Über den effizienten und kostengünstigen Einsatz von Phosphat und Kali informiert Dr. H. Schönberger, N.U. Agrar GmbH, Schackenthal.
In den letzten 20 Jahren haben sich die Vorräte an Phosphor und Kali im Boden nahezu halbiert. In manchen Ackerbaubetrieben wurde die Versorgung mit Grundnährstoffen im Boden sogar fast unter die Armutsgrenze gedrückt. Das merken wir vor allem dann, wenn ausgepowerte Pachtflächen wieder in die eigene Bewirtschaftung genommen werden.
In solchen Fällen ist es nicht allein damit getan, den Entzug an Nährstoffen zu decken. Auch der Boden muss aufgedüngt werden, damit eine ausreichende Konzentration an verfügbaren Nährstoffen im Wurzelraum vorliegt, um auch bei intensivem Wachstum eine ausreichende Aufnahme sicherzustellen.
Verfügbarkeit hängt vom Wasser im Boden ab
Die Anlieferung von Nährstoffen an die Wurzel erfolgt zum einen mit dem Transpirationsstrom durch den „Massenfluss“. Wenn die Pflanze genug Wasser aufnehmen kann, hat sie keine Schwierigkeiten, damit auch Nitrat-, Sulfat-, Kalzium- oder Magnesium-Ionen aufzunehmen. Diese leicht löslichen Nährstoffe müssen nicht zwingend in den Boden eingearbeitet werden, wenn nach der Düngung so viel Niederschläge fallen bzw. der Boden bei der Düngung noch so feucht ist, dass diese Nährstoffe in Lösung gehen können.
Anders ist die Situation beim Kalium (oder Ammonium). Diese Elemente werden durch die Austauscher wie durch einen Magneten festgehalten. Sie gehen nur in Lösung, wenn die Pflanzen im Wachsen sind und die Bodenlösung um die Wurzeln herum an diesen Nährstoffen verarmt. Die Nährstoffe wandern dann aufgrund des Konzentrationsgefälles von Bodenpartikeln oder Düngerkörnern zur Wurzel. Diesen Vorgang nennt man Diffusion. Der gleiche Vorgang tritt ein, wenn Sie Farbe in einen Wassereimer schütten, die sich dann, ohne zu rühren, im Eimer verteilt.
Damit die Nährstoffe diffundieren können, sind höhere Wassergehalte notwendig als für den von der Transpiration abhängigen Massenfluss.
Auf Böden mit hohem Sorptionsvermögen, insbesondere auf Trockenstandorten, ist eine Verlagerung von einwertigen Kationen in tiefere Schichten kaum möglich, weil diese an den Austauschern kleben bleiben.
Die Kaliumversorgung lässt sich deshalb auf sorptionsschwachen Böden mit geringen Tongehalten relativ leicht in Griff bekommen. Schwieriger ist das auf schweren Böden in Trockengebieten, die eine hohe Sorptionskapazität aufweisen. Auf diesen Böden müssen die Austauscher erst durch Düngung gesättigt werden, bevor die Pflanze das Kalium voll nutzen kann.
Phosphor lockt die Wurzeln an
Phosphor ist nur als Hydrogen-Phosphat oder an einwertige Kationen gebundenes Phosphat (z. B. Ammonium-Phosphat) wasserlöslich. Mit zweiwertigen Kationen bildet Phosphor wasserunlösliche Verbindungen, so z. B. bei freiem Kalk im Boden Kalzium-Phosphat (Apatite) oder bei niedrigen pH-Werten Eisen- bzw. Aluminium-Phosphate, die ebenfalls nicht aufgenommen werden können.
Eisen- (und Al-)Phosphate werden durch Anheben des pH-Wertes (Kalkung) wieder verfügbar. Kalzium-Phosphate erfordern dagegen eine Versauerung des Bodens z. B. durch Wurzelausscheidungen oder SSA-Düngung.
Wasserlösliche Phosphate unterliegen auf Böden mit zu niedrigen oder zu hohen pH-Werten allerdings der „Alterung“ und werden durch die Bindung an zweiwertige Kationen schnell wieder immobilisiert.
Im Wasser gelöstes Phosphat wird durch Diffusion zur Wurzel transportiert, allerdings nur über wenige Millimeter. Je mehr zweiwertige Kationen im Bodenwasser gelöst sind, die das gelöste Phosphat wieder binden können, umso kürzer ist die Diffusionsstrecke.
Die Pflanze versucht deshalb, dem Phosphat entgegenzuwachsen. Für die Phosphat-Aufnahme sind somit das aktive Wachstum (Wärme!) und die intensive Durchwurzelung des Bodens entscheidend, damit auch die Bodenstruktur. Je geringer die P-Versorgung im Boden, umso intensiver muss die Durchwurzelung des Boden sein, damit auch bei starkem Wachstum eine ausreichende P-Aufnahme sichergestellt ist. Eine schwache P-Versorgung wirkt sich deshalb bei kalter Witterung besonders nachteilig aus.
Die Verfügbarkeit des Kaliums hängt vorwiegend ab
von der Bindung an die Tonminerale, also von der Bodenart,
deren Sättigung durch Kationen
und vom Wasserhaushalt des Bodens.
Dagegen wird die Verfügbarkeit des Phosphors beeinflusst
durch den pH-Wert,
durch die Durchwurzelbarkeit des Bodens
und noch stärker durch die Wasserversorgung.
Auch zu viel Wasser verringert die P-Aufnahme, wenn dadurch die Bildung der Feinwurzelbildung eingeschränkt wird. j
Phosphor: Unterboden verarmt bei pfluglos
Wenn langjährig gar nicht oder erheblich weniger gedüngt wurde als der Nettoentzug, gingen die P- und K-Gehalte in den letzten 20 Jahren immer mehr in den Keller. In vielen Schlägen nahmen die Gehalte an P2O5 um 10 bis 15 mg, an K2O um 10 bis 20 mg/100 g Boden ab. Das sind 400 bis 600 kg P2O5 bzw. 400 bis 800 kg/ha K2O, bei Gehalten unter 10 mg. Wird noch regelmäßig gepflügt, bleiben die Nährstoffe in der Krume regelmäßig verteilt. Anders sieht es aus, wenn längere Zeit keine wendende Bodenbearbeitung erfolgte.
In einem zu Schackenthal benachbarten Betrieb wird seit 17 Jahren nicht mehr gepflügt. Die Gehalte an P2O5 lagen anfangs bei 21 mg/100 g Boden (CAL-Methode). Seitdem wurden 680 kg/ha P2O5 gedüngt, aber 920 kg/ha P2O5 entzogen. Rein rechnerisch müssen die Gehalte um 4 bis 5 mg abgesunken sein, was auch den Messwerten von 16 mg P2O5/100 g Boden entsprach. Damit war der Boden immer noch ausreichend versorgt (Stufe C). Trotzdem zeichneten sich auf diesem Schlag immer wieder Stellen ab, die den Verdacht auf P-Mangel aufkommen ließen, der durch Pflanzenanalysen auch bestätigt wurde.
Die anschließende schichtweise Beprobung brachte folgendes Ergebnis:
In den obersten 10 cm wurden sogar 29 mg gemessen, also um 8 mg/100 g Boden mehr als vor 17 Jahren. In der Schicht zwischen 10 und 20 cm lagen 14 mg vor, unterhalb von 20 cm bis zur alten Bearbeitungsgrenze (30 cm) sogar nur noch 5 mg/100 g Boden. Unter der Bearbeitungsgrenze war Phosphor in der Schicht von 30 bis 50 cm mit weniger als 1 mg pro 100 g Boden kaum mehr nachzuweisen.
Somit wurden in den oberen 10 cm gut 120 kg/ha P2O5 angereichert, darunter nahm die Menge um 70 kg/ha ab, in der Schicht zwischen 20 und 30 cm sogar um 220 kg/ha P2O5. Offensichtlich wurde aus dem unteren Bereich der Krume erheblich mehr Phosphor aufgenommen.
Erklären lässt sich dies aus dem Verlauf der Bodenfeuchte: Die obersten 2 cm des Bodens sind auf diesem Standort an 80 bis 100 Tagen im Jahr staubtrocken, so dass daraus keine Nährstoffe aufnehmbar sind. Die Schicht bis 10 cm trocknet an 20 bis 30 Tagen aus, häufig in der Phase des Hauptwachstums Ende April bis Ende Mai. Die Schicht bis 20 cm betrifft es immerhin noch an 10 bis 15 Tagen. Damit kann die Pflanze bei anhaltender Trockenheit nur noch auf die Nährstoffe in der Schicht unterhalb von 20 cm zurückgreifen.
Bis dorthin wird Phosphat mit dem Grubber aber nicht eingemischt, geschweige denn eingewaschen. Deshalb kann die Pflanze in der Hauptwachstumsphase nicht genug Phosphor aufnehmen.
Die Kalium-Versorgung ließ auf diesem Standort, selbst nach 17 Jahren pflugloser Bestellung, noch keine stärkere Schichtung erkennen, die sich auf den Ertrag auswirken kann. Der Grund dafür ist in der hohen Sättigung der Austauscher mit Kationen und in der insgesamt guten Kalium-Versorgung auch im Unterboden zu suchen.
Auch die Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft (Zorn und Mitarbeiter, 2007) kommt zu ähnlichen Ergebnissen nach langjähriger pflugloser Bestellung. Die Phosphor-Gehalte halbierten sich meistens nach jeweils 10 cm, z. B. von 4,8 mg P/100 g in den oberen 10 cm auf 2,4 mg in 10 bis 20 cm und 1,4 mg in 20 bis 30 cm.
Anders als bei unserem Nachbarbetrieb nahmen die Kalium-Gehalte auf einigen Standorten der Landesanstalt im unteren Krumenbereich sogar stärker ab als die P-Gehalte, z.B. von 15 auf 5 bzw. sogar auf 3 mg K/100 g Boden. Das dürfte auf der in diesen Untersuchungen insgesamt geringeren Kaliumzufuhr und der knappen Sättigung der Austauscher liegen.
Wie hoch muss die Nährstoff-Konzentration sein?
Entscheidend für das erreichbare Ertragsniveau ist die Nährstoffaufnahme während des Schossens, wenn die späteren Ertragsorgane (Körner je m2) festgelegt werden. Zwischen dem 2-Knoten-Stadium und der Blüte muss ein Getreidebestand zwischen 1,5 und 2,5 kg/ha P2O5 bzw. zwischen 2,0 und 3,0 kg/ha K2O aufnehmen können. Für die Aufnahme spielt der Wassergehalt im Boden eine entscheidende Rolle: Optimale Bedingungen für die P-Aufnahme liegen bei 60 bis 80 % der Feldkapazität vor. Im übernassen Boden, vor allem aber im trockenen Boden geht die Aufnahme von Phosphor und Kalium stark zurück. Bei 40 % der Feldkapazität kommt nur noch die Hälfte an diesen Nährstoffen in der Pflanze an.
Somit muss die Phophor- und Kaliumkonzentration in Böden, die regelmäßig trockenfallen, höher sein, als auf Standorten mit meist geregeltem Wasserhaushalt. Bei regelmäßiger Frühjahrstrockenheit sind in Böden mit geringen Tongehalten und einem pH-Wert von 6,0 wenigstens 12 mg P2O5/100 g Boden (CAL) notwendig, um den P-Bedarf für ein Ertragsniveau von 80 dt/ha GE sicherzustellen. Auf mittel-schweren Böden mit 15 % Ton (pH 6,5) müssen für ein Ertragsziel von 100 dt/haGE wenigstens 18 mg P2O5/100 g Boden vorliegen, auf schweren Böden (pH 7,0) wenigsten 20 mg.
Die Kalium-Versorgung muss auf Böden mit hohen Tongehalten mehr als doppelt so hoch sein, wie auf ausgeprochenen sandigen Böden.
So sollten Sie düngen
Im Bereich von 75 bis 100 % der in der Übersicht angegebenen Werte sollte der Nettoentzug an Phosphor und Kalium ersetzt werden. Liegen die Gehalte darüber, können Sie die Düngung auch einmal aussetzen.
Bei niedrigeren Werten (50 bis 75 % der angegebenen Gehalte) ist wenigstens der Nettoentzug an Phosphor zu jeder Frucht zu düngen. Die Schaukeldüngung mit Phosphor ist weniger effektiv, weil dadurch die Ausnutzung schlechter wird.
Haben die Phosphorgehalte die Grenze von 50 % der Richtwerte unterschritten, muss zur Blattfrucht und zum abtragenden Getreide der Gesamtentzug an Phosphor gedüngt werden, zum Getrei-de nach Blattfrüchten genügt die Düngung des Nettoentzuges. Allerdings sollte die P-Düngung möglichst im Herbst erfolgen.
Auf schweren Böden mit mehr als 15 % Ton sollte Kalium möglichst vor bzw. mit der Aussaat eingearbeitet werden, wenn im Boden weniger als 75 % des Richtwertes enthalten ist. Das sichert auch bei Trockenheit eine ausreichende K-Versorgung in der Jugendentwicklung. Auf Böden mit geringer Sorption ist es deshalb angebracht, im Herbst nur so viel Kalium zu düngen, wie der Bestand vor Winter aufnehmen kann, den Rest sollten Sie im Frühjahr ausbringen.
Die schnelle Aufdüngung der Böden auf die angegebenen Richtwerte scheitert meist an den Kosten. Trotzdem muss zumindest der Nettoentzug ersetzt werden, um ein weiteres Absinken der Bodenvorräte zu vermeiden.
Was bringt die Blattdüngung?
Kurzfristig durch Trockenheit auftretende Mangelsituationen lassen sich mit einer Blattdüngung mit Phosphor gut überbrücken, z.B. mit 10 bis 20 l/ha NP-Lösung. Damit werden 3 bis 6 kg/ha P2O5 ausgebracht, die im Schossen besser wirken als 60 kg/ha P2O5 über den Boden, vor allem auch bei Trockenheit. Bei anhaltender Trockenheit, aber genug Wasser im Unterboden kann die Blattdüngung wiederholt werden, zumindest bis die Pflanzen eklatant auf den Wassermangel reagieren. Danach erhöht die Zufuhr von Düngersalzen den Wasserstress.
Auch Kalium kann, z. B. als Kaliumnitrat, über das Blatt gedüngt werden. Allerdings sind die Mengen begrenzt, die im Wasser gelöst werden können, so dass diese Maßnahme nur kurzfristige Effekte nach sich ziehen können. Von Vorteil ist, dass die Pflanze Kalium ohne negative Auswirkungen im Übermaß aufnehmen kann, wenn genügend Magnesium zur Verfügung steht. Zuviel aufgenommenes Kalium kann aus den älteren Blättern und aus absterbenden Trieben in den Neuzuwachs verlagert werden. Deshalb sollte Kalium auf Trockenstandorten auf jeden Fall vor der Saat eingearbeitet werden.
Um die Kaliumaufnahme auch im Frühjahr bei Trockenheit sicherzustellen, darf das Kalium, vor allem auf schweren Böden mit geringer K-Sättigung der Austauscher, vor dem Pflügen nicht eingemischt werden. Besser ist es, den Dünger mit dem Pflug möglichst konzentriert in die Zone oberhalb der Bearbeitungsgrenze einzubringen. Dadurch wird die Kaliumkonzentration im unteren Krumenbereich erhöht und weniger Kalium an die Tonminerale gebunden und dadurch festgelegt.
Kalium und Phosphor tief einbringen
Mit dem Grubber ist es nicht möglich, oberflächlich ausgebrachtes Kalium und Phosphor tiefer als 10 bis 15 cm einzumischen, selbst wenn 25 cm tief gelockert wird. Aus diesem Grund ist der untere Krumenbereich nach langjähriger pflugloser Bewirtschaftung vor allem an Phosphor oft stark verarmt, während die Gehalte in den oberen 10 cm sogar zugenommen haben können.
Mit Schläuchen hinter den Grubberscharen lässt sich der Dünger aber sehr wohl tief in den Boden einbringen. Vorteilhaft ist damit außerdem, dass die Nährstoffe in einem Depot konzentriert liegen und weniger festgelegt werden. Phosphor wirkt in diesem Fall wie ein Lockstoff auf die Wurzeln und zieht sie zum Düngerband hin.
Auf die Tiefendüngung reagieren vor allem Pfahlwurzler wie der Raps ausgesprochen positiv, weil sie dort Phosphor und Kali noch aufnehmen können, wenn die oberen 10 cm bereits staubtrocken sind. Aber auch das Getreide nutzt in einem trockenen Frühjahr das hinter dem Grubberschar eingearbeitete Kalium (und Phosphor) effektiver, als obenauf oder nur flach eingearbeitete Nährstoffe.
In unseren Versuchen lagen die Mehrerträge durch die tiefe Einbringung von Phosphor und Kali beim Raps zwischen 4 und 7 dt/ha gegenüber flacher Einar-beitung, beim Getreide zwischen 4 und 11 dt/ha.
Die flache Einarbeitung von Phosphor und Kalium brachte dagegen keine oder nur geringe Mehrerträge, weil die Versorgung in den oberen 10 cm des Bodens ausreichend hoch war. In Versuchen der Thüringer Landesanstalt auf Standorten mit schwacher P-Versorgung im gesamten Krumenbereich war dagegen die Unterfußdüngung mit der Ablage des Düngers unterhalb des Saathorizontes wesentlich effizienter als die Ausbringung mit dem Düngerstreuer. Mit 50 % der empfohlenen P-Menge wurde der gleiche Ertragsanstieg um 11 dt/ha erzielt, wie mit 150 % der vorgesehenen Düngung, die mit dem Düngerstreuer ausgebracht wurde. Offensichtlich wurden die im Düngerband konzentrierten Nährstoffe leichter aufgenommen.
