1

Phosphat und KaliBausteine nachhaltiger Ertragsbildung

1 Inhaltsverzeichnis

1. Pflanzen brauchen Nährstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. Böden als Grundlage landwirtschaftlicher Erzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3. Verfügbarkeit von Phosphat und Kali im Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Phosphat-Dynamik im BodenKali-Dynamik im BodenKali-FixierungAbschätzung der Pflanzenverfügbarkeit von Phosphat und Kali im BodenWasserhaushalt und NährstoffverfügbarkeitWurzelraum und NährstoffverfügbarkeitBodenstruktur und NährstoffverfügbarkeitHumus und NährstoffverfügbarkeitNährstoffaneignungsvermögen der Pflanze

4. Phosphat und Kali für das Pflanzenwachstum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15PhosphatKaliZeitlicher Verlauf und Höhe der Phosphat- und Kali-AufnahmeEinfluss von Phosphat und Kali auf Ertrag und QualitätPflanzenernährung und Pflanzengesundheit

5. Bedeutung der Phosphat- und Kali-Düngung für die Ertragsbildung in Abhängigkeit von der Bodenversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6. Grundlagen der Düngerbemessung für Phosphat und Kali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Möglichkeiten für eine standortspezifische Düngung

7. Phosphat- und Kali-haltige Mineraldünger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Phosphat-DüngerKali-DüngerPhosphat- und Kali-Düngung über organische Dünger

8. Rahmenbedingungen für die Phosphat- und Kali-Düngung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Düngeverordnung, Umweltaspekte, Ökologischer Landbau

9. Vorteile der mineralischen Phosphat- und Kali-Düngung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

PHOSPHAT UND KALIBausteine nachhaltiger Ertragsbildung

3

4

Pflanzen brauchen Nährstoffe

Zum Leben und Wachsen benötigen Pflanzenneben Licht, Wasser und Kohlendioxyd auchmineralische Nährstoffe. Eine nachhaltige Wirtschaftsweise muss darauf ausgerichtetsein, die mit Pflanzen oder Pflanzenteilendurch Ernte- oder Weidenutzung entzogenenNährstoffe dem Boden wieder zuzuführen.Damit bleibt die Bodenfruchtbarkeit langfristigerhalten oder wird sogar erhöht. Dieses Zielwird durch eine ausgewogene Düngungerreicht, die den Nährstoffbedarf der Kultur-pflanzen während der Wachstumsperiodesichert und somit einen optimalen Ertrag mithoher Qualität liefert.

Eine Voraussetzung dafür ist die gründlicheKenntnis der dynamischen Prozesse, denen dieNährstoffe in Böden und Pflanzen unterliegen.Nur mit dieser Kenntnis ist es möglich, sachge-rechte Empfehlungen für eine nachhaltige undressourcenschonende Düngung zu geben.

Allgemein sind Bedingungen anzustreben bzw.zu schaffen und zu erhalten, die eine möglichsteffiziente, d.h. verlustarme und ressourcen-schonende Nährstoffausnutzung der Düngungermöglichen.

In der vorliegenden Broschüre werden,ausgehend vom Boden als Wachstumssubstrat,die Nährstoffdynamik von Phosphat und Kali,deren Bedeutung für die Pflanze sowie dieKonsequenzen für die praktische Düngung dargestellt. Dieses Thema hat in den letztenJahren im Zusammenhang mit stark reduzierterGrunddüngung und zurückgehenden Phos-phat- und Kaligehalten im Boden an Aktualitätgewonnen.

1

2 Böden als Grundlage landwirtschaftlicher Erzeugung

5

2

Böden sind fundamentale Bestandteile allerLandschaftsökosysteme. Sie erfüllen vielfältigeFunktionen im Naturhaushalt.

Böden sind ...... die natürlichen Standorte der Pflanzen... Speicher und Vermittler von

Pflanzennährstoffen... Lebensraum für eine Vielzahl von

Organismen, die für den Kreislauf der Nährstoffe unentbehrlich sind(Umsetzung der organischen Substanz, Mineralisierung)

... Filter und Speicher für Wasser. Sie regulierendie Menge und die Inhaltsstoffe von Grund-und Oberflächenwasser.

... Puffer und Filter für Schadstoffe

... Produktionsgrundlage für Land- und Forstwirtschaft

Für den Landwirt steht die Eignung des Bodensals Standort der Kulturpflanze im Mittelpunktdes Interesses. Böden unterscheiden sich deutlich in ihren Eigenschaften:

• physikalisch (Körnung, Porenvolumen, Wasser-/Lufthaushalt)

• chemisch (pH-Wert, Nährstoffgehalt)

• biologisch (Humusgehalt, -form, Mikroorganismen, Umsetzungs-geschwindigkeit)

Zusammen mit klimatischen Faktoren ergebensich damit große Unterschiede zwischen verschiedenen Böden.

Bodenart und Humusgehalt sowie dasBodengefüge bestimmen den Luft- undWasserhaushalt eines Standortes. Mineral-bestand und Humusgehalt entscheiden überden natürlichen Vorrat an Pflanzennährstoffen und dessen Verfügbarkeit, aber auch über dieSpeicherkapazität zugeführter Nährstoffe.

Selbst auf kleinem Raum können sich Bödenals Folge wechselnder bodenbildender Faktoren (z. B. Ausgangsgestein, Relief,Grundwasserstand u.a.) in ihren Eigenschaftenstark unterscheiden. Eine standortgerechteBodennutzung und auch Düngung muss dieseUnterschiede berücksichtigen.

Abb. 1: Eine standortgerechte Düngung muss Unterschiede in Bodengeologie und Bodenentwicklung berücksichtigen

Podsol Parabraunerde

6

Verfügbarkeit von Phosphat und Kali im Boden

Der größte Teil des Bodenphosphats liegt in der „stabilen“ Fraktion vor und ist nur schwermobilisierbar, so dass er kurz- bis mittelfristignicht zur Ernährung der Pflanzen beitragenkann. Zu diesen P-Verbindungen gehörenCalcium-, Eisen- und Aluminiumphosphate als anorganische sowie Phytate als organischeBindungsform.

Das sogenannte „labile“ (leicht gebundene)Phosphat ist durch spezifische Sorption anOxide und Hydroxide des Eisens und desAluminiums oder an Tonminerale lockerergebunden. Ebenso gehören dazu leichtmineralisierbare organisch gebundenePhosphate sowie Ca-, Mg-, Na- und NH4-Phosphate.

Wird die Phosphatkonzentration in der Boden-lösung durch die P-Aufnahme in die Pflanzeverringert, können die nur leicht gebundenenPhosphate rasch in die Bodenlösung nachge-liefert werden (Abb. 2). Diese labilen Phosphat-formen bilden während der Vegetation somitdie Hauptquelle für die Nachlieferung in dieBodenlösung und damit auch für die P-Ernährung der Pflanzen.

Verschiedene Pflanzen (z. B. Raps, WeißeLupine) können durch Ausscheiden organischerSäuren über die Wurzeln Bodenphosphate auch direkt pflanzenverfügbar aufschließen.Daneben sind Mikroorganismen in der Lage,Bodenphosphate in beträchtlichem Umfang in pflanzenverfügbare Formen umzuwandeln.Neben einem aktiven Bodenleben wirkt sichauch ein pH-Wert im schwach sauren bisneutralen Bereich günstig auf die Phosphat-verfügbarkeit aus (Abb. 3).

Andererseits verändert sich gedüngtes undpflanzenverfügbares Phosphat auch in Rich-tung unlöslicher Verbindungen. Die von denPflanzen nicht aufgenommenen Mengenkristallisieren im Laufe der Zeit aus, und esentsteht zunächst „labiles“ und dann „stabiles“

In unseren Böden liegen sowohl Phosphat alsauch Kali in verschiedenen Zustandsformenvor. Die Pflanzenwurzeln können Nährstoffenur in gelöster Form aus dem Bodenwasseraufnehmen. Nur ein sehr geringer Teil anPhosphat und Kali befindet sich jedoch indieser direkt pflanzenaufnehmbaren Form inder Bodenlösung. Dies sind etwa 1-2 kg P2O5und 5-45 kg K2O je Hektar. Der wesentlichgrößere Teil ist jedoch nicht gelöst und musserst mobilisiert werden, bevor er pflanzenver-fügbar wird. Diese dynamischen Prozesse imBoden unterscheiden sich für die NährstoffePhosphat und Kali.

Phosphat-Dynamik im Boden

Phosphor liegt im Boden in organischen undanorganischen Bindungsformen vor. Dabeinimmt der anorganisch gebundene Phosphorin unseren Mineralböden je nach Gehalt anorganischer Substanz einen Anteil von 35-75% ein.

Vereinfacht ausgedrückt lässt sich das im Boden befindliche Phosphat je nachBindungsform und Löslichkeit in dreiFraktionen unterscheiden: • gelöstes, direkt pflanzenverfügbares Phosphat• labiles, nach Lösung pflanzenverfügbares

Phosphat• stabiles, schwer oder meist nicht pflanzen-

verfügbares Phosphat

3

Abb. 2: Schematische Darstellung der Phosphatbindung im Boden

P - Entzug durch die PflanzeAlterung

Stabile Phosphate

Alte

rung

Mobilisierung

Labile Phosphate

P in der Bodenlösung

P - Düngung

7

Phosphat. Die Löslichkeit dieser Formen nimmtimmer mehr ab, so dass sie schließlich zurErnährung der Pflanzen kaum noch beitragenkönnen.

Die starke und spezifische Bindung vonlöslichem Phosphat an die Bodenpartikel ist die Ursache dafür, dass die Auswaschungs-gefährdung von Phosphat deutlich niedrigeranzusetzen ist als von Calcium, Stickstoff, Kali oder Magnesium.Für ein optimales Wachstum der Pflanze ist es entscheidend, mit welcher Geschwindigkeitund Menge der Boden das Phosphat in dieBodenlösung nachliefert. Höhere Erträgeerfordern eine höhere Nachlieferung (ca. 2 kgP2O5/ha/Tag), denn die Pflanzen decken dengrößten Teil ihres Phosphatbedarfs innerhalbeiner relativ kurzen Zeitspanne im Frühjahr.

Dieses Nachlieferungsvermögen ist sehr starkvon bodenspezifischen Gegebenheiten und den Witterungsverhältnissen abhängig. DiePflanzenverfügbarkeit des Bodenvorrats kannsich daher im Jahresverlauf ändern. Ein guterP-Versorgungszustand ist der beste Schutzgegen eine mangelhafte Phosphatnachlieferung.

Kali-Dynamik im Boden

Der Gesamt-Kaligehalt eines Bodens schwanktje nach Mineralbestand zwischen 0,2 und 3%.Davon ist jedoch nur ein geringer Teil pflan-zenverfügbar. Die Kali-Dynamik und –Verfüg-barkeit, und damit das Kali-Angebot an diePflanze, wird in Mineralböden entscheidenddurch die Nährstoffflüsse im System Tonmine-ral – Bodenlösung – Pflanzenwurzel bestimmt(Abb. 4).

Man unterscheidet zwischen:• direkt pflanzenverfügbarem Kali in der

Bodenlösung• austauschbarem Kali mit hoher Verfügbarkeit• Zwischenschicht-Kali mit geringer

Verfügbarkeit• Kali als fester Baustein im Kristallgitter

(z. B. von Feldspäten und Glimmern) mit äußerst geringer Verfügbarkeit

Zwischen 95 und 99% des Kali-Vorrates liegen in nicht austauschbarer Form in den Zwischen-schichten der Glimmer und Tonminerale bzw.im Kristallgitter von Feldspäten gebunden vorund sind daher nicht unmittelbar pflanzen-verfügbar. Nur 5 – 45 kg K2O/ha liegen in der Bodenlösung vor und sind damit sofortpflanzenverfügbar, da die Pflanzenwurzel Kalinur direkt aus der Bodenlösung aufnehmenkann (Abb. 4). Im Wachstumsverlauf werdenjedoch ca. 150 (Getreide) bis 450 kg K2O/ha (Zuckerrüben) benötigt.

stabiles Phoshat kaum pflanzenverfügbar

▼ ▼

Kalkung

Beregnung, Bedeckung

Bodenbearbeitung

Niedrige Ausnutzung, Hohe Ausnutzung,hohe Festlegung geringe Festlegung

niedriger Stallmist, Zwischenfrüchte, hoherHumusgehalt abgestimmte Mineraldüngung Humusgehalt

stark saure optimaleBodenreaktion Bodenreaktion

ausgetrockneter guteBoden Bodenfeuchte

geringe guteDurchwurzelung Durchwurzelung

schlechte Aufdüngen bis gutePhosphatversorgung Versorgungsstufe C Phophatversorgung

Abb. 3: Möglichkeiten zur Verbesserung der Phosphat-Ausnutzung

3

8

3

Nach der Aufnahme von Kali durch die Pflanzeaus der Bodenlösung kommt der Kali-Nachlie-ferung von den Oberflächen der Tonminerale(austauschbares K) in die Bodenlösung einebesondere Bedeutung für die K-Versorgung der Pflanzen zu. Bei gleichem Gehalt anaustauschbarem Kali, gemessen mit derkonventionellen Bodenuntersuchung, liegt in tonreicheren Böden (Lehme, Tone) die K-Konzentration der Bodenlösung deutlichniedriger als in tonarmen Böden (Sand, Moor).Tonreiche Böden benötigendaher eine höhere Bodenver-sorgung mit Kali, um eine fürdas Pflanzenwachstum aus-reichende K-Konzentration in der Bodenlösung sicher-zustellen (Abb. 5).

Durch den insgesamt größerenKali-Vorrat weisen tonreichereBöden jedoch eine höhere Puf-ferung (Nachlieferung) auf alstonarme Böden, d.h. die K-Kon-zentration der Bodenlösungfällt nach einer Entnahme vonKali durch die Pflanze nicht soschnell ab wie auf leichtenBöden.

Neben dem Tongehalt be-stimmt auch die Zusammen-setzung der verschiedenenTonmineralarten im Bodenden Umfang und die Inten-sität der Kali-Bindung und -Freisetzung. Während Kao-linite und Chlorite relativwenig Kali enthalten undnachliefern können, sindillitische Tonminerale zwarrelativ Kali reich, der über-wiegende Teil ist jedoch inden Tonmineral-Zwischen-schichten fest gebunden undwird erst nach starker Kali-Verarmung der Bodenlösunglangsam pflanzenverfügbar.

Vermiculite lagern in der Bodenlösung gelöstes Kali gezielt in seine an Kali verarmtenZwischenschichten ein, sodass es der Pflanzen-aufnahme über die Wurzel weitgehend entzo-gen (fixiert) ist. Montmorillonit gibt dagegendas in den Zwischenschichten eingelagerte Kalimit relativ hoher Rate wieder an die Pflanze ab.

15 mg K2O

30 mg K2O

60 mg K2O

Sand Lehm Ton

=Nährstoffträger =Kalium

Abb. 5: Zur gleichen Absättigung brauchen schwerere Böden mehr Kali, da sie eine höhereAnzahl von Nährstoffträgern enthalten

3

Kalientzugdurch die Pflanze

Zufuhrdurch Mineraldünger und Wirtschaftsdünger

Menge: kg K2O/ha20-120.000 6-45 300-1.600 3.000-11.000

Verfügbarkeit: direkt pflanzen- wichtigste Kali-Speicher- nach Erschöpfung des aus-sehr gering (im Zuge der verfügbarkeit form für die Pflanze mit tauschbaren Kalis mit ge-Mineralverwitterung) hoher Verfügbarkeit ringer Rate pflanzenverfügbar

Kali als festerBaustein des Mine-ralgittersvon Feld-späten und Gimmern

aus-tausch-baresKali

Zwischen-schichtkalider Ton-minerale

Nachlieferungdurch Verwitterung

Bindung

Nachlieferung

Bindung(u.U. Fixierung)

Nachlieferung

Auf leichten Böden Verlagerung möglich

vorwiegend an Oberflächenvon Tonmineralen austausch-bar gebundenes Kali

Kali in der Bodenlösung

Abb. 4: Kalidynamik im Boden

9

Deshalb können Böden mit zwar gleichemGehalt an austauschbarem Kali aber unterschiedlichem Tonmineralbestand sehr verschieden hinsichtlich ihrer K-Nachlieferungund K-Verfügbarkeit reagieren.

Kali-Fixierung

Auf manchen tonhaltigen Böden werden trotznormaler Kali-Düngung dennoch z.T. starkeKali-Mangelerscheinungen an Pflanzen beob-achtet. Dabei handelt es sich um den Vorgangder sogenannten „Kali-Fixierung“.

Böden mit hohem Gehalten an aufgeweitetenIlliten oder Vermiculiten bauen Dünger-Kali mit hoher Geschwindigkeit in die Zwischen-schichten der kaliverarmten Tonminerale ein (Abb. 6+7). Dabei nehmen die Zwischen-schichten wieder ihren ursprünglichen Schichtabstand ein und können auf dieseWeise fixiertes Kali nur noch mit geringerIntensität an die Bodenlösung abgeben.

Dadurch steht gedüngtes Kali den Pflanzenzunächst als Nährstoff nicht zur Verfügung.Kali-Mangelerscheinungen sind die Folge.Die Kali-Fixierung tritt auf Auenstandorten und durchschlickten Niedermoorbödenbesonders augenfällig zutage. Sie ist in ihrenpraktischen Auswirkungen jedoch nicht aufdiese Standorte beschränkt. Nahezu alleRohlösse verfügen in Abhängigkeit von Her-kunft und Tongehalt über ein unterschiedlichhohes Kali-Fixierungsvermögen, das in ersterLinie geogen bedingt ist.

Durch die Kali-Düngung wurde die Kali-Fixie-rungskapazität in den Oberböden vermindertund damit gezielt pflanzenverfügbares Kali aufden Oberflächen der Tonminerale angereichert.Die in unterschiedlichem Ausmaß vorhandeneRest-Fixierungskapazität in der Krume und imUnterboden ist Grund dafür, dass auf vielenLössböden die zur Erhaltung der K-Vorrates im Boden notwendige Kali-Düngung über dem Nettoentzug der Kulturen liegt. Bei Düngung in Höhe des Nettoentzuges sinken die K-Gehalte im Boden ab.

Abb. 7: Bei der Kali-Fixierung wird gedüngtes Kali in den Zwischen-schichten der Tonminerale festgelegt

Gut mit Kali abgesättigtesTonmineral (Illit)

Aufgeweitetes, stark fixierendes Tonmineral

Durch starke Kali-düngung wieder in Absättigung befindliches Ton-mineral (noch leichte Fixierung möglich)

1 2 3

Abb. 6: In den Zwischenschichten von Tonmineralen wird Kalium fixiert

3

10

3

Abschätzung der Pflanzen-verfügbarkeit von Phosphat und Kali im Boden

Nur ein geringer Teil des Gesamtvorrates anNährstoffen im Boden steht den Pflanzenwährend der Vegetation tatsächlich zurVerfügung. Man bezeichnet diesen Teil als„pflanzenverfügbar“. Die Pflanzenverfügbarkeitist bedingt durch das schon erwähnte chemische und physikalische Verhalten dereinzelnen Nährstoffe im Boden und dieFähigkeit der einzelnen Pflanzenarten zurNährstoffaneignung.

Mit Hilfe der Bodenuntersuchung wirdversucht, die Menge dieses pflanzenverfüg-baren Anteils über die Extraktion einer möglichst repräsentativen Bodenprobe mit Salzlösungen zu bestimmen. ZahlreicheDüngungsversuche haben gezeigt, dass diedurch eine Bodenuntersuchung ermitteltenPhosphat- und Kali-Gehalte im Boden imMittel vieler Standorte mit dem Düngebedarfder Pflanzen in Beziehung stehen. Je höher der Nährstoffgehalt im Boden, um so geringerist der Düngebedarf und umgekehrt.

Bei sehr hohen Gehalten im Boden hat dieDüngung meist keine direkte Wirkung mehrauf den Ertrag. Diese Erkenntnisse führtendazu, Böden gemäß ihren Phosphat- und Kaligehalten in verschiedene Gehaltsklassen bzw. Versorgungsstufen einzuteilen.

Die Einteilung dient der Interpretation dergemessenen Gehalte und der Ableitung vonDüngeempfehlungen. Die Phosphat- und Kali-Gehalte werden meist in fünf Klassen eingeteilt. Die Gehaltklasse „C“ ist die anzu-strebende Versorgungsstufe der Böden. Siestellt sich mittelfristig bei ökonomisch optimaler Düngung ein und gewährleistetsomit nachhaltig optimale Erträge.

Böden mit zu geringen Gehalten (Klassen Aund B) sollen bis zum Erreichen der Klasse Caufgedüngt werden (Abb. 8). Liegen die

Bodenuntersuchungswerte in den Klassen Dund E, kann die Düngung zeitweise vermindertwerden bzw. gänzlich unterbleiben. Dadurchwerden die pflanzenverfügbaren Vorräte imBoden abgebaut und in die Klasse „C“ zurück-geführt.

Durch eine regelmäßige Bodenuntersuchungkann sich der Landwirt einen Überblick überden pflanzenverfügbaren Nährstoffvorratseiner Böden verschaffen. Entsprechend derdurch die Analyse der Bodenproben festge-stellten Versorgungsstufe des Bodens ist derDüngebedarf zu ermitteln. Der besondereVorteil von langjährigen Aufzeichnungen liegt in dem Erkennen von Trendverläufen derNährstoffgehalte im Boden, sodass dann mitentsprechenden Änderungen in der Düngungs-höhe reagiert werden kann. Um die Schwan-kungen der Messergebnisse möglichst geringzu halten, sollten die Bodenproben auf einemSchlag möglichst immer an den gleichenStellen gezogen werden, auch sollte derZeitpunkt der Beprobung zwischen den Unter-suchungszeiträumen annähernd gleich sein(alle 3-4 Jahre).

Im Einzelnen können jedoch die Ergebnisse von Eichversuchen verschiedener Standorte mit vergleichbaren Nährstoffgehalten im Bodenerheblich voneinander abweichen, da in derNatur neben dem gemessenen Nährstoffgehaltim Boden weitere Faktoren die Pflanzenver-fügbarkeit von Phosphat und Kali bestimmen. Diese kann der Landwirt jedoch nicht oder nur bedingt beeinflussen.

Abb. 8: Die Düngung mit Phosphat und Kali ist so auszurichten, dass dieVersorgungsstufe C erreicht und erhalten wird

Gehaltsklasse Düngungsempfehlung Ziel der Düngung:

A (niedrig) stark erhöhte Düngung

B (mittel) mäßig erhöhte Düngung

C (hoch) Erhaltungsdüngung

D (sehr hoch) 1/2 Erhaltungsdüngung

E (besonders hoch) z. Zt. keine Düngung

C=Erhaltungs-düngung

Gehaltsklasse C

Zeit

3

11

Dazu gehören:• pH-Wert des Bodens• Tongehalt und Art der Tonminerale• Humusgehalt• Reserven an nicht austauschbarem Gehalt• Nährstoff-Festlegungseigenschaften von

Ober- und Unterböden• Nährstoffgehalt im Unterboden• Wasserhaushalt• Bodentemperatur• Bodenstruktur• Wechselwirkungen mit anderen Ionen• Verfügbarer Wurzelraum bzw.

Durchwurzelungstiefe• Faktoren des Aneignungsvermögens

der Pflanze-Menge der Gesamt-Wurzelmasse-Morphologie des Wurzelsystems (Flach-, Tiefwurzeler)

-Länge und Dichte des Wurzelsystems-Wurzelhaarausbildung-Spezifische Aufnahmekapazität -Wurzelneubildung im Vegetationsverlauf

Die Bodenuntersuchung stellt zwar einunverzichtbares Element für die Abschätzungder potenziellen Nährstoffversorgung für die Pflanze dar. Wechselwirkungen zwischenVerfügbarkeitsparametern im Boden undNährstoffaufnahmeeigenschaften der Pflanzenwerden aber nicht erfasst. Hierin liegt auch derGrund, weshalb die auf Bodenuntersuchungenbasierenden Düngungsempfehlungen mituntervon den in Eichversuchen ermittelten Ergebnis-sen abweichen können.

Es ist deshalb von erheblicher Bedeutung,einerseits die Faktoren der Phosphat- und Kaliverfügbarkeit des Bodens, andererseits aber auch die Faktoren des Nährstoffaneig-nungsvermögen der Pflanzen zu kennen. Siebeeinflussen letztlich die tatsächliche Höhe der Nährstoffaufnahme. Deshalb sollen imfolgenden einige Faktoren der Pflanzenver-fügbarkeit von Phosphat und Kali dargestelltwerden.

Wasserhaushalt und Nährstoffverfügbarkeit

Nur mit der Bodenlösung gelangen dieNährstoffe Phosphat und Kali an die Pflanzen-wurzel. Ein ausreichender Bodenwasservorratund dessen Ergänzung durch Niederschläge ist deshalb für die Erzielung hoher Erträgeunabdinglich. Nur bei geregelter Wasser-führung im Boden (gute Kapillarität) könnendie Pflanzen ihre Transpirationsverluste ausgleichen und mit dem Wasser genügendNährstoffe aufnehmen.

Die größten pflanzenverfügbaren Wassermen-gen besitzen die Lehm- und Schluffböden.Sandige Böden haben dagegen vergleichsweisegeringe Wasserspeicherkapazitäten. Bei tonrei-chen Böden tritt trotz hohen Wassergehalts oftein Feuchtigkeitsdefizit auf (Welketracht), weilsie einen hohen Totwasseranteil haben, der fürdie Pflanzen nicht nutzbar ist.

Damit auch bei knapper Wasserversorgungdennoch genügend Nährstoffe an die Pflanzenangeliefert werden, muss unter solchen Bedin-gungen die Nährstoffkonzentration in derBodenlösung höher sein. Dies kann nur durchhöhere Düngung bzw. höhere Nährstoffgehalteim Boden erreicht werden.

3

Abb. 9: Bei knapper Wasserversorgung wirkt sich eine gute Versorgung mitKali besonders positiv aus, da die Ausnutzung des Wassers verbessertwird (Getreideertrag bei unterschiedlichem Trockenstress)

80

60

40

20

0

Triti

cale

-Ert

rag

(dt/

ha)

Kontrolle gering stark stark (70% FK) (ab EC 30) (ab EC 60)

+ 11% + 33% + 123% + 85%

0 120 kg K20/ha

»Trockenstress«

3

12

Wurzelraum und Nährstoffverfügbarkeit

Die Hauptmasse der Pflanzenwurzeln befindetsich in der Krume, hier werden bis zu 60% desWasser- und Nährstoffbedarfs gedeckt. DemWasser- und Nährstoffvorrat des Unterbodenskommt eine große Bedeutung zu, wenn in denFrühsommermonaten während des Massen-wachstums der Oberboden austrocknet. Indieser Zeit zeigen tiefgründige Böden wie Lösse und Lehme ihre besondere Überlegenheithinsichtlich Durchwurzelungstiefe und Spei-cherkapazität für pflanzenverfügbares Wasserund Nährstoffanlieferung aus dem Unterboden.

Die Fähigkeit dieser Lehm- und Lössböden zur Wasser- und Nährstoffanlieferung hängtwesentlich von ihrer Sedimentmächtigkeit und dem Grad der Bodenentwicklung ab. Bei geringmächtigen Lössen oder Verdich-tungshorizonten im potenziellen Wurzelraumist der Wasserhaushalt und die Nährstoffer-schließung aus dem Unterboden deutlichschlechter zu bewerten als bei Böden in den typischen Lössbörden mit mächtigen Lösspaketen.

Für Phosphat ist der Beitrag des Unterbodensan der Nährstoffversorgung der Pflanze deut-lich geringer einzuschätzen als für Kali. Die insgesamt äußerst eingeschränkte Mobilitätdes Phosphats im Boden in Verbindung mitniedrigen Gehalten im Unterboden und derdort ebenfalls geringeren Durchwurzelung istder Grund, dass die Pflanzen Phosphat vor-nehmlich aus dem besser versorgten und dichtdurchwurzelten Oberboden aufnehmen.

Bodenstruktur und Nährstoffverfügbarkeit

Tonreiche Böden neigen sehr stark zur Aggre-gierung. Gerade bei Austrocknung entstehendichte prismatische oder säulenförmigeBodeneinheiten, die von Pflanzenwurzeln nurschlecht durchdrungen werden können.

Die Pflanzenwurzeln können meist nur auf denOberflächen der Boden-Aggregate wachsen(Abb. 11). Dadurch verringert sich der tatsäch-lich verfügbare Wurzelraum, Bodenwasser undNährstoffe können nur schlecht erschlossenwerden. Daher benötigen solche tonreichen,stark aggregierten Böden auch bei hoherNährstoffversorgung noch eine regelmäßigeDüngung, um die Nährstoffkonzentration inder Bodenlösung zu erhöhen und den einge-schränkten Wurzelraum auszugleichen.

Boden-Aggregat-Durchmesser in mm

>9 5-9 3-5 2-3 1-2

Kali-AufnahmeOberböden1) 123 125 135 145 154

Kali-AufnahmeUnterböden2) 66 70 71 75 77

1) 24 mg K2O/100g Boden 2) 5 mg K2O/100g Boden

Tab. 1: Bei schlechter Bodenstruktur (große Bodenaggregate) wird dieKali-Aufnahme behindert (Kali-Aufnahme durch Weidelgras ausBodenaggregaten unterschiedlichster Größe von 7 Standorten)

Abb. 10: Die Nährstoffverfügbarkeit wird durch Bodenunterschiede beeinflusst

3

(mg K2O/Gefäß)

Braunerde-Pelosol Sandmischkultur

13

Humusgehalt und Nährstoffverfügbarkeit

Die organische Substanz und deren Dauerform,der Humus, sind für die Bodenfruchtbarkeitvon Böden von besonderer Bedeutung, da siesich positiv auf die physikalischen, chemischenund biologischen Eigenschaften des Bodensauswirken. Humus vermag Nährstoffe undWasser locker zu binden, um sie dann langsamwieder abzugeben, es folgt ein stetiger Nähr-stofffluss in die Bodenlösung zu den Pflanzen-wurzeln.

Nur fruchtbare Böden besitzen die Fähigkeit,nachhaltig hohe Pflanzenerträge zu erzeugen.Voraussetzung dafür ist eine stabile Krümel-struktur, die eine gute Bodengare schafft.Bodenkrümel entstehen durch eine Zusammen-ballung kleinster organischer und mineralischerBodenteilchen. Durch die Festigung dieser Bo-denteilchen zu größeren, stabileren Krümelnwird der Strukturzustand des Bodens verbes-sert. Dadurch kann ein intensiverer Gas- bzw.Luftaustausch, ein leichteres Eindringen undgrößeres Speichervolumen von Wasser, einregeres Wurzelwachstum und eine hohe biologische Aktivität erreicht werden.

Die Humusbildung kann durch Mineraldüngungunterstützt werden. Durch die ertragssteigern-de Wirkung der Düngung erhöht sich auch dieMenge an Ernterückständen und Wurzelmasse,die als organische Substanz dem Boden wiederzugeführt werden. Die Mineraldüngung fördertalso die Bodenfruchtbarkeit (Abb. 13).

Abb. 12: Eine schlechte Bodenstruktur kann teilweise durch höhere Nährstoffversorgung ausgeglichen werden (Phosphatverfügbar-keit bei Zuckerrüben bei guter und schlechter Bodenstruktur)

Ertr

ag (T

M k

g/m

2 Rü

ben

und

Blat

t)

0 10 20 30 40 50 60

1,5

1,0

0,5

0

gute Bodenstruktur schlechte Bodenstruktur

mg P2O5/Liter Boden (P-Wassermethode)

Eine gute Bodenstruktur ermöglicht eine optimale Durchwurzelung und damit eine gute Ausnutzung der gesamten Nährstoffe.

Bei schlechter Struktur ist die Nährstoffaufnahme auf wenige Bereiche beschränkt, so daß ein insgesamt höheres Nährstoff-potential vorhanden sein muß.

Abb. 11: Die Bodenform bestimmt die Wasser- und Nährstoffkapazität eines Standortes

3

14

Die allein aus der Mineralisierung des Humus und der natürlichen Verwitterung der Ausgangsgesteine resultierende Nährstoff-anlieferung reicht in der Regel jedoch nichtaus, um eine qualitativ hochwertige undertragreiche landwirtschaftliche Produktion zu erzeugen. Zudem stimmt diese natürlicheAnlieferung an Nährstoffen zeitlich oft nichtmit dem tatsächlichen Bedarf der Pflanzenüberein. Über die ergänzende Mineraldüngunglassen sich diese Nachteile ausgleichen.

Nährstoffaneignungsvermögen der Pflanze

Die verschiedenen Kulturpflanzenarten habenein sehr unterschiedliches Aneignungsver-mögen für Nährstoffe. Die Ursachen sind in den unterschiedlichen Wurzelsystemen zu finden, die sich hinsichtlich Morphologieund spezifischer Aufnahmekapazität deutlichunterscheiden.

Getreide kann ein vergleichsweise dichtes und tiefgründiges Wurzelnetz aufbauen undhat somit meist ein besseres Nährstoffaneig-nungsvermögen als viele Blattfrüchte mitausgesprochenen Pfahlwurzelsystemenund/oder geringeren Wurzeldichten, wie z. B.Zuckerrüben oder Kartoffeln (Abb. 14).

Die Folge ist, dass bei gleichem Nährstoff-gehalt im Boden Getreide noch für optimaleErtragsbildung ausreichende Nährstoffmengenaufnehmen kann, während Zuckerrüben,Kartoffeln, Raps, Mais sowie viele Gemüseartenschon Ertragseinbußen aufweisen. Blattreiche Kulturen reagieren i. d. R. früherund empfindlicher auf eine Phosphat- undKali-Unterversorgung als z. B. Getreide.

Abb. 14: Kulturen mit geringer Durchwurzelungsintensität erfordern einhöheres Phosphat- und Kaliangebot (Kutschera, Wurzelatlas)

Wurzelbild Zuckerrübe Wurzelbild Hafer

20 cm

40 cm

60 cm

80 cm

100 cm

20 cm

40 cm

60 cm

80 cm

100 cm

Abb.13: Eine verbesserte Nährstoffversorgung führt zu einer erhöhtenBodenfruchtbarkeit

Mehr Futter und Stroh

Mehr Vieh und Stallmist

Mehr Humus,

bessereBoden-struktur,

mehrpflanzen-verfüg-barerStickstoff,

Phosphat,

Schwefel,

Spuren-elemente

Mehr Nahrungfür dasBoden-leben

mehr bio-logische Aktivität

HöhereBoden-frucht-barkeit

Ver-besserte Nährstoff-Versorgung

MehrStoppel- und Wurzel-rückstände

3

15

Phosphat

Phosphat erfüllt lebenswichtige Aufgaben in der Pflanze (Abb. 15). Dazu gehören:

• P als Zellbaustein zur Aufrechterhaltung der Zellstruktur (z.B. Zellmembranen)

• P als Baustein der DNS und RNS als Träger der Erbsubstanz

• P als Bestandteil wichtiger Enzyme zur Steuerung von Zellfunktionen

• P als Bestandteil von Energieträgern (ADP, ATP, NADP) in allen Stoffwechsel-vorgängen wie Kohlenhydrat-, Fettstoff- und Eiweißstoffwechsel

Zudem führt eine gute P-Versorgung zuverstärktem Wurzelwachstum. Dadurch werden allgemein die Wasser- und Nährstoff-vorräte besser erschlossen. Die Bestockung des Getreides sowie das vegetative Wachstumder Pflanzen werden positiv beeinflusst. Eine direkte Ertragswirkung besteht, indemBlüten- und Samenbildung, Fruchtansatz undKornzahl je Ähre durch eine gute P-Versorgungerhöht werden. Daneben verbessert Phosphatdie Qualität des Ernteguts wie TKG, Rohpro-teingehalt und auch die Backqualität.

Kali

Beim Nährstoffbedarf fast aller Pflanzenartensteht Kali mengenmäßig an erster Stelle. Es steuert direkt oder indirekt alle lebens-notwendigen Vorgänge in der Pflanze und ist entscheidend am Auf- und Umbau der gebildeten Assimilate beteiligt. Damit hat Kali großen Einfluss auf Ertrag und Qualität. Im Unterschied zu anderen Hauptnährstoffenwird Kali jedoch nicht in die organischeSubstanz eingebaut. Seine Aufgabe liegen:

• in der Aktivierung vieler Enzymsysteme, die das gesamte Stoffwechselgeschehenbeeinflussen (insbesondere innerhalb derPhotosynthese)

• in der Förderung energieübertragender Prozesse durch den Aufbau energiespeich-ernder Verbindungen (z.B. Kohlenhydrate,Proteine, Fette)

• in der Steuerung des Wasserhaushaltes durchErhöhung des Turgordruckes in den Pflanzen-zellen und Regulierung der Spaltöffnungen

• in der Verbesserung der Frostresistenz durch Erniedrigung des Gefrierpunktes des Zellsaftes

• in der Festigung der Zellwände durchverstärkter Bildung von Stützgewebe

• in der Erhöhung der Resistenz gegenüberErkrankungen und Schädlingen durchbeschleunigte Stoffwechselumsetzungen mit geringeren Anteilen an löslichen N-Verbindungen und stärker geschlossenenSpaltöffnungen

Kali ist aufgrund seiner vielfältigen Funktionenvor allem im wachsenden Gewebe der Pflanzenzu finden. Ähnlich wie Phosphat ist es in der Pflanze sehr mobil und wird in Mangel-situationen schnell zu den jüngeren, aktivenPflanzenteilen verlagert. Dementsprechendwerden K-Mangelsymptome zuerst an älteren Pflanzenteilen sichtbar.

4 Phosphat und Kali für das Pflanzenwachstum

Abb. 15: Aufgaben von Phosphat in der Pflanze

Phosphor in den Pflanzen

Wichtiger Baustein: Zellkern Zellmembran Plasma Fermente

vegetative Phase: Wurzelwachstum Bestockung

generative Phase: Blütenbildung Fruchtansatz Kornzahl der Ähre Gleichmäßige Abreife

u.a. Tausendkorngewicht Backfähigkeit Eiweiß-, Zucker-, Stärkegehalt Vitamingehalt Haltbarkeit und Lagerfähigkeit Gesundheitswert von Pflanzgut Mineralstoffgehalt des Futters

Wichtige Schutzwirkung: Krankheitsresistenz Frostresistenz

Wichtiger Energieträger: Energieumsatz Bildung von: · Kohlenhydraten (Zucker, Stärke) · Eiweiß · Vitaminen

Baustoffwechsel Betriebsstoffwechsel

Phosphat erhöht und fördert Ertrag Qualität

16

4

Zeitlicher Verlauf und Höhe derKali- und Phosphat-Aufnahme

Die Kali-Aufnahme der Pflanzen ist imVergleich zu anderen Nährstoffen relativ groß. Sie hängt sowohl von der Höhe des möglichenErtrages als auch von der Kulturart selber ab.Zu den Kulturen mit höheren Ansprüchen andie Kali- und Phosphatversorgung gehörenallgemein blattreiche Pflanzen, wie z. B. Rüben,Kartoffeln, Raps, Mais aber auch Futterpflan-zen, Mähweiden und mehrschnittige Wiesen.

Die Kaliaufnahme vieler Pflanzen liegt in derHauptwachstumszeit erheblich höher als derspäter bei der Ernte gemessene Kalientzug, dawährend der Reifephase Kali mit absterbendenBlättern oder durch Auswaschung aus diesenwieder auf den Boden gelangt (Abb. 16).

Auch Phosphat wird in einer relativ kurzenZeitspanne in hoher Menge von den Pflanzenbenötigt (Abb. 17). Um diese hohen Nährstoff-aufnahmen innerhalb einer kurzen Zeitspannezu gewährleisten, müssen die Böden optimalmit Phosphat und Kali versorgt sein. Damit dieser innerhalb einer relativ kurzenZeitspanne entstehende Spitzenbedarf ohneGefährdung des Ertragsniveaus gedeckt werdenkann, müssen die Böden durch regelmäßigeDüngung optimal mit Nährstoffen versorgtsein.

Abb. 16: Die Kali-Aufnahme liegt in der Hauptwachstumszeit erheblichhöher als der bei der Ernte gemessene Entzug

kg K

2o/h

a

April Mai Juni Juli Aug. Sept Okt.

480

420

360

300

240

180

120

60

0

Winterraps Winterweizen Zuckerrübe Mais

Abb. 17: Bei zu niedriger P-Versorgung kann zur Hauptbedarfszeit die notwendige P-Aufnahme/Tag nicht gewährleistet sein.

100

75

50

25

TS-Bildung relativ in %Phosphat-Aufnahme/Tag

Bestockung Schoßphase Ährenschieben, Blüte, Reife

hohe Nährstoffversorgung

TS-Bildung

zu niedrigeNährstoffversorgung

4

17

Ertragsniveau dt/ha

200

150

100

50

0

Phos

phat

aufn

ahm

e (k

g/ha

P2O

5)

Winterweizen Winterraps Zuckerrübe Kartoffel

70 90 110 30 40 50 500 600 700 350 450 550

77

100120

72

96

120105

126

89113

137147

Ernterückstände Ernteprodukt

Ertragsniveau dt/ha

600

400

200

0

Kali-

Aufn

ahm

e (k

g K 2

0/ha

)

Winterweizen Winterraps Zuckerrübe Kartoffel

70 90 110 30 40 50 500 600 700 350 450 550

140180

220

150

200

250

375

450

250

320

390

525

Ernterückstände Ernteprodukt

Abb. 18: Phosphat- und Kali-Entzüge wichtiger Kulturen bei unterschied-lichem Ertragsniveau

4

Mit steigenden Erträgen erhöht sich auch der Phosphat- und Kali-Entzug der Pflanzenbe-stände, das muss bei Nährstoffbilanzierung undDüngung berücksichtigt werden. Die Unterschie-de zwischen der Gesamtnährstoffaufnahme vonPflanzen („Bruttoaufnahme") und dem Nähr-stoffexport, der mit dem Erntegut tatsächlichdas Feld verlässt („Netto-Aufnahme"), können inAbhängigkeit von der Pflanzenart und Bewirt-schaftung beträchtlich sein (Abb. 18). Vor allemfür den Nährstoff Kali liegt bei Verbleib der Ern-terückstände auf dem Feld die Gesamtaufnahmeoft deutlich über dem Nährstoffexport, der mitden Ernteprodukten das Feld verlässt, da eingroßer Teil des aufgenommenen Kalis mit denErnteresten (Stroh, Blättern etc.) auf das Feldzurückgeführt wird.

Dennoch muss der Gesamtbedarf der Pflanzenwährend der Vegetation den Pflanzen zunächstzur Verfügung stehen, damit nicht Ertrag undQualität gefährdet werden. Der Nährstoffrück-fluss über die Ernterückstände muss dann imRahmen der Fruchtfolge unter Berücksichti-gung von Verlusten für die nächsten Kulturenangerechnet werden.

18

5

Einfluss von Phosphat und Kali auf Ertrag und Qualität

Eine gute Phosphat- und Kali-Versorgung der Pflanzen über Düngung und Boden istVoraussetzung zur Erzielung eines hohenErtrages mit hoher Qualität. Zudem bestehenWechselwirkungen mit anderen Produktions-faktoren. Die ertragssteigernde Wirkung anderer Wachstumsfaktoren (z. B. neue Sorten,Stickstoffdüngung oder Pflanzenschutz) kannerst bei guter Phosphat- und Kali-Versorgunggenutzt werden.

So ist z. B. die Wirkung einer N-Düngungzu Winterweizen umso höher, je besser derBoden mit Grundnährstoffen versorgt ist (Abb. 19+20). Die Ausnutzung des gedüngtenStickstoffs wird also durch eine verbesserteVersorgung des Bodens an Grundnährstoffenerhöht. Damit vermindert sich auch die Gefahrder Auswaschung von nicht verwertetemStickstoff in den Unterboden. Ähnliche Effekte sind auch von Pflanzen-behandlungsmitteln bekannt. So ergab z. B. die Auswertung von produktionstechnischen

Versuchen zu Wintergerste, dass die Wirkungeines Wachstumsregulators bei guter P- und K-Versorgung sicherer war als bei schlechterVersorgung mit diesen Nährstoffen.

Da Phosphat und Kali beide wichtige, durch andere Nährstoffe nicht zu ersetzendeFunktionen in der Pflanze ausüben, wird auch die Qualität der Ernteprodukte durch die Nährstoffversorgung beeinflusst. BeideNährstoffe haben positiven Einfluss auf die Kohlenhydratbildung. Durch eine unzureichende Versorgung sinkt z.B. derStärkegehalt in Kartoffeln. Für Stärke- und Veredelungskartoffeln sind niedrigere Auszahlungspreise die Folge, was für den landwirtschaftlichen Betrieb mit erheblicher wirtschaftlicher Konsequenz verbunden ist. Im Speisekartoffelbau sorgt eine bedarfsge-rechte Phosphat- und Kali-Düngung für guteHaltbarkeit im Lager, guten Geschmack undReduzierung der Schwarzfleckigkeit (Abb. 21).

Abb. 20: Mit zunehmender Kaliversorgung verbessert sich die Stickstoff-ausnutzung (Wasserkulturversuch zu Gerste, nach Mc. Leod, 1969)

Korn

-Ert

rag,

g T

S pr

o Pf

lanz

e

10 50 100 200ppm N

3

2

1

200 ppm K

50 ppm K

10 ppm K

4

Abb. 19: Eine gute Grundnährstoffversorgung erhöht die Ausnutzung derStickstoffdüngung

Ertrag auf N-0-Parzellen Ertrag nach N-Düngung

Win

terw

eize

n-Er

trag

(dt/

ha)

(K2O-Gehaltsstufe >C; Quelle: STURM und ISERMANN, 1979)

11-20 21-30 31- >50mg P2O5/100g Boden

90

80

70

60

50

+ 14.0dt/ha

+ 16.6dt/ha

+ 21.6dt/ha

n=7

n=16

n=9

{ { {

19

Bei Zuckerrüben fördern Phosphat und Kali den Zuckergehalt sowie den Umbau löslicherN-Verbindungen in Proteine. Dadurch sinkt der �-Amino-N-Gehalt, die Zuckerausbeute wird verbessert. Eine dem Pflanzenbedarf angepasste PK-Zufuhr ermöglicht daher einebessere Ausnutzung der Stickstoff-Düngung.

Über die Steigerung der Photosynthese durchPhosphat und Kali wird der Gehalt und dieQualität von Fetten, Ölen und Fasern in Pflan-zen verbessert. Eine suboptimale Düngungführt zu einem Rückgang des Tausendkornge-wichtes, des Hektolitergewichtes und zu einerverschlechterten Kornausbildung bei Getreide.Bei Weizen sinken Klebergehalt und Back-volumen, bei Braugerste werden Extraktgehaltund Eiweißlösungsgrad verringert. In Obst und Gemüse fördert eine gute Phosphat- und Kali-Versorgung die Reifevorgänge (z. B.Verhinderung des Grünkragens bei Tomaten)und erhöht den Vitamin-Gehalt.

Auf Wiesen und Weiden wird der Anteilwertvoller Gräser, Kräuter und Leguminosendurch eine gute Phosphat- und Kali-Versorgung deutlich erhöht.

Abb. 21: Eine gute Versorgung mit den Grundnährstoffen Phosphat und Kali verbessert die Lagereigenschaften von Kartoffeln, die Schwarzfleckigkeit wird durch eine steigende Kali-Düngungdeutlich reduziert

Schw

arzf

leck

igke

itsin

dex

(%)

0 102 205 307

vor nach der Einlagerung

80

60

40

20

0

kg K20/ha in sulfatischer Form

Durchschnitt aus 9 K-Steigerungsversuchen auf leichten Böden in Norddeutschland

4

Abb. 22: Eine gute PK-Versorgung fördert die Reifebildung (Grünkragen bei Tomaten durch Kali-Mangel)

20

4

Pflanzenernährung und Pflanzengesundheit

Eine gute Ernährung der Pflanze beeinflusstihre Toleranz gegenüber Umwelteinflüssen(Trockenheit, Salz) und anderen Stressfaktoren.So kann die Widerstandsfähigkeit von Pflanzengegenüber Krankheits- und Schädlingsbefallvom Ernährungszustand der Pflanzen abhängigsein.

Einerseits wird durch eine gute Nährstoff-versorgung das Wachstum verbessert, was zudichteren Pflanzenbeständen mit geändertemMikroklima führt. Dadurch wird möglicherweiseder Befallsdruck an Schadpilzen verstärkt. Andererseits können durch das beschleunigteWachstum der Pflanzen befallene Pflanzenteileschneller regeneriert und ersetzt werden.

Einige Pilze und Bakterien dringen über dieSpaltöffnungen in die Pflanzen ein, deren Öffnungsverhalten auch durch die Pflanzen-ernährung gesteuert wird. So ist bekannt, dass bei Kali-Mangel die Spaltöffnungen sichverzögert schließen, Krankheitserreger könnenleichter in die Zellen eindringen. Eine gute Phosphat-Versorgung von Kartoffeln kann sich reduzierend auf den Befall mit Phyto-phtora auswirken. Bei Zuckerrüben wurde bei Phosphatmangel verstärkt Wurzelbrand festgestellt, und bei Getreide stieg der Befall mit Gelbrost.

Im Allgemeinen erhöht also eine gute Phos-phat- und Kaliversorgung der Pflanze ihreWiderstandsfähigkeit gegenüber pilzlichen undbakteriellen Erkrankungen. Neben der absolu-ten Versorgung muss aber auch das Verhältniszu anderen Nährstoffen beachtet werden.Gerade bei K-Mangel führt eine steigende N-Düngung oft zu einer vermindertenWiderstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüberKrankheitserregern.

Die Gründe für eine bessere Widerstands-fähigkeit gegenüber Stressfaktoren bei ausreichender Phosphat- und Kali-Versorgungsind:

• Ausbildung starker und fester Zellwände• Geringeres Angebot an Nahrungsstoffen

(Stoffwechselzwischenprodukten) für dieSchaderreger durch schnelleren Aufbau höhermolekularer Verbindungen

• Erniedrigter Gefrierpunkt durch osmotischwirkende höhere Ionenkonzentration imZellsaft (verminderte Auswinterungsgefahr)

Abb. 23: Die Stängelfäule bei Mais wird durch eine hohe Kali-Düngung zurückgedrängt

Lorup Wildeshausen Nuttel Werpeloh

1

2

3

4

5

6

Boni

turn

ote

(1-9

)

Podsol

5mg K2O/100 g (v.Anl.)

Podsol

11

Braunerde

10

Podsol-Braunerde

15

kg K2O/ha:Ertrag dt/ha:Standort:

0 120 240 36090 91 97 97

0 120 24084 88 89

0 120 240107 141 149

0 80 160 24079 80 83 85

21

Ergebnisse aus vielen langjährigen, stationär durchgeführten Dauerdüngungsversuchenzeigen, dass bei suboptimaler Bodenversorgungdas Ertragsniveau absinkt, die Ertragseffektedurch die PK-Düngung nehmen zu (Tab. 2, Abb. 24). Allerdings können unzureichendePhosphat- und Kali-Vorräte im Boden nicht voll durch eine erhöhte Düngung ausgeglichenwerden.

Insbesondere Kulturen mit nicht so dichtemWurzelsystem (viele Hack- und Blattfrüchte)reagieren empfindlich auf unzureichende PK-Gehalte im Boden. Bei niedriger Versorgungdes Bodens ist der Ertragseffekt durch dieGrunddüngung zwar größer, dennoch wird das Ertragsniveau der guten Bodenversorgungnicht erreicht. Eine Anhebung der pflanzen-verfügbaren Gehalte im Boden führt zu einerVerbesserung des Ertragsniveaus. Aus demGrunde ist die Grunddüngung auch so auszu-richten, dass die Versorgungsstufe C erreichtwird und erhalten bleibt. Ein Absinken gefährdetdagegen Ertragsniveau und Wirtschaftlichkeit.

Der in Deutschland durchschnittliche Phos-phat- und Kali-Verbrauch über Mineraldüngerist in den letzten Jahre stark gesunken undliegt heute unter dem Verbrauchsniveau vordem 2. Weltkrieg. In vielen Ackerbauregionenwird von den aufgebauten Nährstoffvorrätenim Boden gezehrt, das lässt sich bereits inzurückgehenden Phosphat- und Kali-Gehaltenim Boden beobachten. Gerade in solchen

Betrieben müssen durch Bodenuntersuchungen die Vorräte im Boden kontrolliert werden,damit Ertragsniveau und Wirtschaftlichkeitdurch unzureichende Versorgung mit Grund-nährstoffen nicht gefährdet werden. Auchandere ertragssteigernde Maßnahmen (z.B. N-Düngung oder Pflanzenschutz) können dann nicht voll zur Wirkung kommen.

5 Bedeutung der Phosphat- und Kali-Düngung für dieErtragsbildung in Abhängigkeit von der Bodenversorgung

Versorgungs- Phosphat Kali

stufe Blattfrüchte Getreide Blattfrüchte Getreide

A 28 22 38 18

B 17 13 18 11

C 7 11 13 8

D 8 7 6 7

E 2 0 3 2

Kerschberger 2002

Mehrerträge durch P-Düngung (dt GE/ha)

< 10 mg CAL-P2O5Silomais Z. Rüben W. Weizen

10-19 mg CAL-P2O5Silomais Z. Rüben W. Weizen

> 19 mg CAL-P2O5Silomais Z. Rüben W. Weizen

0 5 10 15 20 25 30 35 40

P2O5 Düngung: 60 kg P2O5 /ha 120 kg P2O5 /ha

Zuck

erer

trag

(dt/

ha)

5 Löß-Parabraunerden, je 3 ZR-Jahre Köln-Aachener-Bucht, Schwaben, Franken, Kraichgau, Hildesh. Börde ca. 20 mg K2O/100 g Boden CAL vor Anlage Ernterückstände verblieben auf der Fläche

kg K2O/ha: 0 120 240 360

K-Stufe C K-Stufe D

118,3

120,8

123,4

125,0 125,5 125,2

127,3

122,6

130

125

120

115

Tab. 2: Relative Mehrerträge durch Phosphat- bzw. Kali-Düngung auf Ackerböden mit unterschiedlicher PK-Versorgung im Boden

Abb. 24a: Ertragswirkung der Phosphatdüngung bei unterschiedlicher Phosphat-Versorgung des Bodens (mehrjährige, statischeDüngungsversuche)

Abb. 24b: Einfluss unterschiedlicher K-Düngung und K-Bodenversorgung auf den Zucker-Ertrag von Zuckerrüben

22

6

Die Ermittlung des Phosphat- und Kali-Bedarfes einer Kultur bzw. einer Fruchtfolgeleitet sich aus der Höhe des pflanzenverfüg-baren Bodenvorrates, dem Ertragsniveau sowie dem Nährstoffaneignungsvermögen der verschiedenen Pflanzen ab. Die Höhe dermineralischen Düngung bestimmt sich zudemaus der eventuellen Nährstoffrücklieferungüber Ernterückstände, Menge an wirtschafts-eigenen Düngern oder Sekundärrohstoffdün-gern und Beurteilung von Verfügbarkeits- undVerlustfaktoren. Daraus ergeben sich folgendeSchritte zur Festlegung der Düngungshöhe:

1. Bestimmung des voraussichtlichen Phosphat- und Kali-Entzuges durch die anzubauenden Kulturpflanze. Dies ist abhängig von der Pflanzenart und dem Ertragsniveau. (s. Abb. 18)

2. Bestimmung des pflanzenverfügbaren Phosphat- und Kali-Gehaltes im Boden mit Hilfe der Bodenuntersuchung und Einstufung der Ergebnisse in die Gehalts-klassen A bis E unter Berücksichtigung derBodenart.

3. Berücksichtigung von Standortfaktoren und Pflanzeneigenschaften.

Die Ableitung von treffsicheren Dünge-empfehlungen aus den Ergebnissen derBodenuntersuchungen ist mit gewissenUnsicherheiten behaftet. Ein wichtiger Grund dafür ist, dass die auslangjährigen Eichversuchen gewonnen Durch-schnitts-Ergebnisse nicht direkt auf sämtlicheStandorte zu übertragen sind. Die standort-spezifischen Bedingungen weichen zum Teilerheblich voneinander ab.

Um die Sicherheit von Düngungsempfehlungenzu verbessern, sind einige LandwirtschaftlicheUntersuchungs- und Forschungsanstalten dazuübergegangen, Standortfaktoren zu berücksich-tigen, die die Nährstoffaufnahme beeinflussen.So wird in z. B. in Rheinland-Pfalz der Steinge-halt und die mögliche Durchwurzelungstiefefür die Ermittlung der Versorgungsstufe Cberücksichtigt (Tab. 3). Auch in Nordrhein-Westfalen werden weitere Bodeneigenschaftenfür die Beurteilung der Nährstoffgehalte im Boden herangezogen.

In der Versorgungsstufe C ist die Düngunglangfristig so auszurichten, dass unterBerücksichtigung von Nährstoffentzug und -ausnutzung der verfügbare Nährstoffvorraterhalten bleibt. Dies liegt häufig, jedoch nichtimmer, über dem Niveau des Nährstoffexportesvom Feld, der mit den Ernteprodukten das Feldverlässt. Gerade unter Standortbedingungenmit geringer Nährstoffverfügbarkeit ist dieErhaltungsdüngung oft höher als der reineNährstoffexport.

Zusammen mit der Düngung erhalten diePflanzen in der Nährstoffversorgungsstufe Cein optimales Nährstoffangebot. DieDüngungsempfehlungen des VDLUFA ent-halten darum für schlechter versorgte Böden (Stufe A und B) Zuschläge und für besserversorgte Böden Abschläge, um langfristig auf allen Standorten die Versorgungsstufe C zu erreichen. In Versorgungsstufe E kann solan-ge jede mineralische Düngung entfallen, bis die Ergebnisse der Bodenuntersuchung wiedereinen Bedarf anzeigen.

Grundlagen der Düngerbemessung für Phosphat und Kali

Standortverhältnisse mg P2O5/100 g mg K2O / 100 g

Boden Boden

Mittlere Verhältnisse 12 -20 12 - 20

Flachgründige, steinige, 17 -25 17 -25

schwere Böden

Tab. 3: Einstufung der Phosphat und Kali-Gehalte mittlerer Böden für die Versorgungsstufe C in Abhängigkeit von Standortfaktoren (Rheinland-Pfalz)

23

Pflanzen unterscheiden sich bezüglich ihresPhosphat- und Kalianeignungsvermögenserheblich voneinander. Um die Nährstoffver-sorgung der Pflanzen und damit die Ausschöp-fung des standortspezifischen Ertragsoptimumssicher zu stellen, sollte bei Fruchtfolgen mitden aneignungsschwachen Kulturen wieZuckerrübe, Kartoffel aber auch Mais und Raps der obere Bereich der Gehaltsklasse Cangestrebt werden. Bei getreidebetontenFruchtfolgen ist der mittlere Bereich bei günstigen Standortbedingungen in der Regelausreichend.

Mit diesem Verfahren wird zunächst derNährstoffbedarf der Kulturpflanzen bestimmt.Um den Mineraldüngerbedarf zu ermitteln,müssen weitere Schritte angeschlossen werden.

4. Berücksichtigung der Nährstoffrücklieferungaus Ernterückständen, wirtschaftseigenenDüngern und Sekundärrohstoffdüngern.

Gerade in der heute sehr oft spezialisiertenLandwirtschaft müssen die Nährstoffrückflüsseim Betriebskreislauf berücksichtigt werden. Sofließen in Ackerbaubetrieben Nährstoffe überdie Ernterückstände zurück in den Kreislauf,sofern diese nicht verkauft werden. In viehhal-tenden Betrieben müssen die Nährstoffmengender wirtschaftseigenen Dünger beachtet wer-den. Sogenannte Sekundärrohstoffdünger (z. B.Klärschlamm, Komposte u.a.) können weitereNährstoffe in den Betriebskreislauf einbringen.

Um den Mineraldüngerbedarf zu bestimmen,müssen diese Nährstoffmengen vom Gesamt-nährstoffbedarf abgezogen werden. Wie schonerwähnt, unterliegen jedoch auch diese Nähr-stoffquellen denselben Verfügbarkeitsfaktorenund können daher nicht immer voll angerech-net werden. Bei Verbleib der Ernterückständeauf dem Acker werden auf leichteren oderorganischen Böden erhebliche Kali-Mengenausgewaschen, sie stehen den Pflanzen in der nächsten Wachstumsperiode nur nochteilweise zur Verfügung.

Damit entstehen Verluste im Nährstoffkreislauf,die bei einer reinen Nährstoffsaldierung, wie sie in der Düngeverordnung vorgeschrieben ist, nicht zum Ausdruck kommen. Eine solche mitErtragseinbußen verbundene Schieflage wirderst langfristig durch die Bodenuntersuchungsichtbar.

Berücksichtigt werden muss zudem, dass derNährstoffgehalt dieser organischen Düngererheblich schwankt, oft können sie nicht zumfür die Pflanze optimalen Zeitpunkt ausge-bracht werden. Eine genaue, auf den Bedarfder Kultur ausgerichtete Düngeplanung ist so unmöglich. Werden mineralische Düngermit garantierten Nährstoffgehalten verwendet,kann auf den mengenmäßigen und zeitlichenBedarf der Pflanzen optimal eingegangenwerden.

6

24

Möglichkeiten für eine standortspezifische Düngung

Bei der Kalkulation des Mineraldüngerbedarfsmüssen zusätzlich Verfügbarkeitsfaktorenberücksichtigt werden. Humusarme, stark saure,zu kalkhaltige, ausgetrocknete, pseudovergleyteund sehr leichte Böden, sowie ackerbaulichschlecht bewirtschaftete Flächen weisen oft eine geringe Nährstoffausnutzung auf. Nährstofffixierungsvorgänge in Krume undUnterboden bei Phosphat und Kali verschlech-tern z. T. erheblich die Nährstoffausnutzungaus der Düngung. Eventuelle Stauhorizonte im Unterboden begrenzen eine intensiveDurchwurzelung, wodurch die Nährstoffauf-nahme der Pflanzen ebenfalls behindert wird.

Die Erhaltungsdüngung (Erhaltung der Versor-gungsstufe C) liegt auf vielen Standorten daher oft höher als der reine Nährstoffentzug(„Nettoentzug"). Unterbleibt dieser standortspe-zifische Zuschlag zum Nettoentzug, wird also die Düngergabe generell nur nach dem Entzugbestimmt, sinkt der verfügbare Nährstoffgehaltim Boden mittelfristig ab. Schlechtere Ausnut-zungsraten und eine kostenintensive Aufdün-gung in Versorgungsstufe C sind die Folgen.Über die Höhe des Zuschlages entscheidenletztlich die jeweiligen Boden-, Klima- und Bewirtschaftungsbedingungen.

Im Gegensatz zu Stickstoff oder Schwefelwerden Phosphat und Kali aus der Mineraldün-gung im Anwendungsjahr nur begrenzt vonden Pflanzen aufgenommen. Der größte Teilwird von den Pflanzen aus dem Bodenvorrataufgenommen, der über die Düngung wiederaufgefüllt werden muss. Da sich die Wirkungder Phosphat- und Kali-Dünger über mehrereJahre erstreckt, ist es aus arbeitswirtschaftli-chen Gründen geboten und aus pflanzenbauli-chen Aspekten sinnvoll, eine Nährstoffbilanznicht einjährig, sondern über mehrere Jahre,mindestens über eine volle Fruchtfolgeaufzustellen. Eine Ausnahme bilden hierschlecht versorgte Böden.

Mit Hilfe einer derartigen Saldierung über eine Fruchtfolge kann der Landwirt seineGrunddüngung im Rahmen der Fruchtfolgeflexibel gestalten und Kulturen mit hohemBedarf (meist blattreiche Kulturen) höhereGaben zuführen oder er kann Überhänge bei einem Fruchtfolgeglied durch einereduzierte Düngung bei einer anderen Kultur ausgleichen.

Auf den meisten Böden ist eine Phosphat- und Kali-Düngung im Herbst sinnvoll. Sogelangt das nur wenig bewegliche Phosphatbei Winterkulturen durch die anschließendeBodenbearbeitung in die durchwurzelbareKrume und kann von den Pflanzen gut auf-genommen werden. Da die Kali-Verlagerung in tiefere Bodenschichten auf mittleren undschweren Böden (ab etwa 30 Bodenpunktenoder 10% Ton) als äußerst gering einzuschät-zen ist, bietet sich ebenfalls eine Kali-Düngungim Herbst ebenfalls an. Es können dadurchpositive Effekte, wie bodenschonende Überfahrt, Deckung des Pflanzenbedarfes im Herbst, verbesserte Winterfestigkeit derWinterkulturen, genutzt werden. Bei einer Düngung im Frühjahr können auchMehrnährstoffdünger verwendet werden.

Auf Sand- und Moorböden ist von der Herbstdüngung mit Kali wegen der Auswa-schungsgefahr abzuraten. Für solche Bödenrichtet man die Düngung auf den jährlichenBedarf der jeweilig angebauten Kultur aus.

Häufig aufgestellte globale Bilanzen für eine ganze Region können nur allgemeineTendenzen aufzeigen. Für die Ableitung voneinzelbetrieblichen und schlagbezogenenDüngungsempfehlungen sind sie ungeeignet,da die betrieblichen Bedingungen undstandortspezifische Besonderheiten nichtberücksichtigt werden.

6

25

Phosphat-Dünger

Phosphatlagerstätten, aus denen Phosphatdün-ger hergestellt werden, sind durch phosphat-haltige Anreicherungen in Eruptivgesteinen,durch Ausfällungen aus phosphathaltigenWässern und aus tierischen Rückständen ent-standen. Sie sind also natürlichen Ursprungs.Die Hauptlagerstätten befinden sich in Nord-afrika (Marokko, Algerien, Tunesien), USA (Florida) und Russland (Kola). Die Konsistenzreicht von steinhart (z. B. grobkristalliner harterKola-Apatit) bis weicherdig. Zahlreiche Eisen-erzlager haben ebenfalls z. T. bedeutende Phosphatbeimengungen.

Die in den Phosphatlagerstätten vorliegendenPhosphatverbindungen sind in dieser Formmeist nur bedingt für die Pflanzen ausnutzbar.Sie bedürfen der Aufbereitung bzw. einesAufschlusses. Beim Aufschluss der sogenanntenRohphosphate (chemisch oder thermisch)kommt es darauf an, die Apatitstruktur desAusgangsmaterials zu zerstören und das Phos-phat in eine lösliche und gut pflanzenverfüg-bare Form zu überführen, um eine möglichsthohe Ausnutzungsquote zu erreichen.

7

Abb. 25: Herstellung von Phosphat-Einzeldüngern

Rohphosphat + Schwefelsäure Superphosphat

Rohphosphat + Phosphorsäure Triplesuperphosphat

RoheisenKalkstein Konverter Schlacke Mühle ThomasphosphatSauerstoff (1900 °C + Oxidation + Stahl)

Rohphosphat + Schwefelsäure Novaphos (Teilaufschluß)

Rohphosphat + Schwefelsäure Carolon-Phosphat (Teilaufschuß+Druck 6000 bar)

weicherdiges Rohphosphat + Feinstvermahlung Hyperphos

Phosphat- und Kali-haltige Mineraldünger

Produkt Aufschlussgrad P2O5-Gehalt (%) Löslichkeitsform, weitere Nährstoffe

Superphosphat Vollaufschluss 18 neutral-ammoncitratlösliches Phosphat davon 16,7 % P2O5 wasserlösliches Phosphat, ca. 12% S

Triplesuperphosphat Vollaufschluss 46 neutral-ammoncitratlösliches Phosphat davon 43,0 % P2O5 wasserlösliches Phosphat

Dicalciumphosphat Vollaufschluss 38 alkalisch-ammoncitratlösliches Phosphat (Petermann)

Novaphos Teilaufschluss 23 mineralsäurelösliches Phosphat, davon 11,5 % P2O5 wasserlösliches Phosphat, 13% CaO, 9% S

Dolophos Weicherdiges Rohphosphat 15 mineralsäurelösliches Phosphat, in 2 %iger Ameisensäurelösliches Phosphat, 65% CaCO3, 15% MgCO3

Tab. 4: Zusammensetzung verschiedener Phosphat-Dünger

26

7

Vollaufgeschlossene PhosphateBei Aufschluss von Rohphosphat mitSchwefelsäure entsteht Superphosphat, einGemisch aus Monocalciumphosphat undGips. Das hochkonzentrierte Triplesuper-phosphat bildet sich bei Aufschluss derRohphosphate mit Phosphorsäure. Di-Calciumphosphat wird durch Neutralisationvon Phosphorsäure mit Calcium-Hydroxidhergestellt. Die technische Herstellungerfolgt durch kontinuierliches Vermischenvon feinstvermahlenem Rohphosphat mitden genannten Säuren. In den genannten P-Düngern ist das Phosphat zu mindestens93% wasserlöslich.

In den phosphathaltigen Eisenerzen ist derAnteil von wertvollen Nebenbestandteilen sogroß, dass ein direkter Aufschluss zur Verar-beitung zu reinen P-Düngern nicht in Fragekommt. Daher erfolgt ein thermischer Auf-schluss im Konverter mit Temperaturen von1900 °C, wobei sich das Phosphat mit demKalk zu einer flüssigen Schlacke verbindet,welche nach Abkühlung dann vermahlenwird. Je nach Phosphatgehalt unterscheidetman zwischen Thomasphosphat (>10% P2O5) und Thomaskalk (<10% P2O5).

Teilaufgeschlossene PhosphateAus Kostengründen wird z. T. mit vermin-dertem Säureeinsatz gearbeitet, dadurchentstehen die sogenannten teilaufgeschlos-senen Phosphate. P-Dünger dieser Gruppeunterscheiden sich durch ihre unterschied-lichen Gehalte an mineralsäure- bzw. wasserlöslichen Anteile. Sie enthalten nur einen bestimmten Anteil an voll aufgeschlossenem und damit unmittelbarwirksamem Phosphat.

RohphosphateUnter bestimmten Voraussetzungen können Rohphosphate direkt als Düngemit-tel angewendet werden. Dies ist jedoch nurbei weicherdigen Rohphosphaten und nurnach feinster Vermahlung sinnvoll. Sie sindin erster Linie für saure Böden (unter pH 5,5)und für Moorböden geeignet.

Phosphat-Mineraldünger können als Einzel-dünger oder in Verbindung mit anderen Nährstoffen auch in Form von P-haltigenMehrnährstoffdüngern mit sehr unterschied-licher Phosphat-Konzentrationen verwendetwerden. In den Mehrnährstoffdüngern liegt das Phosphat meist als vollaufgeschlossenesPhosphat vor.

27

7

Kali-Dünger

Die Kali-Lagerstätten in Deutschland sind vor mehr als 200 Millionen Jahren in der Zech-steinzeit durch Verdunstung von Meerwasserentstanden. Dabei kristallisierten die Kalium-und Magnesiumsalze aus und setzten sich amBoden ab.

Heute werden die Rohsalze in Tiefen von 350-1200 m bergmännisch abgebaut. Bei den verschiedenen Aufbereitungsverfahren (s. Abb. 26) fallen Kaliumchlorid und Kieserit(Magnesiumsulfat) an, beide sind Ausgangs-stoffe zur Weiterverarbeitung zu Patentkali undKaliumsulfat. Alle Kalisalze sind wasserlöslich,also leicht pflanzenaufnehmbar. Sie verändernden pH-Wert des Bodens nicht.

In der Regel werden unter unseren Klima- undBodenbedingungen Kali-Dünger in chloridischerBindungsform eingesetzt. Diese Bindungsformist sowohl in Kali-Einzeldüngern als auch inMehrnährstoffdüngern vorherrschend. Chlori-

Abb. 26: Schematische Darstellung der verschiedenen Produktionsverfahren zur Herstellung von Kali-Düngern (K+S)

Trennung von Kaliumchlorid (KCI) aus dem Kali-Rohsalz (KCI + NaCI + MgSO4 · H2O) in nassem Zustand bei steigender Temperatur.

RohsalzMutterlauge

Abgekühlte Trübe Lösen

Löselauge

Filtern

Kühlen

Kristallisat (KCI) Löserückstand (NaCI und Kieserit)

FilternDecken

Heiße Lösung

25 °C 115 °C

95 °C 256 g/l KLL

Heissverlösungnass und heiss

Trennung von Kaliumchlorid (KCI) aus dem Kali-Rohsalz (KCI + NaCI + MgSO4 · H2O) in nassem Zustand ohne Wärmezufuhr durch Aufschwimmen (Flotieren).

Flotationslauge Löserückstand

Flotations-mittel

Flotations-lauge

Filtern

Rückstand (NaCI) Konzentrat (Kieserit)

Luftblasen

Filtern undtrocknen

Flotationnass und kalt

Trennung von Kaliumchlorid (KCI) aus dem Kali-Rohsalz (KCI + NaCI + MgSO4 · H2O) in trockenem Zustand durch Ablenkung in einem elektrischen Feld

Feingemahlenes Rohsalz

- +

Sortieren

Rückstand(NaCI)

Konzentrat (KCI)(Kieserit)

Elektrostatisches Verfahrentrocken und kalt

dische Kali-Dünger können für die meistenlandwirtschaftlichen Kulturen verwendetwerden, Zucker- und Futterrüben sind sogarchloridliebende Pflanzen.

Einige Kulturen, besonders Kartoffeln undSonderkulturen sowie Pflanzenarten aus dem gärtnerischen Bereich sind jedoch chloridempfindlich. Hier eignen sich durch den äußerst geringen Chloridgehalt und aus-gesprochen niedrigen Salzindex sulfatischeKali-Dünger oder Kaliumsulfat-haltigeMehrnährstoffdünger. Bei einer Düngung zur Saat bzw. im Keimstadium ist immer derEinsatz von Düngern zu empfehlen, die Kaliumin sulfatischer Form enthalten.

Der Schwefelgehalt dieser sulfatischen Kali-Dünger erhält eine zunehmende Bedeu-tung, da der Schwefel-Eintrag mit Luft undNiederschlägen stark zurückgegangen ist. Der Schwefeldüngebedarf ist dadurch starkangestiegen.

28

Produkt K2O-Gehalt % Kali-Form, weitere Nährstoffe

Korn-Kali 40 Kaliumchlorid; 6% MgO, 4% S, 3% Na Magnesium und Schwefel in Sulfatform,

Na als Na-Chlorid

60er Kali gran 60 Kaliumchlorid

Magnesia-Kainit 11 Kaliumchlorid; 5% MgO, 4% S, 20% Na Magnesium und Schwefel in Sulfatform,

Na als Na-Chlorid

Kaliumsulfat gran 50 Kaliumsulfat; 18% SSchwefel in Sulfatform

Hortisul 52 Kaliumsulfat; 18% SSchwefel in Sulfatform

Patentkali 30 Kaliumsulfat; 10% MgO, 17% SMagnesium und Schwefel in

Sulfatform

Tab. 5: Zusammensetzung verschiedener Kali-Dünger

7

Die Kulturen können nach dem Grad ihrerChloridempfindlichkeit in verschiedene Gruppen eingeteilt werden:

Chlorid-liebend:Zuckerrübe, Futterrübe, Sellerie, Mangold

Chlorid-verträglich:Getreide, Mais, Raps, Spargel, Grobkohlarten,Rote Beete, Grünland, Kleegras

Bedingt chlorid-verträglich:Sonnenblume, Weinrebe, Kernobst, Schwarze Johannisbeere, Pflanz- und Speisekartoffel,Tomate, Radies, Kohlrabi, Feinkohlarten, Erbse,Spinat, Karotte, Lauch, Rettich, Chicoree

Chlorid-empfindlich: Stärke- und Veredelungskartoffel, Tabak, Rote Johannisbeere, Stachelbeere, Himbeere, Erdbee-re, Brombeere, Heidelbeere, Steinobst, Busch-bohne, Dicke Bohne, Gurke, Melone, Paprika,Zwiebel, Salat, Frühgemüse, Koniferen, Blumen,Zierpflanzen und alle Unterglaskulturen

29

Phosphat- und Kali-Düngung über organische Dünger

Die Rücklieferung von Phosphat und Kali überErnterückstände und Wirtschaftsdünger mussbei der Düngeplanung berücksichtigt werden.Zudem gelangen neben Klärschlamm undKompost immer mehr Produkte aus Abfällenindustrieller Aufbereitungprozesse in die Land-wirtschaft. Nachteilig bei den organischenDüngern ist die oft stark schwankende Nähr-stoffzusammensetzung, die z. B. von Tierart,Fütterung, Trockensubstanzgehalt sowie vomAufbereitungsprozess abhängen. Dabei mussnicht nur auf den Nährstoffgehalt, sondernauch auf den Gehalt an Schwermetallen undorganischen Schadstoffen geachtet werden, die immer in diesen Produkten vorhanden sind, für die aber der Gesetzgeber engeGrenzen gesetzt hat. Die Verteilung dieser Dünger und damit auchder Nährstoffe auf dem Feld ist wesentlichungenauer als bei der Ausbringung von Mine-raldüngern. Eine gezielte Pflanzenernährungwird dadurch erschwert.

Kurzfristig können auch unterschiedlicheNährstoffverfügbarkeiten die Wirkung unsichermachen. So liegt in der Gülle z. B. ein Teil desPhosphats (20-40%) in relativ fester organi-scher Bindung (Phytin) vor und steht damitden Pflanzen nicht unmittelbar zur Verfügung.Die Ausnutzung des Kalis aus organischenDüngern durch die Folgefrucht schwankt inAbhängigkeit von Bodenart und Ausbringungs-termin beträchtlich. Auf leichten Böden könnenbei auch nach Düngeverordnung zulässigerHerbstausbringung von Gülle, Stallmist oderSerodüngern bzw. Ernterückständen erheblicheVerlagerungsverluste an Kali (je nach Nieder-schlagsmengen bis über 50%) entstehen, die damit weitgehend dem Nährstoffkreislauf entzogen sind.

17

30

Phosphat- und Kali-Grunddüngungunter Umweltgesichtspunkten

Die Phosphat- und Kali-Lagerstätten auf der Erde sind endlich, und deshalb sollte dieVerwendung als Dünger möglichst effektiv und ressourcenschonend gehandhabt werden.Dabei ist eine unnötig hohe Nährstoff-Anreicherung im Boden zu vermeiden (Ziel: Nährstoffversorgungsklasse C). Nährstoff-verluste sind im Rahmen der gegebenen standort- und bewirtschaftungsbedingtenMöglichkeiten zu minimieren, um eine hoheAusnutzung der Dünger zu erhalten. Allerdingskönnen solche Verluste nicht auf null reduziertwerden. Selbst bei unbewirtschafteten, naturbelassenen Flächen treten Nährstoff-verluste auf.

Für Phosphat wird vor allem der Eintrag inOberflächengewässer diskutiert. Ein zu hoherEintrag führt zu einem starken Wachstum von Wasserpflanzen, Algen und Plankton(Eutrophierung), welches wiederum zuFäulnisprozessen führen kann, wenn bei derZersetzung dieser organischen Substanz derdazu notwendige Sauerstoff dem Wasserentzogen wird. Da Phosphat im Boden durchseine feste Bindung an Bodenteilchen kaumverlagert und ausgewaschen wird, resultierendie Phosphat-Einträge aus der Landwirtschaftund Naturräumen in die Gewässer vor allemaus Bodenabschwemmungen (Erosion) oderdem Direkteintrag aus der Viehhaltung. Gene-rell sollte gedüngtes Phosphat zur Minimierungvon Erosionsverlusten in den Boden eingearbei-tet werden. Winterungen sollten in erosionsge-fährdeten Lagen deshalb im Herbst gedüngtwerden, mit nachfolgender Bodenbearbeitung.

Düngeverordnung

Die Düngeverordnung (DVO) beschreibt dieGrundsätze der guten fachlichen Praxis beimDüngen. Danach ist die Düngung grundsätzlichso auszurichten, dass die Nährstoffe weitestge-hend von den Pflanzen ausgenutzt werden kön-nen, um Nährstoffverluste und eventuell damitverbundene Einträge in Gewässer zu vermeiden.Geräte zur Ausbringung von organischen undmineralischen Düngern müssen den anerkann-ten Regeln der Technik entsprechen. Die meistenVorschriften in der DVO betreffen jedoch dasUmgehen mit organischen Düngemitteln.

So dürfen z. B. auf extrem hoch mit Phosphat und Kali versorgten Böden tierische Wirtschafts-dünger nur bis in Höhe des Phosphat- und Kali-entzuges des Pflanzenbestandes ausgebrachtwerden. Der Gehalt an Phosphat und Kali inWirtschafts- und Serodüngern muss durch Ana-lysen oder durch Anwendung von Richtwertenberücksichtigt werden.

Alle Betriebe > 10 ha und > 1ha Sonderkulturenmüssen Aufzeichnungen über die Zu- undAbfuhr von Nährstoffen (Nährstoffvergleiche)machen, für Phosphat und Kali mindestens alle 3 Jahre. Der Vergleich kann sowohl als Feld-Stall-Bilanz als auch als Hoftor-Bilanz durchge-führt werden. Eine Bewertung solcherNährstoffvergleiche ist z.Zt. nicht vorgesehen.

Die im Boden verfügbaren Phosphat- und Kalimengen müssen durch Bodenuntersu-chungen mit anerkannten Methoden ermitteltwerden, für Ackerland mindestens alle 6 Jahre,für Dauergrünland mindestens alle 9 Jahre. Ausfachlicher Sicht sind engere Intervalle anzuraten.

Alle geforderten Aufzeichnungen (Bodenuntersuchungsergebnisse, Nährstoff-bilanzen, Berechnungs- und Schätzverfahren)müssen 9 Jahre aufbewahrt werden.

Rahmenbedingungen für die Phosphat- und Kali-Düngung8

31

1

Um diese P-Verluste zu vermeiden, sind auf ge-fährdeten Ackerflächen erosionsverminderndeBewirtschaftungsmethoden anzuwenden. Sokann z. B. durch Zwischenfruchtanbau, Mulch-saat, P-Einarbeitung, Pflügen quer zum Hang,Anlage von Uferrandstreifen, keine Gülle- oder Klärschlamm-Ausbringung in Hanglagenaußerhalb der Vegetation, keine Mineraldün-gung in Erosionslagen auf gefrorenen oderschneebedeckten Böden, der durch Erosionbedingte Phosphat-Eintrag in Gewässer sehrstark reduziert werden. Anbauverfahren, dieZwischenfrüchte mit hoher Bodenschutzwir-kung, Mulchsaat oder Untersaaten integrieren,ermöglichen bei hoher Wirtschaftlichkeit eineVerringerung des Bodenabtrags um 80-95% im Zuckerrübenanbau, im Maisanbau kann dieBodenerosion sogar nahezu völlig unterdrücktwerden.

Bei sachgemäßer Anwendung und Ausbringungvon Kali-Düngemitteln ist keine Beeinträchti-gung der ökologischen Funktionen zu befürch-ten. Durch eine an Standort und Nutzungangepasste Kali-Düngung wird die Effizienz des Einsatzes der übrigen Pflanzennährstoffeerhöht. Die auftretenden Auswaschungsver-luste hängen im wesentlichen von Bodenartund Niederschlagshöhe und –Verteilung ab und können auf mittleren und schweren Bödenpraktisch vernachlässigt werden. Zudem hatKalium keine ökologische oder toxikologischeRelevanz. Deshalb wurde auch in der neuen ab 2003 gültigen Trinkwasserverordnung(98/83/EG) der für Kalium noch bestehendeHöchstwert ersatzlos gestrichen.

Der Energieaufwand für Mineraldüngemittelstellt in der Erzeugung von Nahrungsmittelneinen bedeutenden Anteil des gesamtenEnergieverbrauchs dar. Gemessen am Gesamt-energieverbrauch fossiler Energie ist der Anteilder Landwirtschaft jedoch vergleichsweisegering (ca. 2% weltweit). Dabei darf nichtübersehen werden, dass die Pflanzenproduktioneiner der wenigen Bereiche darstellt, in denenEnergie wirklich netto gewonnen wird.

Durch die Bindung von Lichtenergie undUmwandlung in chemische Energie in derPflanze kann einerseits Energie in Form vonNahrungsmitteln für eine wachsende Welt-bevölkerung oder andererseits als technische,erneuerbare Energiequelle genutzt werden.Durch die ertragsteigernde Wirkung derPhosphat- und Kali-Dünger wird dabei diegewonnene Energiemenge je Flächeneinheiterhöht.

Der Energieaufwand zur Herstellung vonPhosphat- und Kali-Mineraldünger ist zudem in den letzten Jahrzehnten durch optimierteProzessverfahren ständig gesunken. Währendnoch vor 25 Jahren etwa 14 MJ/kg P2O5 und 8 MJ/kg K2O aufgewendet werden musste, ist mit dem heutigen Stand der Technik derAufwand auf ca. 6 MJ/kg P2O5 und 3 MJ/kg K2O gesenkt worden. Aus langjährigen Düngungsversuchen wird deutlich, dass beischlecht mit P und K versorgten Pflanzen die Fähigkeit der Lichtenergiebindung undUmwandlung in pflanzliche Energie abnimmt(Abb. 27).

Abb. 27: Mit steigender Kali-Düngung erhöht sich der Energiegewinn in der Pflanzenproduktion (Durchschnitt einer Zuckerrüben-2 x Getreide-Fruchtfolge in einem langjährigen Kali-Steigerungsversuch)

30

20

10

0

Ener

gieg

ewin

n ge

gen

K-O

(GJ/

ha/J

ahr)

mg K2O (v.Anl.):

0 100 200 300

1,4% 2,4% 3,1%

21,4

25,0

29,2

Netto-Energiegewinn durch K-Düngung gegen K-0 Energie-Aufwand durch K-Düngung

E.-Input/Output: 1:71 1:42 1:31

vom Energiegewinn

kg K2O/ha:

8

32

8

Auf Grund des Gesetzes des abnehmendenErtragszuwachses fällt zwar mit steigendemGrunddüngereinsatz das Energie-Input/Output-verhältnis, dennoch steigt der Energiegewinn je Flächeneinheit auf den gut versorgten Vari-anten (Abb. 27). Dass auch aus energetischerSicht der Einsatz der Phosphat und Kali-Dün-ger unproblematisch ist, wird noch deutlicher,wenn Grenzeinsatz und Grenzgewinn vergli-chen werden. Schon geringe Mehrerträge anPflanzenmasse führen zu einem Energiegewinn,auch wenn der Energieaufwand zur Bereitstel-lung der mineralischen Phosphat- bzw. Kali-Dünger bis aufs Feld abgezogen wird. Derökonomische Grenzeinsatz der PK- Düngungaus pflanzenbaulich-betriebswirtschaftlicherSicht liegt bei den augenblicklichen Preisver-hältnissen stets niedriger als der Grenzeinsatzaus rein energetischer Betrachtungsweise.

Phosphat- und Kali-Düngung im Ökolandbau

Die ökologisch orientierte Landwirtschaft strebtgeschlossene Nährstoffkreisläufe an. Da auchdiese Betriebe landwirtschaftliche Produkte ausdem Betrieb heraus verkaufen und genausoAuswaschungsverluste wie konventionelleBetriebe aufweisen, bleiben jedoch bei dieserWirtschaftsform die Nährstoffbilanzen negativ,und es entstehen zwangsläufig Lücken, die beiden Grundnährstoffen Phosphat und Kali ohneDüngung nicht geschlossen werden können.Dies verringert auch in diesem Anbausystemdie Bodenfruchtbarkeit. Nach der EU-Verord-nung 2092/91 über den ökologischen LandbauAnhang II sind bei Bedarf folgende Phosphat-und Kali-Mineraldünger auch für den Einsatz inBetrieben zugelassen, die nach den verschiede-nen Ökorichtlinien wirtschaften:

• Weicherdiges Rohphosphat• Aluminiumcalciumphosphat• Thomasphosphat• Kalirohsalze (Magnesia-Kainit)• Kaliumsulfat• Kaliumsulfat mit Magnesiumsalzen

(Patentkali)• Dünger, die Komponenten dieser beiden

Gruppe enthalten (z. B. patent-PK, der weicherdiges Rohphosphat und Patentkali enthält)

Abb. 28: Der Verkauf von Ernteprodukten entzieht dem Kreislauf Nährstoffe. Diese müssen durch die mineralische Düngung ersetzt werden.

Boni

turn

ote

Pflanze

In die Erde

Stalldünger

Tier

Stadt

Aus der Erde und aus der Luft

Feldfrüchte tierische Erzeugnisse

Erst durch den Mineraldünger konnten die Landwirte den offenen Kreislauf der Nährstoffe wieder weitgehend schließen.

Mineraldünger

N P K Ca Mg S

33

9 Vorteile der mineralischen Phosphat- und Kali-Dünger9

Auch wenn die wirtschaftseigenen Düngemittelin den Nährstoffkreislauf zurückgeführt werdenmüssen, weisen Mineraldünger gegenüberanderen Düngemitteln eine Reihe von Vorteilenauf:

• genaue und konstante Nährstoff–konzentration

• genaue Verteilung der Nährstoffe auf dem Feld mit großer Arbeitsbreite

• geringe Ausbringungskosten• hohe Nährstoffkonzentration und damit

geringer Transport- und Lagerraum• gezielte Ausrichtung der Nährstoffmenge

genau auf den Nährstoffbedarf des Bodensund der Pflanzen

Damit lässt sich die Phosphat- und Kali-Versorgung der Pflanzen über Mineraldüngersehr genau und gezielt decken.

34

Herausgeber: Bundesarbeitskreis Düngung (BAD)Karlstraße 2160329 Frankfurt am MainOktober 2003