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Magnesiumhaltiger Volldünger Volldünger, welche der Kulturpflanze
sämtliche Kernnährstoffe im richtigen Verhältnis in einem Arbeitsgang zuführen,
bewirken Einsparung an Arbeit, die um so größer wird, je höher die Nährstoffsumme
ist, die das Düngemittel aufweist.
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Bei den im Handel befindlichen Düngemitteln mit hoher Nährstoffsumme,
die z. B. aus Diammonphosphat, Ammonnitrat und Kalidüngesalzen zusammengesetzt sind,
ist man bislang auf 45 bis 50% Gesamtnährstoffe gekommen.
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Es erscheint zunächst einfach, den Nährstoffgehalt dadurch zu erhöhen,
daß man unerwünschte Anionen, wie Chlor oder den Sulfatrest, herausläßt. Es ist
jedoch festzustellen, daß Volldünger mit einer optimalen Nährstoffsumme von über
55% bislang noch nicht fabrikatorisch erzeugt werden. Wenn solche vorgeschlagen
worden sind, so enthielten diese stets Mischungsverhältnisse, bei denen der Gehalt
an K20 nicht dem Bedarf der Pflanze entsprechend bemessen war. Ferner wurden als
Bestandteile hygroskopische Stoffe, wie Harnstoff, vorgeschlagen, welche die Lagerbeständigkeit
einschränken und eine Verhärtung hervorrufen.
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Kalk ist ein Bestandteil verschiedener bekannter Volldünger. Dieser
drückt aber den Gehalt an eigentlichen Kernnährstoffen und ist deshalb in dem erfindungsgemäßen
Volldünger nicht enthalten. Es sind auch »hochprozentige Volldünger« durch Aufschluß
von Rohphosphat mit H N 03, Umsetzung mit K2 S 04, Filtration von Gips und Neutralisation
mit NH3 vorgeschlagen worden. Es heißt dazu (Jacob, Chemie der Düngemittel, 19q.9,
S.
2o7 und --o8): »In der Praxis hat sich dieses kombinierte Verfahren noch nicht bewährt.
Das Zusammenwirken der verschiedenen Reaktionen ist zu kompliziert, als daß man
die Gewähr hätte, daß Düngemittel mit gleichmäßigem Nährstoffgehalt anfallen.« Vor
fahrzehnten wurde einmal ein Volldünger mit dem Nährstoffverhältnis I : I : z,7
bei 56°/o Nährstoffsumme vorgeschlagen. Dieser soll neben 3,5 t KN03 und 45 t Ammonphösphat
noch »Magnesiummonohydrat« enthalten. Die letztere Verbindung ist aber nicht definiert
und Ammonphosphat unbeständig. Ein solcher Volldünger hat sich deshalb niemals in
die Praxis eingeführt.
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Die in der Praxis bereits bekannten Volldünger enthalten keine definierte
Menge an Magnesia oder dieses nur in geringer Menge als »Ergänzung zu den Kernnährstoffen«,
jedenfalls nur um die antagonistische Wirkung von K- und NH4-Ionen auszuschalten.
Die Zusammensetzung des untergeordneten Magnesiumgehaltes ist auch nicht angegeben
und. läßt nicht auf die Lehre des neuen Volldüngers schließen.
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Der Durchschnittsfachmann hat sich bisher überhaupt noch nicht die
Aufgabe gestellt, einen solchen Volldünger zu finden, der das harmonische Nährstöffverhältnis
der Hauptnährstoffe von N zu P2 05 .zu K20 zu Mg 0 wie etwa i : o,8 bis 1,5 : 1,5
bis 2,5 : o,i bis 1,5 bei einer optimalen Nährstoffsumme von über 55°/o pflanzenaufnehmbare
Magnesia und Mikronährstoffe enthält.
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Der Volldünger gemäß der Erfindung stellt insgesamt eine Kombination
von neuen und bekannten Einzelmaßnahmen dar, die zu einer besonders vorteilhaften
und glücklichen Lösung der neuen Aufgabe der Erfindung des magnesiumhaltigen Volldüngers
führen, dem eine erhebliche volkswirtschaftliche Bedeutung zukommt. Der Fortschritt
liegt also bereits in der neuen Lehre der Einbeziehung des Kernnährstoffes Magnesium
in das harmonische -Nährstoffverhältnis.
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Wenn nach dem erfindungsgemäßen Volldünger, z. B. bei der Nährstoffsumme
von rund 64% und dem beanspruchten harmonischen Nährstaffverhältnis, ein P205 Gehalt
von rund 13% vorliegt, dann kann mit dem erfindungsgemäßen Volldünger ein MgO-Gehalt
von etwa 7% gegeben werden, der damit etwa die Hälfte des P205 Gehaltes beträgt.
Es ist aber auch möglich, für magnesiumhaltige Böden den MgO-Gehalt in dem erfindungsgemäßen
Volldünger auf niedrigere Werte abzustufen, wie aus .den nachfolgenden Beispielen
hervorgeht, oder für extrem magnesiumarme Böden mit hoher Auswaschung auf höhere
Magnesiumwerte als die Hälfte des P205 Gehaltes zu gehen. Der erfindungsgemäße Volldünger
enthält insbesondere eine Kombination von wasserlöslicher Start-Phosphorsäure neben
citronensäure- und citratlöslicher Phosphorsäure, z. B. in den Verbindungen N H4
H2 P 04 neben N H4 Mg P 04 - H2 O, und eine Kombination von nachhaltig wirkendem
Stickstoff in der N-Mg-Form, z. B. in der Verbindung N H4 Mg P 04 - H2 O neben N
03-N und/oder N H4 N. Solche Kombinationen sind bisher in Volldüngern nicht bekannt,
diese bieten aber besondere Vorteile dadurch, daß der Stickstoff in drei verschieden
wirkenden Formen, wovon ein Teil nachhaltige Wirkung bositzt, vorliegt. Die Kombination
von wasserlöslichem Start-P205 neben im Boden nicht festlegbarem P20, bietet
den Vorteil, daß mit dem erfindungsgemäßen Volldünger eine P205 Anreicherung im
Boden möglich wird.
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Solche Volldünger gemäß der Erfindung sind beispielsweise nachstehend
angegeben (Ziffern = Gewichtsteile).
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i. KN03 69; (NH4)2HP04 2I,9; NH4Mg P04 * H20 8,2; Mikronährstoffe
o,9. Dieser Volldünger enthält i5 11/o Gesamt-N; 15,50/9 Gesamt-P20,5; 32,I 11/a
K.0, dazu 2, i 11/o durch die Pflanze aufnehmbares Mg0. Nährstoffsumme 64,7%.
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2. KN03 6z; (NH4)2HP04 5; NH4M9P04. H20 32; Mikronährstoffe i. Dieser
Volldünger enthält 12,60/a Gesamt-N; 17,511/o Gesamt-P205; 28,8% K20 und 9% durch
die Pflanze aufnehmbares Mg0. Nährstoffsumme 67,9%.
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3. K N 03 65; N H4 Mg P 04 - H2 O 34; Mikronährstoffe i. Dieser
Volldünger enthält 12,i 11/o Gesamt-N; 15,5% P205; 30,2% K20 und 9,5% durch die
Pflanze aufnehmbares Mg O. Nährstoffsumme 67,3%.
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4. KNO3 58; (NH4)2HP04 28; (NH4)2M9 (S O4)2 13; Mikronährstoffe i..
Dieser Volldünger enthält 15,511/o Gesamt-N; 15,1% P2 05; 27 11/o K2 O und 2, i
11/o durch die Pflanze aufnehmbares Mg O. Nährstoffsumme 59,7%.
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5. K N 03 65; N H4 Mg P O4 - H2 O 29; (NH4)2 Mg(S04)2
5; Mikronährstoffe I. Dieser Volldünger enthält 12,2% Gesamt-N; 13,2% P205; 30,2%
K20 und 8,3% durch die Pflanze verwertbares MgO. Nährstoffsumme 63,9%. -6. KN03
61;-NH4H2PO4 2o; NH4MgPO4-H20 8; (NH4)2S04 io; Mikronährstoffe i. Dieser Volldünger
enthält 13,7% Gesamt-N; 16,i0/0 Gesamt-P205; 28,4% K20 und 2,1% durch die Pflanze
aufrnehmbares Mg O. Nährstoffsumme 60,30/a.
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7. K N O3 58; N H4 H2 P O4 20; N H4 Mg P O4 3 H2 O 11; (N H4)
2 S 04 io; Mikronährstoffe i. Dieser Volldünger enthält 13,4,1/o Gesamt-N;
16,511/a Gesamt-P2()"; 27% K,0 und 2,30/0 durch die Pflanze aufnehmbares Mg O. Nährstoffsumme
592 °/0.
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B. KN03 57; (NH4)2HP04 I9; NH4MPO4 6H20 15 ; (N H4) 2 S 04
8; Mikronährstoffe i. Dieser Volldünger enthält 14,511/o Gesamt-N; 14,4% Gesamt-P205;
26,50/0 K20 und 2,4% durch die Pflanze aufnehmbares Mg O. Nährstoffsumme 57,8%.
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9. KN03 6o; (NH4)2HP04 25; MgHPO4-3-H20 14; Mikronährstoffe i. Dieser
Volldünger enthält 13,6% Gesamt-N; 18,2.% Gesamt-P205; 27,90/0 K20 sowie 3,30/a
durch die Pflanze aufnehmba:res Mg O. Nährstoffsumme 6311/o.
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i o. K N 03 55; (N H4) 2 Mg (S O4) 2 2I ; N H4 Mg PO 4-1120
-23; Mikronährstoffe i. Dieser Volldünger enthält I2, I 11/o Gesamt-N; ii 11/a P205;
25,6%
K.0 und 9,q.0/0 durch die Pflanze aufnehmbares Mg 0. Nährstoff summe 58,i
0/0a.
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ii. KNO3 62; 21; (NH4)2S04 16; Mikronährstoffe i. Dieser Volldünger
enthält 13,4'/o Gesamt-N; io,8% P20.; 28,8% K20 und 2% durch die Pflanze aufnehmbares
Mg0. Nährstoffsumme 55,1"/o.
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Diese Komponenten sind als Düngemittel geeignete Verbindungen, die
zu einem neuen lagerbeständigen Volldünger -sinnvoll vereinigt sind.
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Es sind auch zahlreiche andere Kombinationen möglich, z. B. mit den
Verbindungen K3 P 04, K2 S 04, K H2 P 04, K2 H P 04, K N H4 H P 04, K(NH4)2P04,
(N H4) 2 Mg (S 04) 2 ' 6 H2 O, Mg.
(P 04) 2' Als Ballaststoffe enthalten beispielsweise
die Volldünger i, 2, 3 nur Sauerstoff und Wasserstoff bzw. Wasser und der Volldünger
q. dazu noch Schwefel, also Elemente, die ebenfalls für die Pflanze notwendig sind.
Geringe Nebenbestandteile aus den technischen Ausgangsstoffen sind fortgelassen
worden.
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Dieser höchstprozentige Volldünger gemäß den Beispielen i bis i i
stellt bereits durch die hohe Nährstoffsumme bei optimalem Nährstoffverhältnis einen
entscheidenden Fortschritt dar; dieser ist aber auch durch die vollständige Aufnehmbarkeit
der Nährstoffe durch die Pflanze gegeben.
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Bei einer Kombination mit handelsüblichen Kalidüngesalzen ist diese
Forderung nicht zu erfüllen. Es enthält z. B. 90er Sulfat 48 bis 52"/0K20, entsprechend
89 bis 96 "/o K2 S 04, neben wechselnden Mengen von Kieserit, Anhydrit, unlöslichen
Oxyden und Ton; ebenso enthält z. B. 50er Chlorkalium die gleichen Beimengungen
mit schwankenden Gehalten. Dagegen kann durch Verwendung von z. B. Kaliumnitrat
oder gereinigten anderen Kalisalzen dieser Fortschritt erzielt werden.
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Es ist deshalb an den Volldünger der Zukunft die Forderung zu stellen,
daß dieser Magnesia in für die Pflanze aufnehmbarer Form enthält. Dies ist bei dem
erfindungsgemäßen Volldünger erstmalig der Fall; denn in diesem ist Magnesium nicht
eine als Nebenbestandteil der Kalisalze, wie Kieserit und Chlormagnesium, eingeschleppte
Beimengung in undefinierter Menge. Dolomitische oder carbonatische Magnesia ist
ebenfalls ungeeignet, da diese schwer löslich ist und den Boden alkalisiert.
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Zahlreiche Veröffentlichungen weisen auf die Notwendigkeit der Magnesiadüngung
und auf Magnesiummangelschäden bei deren Unterlassung hin. Prof. J a c o b findet
den Mg O-Entzug etwa halb so hoch wie den P,0"-Entzug durch die Pflanze (Z. Pflz.
Ern. Dgg. Bdkde., Bd. q.7 [92], Heft 113, 19q.9). An anderer Stelle gibt J a c o
b (» Magnesiumhaltige Kalidüngesalze « in dem Buch » Magnesium ein Pflanzennährstoff
«, Verlag Deutscher Innen- und Außenhandel Bergbau, Berlin W 8, S. 21q.) für den
Durchschnitt der Fruchtfolge einen jährlichen Magnesiumentzug von 6o bis 9o kg Mg
S 04 je ha an. Dies sind 2o bis 3o kg Mg 0 je ha. Auf die westdeutsche Nutzfläche
von rund 1q Mill. ha ergibt sich daraus ein Gesamtentzug an Magnesia von mindestens
30o ooo Jahrestonnen. Es heißt in dem Vorwort dieses Buches (a. a. O. »Zum Geleit«,
S.2) wie folgt: »Es ist deshalb durchaus berechtigt, wenn maßgebende Kreise dem
Magnesium die Rolle des fünften Kernnährstoffes zusprechen.« Es ist somit auch berechtigt,
die durch die-Pflanze aufnehmbare Magnesia als Makronährstoff anzugeben und zu der
Nährstoffsumme hinzuzurechnen.
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Der erfindungsgemäße Volldünger enthältMagnesia in Form von Mg- und
Mg-N-Verbindungen in definierter Menge und in einer für die Pflanze leicht aufnehmbaren
Form, insbesondere als N H4 Mg P 04 oder als (N H4) 2 Mg (S 04) 2, calciniert bzw.
in Form von Hydraten. Diese Verbindungen sind als Einzelprodukte bekannt, und es
ist deshalb überraschend, daß diese neue Lehre zur Herstellung von Volldüngern bisher
noch nicht vorgeschlagen wurde und solche Volldünger in der Praxis noch nicht angewandt
werden. Man hat offenbar die Wichtigkeit der definierten Dosierung der von der Pflanze
aufnehmbaren Magnesia bisher nicht erkannt.
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Es wurde früher für einen Volldünger als ausreichend angesehen, wenn
dieser Stickstoff als rasch wirkenden N O._ N und als langsam wirkenden NH3-N enthielt.
Inzwischen hat man aber in der geltenden Lehre von den Düngemitteln erkannt, daß
eine Steigerung der pflanzlichen Erträge nur durch die Schaffung von noch langsamer
wirkendem Stickstoff erreicht werden kann. (Vortragstagung der exakten Naturwissenschaften,
Berlin, vom 2q.. bis 31. 5. 5 i, M. K r a m e r , Gegenwarts- und Zukunftsprobleme
der Landwirtschaft, E. R a u -terberg, Chemie und Landwirtschaft.) ' Diese Forderung
versuchte man mit Einzeldüngern zu erreichen, z. B. Perlkalkstickstoff. Produkte
mit glatter rundlicher Oberfläche, z. B. Schmelzperlen, lassen sich aber nicht mit
anderen Komponenten zu Volldüngern homogenisieren. Auch Kunststoffkondensate wurden
vorgeschlagen; sie weisen jedoch wegen ihres Formaldehyd- oder Phenolgehaltes toxische
Eigenschaften auf. Man schlug auch vor, durch N-Düngung in Teilgaben zu erreichen,
daß der Pflanze Stickstoff während der ganzen Vegetationsperiode zur Verfügung steht.
Diese Arbeitsweise ist aber für die Praxis wegen des übergroßen Arbeitsaufwandes
nicht anzuwenden. Bei Anwendung des höchstprozentigen Volldüngers ist dagegen nur
ein Arbeitsgang erforderlich, und es steht damit gleichzeitig auch der langsam wirkende
Stickstoff des an Mg gebundenen N zur Verfügung.
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Die Tatsache der Beeinflussung der Aufnehmbarkeit des Stickstoffs
durch Mg kann exakt nachgewiesen werden. Man kann sich z. B. in der Verbindung (NH4)2M9(SO4)2
das kleine Mg-Atom als ein Zentralatom vorstellen, welches durch die freien Valenzen
seiner Dipolkräfte einen Einfluß auf die N-Atome bzw. NH4-Radikale ausübt und dadurch
eine Phasenverschiebung in Richtung auf langsame Wirkung verursacht.
Ramanspektrographische
Messungen haben gezeigt, daß das kleine Mg-Atom, welches 2o % kleiner als das Ca-Atom
und viel kleiner als die großen Alkaliatome ist, das N H4 Radikal sowohl im Kristall
wie auch in Lösung beeinflußt.
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Inwieweit solche Komponenten des Volldüngers gemäß der Erfindung den
Ernteertrag beeinflussen können, sei durch folgende vergleichende Versuche gezeigt.
Darin wurden N-Aufnahme und N-Ausnutzung gegenübergestellt.
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Sommerraps: 55 Tage Vegetationszeit, 6fache Wiederholung.
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Weidelgras: im Nachbau, sandiger Lehmboden, Ahr-Gefäße, pH=@6,6.
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Grunddüngung: 1,5 g P20,5, 3 g K,0 als K3 P 04 - 5 cm3 A-Z-Lösung.
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Vergleichsdüngung: 2 g N als (NH4)2S04 (i) gegen (N H4) 2 Mg(S 04)
2 (2) . Relativzahlen (ohne N = roo).
| Dün- Haupt- Nachbau |
| gung frucht i. Schnitt 2. Schnitt . |
| I 1789,0 314,0 =54,0 N-Aufnahme, mg |
| 2 I794,0 3390 156,o - - |
| z 67,9 8,2 o,7 N-Ausnutzung, % |
| 2 68,I I2,2 I,0 - - |
Man kann sich"aber auch vorstellen, daß z. B. die Doppelsalze (N.H4)2Mg(S O4)2 -
6 H20 und NH4 Mg P 04 ' H2 O folgende Komplexionen bilden: [Mg (H2 O) 4 (N H3) 2]
und 2 [H2 O - H S 04] sowie [MgH20NH3] und [HP04].
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Für die Düngewirkung ergibt sich, daß bei einem solchen Komplex-Ion
in Lösung nur ganz geringe Mengen an NH4-Ionen im Gleichgewicht sind. Die Veränderung
dieses Gleichgewichtes durch Nitrifikation bzw. durch direkte Aufnahme von NH4 Ionen
durch die Pflanze kann dann ebenfalls nur langsam vor sich gehen. Da die Stickstoffverluste
im Boden im wesentlichen auch erst nach Umwandlung in die Nitratform auftreten,
so ist zu erwarten, daß dieser an Mg gebundene Stickstoff der Pflanze gerade in
der Spätentwicklung und bei der Fruchtbildung zur Verfügung steht. Diese Erkenntnisse
sind in dem neuen Volldünger durch Verwendung von Verbindungen, in denen, 1I an
Mg gebunden ist, erstmalig verwertet worden, und auch insofern stellen diese Volldünger
einen wesentlichen Fortschritt dar.
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Zu der genanntenWirkung kommt aber noch eine andere hinzu, die gleichzeitig
in diesem Volldünger ausgenutzt wird. Es ist bekannt, daß in der Natur das Chlorophyll
allgegenwärtig ist. Dieses ist für die CO.-Assimilation der Pflanze und damit für
ihren Aufbau wie auch für den Einbau der Phosphorsäure, besonders in der Frucht,
über Zwischenverbindungen, wie Phytine, von Wichtigkeit.
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Nun werden der Pflanze mit dem erfindungsgemäßen Volldünger die Elemente
N und Mg in einem definierten Verhältnis laufend zur Verfügung gestellt. Der Volldünger
kommt mit solchen bevorzugten Verbindungen der Pflanze zu einem raschen Aufbau entgegen
und führt dadurch zu einer Ertragssteigerung.
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Nachstehend sind Ernteergebnisse aus Vergleichsdüngungen von (N H4)2
S 04 (z) mit (N H4) 2 Mg (S 04) 2 ' 6 H2 O (2) angegeben.
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Die reinen Komponenten wurden gewählt, um Nebenwirkungen .auszuschalten.
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Ernteertrag im Feldversuch Boden: Diluvialer lehmiger Geschiebesand,
PH = 7,0 ; K2 O = 24 mg; P2 05 = 32 mg. Grunddüngung: =2o kg Kali, 6o kg Phosphorsäure
je ha.
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Vergleichsdüngung: Zoo kg N je ha in beiden Formen.
| Düngung Rote Rüben Blätter |
| dz/ha |
| dz/ha |
| ohne 289 73 |
| (I) 375 95 |
| (2) 591 63 |
Es ergibt sich für die Düngung mit der 1\T-Mg-Verbindung ein Mehrertrag an Rüben,
der bei Anwendung dieser Verbindung als Komponente im Volldünger erhalten bleibt.
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Die Wirkung des an Mg gebundenen N ergibt sich auch aus der Veränderung
des N 03 N-Gehaltes im Boden des Versuchsfeldes, wie aus nachstehender Tabelle hervorgeht:
| mg N / ioo g Boden |
| Vor der Düngung |
| NH3-N .................. - 4,0 4,6 4,8 |
| N03-N ..........:...... o,5 0,7 0,8 |
| Nach der Düngung: |
| N03-N nach 13 Tagen ... o,6 1,2 1,3 |
| N03-N nach 58 Tagen ... o,6 2,0 2,5 |
Diese Zahlen zeigen, daß die Böden vor der Düngung in
N H..-IN und N 03N
etwa gleich liegen. Nach der Düngung zeigt sich für die i3-Tage-Werte im
N 03-N fast noch Übereinstimmung für die beiden gedüngten Böden. Nach 58
Tagen zeigt sich für (i) nur noch eine geringe Zunahme und für Düngung (2), die
an Mg gebundenes N enthält, eine stärkere Zunahme. Es wird durch die Komponente
(2), also im wesentlichen im Spätstadium, NH3-N zur Nitrifizierung und damit der
Pflanze zum Aufbau zur Verfügung gestellt.
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NO" -N kann sich nur so lange bilden, wie NH.- N im Boden noch
zur Verfügung steht.
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Den Mehrertrag des erfindungsgemäßen Volldüngers der Zusammensetzung
des Beispieles i mit einer Nährstoffsumme von 64,7'/o und dem bevorzugten Nährstoffverhältnis
N : P2 05 : K2 O :.Mg O von etwa i : i : 2 :0,z4 gegenüber dem ausländischen Versuchsprodukt
»Folium« mit ungünstigem Nährstoffverhältnis von i : i : i : o (20/20/2o) und
Harnstoffgehalt
zeigt nachstehender Düngeversuch in Mitscherlich-Gefäßen.
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Lehmiger Sandboden, pu=6,5.
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Grunddüngung: i g Mg S 04 - 7 H2 O ; a g N aus dem Volldünger.
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Versuchspflanze: deutsches Weidelgras.
| Trockengewicht |
| x. Schnitt 2. Schnitt r. und |
| 2 Schnitt |
| g g g |
| Volldünger (i) 24,8 2o,5 45,3 |
| "Folium" .... |
| 25,3 |
| i8'5 |
| 43,8 |
Zu diesem Mehrertrag trägt auch die nachhaltige Wirkung des N der N-Mg-Komponente
in der bevorzugten Verbindung N H4 Mg P 04 H2 O, welche der Volldünger (i) enthält,
bei.
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Dies geht daraus hervor, .daß »Folium« beim ersten Schnitt etwas überlegen
ist, beim zweiten Schnitt zeigt sich jedoch ebenso wie im Gesamtertrag der Mehrertrag
des Volldüngers (i).
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(Dieser Mehrertrag beruht jedenfalls nicht auf der Magnesiawirkung
des Volldüngers (i), da ein solcher Effekt durch die Grunddüngung in diesem Fall
ausgeschlossen wurde.) Für einen Volldünger ist es auch notwendig, daß dieser die
für die Pflanze notwendigen Mikronährstoffe enthält. Als Zumischprodukte kommen
Erz-und Mineralmehle, Fabrikations- und Aufbereitungsrückstände, insbesondere auch
lösliche Schwermetallsalze und Borverbindungen, in Frage.
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Es ist natürlich möglich, diesen neuen Volldünger in .bekannter Weise
auch zu granulieren, um dadurch eine verbesserte Streufähigkeit zu erreichen, die
Entmischung der Komponenten zu verhindern, ohne aber die Löslichkeitsverhältnisse
der Nährstoffe, z. B. des citronensäurelöslichen P205, praktisch dadurch zu beeinflussen.