Die Bedeutung von Kalk und Kalkdüngung in der pflanzlichen Produktion Mehr Ertragssicherheit - Höhere Qualität - Aktiver Bodenschutz

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1 Die Bedeutung von Kalk und Kalkdüngung in der pflanzlichen Produktion Mehr Ertragssicherheit Höhere Qualität Aktiver Bodenschutz

2 Herausgeber: Rheinkalk KDI GmbH & Co. KG Am Kalkstein Wülfrath Tel.: Fax: rheinkalkkdi@rheinkalk.de Internet: Grafik/Druck: Wiegmann Medienservice Dr.KlausenerWeg Herten Tel.: Fax: mwiegmann@versanet.de Trotz aller Sorgfalt bei der Erstellung der vorliegenden Broschüre übernimmt Rheinkalk KDI keine Gewähr oder Haftung für die Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität der Inhalte. Der Nachdruck auch auszugsweise ist nur mit schriftlicher Genehmigung des Herausgebers gestattet. Titelblatt: Andreas Hermsdorf / pixelio.de

3 Die Bedeutung von Kalk und Kalkdüngung in der pflanzlichen Produktion Hinweise zur Bedeutung und zum Einsatz von Naturkalken und Konverterkalken in der Landwirtschaft Dr. Uwe Pihl 3. Auflage 2013 Rheinkalk KDI GmbH & Co. KG, Wülfrath

4 Inhaltsverzeichnis Naturkalk Grundsätzliches Geologische Grundlagen... 6 Historie der Kalkanwendung in Deutschland... 7 Calcium und Magnesium: Nährstoffe mit Doppelfunktion für Boden und Pflanze Calcium im Boden... 8 Calcium in der Pflanze... 8 Magnesium im Boden... 9 Magnesium in der Pflanze... 9 Kalk und die Bodenfruchtbarkeit Sicherung der Bodenfruchtbarkeit durch Kalk Kalk und die Bodenchemie Kalkverbrauch ersetzen Der phwert Nährstoffverfügbarkeit...12 Nährstoffausnutzung...13 Mobilität von Schadstoffen...13 Kalk und die Bodenbiologie Belebung und Verbesserung des Mikroklimas...14 Kalk und die Bodenphysik Stabilität der Bodenstruktur...14 Kalk ist nicht gleich Kalk worauf muss man achten? Düngemittelverordnung (DüMV)...16 Basisch wirksame Bestandteile (Neutralisationswert)...17 Umsetzungsgeschwindigkeit und Reaktivität, Bedeutung des freien Kalkes, Pufferwirkung...18 Der Feinanteil macht den Unterschied, Welcher Kalk ist der Richtige?...19

5 Kalkdüngung Empfehlungen für die Praxis Bodenuntersuchung als Basis für die Kalkung...20 Einfluss auf Qualität und Ertrag...22 Kalkeinsatz im Düngejahr, Kalkung und die Kosten...24 Kalkdüngung Einfluss auf ausgewählte Kulturpflanzen Gerste...25 Weizen...26 Hafer...26 Roggen...26 Zuckerrübe...27 Mais...27 Raps...27 Kartoffel...28 Grünland...29 Kalk ist nicht gleich Kalk der richtige Kalk für jede Anforderung Düngekalke Oxyfertil Branntkalk...30 Oxyfertil Mischkalk...31 DOLOMAG Kohlensaurer Kalk...32 Konverterkalk feucht körnig Der silikatische Mehrwirkungskalk...33 Einstreukalke für die Milchviehhaltung DOLOMAG beach Ihre Kühe werden Sie lieben!...34 BreCalSan, FloorCal ph 12, DOLOMAG beach ph plus...35 Tabellenanhang Basische Wirksamkeit (Neutralisationswert) von Kalken...36 Umrechnungsfaktoren wichtiger Mineralstoffformen...37 Basisch wirksame Kalkwerte ausgewählter Düngemittel...37 Nährstoffgehalte wichtiger Wirtschaftsdünger...38 Nährstoffentzüge von Ackerkulturen...39 Anzurechnende symbiontische NBindung (Fixierung) durch Leguminosen...39

6 Naturkalk Grundsätzliches Geologische Grundlagen Naturkalk entstammt der Verarbeitung und Aufbereitung von Kalkstein, welcher die Rohstoffbasis vieler Düngekalke bildet. Das hierfür gemahlene und gesiebte Gestein weist ein erdgeschichtliches Alter von bis zu 600 Mio. Jahren auf. Die in heutiger Zeit wirtschaftlich wichtigen Kalkvorkommen entstanden vor Jahrmillionen zum überwiegenden Teil im marinen Bereich. In küstennahen Flachmeeren oder Becken erfolgte durch Ausfällung und Verdunstung eine stetige Sedimentation von Carbonat. Die primäre Rolle für die Entstehung von Kalkstein kam jedoch den verschiedenen Riffbildnern wie etwa Korallen oder Stromatoporen zu. Durch den Einbau des Carbonates in ihr Körperskelett kam es zu einer Akkumulation dieses Rohstoffes in mächtigen Riffen. Der Druck durch das Wasser oder durch die darüberliegenden Sedimente führte zu einer Verfestigung und Kompaktion des Kalkschlammes es entstand nach und nach Kalkstein. Dieser unterlag wiederum der Bewegung der Erdkruste durch Verschiebung und Auffaltung. Stellenweise fand auch eine Dolomitisierung des Kalksteines statt, das heißt Magnesium wurde zusätzlich oder im Austausch gegen Calcium in den Kalkstein eingebaut. Bis heute jedoch ist der Enstehungsprozess der Dolomite nicht abschließend geklärt und gibt der Wissenschaft Rätsel auf. Neueste Erkenntnisse lassen einen nicht unbedeutenden Beitrag von schwefelbildenden Bakterien daran erkennen. Die in Deutschland bedeutendsten Kalkvorkommen gehen auf einen breiten devonischen Riffgürtel zurück, der sich von Nordfrankreich mehrere hundert Kilometer bis zum Harz erstreckte. Diesem sogenannten devonischen Massenkalk entstammen größtenteils auch die Düngekalke von Rheinkalk KDI. Kalklagerstätten in Deutschland (rot markiert) (Quelle: Bundesverband der Deutschen Kalkindustrie e. V.) Bauformen des Corallums bei fossilen Einzel und Koloniekorallen aus dem Mitteldevon der Eifel. Von li. nach re.: Trichterkelchkoralle, Krempenkelchkoralle, ast und kugelförmige Bödenkorallen (Quelle: HansJosef Jungheim, ErftstadtLiblar, aus Jahrbuch des Kreises Euskirchen, 1977)

7 Historie der Kalkanwendung in der Landwirtschaft In der jüngeren Steinzeit (ca. 2 bis 5 Jtsd. v. Chr.) begannen die Menschen sesshaft zu werden und Ackerbau zu betreiben. Die Kelten (um etwa 500 v. Chr.) verbesserten die Ackerböden mit Mergel, einem Gemisch aus Ton und Kalkstein in unterschiedlichen Verhältnissen. Hiervon zeugen heute noch zahlreiche Mergelgruben, in denen der Mergel gewonnen wurde. Dieser diente zum einen dem Anheben des phwertes, zum anderen legte man mit ihm moorige Böden trocken oder verbesserte sandige Standorte mit seinem Lehmanteil. Prominentes Beispiel hierfür ist das Gut Möglin, welches 1804 durch Albrecht Thaer erworben wurde. Die Fruchtbarkeit und die Ertragsleistung der hier vorherrschenden kargen Sandböden wurden unter der Leitung Thaers durch die systematische Anwendung von Mergel und den Anbau von Leguminosen nachhaltig erhöht. Das in Deutschland seit dem 18. Jhd. praktizierte Mergeln erfuhr im Kaiserreich einen neuerlichen Aufschwung. Bis 1925 entstanden in SchleswigHolstein 46 Mergelverbände für Bezug und Verteilung des Rohstoffes. Kalk macht reiche Väter aber arme Söhne Diese Weisheit findet sich häufig in älterer Literatur und sorgt auch heute immer wieder für Verwirrung. Mit der Anwendung von Kalk ist zumeist eine Anregung des Bodenlebens und eine erhöhte Mobilisierung von Nährstoffen verbunden. Da in früheren Zeiten weder systematische Bodenuntersuchungen durchgeführt wurden noch mineralische Düngemittel zur Verfügung standen, kam es durch das Mergeln zu einer Verarmung (Ausmergelung) der Böden in der nachfolgenden Generation. Heutzutage werden jedoch die Böden regelmäßig untersucht und einem Nährstoffmangel unter anderem durch mineralische Düngemittel begegnet. Somit können sich Kalk und die übrigen Düngemittel optimal in ihrer Wirkung ergänzen und die Ertragsfähigkeit des Standortes wird optimal ausgenutzt getreu dem Motto: Kalk macht reiche Väter UND REICHE Söhne! In den 1920er Jahren nahm durch die Verbreitung der Düngelehre nach Justus von Liebig der Gebrauch von Mineraldüngern stetig zu, womit auch eine zunehmende Versauerung der Böden einherging. Erschwerend hinzu kam, dass das Wissen um die Prozesse der Versauerung zu dieser Zeit noch sehr lückenhaft war. Aber auch in den 1970er Jahren waren versauerte Böden noch allgegenwärtig. Dies erstaunt wenig, wurden doch 1958 beispielsweise für eine Erhaltungskalkung 8 bis 15 dt/ha Kohlensaurer Kalk alle 3 bis 4 Jahre empfohlen (Praktisches Handbuch der Landwirtschaft von Schlipf, 1958). Aber auch in heutiger Zeit, in der die Empfehlung für eine Erhaltungskalkung mit 25 bis 40 dt/ha alle drei bis vier Jahre deutlich höher liegt, ist man vielerorts von einem ausgeglichenen Kalkhaushalt weit entfernt. In NordrheinWestfalen ergibt sich beispielsweise aus der theoretischen Kalkaufwandmenge, die im Mittel aller Acker und Grünlandstandorte für eine Erhaltung der Kalkversorgung C notwendig wären und der tatsächlichen Kalkzufuhr eine Kalklücke von ca. 150 kg CaO/ha (Jacobs, LZ 24/2012). Vor diesem Hintergrund erscheint es weiter notwendig, die Bedeutung des Kalkes für die pflanzliche Produktion immer wieder aufs Neue herauszustellen. Die vorliegende Broschüre soll einen wichtigen Beitrag dazu leisten. Mergelabbau um 1905 in SchleswigHolstein (Quelle: Land und Hauswirtschaft im alten SchleswigHolstein, Boyens Buchverlag 2008, S. 64) 6 I 7

8 Calcium und Magnesium Nährstoffe mit Doppelfunktion für Boden und Pflanze Calcium (Ca) im Boden Der CaGehalt ist in Böden unserer Breiten allgemein hoch und für die Versorgung der Pflanzen meist ausreichend. Ca wird über den Transpirationsstrom in der Pflanze verteilt. So kann es in Zeiten mangelnder Wasseraufnahme oder eingeschränkter Transpiration zum Mangel in jüngeren Pflanzenteilen kommen. Empfindlich für CaMangel sind Früchte oder Gemüse, die in Zeiten des intensiven Wachstums zum Teil nicht genügend Ca erhalten. Typische Mangelsymptome sind die Stippigkeit beim Apfel, die Blütenendfäule bei Tomaten bzw. Paprika oder der Innenbrand bei Salat. Bei diesen Kulturen muss dann eine Versorgung mit Ca über das Blatt erfolgen, weil die Aufnahme über den Boden nicht ausreicht. CaMangel kommt in unseren Breiten bei landwirtschaftlichen Kulturpflanzen nur sehr selten vor. Er äußert sich zunächst an den jüngeren Blättern durch absterbendes Gewebe (Nekrosen) am Blattrand. Die Pflanzen bleiben in ihrem gesamten Wuchs zurück, sind blässlich grün, ähnlich wie beim Stickstoffmangel. Charakteristisch treten solche Mangel schäden oft nesterartig im Bestand auf. Oft handelt es sich in diesen Fällen um komplexe Zusammenhänge, bei denen gleichzeitig Auswirkungen von Strukturschäden und auch Aluminiumund ManganToxizität auftreten können. Calcium in der Pflanze Calcium hat für die pflanzliche Physiologie folgende wesentliche Funktionen: Die Stabilisierung der Zellmembranen und eine Beteiligung beim Aufbau der Zellwände, bei der Beeinflussung von enzymatischen und hormonellen Prozessen, z. B. auch im PhosphatStoffwechsel. Wichtig ist eine ausreichende CaKonzentration in der Bodenlösung auch für das Wurzelwachstum. Damit ist Ca an der Steuerung von wichtigen Lebensprozessen wie Nährstoffaufnahme, Transpiration und Stoffwechsel beteiligt. Calcium hat, abweichend zu den übrigen Pflanzennährstoffen, neben den reinen pflanzenphysiologischen Funktionen großen Einfluss auf wichtige Prozesse im Boden, der die Grundlage für die landwirtschaftliche Produktion darstellt (s. Seite 14). Über die basisch wirksamen CaVerbindungen der Düngekalke ist das zweiwertige Kation maßgeblich an der Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit beteiligt. Diese grundsätzliche Doppelfunktion als Pflanzenund Bodennährstoff unterscheidet Calcium von den übrigen Pflanzennährstoffen. Lediglich Magnesium (Mg) kann in seinen Verbindungen ebenfalls in diese zwei Richtungen wirken. CaMangel (Innenbrand) an Kopfsalat und Stippigkeit beim Apfel

9 Magnesium (Mg) im Boden Der natürliche Magnesiumgehalt der Böden wird im Wesentlichen durch das Ausgangsgestein und den Grad der Verwitterung bestimmt. Die Menge an austauschbarem Mg steht dabei in enger Beziehung zum Tongehalt der Böden. Für die Ernährung der Pflanzen ist die Menge an austauschbarem und pflanzenverfügbarem Mg entscheidend. Eine gute MgVersorgung ist gegeben, wenn der Anteil von Mg an der Summe der austauschbaren Kationen, der Kationenaustauschkapazität, ca. 10 % beträgt. Die MgAufnahme der Pflanzen steht in Konkurrenz zu anderen Kationen, wie z. B. Kalium (K) und kann durch vergleichsweise niedrige KGehalte bereits gehemmt werden, was dann zu MgMangelsymptomen führt. Man spricht hier von dem K/MgAntagonismus. Wichtig ist also, bei der Düngung auf ein ausgewogenes Verhältnis von K und Mg zu achten. Auch ein hoher AmmoniumGehalt, z. B. nach Ausbringung von Gülle oder Harnstoff, kann die MgAufnahme kurzfristig zurückdrängen. Mg wird an den Bodenteilchen (Tonminerale und organische Substanz) nur leicht gebunden. Es ist daher im Boden relativ gut mobil und unterliegt der Verlagerung mit dem Sickerwasser. Im Durchschnitt aller Böden werden ca kg MgO pro Hektar und Jahr ausgewaschen. Die verschiedenen Kulturen entziehen zwischen 30 und 100 kg MgO/ha und Jahr. Damit ergibt sich ein Magnesiumbedarf bei optimaler Versorgung (Versorgungsstufe C) von kg MgO/ha und Jahr. Bei sinkenden phwerten wird Mg zunehmend von H + Ionen verdrängt. Um den austauschbaren Mg Gehalt auf diesen Böden wieder anzuheben, muss zunächst der phwert über eine Kalkungsmaßnahme angehoben werden. Anschließend muss eine Aufdüngung mit einem löslichen MgDünger erfolgen. Idealerweise bieten sich für diese Fälle Kalke mit höheren MgGehalten an, bei denen die Aufkalkung und eine preisgünstige Aufdüngung mit höheren MgMengen gemeinsam erfolgen kann. Magnesium in der Pflanze Magnesium spielt als Baustein im Chlorophyll, dem Blattgrün, eine zentrale Rolle für den Aufbau von Kohlehydraten in den Pflanzen. Darüber hinaus wirkt Mg ähnlich wie Ca stabilisierend auf die Zellwandmembrane und ist an enzymatischen Prozessen im Energie und Eiweißstoffwechsel beteiligt. MagnesiumMangel zeigt sich typischerweise immer zuerst an älteren Blättern durch Aufhellung der Blattspreiten zwischen den noch grünen Blattadern. MagnesiumMangel bei Getreide MagnesiumMangel bei Zuckerrübe Charakteristisch ist das Bild besonders bei Getreideblättern, bei denen sich die grün gebliebenen Flecken perlschnurartig auf dem ansonsten aufgehellten Blatt anordnen. phwert < 5,5 5,6 6,5 > 6,5 Zahl der Böden % Mg Mangel Tab. 1: Erhebungsuntersuchung über die Magnesium Versorgung von Böden in Abhängigkeit vom phwert (n. Michael) 8 I 9

10 Kalk und die Bodenfruchtbarkeit Sicherung der Bodenfruchtbarkeit durch Kalk Böden sind Die natürlichen Standorte der Pflanzen Speicher und Vermittler von Nährstoffen Lebensraum für eine Vielzahl von Organismen, die für den Kreislauf der Nährstoffe unentbehrlich sind Filter und Speicher für Wasser Puffer und Filter für Schadstoffe Produktionsgrundlage für Land und Forstwirtschaft Ziel eines jeden Landwirtes muss es sein, die Böden langfristig in ihrer Fruchtbarkeit und Leistungsfähigkeit zu erhalten. Land und forstwirtschaftlich genutzte Kulturböden unterliegen einer natürlichen Versauerung. Die hauptsächlichen Gründe für den Kalkverbrauch sind: Die Nährstoffabfuhr durch Ernteprodukte beträgt bis zu 150 kg CaO/ha und Jahr. Physiologisch sauer reagierende Düngemittel wie Diammonphosphat, Harnstoff, schwefelsaures Ammoniak u. a. entziehen dem Boden bis zu ca. 60 kg CaO je 100 kg des eingesetzten Düngemittels. Wurzelatmung und die mikrobielle Oxidation von Biomasse bedingen eine Freisetzung von CO2 und organischen Säuren. Umwandlung von NH4 zu NO3 (Nitrifikation). Der Eintrag von Säuren durch Niederschlag bindet zwischen 30 und 50 kg CaO/ha und Jahr. Die Voraussetzungen für das Pflanzenwachstum auf dem Acker und die Ausschöpfung des vollen Ertragspotentials eines Standortes kann nur durch eine konsequente Grunddüngung geschaffen werden. Dazu gehört ganz wesentlich eine regelmäßige und gezielte Kalkung. Kalk hat Einfluss auf die Bodenchemie Verbesserung der Nährstoffverfügbarkeit Stabilisierung der Kationenaustauschkapazität (KAK) Verminderung der Freisetzung von Schwermetallen Bindung von Bodensäuren Gewährleistung eines wirksamen Puffersystems Regulation des phwertes... Bodenbiologie Optimales Klima für Mikroorganismen Bessere Umsetzung von organischen Substanzen Verbesserte Umsetzung von StickstoffDüngern Aufbau wertvoller Humusverbindungen Verbesserung des Wurzelwachstums... Bodenphysik Ausflockung von Tonteilchen Bildung von TonHumusKomplexen Verminderung von Verschlämmung Vergrößerung des Porenvolumens Bessere Durchlüftung Optimierter Gasaustausch Optimale Wasserführung Schnellere Erwärmung In der Summe ergibt sich unter mitteldeutschen Klimabedingungen ein Entzug von bis zu 700 kg CaO/ha und Jahr! Nur durch eine regelmäßige Zufuhr von Kalk kann einer stetigen Versauerung des Bodens entgegen gewirkt werden!

11 Kalk und die Bodenchemie Kalkverbrauch ersetzen Calcium und Magnesium in oxidischer, carbonatischer und silikatischer Bindung ersetzen den Kalkverbrauch, der in unseren Breiten durch Verlagerung mit den Niederschlägen, die Neutralisation von Bodensäuren und den Entzug durch die Ernteprodukte erfolgt. Im Boden entstehen ständig freie Säuren durch die Freisetzung von H + Ionen bei der Wurzelatmung, bei der Zersetzung von organischer Substanz und dem Einsatz und der Umsetzung von physiologisch sauer wirkenden Düngern (wie Ammonsulfatsalpeter, schwefelsaures Ammoniak, Diammonphosphat u. a). Weiterhin werden durch Niederschläge Säuren in die Böden eingetragen. Dem Kalk kommt bei seiner Passage durch das Bodenprofil die bedeutende Funktion der Neutralisation dieser Säuren zu. Diesen Kalkverbrauch kann man bei Ackerböden in Abhängigkeit von der Bodenart und den Niederschlagsmengen mit kg CaO pro Hektar und Jahr angeben. Auf Grünlandstandorten ist der Verbrauch naturgemäß mit kg CaO pro Hektar und Jahr etwas geringer (Tab. 2). 10 % 10 % 7 % 2 % 1 % 70 % Ca 2+ Mg 2+ H + K + Na 2+ NH + 4 Abb. 1: Bei einem gut versorgten Boden machen die Kationen Calcium und Magnesium ca. 80 % der Kationenbelegung aus Bodenversauerung führt... zu einem Anstieg der H + Ionenkonzentration H + Toxizität zum Anstieg der Konzentration von Schwermetallen SchwermetallToxizität und Auswaschung in den Gewässerkreislauf zur Veränderung der MakronährstoffKonzentration Mangel an Calcium und Magnesium in der Pflanze zur massiven Festlegung von Phosphat und Molybdän Phosphat und Molybdänmangel in der Pflanze Bodenart Nutzungsform niedrig (< 600 mm) jährliche Niederschläge mittel ( mm) hoch (> 750 mm) zu mangelhaftem Wurzelwachstum Nährstoffmangel, Trockenstress, schlechte Nährstoffverwertung leicht (S, l`s) mittel (sl bis t`l) Schwer (tl, T) Ackerland Grünland Ackerland Grünland Ackerland Grünland kg CaO/ha + Jahr Tab. 2: Jährlicher Kalkverbrauch in Abhängigkeit von Nutzungsform, Bodenart und Niederschlagsmenge (Quelle: DHG) zur Verminderung der biologischen Bodenaktivität geringerer Auf und Umbau von Biomasse Unzureichende Kalkversorgung geht mit sinkenden Erträgen und steigender Umweltbelastung einher! 10 I 11

12 Kalk und die Bodenchemie Der phwert Der phwert ist die Maßzahl für die Konzentration der versauernd wirkenden H + Ionen in der Bodenlösung. Aufgrund der negativen logarithmischen Einheit bedeutet ein Absinken des phwertes um eine Einheit eine Verzehnfachung der H + Ionen Konzentration. Dementsprechend steigt auch die benötigte Menge an Kalk zur Neutralisation dieser SäureIonen mit sinkenden phwerten übermäßig stark an (s. Abb. 2). HIonen Konzentration (linear) ph 7 ph 6 ph 5 ph 4 H+ Ionen phwert phwert Je nach vorliegendem phwert benennt man unterschiedliche Bodenreaktionen: Abb. 2: phwert und H + IonenKonzentration in der Bodenlösung phwert Bodenreaktion über 7,20 alkalisch 6,51 7,20 neutral 5,51 6,50 schwach sauer 4,51 5,50 sauer unter 4,50 stark sauer Der phwert dient zur Kennzeichnung des Kalkversorgungszustandes des Bodens. Die landwirtschaftlichen Kulturpflanzen haben einen Anspruch an die Bodenreaktion im Bereich von ph 5,0 bis 7,0. ph Al N, S, K, Ca, Mg P, B Fe, Mn, Cu, Zn Mo Abb 3: Nährstoffverfügbarkeit in Abhängigkeit vom ph Wert (nach Arnold Finck, 1976) Nährstoffverfügbarkeit Die Verfügbarkeit sowohl der verschiedenen Nährstoffe als auch der Schadstoffe hängt in erster Linie vom phwert des Bodens ab (s. Abb. 3). Die Hauptnährstoffe Stickstoff (N), Schwefel (S), Kalium (K), Phosphat (P) und Magnesium (Mg) werden mit steigendem phwert besser verfügbar. Bei den Mikronährstoffen wie Mangan (Mn), Kupfer (Cu) oder Zink (Zn) verhält es sich entgegengesetzt. Sie werden ebenso wie die toxisch wirkenden Stoffe Aluminium (Al) und die Schwermetalle wie Cadmium (Cd) oder Blei (Pb) bei sinkenden ph Werten besser pflanzenverfügbar. Molybdän (Mo) nimmt unter den Spurennährstoffen eine Sonderstellung ein. Hier steigt die Verfügbarkeit mit höheren phwerten an. Bei der Einstellung des richtigen phwertes muss daher ein Kompromiss gewählt werden, um die ausreichende Verfügbarkeit aller Nährstoffe zu gewährleisten. Je nach Bodenart liegt der optimale phwert zwischen ph 5 (Sandböden) und ph 7 (Tonböden) siehe Seite 20 und 21.

13 Nährstoffausnutzung phwert Ausnutzungsgrad der eingesetzten Nährstoffe (ph 7,0 = 100 %) Insbesondere unter Rahmenbedingungen mit hohen Düngerpreisen ist es wichtig, dass die ausgebrachten Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphat und Kalium voll ausgenutzt werden. Bei einem zu niedrigen phwert sinkt der Ausnutzungsgrad der eingesetzten Düngemittel schnell ab. So vermindert sich zum Beispiel die Verwertung des eingesetzten Stickstoffs bei einem phwert von 5,0 auf 40 % gegenüber der optimalen Ausnutzung bei ph 7,0. Ähnlich verhält es sich für die Nährstoffe Phosphat und Kalium (s. Abb. 4). Der ansteigende Säuregehalt und zunehmende Probleme in der Bodenstruktur hemmen zusätzlich das Wurzelwachstum, dadurch sinkt auch die räumliche Verfügbarkeit der Nährstoffe. Das wirkt sich besonders bei im Boden sehr unbeweglichen Nährstoffen wie Phosphat negativ aus. Mobilität von Schadstoffen Wenn der phwert zu stark absinkt, werden toxisch wirkende Stoffe wie Aluminium (Al) oder Schwermetalle wie Cadmium (Cd) oder Blei (Pb) vermehrt mobil und in die Bodenlösung freigesetzt (s. Abb. 5). Eine verstärkte Aufnahme durch die Pflanzen, eine Schädigung der Feinwurzeln, aber auch eine verstärkte Auswaschung in die Gewässer sind die Folge. Mit erheblichen Ertragsrückgängen von bis zu 80 % muss bei phwerten unterhalb ph 4,5 gerechnet werden, da der Anteil toxischer AlIonen drastisch ansteigt (s. Abb. 6). Es kommt zu einem stetigen Zerfall der Tonmineralen, der Boden degradiert. Bereits ab phwerten von 4,7 wird bei den meisten Kulturpflanzen (Weizen, Raps, Gerste, Mais und Zuckerrüben) ManganToxizität nachgewiesen. Die zunehmende Aufnahme von Al und MnIonen führt gleichzeitig zu MgMangel. Abb. 4: Beziehung zwischen dem phwert und dem Ausnutzungsgrad der Nährstoffe Stickstoff, Phosphat und Kalium (Quelle: (DHG ): CELAC, Les Amendements Calciques et Magnesiens) Cd in mg / kg TS Abb. 5: CdMobilität und Gehalte an löslichem Cd in Abhängigkeit vom phwert des Bodens (Quelle: Feldwisch, Müller u. Marschner: Bodenschutz 42004) gelöstes Al (in mg/l) 7,0 6,0 5,5 5,0 4, Stickstoff Kalium Phosphat Abb. 6: Beziehung zwischen phwert und AlGehalt im Sättigungsextrakt von Lössböden (Quelle: Scheffer/Schachtschabel, Lehrbuch der Bodenkunde, 1992) ,59 5,2 5,5 5,9 6,4 6,7 7 7,4 phwert Cd im Weidelgras Ammoniumnitratlösl. Cd im Boden Unter ph 4,5: Zunehmende Bodendegradation (Zerfall von Tonmineralen) durch gelöste AluminumIonen > massiver Ertragsrückgang 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 phwert (gemessen in H 2 O) 12 I 13

14 Kalk und die Bodenbiologie Belebung und Verbesserung des Mikroklimas Den Bodenbakterien kommt bei der Umsetzung von organischen Materialien z. B. Ernterückständen für den Nährstoffkreislauf und zum Aufbau von wertvollen Dauerhumusformen, aber auch bei der Verwertung von mineralischen Düngemitteln eine große Bedeutung zu. Neben einem ausreichenden Angebot an Nährstoffen sind eine hinreichende Bodenfeuchte und Durchlüftung wichtig. Von zentraler Bedeutung ist darüber hinaus auch der phwert. Saure Böden haben eine geringe mikrobielle Aktivität und damit einen verminderten Nährstoffumsatz. Der hier entstehende Humus weist ein weites C/N (Kohlenstoff/Stickstoff)Verhältnis auf und ist somit von schlechter Qualität. Mit steigendem phwert vom sauren Milieu hin zum basischen Bereich verbessern sich die Bedingungen für die Bodenbakterien, was sich in der stark steigenden Anzahl an Bakterien und dem Anstieg der mikrobiellen Biomasse nachweisen lässt (s. Abb. 7). Aber auch die Arbeitsleistung der Mikroorganismen, z. B. die Nitrifikationsleistung als Maß für die Umsetzung von AmmoniumN hin zu dem pflanzenverwertbaren NitratN, wird deutlich verbessert (s. Abb. 8). Kalk und die Bodenphysik Stabilität der Bodenstruktur Die Stabilität der Bodenstruktur beruht zum einen auf der CalciumBrückenbildung zwischen den Bodenfeinteilen Ton, Schluff und den Humusteilchen (s. Abb. 9), zum anderen auf der Ausflockung der Tonminerale. Für diese Funktionen wird freier Kalk benötigt. Neben dem phwert ist also der Gehalt an freiem Kalk die weitere wichtige Größe bei der Beurteilung des Kalkzustandes eines Bodens Bakterienanzahl in Mio. / g Boden ph ph 5,1 5,1 ph ph 4,8 4,8 ph ph 5,6 5,6 5,0 5,5 6,0 phwert Abb. 7: Entwicklung der Bakteriendichte im Boden in Abhängigkeit vom phwert (nach Waksmann, 1987) % % ph 4,9 ph 7,2 Nitrifikationsleistung (mg N/kg Boden + Tag) mikrobielle Biomasse (mg BiomasseC/100g Boden) ph ph 6,2 6,2 Abb. 8: Potentielle Nitrifikationsleistung und mikrobielle Biomasse eines Standortes bei unterschiedlichen ph Werten (Quelle: Genießer, Diss. Universität Bonn 1995) Luft Tonminerale Ca 2+ Ca 2+ Humus Tonminerale Wasser Abb. 9: Brückenbildung zwischen Ton und Humusteilchen durch Calcium (schematische Darstellung) Ca 2+

15 Über die Prozesse Brückenbildung zwischen Ton und Humusteilchen und Ausflockung von Tonmineralen wird im Boden eine optimale Krümelstruktur gefördert. Das ist von großer Bedeutung, insbesondere bei zur Verschlämmung und Verdichtung neigenden schweren und schluffigen Böden. Dicht gelagerte Tonmineralplättchen Zufuhr von Ca oder Mg Sekundärporen Das Verhältnis von Grob und Feinporen wird optimiert. Damit ist eine gute Wasserführung und haltefähigkeit gewährleistet. Die Böden trocknen an der Oberfläche schneller ab, speichern mehr pflanzenverfügbares Wasser und überschüssige Wassermengen können schneller versickern (s. Tab. 3 bzw. Abb. 11). Aber auch die Durchlüftung und damit der Gasaustausch des Bodens werden optimiert. Ist der Gasaustausch gestört, steigt der CO2Gehalt in der Bodenluft, das führt über eine verstärkte Kohlensäurebildung zusätzlich zur Versauerung und zu einer phwertabsenkung. Gut gekalkte Böden erwärmen sich im Frühjahr deutlich schneller und ermöglichen ein zeitigeres Wachstum als Böden mit einem schlechten Kalkzustand. Auch das Wurzelwachstum ist in diesen Böden merklich besser als bei verdichteten, zur Vernässung neigenden Böden. Bei einer guten Bodenstruktur sind eine hohe Gefügestabilität und die Widerstandfähigkeit gegen Verdichtung sowie Verschlämmung, auch nach einer mechanischen Bodenbearbeitung, gewährleistet. Zudem kann eine gute Bodenstruktur zum Einsparen von Kraftstoff durch verminderten Zugkraftbedarf für gezogene Geräte beitragen. Wasseraufnahme eines Lössbodens in Abhängigkeit vom phwert ph 5,5 ph 6,3 100 % 196 % Tab. 3: Wasserspeichervermögen eines Lössbodens in Abhängigkeit vom phwert (nach Gutser, 1997) Ausgefälltes Ca/MgCarbonat/Silikat in den Porenwinkeln Abb. 10: Stabilisierung von Tonmineralen durch Zufuhr von Ca oder Mg (schematische Darstellung) ph 6,3 = 100, ph 7 relativ % Gefügestabilität (gewogener mittlerer Durchmesser in %) % ph 6,3 ph 7,0 Wasserdurchlässigkeit der Ackerkrume Abb. 11: Verbesserung der Gefügestabilität und Wasserdurchlässigkeit nach einer Kalkung (nach Schuhbauer, 1980) In Zeiten von weniger starken Wintern entfällt leider zunehmend die Wirkung der Frostgare als physikalische Unterstützung zur Erreichung einer guten Bodenstruktur. Umso wichtiger ist nun die regelmäßige Zufuhr von Kalk um eine aufgelokkerte aber gleichzeitig stabile Bodenstruktur zu erhalten. Eine gute Bodenstruktur steht naturgemäß wiederum im Zusammenhang mit den bodenbiologischen Abläufen: Ein ausgeglichener Luft, Wasserund Wärmehaushalt fördert das Wurzelwachstum und die Aktivität des Bodenlebens. Die NVerfügbarkeit und die Umsetzung von organischen Materialien wird in erster Linie durch die biologische Aktivität der Bodenlebewesen beeinflusst, die wiederum entscheidend vom phwert abhängig ist. 14 I 15

16 Kalk ist nicht gleich Kalk worauf muss man achten? Düngemittelverordnung (DüMV) Laut DüMV sind bei Düngekalken drei Faktoren zu beachten: Der Mindestgehalt an wertgebenden Inhaltsstoffen Die Reaktivität als Maß für die Umsetzbarkeit im Boden Die Sieblinie (Mahlfeinheit) Diese gesetzlichen Vorgaben sind als Mindeststandards zu verstehen. Qualitativ hochwertige Düngekalke liegen insbesondere bei der Mahlfeinheit und der Reaktivität oftmals deutlich über diesen Mindestanforderungen. Kalkprodukte müssen einen Mindestgehalt an basisch wirksamen Inhaltstoffen enthalten, um als Düngekalk zugelassen zu werden (s. Tab. 4). Als Ausgangsgesteine für Naturkalke sind im Wesentlichen carbonatische und dolomitische Gesteine, die zusätzlich Magnesiumcarbonat aufweisen, von Bedeutung. Durch Brechen und Vermahlen dieser Gesteine entsteht Naturkalk. Über einen nachfolgenden Brennprozess werden Produkte wie Branntkalk / MagnesiumBranntkalk oder Mischkalk / MagnesiumMischkalk hergestellt. Hierbei wird der Carbonatanteil (CaCO3/MgCO3) ganz oder zu einem Teil in die Oxidform (CaO/MgO) überführt. Eine Besonderheit stellt der Konverterkalk dar. Bei der Stahlproduktion entsteht durch die Zugabe von Kalk als Schlackebildner im Konverter ein wertvoller silikatischer Kalkdünger. Darüber hinaus sind Kalkprodukte, die aus bestimmten industriellen Prozessen wie z. B. der Wasseraufbereitung oder aus der Zuckerherstellung stammen, als Kalkdünger zugelassen. Wassermann66 Regelmäßige Analytik unerlässlich für gleichbleibend hohe Qualität Typenbezeichnung Ausgangsmaterial Mindestgehalte an Ca0 CaO/MgO / bzw. bzw. CaCo CaCO 3 / MgCo 3 /MgCO 3 3 Reaktivität / Löslichkeit Mahlfeinheit / Sieblinie Kohlensaurer Kalk Kohlens. Magnesiumkalk Natürlicher Kalkstein und Dolomit 75 % CaCO 3 ab 15 MgCO ab 15 % MgCO % ab 25 % MgCO 3 10 % 97 % < 3,15 mm 70 % < 1 mm Branntkalk MagnesiumBranntkalk 65 % CaO ab 7 % MgO keine Anforderung 97 % < 6,3 mm Branntkalk körnig zusätzlich: max. Bis zu 45 % < 0,4 mm Mischkalk MagnesiumMischkalk 50 % CaO (höchstens 75 % als Carbonat) keine Anforderung 97 % < 4mm 50 % bei 0,8 mm Konverterkalk Abgesiebte, zerfallene Konverterschlacke 40 % CaO 30 % 97 % < 3,15 mm 40 % < 0,315 mm Kalkdünger aus, z. B.: der Aufbereitung von Trink und Brauchwasser der Verarbeitung von Zuckerrüben Natürlicher Kalkstein und Dolomit z. T. auch Branntkalk 30 % CaO in der Trockenmasse 30 % ab 25 % MgCO 3 10 % 97 % < 3,15 mm 70 % < 1 mm keine Vorgaben Tab. 4: Die wichtigsten Kalkdüngertypen und die gesetzlichen Mindestanforderungen

17 Basisch wirksame Bestandeile (Neutralisationswert) Alle Kalkdünger werden nach ihren basisch wirksamen Bestandteilen bewertet: CaCO3, CaO, MgCO3, MgO. Die basisch wirksamen Bestandteile sind das Maß für das Neutralisierungspotential: Welche Menge Säure kann pro Mengeneinheit Düngekalk neutralisiert werden? Bei Kohlensauren (Magnesium) Kalken wird die Carbonatform (CaCO3/MgCO3) angegeben, bei allen anderen Kalken die Oxidform (CaO/MgO), auch wenn nur bei den gebrannten Kalkprodukten tatsächlich CaO bzw. MgO vorliegt. Die anderen Kalkprodukte haben meistens carbonatische oder auch silikatische Bindungsformen. Das in den dolomitischen Gesteinen enthaltende Magnesiumcarbonat (bzw. Magnesiumoxid MgO) ist ebenfalls basisch wirksam. Aufgrund der Unterschiede im Atomgewicht zwischen Calcium und Magnesium sind, bezogen auf eine Gewichtseinheit, die Magnesiumanteile sogar um den Faktor 1,4 (MgO) bzw. 1,2 (MgCO3) basisch wirksamer als entsprechende Mengen an CaO bzw. CaCO3 (s. Tab. 5). Das Magnesium kann darüber hinaus zur Nachlieferung und Versorgung als preiswerte Magnesiumquelle für die pflanzliche Versorgung dienen. Neben den zugelassenen Kalkdüngern ist Kalk auch in einigen Sekundärrohstoffdüngern, wie z. B. in Komposten oder Klärschlämmen, enthalten. Beim Kauf sollte man generell neben den wertgebenden Inhaltstoffen auch auf mögliche höhere Gehalte an unerwünschten Stoffen, wie z. B. Schwermetalle oder organische Schadstoffe, achten. Bei der Beurteilung von Kalkdüngern sind auch die technischen Eigenschaften wie das Schüttgewicht, der Feuchtegehalt und die Lagerfähigkeit (z. B. am Feldrand) von Bedeutung. Ca 1,399 0,715 2,497 CaO Ca CaCO 3 0,400 1,785 Ca CaCO 3 0,560 1,391 Ca CaCO 3 0,719 Mg Tab. 5: Umrechnungsfaktoren verschiedener basisch wirksamer Nährstoffe Diese Parameter stehen in enger Beziehung zu den Streueigenschaften wie Verteilgenauigkeit und Staubentwicklung. Alle basisch wirksamen Bestandteile können zum Vergleich in CaOÄquivalente umgerechnet werden und als Neutralisationswert ausgedrückt werden: Beispielrechnung 1,658 0,603 3,468 0,288 Kohlensaurer Magnesiumkalk 90 (50 % CaCO % MgCO3): 50 % CaCO3 x 0,560 = 28 % CaO 40 % MgCO3 x 0,478 = 19 % MgO 19 % MgO x 1,391 = 27 % CaO Neutralisationswert Summe: 28 % + 27 % = 55 % CaO MgO Mg MgCO 3 2,092 Mg MgCO 3 0,478 1,187 Mg MgCO 3 0,842 Erdfeuchte Kalke: Lieferung frei Feldrand 16 I 17

18 Kalk ist nicht gleich Kalk worauf muss man achten? Die Umsetzung der verschiedenen Kalke Von der Umsetzungsgeschwindigkeit sind gebrannte Kalke, wie Branntkalke und auch Mischkalke, die schnellste Kalkform. Die Umsetzung im Boden erfolgt unmittelbar durch die Reaktion mit dem Bodenwasser. Carbonatische und silikatische Kalke benötigen zur Umsetzung Bodensäuren, wie z. B. die aus dem BodenCO2 und Wasser gebildete Kohlensäure. Diese Reaktion ist stärker vom AusgangspHWert abhängig und deutlich langsamer. Branntkalk 2 OH + 2 H + 2 H 2O Neutralisation 2 OH CaO + H 2O Ca 2+ Ca 2+ Boden (Austauscher) Bodenverbesserung Kohlensaurer Kalk 2 HCO H + 2 H 2 O + 2 CO 2 Neutralisation CaCO 3 + H 2 O + CO 2 2 HCO 3 Ca 2+ Ca 2+ Boden (Austauscher) Bodenverbesserung Abb. 12: Kalkwirkung verschiedener Kalkformen Die Wirkung des freien Kalkes In allen Fällen wird das freiwerdende Calcium an die Bodenteilchen wie Ton oder Humus gebunden und stabilisiert dort über die Ausflockung oder Brückenbildung die Bodenstruktur (s. Abb. 12). AustauscherCa 2+ Tonminerale H + AustauscherH H2CO3 = Ca(HCO3)2 + 2 H + Tonminerale Abb. 13: Dynamische Beziehung zwischen Ca 2+ und H + an den Austauschern (Tonmineralen) Der freie Kalk ist insbesondere bei tonigen und schluffigen Böden ein ganz wesentlicher Faktor zur Stabilisierung der Bodenstruktur. Mit abnehmenden phwerten und steigender H + IonenKonzentration wird Ca 2+ zunehmend durch H + an den Austauschern (Tonmineralen) ersetzt, die Bodenstruktur wird instabil (s. Abb. 13). Die Pufferwirkung von Kalk Ca(HCO 3 ) 2 + H 2 SO 4 Calciumhydrogen CarbonatPuffer Säure Neutralisation Pufferung ist die Fähigkeit eines Bodens, Reaktionsveränderungenaufzufangen auzufangen und den Zustand zu bewahren Abb. 14: Pufferwirkung von Kalk im Boden H2O + 2 CO2 CaSO4 Auswaschung Die zugeführten basisch wirksamen Bestandteile stellen über das gebildete Calciumhydrogencarbonat ein wirksames Puffersystem für die nachhaltige Bindung von Bodensäuren dar (s. Abb. 14). Diese Pufferung ist sehr wichtig, um rasche, schädliche Verschiebungen im phniveau sowohl nach unten als auch nach oben zu verhindern. Die Reaktivität von Düngekalken Die Reaktivität dient als Vergleichsmaßstab für die Umsetzung von Kalkprodukten. Im Labor wird die Umsetzung des Kalkproduktes in konzentrierter Säure über 10 Minuten gemessen. Je höher die Reaktivität, desto schneller erfolgt auch die Umsetzung unter tatsächlichen Bodenbedingungen, allerdings immer in Abhängigkeit vom vorherrschenden Säuregrad. Es besteht hier ein enger Zusammenhang zwischen dem Ausgangsgestein, der mineralogischen Zusammensetzung sowie der Mahlfeinheit des Produktes. Diesen Gegebenheiten hat der Gesetzgeber Rechnung getragen bei den unterschiedlichen gesetzlich geforderten Reaktivitäten von Düngekalken.

19 Der Feinanteil macht den Unterschied Ein weiteres, ganz wesentliches Kriterium für die Umsetzung und Wirksamkeit von Düngekalken ist die Mahlfeinheit, ausgedrückt durch die Sieblinie. Je feiner eine Fraktion ist, desto größer ist die angreifbare Oberfläche und desto schneller erfolgt die Umsetzung im Boden und die Beeinflussung des phwertes (s. Abb. 15). Qualitativ hochwertige Düngekalke zeichnen sich daher durch einen hohen Anteil der Feinfraktion < 0,1 mm und eine dementsprechend hohe Reaktivität aus. phwert im Boden Tage < 0,0063 mm 0,1 0,2 mm 0,5 1,0 mm 1,0 2,0 mm 150 Abb. 15: Einfluss der Korngröße eines kohlensauren Kalkes auf die Umsetzungsgeschwindigkeit im Boden und die Veränderung des phwertes (Quelle: Meyer, 1989) Welcher Kalk ist der Richtige? Die verschiedenen sich auf dem Markt befindlichen Düngekalke lassen sich aufgrund ihrer Wirkung in schnell, mittel und nachhaltig wirkende Kalke einteilen. Je nach erforderlichem Einsatzbereich ist eine rasche oder eine nachhaltige Wirkung gewünscht. Für eine Aufkalkung stark versauerter Böden eignen sich besonders gebrannte Kalkprodukte, wie Branntkalk oder Mischkalk aufgrund ihrer unübertroffen schnellen Wirkungsweise. Das gilt insbesondere dann, wenn die Verbesserung der Bodenstruktur im Vordergrund steht, insbesondere auf schweren, tonigen oder schluffigen Böden. Ein verdichtetes Bodenprofil führt zu einer mangelnden Durchwurzelung Eine nachhaltige Wirkung, wie sie bei einer regelmäßig durchgeführten Erhaltungskalkung gewünscht ist, erreicht man mit Kohlensauren Kalken und Konverterkalken. Für eine gleichzeitige Gewährleistung der MagnesiumZufuhr bieten sich als besonders preiswerte MagnesiumQuelle die Kohlensauren Magnesium Kalke an. Staunässe aufgrund von Bodenverdichtung und Mängeln in der Bodenstruktur Für einen Vergleich verschiedener Kalke müssen zuletzt die Kosten pro kg CaO und die benötigte Aufwandmenge pro Hektar sowie die Kosten für die Ausbringung herangezogen werden. Denn entscheidend sind die Nährstoffkosten frei Feld pro ha und nicht die Preise pro 100 kg oder Tonne Kalk. 18 I 19

20 Kalkdüngung Empfehlungen für die Praxis Bodenuntersuchung als Basis für die Kalkung Durch regelmäßige Bodenuntersuchungen kann man sehr genau erfahren, wie der Nährstoffhaushalt eines Standortes beschaffen ist. Auch für den Kalkbedarf gilt es wie für alle anderen Nährstoffe die Gehaltsstufe C anzustreben (s. Abb. 16). Der optimale Kalkgehalt eines Bodens sowie die benötigten Kalkmengen, um diesen Zustand zu erreichen bzw. zu erhalten, sind abhängig von der Bodenart und dem Humusgehalt (s. Tab. 6). Gehaltsklasse A (niedrig) B (mittel) C (anzustreben) D (hoch) E (sehr hoch) Düngungsempfehlung: Ziel Stark erhöhte Düngung: Deutliche Erhöhung der verfügbaren Gehalte Erhöhte Düngung: Erhöhung der verfügbaren Gehalte Erhaltungsdüngung: Aufrechterhaltung der verfügbaren Gehalte 1/2 Erhaltungsdüngung: Langsame Abnahme der verfügbaren Gehalte z. Zt. keine Düngung: Abnahme der verfügbaren Gehalte Versorgungsstufe: Anzustreben ist Versorgungsklasse C Zeit Abb. 16: NährstoffVersorgungsstufen von landwirtschaftlichen Böden (n. Prof. Vetter, geänd.) Bodenart Sand anzustrebender phwert und Erhaltungskalkung * (kg/ha CaO) in Abhängigkeit vom Humusgehalt bis 4 % 4,1 8 % humusarm stark bis humos humos 8,1 15 % 15,1 30 % sehr stark anmoorig humos 5,6 5,2 4,8 4, über 30 % Moor** 4,1 0 maximale Kalkgabe pro Jahr in kg/ha CaO 1000 lehmiger Sand, sandiger Schluff 6, , , , stark sandiger Lehm lehmiger Schluff 6, , , , sandiger Lehm schluffiger Lehm Lehm 6, , , , schluffig, toniger Lehm toniger Lehm Ton 7, , , , Tab. 6: Ziel phwerte und Kalkempfehlung für eine 3jährige Fruchtfolge für Ackerstandorte (mittleres Ertrags niveau) unter Berücksichtigung von Bodenart und Humusgehalt Leichte, sandige Böden benötigen aufgrund ihres geringeren Sorptions und Puffervermögens deutlich weniger Kalk als schluffige oder tonige Böden. Ebenso ist bei Böden mit steigenden Humusgehalten die Kalkmenge entsprechend anzupassen. Für alle Bodenarten gibt es Höchstmengen an Kalk, die in einer jährlichen Gabe nicht überschritten werden sollten. Bei zu hohen einmaligen Kalkgaben und auch bei zu hohen phwerten überwiegen negative Effekte, wie die Festlegung von Spurennährstoffen oder ein übermäßiger Abbau der organischen Substanz. Entsprechend dem jeweiligen Puffervermögen sind die als optimal anzusehenden ZielpHWerte bei sandigen und humosen Böden deutlich niedriger und steigen mit zunehmendem Tongehalt und sinkenden Humusgehalten stetig an.

21 Bodenart Sand anzustrebender phwert und Erhaltungskalkung * (kg/ha CaO) in Abhängigkeit vom Humusgehalt bis 48 % 4, % 8, % über % humusarm sehr stark stark sehr anmoorig stark Moor** bis humos humos humos 5,6 5,0 5,2 4,8 4,8 4,5 4,3 maximale Kalkgabe pro Jahr in kg/ha CaO lehmiger Sand, sandiger Schluff 6,0 5, ,6 5, ,2 5, stark sandiger Lehm lehmiger Schluff sandiger Lehm schluffiger Lehm Lehm schluffig, toniger Lehm toniger Lehm Ton 6,4 5, ,0 6, ,0 5,4 6,5 5, ,6 5, ,9 5,6 5,3 6,0 5, Tab. 7: Ziel phwerte und Kalkbedarf für Grünlandstandorte für 3 Jahre bei mittlerer Nutzungsintensität unter Berücksichtigung von Bodenarten und Humusgehalt Auf Grünlandstandorten müssen die phwerte, aufgrund der in der Regel höheren Humusgehalte, niedriger eingestellt werden als auf Ackerböden (s. Tab. 7). Der Humusgehalt kompensiert einen Teil der physikalischen Funktionen, die auf Ackerböden der Kalk übernimmt. Richtwerte zur Erhaltungskalkung alle drei Jahre leichte Böden: dt CaO/ha schwere Böden: dt CaO/ha phklasse C B A Boden phwert 6,2 5,2 4,8 Kalkbedarf in t t CaO/ha 1,4 5,3 7,3 Abb. 17: Kalkbedarf für eine Aufkalkung auf den ZielpHWert bei unterschiedlichen AusgangspHWerten (Bodenart stark lehmiger Sand) (Quelle: VDLUFA Kerschberger u.a., 09/1999) Richtwerte stellen nur bedingt eine Grundlage für eine gezielte Kalkung dar. Ohne eine regelmäßige Kontrolle durch eine Bodenuntersuchung in bestimmten Zeitabständen auf den tatsächlichen Zustand der Nährstoffversorgung, einschließlich des phwertes der Böden, bleibt eine Düngung fehlerhaft. Nur das Ergebnis der Bodenuntersuchung gibt genaue Auskunft über die zu kalkende Menge. Sind die phwerte bereits deutlicher abgesunken (Versorgungsstufe A oder B) müssen wesentlich höhere Kalkmengen zugeführt werden, um den idealen Kalkzustand wieder herzustellen (s. Abb. 17). 20 I 21

22 Kalkdüngung Empfehlungen für die Praxis Einfluss auf Qualität und Ertrag Die in unseren Breiten angebauten Nutzpflanzen haben einen unterschiedlichen Anspruch an die Bodenreaktion. Auch die Reaktionsbreite, die angibt, welchen phbereich die Pflanzen tolerieren, variiert deutlich. So weist Winterroggen die größte Reaktionsbreite von unter ph 5 bis über ph 7 auf. Das phoptimum liegt aber in einem phbereich zwischen 5,5 und 6,0, wohingegen Wintergerste, Zuckerrüben oder Raps nur eine deutlich geringere Reaktionsbreite zwischen ph 6 und 7,5 tolerieren. Ihr phoptimum liegt zwischen 6,5 und 7,0 (s. Abb.18). Die landwirtschaftlichen Kulturpflanzen entziehen in Abhängigkeit vom jeweiligen Ertragsniveau deutlich unterschiedliche CalciumMengen (s. Abb. 19). Einen besonders hohen Bedarf haben neben den Leguminosen wie Luzerne oder Rotklee auch Rüben, Raps und Feldgras. Die Getreidearten und Mais nehmen hingegen verhältnismäßig geringe CaMengen auf. Die Reaktionen der verschiedenen Kulturpflanzen auf einen unzureichenden Kalkzustand fallen deutlich unterschiedlich aus (s. Abb. 20). Empfindliche Kulturen reagieren mit Mindererträgen bis zu 50 %. Die Reaktion auf den schlechten Kalkzustand steht hierbei nicht allein mit dem CalciumBedarf in Zusammenhang. Darüber hinaus spiegeln sich auch das unterschiedliche Aneignungsvermögen für Calcium sowie die unterschiedliche Reaktion auf mögliche Defizite bei den chemischen und physikalischen Bodenparametern wider. So reagieren Zuckerrüben und Mais besonders während der Phase der Jugendentwicklung sehr empfindlich auf Strukturschäden oder Verschlämmung. Ebenso die Gerste, bei der bei zu tiefen phwerten zudem Schäden durch ManganToxizität eine Rolle spielen können. Aber selbst bei weniger empfindlichen Kulturen wie Weizen oder Kartoffeln sind bei einer schlechten Kalkversorgung Ertragsverluste bis zu 15 % möglich. Feldfrüchte 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 phwerte Abb. 18: Reaktionsbereich europäischer Nutzpflanzen (Quelle: Klapp, 1967) CaEntzüge in kg CaO/ha Winterroggen Abb. 19: CaEntzug (in kg CaO/ha) von landwirtschaftlichen Kulturen (Quelle: Kerschberger, M.: 2006) Ertragsminderung in % WRaps WGerste Rüben SGerste Wintergerste Winterweizen Raps Zuckerrüben WRoggen WWeizen Hafer SGerste Kartoffeln ZRüben FRüben Silomais Rotklee Kleegras Luzerne Feldgras WGerste Mais Rotklee Hafer WWeizen WRoggen Kartoffeln Abb. 20: Mittlere Ertragseinbußen bei unzureichender Kalkung (Quelle: Kerschberger, M.: Landwirtschaftsblatt WeserEms, 30, 1993)

23 Die Auswertung vieler Feldversuche zeigt zudem, dass die Ertragsschwankungen bei einem unzureichenden Kalkzustand deutlich stärker sind als bei einem gut mit Kalk versorgten Boden. So variierten die WinterweizenErträge von Böden mit der Versorgungsstufe A zwischen 3,8 und 8,4 dt/ha, also um mehr als 220 %, wohingegen bei Versorgungsstufe C sich die Schwankungen der Erntemengen der verschiedenen Feldversuche lediglich zwischen 7,2 und 8,8 dt/ha (= 18 %) bewegten (s. Abb. 21). Die wichtigsten Kulturpflanzen lassen sich hinsichtlich ihrer Kalkbedürftigkeit und der Auswirkung einer unzureichenden Kalkversorgung in vier Gruppen einordnen (s. Tab. 8). Sehr stark und stark kalkbedürftige Kulturen wie z. B. die Gerstenarten, Zuckerrüben, Luzerne, Mais, aber auch Hafer, reagieren am stärksten mit Ertragsverlusten, die bis zu 70 % betragen können. Ertrag in t / ha Ertrag in t / ha 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 Boden phklasse A B C Abb. 21: Ertragsschwankungen bei Winterweizen in Abhängigkeit von der Bodenreaktion (Quelle: modifiziert nach Kerschberger, Dauerversuche zur Kalkdüngung, 1985) Mittel bis gering kalkbedürftige Kulturen wie z. B. Winterweizen, Kartoffeln oder Winterroggen reagieren weniger deutlich auf einen unzureichenden Kalkzustand. In der Praxis sind die Defizite nicht immer sichtbar und eindeutig zuzuordnen. Trotzdem sind Ertragsverluste bis zu 25 % möglich. Und selbst bei nur als gering kalkbedürftig eingestuften Feldfrüchten, wie z. B. dem Winterroggen, sind bei schlechter Kalkversorgung Mindererträge von bis zu 10 % möglich. Tab. 8: Rangfolge der Kulturen hinsichtlich der Ansprüche an die Bodenreaktion (nach M. Kerschberger und G. Marks, Jena) Gruppe Effekte Kultur Gruppe 1 sehr stark kalkbedürftig Ertragsverluste 30 bis 70 % Sommergerste, Winterraps, Ackerbohne, Zuckerrübe, Luzerne Gruppe 2 sehr stark kalkbedürftig Ertragsverluste 20 bis 40 % Wintergerste, Mais, Triticale, Durum, Hafer, Sommerweizen, Rotklee Gruppe 3 mittel kalkbedürftig Ertragsverluste 10 bis 25 % Winterweizen, Kartoffeln, Feldgras Gruppe 4 gering kalkbedürftig Ertragsverluste 10 % Winterroggen, Sonnenblume, Lupine, Erbse 22 I 23

24 Kalkdüngung Empfehlungen für die Praxis Kalkeinsatz im Düngejahr Je nach Kultur bieten sich verschiedene Termine für die Kalkung an (s. Tab. 9). Bei hinsichtlich der Bodenstruktur empfindlichen Kulturen ist eine Vorsaatkalkung ideal. Aus arbeitswirtschaftlichen Gründen bietet sich oftmals die Stoppelkalkung an. Der ausgebrachte Kalk kann so in einem Arbeitsgang ohne zusätzliche Mehrkosten flach in die Krume eingearbeitet werden. Kalken zu Stoppelfrüchten zu Raps zu Wintergerste zu Roggen zu Weizen zu Sommergerste u. Hafer zu Zucker und Futterrüben zu Mais zu Körnerhülsenfrüchten zu Feldgemüse zu Kartoffeln zu Luzerne zu KleeEinsaaten auf Wiesen auf Weiden im Garten auf Fischteiche im Weinberg und Hopfengarten im Forstbetrieb Juli Vorsaat Aug. Sept. Okt. Vorsaat Vorsaat Nov. Dez. Jan. Kopfkalkung Kopfkalkung Febr. März Kopfkalkung Stoppel Winter Vorsaat Stoppel nach dem Umtrieb Teichwasser Vorsaat Vorsaat Stoppel Winter Vorsaat Stoppel Winter Vorsaat Vorsaat Beete Bestandeskalkung in der Vegetationsruhe in der Vegetationsruhe Kompost Teichboden beim Rigolen und im Ertragsalter das ganze Jahr Vorsaat Vorsaat Vorsaat Baumstämme Rasen April Mai Juni Kopfkalkung nach 1. Schnitt Kopfkalkung Tab. 9: Kalkeinsatz im Düngejahr (Quelle: DHG) Kalkung und die Kosten Häufig werden die hohen Kosten für eine Kalkung als Grund für eine unterlassene Kalkung angeführt. Dieses Argument ist bei näherem Hinsehen nicht haltbar. Der Anteil der Kalkdünger an den gesamten variablen Aufwendungen ist relativ gering (s. Abb. 22). Über viele Versuche sind hingegen durch eine Kalkung gegenüber schlecht mit Kalk versorgten Flächen Mehrerträge von 10 % und mehr erreicht worden. Somit rechnet sich diese Investition immer und ist schnell gewinnbringend. Kalkdünger % sonstige Sonstige Kosten 90 % Düngemittel (N, P, K, S, Mg) 8 9 % Abb. 22: Anteil der Kalkdünger an den variablen Kosten Unterlassene Kalkung führt zu einer geringeren Effektivität aller anderen acker und pflanzenbaulichen Maßnahmen!

25 Kalkdüngung Einfluss auf ausgewählte Kulturpflanzen Gerste Gerste hat unter den Getreidepflanzen einen besonders hohen Anspruch an einen guten Kalkzustand. Der Calciumbedarf der Gerste ist eigentlich nicht besonders hoch. Sie verfügt aber über ein schlechtes Aneignungsvermögen für Ca. Daher muss der Kalk stets in reichlicher und leicht löslicher Form zur Verfügung stehen. Zudem reagiert die Gerste besonders empfindlich auf Bodenverdichtungen. Die Reaktionsbreite dieser säureempfindlichen Kultur ist mit einem optimalen phbereich von ph 6,0 7,0 relativ schmal. Gerade Gerste sollte immer schon zur Saat ihren optimalen Kalkzustand vorfinden. Dafür muss rechtzeitig in der richtigen Form gekalkt werden, so dass die Wurzelzone voll neutralisiert ist. Auch Braugerste dankt einen guten Kalkzustand durch die Absicherung von Ertrag (s. Abb. 23) und Qualität. Unter ph 6,1 fallen der Ertrag, der Vollgersteanteil und der Extraktgehalt ab, wohingegen der Eiweißgehalt ansteigt. Eine Kalkung über das phoptimum hinaus sollte bei Gerste allerdings auch nicht erfolgen, denn das kann durch den Rückgang der Manganlöslichkeit MnMangel zur Folge haben. ph 6,0 Säureschäden in Sommergerste / Bad Berka 2001 (Quelle: W. Zorn, TLL Jena) ph 5,1 Großflächenversuch Wintergerste 2003 Versuchsstandort Neuenrade/Sauerland ph 3,8 ph 6,3 dt/ha phwert Abb. 23: Beziehung zwischen phwert und Ertrag bei Sommergerste / Bad Berka 2001 (Quelle: W. Zorn, TLL Jena) 24 I 25