Kupfer und Wachstum

Kupfer ist für normales, gesundes Wachstum und die Fortpflanzung aller höheren Pflanzen und Tiere unbedingt notwendig.

Die Folgen eines Kupfermangel reichen von Ertragsminderung bis zu 20% - die sich bei vielen Nutzpflanzen als Folge eines versteckten Kupfermangels ergeben können, ohne irgendwelche sichtbare Symptome – bis zum völligen Verlust der Ernte.

Kupfermangel wurde auf der ganzen Welt und in allen Klimazonen beobachtet, in denen Nutzpflanzen angebaut werden. Das Auftreten von Kupfermangel variiert mit dem Boden und den angebauten Pflanzen. Ein Mangel kann vor allem bei Pflanzen auftreten, die auf Sandböden, auf Böden mit einem hohen Anteil an organischer Substanz und auf Kalkböden angebaut werden.

Biologische Systeme nutzen die Fähigkeit des Kupfers

  • Elektronen aufzunehmen, zu übertragen und sich so an Oxidations/ Reduktionsreaktionen zu beteiligen,
  • mit organischen Verbindungen Komplexe zu bilden. Werden diese Stoffwechselwege als  Folge eines Kupfermangels oder manchmal auch eines Überschusses unterbrochen, dann werden Wachstum, Ertrag und Qualität beeinträchtigt.  

Kupfer im Boden

Der Gesamtkupfergehalt der Böden setzt sich aus fünf Faktoren zusammen:

  1. Lösliche Formen in der Bodenlösung – ist sofort pflanzenverfügbar.
  2. Stabile, organische Komplexverbindungen im Humus – nicht pflanzenverfügbar.
  3. Durch Hydroxide des Mangans und Eisens sorbiertes Kupfer.
  4. Am Ton-Humus-Komplex sorbiertes Kupfer.
  5. Das in den Kristallgittern der Bodenminerale gebundenes Kupfer – wird erst bei Verwitterung frei.

Die Gesamtmenge an wasserlöslichem und austauschbarem Kupfer ist oft sehr gering, obwohl die Gesamtkonzentration des Kupfers im Bodens als ausreichend bezeichnet werden kann (über 10 mg/kg bei Mineralböden und über 30 mg/kg bei organischen Böden)

Das Ausgangsmaterial eines Bodens kann im Kupfergehalt erheblich schwanken, wobei dunkle Schiefer normalerweise hohe und Sandsteine niedrige Konzentration aufweisen.

Die Verfügbarkeit des Kupfers für eine Aufnahme durch Pflanzen  wird hauptsächlich vom p-H Wert des Bodens, seinem Anteil an organischer Substanz und seiner Sorptionskapazität bestimmt.

Typische Kupfermangelböden sind hauptsächlich Sandböden, Torfe, Böden mit mehr als 7 bis 10 % organischer Substanz sowie Kalkböden.

Der Gesamtkupfergehalt und der Gehalt an verfügbarem Kupfer im Boden können sich stellenweise erheblich unterscheiden.

In gärtnerischen Kultursubstraten mit hohem Torfanteil und in reinen Torfkultursubstraten kommt ausreichender Kupferversorgung eine nicht zu unterschätzende Bedeutung zu.

Über Kupfermangel wurde bei über 50 Pflanzenarten und in 51 Ländern berichtet . 

Kupfer und Pflanzenernährung

Das Vorliegen latenten Mangels, wobei die Ernteerträge vermindert sind, ohne daß deutliche Symptome erscheinen, wird durch die folgenden durch Kupfer bewirkten signifikanten Ertragssteigerungen veranschaulicht, die in Feldversuchen mit Wiederholungen erzielt wurden:

  • Ertragssteigerung um 22,4 % bei Sommergerste auf Braunerde mit sandiger Textur
  • Ertragssteigerung um 13,5 % bei Winterweizen auf Mullrendzina
  • Ertragssteigerung 18 % bei Zuckerrüben auf Braunerde mit sandiger Textur
  • hochsignifikanter Mehrertrag bei Gerbera in Torf

Zusätzlich zur Ertragsminderung kann sich Kupfermangel negativ auf die Qualität vieler Kulturpflanzen auswirken.

Beispiele für Qualitätsminderungen durch Kupfermangel sind:

  • Zitrusfrüchte, wenig ansprechendes Aussehen, Fruchtgröße reduziert
  • Zwiebeln, schlecht ausgefärbt und schwammig
  • Karotten, schlecht ausgefärbt
  • Salat, schlecht ausgefärbt und welk
  • Birnen, Korkbildung und Korkfleckigkeit

Kupfer im Stoffwechsel der Pflanze 

Kupfer ist Bestandteil verschiedener Enzyme und anderer Proteine, wo es hauptsächlich den Elektronentransfer in entscheidenden Stoffwechselwegen bewirkt. Wie auch bei anderen Spurenelementen werden die Stoffwechselvorgänge durch ein Zuwenig wie ein Zuviel an Kupfer gestört.

Photosynthese, Atmung, Fortpflanzung, Proteinbildung, Lignifizierung (Verholzung), Auxin-Regulation, Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten und andere Funktionen der Pflanzen können durch Kupfermangel beeinflußt werden.

Die Aufnahme des Kupfers über die Wurzel kann durch relativ hohe Konzentration von Kalzium, Kalium und Ammoniumionen reduziert werden.

Kräftige Stickstoffdüngung verzögert das Altern der Blätter und verringert so die Kupfermenge, die auf junges Gewebe verteilt werden kann.

Verschiedene, in aller Welt angebaute Gemüsesorten sind hochempfindlich gegen Kupfermangel.

Hat sich Kupfer im Laufe vieler Jahre als Folge von Immissionen im Boden angesammelt, so tritt manchmal Phytotoxität auf, die aber gewöhnlich durch Kalken behoben werden kann.

Mangelsymptome

Kupfermangel beeinträchtigt die Lignifizierung und führt so zum Zusammenbruch des Gewebes, insbesondere bei jungen Blättern, die zunächst aussehen als welkten sie und später nekrotisch werden.  

Blätter sind häufig verdreht und deformiert.

Kupfer wird von altem auf junges Gewebe normalerweise nur in begrenztem Umfang verlagert. Symptome zeigen sich in der Regel dementsprechend zuerst an jungem Gewebe.

Beispiele:

  • Salat, den Blättern fehlt die Festigkeit, sie sehen aus wie Hasenohren, junge Blätter wölben sich schlüsselförmig auf
  • Spinat, die Ränder der jungen Blätter, die eine schmutzige Farbe aufweisen, welken und rollen sich auf
  • Tomate, Blättern und Stengeln fehlt es an Festigkeit, Blätter sind klein, hart und zusammengeklappt, die Fiederblattstiele in typischer Weise nach unten gebogen
  • Zwiebel, die Spitzen der jüngsten Blätter werden zunächst chlorotisch und dann weiß, sie verdrehen sich zu einer Spirale oder biegen sich so ab, daß sie rechtwinklig zur übrigen Pflanze stehen, die Zwiebelschalen sind dünn und fahlgelb

Auszug aus dem DKI Fachbuch „Kupfer in der Landwirtschaft“

Herausgeber: Deutsches Kupfer-Institut

Die Originalausgabe erschien unter dem Titel „Copper in Plant, Animal and Human Nutrition“, Text von Dr. V.M. Shorrocks und Dr. B. J. Alloway

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