Assessment of Sewage Sludge Application with Beneficial Microbial Inoculants on Fenugreek Productivity in Sandy Loam Soil

Technische Zusammenfassung: Bewertung der Anwendung von Klärschlamm mit nützlichen mikrobiellen Inokulantien auf die Bockshornklee-Produktivität in sandigem Lehmboden

Problemstellung
Moderne Agrarökosysteme erfordern eine ausgewogene Versorgung mit primären Makronährstoffen – Stickstoff (N), Phosphor (P) und Kalium (K) –, um die Biomasseakkumulation und die Effizienz der Düngemittelnutzung zu optimieren. Sandige Lehmböden, die in Regionen wie dem Oberen Gangestiefland verbreitet sind, zeichnen sich durch einen geringen Gehalt an organischer Substanz und eine begrenzte Nährstoffrückhaltekapazität aus. Während synthetische Düngemittel die Nährstoffdefizite beheben, besteht ein Bedarf an nachhaltigen Strategien, die organische Düngemittel und Bio-Düngemittel integrieren, um die Bodenfruchtbarkeit ohne Umweltdegradation zu steigern. Bockshornklee (Trigonella foenum-graecum L.), eine Leguminose mit bedeutendem kulinarischem und pharmazeutischem Wert, dient als Modell zur Untersuchung dieser integrierten Nährstoffmanagement-Praktiken. Die Studie adressiert die Herausforderung, die Produktivität von Bockshornklee in sandigen Lehmböden durch die synergistische Anwendung von Klärschlamm, chemischen Düngemitteln und mikrobiellen Inokulantien zu maximieren.

Methodik
Ein Feldversuch wurde während der Rabi-Saison 2023–24 auf der Bodenwissenschaftlichen Forschungsfarm der Sam Higginbottom University of Agriculture, Technology, and Sciences in Prayagraj, Uttar Pradesh, durchgeführt. Der Standort zeichnet sich durch ein subtropisches Klima und sandigen Lehmboden aus. Die Studie verwendete ein Randomisiertes Blockdesign (RBD) mit drei Wiederholungen.

Das Versuchsdesign umfasste 18 Behandlungen, die variierende Anwendungssätze von NPK-Düngern (0 %, 50 % und 100 % der empfohlenen Dosen), Klärschlamm (0, 15 und 30 t ha⁻¹) und mikrobiellen Inokulantien (Rhizobium und Phosphat lösende Bakterien – PSB) beinhalteten.

• Inokulation: Rhizobium wurde als Saatgutbehandlung mit 2 g kg⁻¹ Saatgut angewendet, während PSB mit 3 kg ha⁻¹ während der Aussaat in den Boden eingebracht wurde.
• Klärschlammanwendung: Klärschlamm wurde gleichmäßig über das gesamte Feld ausgebracht.
• Messungen: Wachstumsmerkmale (Pflanzenhöhe, Anzahl der Verzweigungen) wurden nach 30 und 50 Tagen nach der Aussaat (DAS) aufgezeichnet. Ertragsmerkmale umfassten Podenlänge, Anzahl der Hülsen pro Pflanze, Anzahl der Samen pro Hülse, Tausendkorngewicht (1000-Samen-Gewicht) und Samenertrag (q ha⁻¹).

Wesentliche Beiträge und Ergebnisse
Die Studie untersuchte die Auswirkungen des integrierten Nährstoffmanagements auf das Wachstum und den Ertrag von Bockshornklee. Die Ergebnisse zeigten, dass die Co-Anwendung von urbanem Klärschlamm mit Bio-Inokulantien die Verfügbarkeit elementarer Nährstoffe, insbesondere bioverfügbaren Phosphors und Stickstoffs, signifikant erhöhte, was zu deutlichen Verbesserungen der vegetativen Entwicklung und der Samenqualität im Vergleich zu den Kontrollen führte.

• Wachstumsmerkmale: Die Behandlung, die 100 % NPK, 30 t ha⁻¹ Klärschlamm und Rhizobium kombinierte (Behandlung T18), verzeichnete die maximale Pflanzenhöhe (39,1 cm bei 30 DAS und 54,1 cm bei 50 DAS) und die höchste Anzahl an Verzweigungen pro Pflanze (4,1 bei 30 DAS und 5,2 bei 50 DAS). Diese Werte waren signifikant überlegen gegenüber der Kontrolle (T1: 0 % NPK + 0 Schlamm + 0 Inokulant) mit 28,2 cm bzw. 47,1 cm Höhe.
• Ertragsmerkmale: Behandlung T18 lieferte auch die höchsten Werte für Podenlänge (12,5 cm), Anzahl der Hülsen pro Pflanze (27,8), Anzahl der Samen pro Hülse (14,9) und Tausendkorngewicht (12,47 g).
• Samenertrag: Der maximale Samenertrag von 19,92 q ha⁻¹ wurde mit der Behandlung T18 erreicht. Dies war signifikant höher als der minimale Ertrag von 13,27 q ha⁻¹, der in der Kontrollbehandlung (T1) beobachtet wurde. T17 (100 % NPK + 30 t SS + PSB) folgte dicht mit 19,78 q ha⁻¹.

Die Daten zeigten einen positiven Trend, bei dem steigende Mengen an NPK, Klärschlamm und Bio-Düngemitteln mit verbesserten Wachstums- und Ertragsparametern korrelierten. Die synergistische Interaktion zwischen mineralischen Inputs, organischen Düngemitteln und Bio-Inokulantien optimierte die Nährstoffverfügbarkeit in der Rhizosphäre, die Chlorophyllsynthese und die photosynthetische Kapazität.

Bedeutung und Ansprüche
Die Arbeit behauptet, dass das integrierte Management von chemischen Düngemitteln, Klärschlamm und nützlichen mikrobiellen Inokulantien einen nachhaltigen Weg zur Steigerung der Bodenfruchtbarkeit und der landwirtschaftlichen Produktivität in sandigen Lehmböden bietet. Insbesondere legt die Studie nahe, dass:

1. Synergistische Effekte: Die Kombination von Klärschlamm mit Rhizobium und PSB induziert synergistische Effekte auf die Mineralisierung organischer Substanz, die Lösung unlöslicher Phosphate und die biologische Stickstofffixierung.
2. Umweltnachhaltigkeit: Diese Bewirtschaftungspraxis kann Ernteerträge und die Bodenfruchtbarkeit steigern, ohne die Umwelt zu gefährden, wodurch potenziell die Abhängigkeit von synthetischen Düngemitteln reduziert wird.
3. Optimale Strategie: Die Anwendung von 100 % NPK kombiniert mit 30 t ha⁻¹ Klärschlamm und einer Rhizobium-Inokulation (Behandlung T18) stellt die effektivste Strategie zur Maximierung der Bockshornklee-Produktivität unter den untersuchten Bedingungen dar.

Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass solche integrierten Nährstoffmanagement-Praktiken die biologische Funktionalität und die physikalische Struktur des Bodens erheblich verbessern können, wodurch die ökologische Resilienz gestärkt wird, während gleichzeitig der Nährstoffbedarf von Leguminosen wie Bockshornklee gedeckt wird.