Kalkdüngung – Basis für fruchtbare Böden - Bodenkalk
Kalkdüngung – Basis für fruchtbare Böden - Bodenkalk
Kalkdüngung – Basis für fruchtbare Böden - Bodenkalk
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<strong>Kalkdüngung</strong><br />
<strong>Basis</strong> <strong>für</strong> <strong>fruchtbare</strong> <strong>Böden</strong><br />
Praxixratgeber von Josef Galler<br />
brosch_kalk_kern.indd 1 15.10.2007 11:10:17 Uhr
Herausgeber: Landwirtschaftskammer Salzburg, Betriebsentwicklung und Umwelt<br />
Autor: Dipl. HLFL-Ing. Josef Galler, Landwitschaftskammer Salzburg<br />
Grafik: AWMA <strong>–</strong> Werbe- und Mediaagentur, Salzburg<br />
Druck: Salzburger Druckerei<br />
1. Auflage, 2008©<br />
brosch_kalk_kern.indd 2 15.10.2007 11:10:17 Uhr
Kalk <strong>–</strong> <strong>Basis</strong> <strong>für</strong> <strong>fruchtbare</strong> <strong>Böden</strong><br />
Bodernversauerung hat mehrere Ursachen .................................................... 4<br />
Bodenatmung <strong>–</strong>natürliche Ursache der Bodenversauerung ............................... 4<br />
Nährstoffaufnahme wirkt versauernd ................................................................ 5<br />
Humusbildung belastet Säurehaushalt ............................................................... 5<br />
Versauerung durch Auswaschung und Nährstoffentzug .................................... 5<br />
Warum versauert der Oberboden .................................................................... 5<br />
Folgen der Bodenversauerung ......................................................................... 6<br />
Bodenversauerung hemmt Humusbildung ..................................................... 7<br />
Nährstoffmangel fördert Versauerung ............................................................ 7<br />
Vernässung und Verdichtung <strong>–</strong> Folge der Versauerung ................................ 8<br />
Düngung beugt Wassererosion vor ................................................................. 8<br />
Puffersysteme im Boden ................................................................................... 9<br />
Wie wirkt Kalk im Boden ................................................................................... 9<br />
Kulturpflanzen benötigen unterschiedlichen pH-Wert ................................<br />
<strong>Kalkdüngung</strong> <strong>–</strong> mehrere Aufgaben ................................................................<br />
Kalk puffert Säuren ab ...................................................................................... 11<br />
Kalk fördert Nährstoffverfügbarkeit und Bodenleben ....................................... 11<br />
Kalk fördert Bodenstrukturbildung ................................................................... 12<br />
Kalk beugt Bodenverdichtung vor .................................................................... 12<br />
Kalk ist ein Pflanzennährstoff ........................................................................... 12<br />
Kalk fördert Leguminosen ................................................................................ 13<br />
pH<strong>–</strong>Wert - Leitparameter <strong>für</strong> Kalkversorgung ...............................................<br />
Anzustrebende pH-Werte im Boden ................................................................ 13<br />
Was sagt der Carbonattest .............................................................................. 14<br />
Was sagt die Kationenaustauschkapazität (KAK) ............................................. 14<br />
Qualitätskriterien von Düngekalken .............................................................. 6<br />
Reinnährstoffpreis ............................................................................................ 16<br />
Mahlfeinheit beeinflusst Löslichkeit ................................................................. 16<br />
Kalkform, pH-Wert und Löslichkeit .................................................................. 17<br />
Wann welchen Kalk einsetzen ........................................................................ 7<br />
Kalk und Wirtschaftdünger ............................................................................. 8<br />
Gips oder Kalk .................................................................................................. 9<br />
CaO -Gehalte der wichtigsten Kalkdünger .................................................. 6<br />
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pH-Messung<br />
Arten und Gewicht<br />
an Bodenleben in der<br />
obersten Bodenschicht<br />
Mikroflora Anzahl Lebendgewicht<br />
je g (kg/ha)<br />
Bakterien 600.000.000 10.000<br />
Pilze 400.000 10.000<br />
Algen 100.000 140<br />
Mikrofauna je 1.000 cm3<br />
Rhizopoden<br />
Flagellaten 1.500.000.000 370<br />
Ciliaten<br />
Metazoenfauna<br />
Nematoden 50.000 50<br />
Springschwänze 200 6<br />
Milben 150 4<br />
Enchytraeiden 20 15<br />
Tausendfüßler 14 50<br />
Insekten, Käfer 6 17<br />
Mollusken 5 40<br />
Regenwürmer 2 4.000<br />
<strong>Kalkdüngung</strong> <strong>–</strong> <strong>Basis</strong> <strong>für</strong> <strong>fruchtbare</strong> <strong>Böden</strong><br />
Kalk reguliert den pH-Wert, puffert Bodensäuren ab, verbessert auf sauren <strong>Böden</strong> die<br />
Nährstoffverfügbarkeit, fördert das Wachstum der Leguminosen sowie das Bodenleben.<br />
Nicht zuletzt ist Kalk auch ein Pfl anzennährstoff und fördert über das Calcium ais<br />
Brücke zwischen Ton und Humus die Bodenstrukturbildung.<br />
Bodenversauerung - mehrer Ursachen<br />
Die Bodenversauerung ist an sich ein natürlicher Vorgang und hat mehrere Ursachen.<br />
Wichtig ist, dass diesem Prozess der Bodenversauerung durch Basenzufuhr (z.B. Kalkung)<br />
entgegengewirkt wird. Dies gilt in Abhängigkeit von Muttergestein vor allem <strong>für</strong> <strong>Böden</strong><br />
mit geringer natürlicher Pufferkapazität. Kalk hat nicht nur eine Bedeutung <strong>für</strong> die Pfl anzenernährung,<br />
sondern ist vor allem auch ein wichtiges Bodenverbesserungsmittel.<br />
In Österreich sind laut Bodenuntersuchung (BORIS, UBA, 2004) über 30 % der Ackerböden<br />
und etwa 60 % der Grünlandböden als sauer bis stark sauer (pH-Werte unter<br />
5,5) einzustufen, d.h. diese <strong>Böden</strong> bedürfen einer Gesundungs- bzw. Erhaltungskalkung.<br />
Etwa 30 % der Ackerböden und 25 % der Grünlandböden sind schwach sauer,<br />
die restlichen <strong>Böden</strong> (40 % der Ackerböden bzw. 15 % der Grünlandböden) haben einen<br />
pH-Wert über 6,5.<br />
Bezüglich des Carbonatgehaltes sind über 45 % aller Grünland- bzw. 35 % aller Ackerböden<br />
als „kalkfrei“ einzustufen.<br />
Der pH-Wert bzw. Carbonatgehalt des Bodens wird von der Bodengeologie, der Bodenentwicklung<br />
(Bodentyp), der Bodenart (Bodenschwere), aber auch von der Fruchtfolgegestaltung<br />
und vor allem von der <strong>Kalkdüngung</strong> beeinfl usst.<br />
Bodenatmung <strong>–</strong> natürliche Ursache der Bodenversauerung<br />
Die Produktion von H-Ionen (Säuren) im Boden erfolgt vorrangig über die CO2 <strong>–</strong> Bildung<br />
im Boden durch die Atmung der Bodenlebewesen und der Pfl anzenwurzeln.<br />
Ein Hektar enthält ca. 25 t Mikroorganismen (entspricht ca. 50 GVE/ha). So werden je<br />
Hektar Boden jährlich bis zu 20 t CO2 gebildet. Je höher die Temperatur und aktiver<br />
das Bodenleben, desto mehr Kohlendioxid (Pfl anzennährstoff <strong>für</strong> die Assimilation) wird<br />
gebildet. In Verbindung mit Wasser entsteht Kohlensäure.<br />
4<br />
sauer Neutralbereich<br />
H+-ionen -ionen OH-ionen<br />
0 4 5 6 7 8 9 0 4<br />
günstiger pH-Bereich<br />
landwirtschaftlicher<br />
Kulturböden<br />
alkalisch<br />
Abb1: pH-Wert <strong>–</strong> Maßstab zur Quantifi zierung der Bodensäure<br />
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Je mehr CO2 in der Bodenluft bzw. Kohlensäure gebildet wird, desto mehr H + -Ionen<br />
müssen neutralisiert werden. Wenn nicht von Natur aus genügend kalkhältiges bzw.<br />
basenreiches Bodenmaterial zur Abpufferung vorhanden ist, sinkt der pH-Wert und der<br />
Boden versauert.<br />
Kohlensäurebildung im Boden:<br />
CO + H O ⇆ H CO ⇆ HCO - + H +<br />
Nährstoffaufnahme wirkt versauernd<br />
Im Zuge der Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen müssen stets saure H-Ionen gegen<br />
gelöste Kationen (Ca, Mg, K, NH4) ausgetauscht und an den Boden abgeben werden.<br />
Dieser Vorgang wirkt versauernd und muss abgepuffert werden.<br />
Humusbildung belastet Säurehaushalt<br />
Auch bei der Humusbildung im Boden entstehen beim Umbau von organischer Substanz<br />
bei der Bildung von Fulvo- und Huminsäuren verstärkt H + -Ionen, die abgepuffert<br />
werden müssen. Ansonst erfolgt <strong>–</strong> speziell auf kalkfreien Hochmoorböden <strong>–</strong> eine starke<br />
pH-Absenkung.<br />
Die Oxidation von reduzierten Schwefel-, Mangan- und Eisenverbindungen im Boden<br />
setzen ebenfalls Säuren (H + -Ionen) frei, die zur Bodenversauerung beitragen.<br />
Nicht zuletzt erfolgt auch ein gewisser Säureeintrag mit dem „Sauren Regen“, speziell<br />
mit den Winterniederschlägen (Schnee), welcher vor allem die Bodenkrume belastet,<br />
sobald der Unterboden auftaut. Dann können aufgrund der angesammelten Konzentration<br />
die Ca-Kittsubstanzen zwischen den Bodenteilchen aufgelöst werden. Strukturzerfall<br />
ist die Folge.<br />
Versauerung durch Auswaschung und Nährstoffentzug<br />
Sowohl Nährstoffaufnahme als auch Nährstoffauswaschung von basisch wirkenden<br />
Kationen (Ca-, Mg-, K-Ionen) führt zu einer zusätzlichen Versauerung. Die Höhe der<br />
Auswaschungsverluste hängt von der Bodenart (leichte <strong>Böden</strong> mehr als schwere <strong>Böden</strong>),<br />
von der Art und Dauer der Bepflanzung und nicht zuletzt von der Höhe und Intensität<br />
der Niederschläge und vom pH-Wert ab. Je niedriger der pH-Wert, desto mehr<br />
Kationen (vor allem Calcium) werden ausgewaschen.<br />
Ferner erfolgt über die Nährstoffabfuhr mit dem Erntegut auch ein Entzug von Kationen,<br />
der über die natürliche Bodennachregenerierung oder durch Düngung wieder<br />
ausgeglichen werden muss.<br />
Warum versauert der Oberboden?<br />
Besonders bei Bodenverdichtungen steigt die Kohlensäureproduktion und damit die<br />
Versauerung, da der Austausch nach oben in die Atmosphäre behindert bzw. unterbrochen<br />
wird. Dementsprechend sinkt der pH-Wert infolge verstärkter Kohlensäurebildung<br />
im Oberboden stärker ab als im Unterboden. Die Wasserbildung wird gehemmt.<br />
5<br />
Schema Mobilität in<br />
Anlehnung an Fink,<br />
1978<br />
Kalkverbrauch<br />
275 bis 910 kg<br />
Auswaschung<br />
150 bis 500 kg<br />
Neutralisation<br />
Bodensäuren<br />
25 bis 50 kg<br />
Immissionen<br />
20 bis 40 kg<br />
kalkzehrende Dünger<br />
50 bis 150 kg<br />
Planzenentzüge<br />
30 bis 170 kg<br />
Verluste in kg CaO pro Jahr<br />
und Hektar (berechnet als<br />
Calciumoxid, Umrechnung in<br />
CaCo3 mit Faktor 1,785<br />
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Krumenverkrustung<br />
hemmt Gasaustausch<br />
und schädigt die<br />
Wurzel.<br />
Der Versauerung des<br />
Oberbodens kann<br />
durch Kalkung entgegengewirkt<br />
werden.<br />
Ebenso kann einer Bodenverdichtung<br />
durch<br />
gezielte Kalkung und<br />
dadurch verstärkter<br />
Tonfl ockung entgegengewirkt<br />
werden.<br />
N- und Humusgehalt<br />
Bodenbildung und<br />
Bodenfruchtbarkeit<br />
6<br />
Krumenverkrustung<br />
behindert Luftaustausch<br />
CO2 (Vol-%) pH<br />
Atmosphäre 0,03 5,6<br />
Bodenluft 0,3 5,2<br />
Bodenluft 1,0 5,0<br />
Bodenluft 10,0 4,5<br />
Tab 2: pH-Wert von Wasser im Gleichgewicht mit Luft unterschiedlichen CO2-Gehaltes<br />
pH-Wert<br />
Entnahmetiefe ohne Kalk mit Kalk<br />
0 bis 4 cm 4,6 5,6<br />
4 bis10 cm 5,2 5,3<br />
10 bis 20 cm 5,5 6,3<br />
20 bis 30 cm 6,0 6,3<br />
Folgen der Bodenversauerung<br />
Tab 3: Versauerung im Oberboden (Gutser, 1996)<br />
Die Bodenversauerung verschlechtert vor allem die Nährstoffverfügbarkeit und hemmt<br />
das Wurzelwachstum und damit auch das Wasserspeichervermögen des Bodens.<br />
Bodenversauerung bewirkt :<br />
■ Hemmung des Bodenlebens (z.B. Regenwürmer) und der Humusbildung<br />
■ Verschlechterung der Krümelstabilität (Strukturschäden, Verschlämmung)<br />
■ Abnahme der Kationenaustauschkapazität (KAK) und dadurch verstärkte<br />
Auswaschung sorptionsgebundener Kationen wie Ca, Mg und Kalium.<br />
■ Verringerung der Nährstoffverfügbarkeit, vor allem von Molybdän und Phosphor<br />
sowie gehemmte Aufnahme von Kalium und Magnesium<br />
■ Verstärkte Bildung schwer pfl anzenlöslicher Fe- und Al-Phosphate sowie<br />
verstärkte Freisetzung von Al, Mn, Cu, Zn, Fe, Cr und Bor.<br />
■ Schlechtes Kleewachstum durch geringere Aktivität der Knöllchenbakterien<br />
■ Hemmung der Nitrifi kation im Boden<br />
■ Verringertes Wurzelwachstum u. damit Wasserhaltevermögen<br />
■ Verstärkte Vernässung insbesonders von schweren <strong>Böden</strong><br />
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Bodenversauerung hemmt Humusbildung<br />
„Saure <strong>Böden</strong>“ haben eine geringe mikrobielle Aktivität und damit einen trägeren Nährstoffumsatz.<br />
Auch die endstehende Humusqualität ist infolge eines weiten C/N-Verhältnisses<br />
(Kohlenstoff/Stickstoff) schlechter.<br />
Bei einem sehr weiten C/N-Verhältnis von ca. 20:1 (normal 8-10:1) wird aus der organischen<br />
Substanz weder N aus dem Bodenpool abgegeben, noch mineralischer N mikrobiologisch<br />
fixiert. Auf sauren <strong>Böden</strong> findet auch eine verstärkte Anreicherung mäßig<br />
zersetzter Vegetationsrückstände an der Bodenoberfläche in Form von Roh- oder<br />
Auflagehumus statt.<br />
physiologische Wirkung pH (KCI) Grau-Braunhuminsäure-Verhältnis<br />
eingesetzten Düngemittel<br />
sauer ohne Kalk 3,9 + 8,0<br />
sauer Kalk I 4,5 + 32,0<br />
sauer Kalk II 5,6 + 55,0<br />
neutral ohne Kalk 4,6 + 36,0<br />
neutral Kalk I 5,2 + 51,0<br />
alkalisch ohne Kalk 5,7 + 41,0<br />
alkalisch Kalk I 6,7 + 63,0<br />
alkalisch Kalk II 7,3 + 71,0<br />
Tab 1: Einfluss der Kalkzufuhr bzw. des pH-Wertes auf die Humusqualität (Kremkus, 1961)<br />
Eine Kalkung saurer <strong>Böden</strong> ist in der Regel mit einer Verbesserung der Mineralierung<br />
der organischen Substanz und damit Verbesserung der N-Wirkung verbunden. In humusreichen<br />
<strong>Böden</strong> genügt ein pH von 5,0 bis 5,5 um Al an die organische Substanz<br />
zu binden.<br />
Nährstoffmangel fördert Versauerung<br />
Auf extensiven Grünland, ungedüngten Almböden sowie schlecht gepufferten <strong>Böden</strong><br />
führt allein der Vorgang der Wurzelatmung und Nährstoffaufnahme zu einer Eigendynamik<br />
der Bodenversauerung in der obersten Bodenschicht. Obwohl keine Nährstoffabfuhr<br />
über das Erntegut erfolgt werden die <strong>Böden</strong> immer nährstoffärmer, da mit zunehmender<br />
Versauerung auch die Kationenauswaschung steigt.<br />
Es entstehen extensive Bürstlingwiesen, die kaum noch verbissen werden.<br />
In weiterer Folge können sich auf den infolge der Nichtbewirtschaftung zunehmend<br />
versauerten Gebirgsböden Zwergsträucher wie Heidekraut, Rost-Alpenrose, Heidelbeere,<br />
Rauschbeere) ausbreiten. Letztlich kommt nicht nur die Vegetation, sondern<br />
auch das Bodenleben zum Stillstand.<br />
Wichtig ist zumindest eine regelmäßige Nährstoffrücklieferung über Wirtschaftsdünger<br />
zumindest durch die Bestoßung mit Weidevieh (Kationenzufuhr von Ca, K, Mg), um<br />
der Bodenversauerung und in weiterer Folge der Vernässung entgegenzuwirken.<br />
7<br />
Boden-pH-Wert ökologischenFaktoren<br />
sowie<br />
Nährstoffverfügbarkeit<br />
(nach Schröder)<br />
Mangelnde Düngung<br />
und Nutzung fördert<br />
Versauerung und<br />
Vernässung<br />
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Wurzelbilder (nach<br />
SOBOTIK, 1996)<br />
Nährstoffmangel und<br />
Verdichtung hemmt<br />
Wurzelwachstum<br />
Für die Produktion<br />
von kg Heu werden<br />
im Zuge der Transpiration<br />
(Wasserverbrauch<br />
und Abgabe über die<br />
Blattoberfläche) etwa<br />
700 Liter Wasser verdunstet,<br />
das sind bei<br />
einem Ertrag von nur<br />
6000 kg Heu immerhin<br />
4.200 m³ Wasser<br />
(Wassersäule von<br />
4,2 m) je ha jährlich.<br />
Wasseraufnahme<br />
eines Lössbodens<br />
in Abhängigkeit<br />
vom pH-Wert<br />
nach Gutser (1997)<br />
pH 5,5 = 100 %<br />
pH 6,3 = 196 %<br />
Vernässung und Verdichtung <strong>–</strong><br />
Folgen von Versauerung<br />
Auf schlecht gedüngten Grünland kommt es infolge Nährstoffmangel zuerst zum Auftreten<br />
von Nährstoffarmutsanzeigern wie Zittergras, Ruchgras, Flaumhafer, Wucherblume,<br />
Augentrost sowie Bürstling und Rasenschmiele auf Almen.<br />
In weiterer Folge sinkt dann der Ertrag. Abnehmendes Pflanzenwachstum bedeutet<br />
auch weniger Wurzelmassebildung und damit weniger Wasseraufnahme durch die<br />
Pflanze. Verschlechterung der Bodenstruktur bis hin zur Plackenbildung am Hang können<br />
die Folge sein.<br />
Es wird aber auch wesentlich weniger Wasser produktiv über die Pflanze verarbeitet,<br />
wodurch es mit zunehmenden Ertragsabfall letztlich zur Vermoosung bis hin zur Vernässung<br />
der Flächen kommt. Das verstärkte Auftreten von Nässeanzeigern wie Binsen,<br />
Seggen, Wollgras etc. sind die Folge.<br />
Die mit dem abnehmenden Pflanzenwachstum einhergehende geringere Verdunstung<br />
bewirkt speziell auf schweren <strong>Böden</strong> in Verbindung mit der Belastung durch Befahren<br />
oder Beweidung eine zusätzliche Verdichtung und Vernässung des Bodens.<br />
Auf Ackerböden ist bei zunehmender Bodenversauerung und Kationenauswaschung<br />
(insbesonders Calcium) die Gefahr der Bodenverdichtung wesentlich größer als auf<br />
Grünlandböden mit einer ganzjährig dichten Durchwurzelung.<br />
Die bodenstrukturfördernde Wirkung des freien (nicht an Carbonat gebundenen) Calciums<br />
(Ca ++ ) ist daher am Acker besonders wichtig.<br />
Düngung beugt Wassererosion vor<br />
Mangelnde Düngung vor allem mit Phosphor und Kalk verringert die Wurzelausbildung<br />
und damit indirekt das Wasserhaltevermögen der <strong>Böden</strong>, wodurch auch die Gefahr der<br />
Wassererosion steigt.<br />
So kann eine Mehrschnittwiese bei Starkregen mehr Wasser aufnehmen als ein Fichtenwald.<br />
Eine intensive Mähwiese nimmt mehr als doppelt soviel Wasser auf als eine<br />
extensiv genutzte Wiese. Auf einer ungedüngten Bürstlingwiese als extensivste Pflanzengesellschaft<br />
fließt das Regenwasser fast zur Gänze ab, weil die ungenutzten Pflanzen<br />
wie ein Schilfdach wirken .<br />
Grünlandextensivierung (Braunland statt Grünland) führt zu einem vermehrten und beschleunigten<br />
Wasserabfluss in umliegende Bäche und Flüsse.<br />
Dabei ist zu bedenken, dass heute die Belastung der Vorfluter auch durch die zunehmende<br />
Bodenversiegelung (täglich werden ca. 15 ha in Österreich verbaut) Auch die in<br />
der Vergangenheit verstärkt durchgeführten Flussregulierungen sowie der zusätzliche<br />
Wasserabtransport aus der Region infolge der nahezu flächendeckenden Kanalisation<br />
(ca. 50 m³ Wasser/Jahr per EW fließen dadurch ab) belasten die Vorfluter zusätzlich.<br />
8<br />
Vegetation Abfluss (mm) Versickerung (mm)<br />
Mähwiese 10 90<br />
Fichtenwald 22 78<br />
Zwergsträucher 56 44<br />
Schlechte Wiesen 58 42<br />
Weiderasen 67 33<br />
Rhododendrongesträuch 64 37<br />
Borstgras-Weide 98 2<br />
Tab.4: Abfluss und Versickerung von 100 mm Regenwasser pro Stunde inAbhängigkeit von der Vegetation (n. Mayer, 1976)<br />
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Puffersysteme im Boden<br />
Im Boden wirken in Abhängigkeit vom pH-Wert verschiedene Gleichgewichtssysteme.<br />
Diese Puffersysteme vermögen Säurestöße (H + ), aber auch Basen (OH-) zu dämpfen<br />
und zu neutralisieren. Unter Pufferung versteht man ein annäherndes Konstanthalten<br />
des pH-Wertes im Boden trotz der Zufuhr von Säuren (H + ) oder Basen (OH-Ionen).Besitzt<br />
ein Boden von Natur aus ausreichend Ca-Carbonat, so kommt das „Carbonat-Puffersystem“<br />
zur Wirkung. Carbonate werden bei pH-Werten über 6,2 gebildet.<br />
Fehlen im Boden freie Carbonate, so erfolgt die Pufferung mit wesentlich geringerer<br />
Pufferkraft über das sog. „Silikat-Puffersystem“ durch Basen ( Calcium, Magnesium,<br />
Kalium, Natrium), die bei der Verwitterung von Silikaten freigesetzt werden.<br />
Dabei werden vorrangig die an Bodenkolloide adsorbierten Ca- und Mg-Ionen als Basen<br />
im Austausch mit den H-Ionen in der Bodenlösung zur Pufferung herangezogen.<br />
Mit zunehmender Versauerung sinkt jedoch die Ca-Sättigung am Sorptionskomplex,<br />
während die Eisen-, Mangan-, Zink- und letztlich die Aluminium-Ionenkonkurrenz<br />
zunimmt.<br />
Speziell bei pH-Werten unter 5 nimmt im sog. „Austauschpufferbereich“ die Kationenaustauschkapazität<br />
stark ab. Dadurch werden infolge der sinkenden Speicherfähigkeit<br />
verstärkt Nährstoffe wie vor allem Calcium, Magnesium und Kalium ausgewaschen.<br />
Infolge Ca-Mangel verschlechert sich dann auch das Bodengefüge, wodurch es leichter<br />
zur Verdichtung des Bodens kommt.<br />
Unter pH 4,2 kommt es zum Zerfall der Tonminerale, wobei gleichzeitig wurzeltoxische<br />
Al-Ionen freigesetzt werden.<br />
pH-Wert Puffersystem Pufferkapazität*)<br />
> 6,2 Carbonat-Puffersystem 300,0 kmol H+/% CaCO3**)<br />
6,2-5,0 Silikat-Puffersystem 25,0 kmol H+/% Silikat<br />
5,0-4,2 Austausch-Puffersystem 7,5 kmol H+/% Ton<br />
< 4,2 Aluminium-Puffersystem 150,0 kmol H+/% Ton<br />
Wie wirkt Kalk im Boden<br />
Tab.5: Puffersysteme des Bodens (Ulrich, zit. Sauerbeck, 1985)<br />
*) Angaben bezogen auf 10 cm Krumentiefe<br />
**) 300 kmol H/% bedeutet, dass je % Ca-Carbonat des Bodens (bezogen auf<br />
10 cm Krumentiefe) etwa 300 kg Wasserstoffionen neutralisiert werden können.<br />
Kalk kommt vielfach von Natur aus (mit Ausnahme von sauren <strong>Böden</strong> wie z.B. Gneis,<br />
Granit, Urgestein etc. in unterschiedlichen Mengen in Form von Ca-Carbonaten (Calcit)<br />
bzw. Silikaten vor oder wird durch Düngung zugeführt. Für die Kalkwirkung ist die Bindungsform<br />
entscheidend. Kalk kann säure- oder wasserlöslich bzw. gebunden in organischer<br />
Substanz vorliegen.<br />
Kalk liefert einerseits Basen (OH-Ionen) und dient damit der Abpufferung von Bodensäuren<br />
und andererseits Ca-Ionen zur Verbesserung der Bodenstruktur.<br />
Ist von Natur aus im Boden Ca-Carbonat (CaCO3) vorhanden, so erfolgt die Auflösung<br />
des Carbonates vorrangig durch das Kohlendioxid (CO2) in der Bodenluft, welches durch<br />
die Atmung (Bodenlebewesen, Wurzelatmung) und Umsetzung der organischen Substanz<br />
im Boden entsteht. Je aktiver das Bodenleben, desto stärker die Umsetzung.<br />
9<br />
Ca-Mangel<br />
begünstigt<br />
Verschlämmung<br />
Wie wirkt Kalk?<br />
Boden enthält<br />
� 0,1 bis 1,5 %<br />
Carbonat bzw. Silikat<br />
ca. 300 <strong>–</strong> 4.500 kg/ha<br />
Carbonatverwitterung<br />
� erfolgt über CO2<br />
aus der Bodenluft<br />
Ca <strong>für</strong><br />
Strukturbildung<br />
OH <strong>für</strong><br />
Säurepufferung<br />
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Kalk bildet die Brücke<br />
zwischen Ton und<br />
Humus<br />
Aus dem nach einer<br />
Kalkung zugeführten<br />
Calziumcarbonat bzw.<br />
bereits gelöstem<br />
Calziumoxid (Ca0) bei<br />
Branntkalk entsteht in<br />
Verbindung mit Wasser<br />
das Calciumhydroxid<br />
[Ca(OH)2]. Dieses wird<br />
einerseits in Ca-Ionen<br />
(dienen der Bodenstrukturbildung)<br />
und<br />
andererseits zu OH-<br />
Ionen übergeführt. Die<br />
OH-Ionen dienen der<br />
Pufferung, indem sie<br />
gegen saure H-Ionen<br />
ausgetauscht werden.<br />
Bei mangelnder<br />
Abpufferung steigt der<br />
Anteil an H-Ionen am<br />
Sorptionskomplex.<br />
In Verbindung mit Wasser erfolgt die Bildung schwacher Kohlensäure, wobei mit<br />
Hilfe der Kohlensäure (H2CO3) das schwer lösliche Ca-Carbonat (Ca CO3 ) zum<br />
leicht löslichen Ca(HCO3)2 ( Calciumhydrogencarbonat ) übergeführt wird (sog.<br />
„Carbonatverwitterung“).<br />
Das lösliche Ca-Hydrogencarbonat wird dann weiter mit Wasser weiter zum löslichen<br />
Calciumhydroxid [Ca(OH)2] übergeführt.<br />
Bei Düngung mit Branntkalk (CaO) entsteht in Verbindung mit Hilfe von Wasser ebenfalls<br />
Calciumhydroxid.<br />
Dieses liefert einerseits Ca-Ionen <strong>für</strong> die Pflanzenernährung sowie vor allem <strong>für</strong> die Bodenstrukturbildung,<br />
indem die Ca-Ionen austauschbar an Tonminerale und Humusstoffe<br />
sorbiert werden (Ton-Humus-Komplexbildung).<br />
Die dabei entstehenden Hydrogen-Ionen (OH - ) dienen der Pufferung von Bodensäuren<br />
(H+). Erhöht sich hingegen die Konzentration an OH-Ionen (z. B. nach einer stärkeren<br />
Kalkung), so werden auch überschüssige OH-Ionen durch Kohlensäure wieder neutralisiert<br />
bzw. abgepuffert.<br />
Enthält der Boden jedoch kein oder zu wenig Carbonat (Ca CO3), dann wirkt die Kohlensäure<br />
(H2CO3) bodenversauernd, da sie dann zu Hydrogencarbonat (HCO3 - ) und<br />
zu sauren Wasserstoffionen (H + ) dissoziiert. Damit steigt auch der H-Ionenanteil am<br />
Sorptionskomplex.<br />
Carbonatpufferung<br />
CO + H O ⇆ H CO (Kohlensäurebildung)<br />
H CO ⇆ HCO - + H + (ohne Carbonat erfolgt Versauerung durch Kohlensäure)<br />
Ca CO + H CO ⇆ Ca (HCO ) (mit Carbonat erfolgt Pufferung)<br />
Ca(HCO ) + H O ⇆ Ca(OH) + H O + CO<br />
Ca(OH) ⇆ Ca + + OH -<br />
OH - + H + ⇆ H O<br />
Die im Boden <strong>für</strong> die Versauerung verantwortlichen Wasserstoffionen (H-Ionen) werden<br />
mit Hilfe der OH-Ionen neutralisiert. Fehlt jedoch das Ca-Carbonat von Natur aus<br />
bzw. wird es nicht durch <strong>Kalkdüngung</strong> zugeführt, so wirkt die Kohlensäure bodenversauernd<br />
und senkt den pH-Wert im Boden ab.<br />
0<br />
Abb.4 : Wie wirkt Kalk im Boden<br />
n. Letag, 2006<br />
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Kulturpflanzen benötigen<br />
unterschiedlichen pH-Wert<br />
Für das Gedeihen der unterschiedlichen Pflanzen ist der optimale pH-Bereich <strong>für</strong> die jeweilige<br />
Kultur entscheidend.<br />
So benötigen z.B. Weizen oder Gerste und vor allem alle Leguminosen einen höheren<br />
pH-Wert als Hafer, Roggen oder Kartoffel. Jede Kulturpflanze hat ein pH-Optimum.<br />
<strong>Kalkdüngung</strong> <strong>–</strong> mehrere Aufgaben<br />
Eine Kalkung reguliert den pH-Wert im Boden, indem Bodensäuren abgepuffert werden.<br />
Dadurch wird auf sauren <strong>Böden</strong> die Verfügbarkeit der Nährstoffe und nicht zuletzt<br />
auch die biologische Aktivität im Boden verbessert. Kalk ist aber auch ein Bodenverbesserungsmittel<br />
und fördert über das Calcium die Bodenstrukturbildung, was vor<br />
allem auf schweren <strong>Böden</strong> besonders wichtig ist (siehe Abb. 1 Aufgaben des Kalkes).<br />
fördert Kleewachstum<br />
biologische Aktivität und<br />
Regenwurmbesatz<br />
verbessert Bodenstruktur und schützt vor<br />
Bodenverdichtung<br />
Kalkung<br />
verbessert Nährstoffverfügbarkeit<br />
(insbesondere Phosphat und Molybdän)<br />
beseitigt<br />
Säuretoxizität<br />
Abb. 6: Aufgaben der <strong>Kalkdüngung</strong><br />
Kalk puffert Säuren ab<br />
Kalk liefert nach seiner Mineralisierung einerseits Calcium (Ca) <strong>für</strong> die Pflanzenernährung<br />
bzw. als Kittsubstanz zur Ton-Humus-Komplexbildung. Andererseits entstehen<br />
Hydrogen-Ionen (OH - ) zur Abpufferung von Bodensäuren. Dadurch kann einer Bodenversauerung<br />
durch Wasserstoffionen (H + ) infolge der Wurzelatmung, Nährstoffaufnahme<br />
etc. entgegengewirkt werden. Bodenversauerung führt zur Abnahme der Bodenfruchtbarkeit<br />
bis hin zur Bodendegradierung.<br />
Kalk fördert Nährstoffverfügbarkeit und Bodenleben<br />
Eine Kalkung saurer <strong>Böden</strong> verbessert über die Erhöhung des pH-Wertes auch die<br />
Nährstoffverfügbarkeit. Ferner wird das Bodenleben und die biologische Aktivität im<br />
Boden gefördert.<br />
Günstige Boden-Reaktionsbereiche<br />
<strong>für</strong> einige<br />
Kulturpflanzen<br />
Abb.5: Optimale pH-Werte der<br />
wichtigsten Kulturpflanzen<br />
(n. Gericke, 1951)<br />
brosch_kalk_kern.indd 11 15.10.2007 11:10:30 Uhr
Optimale pH-<br />
Bereiche einiger<br />
Mikroorganismen<br />
Azotobacter<br />
6,5 bis 7,5<br />
Knöllchenbakterien<br />
des Klees<br />
6,0 bis 7,0<br />
Closteridium<br />
Pasteruianum<br />
6,5 bis 7,3<br />
verschiedene<br />
Bodenpilze<br />
4,0 bis 5,0<br />
Kalk fördert<br />
Lebendverbauung<br />
pH 6 pH 4,8<br />
Entkalkte <strong>Böden</strong><br />
neigen zur Verdichtung,<br />
wenn das Calcium zur<br />
Bodenstrukturbildung<br />
fehlt.<br />
Abb. 7 .: Einfluss der Düngung auf die Entwicklung der Bodenorganismen<br />
in % (n. Rübensam u. Steinbrecher, 1968)<br />
Kalk fördert Bodenstrukturbildung<br />
Das Calcium selbst ist ein essentieller Pflanzennährstoff, aber in erster Linie ist das<br />
Calcium ein wichtiger Bodenhilfsstoff, welcher als Kittsubstanz <strong>für</strong> die Krümelbildung<br />
(Brückenbildung zwischen Ton- und Humusteilchen) zur Erhaltung der Bodenstruktur<br />
dient. Auf schweren <strong>Böden</strong> sowie verdichteten <strong>Böden</strong> erfolgt eine Ca-Düngung vorrangig<br />
im Hinblick auf die Verbesserung des Bodengefüges.<br />
Kalkung beugt Bodenverdichtung vor<br />
Entkalkte <strong>Böden</strong> neigen besonders zur Verdichtung, da wenn das Calcium zur Bodenstrukturbildung<br />
fehlt. Dies gilt vor allem <strong>für</strong> schwere Ackerböden, wo speziell eine leichte Düngung<br />
mit Branntkalk oder Mischkalk die Tonflockung fördern und damit der Bodenverdichtung<br />
durch bessere Lebendverbauung von Ton und Humus entgegenwirken kann.<br />
Kalk liefert den Nährstoff Calzium<br />
Die Ca-Versorgung der Pflanzen ist aus der Sicht der Pflanzenernährung meist gewährleistet<br />
und ein Mangel tritt mit Ausnahme vom intensiven Obst- u. Gemüsebau nur selten<br />
auf. Obst- und Gemüsekulturen leiden zur Zeit der intensiven Zellteilung aufgrund<br />
des trägen bzw. schwer beweglichen Ca-Transportes innerhalb der Pflanze nicht selten<br />
unter einem Ca-Mangel (z.B. Stippigkeit der Äpfel).<br />
Bei Äpfel, Tomaten, Sellerie, Blumenkohl, Chinakohl etc. findet die Ca-Aufnahme aus<br />
dem Boden vorrangig zur Zeit der Zellteilung, beim Apfel etwa 1-5 Wochen nach der<br />
Blüte statt. Bei Blättern findet die Ca-Aufnahme hingegen während des ganzen Triebwachstums<br />
(solange neue Blätter und Stängel gebildet werden) statt.<br />
Eine Blattdüngung knapp vor der Blüte mit einer 1-2%igen Calciumchlorid- oder Calciumnitratlösung<br />
ist hier möglich.Ebenso kann eine leichte Düngung mit löslichen Kalken<br />
(Branntkalk, Löschkalk) oder bei höheren pH-Werten auch mit Gips zur Verbesserung<br />
der Ca-Versorgung beitragen, da diese etwa 3-5 Wochen anhält.<br />
Mit Gips wird der pH-Wert nicht erhöht und damit einer möglichen Störung der Spurenelemtaufnahme<br />
vorgebeugt. Der Anteil an wasserlöslichem Calcium kann auch über<br />
die Bodenuntersuchung festgestellt werden.<br />
brosch_kalk_kern.indd 12 15.10.2007 11:10:33 Uhr
Kalk fördert Leguminosen<br />
Leguminosen haben grundsätzlich einen höheren Kalkanspruch haben als Gräser.<br />
Gleichzeitig wirken Leguminosen stärker bodenversauernd als Gräser, weil infolge der<br />
Luftstickstoffbindung der Leguminosen die Pfl anzen den Stickstoff vorrangig in Form<br />
von Ammonium (NH4 + ) aufnehmen. Die insgesamt stärkere Kationenaufnahme (K, Ca,<br />
Mg und besonders NH4) führt zu einer verstärkten Wasserstoffi onenabgabe (H + ) über<br />
die Wurzeln und damit zu einemstärkeren pH-Abfall.<br />
Leguminosen brauchen aber u.a. auch deshalb einen höheren pH-Wert, weil die Molybdänverfügbarkeit<br />
(benötigen Knöllchenbakterien zur Luftstickstoffbindung) mit zunehmenden<br />
pH-Wert ansteigt und damit verbessert wird.<br />
Dies ist der Grund, warum eine Kalkung die Leguminosen fördert. Unter pH 5 ist das<br />
Kleewachstum stark eingeschränkt. Ferner haben Leguminosen ein dreimal höheres<br />
Ca-Anreicherungsvermögen als Gräser.<br />
Abb 8: Leguminosen brauchen Kalk (nach Mengel und Steffens 10082)<br />
pH-Wert - Leitparameter <strong>für</strong> Kalkversorgung<br />
Der anzustrebende pH-Wert im Boden hängt vom Tonanteil (Bodenschwere) und vom<br />
Humusgehalt ab.<br />
Ton- und humusreiche <strong>Böden</strong> haben eine höhere Austauschkapazität als humusarme<br />
Sandböden. Dadurch können Sandböden leichter abgepuffert werden als schwere Tonböden.<br />
Bei leichten <strong>Böden</strong> genügt daher ebenso wie auf stark humosen <strong>Böden</strong> ein<br />
niedrigerer pH-Wert.<br />
Sorptionskraft (Bodenschwere) Ackerland Grünland<br />
2 (leicht < 15 % Ton) um 5,5 um 5,0*<br />
3 (mittel 15-25 % Ton) um 6,0 um 5,5<br />
4 (schwer > 25 % Ton) um 6,5 um 6,0<br />
Tab.6: Anzustrebende pH-Werte (gemessen in CaCl2) in Abhängigkeit von der Bodenschwere (BMLFUW 2006)<br />
*Auf Moorböden und anmoorigen Grünlandböden ist auch ein pH- Wert von 5 ausreichend.<br />
**Kalkhaltige Niedermoore können auch einen pH-Wert von 6-7 aufweisen.<br />
Zeigerpfl anzen<br />
sauer<br />
Borstengras<br />
Heidekraut<br />
Heidelkraut<br />
Heidelbeere<br />
Weiches Honiggras<br />
Flatterbinse<br />
Kleiner Sauerampfer<br />
Drahtschmiele<br />
Adlerfarn<br />
Arnika<br />
basisch<br />
Pastinak<br />
Esparsette<br />
Wiesensalbei<br />
Sichelklee<br />
Aufrechte Trespe<br />
Fingerkraut<br />
Stängellose Distel<br />
46-jähriger Dauer-<br />
Grünlandversuch<br />
(HLS Rottalmünster)<br />
tM-ertrag<br />
düngung alkalisch sauer<br />
ph 6,5 ph 3,5<br />
ertrag dt/ha<br />
ohne düngung 58 58<br />
npK 112 75<br />
npK+cao 119 112<br />
pflanzenarten<br />
erwünschte 76 % -<br />
Unerwünschte - 95 %<br />
n. Schnellhammer und Stich, 2006<br />
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Kalktest<br />
Was sagt der Carbonattest?<br />
Der „Carbonattest“ (auch als Kalktest oder besser Säurepuffertest bekannt) kann im<br />
Labor (nach Scheibler) oder am Feld nach Beträufeln mit 10 % iger Salzsäure abgeschätzt<br />
werden. Dabei treibt die starke Salzsäure die schwache Kohlensäure aus ihrer<br />
Verbindung mit dem Kalk aus. Bei einem darauffolgenden Aufbrausen wird angezeigt,<br />
dass im Boden Carbonatverbindungen vorhanden sind, die im Boden vorhandene Säuren<br />
abpuffern können. Je mehr Kohlensäure ausgetrieben wird, desto höher der Carbonat-<br />
bzw. Kalkgehalt.<br />
Der Test ist eine einfache Möglichkeit, um vor allem auf schweren Ackerböden zu prüfen,<br />
ob die vorhandene Bodenstruktur vor den Angriff durch Säuren geschützt ist. Unter<br />
1 % CaCO3 bzw. MgCO3 ist meist kein Aufbrausen erkennbar.<br />
Der Carbonattest (CO3-Test) liefert jedoch noch keine Aussage darüber, wie hoch die<br />
Calciumbelegung am Sorptionskomplex bzw. wie viel pflanzenverfügbares Calcium in<br />
der Bodenlösung vorhanden ist.<br />
Was sagt die Kationenaustauschkapazität (KAK)<br />
Normalerweise korreliert der pH-Wert mit der Ca-Sättigung am Sorptionskomplex, liefert<br />
jedoch noch keine Aussage über das Verhältnis der Kationen am Austauscher.<br />
Unter Kationenaustauschkapazität versteht man die Fähigkeit des Bodens Kationen<br />
austauschbar zu binden. Kationen gelangen vorrangig durch Gesteinsverwitterung und<br />
Düngung in den Boden.<br />
Die KAK beeinflusst die Pflanzenverfügbarkeit sowie die Auswaschungsgefährdung<br />
und gibt auch Auskunft über die Filtereigenschaften eines Bodens gegenüber eingetragenen<br />
Schadstoffen.<br />
Die effektive KAK ist die Summe aller austauschbaren Kationen (Ca ++ , Mg ++ , K + , Na + einschließlich<br />
Al +++ , Mn ++ , Fe ++ und H + -Ionen auf sauren <strong>Böden</strong>) am Sorptionskomplex.<br />
Die KAK wird vom Ton- und Humusgehalt beeinflusst (Ca und Mg werden relativ stärker<br />
an organische Austauscher, K und NH4 stärker an Tonmineralien gebunden).<br />
An der Oberfläche der Tonminerale nimmt die Bindungskraft in der Reihenfolge Ca, Mg,<br />
K und Na ab, d.h. Calzium und Magnesium werden stärker an Tonminerale gebunden als<br />
Kalium und Natrium. Die KAK bestimmt in Abhängigkeit vom pH-Wert die Pufferkraft des<br />
Bodens. Leichte und humusarme Ackerböden sowie Extensivgrünland (Almböden) haben<br />
eine geringere KAK als schwerere <strong>Böden</strong>. Die Kationenaustauschkapazität (KAK) wird über<br />
den Ton- und Humusgehalt ermittelt. (Normalwert 10-40 cmol IÄ/1000g Boden)<br />
Wasserlösliches Calcium<br />
Für Spezialkulturen (z. B. Obstbau) kann neben der Untersuchung auf austauschbar gebundenes<br />
Calcium am Sorptionskomplex auch eine zusätzliche Bodenuntersuchung<br />
auf den Anteil an wasserlöslichen Calcium in der Bodenlösung von Interesse sein.<br />
Kationenverteilung am Sorptionskomplex<br />
Die ideale Kationenverteilung am Sorptionskomplex <strong>für</strong> eine gute Bodenstruktur zeigt<br />
die Abb. 9.<br />
Auf <strong>fruchtbare</strong>n <strong>Böden</strong> beträgt der Anteil an Ca-Ionen am Sorptionskomplex 70 bis<br />
85 %, während auf sauren <strong>Böden</strong> mit pH-Werten unter 5,0 der Anteil oft unter 55 %<br />
liegt, weil Ca dann ausgewaschen bzw. von sauren Kationen (vorrangig H-Ionen) verdrängt<br />
werden kann.<br />
4<br />
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Der Anteil an Säuren (H-Ionen einschl. Al, Fe, Mn) sollte am Sorptionskomplex weniger<br />
als 15 % betragen. Speziell Al<strong>–</strong>Ionen bewirken eine stärkere Versauerung, weil sie im<br />
Austausch wiederum verstärkt H-Ionen bilden.<br />
Al- und Mn-Ionen können bei sehr niedrigen pH-Werten (unter pH 4,5) verstärkt in die<br />
Bodenlösung gelangen und dort wurzeltoxisch und negativ auf das Wachstum (Pfl anzenverträglichkeit)<br />
wirken.<br />
Vor allem eine Calcium<strong>–</strong> Belegung unter 55 % ist ungünstig und vielfach die Ursache<br />
<strong>für</strong> eine schlechte Bodenstruktur. Bodenverschlämmungen bzw. Verkrustungen können<br />
die Folge sein.<br />
Der Gehalt von Magnesium im Boden ist vorrangig geogen bedingt. Am Sorptionskomplex<br />
sollte der Anteil im Bereich von 10-15 % liegen.<br />
Das Verhältnis Ca : Mg sollte etwa 6:1 sein. Der Anteil an Kalium am Sorptionskomplex<br />
sollte 5 % nicht wesentlich überschreiten. Mg-Werte unter 10 % können in Verbindung<br />
mit hohen Kaliumwerten einen Mg-Mangel bewirken und umgekehrt können erhöhte<br />
Magnesiumwerte auch Ursache <strong>für</strong> einen Kaliummangel sein. Speziell eine überhöhte<br />
Magnesiumdüngung mit leicht löslichem Bittersalz kann die Kaliumversorgung<br />
vorübergehend beeinträchtigen.<br />
Magnesium kann neben Kalium auch mit Calcium und Ammonium sowie mit Mangan<br />
und H-Ionen konkurrieren.<br />
Laut Bodenanalyse sollte das Verhältnis K2O : Mg zumindest 1,5 bis 2:1 betragen. Liegt<br />
das Verhältnis darunter können bei Trockenheit Kaliummangelsymptome auftreten. Bei<br />
einem Verhältnis über 5:1 sind hingegen Mg-Mangelsymptome möglich.<br />
Höhere Mg-Anteile können im Boden auch deshalb auftreten, weil Magnesium-Ionen<br />
aufgrund des kleineren Ionendurchmessers im Vergleich zu Calzium weniger auswaschungsgefährdet<br />
sind und dadurch auch bei niedrigeren pH-Werten länger in der Bodenlösung<br />
bleiben als die Calcium-Ionen.<br />
Humose <strong>Böden</strong> weisen oft auch deshalb höhere Mg-Werte aus, weil das Magnesium<br />
im Vergleich zu Kali stärker in die organische Substanz des Bodens gebunden wird.<br />
Abb. 9<br />
5<br />
Auswaschungsverluste<br />
an K + , Mg ++<br />
und Ca ++ aus dem<br />
Boden durch sauren<br />
Niederschlag<br />
Erhöhte Natriumwerte<br />
von über 0,5 bis1 %<br />
bewirken eine Zerstörung<br />
der Bodenstruktur<br />
(„Zerfl ießen“ des<br />
Bodens) und können<br />
bei uns vorübergehend<br />
am Straßenrand infolge<br />
der Salzstreuung<br />
auftreten.<br />
brosch_kalk_kern.indd 15 15.10.2007 11:10:37 Uhr
Beispiel:<br />
Mischkalk mit 60%<br />
Ca0 kostet 7 Euro und<br />
Kohlensaurer Kalk mit<br />
53 % Ca0 6 Euro je<br />
100 kg.<br />
Mischkalk 7 Euro/ 60<br />
= 0,116 je kg Ca0<br />
Kohl. Kalk 6 Euro/ 53<br />
= 0,113 je kg Ca0<br />
Beide Produkte sind<br />
praktisch gleich teuer,<br />
obwohl beim Produktpreis<br />
eine Differenz<br />
von 17 % besteht.<br />
Bodenstabilisierung<br />
mit Branntkalk<br />
verbessert die<br />
Befahrbarkeit, die<br />
Durchlüftung, die<br />
Wasserführung und<br />
das Porenvolumen des<br />
Bodens.<br />
Qualitätskriterien von Düngekalken<br />
Bei der Bewertung der Kalke spielt neben dem Preis vor allem der Reinnährstoffgehalt<br />
(CaO-Anteil), die unterschiedliche Löslichkeit der Kalke sowie der Vermahlungsgrad<br />
eine wichtige Rolle. Laut Düngemittelgesetz (DMG) müssen Kalke mind. einen Gehalt<br />
von 30 % Ca0 aufweisen.<br />
Reinnährstoffpreis<br />
Neben der Kalkgruppe, d.h. schnell (Branntkalk), mittel (Mischkalk) oder langsam wirkend<br />
(Kohlensaure Kalke), ist der CaO-Gehalt wertbestimmend.<br />
Um die basische Wirksamkeit unterschiedlicher Kalkbindungsformen vergleichen zu<br />
können, wird der CaO-Gehalt als Gesamtwert an basisch wirksamen Verbindungen<br />
angegeben.<br />
Der Reinnährstoffpreis dient einem objektiven Preisvergleich und errechnet sich, indem<br />
man den Preis je 100 kg Kalkdünger durch den Ca0-Gehalt dividiert.<br />
6<br />
Marktpreis je 00 kg<br />
% Ca0 des Kalkdüngers<br />
= Preis/kg Ca0<br />
1 kg Calziumoxid (Ca0) entspricht 1,00 kg „Ca0“<br />
z. B. Branntkalk<br />
1 kg Calziumcarbonat (Ca03) entspricht 0,56 kg „Ca0“<br />
z. B. Kohlensaurer Kalk<br />
1 kg Magnesiumcarbonat (MgCO3) entspricht 0,66 kg „Ca0“<br />
z. B. Magnesit<br />
1 kg Magnesiumoxid (Mg0) entspricht 1,39 kg „Ca0“<br />
1 kg Magnesiumhydroxid (Mg(OH)2) entspricht 0,96 kg „Ca0“<br />
1 kg Calziumhydroxid (Ca(OH)2) entspricht 0,75 kg „Ca0“<br />
z. B. Kalkhydrat oder Löschkalk<br />
1 kg Calziumsilikat (Ca Si04) entspricht 0,48 kg „Ca0“<br />
z. B. Konverterkalk<br />
1 kg Calziumsulfat (CaS04) entspricht 0,00 kg „Ca0*)“<br />
*) Die sulfatische Bindungsform von Calzium (Gips) ist nicht basisch<br />
wirksam und auch kein Düngekalk. Gips ist hingegen ein Calzium und Schwefeldünger.<br />
Mahlfeinheit beeinflusst Löslichkeit!<br />
Die Mahlfeinheit bei ungebrannten Kalk/Dolomitsteinmehlen ist das wichtigste Qualitätskriterium.<br />
Nur wenn sich der Kalk zwischen den Fingern mehlig anfühlt, ist die Qualität<br />
in Ordnung. Grob sandige Produkte haben nur eine geringe Oberfläche und damit<br />
eine schlechte Löslichkeit. Dadurch wird zu wenig Calcium (Kitt-Mörtel) gelöst, welcher<br />
zur Verkittung von Ton und Humus in einer Mindestmenge (Reaktionsschwelle)<br />
nötig ist.<br />
Je feiner die Vermahlung, desto besser ist die Löslichkeit, da die umsetzungsaktive<br />
Oberfläche um ein Vielfaches größer ist. So sind Körnungen über 1 mm in den nächsten<br />
50 Jahren unwirksam.<br />
Nur bei einer Mahlfeinheit von 80 % Körnung kleiner 0,3 mm und 100 % kleiner 1mm<br />
(laut Düngemittelverordnung,1994), ist in absehbarer Zeit eine gute Wirkung zu erwar-<br />
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ten. Carbonate und Silikate sind nur bodensäurelöslich, weshalb bei diesen Kalken der<br />
Vermahlungsgrad besonders wichtig ist.<br />
Kalkform, pH-Wert und Löslichkeit<br />
Neben der Mahlfeinheit beeinfl usst auch die verwendete Kalkform (Oxid, Carbonat, Silikat)<br />
und der pH-Wert (Pufferbereich) im Boden die Löslichkeit.<br />
Silikate und Carbonate sind säurelöslich und lösen sich nur bei niedrigen pH-Werten,<br />
d.h. je niedriger der pH-Wert, desto besser die Löslichkeit. Bei pH-Werten über 6,2<br />
sind nur noch wasserlösliche Oxide wie Brannt-oder Mischkalk oder Hydroxide gut<br />
verfügbar.<br />
Löslichkeit von Kalkarten in Abhängigkeit vom Boden-pH-Wert<br />
Abb. 11: Löslichkeit von Kalken in Abhängigkeit vom Boden pH-Wert (n.Oehmichen, Chemie <strong>für</strong> Landwirte, 1992)<br />
Wann welchen Kalk einsetzen<br />
Für schwerere Ackerböden, wo pH-Werte von 6,5 und darüber angestrebt werden und<br />
es vor allem die Bildung eines stabilen Bodengefüges geht, sollten bevorzugt wasserlösliche<br />
Oxide bzw. Hydroxide (Branntkalk, Mischkalk, Löschkalk) eingesetzt werden.<br />
Ebenso zur Gesundungskalkung von verdichteten bzw. verschlämmten <strong>Böden</strong>, da nur<br />
wasserlösliche Oxide wie Branntkalk unabhängig vom pH-Wert eine ausreichende Aktivität<br />
zur verstärkten Tonfl ockung bewirken.<br />
Auf leichten Ackerböden oder auf Dauergrünland (diese haben keine Strukturprobleme)<br />
genügt hingegen der Einsatz von Carbonaten (Kohlensauren Kalken).<br />
Kalkungen sollen bevorzugt zu kalkliebenden Feldfrüchten (z.B., Klee, Raps, Gerste,<br />
Weizen, Mais) gegeben werden.<br />
Bei regelmäßiger Erhaltungskalkung ( alle 3 bis 4 Jahre ) reichen in Abhängigkeit von<br />
der Bodenart Streumengen von 1000 bis 1500 kg Ca0 (= Reinkalk) aus. Bei gleichzeitigem<br />
Bedarf an Magnesium wie z. B. auf Granit, Gneis oder sandigen <strong>Böden</strong>, ist magnesiumhältigen<br />
Kalkformen der Vorzug zu geben.<br />
Eine regelmäßige Erhaltungskalkung verhindert am Grünland die Bildung einer zu starken<br />
Rohhumusaufl age.<br />
Die Erhaltungskalkung ist auch mit Feuchtkalken (3 bis 7 % Wasseranteil) möglich.<br />
Der Vorteil sind die nahezu staubfreie Ausbringung sowie die bodengünstige Boden<strong>–</strong><br />
lagerung direkt beim Landwirt.<br />
7<br />
Umsetzungsaktive<br />
Oberfl äche (cm2/g)<br />
49<br />
grob<br />
> 1mm<br />
. 80<br />
fein<br />
0,3 <strong>–</strong><br />
1 mm<br />
6. 76<br />
mikro<br />
80 % ><br />
0,3 mm<br />
Wirkung von Kohlensaurem<br />
Düngekalk:<br />
Feinvermahlung schafft<br />
eine große umsetzungsaktive<br />
Oberfl äche<br />
Branntkalk gegen<br />
Kohlhernie<br />
Branntkalk gegen<br />
Verschlämmung<br />
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Feuchtkalk-<br />
Ausbringung<br />
Ein idealer Düngezeitpunkt ist die Stoppelkalkung nach der Getreideernte.<br />
Bei der Stoppelkalkung ist darauf zu achten, dass der auf die Stoppeln gestreute Kalk<br />
nicht direkt untergepflügt wird. Der Kalk muss vorher mit einem mischenden Bodenbearbeitungsgerät<br />
(z.B. Grubber ) mit dem Oberboden vermischt werden.<br />
Kalk und Wirtschaftsdünger<br />
Immer wieder tritt in der Praxis die Frage auf, ob Kalk und Wirtschaftsdünger gemeinsam<br />
ausgebracht werden dürfen. Vielfach herrscht die Meinung vor, dass zeitliche Sicherheitsabstände<br />
von 14 Tagen zur Vermeidung gasförmiger Ammoniakverluste (NH3)<br />
einzuhalten sind.<br />
Die N-Verluste durch Ammoniakabgasung werden im Wesentlichen vom Ammonium-<br />
Anteil des Düngers, dem Verdünnungsgrad, der Temperatur während und unmittelbar<br />
nach der Ausbringung sowie vom pH-Wert der Jauche bzw. Gülle beeinflußt.<br />
Wirtschaftsdünger enthalten unterschiedliche Anteile an Ammonium (NH4) und organisch<br />
gebundenen Stickstoff. So enthält Jauche über 90 % Ammonium, Rinderfülle<br />
etwa 50 % und Stallmist etwa 15 %.<br />
pH-Wert beeinflusst<br />
Abgasung<br />
Wirtschaftsdünger haben einen pH-<br />
Wert im Bereich von 7 bis 8 (belüftete<br />
Gülle bzw. Biogasgülle bis 8,5.<br />
Eine Umwandlung von Ammonium<br />
zu Ammoniak und somit N-Abgasung<br />
beginnt bei pH-Werten über<br />
8,0 und verstärkt bei einem pH-<br />
Wert über 9.<br />
Kalkprodukte <strong>–</strong> unterschiedliche Löslichkeit<br />
Bei Kalkprodukten ist die unterschiedliche Löslichkeit (Oxide, Hydroxide,Carbonate,<br />
Silikate)zu beachten. Kohlensaure Kalke sind carbonatisch gebunden (CaCO3). Sie entstehen<br />
durch Vermahlung von Kalk bzw. Dolomitgestein und sind bodensäurelöslich.<br />
Diese Naturkalke haben einen Ausgangs pH-Wert von etwa 7,5 , d.h. der pH-Wert<br />
kann auch bei gleichzeigiger Ausbringung solcher Produkte nicht über pH 8 ansteigen.<br />
Kohlensaure Kalke können daher unmittelbar vor oder nach einer Wirtschaftsdüngeranwendung<br />
ausgebracht werden, ohne dass kalkbedingte N-Verluste zu be<strong>für</strong>chten sind.<br />
Selbst bei gemeinsamer Ausbringung von z.B. kohlensauren Feuchtkalken mit Stallmist<br />
in einem Arbeitsgang sind keine kalkbedingten N-Verluste zu erwarten.<br />
Dasselbe gilt <strong>für</strong> industrielle Fällungskalke (z.B. Schwarzkalk, Carbokalk, Feuchtkalk 43,<br />
etc.), die ebenfalls carbonatisch gebunden sind.<br />
Carbonatische Kalke können daher in Einzelfällen ( z. B. Berggebieten ) auch gemeinsam<br />
mit der Gülle ( max. 250 kg/ha ) ausgebracht werden. Das Problem ist hier in der<br />
Praxis nicht die NH3-Abgasung, sondern vielmehr das hohe spezifische Gewicht, sodass<br />
es bei nicht ständig intensiven Aufrühren der Gülle wieder rasch zu einem Absetzen<br />
des Kalkes in der Güllegrube bzw. im Güllefass kommen kann.<br />
8<br />
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Vorsicht bei Branntkalk und Kalkmilch<br />
Branntkalk bzw. Mischkalke sind oxidisch gebunden. Für Brannt- bzw. auch Mischkalk<br />
gilt daher generell der Grundsatz, dass zwischen Kalk und Wirtschaftsdüngerausbringung<br />
entweder eine Bodenbearbeitung liegen soll, oder z.B. am Grünland einmal Niederschläge<br />
fallen sollen.<br />
Ähnlich verhält es sich bei Ausbringung von nicht an CO2 , d.h. nicht an Carbonat gebundenen<br />
Calziumhydroxiden = Ca (OH)2, welche auch unter der Bezeichnung Kalkmilch,<br />
Carbidkalk oder Kalklauge bekannt sind. Diese haben einen pH-Wert von ca. 12,5<br />
und können bei verstärktem Zumischen zu Gülle, insbesonders mit hohem TM-Gehalt<br />
den pH-Wert über 9 anheben und damit zu einer stärkeren NH3-Abgasung führen.<br />
Bei Verwendung von Flüssigkalk (Calziumhydroxid) mit ammoniumhaltigen Düngern<br />
soll daher die Gülle vorher ausgebracht werden .<br />
Die Güllegrube soll nur als Zwischenspeicher genutzt werden.<br />
100 kg N bzw. P2O5 verbrauchen (-) oder ersetzen (+) ..... kg CaO auf<br />
Acker Grünland<br />
Ammonnitrat-Harnstoff-Lösung (AHL) - 100 - 80<br />
Ammonsulfat - 301 - 281<br />
Harnstoff - 100 - 80<br />
Kalkammonsalpeter (NAC) - 49 - 29<br />
Kalkstickstoff + 175 + 195<br />
Volldünger 13 : 13 : 21 - 102 - 82<br />
Volldünger 15 : 15 : 15 - 101 - 81<br />
Thomasphosphat + 300 + 300<br />
Hyperphosphat + 111 + 111<br />
Superphosphat - 4 - 4<br />
Kalidünger ± 0 ± 0<br />
Gips oder Kalk ?<br />
Tab.: 8 Einfluss von Düngemitteln auf den Kalkzustand des Bodens (Patzke nach Sluijsmans)<br />
Gips (Calziumsulfat) ist wasserlöslich und enthält ca.18 % Schwefel sowie 23 % Calcium.<br />
Er ist vorrangig als Schwefeldünger bekannt.<br />
Gips ist ein Neutralsatz und kann daher im Vergleich zu Kalk keine Bodensäuren abpuffern<br />
und auch den pH-Wert im Boden nicht verändern.<br />
Nur eine Kalkung dient über den Nachschub von Basen (OH-Ionen) der Abpufferung<br />
von Bodensäuren und der Regulierung des pH-Wertes im Boden.<br />
Das Calcium (Ca) dient hingegen bei Gips wie auch bei Kalk als „Mörtel“ bzw. Baustein<br />
<strong>für</strong> die Brückenbildung zwischen Ton und Humus (=Ton-Humus-Komplexbildung) und<br />
damit der Verbesserung der Bodenstruktur.<br />
Gips kann zur Düngung von schwefelbedürftigen Intensivkulturen wie Raps, Kleegras,<br />
Vielschnittwiesen etc. bei entsprechender Homogenisierung auch über die Güllegrube<br />
(20-25 kg/m³) in einer Menge von 200 bis 400 kg/ha/Jahr bevorzugt im Frühjahr ausgebracht<br />
werden kann.<br />
Gips kann in speziellen Fällen bei <strong>Böden</strong> mit hohen pH-Werten, aber gleichzeitig geringer<br />
Ca-Belegung am Sorptionskomplex (z.B. Überschuss an Kali, Magnesium) sowie<br />
bei Obst- u. Gemüsekulturen durch sein leicht lösliches Calcium die Ca-Versorgung verbessern<br />
ohne den pH-Wert weiter zu erhöhen.<br />
9<br />
Homogenisierung ist<br />
wichtig<br />
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Kalkhältige Lockersedimentbraunerde Kalkfreie Lockersedimentbraunerde Kalkfreier anmooriger Gley<br />
Ranker Verbraunte Pararendsina Entwässerter, kalkfreier Gley<br />
0<br />
Fotos (6): Wieshammer<br />
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WALD<br />
pH-WERt (CaCl ) iM OBERBODEN (bis 0 cm)<br />
< ,5 ■<br />
,5 bis
Bodentypen in Österreich<br />
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4<br />
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osch_kalk_kern.indd 25 15.10.2007 11:11:25 Uhr<br />
5
CaO-Gehalte der wichtigsten Kalkdünger<br />
Produktbezeichung Form wertbestimmende Bestandteile Kalkwert (CaO)<br />
1. NATURKALKE (trocken, feucht, mehlfein oder granuliert) mit Kalkwerten > 50%<br />
Kohlensaurer Kalk trocken 95% CaCO3 > 53%<br />
feucht 90% CaCO3 > 50%<br />
Kohlensaurer Magnesisumkalk trocken 92% CaCO3 + MgCO3 davon mind. 15% MgCO3 > 53%<br />
feucht 90% CaCO3 + MgCO3 davon mind. 15% MgCO3 > 50%<br />
Dolo 40 trocken 95% CaCO3 + MgCO3 davon mind. 40% MgCO3 > 53%<br />
feucht > 50%<br />
Dolokorn granuliert 90% CaCO3 + MgCO3 davon mind. 30% MgCO3 > 53%<br />
NGK-Magnesia trocken 55% CaCO3 + 40% MgCO3 > 53%<br />
Mischkalk trocken 60% CaO aus CaCO3 und CaO > 60%<br />
Magnesium Mischkalk trocken 60% CaO + MgO davon mind. 10% MgO > 60%<br />
Branntkalk gekörnt 92% CaO > 92%<br />
gemahlen 92% CaO > 92%<br />
Magnesiummehl feucht MgCO3 > 60 % > 50%<br />
trocken<br />
2. NATURKALKE (trocken, feucht, mehlfein oder granuliert) mit Kalkwerten < 50%<br />
Kohlensaurer Mg-Kalk mit Schwefel feucht CaCO3 > 50%<br />
MgCO3 > 30%, S > 2% > 40%<br />
Algenkalk granuliert CaCO3 = 42%, MgCO3 > 3% 46%<br />
3. RÜCKSTANDSKALKE (trocken, feucht) mit Kalkwerten > 30%<br />
Schwarzkalk feucht 68 bis 70% CaCO3, 1% N > 39%<br />
Feuchtkalk 43 feucht CaCO3 > 75% > 43%<br />
Konverterkalk körnig feucht > 45%<br />
mehlfein trocken > 45%<br />
Carbokalk feucht CaCO3 + MgCO3 > 60% > 30%<br />
4. KALKHÄLTIGE DÜNGEMITTEL mit Kalkwerten > 30%<br />
Dolosol CaCO3 > 30%,<br />
MgCO3 > 25%,<br />
org. Substanz > 35% > 30%<br />
Ökophos-plus granuliert MgCO3 > 15%,<br />
P2O5 > 5%,<br />
S > 4% > 35%<br />
Ma-Kaphos 5 mehlfein/feucht P2O5 > 5%, (MgCO3 > 20),<br />
CaCO3 > 45% > 48%<br />
Ma-Kaphos 10 mehlfein/feucht P2O5 >10%, (MgCO3 > 15%),<br />
CaCO3 > 40% > 45%<br />
Ma-Kaphos 15 mehlfein/feucht P2O5 > 15%, (MgCO3 > 15%),<br />
CaCO3 > 35% > 40%<br />
Dolophos 15 CaCO3 > 60%,<br />
granuliert MgCO3 > 15%,<br />
granuliert P2O5 > 15% > 40%<br />
G-18 granuliert CaCO3 > 65%, P2O5 > 16% > 40%<br />
5. KALKHÄLTIGE RÜCKSTÄNDE mit Kalkwerten < 30%<br />
Biosalin feucht CaCO3 > 17%, MgO > 8%, CaSO4 > 40% > 22%<br />
Kalkklärschlämme feucht CaCO3 + MgCO3 > 20% > 20%<br />
Kalk-/Reha-Gipsgemische feucht CaCO3 + CaOH2 > 10%, CaSO4 > 70% > 10%<br />
AGA-Kalk flüssig Ca(OH2) > 20% > 15%<br />
6<br />
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LitERAtUR<br />
BLUME H.P.<br />
HANDBUCH DES BODENSCHUTZES, ECOMED-VERLAG, 1992<br />
BLASL S.<br />
BACHLER W., pH BEDINGTE PFLANZENTOxIZITÄT, DIE BODENKULTUR, 33. BAND, 1982.<br />
DüNGEKALK-LEitFADEN<br />
DREI KRONEN DRUCK UND VERLAG GMBH, EFFEREN, 1965<br />
FiNK A.<br />
DÜNGER UND DÜNGUNG, ULMER VERLAG, 1991<br />
GALLER J.<br />
LEHRBUCH UMWELTSCHUTZ FAKTEN <strong>–</strong> KREISLÄUFE - MASSNAHMEN, ECOMED-VERLAG, 1999<br />
HiNWEiSE zUR KALKDüNGUNG<br />
DLG-MERKBLATT, 2006<br />
SCHEFFER/SCHACHtSCHABEL<br />
LEHRBUCH DER BODENKUNDE, 15. AUFLAGE, 2002<br />
brosch_kalk_kern.indd 27 15.10.2007 11:11:25 Uhr<br />
7
Landwirtschaftskammer Salzburg<br />
Betriebsentwicklung und Umwelt<br />
5024 Salzburg, Schwarzstraße 19<br />
Tel. +43(0)662/870571-242<br />
Fax +43(0)662/870571-295<br />
beu@lk-salzburg.at<br />
www.lk-salzburg.at<br />
8<br />
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