Dipl.-Ing.agr. Joachim Pollehn Düngekalk-Hauptgemeinschaft Köln

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1 Dipl.-Ing.agr. Joachim Pollehn Düngekalk-Hauptgemeinschaft Köln Boden- und Düngungstag Mecklenburg-Vorpommern Güstrow 24. Februar 2011

2 Kalkdüngung: Grundlage für einen erfolgreichen Ackerbau Kalkverbrauch in Deutschland Rechtliche Grundlagen Wirkung des Kalkes Kalkbedarf Technik

3 Düngekalkverbrauch in Deutschland ab 1913/14 Deutsches Reich ab 1947/48 Bundesrepublik/alte Länder+ DDR ab 1993/94 alte und neue Bundesländer Quellen: Statist. Bundesamt, Statist. Jahrbuch der DDR, Landw. Marktzeitung , Kalkdienst Berlin, DHG t CaO Zusammenbruch 1. Weltkrieg 2. Weltkrieg der DDR aktueller Verbrauch Rezession Nachkriegszeit DHG ab / /23 27/28 31/32 35/ /43 47/48 50/51 Düngejahr 60/61 70/71 80/81 90/ / / /2008

4 t Nährstoff Düngemittelverbrauch in Deutschland Quelle: Statist. Bundsamt / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /07 Stickstoff Phosphat Kali Kalk

5 t CaO Düngekalkversand in Deutschland Quelle: Statist. Bundesamt, DHG Kohlens. Kalk Branntkalk HK-Kalke Andere 50/51 60/61 70/71 80/81 90/91 95/ / / /10

6 % Veränderungen des Kalkverbrauchs in Deutschland jährliche Veränderungen gegenüber dem Vorjahr Quelle: Statist. Bundesmt, DHG / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /09

7 t CaO-Äquivalente Entwicklung der Kalkversorgung in Deutschland Quellen: Statist. Bundesamt, DHG physiolog. saure Dünger kalkhaltige Düngemittel Kalkdünger CaO-Saldo gleit. 5-jähr. Mittel Deutschland 1949/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /10

8 300 kg/ha CaO Kalkaufwand in Deutschland Quellen: Statist. Bundesamt, Statist. Jahrbuch d. DDR, DHG heutiges Niveau /50 79/80 95/96 DDR BRD Deutschland

9 Kalkdüngerverbrauch in Deutschland 2009/2010 Quelle: Statist. Bundesamt, DHG Kohlens. Kalk Branntkalk HK-Kalke Carbo

10 kg/ha CaO Kalkaufwand in Deutschland im Düngejahr 2009/2010 Quellen: Statist. Bundesamt, DHG Baden-Württ. Bayern Brandenburg Hessen Mecklenb.-Vorp. Niedersachsen NRW Rheinl.-Pfalz Saarland Sachsen Sachs.-Anh. Schlesw.-Holst. Thüringen Deutschland

11 2% 8% Magnesium aus Mineraldüngern Düngejahr 2009/2010 Quelle: Statist. Bundesamt, DHG 32% 58% Kalkdünger N-Dünger P-Dünger K-Dünger

12 Kalk Der erste Schritt zur richtigen Düngung Kalkverbrauch in Deutschland Rechtliche Grundlagen Wirkung des Kalkes Kalkbedarf Qualitätsüberwachung Technik

13 Rechtssystem Düngung Düngegesetz rechtliche Dachkonstruktion Düngemittelverordnung regelt das Inverkehrbringen und die Produkteigenschaften Düngeverordnung regelt die Anwendung der Düngemittel Weitere Verordnungen und Richtlinien

14 Gliederung und Anteile der Düngemitteltypen NATURKALK Kohlensaurer Kalk Branntkalk Mischkalk ca. 74 % Industriekalk Hüttenkalk Konverterkalk Andere Kalke ca. 10 % ca. 16 %

15 Kennzeichnungsmuster Düngekalk Raum für Warenzeichen und Handelsnamen Düngemittelrechtlich vorgeschriebene Angaben Kohlensaurer Magnesiumkalk alk 90 aus Dolomit natürlicher Lagerstätten 60 % CaCO3 Calciumcarbonat 30 % MgCO3 Magnesiumcarbonat 53 % CaO basich wirksame Bestandteile (Neutralisationswert)...kg Anwendungs- und Lagerungshinweise siehe Rückseite Anschrift Inverkehrbringer Zusätzliche, ergänzende Angaben und Informationen, die nicht im Widerspruch zu den vorgeschriebenen stehen dürfen NATURKALK Dünger für gesunde Ernährung DLG überwachte und geprüfte Qualität

17 Wirkungsspektrum der Kalkdüngung im Boden Wirkung des Kalkes physikalisch/physikochemisch: Aggregatstabilisierung Infiltration Regenverdaulichkeit Befahrbarkeit Durchlüftung Erwärmung

18 Mechanismen der Aggregatbildung im Boden Bindungstyp Merkmale Kohäsion Adhäsion Koagulation Peptisation van-der-waals-kräfte Ausbildung von Wassermenisken Entstehung einer voluminösen Kartenhausstruktur Ladungsbindung bei sehr starker Annäherung Coulomb`sche Kräfte Ursache der Ionenbeziehung +/ oder ++/-- Kationen-Brücken Puzzolan-Reaktionen Pilzhyphen Pflanzenwurzeln zwischen negativ geladenen Reaktionspartnern Ca-Silikate und -Aluminate unter Luftabschluß Umwachsen und Verkleben von Partikeln und Aggregaten

19 Hohlraumvolumen ca. 50% Hohlraumvolumen ca. 35%

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22 Ton < 2 µm Schluff 2 60 µm Sand <y 60 µm

23 Lagerungsformen von Tonteilchen im Boden schematische Darstellung n. B. Meyer, Göttingen u. J. Pollehn, Köln Fläche-Fläche planar position Kohärentgefüge Tonminerale Porenwinkelvermörtelung durch CaCO 3 Fläche-Kante planar-edge position voluminöse stabile Kartenhausstruktur DHG Lagerungsformen Kante-Kante edge-edge position sehr voluminös, aber instabil

24 60 Anteil Aggregate % Beeinflussung von Aggregatstabilität, Plastizität und Wasserbindung durch Kalkhydrat Quelle: Dr. W. Czeratzki, Braunschweig; Kalkdienst-Nachrichten 1/ y = -0,2549x 2 + 3,5811x + 25,256 R 2 = 0, y = 12,705Ln(x) + 19,822 R 2 = 0,7925 Sandlöß Löß, C-Horizont Lettenkeuper Polynomisch (Sandlöß) Linear (Löß, C-Horizont) Logarithmisch 9 (Lettenkeuper) Kalkgabe % Kalkhydrat

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26 Moor Letten Löß Ton Bodenart Einfluss des Kalkes auf das Wasserspeichervermögen n. Prof. Engels mittlerer bis leichter Sand schwerer Lehm sandiger Lehm ohne Kalkgare 68,4 30,8 47,3 42,4 54,8 45,0 43,2 Wasserhaltekraft 100 g Boden halten fest g Wasser mit Kalkgare 69,4 32,2 49,0 44,7 58,8 47,8 46,0 mehr durch Kalk % 1,5 4,5 3,6 5,4 7,3 6,2 6,5

27 Verschlämmung und Erosionswirkung auf Lößböden in Abhängigkeit vom ph-wert Quelle: Schuhbauer, ph 6,3 = 100, ph 7 relativ % % 0 Gefügestabilität (gewogener mittlerer Durchmesser) in % Wasserdurchlässigkeit der Ackerkrume ph 6,3 ph 7,0

28 Wirkungsspektrum der Kalkdüngung im Boden Wirkung des Kalkes chemisch ph-regulierung Nährstoffausnutzung Schwermetallfestlegung Neutralisation von Immssionen Nährstofflieferung Ca und Mg

29 Klimatische Wasserbilanz am Beispiel Niederschläge: 750 mm Verdunstung: 600 mm Saldo: Versickerung 150 mm Grundwasserneubildung

30 Versauerungsquellen im Boden CO 2 im Regenwasser - Kohlensäure SO 2 im Regenwasser - Schwefelsäure NO x im Regenwasser - Salpetersäure CO 2 im Bodenwasser - Kohlensäure H + - Ionen als Wurzelausscheidungen Physiolog. saure N-Düngemittel Huminsäuren

31 6 ph-wert Ohne Kalk degeneriert der Boden Kalksteigerungsversuch Harpstedt - Entwicklung der ph-werte Bodenart (h)s, Ausgangs-pH 5,1 LUFA Oldenburg; VR 1657a 5,6 optimaler ph-bereich Klasse C 5,2 4,8 4,4 4 1 Kalkung DHG Harpstedt Kalkung Versuchsjahr 7 8 9

32 Berechnung des Neutralisationswertes bewertet als CaO NW = CaO + (MgO x 1,399) Beispiel: Branntkalk 90 Berechnung: NW = 90+0 Ergebnis: NW = 90 % CaO Beispiel: Magnesium-Branntkalk 90 (60+30) Berechnung: NW = (60 + (30 x 1,399)) Ergebnis: NW = 101,97 % CaO DHG Neutralisationswert NW = (CaCO3 + (MgCO3 x 1,187))x 0,56 Beispiel: Kohlensaurer Kalk 90 Berechnung: NW = 90 x 0,56 Ergebnis: NW = 50 % CaO Beispiel: Kohlensaurer Magnesiumkalk 90 (60+30) Berechnung: NW = (60 + (30 x 1,187))x 0,56 Ergebnis: NW = 53 % CaO

33 Basische Wirkung von Kalkdüngern Bewertung des Ca- und Mg-Anteils nach Düngemittelrecht und Neutralisationswert % CaO-Äquvalente - deklarierte Gehaltslage und Neutralisationswert (NW) 85 94, ,4 50,4 51,45 50,4 53, ,2 25,2 0 A Kohlens. Kalk 90 A Kohlens. Kalk 90 (80+10) B A B Kohlens. Magnes.Kalk 90 (60+30) A B Magnesium- Branntkalk 85 (60+25) A B O A Konverterkalk feucht körnig Carbokalk B DHG CaO MgO Bewertung nach A: Düngemittelrecht (alt) B: Neutralisationswert NW

34 Aluminiumtoxizität durch Versauerung: Wurzelschädigung Quelle: W. Zorn, TLL Jena ph 3,8 Al 3+ - Toxizität ph 6,0 ohne Al 3+

35 ph 6,0 ph 3,8

36 Großflächenversuch Mattfeldele / Freiburg Körnermais auf gekalktem und ungekalktem Standort Abschlussbericht IfuL Müllheim u.a., April 2004 ph 6,4 ph 6,4 ph 5,1 Kalk - Der erste Schritt zur richtigen Düngung

37 Versauerung beginnt an der Oberfläche ph-wert - Stufung in der Krume nach Vegetationsende n. GUTSER, Weihenstephan ohne Kalk 1 x Kalk 0-4 cm 4-10 cm cm cm 2 x Kalk DHG ph-tiefe 5 5,5 6 6,5 7 ph-wert

38 ph 7 6,6 ph 5,1

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40 Einfluss der Kalk- und Phosphatdüngung auf den Gehalt an CAL-löslichem Phosphat im Boden (nach Gutser und Amberger, 1989) mg P 2 O 5 /100 g Boden kg P 2 O 5 /ha und Jahr ohne Kalk ph 5,6 mit Kalk ph 6,6

41 50 Saure Düngung kostet Kalk Jährlicher Kalkverlust bzw. -gewinn durch Düngung in einer Fruchtfolge Z-Rüben-Getreide-Getreide - n. BASF 140 kg/ha N, 50 kg/ha P2O5, 90 kg/ha K2O kg/ha CaO Kalkverlust/ -gewinn je 100 kg Nährstoff NPK KAS NPK KAS +Kali-Ausgleich NP KAS +Kali- Ausgleich N+P+K +KAS+ TSP +Kali N+P+K +AHL+DAP +Kali N+P+K Harnstoff +DAP+Kali N+PK KAS+Th-Kali /- kg CaO DHG Sauer.prs

42 Wirkungsspektrum der Kalkdüngung im Boden Wirkung des Kalkes biologisch Regenwurmdichte und -aktivität Bakterienbesatz Humusumbau

43 Biomasse relativ Einfluß der Düngung auf das Bodenleben Quelle: Jobst/Oehmichen Pflanzenproduktion Bd Bakterien Actinomyceten Pilze Collembolen Milben Nematoden ungedüngt seit 1937 NPK+Ca NPK+Ca+300dt/ha Stallmist NPK+Ca+600dt/ha Stallmist

44 16 Mio. Individuen je g Boden Kalkzustand und Bakterienzahl Kalkdüngung erhöht biologische Aktivität im Boden (n. H. Rid) ,8 5,1 5,6 6,2 ph-wert

45 Kalk Der wichtige erste Schritt zur richtigen Wirkung des Kalkes Düngung ökonomisch Ertragsleistung Ertragssicherheit Ertragsschwankungen

46 Ertragsschwankungen im Mittel aller Kulturen in Abhängigkeit von der Bodenreaktion Quelle: Kerschberger, Ergeb. von 40 Dauerversuchen zur Kalkdüngung, 1985 ph-wert Boden Variationskoeffizient (s2) < 4,0 > 70 4,1-4, ,6-5, ,1-5, ,6-6, ,1-6, > 6,5 5

47 Mittlere Ertragseinbußen Durch unzureichende Kalkung Quelle: Kerschberger, M.: Landwirtschaftsblatt Weser-Ems 30 / Ertragsverlust in Prozent Rüben S-Gerste W-Gerste Mais Rotklee Hafer W-Weizen W-Roggen Kartoffeln Einbuße

48 Ohne Kalk degeneriert der Boden Kalksteigerungsversuch Harpstedt - Entwicklung der ph-werte Bodenart (h)s, Ausgangs-pH 5,1 LUFA Oldenburg; VR 1657a 5,6 5,2 4,8 4,4 DHG Harpstedt 6 ph-wert 4 1 Kalkung Kalkung ohne Kalk 5,1 4,8 4,8 4,6 4,5 4,4 4,4 4,4 4,2 5 dt/ha CaO 5,1 5,3 5,1 4,8 5 4,8 5,2 5,2 4,9 10 dt/ha CaO 5,1 5,4 5 4,8 5,2 5,2 5,3 5,2 5 15dt/ha CaO 5,1 5,5 5,2 5,2 5,1 5,5 5,6 5,8 5,4 optimaler ph-bereich Klasse C Versuchsjahr

49 Kalkdüngung sichert die Ertragsleistung Statischer Dauerversuch Dahlem Kombinationswirkung der Behandlungen Quelle: Humbold-Universität Berlin - Bodennutzung 64 Jahre F-Rübenerträge dt/ha FM = ohne Kalk 0 T Ca+ F Ca+ T Stm+ F Stm+ Ca+ P+ Ca- P+ Ca+ Stm+ Ca- Stm+ T Ca- F Ca- T Stm- F Stm- Ca+ P- Ca- P- Ca+ Stm- o.ca o.stm dt/ha FM 770,5 180,3 767,8 79,7 610,5 340,4 527,4 320,2 773,2 765,1 162,4 97,7 888,7 649,7 249,2 10,9 DHG Dahlem.prs Behandlung: T/F = tiefe/flache Bearbeitung P+/P- = mit/ohne Phosphatdüngung Ca+/Ca- = mit/ohne Kalkdüngung Stm+/Stm- = mit/ohne Stallmist

50 Anteil der Kalkdüngung an den Produktionskosten 90,00% Düngemittel (N,P,K,S,Mg) Kalkdünger Sonstige Kosten 8,60% 1,40%

52 Definition der ph-klassen für die Kalkversorgung des Bodens Quelle: VDLUFA 2000

53 Definition der ph-klassen für die Kalkversorgung des Bodens Quelle: VDLUFA 2000 Quelle: VDLUFA 2000

54 Unvermeidbare Kalkverluste durch Neutralisation und Auswaschung in Abhängigkeit von Bodennutzung und Niederschlagsmenge in kg/ha CaO*a Bodenartengruppe (Symbol) Nutzungsform niedrig (< 600 mm) Niederschläge mittel ( mm) hoch (>750 mm) leicht (S,l`S) Acker Grünland mittel (sl bis t`l) Acker Grünland schwer (tl,t) Acker Grünland DHG unvermeidbare Kalkverluste

55 Kalkhaushalt des Bodens Einflußgrößen + Zufuhr - Abfuhr und Verbrauch Kalkdünger Pflanzenentzug kalkhaltige Düngemittel Auswaschung Neutralisationsbedarf saure Düngemittel bodenbürtige Säuren Immissionen 120 kg/ha CaO kg/ha CaO +-Überschuß/Fehlbedarf = Saldo DHG Kalkverluste

56 Kalkbilanz für Deutschland Ackerfläche gesamt 12 Mio. ha ca. 75 % carbonatfreie Böden kalkbedürftige Fläche 8 Mio. ha Kalkanwendung auf Ackerland 1,8 Mio. t CaO Kalkanwendung je ha 225 kg CaO Bilanz: Kalkverluste durch natürliche Versauerung/ha 300 kg CaO Kalkverbrauch durch N-Dünger 75 kg CaO Gesamtverluste/ha 375 kg CaO Kalkanwendung/ha 225 kg CaO Fehlmenge/ha und Jahr 150 kg CaO

57 Aufkalkung der Bodenarten Kalkbedarf auf Ackerland Sand < 5 % Ton Quelle: VDLUFA-Methodenbuch II A 5.2.2, DHG Kalkbedarf dt/ha CaO Gesundungskalkung Aufkalkung Erhaltungskalkung keine Kalkung saure Düngung 0 4 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 6,8 DHG Kalkbedarf ph-wert ph-klasse A C D E

58 100% Bodenuntersuchungsergebnisse in Deutschland 30er Jahre Quelle: Bericht der Landw. Abt. Kalkdienst der Fachgruppe Kalkindustrie über die Tätigkeit im Rechnungsjahr 1938/39 80% 60% 40% 20% 0% Baden Hannover Hessen-Nassau Kurhessen Mecklenburg Donauland Ostpreußen Pommern Rheinland Saarpfalz Kurmark Schlesien Schleswig-Holst, Sudetenland Thüringen Württemberg Weser-Ems ph < 4,5 ph 4,5-5,2 ph 5,3-6,5 ph > 6,5 Westfalen Sachsen Sachsen-Anh. Deutschland gesamt

59 100% 80% Kalkversorgung in Deutschland Verteilung der untersuchten Bodenproben ausgewählter Gebiete ph-wert Quellen: LUFA Karlsruhe, BLP Bayern, LUFA KS, LK MS, H, HRO Keine Kalkung?? 60% 40% Erhaltungskalkung Bad.-Württ. Bayern Westfalen Hessen Göttingen Mecklenb.-Vorp. Weser-Ems D/E nicht kalkbedürftig 48 43, ,9 7,4 DHG BU BRD 20% 0% Aufkalkung C kalkbedürftig 38 21, ,6 47,9 A/B stark kalkbedürftig 14 34, ,5 44,7 A/B stark kalkbedürftig C kalkbedürftig D/E nicht kalkbedürftig

60 Kalkzustand auf Ackerböden Entwicklung in Mecklenburg-Vorpommern Quelle: Dr. Kape, LMS 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% ca. 60 % A B C D E

61 Nährstoffversorgung Ackerland MV ph- Wert % E D C B A

62 Kalk Der erste Schritt zur richtigen Düngung Konsequenz für den Landwirt: regelmäßige Bodenuntersuchung Bei Unterversorgung nach VDLUFA In ph-klasse C nach Standardwerten