3.Mai.2006
N
ä
Christoph, Nicolai, Dominik, Oliver
MAIS
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r l ö s u n g v e r s u c h
s
Einleitung
Maiszucht-Daten-
Maiszucht-Schluss-
Verzeichnis und
• Gesetz des Minimums. Von Justus von Liebig
auswertung
folgerung
Quellenangaben
• Schlussfolgerung der Maiszucht
• Methode / Material
• Pflanze 1-4 (Diagramme) • Vergleich (Kaliummangel) • Bilder (Pflanze 3)
Seite 7
Seite 1-2
Seite 3-5
• Mais
Seite 6
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EINLEITUNG Gesetz des Minimums von Justus von Liebig Die einzelnen Pflanzenarten brauchen die Mineralstoffe in einem unterschiedlichen Mengenverhältnis. Für jede Art gibt es ein besonders günstiges Verhältnis, das man bei der Düngung beachten muss. Ist ein Mineralstoff in zu geringer Menge vorhanden, kann er durch den Überschuss eines anderen nicht ersetzt werden. Dieser im Minimum vorhandene Stoff begrenzt also die Entwicklung der Pflanze. Wir bezeichnen diese Abhängigkeit als Gesetz de Minimums. (Zitat: Leitprogramm) Das Gesetz des Minimums (von lat. Minimum = das Geringste) bildet zusammen mit dem Gesetz des abnehmenden Ertragszuwachses eine Grundlage der quantitativen Agrikulturchemie seit Mitte des 19. Jahrhunderts. Zu jener Zeit waren viel Böden in Mitteleuropa durch die Starke Nutzung an vielen Nährstoffen verarmt. Düngung brachte oft erhebliche, lineare Ertragssteigerungen - bezogen auf die damaligen Erträge sind heute fünf- bis sechsfach höhere Erträge üblich. (Quelle: Liebig Museum) Es zeigte sich, dass das Gesetz auf höherem Ertragsniveau so nicht uneingeschränkt gültig ist. Das Minimumgesetz wurde daher von G. Liebscher 1895 modifiziert zum Optimumgesetz; der Minimumfaktor ist um so stärker ertragswirksam, je mehr die anderen Faktoren im Optimum sind.
Die Minimum-Tonne
Die Minimum-Tonne (abb. 1.1b) erklärt das Minimumgesetz bildlich ganz einfach: siehe Bild rechts
abb. 1.1b
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abb. 1.1a
Justus von Liebig Sohn eines Drogeristen. Dadurch hatte Justus schon früh Kontakt und Interesse für die Chemie. Den Besuch des Gymnasium in Darmstadt beendete er schon in der Sekunda. Ein Lehrer sagte ihm: „Du bist ein Schafskopf. Bei dir Reicht es nicht mal zum Apothekenlehrling!“ Durch die Vermittlung des Vaters begann Justus 1819 ein Chemiestudium in Bonn. Dadurch kam eine Karriere ins Rollen und er veröffentlichte später noch viele Theorien und Arbeiten: •Rakikaltheorie •Theorie der Isomerie •Babynahrung •liebigsche Miniumgesetz •Eisen-Nickel-Legierung
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EINLEITUNG Mais
Methode/ Experiment
(Welschkorn, Türkischer Weizen, Kukuruz; Zea mays), Gras der amerikanischen Tropen, bis 2m hoch, mit getrenntgeschlechtlichen Blüten (einhäusig) und in sogenanten Maiskolben stehenden Samen. Mais ist eine der wichtigsten Nutzpflanzen, wird in allen wärmeren Länder und milden Gegenden gemässigten Zonen in vielen Formen kultiviert: • Perlmais (mit kleinen Körnern) • Cuscomais (mit riesigen Körnern) • Pferdezahnmais (mit eingedrückter
Schale) • Weichmais (mehlig) • Hartmais (mit höherem Fettgehalt) • Zuckermais (süss) • Puffmais (stark Wasserhaltig) Die Kohlenhydrate und Fett enthaltenden Maiskörner dienen als Nahrung (Polenta, Tortilla, Popcorn, etc.) und zur Herstellung von Maisstärke. Man unterscheidet Silomais als Gärfutter, Grünfutter oder Grünmais und Körnermais als hochwertiges Vieh- und Getreidefutter.
Wir haben unsere Klasse in 4-er Gruppen eingeteilt und während 14 Tagen ein Experiment durchgeführt: Jede Gruppe hat ihre 4 Maissetzlinge in einer speziellen Nährlösung aufgezogen. Am Tag 0 / Tag 7 / Tag 14 wurde die Nährlösung durch eine gleiche,frische Lösung ersetzt. Über das Experiment wurde von den Gruppen Protokoll geführt: Blattlänge, Wurzellänge, Anzahl Wurzeln und Anzahl Blätter Die verschiedenen 4-er Gruppen hatten unterschiedliche Nährlösungen, in die sie die Maispflanzen gestellt haben. Es gab eine Gruppe mit Eisenmangel, eine Gruppe mit Kaliummangel, etc. Unsere Gruppe hatte die Normallösung, d.h wir hatten eine Lösung die keinen Nährstoffmangel aufweisst. Durch dieses Experiment wollen wir untersuchen, wie die Maispflanze auf einen Nährstoffmangel reagiert.Die Ergebnisse werden wir mit dem Gesetz des Minimums vergleichen. Dieses Experiment soll die Theorie bestätigen
abb. 1.2: Maispflanze. abb. 1.3: Maiskultur abb. 1.2
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Material • • • • • •
Behälter mit Holzdeckel 4 Maispflanzen Normallösung (siehe Seite 6) Pippet-Man Digitalkamera Leitprogramm
abb. 1.3
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MA IS Z UC H T- D A TENA US WERTUNG Auf den folgenden 2 Seiten sind die protokolierten Daten zu dem Maiszucht-Experiments zu sehen. Alle 4 Pflanzen haben je 2 Diagramme (Ein Diagramm für Anzahl Wurzeln und Anzahl Blätter: abb. 2.1, 2.3, 2.5, 2.7. Ein zweites Diagramm für Wurzellänge und Blattlänge der Pflanzen (abb. 2.2, 2.4, 2.6, 2.8)
Die Diagramme sind „nackt“ und werden auf der Seite 5 noch kommentiert.
Pflanze 1
Wurzeln
Blätter
Wurzellänge
10 6
30.0
10
8
20
15.0
4
5
4
2 Tag 0
12 10
7.5
2
0
29
22.5
8
7
Blattlänge
24 16
0 Tag 7
Tag 0
Tag 14
Tag 7
Tag 14
abb. 2.2
abb. 2.1
Pflanze 2
Wurzeln
Blätter
Wurzellänge
15
Blattlänge
30.0
15
13
10
27
22.5
20
15.0 5 0
7 4 1
Tag 0
Tag 7
7.5
5
0 Tag 14
7 6 Tag 0
abb. 2.3
abb. 2.4
3 / 7
11
14
Tag 7
Tag 14
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MA IS Z UC H T- D A TENA US WERTUNG Pflanze 3
Wurzeln
Blätter
Wurzellänge
15
Blattlänge
35.00
15
15
34
26.25
10
17.50 5
5 0
2 Tag 0
Tag 7
8.75
5
4
12
20
6 6
0 Tag 14
Tag 0
abb. 2.5
15
Tag 7
Tag 14
abb. 2.6
Pflanze 4
Wurzeln
Blätter
Wurzellänge
10
30.0
10
8 6
29
22.5
8
7
20
15.0
4
4
2 0
Blattlänge
5
7.5
2 Tag 0
12 10
24 16
0 Tag 7
Tag 14
Tag 0
abb. 2.7
abb. 2.8
4 /7
Tag 7
Tag 14
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MA IS Z UC H T- D A TENA US WERTUNG 27.25cm
Durchschnitt.
Max. Blattlänge
Blattlänge 24.5cm
Durchschnitt.
Max. Wurzellänge
Wurzellänge 12.5
Durchschnitt. Anzahl Wurzeln
5
Durchschnitt. Anzahl Blätter
34cm Pflanze 3 29cm Pflanze4
Max. Anzahl
15
Wurzeln
PFLANZE 2,3
Max. Anzahl
5
Blätter
PFLANZE 1-4
Bilder des Maiszucht experiments
Bilder der Pflanze 3 von Tag 0 bis Tag 14
Vergleich Durchschnitts Pflanze: Normallösung -Kaliummangel
abb. 2.10
abb. 2.9
Normallösung
Kaliummangel
30.0 Tag 0 des
27 22.5
25
Experiments Pflanze 3
18
15.0
abb. 2.11
13 7.5
10
Tag 7 des
7 5
0
Wurzel (cm) Blatt (cm) Wurzeln
Experiments
4
Pflanze 3
Blätter
abb. 2.12
Es ist auf der abb. 2.9 oben zu sehen, dass die Durchschnittspflanze bei Kaliummangel in allen Messkriterien unterliegt. Durch diese Graphik wird das Gesetz des Minimums zum grossen Teil bestätigt.
Tag 14 des Experiments Pflanze 3
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MA IS Z UC H T - S C H LUS S F O LG ERUNG Normallösung Wir haben als Nährlösung eine Normallösung benützt. Alle anderen Gruppen hatten einen Mangel (zB. Kaliummangel, Eisenmangel, etc.). Die Normalösung ist folgendermassen zusammengesetzt: • 96ml destilliertes Wasser • 1ml 10% Ca-nitrat Lsg. • 1ml 2.5% K-nitrat Lsg. • 1ml 2.5% KH2PO4 Lsg. • 1ml 2.5% Mg-sulfat Lsg. • 1 Tropfen 2.5% Fe II - sulfat Lsg.
Weiterführender Vergleich: Normallösung (max. Werte) vs. Kaliummagel (max. Werte) Siehe Seite 5 abb. 2.9
Normallö-
Kalium-
sung
mangel
Blattlänge
34cm
30cm
Wurzel-
29cm
19.5cm
Blätter
5 B l ä tter
5 B l ä tter
Wurzeln
1 5 W u rzeln
8 W u rzeln
MA X
länge
Grösse der Maispflanzen Die Grösse der Pflanzen lässt auf ihre Gesundheit schliessen: Die Pflanzen sind gross (Längstes Blatt bis 34 cm) und haben ein rapides Wachstum (Steilkurve auf den Diagrammen gut erkennbar). Die Blätter wie auch die Wurzeln sind extrem gewachsen
Auf diesem Diagramm ist zu sehen wie stark die Blätter und
mallösung und dem Kaliummangel. Wir haben als
die Wurzeln gewachsen sind: Angaben in cm abb. 3.1
Wurzellänge
Vergleich mit Kaliummangel Die Tabelle zeigt den Vergleich zwischen der Nor-
Blattlänge
Vergleich bei beiden Lösungen die grössten (max.) Werte genommen. Deutlich ist zu erkennen, dass die
35.00
Normallösung grössere Werte vorweisen kann. Am
26.25
zu erkennen (10cm Differenz)
17.50
Schlussfolgerung:
deutlichsten ist der Unterschied bei der Wurzellänge
In der Natur hätte die Pflanze mit Kaliummangel
8.75
Probleme, stabile und lange Wurzeln zu produzieren. Sie hätte somit ungenügenden Halt im Boden.
0 Tag 0
Tag 7
Tag 14
Gesundheit / Zustand der Pflanzen: Anzahl Blätter / Wurzeln Die maximale Anzahl der Blätter fällt sofort auf: 5 Blätter. Es sieht aus als wäre dies eine Naturkonstante, die verhindert, dass die Maispflanze mehr Blätter besitzt. Auch die Anzahl der Wurzeln ist beschränkt: 15 Diese maximale Werte sind bei mehreren Pflanzen aufgetreten (Blätter max: Pflanze 1-4 / Wurzeln max: Pflanze 2-3). Deswegen fallen diese Werte auf.
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Alle Pflanzen wirken sehr gesund. Es ist kein Mangel zu erkennen. Sie haben grasgrüne Blätter, einen violetten Stil, ein gelbes „Korn“ und weiss violette Wurzeln. Auch den Maiszucht-Daten zufolge müssen die Pfanzen gesund sein, denn die Wachstumswerte lassen darauf schliessen.
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QUELLENA NG A B EN - V ERZ EIC H NIS Quellenangaben • Seite 1: Gesetz des Minimums (Justus von Liebig)
www.wikipedia.de
Leitprogramm (NKSA) • Seite 2: Bilder (abb. 1.2 / abb. 1.3)
jlhuss.blog.lemonde.fr/ jlhuss/2005/09/ • Seite 2: Mais
Neues Haus-Lexikon (Mais)
Bilderverzeichnis:
P
D
F
• • • • • • • • •
Abb. 1.1a: Justus von Lieebig Abb. 1.1b: Die Minimums-Tonne Abb. 1.2: Maispflanze Abb. 1.3: Maiskultur Abb. 2.1/2.2: Daten Pflanze 1 Abb. 2.3/2.4: Daten Pflanze 2 Abb. 2.5/2.6: Daten Pflanze 3 Abb. 2.7/2.8: Daten Pflanze 4 Abb: 2.9: Vergleich Durchschnittspflanze
Normallösung vs. Kaliummangelpflanze • Abb. 2.10-2.12: Pflanze 3 (Tag 0 - Tag 14) • Abb. 3.1: Grösse der Maispflanzen (Normallösung)
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unserer Arbeit
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