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

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

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

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 13.05.1939, Kalkdienst Berlin, DHG 1.000 t CaO 4.000 Zusammenbruch 1. Weltkrieg 2. Weltkrieg der DDR 3.500 3.000 2.500 aktueller Verbrauch Rezession Nachkriegszeit 2.000 1.500 1.000 500 0 1890 DHG-21112001 ab1890 1913/14 1922/23 27/28 31/32 35/36 1942/43 47/48 50/51 Düngejahr 60/61 70/71 80/81 90/91 2000/2001 2005/2006 2007/2008

000.000 t Nährstoff Düngemittelverbrauch in Deutschland Quelle: Statist. Bundsamt 500.000 000.000 500.000 000.000 500.000 000.000 500.000 0 1948/49 1950/51 1952/53 1954/55 1956/57 1958/59 1960/61 1962/63 1964/65 1966/67 1968/69 1970/71 1972/73 1974/75 1976/77 1978/79 1980/81 1982/83 1984/85 1986/87 1988/89 1990/91 1992/93 1994/95 1996/97 1998/99 2000/01 2002/03 2004/05 2006/07 Stickstoff Phosphat Kali Kalk

3.000.000 t CaO Düngekalkversand in Deutschland Quelle: Statist. Bundesamt, DHG 2.500.000 2.000.000 1.500.000 1.000.000 500.000 0 Kohlens. Kalk Branntkalk HK-Kalke Andere 50/51 60/61 70/71 80/81 90/91 95/96 2000/01 2005/06 2009/10

30 20 +-% Veränderungen des Kalkverbrauchs in Deutschland jährliche Veränderungen gegenüber dem Vorjahr Quelle: Statist. Bundesmt, DHG 10 0-10 -20-30 -40-50 -60 1948/49 1950/51 1952/53 1954/55 1956/57 1958/59 1960/61 1962/63 1964/65 1966/67 1968/69 1970/71 1972/73 1974/75 1976/77 1978/79 1980/81 1982/83 1984/85 1986/87 1988/89 1990/91 1992/93 1994/95 1996/97 1998/99 2000/01 2002/03 2004/05 2006/07 2008/09

4.500.000 t CaO-Äquivalente Entwicklung der Kalkversorgung in Deutschland Quellen: Statist. Bundesamt, DHG 3.500.000 2.500.000 physiolog. saure Dünger 1.500.000 kalkhaltige Düngemittel 500.000 Kalkdünger -500.000-1.500.000 CaO-Saldo gleit. 5-jähr. Mittel Deutschland 1949/50 1951/52 1953/54 1955/56 1957/58 1959/60 1961/62 1963/64 1965/66 1967/68 1969/70 1971/72 1973/74 1975/76 1977/78 1979/80 1981/82 1983/84 1985/86 1987/88 1989/90 1991/92 1993/94 1995/96 1997/98 1999/00 2001/02 2003/04 2005/06 2007/08 2009/10

300 kg/ha CaO Kalkaufwand in Deutschland Quellen: Statist. Bundesamt, Statist. Jahrbuch d. DDR, DHG 250 200 150 heutiges Niveau 100 50 0 49/50 79/80 95/96 DDR BRD Deutschland

339.205 Kalkdüngerverbrauch in Deutschland 2009/2010 Quelle: Statist. Bundesamt, DHG 185.445 66.698 1.483.390 Kohlens. Kalk Branntkalk HK-Kalke Carbo

180 160 140 120 kg/ha CaO Kalkaufwand in Deutschland im Düngejahr 2009/2010 Quellen: Statist. Bundesamt, DHG 100 80 60 40 20 0 Baden-Württ. Bayern Brandenburg Hessen Mecklenb.-Vorp. Niedersachsen NRW Rheinl.-Pfalz Saarland Sachsen Sachs.-Anh. Schlesw.-Holst. Thüringen Deutschland

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

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

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

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

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

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

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

Hohlraumvolumen ca. 50% Hohlraumvolumen ca. 35%

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

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 180299 Lagerungsformen Kante-Kante edge-edge position sehr voluminös, aber instabil

60 Anteil Aggregate % Beeinflussung von Aggregatstabilität, Plastizität und Wasserbindung durch Kalkhydrat Quelle: Dr. W. Czeratzki, Braunschweig; Kalkdienst-Nachrichten 1/1978 50 40 y = -0,2549x 2 + 3,5811x + 25,256 R 2 = 0,6701 30 20 10 0 y = 12,705Ln(x) + 19,822 R 2 = 0,7925 Sandlöß Löß, C-Horizont Lettenkeuper Polynomisch (Sandlöß) Linear (Löß, C-Horizont) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Logarithmisch 9 (Lettenkeuper) Kalkgabe % Kalkhydrat

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

Verschlämmung und Erosionswirkung auf Lößböden in Abhängigkeit vom ph-wert Quelle: Schuhbauer, 1980 300 ph 6,3 = 100, ph 7 relativ 250 200 150 100 50 + 47 % + 163 % 0 Gefügestabilität (gewogener mittlerer Durchmesser) in % Wasserdurchlässigkeit der Ackerkrume ph 6,3 ph 7,0

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

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

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

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-24012004 Harpstedt 2 3 4 5 6 Kalkung Versuchsjahr 7 8 9

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 291199 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

Basische Wirkung von Kalkdüngern Bewertung des Ca- und Mg-Anteils nach Düngemittelrecht und Neutralisationswert 100 80 % CaO-Äquvalente - deklarierte Gehaltslage und Neutralisationswert (NW) 85 94,98 60 50,4 50,4 51,45 50,4 53,54 40 43 43 20 25,2 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 45 43 B DHG 291199 CaO MgO Bewertung nach A: Düngemittelrecht (alt) B: Neutralisationswert NW

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

ph 6,0 ph 3,8

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

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 10-20 cm 20-30 cm 2 x Kalk DHG 17012005 ph-tiefe 5 5,5 6 6,5 7 ph-wert

ph 7 6,6 ph 5,1

Einfluss der Kalk- und Phosphatdüngung auf den Gehalt an CAL-löslichem Phosphat im Boden (nach Gutser und Amberger, 1989) 14 12 10 8 6 4 2 0 mg P 2 O 5 /100 g Boden 13 11 10 8 7 5 0 50 100 kg P 2 O 5 /ha und Jahr ohne Kalk ph 5,6 mit Kalk ph 6,6

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 0-50 -100-150 -200 NPK 13+9+4 +KAS NPK 20+8+8 +KAS +Kali-Ausgleich NP 20+20+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 12+18 +/- kg CaO -152-118 -91-78 -163-163 26 DHG-210196 Sauer.prs

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

500 450 Biomasse relativ Einfluß der Düngung auf das Bodenleben Quelle: Jobst/Oehmichen Pflanzenproduktion Bd. 1 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Bakterien Actinomyceten Pilze Collembolen Milben Nematoden ungedüngt seit 1937 NPK+Ca NPK+Ca+300dt/ha Stallmist NPK+Ca+600dt/ha Stallmist

16 Mio. Individuen je g Boden Kalkzustand und Bakterienzahl Kalkdüngung erhöht biologische Aktivität im Boden (n. H. Rid) 14 12 10 8 6 4 2 0 4,8 5,1 5,6 6,2 ph-wert

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

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 4,1-4,5 70-40 4,6-5,0 40-20 5,1-5,5 20-10 5,6-6,1 15-5 6,1-6,5 10-5 > 6,5 5

Mittlere Ertragseinbußen Durch unzureichende Kalkung Quelle: Kerschberger, M.: Landwirtschaftsblatt Weser-Ems 30 / 30.07.1993 0-10 Ertragsverlust in Prozent -20-30 -40-50 -60 Rüben S-Gerste W-Gerste Mais Rotklee Hafer W-Weizen W-Roggen Kartoffeln Einbuße -50-40 -40-30 -25-20 -15-15 -10

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-24012004 Harpstedt 6 ph-wert 4 1 Kalkung 2 3 4 5 6 Kalkung 7 8 9 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

Kalkdüngung sichert die Ertragsleistung Statischer Dauerversuch Dahlem Kombinationswirkung der Behandlungen Quelle: Humbold-Universität Berlin - Bodennutzung 64 Jahre F-Rübenerträge 1996 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 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-311297 Dahlem.prs Behandlung: T/F = tiefe/flache Bearbeitung P+/P- = mit/ohne Phosphatdüngung Ca+/Ca- = mit/ohne Kalkdüngung Stm+/Stm- = mit/ohne Stallmist

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

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

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

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 (600-750 mm) hoch (>750 mm) leicht (S,l`S) Acker Grünland 300 150 400 250 500 350 mittel (sl bis t`l) Acker Grünland 400 200 500 300 600 400 schwer (tl,t) Acker Grünland 500 250 600 350 700 450 DHG 11062001 unvermeidbare Kalkverluste

Kalkhaushalt des Bodens Einflußgrößen + Zufuhr - Abfuhr und Verbrauch Kalkdünger Pflanzenentzug kalkhaltige Düngemittel Auswaschung Neutralisationsbedarf saure Düngemittel bodenbürtige Säuren Immissionen 120 kg/ha CaO 350-500 kg/ha CaO +-Überschuß/Fehlbedarf = Saldo DHG-120596 Kalkverluste

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

60 50 40 Aufkalkung der Bodenarten Kalkbedarf auf Ackerland Sand < 5 % Ton Quelle: VDLUFA-Methodenbuch II A 5.2.2, DHG Kalkbedarf dt/ha CaO Gesundungskalkung Aufkalkung 30 20 10 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 31102000 Kalkbedarf ph-wert ph-klasse A C D E

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

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 43,41 25 28 35 21,9 7,4 DHG-05032002 BU BRD 20% 0% Aufkalkung C kalkbedürftig 38 21,6 31 28 46 45,6 47,9 A/B stark kalkbedürftig 14 34,99 44 44 19 31,5 44,7 A/B stark kalkbedürftig C kalkbedürftig D/E nicht kalkbedürftig

Kalkzustand auf Ackerböden Entwicklung in Mecklenburg-Vorpommern Quelle: Dr. Kape, LMS 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% ca. 60 % 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 A B C D E

Nährstoffversorgung Ackerland MV ph- Wert % 50 40 30 20 10 0 E D C B A 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

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

DLG- Qualitätssiegel Düngekalk Kalken mit kontrollierter Qualität

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

Kalk - Der erste Schritt zur richtigen Düngung

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