Unser Autor: Hansgeorg Schönberger, N.U. Agrar GmbH, Schackenthal
Die hohen Niederschläge seit vergangenem Sommer haben zu einem eklatanten Absinken der pH-Werte im Boden geführt. Auf Testflächen ließen sich zwischen 0,5 und 1,2 geringere pH-Werte messen.
Ursache dafür ist die Verlagerung der zweiwertigen Kationen Ca++ und Mg++ aus der Wurzelzone. Auf tiefgründigen Böden ist das weniger problematisch, weil die verlagerten Kationen zusammen mit Stickstoff oder Schwefel durch das Kapillarwasser wieder in die Wurzelzone gelangen – damit steigt der pH-Wert hier von selbst wieder an.
Auf Böden mit geringer Kapillarität (z. B. Sand-, Schotterflächen) bzw. auch auf Böden mit Unterbodenverdichtungen, die den Aufstieg des Kapillarwassers behindern, dürfte das nicht der Fall sein. Auf diesen Böden ist es angebracht, die für die kommenden Jahre vorgesehene Kalkung vorzuziehen, um die Kalkauswaschung auszugleichen und Ertragseinbußen zu vermeiden.
Bedeutung des pH-Wertes
Wichtig ist zunächst, den Einfluss des pH-Wertes zu kennen – hier das Wichtigste: Die im Boden vorkommenden Tonminerale und Humuspartikel sind als Kolloide nach außen negativ (-) geladen und wirken wie viele kleine Magnete, die positiv (+) geladene Kationen an sich ziehen. Tonminerale untereinander und Humus würden sich gegenseitig abstoßen. Der Boden hätte dann keine feste Konsistenz.
Erst wenn die Bindungsstellen durch positiv geladene Teilchen bzw. Kationen (H+, K+, Na+, NH4+, Ca++, Mg++) besetzt sind, lagern die Kolloide aneinander bzw. können durch zweiwertige Kationen (Ca++, Mg++) miteinander verbunden sein.
Durch diese Verbindung – die Ca-Brücken – bekommt der Boden seine stabile Struktur. Auch Magnesium kann Kolloide verbinden, diese Bindung ist allerdings aufgrund des geringeren Durchmessers des Mg-Atoms und der größeren Wasserhülle sehr instabil. Die Folge: Der Boden neigt zum Verschmieren, sobald er feucht wird.
K+, Na+ und NH4+ sind einwertige und wie Ca++ und Mg++ basisch wirksame Kationen, die den pH-Wert steigern. Allerdings können die erstgenannten keine Brücken bilden und lassen den Boden daher leichter verschlämmen. Für eine günstige Bodenstruktur sollten deshalb die
Ca++-Ionen zwischen 75 und 80 %,
Mg++-Ionen zwischen 10 und 15 %
und einwertige Kationen (K+, Na+, NH4+) zusammen nicht mehr als 7 % der Kationen-Austausch-Kapazität (KAK) ausmachen.
Sind im Boden nicht ausreichend basisch wirkende Kationen vorhanden, werden die freien negativen Ladungsplätze durch Wasserstoff-Ionen (Protonen) belegt. Je mehr Plätze durch Wasserstoff (H+) belegt sind, umso niedriger ist der pH-Wert – dieser wird in der Bodenuntersuchung als negativer Logarithmus der H+-Konzentration dargestellt.
Folgen von zu niedrigen pH-Werten
Generell bedeuten zu niedrige pH-Werte demnach, dass H+-Ionen im Boden nicht genügend gepuffert werden. Das wirkt sich auf das sogenannte Redoxpotential im Boden aus: So wird z. B. bei zu niedrigen pH-Werten Aluminium (und auch Eisen sowie andere Schwermetalle) freigesetzt.
Zu viel Aluminium wie auch ein Übermaß an Eisen oder Mangan rufen „Säureschäden“ vor allem in (Winter-) Gerste hervor, die darauf mit einem Abbau der Feinwurzeln reagiert. Zudem wird Phosphor bei zu niedrigen pH-Werten als Al- bzw. Fe-Phosphat festgelegt, was die P-Verfügbarkeit einschränkt.
Bei pH-Werten unter 5,8 muss man auch verstärkt mit Molybdän-Mangel rechnen. Dadurch kann Nitrat nicht reduziert und in Eiweiß eingebaut werden, die Herbizidverträglichkeit nimmt ab und die Befruchtung leidet. Dazu kommt, dass Knöllchenbakterien bei niedrigen pH-Werten keinen Stickstoff binden können, weil für die Bildung der Nitrogenase ebenfalls Molybdän notwendig ist.
Zusätzlich führen niedrige pH-Werte noch zu Folgendem:
Kohlhernie breitet sich verstärkt aus.
Mikroorganismen arbeiten im Boden nur noch eingeschränkt, vor allem wird die Nitrifikation weitgehend eingestellt.
Die Löslichkeit und damit die Wirkung von ALS-Hemmern mit Bodenwirkung wie Mesosulfuron (Atlantis) oder Propoxycarbazone (Attribut, Atlantis Flex) sinkt.
Hinweis: Die Ursache für extreme Ertragsabstürze vor allem von Wintergersten- und Rapsbeständen ist in vielen Fällen ein zu niedriger pH-Wert.
Folgen von zu hohen Werten
Zu hohe pH-Werte (über pH 7) bewirken eine Oxidation von Schwermetallen wie Mn, Zn, Cu und Fe. Weil deren Oxide nicht wasserlöslich sind, können sie von den Pflanzen nicht aufgenommen werden. Zudem wird Bor bei hohen pH-Werten in Polyboraten gebunden, die nur schwer wasserlöslich sind. Das heißt: Trotz hoher Borgehalte im Boden kann Bormangel auftreten.
Bei zu hohen pH-Werten und zu viel Kalk im Boden wird obendrein Phosphor als Ca-Phosphat festgelegt. Es wird mit der Bodenuntersuchung zum Großteil miterfasst, lässt sich durch die Pflanzen aber nicht nutzen. Mithilfe versauernd wirkender Dünger, wie z. B SSA ist es möglich, Phosphor wieder aus den Ca-Phosphaten freizusetzen.
Kalzium – ein Schlüsselnährstoff
Die genannten Aspekte zeigen, wie wichtig ein zum Standort passender pH-Wert ist. Unterstrichen wird das noch durch Folgendes: Weil bei niedrigem pH-Wert der H+-Anteil hoch ist und das Wasserstoff-Ion sehr klein, kommt es zu einem geringen Abstand zwischen den Bodenpartikeln. Dadurch lagert der Boden dichter und kann umso weniger Wasser speichern, je niedriger der pH-Wert ist.
Durch eine Ca++-Gabe im Rahmen der Kalkung entstehen Brücken, welche die Tonminerale auf Abstand halten – trotzdem sind sie aber miteinander verbunden. Dadurch können die Bodenaggregate im Inneren mehr Wasser pflanzenverfügbar speichern . Die bessere Bodenstruktur resultiert also weniger aus dem höheren pH-Wert als vielmehr aus dem höheren Ca-Anteil im Boden.
Unterschätzen Sie die Bedeutung des Ca-Ions auch nicht für die Pflanze selbst. So ist z. B. Kalzium zusammen mit Kalium für die Gewebefestigkeit und Frosttoleranz verantwortlich. Schäden infolge einer unzureichenden Ca-Versorgung können vor allem auf leichten Böden mit niedrigen pH-Werten auftreten, auf denen der absolute Gehalt an Ca-Ionen im unteren Bereich liegt. Auf schweren Böden ist das anders: Trotz niedriger pH-Werte sind hier oft noch genügend Ca-Ionen für die Versorgung der Pflanzen verfügbar.
Im Rahmen der Bodenuntersuchung werden bei uns der pH-Wert und die Gehalte an Phosphor, Kalium und Magnesium ausgewiesen. Kalzium dagegen nicht, weil man davon ausgeht, dass der pH zum überwiegenden Teil durch den Kalk beeinflusst wird. In anderen Ländern, z. B. in Tschechien, wird hingegen auch der Ca-Gehalt im Boden gemessen.
Generell sollten sandige Böden wenigstens 3.000 ppm Ca im Boden aufweisen, Lehmböden über 4.000 ppm Ca und Tonböden über 6.000 ppm Ca (Untersuchung nach Mehlich). Eine zusätzliche Ca-Analyse oder eine KAK-Untersuchung ist hilfreich, wenn sich in Ihrer Standardbodenuntersuchung Auffälligkeiten zeigen, wie z. B., dass
der Boden trotz eines hohen pH-Wertes zum Verschlämmen neigt,
die Pflanzen einen Ca-Mangel auch bei hohen pH-Werten erkennen lassen,
zu viel Magnesium im Verhältnis zum Kalium gemessen wird.
Empfehlung: So hoch ist der Kalkbedarf
Um u. a. die Bodenstruktur stabil zu halten, ist es somit wichtig, auf eine ausreichende Kalkversorgung zu achten. Generell gilt dabei: Je höher der Tongehalt des Bodens, umso höher muss der pH-Wert sein, um die Aggregatstabilität sicherzustellen.
Um den Kalkbedarf zu ermitteln, können Sie die Bedarfswerte aus Übersicht 1 heranziehen.
Dargestellt ist der Bedarf abhängig vom Tonanteil des Bodens, der zur Erhaltungs- bzw. Aufkalkung eines Bodens erforderlich ist. Die Ziel-pH-Werte gelten für Böden bis 4 % Humus. Je Prozentpunkt mehr Humus nimmt der Ziel-pH um 0,1 ab. Ein Beispiel: Ein humoser lehmiger Sand (10 % Ton) mit 8 % Humus hat demnach einen Ziel-pH von 5,7 statt 6,1.
Die Werte zur Erhaltungskalkung beziehen sich auf (Winter-) Niederschläge von 300 mm. Regnet es mehr, nimmt die Kalkauswaschung zu. Allerdings ist die Kalkmenge, die man höchstens auf einmal ausbringen sollte, begrenzt. Die Maximalmengen pro Jahr finden Sie ebenfalls in Übersicht oben. Diese ergeben sich aus der Pufferung des Bodens in Abhängigkeit vom Tongehalt. Eine Überkalkung führt zur Festlegung von Phosphor als Ca-Phosphat und von Spurenelementen als Oxid.
Welche Kalkdünger?
Die Kalkdünger unterscheiden sich in ihrer Reaktionsgeschwindigkeit und lassen sich wie folgt einteilen: Schnell wirkende Kalke sind
Branntkalk (CaO) mit ca. 85 % CaO,
Mg-Branntkalk (MgO + CaO) mit rund 70 % CaO + 15 % MgO,
Löschkalk (Ca(OH)2) mit ungefähr 70 % CaO,
Mg-Löschkalk (Ca(OH)2 + Mg(OH)2) mit ca. 70 % CaO + 15 % MgO
Der Dünger Femikal (40 % CaO + 10 % MgO) ist ebenfalls ein schnell wirksamer Kalkdünger. Er besteht aus Brannt-/Löschkalk, gemischt mit kohlensaurem Mg-Kalk. Aufgrund der stabilen Körnung lässt er sich gut mit einem normalen Düngerstreuer ausbringen. Geeignet ist der Dünger daher vor allem auch für die Kopfkalkung und die Ca-Düngung zur Abpufferung von Säureschäden.
Zu den langsam wirkenden Kalken gehören u. a.
Kreidekalke (CaCO3, Kohlensaurer Kalk) mit 85 % CaCO3 bzw. rund 50 % CaO,
Kohlensaurer Mg-Kalk mit 70 % CaCO3 + 20 % MgCO3 bzw. ca. 40 % CaO + 10 % MgO,
Magnesium-Mergel mit 55 % CaCO3 + 40 % MgCO3 bzw. ca. 30 % CaO + 20 % MgO.
Kohlensaure Kalke (Ca- und Mg-Carbonate) wirken je nach Herkunft und Vermahlungsgrad unterschiedlich schnell. Weicherdige Algen- bzw. Kreidekalke werden schneller umgesetzt als Jura- oder Dolomit-Kalke.
Zudem gibt es sehr langsam wirkende, grob vermahlene dolomitische Kalkmergel (CaCO3 + MgCO3). Es kann Jahre dauern, bis sich eine Kalkung mit Schottermergel in der pH-Untersuchung niederschlägt. Insofern empfiehlt es sich, die Wirkgeschwindigkeit bei Preisvergleichen mit zu berücksichtigen.
Hinweis
Bei grob vermahlenen kohlensauren Kalken ist mit einer Ca- bzw. Mg-Freisetzung von nur 1 bis 2 % pro Jahr aus dem dolomitischen Kalkmergel zu rechnen. Die Freisetzung nimmt aber mit dem Vermahlungsgrad zu, bei feinster Fraktionierung kann man sogar eine Freisetzungsrate von bis zu 25 % ansetzen. Entscheidend ist die Angriffsfläche der Kalkpartikel – diese steigt, je kleiner die Kalkkörner sind. Zudem gilt: Je niedriger der pH-Wert ist, umso schneller wirkt der kohlensaure Kalk.
Infos zu Carbo-, Hütten- und Algenkalken
Carbokalk ist ebenfalls ein kohlensaurer Kalk, der aber aufgrund seiner Struktur schnell wirksam ist. Je nach Kalkart, die in der Zuckerfabrik eingesetzt wird, enthält der Carbokalk Mg-Gehalte zwischen 0 und 15 %. Zusätzlich muss man den P- und NH4-Anteil berücksichtigen. Mit 3 t/ha Carbokalk bringen Sie ca. 35 kg/ha P2O5 und 20 kg/ha NH4-N aus.
Ca- (bzw. Mg-) Silikate sind Industriekalke, die als Abfall- und Nebenprodukte anfallen (Hütten- und Converterkalke). Sie enthalten ca. 75 % Ca2SiO4, das entspricht 40 bis 50 % CaO. Als Nebenbestandteile weisen sie Spurenelemente wie Bor, Mangan, Zink, Kupfer, Molybdän und Kobalt in unterschiedlichen Konzentrationen auf. Hütten- bzw. Converterkalke wirken sehr langsam (vier bis sechs Jahre).
Die Algenkalke (z. B. Timac-Kalk) werden durch Trocknen und Vermahlen von Algen aus dem Meer gewonnen. Diese Kalke sind weicherdig, also porös, und werden aufgrund der großen angreifbaren Oberfläche schnell umgesetzt. Algenkalke enthalten oft auch etwa 50 ppm Bor – demnach rund 50 g/t. Sie sollten möglichst nicht mehr als 3 % NaCl (Kochsalz) aufweisen.
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Hinweis: Wann Sie mit einer Wirkung der verschiedenen Kalkdünger rechnen können, sehen Sie in Übersicht 2:
Abhängig von der Wirkgeschwindigkeit und den Eigenschaften der Dünger lässt sich eine Empfehlung ableiten. Welcher Kalkdünger demnach für welchen Boden geeignet ist und welche Ziele man mit der Kalkgabe erreichen kann, entnehmen Sie folgender Übersicht.
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Wann sollte man kalken?
Die Aufkalkung mit kohlensauren Kalken sollte auf die Getreidestoppel vor Blattfrüchten (Raps, Rüben, Leguminosen) erfolgen. Damit ist die Wirkung zur nachfolgenden Blattfrucht gesichert.
Bei niedrigen pH-Werten empfiehlt sich Folgendes:
Düngen Sie kohlensauren Kalk schon auf die Stoppel vor Getreide.
Vor der Raps-, und bei sehr niedrigen pH-Werten auch vor der Wintergerstenaussaat, ist es angeraten, 600 bis 1.000 kg/ha (Mg-) Branntkalk oder 1.000 bis 2.000 kg/ha Femikal in den Saathorizont einzuarbeiten bzw. nach der Saat obenauf zu streuen. Mit dem Branntkalk lassen sich auch Schnecken bekämpfen.
Um Kohlhernie in Raps einzudämmen, sollte man Branntkalk (oder Femikal) auf den saatfertigen Boden streuen und mit der Saat einarbeiten, um die Ca-Konzentration in den oberen 5 cm des Bodens anzuheben.
Nach der Kartoffelernte empfiehlt sich eine Kalkgabe von 300 bis 500 kg/ha Branntkalk oder 700 bis 1.000 kg/ha Femikal auf den feingesiebten Boden. Das stabilisiert die Krümel und lässt den Boden weniger verschlämmen. Zudem wirkt sich die Gabe positiv auf die Stickstofffreisetzung und P-Verfügbarkeit aus.
Eine Erhaltungskalkung mit kohlensauren Kalken erfolgt am besten zum abtragenden Getreide.
Sind die pH-Werte hoch , können Sie mit Gips (CaSO4) auf Böden mit Werten von über 7 eine Kalziumdüngung vornehmen, ohne den pH-Wert anzuheben. Zusätzlich bringt man mit Gips auch Schwefel als Vorratsdüngung aus.
Für ein umfangreiches Basiswissen rund um den Boden empfehlen wir folgenden Ratgeber:
