Branntkalk, ein Umweltgift?

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1 Branntkalk, ein Umweltgift? Dr. Gert Füllner, Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie IKarpfenteichwirtschaft I 1. Einleitung Immer wieder gibt es Vorbehalte seitens interessierter Beobachter der professionellen Teichwirtschaft, insbesondere aus Kreisen des behördlichen und ehrenamtlichen Naturschutzes, gegen den aus fischereilicher Sicht wegen verschiedener Gründe oftmals notwendigen Einsatz von Branntkalk. So wird offenbar befürchtet, dass Amphibien oder Insektenlarven geschädigt werden oder dass sogar Pflanzen "verbrennen" würden. Immer häufiger wird deshalb der Teichwirtschaft angeraten, auf den Einsatz von Branntkalk freiwillig zu verzichten. In einigen Fällen wurde der Einsatz von Branntkalk in Naturschutzgebieten sogar behördlich gänzlich untersagt, wie z. B. in den Rietberger Fischteichen (Bezirksregierung Detmold 1996). Offenbar suggeriert der Begriff "Branntkalk" bei Laien einen Zusammenhang mit einer "brennenden" Wirkung der fraglichen Substanz. Tatsächlich bezieht sich die Bezeichnung aber auf den Herstellungsprozess, ansonsten müsste unser "bedenklicher" Stoff ja "Brandkalk" oder "Brennkalk" heißen. Im englischen Sprachraum hat man es da offenbar leichter, denn dort heißt unser strittiger Stoff schlicht "quicklime", also "schneller Kalk" und das trifft die chemischen und physikalischen Wirkungen unseres Stoffs im Wasser erheblich besser. Beginnt man mit einer Literatur- und Internetrecherche zu Wirkungen hoher ph Werte auf Wasser lebewesen, so erwartet tausende Schadensfälle, findet aber tatsächlich nicht eine einzige zitierfähige Quelle. Tatsächlich finden sich nur Hinweise auf Schäden an Amphibienlaich durch zu niedrige ph-werte in Gewässern (z. B. Clark & Lazerte 1985) oder Schädigungen von Amphibien durch diverse Düngemittel (z. B. Lenuweit 2009). Bei Untersuchungen zu Auswirkungen von ph-werten auf den Laich von Grasfrosch und Erdkröten im Nordschwarzwald im Frühjahr 2002 traten z. B. erhöhte Laichschädigungen von bis zu 90 % nur bei ph-werten von 4,48 bis 6,5, nicht jedoch bei hohen ph Werten von bis zu 9,88 auf (LUBW 2002). Warum das so ist, darauf wird weiter unten noch eingegangen werden. Branntkalk wird seit Jahrhunderten in der Karpfenteichwirtschaft zu verschiedensten Zwecken eingesetzt. Gerade im Zusammenhang mit der Hygienisierung von Teichen im Rahmen der Fischkrankheitsbekämpfung ist eine neuerliche Diskussion zu Wirkungen des Branntkalks auf die aquatische Fauna und Flora neu aufgeflammt. Über die tatsächlichen chemischen und biologischen Wirkungen von Branntkalk, aber auch von anderen Kalken, herrscht demnach offenbar eine große Unsicherheit. Es scheint deshalb mehr als notwendig zu sein, ein paar grundsätzliche Fakten zum Einsatz von Kalk in der Teichwirtschaft zu wiederholen. 2. Einsatz von Kalk in der Teichwirt schaft Seit Langem ist bekannt, dass Kalk eine Reihe von positiven Wirkungen im Karpfenteich hat. So beschreibt bereits Susta (1888) die Möglichkeiten der Ertragssteigerung von Karpfenteichen durch Kalkung. Bei Versuchen mit Gaben von kg/ha Branntkalk auf den trockenen Teichboden konnten deutliche Verbesserungen in der Produktivität der Teiche und in der Qualität der erzeugten Karpfen erreicht werden. Diese Erfahrungen wurden in der Folge von allen namhaften Autoren der teichwirtschaftlichen Fachliteratur Anfang des 20. Jahrhunderts übernommen (z B. Knauthe 1901; Walter

2 [J!J Karpfenteichwirtschaft 1903 oder Vogel 1905). Knauthe berichtet 1896 erstmals über weitere positive Wirkungen beim Einsatz von Branntkalk in Karpfenteichen (in Vogel, 1905). Brannkalk vernichtet demnach Krankheitserreger im Teichboden, erhöht die Löslichkeit mancher Nährstoffe und bindet "weniger unangenehme Stoffe", wie z. B. Huminsäuren. Max v. d. Borne (1906) wusste sowohl über die Wirkung des Kalks zur Erhöhung der Fruchtbarkeit der Teiche wie auch als Desinfektionsmittel, zu berichten. Nach seiner Erfahrungen waren jährlich 15 bis 20 Zentner Branntkalk (also kg/ha) auf den trockenen Teichboden der Karpfenteiche auszubringen. Zu Beginn des Kalkeinsatzes in der Karpfenteichwirlschaft verstand man übrigens unter dem Begriff "Kalk" immer nur Branntkalk oder in Wasser angerührte Kalkmilch, also Löschkalk. Erst Knauthe (1901) erwähnt die Möglichkeit, moorige Gegenden für die Karpfenteichwirtschaft nutzbar zu machen, indem man Kalkmergel ausbringt. Vogel (1905) sieht im Einsatz von Kalkmergel vor allem eine Möglichkeit, Geld zu sparen, da Kalkmergel viel preiswerter sei, als Ätzkalk. Heute gilt allgemein als anerkannt, dass Kalke in der Teichwirtschaft saure Böden und Zuflusswässer neutralisieren und damit die Bedingungen für Bodenbakterien verbessern, die Alkalinität bzw. Härte des Wassers erhöhen, und der Krankheitsprophylaxe dienen (Schäperclaus & v. Lukowicz 1998; Boyd et al. 2002). Mit Kalk können darüber assimilationsbedingt hohe ph-werte im Teich gesenkt werden und das erstaunlicherweise sogar mittels des eigentlich alkalisch reagierenden Branntkalks. Für diesen Effekt ist jedoch allein die fallende Wirkung des Kalks verantwortlich und nicht eine Verstärkung der Wirkung des Kalk-Kohlensäure-Puffersystems im Teich, wie häufig angenommen wird. Fein verteilter Kalk kann einfach Algen binden, ausfällen und somit sedimentieren. Auf diese Weise werden Algen in die lichtarme (tropholytische) Zone des Teiches verfrachtet, stellen ihre Assimilation ein, sterben ab und zersetzen sich in der Folge unter Bildung von CO2. 3. Kalkarten Kalkgesteine zählen zu den am weitesten verbreiteten Mineralen auf der Erde. Es handelt sich dabei um Sedimentgesteine, die sich aus fossilen Ablagerungen von Krebstieren, Korallen, Muscheln, Schnecken oder Einzellern entwickelt haben. Abgebaut werden sie als Marmor, Kalkstein oder Dolomit. Wichtigster Bestandteil der Kalkgesteine ist Kalziumkarbonat (CaC03). Dolomitkalke enthalten zusätzlich teilweise erhebliche Mengen an Magnesiumoxid (MgC03) Kalkmergel In der Teichwirtschaft wird zur Neutralisation der Zuflusswässer und des Bodens heute sehr häufig Kalkmergel eingesetzt. Kalkmergel ist gemahlener Kalkstein. Kalkmergel ist immer eine Mischung aus kohlensaurem Kalk und einem silikatischen Anteil, in der Regel Ton. Wirksamer Bestandteil ist jedoch nur das Kalziumkarbonat. Nach Correns (1949) unterscheidet man folgende Mergelarten: Hochprozentiger Kalkstein (bis 95 % Kalk, 5 % Ton) mergeliger Kalk (bis 85 % Kalk, 15 % Ton) Mergelkalk (bis 75 % Kalk, 25 % Ton) Kalkmergel (bis 65 % Kalk, 35 % Ton) Mergel (bis 35 % Kalk, 65 % Ton) Tonmergel (bis 25 % Kalk, 75 % Ton) Mergelton (bis 15 % Kalk, 85 % Ton) mergeliger Ton (bis 5 % Kalk, 95 % Ton) hochprozentiger Ton (bis 0 % Kalk, 100 % Ton) Der Begriff "Mergel" hat seinen Ursprung im,,ausmergeln" des Bodens durch zu häufige Kalkgaben. Kalk macht im Boden gebundene Nährstoffe für Pflanzen verfügbar, was aber eben zu einem rascheren Verbrauch der Nährstoffe und zu einem,,ausmergeln" des Bodens führt. Diese Eigenschaft des kohlensauren Kalks hat in der Teichwirtschaft eine gewisse Bedeutung mit allerdings positiven Effekten. Durch regelmäßigen Kalkeinsatz können Nährstoffe aus dem Teichboden verfügbar gemacht werden. Auf diese Weise wird Teichschlamm abgebaut. Kalkmergel kann in der Teichwirtschaft eingesetzt werden, um saure Böden oder saure Zuflusswässer zu neutralisieren. Kalkmergel wirkt jedoch nicht als Desinfektionsmittel im Teich. Auch als Fällungsmittel kann Kalkmergel nur bedingt angewandt werden. Um Algen oder andere Trübstoffe im Wasser zu sedimentieren, sind beim Einsatz von Kalziumkarbonat in jedem Fall feine Vermahlungsgrade und hohe Aufwandsmengen erforderlich. Kalkmergel ist für diesen Zweck aber immer deutlich schlechter als Branntkalk geeignet. Generell gilt für alle Kalksorten, dass fein vermahlene Kalke für die Zwecke der Teichwirtschaft besser geeignet sind, als gröbere, da die Anzahl der Reaktionsflächen dort höher ist. Die Einsatzmengen von Kalkmergel betragen bei der Applikation auf den trockenen Boden oder den bespannten Teich mindestens kg/ha, können bei nährstoffreichen Böden aber auch kg/ha und darüber betragen. Die gesamte Menge kann in einer Gabe ausgebracht werden, da die chemischen Reaktionen mit dem Kalk-Kohlensäuresystem des Teichs sehr langsam ablaufen. Fischer & Teichwirt 11/2010 Seitens des Naturschutzes wird der Einsatz von Kalkmergel in der Karpfenteichwirtschaft prinzipiell als unproblematisch angesehen Branntkalk Branntkalk entsteht durch Brennen von Kalkstein in Drehrohröfen bei einer Temperatur von etwa 900 bis 1200 C. Das Kalkbrennen ist eine sehr alte Technologie. Bereits der griechische Philosoph Theophrast (geb. um 327 vor Chr.) berichtete über das Brennen von Kalk zu Branntkalk und über die Herstellung von Kalkmörtel. Die Römer führten den Kalk als Baustoff in Germanien ein und entwickelten die Kalkbrenntechnik zu einem hohen industriellen Standard (Seilnacht 2010). Beim Kalkbrennen wird Kalkstein zu Kalziumoxid (CaO) umgewandelt, wobei Kohlendioxid entweicht: CaC03-7 CaO + C02 Wird Branntkalk aus Dolomitgestein hergestellt, entsteht aus Magnesiumkarbonat ebenfalls eine große Menge an Magnesiumoxid oder Magnesia (MgO). Magnesia ist nahezu wasserunlöslich und für die Teichwirtschaft nutzlos. Magnesia wird als Säureregulator in der Lebensmittelindustrie, Pharmazie und Kosmetik eingesetzt. Als Lebensmittelzusatzstoff ist Magnesiumoxid unter der Nummer E 530 zugelassen. Für den Einsatz in der Teichwirtschaft sollte Branntkalk daher einen möglichst hohen CaO-Anteil haben (> 90 %). Branntkalk wird fein vermahlen oder gekörnt angeboten. Die neutralisierende Wirkung von Kalziumoxid ist 178,6 % höher, als die des Kalziumkarbonats (Boyd et al. 2002). Entsprechend geringer sind die erforderlichen Einsatzmengen. Der Einsatz von Branntkalk in der Teichwirtschaft erfordert allerdings die Einhaltung schärferer Arbeitsschutzbestimmungen. Allein aus diesem Grund bevorzugen einige Teichwirte Kalkmergel. Branntkalk wird in der Teichwirtschaft wie folgt eingesetzt: Zur Wasserkonditionierung auf dem bespannten Teich in Gaben von 100 bis zu 300 kg/ha pro Gabe aller 3 bis 6 Wochen unter strenger Beobachtung der ph Werte des Teichs. Zur Auffüllung der Kalkvorräte des Teichs, Verbesserung der Teichfruchtbarkeit in Kombination mit einer leichten Desinfektion vor Fischbesatz mit etwa 500 bis kg/ha. Zur Teichdesinfektion auf den trockenen (besser möglichst noch feuchten) Teichboden mit bis zu kg/ha.

3 Fischer & Teichwirt 11/2010 Karpfenteichwirtschaft LJ [] vor Desinfektion Teichart 8,5-13,4 8,5 6,5 Desinfektion - Tiefe Keimzahl 6,7 7,5Schlammprobe Branntkalk , ,0 6, ph-wert ml Schlamm Tiefe 6,3 cm cmcm Tiefe 0-3 cm Tab. 1: Reduzierung der Keimzahlen in Teichschlamm durch Branntkalkgaben auf den Teichboden (Nach Mattheis 1966) Worin besteht denn nun die desinfizierende Wirkung des Branntkalks? Erst einmal ist festzustellen, dass bei einer Erhöhung des ph-werts landwirtschaftlicher Böden auch noch über den Wert von 7,0 hinaus die Anzahl der Bodenbakterien zunimmt (Klapp 1951). Nicht zuletzt daher wird zum Kompostieren Branntkalk hinzugesetzt, um die Bakterientätigkeit zu verbessern. Bei Branntkalk, der, wie noch gezeigt wird, kein Umweltgift ist, ist in diesem Zusammenhang trotzdem die von Paracelsus (1538) aufgestellte Regel "Dosis sola facit venenum" ("Allein die Dosis macht das Gift") zu beachten. Immerhin sind nach Untersuchungen von Mattheis (1966) tatsächlich auch Reduzierungen der Bakterienzahlen im Teichschlamm möglich. Dazu sind allerdings hohe Dosierungen erforderlich (Tab.i). Es wird deutlich, dass in den oberen Bodenschichten eines Forellenteichs tatsächlich nahezu alle Bakterien abgetötet werden konnten. Deutlich wird aber auch, dass bereits weniger Zentimeter unterhalb der oberen Bodenschichten ph-werte und Bakterienzahlen nahezu unbeeinflusst bleiben. Bei nur 2,5 t/ha Branntkalkgabe in dem Peitzer Karpfenteich war die Tiefenwirkung ebenfalls außerordentlich begrenzt. Wenn man davon ausgeht, dass fischpathogene Bakterien und Viren oder Zwischenstadien von Parasiten in den oberen Bodenschichten vorkommen, werden allerdings nachgewiesene Desinfektionserfolge erklärbar. Zur Desinfektion von Karpfenteichen werden heute bei armen Böden 1-2 t/ha, bei schlammigen Böden bis zu 3 t/ha empfohlen (FAO 2006) Löschkalk Genau genommen, wird in der Teichwirtschaft gar kein Branntkalk eingesetzt. Sobald dieser nämlich mit Wasser (Teichwasser oder bei Bodenkalkung Restfeuchte oder Niederschlag) in Kontakt kommt, entsteht aus Branntkalk gemäß der Formel gelöschter Kalk (Löschkalk, Kalkhydrat oder Kalziumhydroxid). Die bei der Lösung entstehenden Hydroxidionen erhöhen den ph-wert und wirken auf diese Weise erst desinfizierend. Bei der Reaktion von Branntkalk mit Wasser entsteht Wärme (aha, also doch Brennkalk!). Immerhin entstehen durch das Löschen von 1 g Branntkalk beim Kontakt mit Wasser tatsächlich 272,8 cal Wärme. Diese Wärmemenge reicht bei einer Dosis von kg/ha bei 1 m Wassertiefe aber nur aus, den Karpfenteich um 0,027 K zu erhitzen! Also: Bei Wasserkalkung in bespannten Teichen kann die entstehende Wärmemenge komplett vernachlässigt werden. Wird Branntkalk allerdings auf den nassen Teichboden ausgebracht, können bei der normalen ungleichmäßigen Ausbringung kleinräumig begrenzt durchaus auch einmal höhere Temperaturen entstehen. Bei einer Wasserschicht von 1 cm und einer Dosis von 10 t Branntkalk je Hektar beträgt die mittlere Erwärmung des Wassers rein rechnerisch immerhin schon 27 K. Trifft die entstehende thermische Energie auf noch kleinere Wassermengen, kann die lokale Erwärmung auch noch größer, bis hin zum lokal zu beobachtenden Verdampfen des Wassers sein. Zu Zwecken der Desinfektion sollte die Ausbringung größerer Dosen Branntkalk deshalb in der Regel auf den feuchten Teichboden erfolgen. Dabei unterstützt die entstehende Erwärmung den desinfizierenden Effekt der in diesem Zusammenhang erwünschten hohen ph-werte. Löschkalk kann sich der Teichwirt durch Anrühren (Ablöschen) von Branntkalk selbst herstellen. Die Lösung wird dann als Kalkmilch bezeichnet. Hydratkalk wird aber auch als farbloses Pulver angeboten. Löst man dieses in Wasser, reagiert es analog Branntkalk stark alkalisch, allerdings ohne die beschriebene Wärme entwicklung. Die Wirkung von Löschkalk gegenüber Kalkmergel ist um 35 % höher, gegenüber Branntkalk wird jedoch eine 1,3-fach höhere Aufwandsmenge benötigt Chlorkalk und Kalkstickstoff Wenn der Einsatz von Kalken in der Teichwirtschaft beschrieben werden soll, muss der Vollständigkeit halber kurz. auf Chlorkalk und Kalkstickstoff eingegangen werden. Beide Substanzen werden nicht in gleicher Weise multifunktional eingesetzt, wie Kalkmergel oder Branntkalk. Sie dienten oder dienen in der Fischzucht vielmehr primär als Desinfektionsmittel. Chlorkalk entsteht durch Einwirkung von Chlorgas auf Löschkalk. Chlorkalk ist ein Gemisch aus Kalziumchlorid-hypochlorid, CaCI(OCl) und Kalziumhydroxid, Ca(OHh, Die desinfizierende Wirkung entsteht durch den bei der Zersetzung des Chlorkalks entstehenden bleichenden (aggressiven) atomaren Sauerstoff. In der Karpfenteichwirtschaft der DDR war der regelmäßige Einsatz von Chlorkalk beim Verfahren der K1-Aufzucht mittels Pelletintensivwirtschaft und technischer Belüftung notwendiger Bestandteil des Verfahrens. Nur die regelmäßige Ausbringung von Chlorkalk sicherte einen für Karpfen erträglichen unspezifischen Keimdruck. Wöchentlich wurden 7-12 kg/ha Chlorkalk zur Desinfektion rund um die Futterstellen ausgebracht. Chlorkalk tötet darüber hinaus bei flächiger Ausbringung bereits in geringen Konzentrationen auch Algen und Zooplankton im Teich ab. Bei hohen ph-werten kann in extensiv bewirtschafteten Karpfenteichen giftiges Chloroform entstehen (Graf et al. 1993).Auf Grund der niedrigen Bewirtschaftungsintensität und der möglichen toxischen Wirkungen auf das Gewässerökosystem wird Chlorkalk heute in der deutschen Karpfenteichwirtschaft nicht mehr eingesetzt. Kalkstickstoff (oder Kalziumcyanamid) mit der chemischen Formel Ca(CN)2 ist ein in der EU zugelassener Stickstoffdünger. Kalkstickstoff hat wegen des im Zuge der Umsetzung zu pflanzenverfügbaren Stickstoffformen entstehenden Cyan amids eine desinfizierende Wirkung. Diese Wirkung wird heute noch bei der Desinfektion von Forellenteichen ausgenutzt. Dabei sollen 0,25 bis 0,75 kg/m2 Teichfläche ausgebracht werden (Schlotfeld 1990, Schäperclaus 1990, Hochwartner et al. 2008). In der Karpfenteichwirtschaft kommt heute aus Arbeitsschutzgründen wohl kein Kalkstickstoff mehr zum Einsatz. 4. Zur Rolle des Kohlendioxids im Teich Um die Wirkungen der einzelnen Kalkarten im Teich verstehen zu können, ist es erforderlich, das natürliche Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht im Teichwasser und die Rolle des Kohlendioxids etwas genauer zu beleuchten. Die Bildung von Pflanzenbiomasse sowohl bei Landpflanzen als auch unter Wasser erfolgt vereinfacht dargestellt nach folgender chemischen Summengleichung:

4 [] {J Karpfenteichwirtschaft 106 C H N03++ P043-+ Energie t-? C106H160045N16P /202 Die Gleichung verdeutlicht, dass der für das Wachstum von Pflanzen wichtigste Nährstoff das als Klimagas so verteufelte Kohlendioxid (eigentlich exakt Kohlenstoffdioxid) ist. Um ein Molekül Pflanzenbiomasse zu bilden, wird immerhin 106-mal mehr Kohlenstoffbenötigt, als der im Landpflanzenbau wichtigste Düngestoff Phosphor. Auch wenn der Anteil des C02 in der Luft mit etwa 0,035 % nur sehr gering ist, kann der Kohlenstoflbedarf von Landpflanzen aus dieser praktisch unbegrenzt zur Verfügung stehenden Kohlenstoffquelle jederzeit gedeckt werden. Rein physikalisch kann sich Kohlenstoffdioxid auch im Wasser nur entsprechend seinem Partialdruck in der Luft lösen. C02 ist leicht wasserlöslich aber auch leicht flüchtig (man denke an das sprudelnde Gas in der geöffneten Mineralwasserflasche). Deshalb lassen sich im Wasser kaum nennenswerte Übersättigungen erreichen. C02-Überschüsse unter Wasser werden vielmehr sehr rasch an die Luft abgeben. Kohlendioxid kann also auch nicht auf Vorrat "gedüngt" werden, sondern muss ständig aus Zersetzungsprozessen neu gebildet werden. Bei hohen Assimilationsraten der Unterwasserpflanzen kann C02 unter Wasser rasch vollständig verbraucht werden. Gemäß dem Gesetz vom Minimum von Liebig, ist somit für Unterwasserpflanzen nicht Phosphor oder Stickstoff, sondern der Kohlenstoff der wichtigste Düngestoff. C02löst sich nun allerdings nicht nur physikalisch, sondern geht mit dem Wasser auch chemische Reaktionen ein. Das im Wasser frei gelöste C02 reagiert mit Wasser zu Kohlensäure (H2C03). Die Kohlensäure zerfällt und gibt Protonen (H+-Ionen) an das Wasser ab. Diese chemische Gleichgewichtsreaktion verläuft nicht vollständig in eine Richtung, sondern ist ph-wert-abhängig. Der gesamte Lösungsvorgang des C02 besteht aus mehreren miteinander gekoppelten Gleichgewichten mit dem in unseren Oberflächenwässern gelösten Kalk. All diese chemischen Gleichgewichtsreaktionen sind temperatur- und zum Teil ph-abhängig. Noch verzwickter wird es, weil die Prozesse um unser Kohlenstoffdioxid und den im Wasser gelösten Kalk nicht nur physikalisch und chemisch ablaufen, sondern auch noch maßgeblich von der Biologie der grünen Pflanzen, nämlich von deren Assimilation und Atmung, gesteuert werden. 5. Das Kalk-Kohlensäure-System Die Gesamtmenge des im Wasser gelösten Kohlendioxids ergibt sich als Summe an gelöstem Kohlendioxid, Bikarbonaten, Carbonaten und (wenn auch vernachlässigbar gering) gelöster Kohlensäure. Der Anteil der einzelnen Komponenten dieses Kohlensäure-Systems im Wasser bestimmt sich aus dem ph-wert. Weitergehende Ausführungen zu diesem Thema finden sich bei Bauer (1991). Das Puffervermögen von Oberflächenwasser wird in unseren Breiten durch die Gesamtmenge der gelösten Formen der Kohlensäure bestimmt. Messbar ist dieses Puffervermögen als Alkalinität des Wassers. Die Alkalinität definiert das Säurebindungsvermögen des Wassers. Wie gerade gezeigt werden konnte, benötigen unsere Unterwasserpflanzen Kohlenstoff für die Produktion von Pflanzenbiomasse. Folgende Kohlenstoffquelle stehen für die Makrophyten und das Phytoplankton im Karpfenteich im Wasser zur Verfügung: Frei gelöstes C02 Kohlensäure H2C03 Kalziumbikarbonat Ca(HC03)2 Bei der Photosynthese (der Assimilation der Makrophyten und des Phytoplanktons) verläuft die folgende Gleichgewichtsreaktion nach rechts, da ständig C02 verbraucht wird, welches dann aus Bikarbonat rasch nachgebildet wird: Ca,- + 2 HCO,. ~-7 CaCO, W + H,O+~ Wird das C02 von den Pflanzen assimiliert, bleibt Kalk in der Gleichung "übrig", der im Gewässer ausgefällt wird ("biogene Entkalkung"). Bei hohen Assimilationsraten (vor allem im Frühjahr bei langen Tagen und kurzen Nächten) kann dieser Vorgang bis zum völligen Verbrauch des Bikarbonats führen. Aber selbst dann können Pflanzen weiter assimilieren. Sie gewinnen Kohlensäure aus dem hydrolysierten Kalk aktiv durch Ionenaustausch von HC03- gegen OR-Ionen gemäß den folgenden Reaktionsgleichungen: Übrig bleibt beim Verbrauch des Kohlendioxids durch die Pflanzen auf natürlichem Wege entstandener Löschkalk. Oder noch plastischer: Wie durch ein Wunder ist auf ganz natürlichem Wege im Wasser gelöster Branntkalk entstanden. Teichwirte wissen, dass in Folge dieser Reaktion die ph-werte in Oberflächengewässern mit hoher Pflanzenbiomasse durch die steigende Menge freier Hydroxidionen assimi- Fischer & Teichwirt 11/2010 lationsbedingt bis auf Werte nahe 11,0 steigen können. Wenn also Branntkalk durch die Photosynthese grüner Pflanzen im Teich auf natürlichem Wege entstehen kann, kann diese Substanz im seiben Teich nicht grundsätzlich ein Problemstoff sein. Es wird vielmehr deutlich, dass gelöschter Branntkalk vielmehr ein natürlicher Stoff ist, der Bestandteil des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts im Teich ist. Branntkalk ist damit ein Stoff, der problemlos im biologischen System nährstoffreicher Gewässer einzusetzen ist und dort rückstandsfrei in natürliche Prozesse integriert wird. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass nachts Pflanzen Kohlendioxid abgeben, weil da wegen des fehlenden Lichts keine Photosynthese stattfindet und auch unserer Pflanzen nur noch atmen. Nun läuft die Gegenreaktion zum gerade erläuterten Gleichungssystem (die biogene Kalkung) ab. Dabei geht Kalk in Lösung. An dieser Stelle sei auf einen weit verbreitetem Irrtum hingewiesen: Obwohl das eben beschriebene System ein chemischer Puffer ist, kann man mit zusätzlichen Gaben von Kalkmergel keine ph-wert Senkung im Teich erreichen. Erhöht man nämlich die Stoffmenge auf der linken Seite der Gleichung, versucht das System den Gleichgewichtszustand wieder herzustellen, indem es sich nach rechts verschiebt und noch mehr Hydroxidionen bildet, die den ph-wert weiter erhöhen! Dies hat seine einfache Ursache in der Tatsache, dass ein Puffersystem immer nur auf andere Säuren oder Basen ph-stabilisierend wirken kann, nicht jedoch auf die in diesem System selbst beteiligten und sich in einem ph-abhängigen Gleichgewicht befindlichen Verbindungen. Nun wissen Teichwirte aus Erfahrung, dass durch Kalkung sowohl mit fein vermahlenem Mergel, aber ausgerechnet auch mit Branntkalk, die ph-werte im Teich doch kurzfristig gesenkt werden können. Dieser Effekt beruht auf der Eigenschaft des Kalks, Algen binden zu können und letztlich auszufällen. Werden auf diese Weise durch Kalkgaben Algen ausgeflockt und in die lichtarme Schicht verfrachtet, sterben diese Algen ab, werden ins Sediment verfrachtet. Dabei sinkt erst einmal die Assimilationsrate der Algenbiomasse. Abgestorbene Algen werden anschließend sogar zersetzt und dabei wird Kohlendioxid freigesetzt. Auf diese Weise können bei sachgerechtem Einsatz auch bei Branntkalkgaben die ph Werte im Teich sinken, obwohl Branntkalk im Wasser selbst basisch reagiert.

5 Fischer & Teichwirt 11/2010 Karpfenteichwirtschaft L!!] 6. Ausbringung von Branntkalk Für die Frühjahrskalkung zur Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit kann Branntkalk auf trockenen, tragfähigen Böden mit Traktoren ausgebracht werden. Allerdings ist die Befahrbarkeit von Teichböden oft mehr oder weniger eingeschränkt. Zur Desinfektionskalkung ist diese Form der Ausbringung gerade deshalb nicht geeignet, da die kritischen feuchten Stellen auf diese Weise meist nicht effektiv erreicht werden können. Kalkung zur Wasser konditionierung als Frühjahrskalkung oder in kleinen Dosen während der Produktions saison erfolgt regelmäßig vom Boot aus (Abb. 1). Darüber hinaus sind verschiedene Ausbringungstechniken im Einsatz, welche die Arbeit erleichtern, den Arbeitsschutz verbessern und die Windabdrift verringern, beispielsweise der von Piwernetz (2006) beschriebene Kalkstreuer. Muss der Wasserkörper zu Desinfektionszwecken mit Branntkalk behandelt werden, bietet sich bei größeren Teichflächen die Ausbringung von Branntkalk mit dem Hubschrauber an, da nur so eine ausreichend rasche Ausbringung großer Kalkmengen möglich ist (Abb. 2). Gleiches gilt für die Desinfektionskalkung feuchter oder unzugänglicher Teichböden, die nur aus der Luft zugänglich sind. Die Ausbringung von Branntkalk mit dem Hubschrauber ist darüber hinaus aus Gründen des Arbeitsschutzes empfehlenswert. 7. Gefährdung der Einsatz von Brannt kalk in der Karpfenteichwirtschaft die Natur? Wie gezeigt wurde, kann auf den Einsatz von Kalk in der Teichwirtschaft nicht verzichtet werden. In den meisten Fällen ist Branntkalk das Mittel der Wahl. Branntkalk ist der in der Karpfenteichwirtschaft am universellsten einzusetzende Stoff. Nur Branntkalk ist in der Lage, die Bodenstruktur tatsächlich zu verbessern. Der Abbau organischer Substanz wird beschleunigt und der ph-wert des Bodens wird erhöht. Kohlensaurer Kalk scheint demgegenüber für bestimmte Bodensorten nicht geeignet zu sein, Teichböden in gleicher Weise ausreichend TeiehA zu aktivieren (Bank 1963). Durch den Einsatz von Branntkalk wird der ph-wert des Wassers erhöht und stabilisiert. Die Alkalinität steigt an. Eine Reihe toxischer Substanzen, wie z. B. Eisenionen werden neutralisiert und ausgefällt. Überschüssige Algenmengen werden sedimentiert. Damit kann der assimilationsbedingt hohe ph-wert in Teichen gesenkt und der Sauerstoffhaushalt der Teiche stabilisiert werden. Die Aufwandsmengen von Branntkalk sind bei gleicher oder besserer Wirkung geringer, als bei allen anderen Kalkarten. Branntkalk kann auch effektiv zur Desinfektion von Teichen genutzt werden. Wie in der Einleitung bereits erwähnt, wird der Einsatz von Branntkalk von Vertretern des behördlichen und ehrenamtlichen Naturschutzes häufig kritisch gesehen, ohne dass das vielfach nur "ungute Bauchgefühl" mit harten Fakten belegt werden kann. Interessanterweise ist deshalb auch die Meinung zum Branntkalk innerhalb des Naturschutzes nicht deckungsgleich. So wird die Anwendung von Branntkalk in der ökologischen Teichwirtschaft beispielsweise durch einige Zertifizierer in keiner Weise eingeschränkt (Naturland 2004), wohingegen sein Einsatz in der Karpfenteichwirtschaft z. B. nach den Regularien von "bioland" streng verboten ist (Bioland 2010) Gefahren durch die ätzende Wirkung des Branntkalks Wie gezeigt werden konnte, ist Branntkalk (als Löschkalk) ein natürlicher Bestandteil des Kalk-Kohlensäure-Puffersystems von Oberflächengewässern. Branntkalk wird somit "rückstandsfrei" im System Karpfenteich verbraucht. Wird Branntkalk im Rahmen ordnungsgemäßer Teichbewirtschaftung zur Wasserkonditionierung oder Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit eingesetzt, kann auch aus Naturschutzgründen kein vernünftiges Argument gegen seinen Einsatz gefunden werden. Hier wird die Dosis stets so gewählt, dass sich die Haltungsbedingungen für den Karpfen verbessern. Das kann nicht grundsätzlich für die am und im Teich lebende Flora und Fauna schädlich sein. Bewohner eutrophen Seen und somit auch die unserer nährstoffreichen Karpfenteichen müssen (und sind) an hohe Wasser-pH-Werte angepasst sein, da diese, wie gezeigt werden konnte, auch dann entstehen, wenn auf ein nährstoffreiches Flachgewässer einfach nur die Sonne scheint. Deshalb ist eben z.b. auch Krötenlaich gegenüber hohen ph-werten generell toleranter als gegenüber niedrigen. Vor Chlorkalkgabe 0,040, , ,69 4, ,07 0,10 0,33 0,68 0,09 0, TeiehA ,89 0, B [Slek/m') Naeh Chlorkalkgabe (2 Uha) Einheil Ohne Zweifel kann Branntkalk, der in hohen Dosen zur Desinfektion eingesetzt wird, Organismen schädigen. Dies dürfte insbesondere bei direktem Hautkontakt mit feuchtem Branntkalk der Fall sein. Würde dies nicht so sein, wäre auch die erwünschte Desinfektionswirkung nicht möglich. Die schädigende Wirkung des Branntkalks auf höhere Organismen wird allerdings häufig überschätzt. Bodentiere versuchen beispielsweise aktiv, der toxischen Wirkung von Desinfektionskalkungen aus dem Weg zu gehen, indem sie sich in tiefere Bodenschichten zurückziehen. So hatte beispielsweise eine Chlorkalkgabe von 2 tjha (!) auf einen nur 10 cm hoch angestauten Versuchsteich in der Lehr- und Versuchsteichanlage Königswartha auf die Bodentierfauna von Karpfenteichen einen viel geringeren Einfluss, als ursprünglich erwartet wurde (Tab. 2). Noch aktiver können sich offensichtlich Wirbeltiere der Wirkung des Branntkalks entziehen. So war die Anzahl adulter Amphibien an und in Oberlausitzer Karpfenteichen nach einer Branntkalkgabe von 1tJha gegenüber ungekalkten Kontrollteichen in keiner Weise verringert (Lutra 2009). An Kaulquappen der kontrollierten Teiche waren auch bei gemessenen Wasser-pH-Werten von bis zu 9,71 keine Schäden feststellbar. Das verwundert natürlich nicht, treten doch solche ph Werte assimilationsbedingt in Karpfenteichen gerade im Frühjahr regelmäßig auf Gefahren für die Avifauna Die Ausbringung von Kalk vom Boot und vor allem vom Hubschrauber aus wird vielfach als unzulässige Störung der Vogelwelt angesehen. Nach den in Sachsen mit der Kalkung vom Hubschrauber gemachten Erfahrungen ist das eher nicht der Fall. Vögel sind eben, das wissen wir leider auch vom Kormoran, viellernfähiger, als mancher Ornithologe denkt. Der Hubschrauber wird von der heimischen Vogelwelt lediglich als "großer Vogel" angesehen, von dem offenbar keinerlei Gefahr ausgeht. Vögel fliegen nicht etwa auf oder Tab. 2: Bodentierbiomasse und -anzahl in Bodengreiferproben vor und nach Behandlung mit 2t/ha Chlorkalk (nach Merla 1990)

6 [] fj Karpfenteichwirtschaft flüchten aus dem Gebiet, das vom Hubschrauber beflogen wird. Das Gegenteil ist der Fall. Vögel bleiben vielmehr völlig unbeeindruckt in ihrem Einstand sitzen oder gehen bestenfalls unmittelbar am Teich in Deckung Gefahren für saure Randbiotope Die einzige tatsächliche Gefahr für die Umwelt besteht natürlich in der ph-wert Erhöhung saurer oder mooriger Gewässer durch die Ausbringung von Kalk. Hier liegt vielleicht das eigentliche Problem des Naturschutzes. Aber das ist erstens kein typisches Problem des Branntkalks, sondern diese Wirkung tritt, wie gezeigt wurde, beim Einsatz jeder Kalkart auf. Gerade in der ph-wert-erhöhung liegt aber in der Teichwirtschaft das Haupteinsatzgebiet aller Kalksorten. Nur durch eine Erhöhung der ph-werte auf den für den Karpfen optimalen Bereich wurden letztlich viele unserer Teichgebiete erst für die Fischzucht nutzbar. Das gilt definitiv für das zusammenhängende Gebiet der Teichlausitz, die noch in Teichwirtschaftslehrbüchern vor 120 Jahren als sauer und deshalb unfruchtbar beschrieben wurde. Ohne den regelmäßigen Einsatz von Kalk wäre die Karpfenteichwirtschaft in der Lausitz heute nicht nachhaltig durchzuführen. Mit der regelmäßigen Kalkung hat sich in Teichgebieten die Zusammensetzung der Flora und Fauna komplett geändert. Die an den Extremstandort Moor und niedrige ph Werte gebundenen Pflanzen und Tiere sind aus den Karpfenteichen verschwunden. Ein Verzicht auf Kalkung zur Wasserkonditionierung fuhrt langfristig zu einer Umkehr dieses Prozesses. In diesem Fall würde man damit letztlich die Kulturlandschaft Teich zu Gunsten einer ursprünglichen, sauren Sumpf- und Moorlandschaft opfern. Andererseits sind ohne Zweifel eben durch die jahrhundertelangen Kultivierungsmaßnahmen des Menschen in der Landschaft solche ursprünglichen Moore und Sümpfe in Deutschland knapp geworden. Restrnoore in unmittelbarer Nachbarschaft zu Teichen bedürfen deshalb eines besonderen Schutzes. Sie werden wohl zukünftig noch knapper werden, da auch in der Landwirtschaft zur Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit auf den Einsatz von Kalk nicht verzichtet werden kann und durch die inzwischen zum Standard gewordene Rauchgasentschwefelung von Kohlekraftwerken zudem auch das jahrzehntelange Versauerungspotenzial aus Niederschlägen weiter zurück geht. Die Karpfenteichwirtschaft ist also nicht der einzige "Neutralisator" in der Kulturlandschaft. Weil aber Moore so knapp geworden sind, sollte die Abdrift oder Ausspülung von Fischer & Teichwirt Kalk aus Karpfenteichwirtschaften in Moore durch entsprechende Ausbringungstechniken grundsätzlich so niedrig wie möglich gehalten werden. Schlussfolgerungen Die Kalkung zählt zu den wichtigsten Bewirtschaftungsmaßnahmen in der Karpfenteichwirtschaft. Um in der Karpfenteichwirtschaft einen nachhaltigen Ertrag zu erzielen, kann auf die Ausbringung von Kalk zu verschiedenen Zwecken nicht verzichtet werden. Aus fischereilicher Sicht ist dabei Branntkalk fast immer das Mittel der Wahl. Branntkalk ist kein Umweltgift, sondern ein natürlicher Bestandteil des Kalk -Kohlensäure-Gleichgewichts der Gewässer. Der Einsatz von Branntkalk in der Teichwirtschaft führt deshalb nicht zu einer erheblichen Beeinträchtigung von Schutzgegenständen des Naturschutzrechts. Die Beeinträchtigungen schen Tier- und Pflanzenarten der heimi bleiben auf das zur Erzielung eines nachhaltigen Ertrages erforderliche Maß beschränkt. Der Einsatz von Branntkalk in der Teichwirtschaft zur Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit, zur Wasserkonditionierung und zur Desinfektion ist deshalb weiterhin Bestandteil guter fachlicher Praxis. Literatur beim Verfasser