kalkung und...
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit
Jutta Rogasik
Paul Kurtinecz
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
KalkdüngungKalkdüngungKalkdüngungKalkdüngungDer Kalk im Boden hat auf die physische Beschaffenheitphysische Beschaffenheitphysische Beschaffenheitphysische Beschaffenheit desselben, wie in der Lehre von der Agronomie gesagt worden ist, einen beträchtlichen Einfluß.
Die chemischechemischechemischechemische oder eigentlich düngendedüngendedüngendedüngende WirkungWirkungWirkungWirkung des Kalkes scheint wieder von zweierlei Art zu sein.
Eines Theils wirkt er als ein bloß zersetzendes Mittel auf den Humuszersetzendes Mittel auf den Humuszersetzendes Mittel auf den Humuszersetzendes Mittel auf den Humus, den er auflöst. Anderen Theils aber ist es höchst wahrscheinlich, daß der Kalk auch durch seine Kohlensäure etwas wirke, und durch selbige den Pflanzen wirkliche Nahrung gebe.
A. D. Thaer (1821). Grundsätze der rationellen Landwirtschaft. Die lehre vonder Düngung.
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Einschätzung der Sensitivität von Böden
0 10 20 30gefährdete Flächenanteile in dengemäßigten Klimaten n. FAO [%]
0 10 20 30
geringe Bodenfruchtbarkeit
geringe Wasserhaltefähigkeit
saisonale Staunässe
Al-Toxizität (zu niedriger pH)
Sodizität (zu hoher pH)
Salinität (Versalzung)
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Kalkung beeinflußt die pH-Werte im Boden
y = 2,7665x + 4,338r = 0,919n= 138
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
CaCO3 [t ha-1 a-1]
pH H
2O
Kurtinecz, 2002
CaCO3 [t ha-1 a-1]
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Synergistische und antagonistische Wirkungen der aufgenommenen Nährstoffe in der Pflanze
Nährstoffkonzentration chemische Form der Elemente Relationen zwischen den Nährstoffen
Bodenfeuchte und Bodentemperatur Mikrobiologische Aktivität
natürlicher Gehalt Eintrag und Austrag
Intensität
Rate
Quantität
Bodenlösung
Nährstoffvorrat im Wurzelraum
Scheffer, Schachtschabel, 1984
Nährstoffverfügbarkeit in Böden
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Nährstoffverfügbarkeit
Die Nährstoffverfügbarkeit wird von zahlreichen Faktoren beeinflußt:• wirksame Nährstoffkonzentration• Wechselwirkung mit anderen Nährstoffen oder auch Schadstoffen• Nährstoffvorrat im durchwurzelten Bodenraum• Nachlieferungsrate • Aufschlußvermögen der Nährstoffe in der Rhizosphäre• Bodenfeuchte und -temperatur• mikrobiologische Aktivität im Boden • Ton- und Humusgehalt des Bodens sowie die Bodenreaktion• Verwitterungsintensität
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Konstellation ausgewählter Bodeneigenschaften für Ertragsklassen von Winterweizen auf Sand - Braunerde
pH
Mg [mg · kg ]-1
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������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
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������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 0,8 1,0 1,26,5 5,5 4,5
10
8
6
100
80
60
120
60
80
100
120
20
40
60
40
Ertragsklassen
< 40 dt · ha 40 - 50 dt · ha > 60 dt · ha
Grenzwertbereich
-1-1
-1
Ton und Feinschluff [%]
OBS [%]
P [mg · kg ]-1
K [mg · kg ]-1
��������������������
��������������������
��������������������
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Konstellation ausgewählter Bodeneigenschaften bei unterschiedlichem Ertragsniveau von Zuckererüben
B
N [%]
Mg[mg·kg-1]
P[mg·kg-1]
OBS[%]
pH
FA[%]
Ertrag [dt ha-1]
600
400
200
10
5
0,5 1,0
0,06
0,034,0
5,0
6,0
60 30
0,30
0,20
0,10
20
40
60
80
[mg·kg-1]
Eine Gruppierung des Datenmaterials bei vorgegebenen Klassengrenzen der Bodenmerkmale zeigt,daß Defekte im Boden hinsichtlich Nährstoffversorgung erhebliche Ertragsminderungenzur Folge haben. Grenzstandort für ZR: Braunerde
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Kalk liefert die Nährstoffe Calcium (Ca)
und Magnesium (Mg)
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Bedeutung von Calcium und Magnesium für das Pflanzenwachstum
kg ha-1 Ca• Entzug: 5 - 100• Auswaschung: 30 - 300• Deposition: 5 - 20
• Verlust: 30 - 380
Ausgleich durch regelmäßige Kalkung!!!
!Förderung des Wurzelwachstums
!Stabilisierung der Zellwände
!Steigerung der Enzymaktivität
!Verantwortlich für Osmoseregulation
! Hemmung der Eiweißsynthese
! Hemmung der Assimilation
! Beeinträchtigung des P-Transports
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Winterweizen:• ohne Kalk• pH-Wert = 4,0
Mais:• ohne Kalk• Symptome von P- und Mg-Mangel
CaCa--MangelMangel• Blätter verformt und verkümmert• gestauchter Sproß• Herz- und Trockenfäule• Braunherzigkeit
PP--MangelMangel• Pflanzen dunkel bis blaugrün• Sproß kurz, dünn• geringe Bestockung
MgMg--MangelMangel• rötlich bis purpurfarbene Blätter• Chlorosen• Chlorophyllschoppung• Vertrocknen der Blätter
Bergmann, 1984
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
CaCa--MangelMangelInnenblattnekrosen bei Chinakohl
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
CaCa--MangelMangelInnenblattnekrose bei Chinakohl
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
MgMg--MangelMangel
perlschnurartige Marmorierungen der grünen Blattspreiten
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Beeinträchtigung des Maiswachstums bei niedrigem pH
Durch hohe Al-Konzentration induzierte Ca- und Mg-Mangelsymptome
http://hubcap.clemson.edu
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Wurzellängenwachstums von Mais in Abhängigkeit vom pH
• Behinderung des Wurzellängenwachstums bei pH < 5,0
• Absterben der Wurzelspitzen
• Schädigung der Wurzelmembran bei geringen pH-Werten und unzureichender Ca-Konzentration in der Bodenlösung
http://hubcap.clemson.edu
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Der optimale Kalkzustand aus der Sicht der Nährstoffverfügbarkeit ist die Frage nach dem
optimalen pH-Wert!
Einfluß des pH-Wertes auf den Wintergerstenertrag (1996)
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0pH
Kor
nert
rag
[t·ha
-1]
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Bodenart Ton [%] pH
Sand ≤ 5 5,4 bis 5,8
schwach lehmiger Sand
5 bis 12 5,8 bis 6,3
stark lehmiger Sand
12 bis 17 6,1 bis 6,7
sandiger/schluffiger Lehm
17 bis 25 6,3 bis 7,0
schwach toniger Lehm bis Ton
>25 6,4 bis 7,2
Optimale pH-Klassen für Ackerland zur Einstufung der Kalkversorgung des Bodens
(pH-Bestimmung nach CaCl2-Methode, Humusgehalt des Bodens ≤ 4,0%)
Kerschberger, 2001
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Was muß ein optimaler pH-Wert berücksichtigen?
Verfügbarkeit von Makro- und Mikronährstoffentoxische Wirkung von Al und MnMobilität toxischer SchwermetalleHumusabbauBodengefügeBiodiversität ...
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Einfluß langjähriger Kalkung auf Boden-pH sowie P und Mo-Gehalte von Winterweizen
(Albic Luvisol, Livada, 2001, Bestockung)
1,501,500,750,750,500,500,250
0,770,770,630,630,610,610,280,14Mo [ppm]
0,520,520,470,470,450,450,390,27P [%]
7,47,46,86,86,56,55,64,6pH
Kalkdüngung [t ha-1 a-1 CaCO3]
Kurtinecz, 2002
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Bodeneigen- schaften
Braunerde n = 1127
Parabraunerde n = 640
Schwarzerde n = 62
pH: 4,3 – 6,7 pH: 4,7 – 7,7 pH: 6,0 – 7,2
P [mg·kg-1] 16 12 8
Mg [mg·kg-1] 10 10 10
B [mg·kg-1] 0,7
Mn [mg·kg-1] -252
Einfluss des pH-Wertes auf ausgewählte Nährstoffgehalte im Boden
(Regressionskoeffizienten (b) aus der linearen Einfachregression)
Mit der Veränderung des pH-Wertes ändert sich die Verfügbarkeit von P, Mg, B und Mn sehr unterschiedlich.
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Ca Sprossr = 0,94
Ca Wurzelr = 0,87
Mg Sprossr = 0,69
Mg Wurzelr = 0,84
nmol g-1 TM
pH pH
pH pH
Einfluß des pH-Wertes auf Nährstoff-konzentrationenin Sproß und Wurzel (Agrostis capillaris L.)
nmol g-1 TM
nmol g-1 TM nmol g-1 TM
Tyler, Olssen, 2001
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
B Sprossr = 0,93
B Wurzelr = 0,25
Mn Sprossr = 0,95
Mn Wurzelr = 0,54
pH pH
pH pH
Einfluß des pH-Wertes auf Nährstoff-konzentrationenin Sproß und Wurzel(Agrostis capillaris L.)
nmol g-1 TM nmol g-1 TM
nmol g-1 TMnmol g-1 TM
Tyler, Olssen, 2001
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
MnMn--MangelMangel
• Mangelsymptomezuerst an jungen Blättern
• Chlorotische und nekrotische Streifenparallel zu den Blattnerven
• Dörrfleckenkrankheit beiHafer
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Cd Sprossr = 0,54
Cd Wurzelr = 0,93
Cu Sprossr = 0,63
Cu Wurzelr = 0,48
nmol g-1 TM
pH pH
pH pH
Einfluß des pH-Wertes auf Nährstoff-konzentrationenin Sproß und Wurzel (Agrostis capillaris L.)
nmol g-1 TM
nmol g-1 TMnmol g-1 TM
Tyler, Olssen, 2001
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Verfügbarkeit von Schwermetallen
Für die ökologischen Auswirkungen von Schwermetallgehalten in Böden ist die Konzentration und Speziesverteilung der Schwermetallein der Bodenlösung von Bedeutung, da damit sowohl die Mobilität als auch die Pflanzenverfügbarkeit eng korrelieren.
Beginnende Mobilisierung verschiedener Metalle in Böden in Abhängigkeit vom pH-Wert (SCHIMMING 1990).
Cd Zn Ni Co Cu As CrIII Pb Hg6,5 6 - 5,5 5,5 5,5 4,5 4,5 – 4 4,5 – 4 4 4
Wichtig: Kalke sind auch Quellen für Schwermetalle!!!
Gryschko, Horlacher, 1997
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
100100
6,025,75,726,25,844,85,622,96,032,4
pHCa2+ [meq kg-1]
Kalkung beeinflußt den Kationenbelag am Austauscher!
Kurtinecz, Rogasik, 2002
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Warum ist eine Kationen-Nährstoffbilanz notwendig?
"" induzierter Mg-Mangel bei K-Überschuss (Weidetetanie!!!)"" Ersatz ausgewaschener Kationen (Ca, Mg)"" Hohe K+-, Na+- bzw. NH4
+-Sättigung behindert die Ca-Aufnahme"" Beeinträchtigung des Wurzelwachstums vor Sichtbarwerden der
Ca-Mangelsymptome "" Hohe K+ Sättigung reduziert die Wirkung von Ca auf die
Resistenz von Pflanzen gegenüber Krankheiten"" Zerstörung der Bodengare bei ∑(K+, Na+, NH4
+) ≥ 15% (Hohe K-und NH4-Gehalte im Boden sind ein Problem bei Gülledüngung!!!)
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Kationenbelegung der Bodenaustauscher
Ca2+ Mg2+ K+ Na+ H+ KAK% meq kg-1
60 - 65 15 - 20 6 - 8 <3 10 - 15 < 5070 - 80 10 - 15 2 - 5 <1 10 - 15 >100
# Kationenbilanzen sind standortspezifisch zu bewerten;ƒ(Bodenart, Fruchtart).
# Es besteht noch großer Forschungsbedarf!
# Trotzdem, pH ist einer der wichtigsten und am häufigsten verfügbaren Kenngrößen des Bodens.
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Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Nährstoffverfügbarkeit“
Die Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit durch sachgerechte Kalkung ist eine Hauptaufgabe
nachhaltiger landwirtschaftlicher Bodennutzung.
Solum Divitiae Societatis!!!