Wann sollte man Kalk und Dünger ausbringen?

Fast die Hälfte des gesamten Düngers, der jährlich in Europa verbraucht wird, wird von Landwirten während der Hochsaison der Frühjahrsaussaat gekauft. Infolgedessen ist es für die Düngemittelindustrie oft schwierig, die Kundennachfrage in diesem Zeitraum von 6 bis 8 Wochen zu decken. Ein Großteil des Düngers, der derzeit in der Frühjahrs-Hochsaison verwendet wird, könnte auch zu anderen Jahreszeiten ausgebracht werden. Würden die Landwirte die Düngung gleichmäßiger über das Jahr verteilen, wären die Händler viel besser in der Lage, ihnen die gewünschten Düngersorten und -mengen zur Verfügung zu stellen. Maßgeschneiderte Ausbringungsdienste könnten verbessert werden. 

In vielen Fällen könnten Rabatte außerhalb der Saison gewährt werden. Auch andere Dienstleistungen der Händler könnten effizienter erbracht werden, da die Händler nicht unter so großem Zeitdruck stünden. Zudem würde eine gleichmäßigere Ausbringung über das ganze Jahr hinweg bedeuten, dass ein Großteil des für die Frühjahrsaussaat benötigten Düngers bereits auf dem Feld ausgebracht wäre. Dies würde wertvolle Zeit bei der Frühjahrsaussaat sparen und das Risiko ausschließen, dass der Dünger im Frühjahr aufgrund nasser Böden nicht ausgebracht werden kann. Eine Düngung im Herbst würde zudem Probleme der Bodenverdichtung durch die Ausbringgeräte mindern, da der Boden über den Winter Zeit hätte, sich zu lockern.

Chemische Reaktionen von Kalk und Düngemitteln im Boden

Wenn Kalk und Düngemittel auf Böden ausgebracht werden, finden zahlreiche chemische Reaktionen statt – einige davon sofort, andere erst im Laufe längerer Zeiträume. Diese Reaktionen haben großen Einfluss darauf, wann Kalk und Düngemittel ausgebracht werden können und wie effizient der Dünger von den wachsenden Kulturpflanzen aufgenommen wird, was sich wiederum auf den wirtschaftlichen Ertrag aus dem Einsatz von Kalk und Düngemitteln auswirkt.

Um die Art der chemischen Reaktionen zwischen Boden, Kalk und Dünger besser zu verstehen, sollten wir zunächst den Boden untersuchen.
Die Größe der freiliegenden Oberfläche im Boden, mit der Kalk und Dünger in Kontakt kommen, ist äußerst wichtig. Dieser Faktor hängt mit dem Tonanteil im Boden zusammen, da der größte Teil der potenziell reaktiven Oberfläche des Bodens aus Tonpartikeln besteht und Ton pro Volumeneinheit eine größere Oberfläche aufweist als Sand oder Schluff.

Wenn Kalk und Düngemittel auf Böden ausgebracht werden, finden zahlreiche chemische Reaktionen statt – einige davon sofort, andere erst im Laufe längerer Zeiträume. Diese Reaktionen haben großen Einfluss darauf, wann Kalk und Düngemittel ausgebracht werden können und wie effizient der Dünger von den wachsenden Kulturpflanzen aufgenommen wird, was sich wiederum auf den wirtschaftlichen Ertrag aus dem Einsatz von Kalk und Düngemitteln auswirkt. 
The mineral form of individual soil particles and the extent to which these mineral soil particles have been coated with layers of oxides and organic materials also affect the total soil reaction.

Alle Tonpartikel im Boden weisen eine negative (-) Nettoladung auf. Aufgrund dieser negativen Ladung reagieren Tonpartikel mit Bestandteilen von Kalk und Düngemitteln, die sich bei der Zugabe zum Boden als positiv (+) geladene Teilchen (Kationen) auflösen. Kalkstoffe lösen sich auf und setzen dabei positiv geladene Kalzium- (Ca++) und/oder Magnesium- (Mg++) Ionen frei, und manche Düngemittel lösen sich auf und bilden positiv geladene Ionen (Ammoniumstickstoff (NH₄⁺) und Kalium (K⁺)). Solche positiv geladenen Ionen (Kationen) werden von den negativ geladenen Bestandteilen des Bodens angezogen.

Kalk

Als Kalk werden üblicherweise entweder gemahlener Kalkstein, gemahlener Mergel oder Kalksteinprodukte verwendet, die durch Brennen so umgewandelt wurden, dass sie wasserlöslicher sind als das gemahlene Gestein selbst. Das mit Abstand am häufigsten verwendete Kalkmaterial in Europa ist gemahlener Kalkstein (Ag-Kalk), der größtenteils aus Kalziumkarbonat besteht. In einigen Fällen ist genügend Magnesiumkarbonat enthalten, sodass der Kalk als „dolomitisch“ bezeichnet wird.

Bei der Ausbringung auf den Boden reagiert das Kalkmaterial mit der Bodenfeuchtigkeit und setzt dabei Kalziumpartikel oder – im Falle von Dolomitkalk – Magnesiumpartikel frei. Die Geschwindigkeit, mit der sich das Kalkmaterial auflöst und diese Partikel freisetzt, hängt weitgehend davon ab, wie fein es gemahlen ist und in welcher chemischen Form es vorliegt (Karbonat, Oxid oder Hydroxid). Je feiner das Material, desto schneller löst es sich auf. Oxide (gebrannter Kalk) und Hydroxide (Kalkhydrat) sind wasserlöslicher und reagieren wesentlich schneller als Kalk in Karbonatform (kalzitischer Agrarkalk oder dolomitischer Agrarkalk).

Kalzium- oder Magnesiumpartikel werden von den Tonpartikeln im Boden angezogen und dort festgehalten, nachdem sich das Kalkmaterial aufgelöst hat. Dadurch wird der Säuregehalt des Bodens neutralisiert, was zu einem Anstieg des pH-Werts führt. Dies bedeutet auch, dass Kalk nicht besonders schnell nach unten in den Boden eindringt – mit Ausnahme von extrem sandigen Böden. Aus diesem Grund kann Kalk wann immer möglich ausgebracht werden, allerdings sollte dies rechtzeitig vor der Bepflanzung geschehen, damit genügend Zeit bleibt, um eine ausreichende Reaktion mit dem Boden zu ermöglichen und den Säuregehalt zu neutralisieren.

Stickstoff (N)

Es ist wichtig, dass zum Zeitpunkt des schnellsten Wachstums der Kulturpflanze ausreichend Stickstoff im Boden verfügbar ist. Grundsätzlich verwenden wir zwei Arten von Stickstoff: 1) Ammonium oder Ammoniumbildner (Harnstoff, wasserfreies Ammoniak) und 2) Nitratformen. In belüfteten Böden wird Ammoniumstickstoff im Boden in die Nitratform umgewandelt. Die Nitratform ist im Bodenwasser vollständig löslich und bewegt sich daher in Richtung der Bodenwasserbewegung.

Die Bodentemperatur beeinflusst die Geschwindigkeit, mit der Ammoniumstickstoff in Nitrat umgewandelt wird. Es wird allgemein davon ausgegangen, dass diese Umwandlung bei Temperaturen um den Gefrierpunkt oder darunter vernachlässigbar ist, während sie bei Bodentemperaturen über 10 °C zügig verläuft. Das bedeutet, dass die Ausbringung von wasserfreiem Ammoniak, Harnstoff oder anderen Ammoniumformen von Stickstoffdüngern auf Brachflächen im Herbst oder Winter keine sinnvolle Vorgehensweise ist.

Da Nitratstickstoff mit dem Bodenwasser wandert, kann er in Zeiten mit starken Niederschlägen durch Auswaschung aus der Pflanzenwurzelzone verloren gehen, was zu einer Netto-Versickerung von Wasser durch das Bodenprofil führt. Wenn das versickernde Wasser tief genug vordringt, um den Grundwasserspiegel zu erreichen, gelangt das Nitrat über das Grundwasser in die Gewässer. In Europa tritt in den Monaten Oktober bis April in der Regel ein Wasserüberschuss auf. Erreicht die nach unten versickernde Feuchtigkeit hingegen nicht den Grundwasserspiegel, kann Nitratstickstoff wieder nach oben wandern, da sich die Nettobewegung des Bodenwassers aufgrund von Verdunstung und Transpiration nach oben in Richtung Oberfläche verlagert.

Da Nitrat Sauerstoff in seiner Struktur enthält, können Stickstoffdüngerverluste aus staunassen Böden auch aus einem anderen Grund erheblich sein. Luftbedürftige Bodenbakterien entziehen dem Nitratstickstoff seinen Sauerstoff, wenn im Boden nicht genügend freier Sauerstoff vorhanden ist, um ihren Bedarf zu decken. Bei diesem Prozess wird Nitratstickstoff in gasförmige Stickstoffformen umgewandelt, die dann aus der Bodenoberfläche entweichen. Das Vorhandensein von unverrotteten organischen Rückständen verstärkt solche Verluste in staunassen Böden, einfach weil diese Rückstände dazu führen, dass Bodenbakterien aktiver sind und mehr Sauerstoff verbrauchen.

Im Zusammenhang mit diesen Stickstoffreaktionen sind zwei Punkte hervorzuheben: 1) Obwohl Ammoniumstickstoff zunächst an die Oberfläche von Ton und organischem Material adsorbiert wird, verbleibt er unter bestimmten klimatischen Bedingungen in Europa nicht sehr lange in der Ammoniumform. Er wird in Nitratstickstoff umgewandelt. 2) Nitratstickstoff geht schnell aus dem Boden verloren, entweder durch Auswaschung oder als Gas. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass die Auswaschung von Nitratstickstoff in roten Böden nicht so schnell erfolgt wie in braunen Böden.

Diese Reaktionen zeigen, dass Stickstoff von einer Kulturpflanze am effizientesten verwertet wird, wenn er entweder während des Wachstums oder kurz vor Beginn des Wachstums ausgebracht wird. Trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen gibt es Fälle, in denen eine gestaffelte Stickstoffausbringung sinnvoll sein kann. So können beispielsweise starke Regenfälle nach der Stickstoffausbringung zu Auswaschungsverlusten aus durchlässigen Böden oder zu Denitrifikationsverlusten in Böden führen, die zur Staunässe neigen.

Phosphor (P)

Wenn Phosphatdünger auf den Boden ausgebracht wird, reagiert er sehr schnell und bildet Verbindungen, die weniger löslich sind als die Form, in der der Dünger ausgebracht wurde. Dies ist vor allem auf die Eisen- und Aluminiumoxide im Boden zurückzuführen, die schnell mit dem ausgebrachten Phosphat reagieren und es dadurch weniger löslich machen. Aus diesem Grund sind Phosphate im Boden nicht mobil. Die Erosion der obersten Bodenschicht, die ausgebrachte Phosphate enthält, ist der wahrscheinlichste Weg, auf dem Phosphate aus dem Boden verloren gehen. 
Da Phosphate im Boden relativ unbeweglich sind, spielt es keine Rolle, zu welchem Zeitpunkt im Wachstumszyklus der Kultur der Phosphatdünger ausgebracht wird. Durch die lange Verweildauer der Phosphate im Boden stehen sie den Kulturen über lange Zeiträume hinweg zur Verfügung. Es kommt selten vor, dass mehr als 25 Prozent der einer Kultur zugeführten Phosphate bereits im ersten Jahr nach der Ausbringung verwertet werden.

Kalium (K)

Kalium löst sich aus dem Dünger im Boden, wird von Tonpartikeln angezogen und dort so fest gebunden, dass Auswaschungsverluste vernachlässigbar sind. In sandigen Böden, die nur sehr wenig Ton enthalten, können Auswaschungsverluste von Kalium ein Problem darstellen. Die wahrscheinlichsten Kaliumverluste entstehen durch Sedimentverluste infolge von Erosion. Es ist unwahrscheinlich, dass mehr als 40 Prozent des in einem bestimmten Jahr ausgebrachten Kaliums noch im selben Jahr von den Kulturpflanzen verwertet werden.