N-AkkumulationSamen

Samen-TM

uN -Akkumulation

Samenkg/ha

200-

GDr Samen -TMdt/ha

0 N PKNPKRU

0 N PK NPK

FT-KW269

0 N PK NPK

FT*0 N PKNPK

RU0 N PK NPK

FT-CALORIA

0 N PKNPKFT*

Abb. 3. Wirkung einer N-Spat- und einer PK-Diingung sowie in ,,FT" einer Beregnung auf den Samenertragund die N-Akkumulation in den Samen von 4 Sojasorten in ,,RU" und ,,FT" 1983

Influence of late N-application and PK-fertilization as well as sprinkle irrigation in Ft on grain yield and grainN-accumulation of 4 soybean cultivars in RU and FT 1983

26 FELLMANN und KAHNT

fiihrt die Impfung zu einem Ertragsanstieg, inFT jedoch nur bei gleichzeitiger Beregnung.Am starksten erhoht sich der Ertrag durch dieImpfung bei der beregneten Sorte MA96 in FTund zwar um 9,5 auf 38,0 dt TM/ha (um 99 auf233 kg N/ha). Dagegen ist bei Caloria durchdie Impfung ein weit geringerer Ertragsanstiegund ein geringeres Ertragsniveau zu erkennen.

Beim Diingungs- und Beregnungsversuch1983, mit Impfung der gesamten Versuchsfla-che, liegt die Variationsbreite des Ertrags zwi-scben 14,0 und 43,7 dt TM/ha. Im Korn wer-den dabei zwischen 75 und 247 kg N/ha akku-muliert, was einem Rohproteinertrag von467—1543 kg/ha entspricht (Abb. 3). Nochdeutlicher als beim Impf- und Beregnungsver-such ist hier zu erkennen, dafi das hoheErtragspotential des Standorts FT erst durchdie Beregnung zu realisieren ist. Dieses Poten-tial wird am besten von den Sorten MA96 undKW269 ausgeschopft. So erreicht KW269 in FTmit Beregnung im Durchschnitt der Diin-gungsvarianten 39 dt Korn-TM/ha und MA96eine N-Akkumulation von 220 kg N/ha.

Die zusatzlich zur Impfung gegebene N-Spatdiingung kommt nur bei der Sorte KW269in FT (mit Beregnung) und bei MA96 in RUmit Ertragsanstiegen zum Tragen. Bei demdurch Impfung und Beregnung erreichtenKornertrag von 38,0 dt TM/ha der letztgenann-ten Sorte ist jedoch kein diingungsbedingterweiterer Ertragsanstieg moglich. Bei Caloriaist der Hochstertrag durch Impfung und Be-regnung in FT noch nicht erreicbt. Allerdingsruft die N-Spatdiingung nur in Verbindungmit der PK-Diingung einen Ertragszuwachshervor.

Diskussion

Die Ergebnisse zeigen, dafi am warmerenStandort FT ohne zusatzliche Beregnung keinezufriedenstellenden Korn- und N- bzw. Roh-proteinertrage zu erzielen sind (Tab. 5, Abb. 2und 3). Vor allem im Jahr 1983, in dem dieJuli- und Augusttemperaturen weit iiber demlangjahrigen Mittel lagen (Tab. 2) und nur we-nig natiirliche Niederschlage fielen, waren ho-he Ertrage erst bei zusatzlicher Beregnung zuerzielen.

Optimale Wachstumsbedingungen fiir Soja-bohnen, wie 1983 am Standort FT, sind in der

Bundesrepublik nur an wenigen Standortenanzutreffen. Das in unseren Versuchen er-reichte Ertragsniveau von iiber 40 dt TM/ha lagweit iiber dem Niveau, das von anderen Auto-ren erreicbt wurde (SCHUSTER und SPENNEMANN

1964, JOHBEDAR-HONARNEJARD 1974, HiJAZi

1982, ALLINGER 1983 und DINKELAKER et al.

1983). Hier diirfte sich neben den iiberdurch-schnittlich hohen Temperaturen im Jahr 1983die Beregnung bereits vor der Bliite ausgewirkthaben (Tab. 3). Auch aus den Arbeiten vonYAZDI-SAMANI und SADATI (1978) und HEATHER-

LY (1983) geht hervor, dafi unter Trockenbe-dingungen ein Beregnungsbeginn vor der Bliitedie hochsten Kornertrage von Sojabohnen er-bringt.

Als Impfmaterial wurde Boden aus mehrjah-rigem Sojaanbau in Monokultur verwendet,mit einer an das Bodenleben adaptierten Popu-lation von Rhizobium japonicum. Im Vergleichzur Impfung mit isolierten Rhizobium-Slim-men fiihrt die Impfung mit einer Populationwie der unsrigen zu hoheren Ertragen (HIJAZI

und KAHNT 1985).

Trotz Inokulation der adaptierten Bakterienkam es 1982 in FT nicht zu einer Ertragsbeein-flussung (Abb. 1). Dort wurde der Impfbodenwahrscheinlich zu flach eingearbeitet (5 cm miteiner leichten Saategge), so dafi das Impfmate-rial austrocknen, die KnoUchenbakterien ab-sterben und keine Knollchenbildung induzie-ren konnten. In RU und 1983 an beiden Stand-orten wurde das Impfmaterial tiefer eingear-beitet (Kreiselegge). Dort waren stets Knoll-chen an den Pflanzen zu finden.

Die Symbioseleistung der geimpften Rhizo-bium-Vo^vXzxion und der gepriiften Sorten istunterschiedlicb hocb. Wabrend MA96 in FT(mit Beregnung) durch die Impfung iiber 90 kgN/ha zusatzlich in die Samen einlagerte, warenes bei Caloria nur rund 50 kg N/ha (Abb. 2).Von einer unterschiedlich guten Kombina-tionseignung verschiedener Rhizobium-Siim-me und anderer Sojasorten wird auch von an-deren Autoren berichtet (BOONKERD et al.1978, CHAMBER-PEREZ 1983 und DiNKELAKERetal. 1983).

Nach unseren Ergebnissen hangt die Wir-kung einer N-Spatdiingung vom N-Bedarf ei-ner Sorte, den N-Mineralisationsbedingungenim Boden, vom Impferfolg und bei manchenSorten auch von der PK-Versorgung ab. Die

Wirkung von Impfung, N-Spat-, PK-Diingung und Beregnung auf den Kornertrag 27

beimpfte Sorte MA96 zeigt 1982 in RU(Abb. 1) und 1983 in FT unter Beregnungsbe-dingungen (bei einem Ertragsniveau von 38,0dt TM/ha, Abb. 3) durch die N-Spatgabe kei-nen Ertragszuwachs. Der N-Bedarf dieser Sor-te wurde offenbar durch N-Nachlieferung ausdem Boden und durch N2-Fixierung gedeckt.Die N-Aufnahme aus mineralischem Boden-Nkann selbst bei der Sorte MA96, die bis zu100 kg N/ha symbiotisch fixieren kann, nochiiber 140 kg N/ha betragen (FELLMANN 1985).

Kam dagegen der Einflul5 der Impfung nichtzum Tragen (wie 1982 in FT bei der SorteMA96, Abb. 1) oder wurde der N-Bedarfdurch N2-Fixierung und N-Mineralisationnicht gedeckt (wie 1983 in RU, Abb. 3), sofiihrt die N-Spatgabe zu einer Ertragssteige-rung (s. a. HIJAZI 1982).

Bei der Sorte KW269 lag der N-Bedarf 1983in FT (mit Beregnung) offenbar iiber der durchN2-Fixierung und N-Mineralisation bereits ak-kumulierten N-Menge von 186 kg/ha(Abb. 3). Deshalb kam es bei dieser Sorte zuder starken N-diingungsbedingten Ertragsstei-gerung um 9,4 dt TM/ha (61 kg N/ha).

Die Untersuchungen zeigen, dafJ nicht eineSorte oder eine Anbaumafinahme fiir sich al-lein zu hohen Ertragen an einem fiir Sojaboh-nen geeigneten Standort in Siiddeutschlandfiihren. Die Ertragsschwankungen in Abhan-gigkeit von mehreren kombinierten Anbau-mafinahmen konnen mehr als 100 % betragen.Es miissen daher sortenspezifische Anbausy-steme erarbeitet und gepriift werden. Beson-ders in kiihleren Versuchsjahren sind Anbau-systeme auch fiir friihreifere als den von unsgetesteten Sorten zu entwickeln, wie z. B. fiirNeuzUchtungen wie die friihe Sorte Sito (Bun-dessortenamt 1985).

Zusammenfassung

Zur Priifung verschiedener fur einen ertragrei-chen Sojaanbau in der Bundesrepublik erfor-derlichen AnbaumafJnahmen wurden an zweiStandorten Siiddeutschlands der EinflufS einerImpfung mit Rhizobium japonicum, einer N-Spat- und PK-Diingung sowie am trockenerenStandort zusatzlich einer Beregnung auf denKornertrag und die N-Akkumulation in denSamen von mehreren Sojabohnensorten unter-sucht.

Die Ertrage variierten zwischen 11,2 und43,7 dt TM/ha (52—247 kg N/ha bzw.324—1543 kg Rohprotein/ha). In der Bereg-nung in FT und der Impfung an beiden Stand-orten bestanden die am starksten ertragsstei-gernden AnbaumafSnahmen. Die Sorte MA96wies eine bessere Anpassung an die geimpfteRhizobium-l^opulznon auf als Caloha. Durchdie zusatzlich zur Impfung gegebene NPK-Mineraldiingung ergab sich bei MA96 in FTbei Beregnung keine Ertragsbeeinflussung,wahrend bei den Sorten KW269 (N-Spatdiin-gung) und Caloria (N-Spat- und PK-Diingungzusammen) ein weiterer Ertragsanstieg erreichtwurde.

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