Phosphormanagement in Tröpfchenbewässerungssystemen

I. Formen und Verfügbarkeit von Phosphor im Boden

Bodenphosphor lässt sich anhand seiner chemischen Eigenschaften in zwei Hauptkategorien einteilen: organischen Phosphor und anorganischen Phosphor. Der Großteil liegt in Formen vor, die Pflanzen nicht direkt verfügbar sind, wie z. B. schwerlösliche anorganische Phosphate, die an Eisen, Aluminium und Calcium gebunden sind, oder als organische Phosphorverbindungen (z. B. Phytate, Phospholipide).

Pflanzen nehmen hauptsächlich Orthophosphat-Ionen (H₂PO₄⁻ oder HPO₄²⁻) aus der Bodenlösung auf.

Phosphor, der direkt oder indirekt von Pflanzen genutzt werden kann, wird als verfügbarer Phosphor (auch als leicht verfügbarer Phosphor bezeichnet) zusammengefasst. In der agronomischen Praxis bezieht sich verfügbarer Phosphor in der Regel auf den mit chemischen Reagenzien extrahierbaren Anteil (z. B. Olsen-Methode, Bray-1-Methode) oder den Anteil, der einen isotopen Austausch mit dem radioaktiven Isotop ³²P ermöglicht. Chemische Extraktionsmethoden messen jedoch nur einen kleinen Teil des tatsächlich pflanzenverfügbaren Phosphors. Daher erfordert die Bewertung des verfügbaren Phosphors eine umfassende Betrachtung der Bodeneigenschaften und Umweltbedingungen.

II. Mobilität von Phosphor im Boden und Einflussfaktoren bei der Tröpfchenbewässerung

Die Mobilität von Phosphor im Boden ist äußerst gering, mit einem typischen Diffusionsradius von nur 3–4 cm. Dies ist hauptsächlich auf eine starke Adsorption und Festlegung durch Bodenbestandteile zurückzuführen: In sauren Böden bildet Phosphor leicht schwerlösliche Niederschläge mit Fe³⁺ und Al³⁺; unter alkalischen Bedingungen neigt er dazu, sich mit Ca²⁺ zu schwerlöslichem Calciumphosphat zu verbinden; in neutralen Böden ist die Löslichkeit relativ höher.

Bei der konventionellen Düngung werden Phosphordünger oft einmalig als Grunddüngung ausgebracht. Die zeitliche Verzögerung zwischen Ausbringung und dem maximalen Phosphoraufnahmebedarf der Kultur führt zu einer erheblichen Festlegung im Boden, was die Verfügbarkeit verringert.

Die Tröpfchenbewässerung mit Düngung nutzt eine "Wenig und oft"-Strategie, um die Phosphorversorgung dynamisch an den Pflanzenbedarf anzupassen. Jede Applikation muss nur den Bedarf von 7–10 Tagen decken, wodurch Festlegungsverluste deutlich reduziert werden.

Unter Tröpfchenbewässerung wird die Phosphormobilität durch folgende Schlüsselfaktoren beeinflusst:

Einflussfaktor	Mechanismus und Wirkung
Bewässerungswassermenge	Ausreichend Wasser erhöht die Diffusionsreichweite und -intensität von Phosphor; Wassermangel oder unzureichende Bewässerung verringert die Phosphormobilität erheblich.
Bewässerungsdauer	Bei gleicher Düngermenge fördert eine längere Bewässerungsdauer eine tiefere vertikale Bewegung von Phosphor; die Bewässerungshäufigkeit hat keinen signifikanten Einfluss auf die Phosphorbewegung.
Bodentextur	Die Phosphorinfiltrationstiefe folgt: sandiger Lehm > Lehm > Ton. Böden mit hohem Tongehalt zeigen eine stärkere Phosphoradsorption/-festlegung und geringere Mobilität.
Phosphordüngerform	Hoch wasserlösliche Quellen (z. B. Monoammoniumphosphat, Ammoniumpolyphosphat) zeigen eine bessere Mobilität in Tröpfchensystemen; teilweise ausgefällte Formen (z. B. Einfachsuperphosphat) sind für die Ausbringung über Tröpfchensysteme nicht geeignet.

III. Arten und Eigenschaften von Phosphordüngern für die Bewässerungsdüngung

Die Hauptaufnahmeform von Phosphor durch Pflanzen ist H₂PO₄⁻ (optimaler pH-Bereich 6,0–7,5). Häufig verwendete wasserlösliche Phosphordünger in Tröpfchensystemen sind:

Düngertyp	Formel / Nährstoffgehalt	Wasserlöslichkeit (20–25°C)	pH (Lösung)	Wichtige Eigenschaften und Anwendungsszenarien
Monoammoniumphosphat (MAP)	NH₄H₂PO₄ (N 11–12 %, P₂O₅ 61 %)	37,4 g/100g Wasser	Sauer (~4–5)	– N-P-Binärdünger; H₂PO₄⁻-Form ist leicht aufnehmbar.– In neutralen Böden wird Ammonium leicht adsorbiert, was die Phosphormobilität verbessert.– Für Tropfbewässerung Industriequalität mit Gesamtnährstoffen ≥72 % und wasserunlöslichem Anteil ≤0,1 % verwenden.
Diammoniumphosphat (DAP)	(NH₄)₂HPO₄ (N 18 %, P₂O₅ 46 %)	41 g/100g Wasser	Schwach alkalisch (~8,0)	– Die Alkalität der Lösung kann einen Boden-pH-Anstieg verstärken.– Marktprodukte können verfälscht sein (z. B. MAP gemischt mit anderen N-Quellen und als DAP verkauft).– Für Grunddüngung geeignet; wegen Ausfällungs- und Verstopfungsrisiko bei Tropfbewässerung vorsichtig verwenden.
Harnstoffphosphat (UP)	CO(NH₂)₂·H₃PO₄ (N 17,7 %, P₂O₅ 44,9 %)	Sehr gut löslich	Stark sauer (1,89)	– Saure Quelle hilft, den Wurzelzonen-pH zu senken und aktiviert Spurenelemente.– Verringert Tropferverkalkung, verlängert die Systemlebensdauer.– Geeignet für salzige/alkalische Böden oder zur Sanierung von Böden mit hohem pH.
Monokaliumphosphat (MKP)	KH₂PO₄ (P₂O₅ 52 %, K₂O 34 %)	Sehr gut löslich	Sauer (4–5)	– Hochkonzentrierter P-K-Binärdünger, chlorfrei.– Höhere Kosten; oft für Blattspritzung oder Tropfbewässerung in kritischen Wachstumsstadien verwendet.– Geeignet für chloridempfindliche Kulturen oder solche mit hohem Kaliumbedarf.
Ammoniumpolyphosphat (APP)	(NH₄)ₙ₊₂PₙO₃ₙ₊₁	Sehr gut löslich (oft flüssig)	Neutral – leicht sauer	– Hat chelatbildende Eigenschaften, verringert Bodenfestlegung, verbessert die Mikronährstoffverfügbarkeit.– Gute Fließfähigkeit, geringes Ausfällungsrisiko, geeignet für lange Leitungsstrecken.– Muss im Boden zu Orthophosphaten hydrolysiert werden, bevor die Pflanzenaufnahme erfolgt.

Hinweis: Einfachsuperphosphat (SSP) enthält zwar etwas wasserlösliches P, löst sich aber langsam, enthält Verunreinigungen und verstopft Tropfer leicht; es wird für Tropfbewässerungssysteme nicht empfohlen.

IV. Vergleich von Phosphordüngerauswahl und Anwendungsstrategien

1. MAP vs. DAP

• P-Gehalt & Verfügbarkeit: MAP hat einen höheren Phosphorgehalt, und seine saure Natur trägt in alkalischen Böden zur Aufrechterhaltung der Phosphorlöslichkeit bei.

• Kompatibilität: Böden in Regionen wie Xinjiang (Nordchina) sind oft alkalisch, was die säurebildende Eigenschaft von MAP für die Aktivierung von Bodenphosphor günstiger macht.

• Produktqualität: Industriequalitäts-MAP (wasserunlöslicher Anteil ≤0,1 %) hat typischerweise eine höhere Reinheit als DAP (erstklassige Qualität erfordert ≥95 % Wirkstoff), was es für Tröpfchensysteme besser geeignet macht.

• Marktstandardisierung: Der DAP-Markt weist eine größere Produktvielfalt auf; Vorsicht vor Produkten, die mit minderwertigem MAP verfälscht sind.

2. MAP vs. UP

• pH-Einstellung: Die starke Säure von UP hilft, den pH-Wert der Wurzelzone zu senken und verbessert die Phosphorverfügbarkeit in alkalischen Böden.

• Zusätzliche Funktionen: UP kann Boden-Calcium, -Magnesium und andere Sekundär-/Spurenelemente aktivieren und Ammoniakverflüchtigungsverluste verringern.

• Nährstoffgehalt: MAP hat einen höheren Phosphorgehalt. Die Wahl hängt vom Boden-pH und den Pflanzenanforderungen ab.

3. MAP vs. MKP

• Nährstoffzusammensetzung: MAP liefert N-P, MKP liefert P-K. Die Wahl hängt vom Nährstoffbedarf der Kultur in der jeweiligen Wachstumsphase ab.

• Kosteneffizienz: Pro Einheit Phosphornährstoff berechnet, ist MAP deutlich kostengünstiger als MKP.

V. Anwendungsschemata für Phosphordünger in Bewässerungsdüngungssystemen

Systemtyp	Empfohlene Düngerkombinationen & Methoden	Vorsichtsmaßnahmen
Tropfbewässerung	– Primär: MAP (Tropf) + UP (abwechselnd oder gemischt).– Grunddüngung: DAP oder SSP (vor der Aussaat).– Ergänzung: APP (für lange Leitungen oder Mikronährstoffaktivierung).	– Vermeiden Sie, sich ausschließlich auf Grunddüngung mit P zu verlassen; priorisieren Sie die Tropfbewässerungsdüngung.– Verwenden Sie DAP oder SSP nicht direkt in Tropfleitungen.– Regelmäßige Säurespülung zur Verhinderung von Verkalkung/Ausfällung durchführen.
Sprinkler-/Mikrosprinklerbewässerung	– Blatt-/Kopfdüngung: MKP (Spritzung).– Grunddüngung: SSP oder DAP.	– MKP eignet sich zur Nährstoffunterstützung während kritischer Wachstumsstadien.– Grunddüngung mit P sollte quantitativ auf Basis von Bodenanalysen erfolgen.
Allgemeine Empfehlungen	– Bevorzugen Sie hoch wasserlösliche Phosphordünger in Industriequalität mit geringen Verunreinigungen.– In alkalischen Bodenregionen UP oder APP zur pH-Einstellung kombinieren.– Dynamische Anpassung der P-Menge und -Häufigkeit basierend auf dem Pflanzenbedarfsmuster (z. B. Wurzelförderung in frühen Stadien, Frucht-/Schotenentwicklung in der Blüte).	– Regelmäßige Überwachung des Boden-pH und der verfügbaren P-Gehalte, um Überdüngung zu vermeiden.– Auf P-Antagonismus mit Zn, Fe usw. achten; gegebenenfalls chelatisierte Mikronährstoffe ausbringen.

Schlussfolgerung

In Tröpfchenbewässerungssystemen ist Monoammoniumphosphat (MAP) aufgrund seines hohen P-Gehalts, seiner sauren Eigenschaften und niedrigeren Kosten die Hauptphosphorquelle. Harnstoffphosphat (UP) eignet sich für Szenarien, die eine pH-Einstellung oder Systemverkalkungsprävention erfordern. Monokaliumphosphat (MKP) wird häufig zur Ergänzungsdüngung bei wertvollen Kulturen in kritischen Perioden verwendet. Ammoniumpolyphosphat (APP) eignet sich für lange Leitungsnetze oder Systeme, die eine Mikronährstoffintegration erfordern. Die direkte Verwendung von zur Ausfällung neigenden Düngemitteln (z. B. DAP, SSP) in der Tropfbewässerung sollte vermieden werden. Die Anwendung einer "Wenig und oft, Wasser-Dünger-Synergie"-Strategie kann die Phosphorausnutzungseffizienz deutlich verbessern und Festlegungsverluste verringern.