Aktuelle Ausgabe 02/2018

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Die neue Düngeverordnung zwingt gerade beim Maisanbau eine Vielzahl von Praktikern, das am Betrieb bestehende Düngesystem zu hinterfragen. Es gilt jetzt vor allem, Nährstoffdefizite zu entdecken, auszugleichen und einen Luxuskonsum an Nährstoffen zu vermeiden! Bei den eingesetzten Düngern muss eine optimale Nährstoffverwertung erreicht werden.

Betriebe mit organischem Dünger sind besonders gefordert, da häufig der Phosphatbedarf der Kultur zum großen Teil schon über den Wirtschaftsdünger abgedeckt wird.

Sehr gute Nährstoffverfügbarkeiten können über bodenchemische Parameter entscheidend beeinflusst werden. Gerade hinsichtlich der Verfügbarkeit gedüngter und den Aufschluss gealterter Phosphate kann die Bodenchemie maßgeblich helfen. Ein besonderes Augenmerk muss zukünftig auch den Mikronährstoffen geschenkt werden. Deren Mobilisation wird stark vom pH-Wert des Bodens um die Wurzel beeinflusst. In diesem Beitrag soll der Einfluss von Säuren am Beispiel von Domogran® 45 (SSA) und der Einfluss von Kalk auf die Verfügbarkeit von Nährstoffen dargestellt und entsprechende Stellschrauben bezüglich der neuen Düngeverordnung aufgezeigt werden.


optimaler pH; zur Vergrößerung die Abbildung anklicken
optimaler pH; zur Vergrößerung die Abbildung anklicken
Verfügbarkeit von Phosphat

Für die Dynamik und damit Mobilisation von gedüngten Phosphaten und des Bodenphosphors spielt der pH-Wert des Bodens ein entscheidende Rolle. Der optimale pH-Bereich für beste Phosphatverfügbarkeiten liegt zwischen 5,5 und 6,5 (siehe Abb. 1). Leichtere Böden (= tonärmer) sollen hierbei den niedrigeren pH-Wert und schwerere Böden (= tonreicher) den höheren pH-Wert anstreben.

Welchen Einfluss hat der Kalk?
Erstens verbessert Kalk die Bodenstruktur maßgeblich und damit die Durchwurzelungsfähigkeit des Bodenhorizonts. Phosphor ist im Boden wenig mobil und kann bei guter Durchwurzelung besser aufgenommen werden. Zweitens ist Kalk für die Bildung von Calziumphosphaten von Bedeutung. Im sauren Bereich (pH < 5,5 auf Ackerböden) erfolgt eine rasche Sorption von Phosphat an Eisen- und Aluminiumverbindungen. Nimmt die Pflanze Phosphat aus solchen Verbindungen auf, können Aluminiumtoxizitäten auftreten, die in der Praxis gerade bei der Gerste bekannt sind. Durch eine Kalkung mit einem basisch wirksamen Kalk (z. B. kohlensaurerer Kalk), kommt es zu einer pH-Anhebung im Boden und zu einer Vermeidung solcher Toxizitäten. Im Boden werden dann Calziumphosphate gebildet. Handelt es sich um einen Boden mit niedrigem pH-Wert und hohem Gehalt an Phosphat, dann ist eine Kalkung im Vergleich mit einer Düngung von wasserlöslichem Phosphat vorzuzuziehen.

Anders verhält es sich auf Böden mit zu hohem pH-Wert. Eine zusätzliche Kalkung fördert dann die Bildung von stabilen und schwerlöslichen Calziumphosphaten, sodass der Phosphor weniger pflanzenverfügbar wird.

Phosphataufschluss durch Säuren im Boden: Sobald Phosphat als Calziumphosphat im Boden vorliegt, kann es über Säuren in pflanzenverfügbares Phosphat und Calzium aufgeschlossen werden. Säuren sind Verbindungen, die in einer wässrigen Lösung Protonen (H+) bilden können. Zu denen gehören zum Beispiel die Kohlensäure, organische Säuren oder auch die Schwefelsäure. Der Aufschluss von Calziumphosphaten kann auch über saure Düngemittel, wie durch das Ammoniumsulfat (alte Bezeichnung schwefelsaures Ammoniak) Domogran® 45, herbeigeführt werden. Der Einsatz von Ammoniumsulfat führt rund um das Düngerkorn durch die Kombination von chemischer und physiologischer Versauerung im Boden zu einer kurzfristigen pH-Absenkung. Diese unterstützt die Verfügbarkeit von im Boden gebundenem Calziumphosphat.


Eine detaillierte Erläuterung der verantwortlichen Reaktionsmechanismen ist im „Exkurs“ dargestellt.


pH-Wert und Verfügbarkit von Mikronährstoffen
pH-Wert und Verfügbarkit von Mikronährstoffen
Säuren im Boden und Mikronährstoffverfügbarkeit

Neben den Hauptnährstoffen, stellt Mais auch besondere Ansprüche an die Verfügbarkeit der Mikronährstoffe. Sie stellen mengenmäßig zwar den kleinsten Pool der Nährstoffe dar, sind aber im Pflanzenwachstum hochessentiell. Die Verfügbarkeit steigt, mit Ausnahme von Molybdän, mit abnehmenden pH-Wert (siehe Abb. 2). Vor allem Zinkmangel ist beim Mais häufig anzutreffen. Die Festlegung von Zink trifft dabei insbesondere Böden mit hohen pH-Werten und auch bei verstärkter Phosphatdüngung. Die punktuelle pH-Absenkung durch Domogran® 45 führt zu einer Freisetzung und Aufnahme an Mikronährstoffen und das auch bei Zink (Abb. 3).

Abb. 3: pH-neutraler Kalkammonsalpeter im Vergleich mit Domogran® 45 bezüglich Mikronährstoffverfügbarkeit und Mikronährstoffgehalt nach Pflanzenanalyse bei gleichem Stickstoffniveau

KAS (30 kg N/ha Unterfuß)

41 mg/kg Mn

56 mg/kg Zn

Domogran® 45 (30 kg N/ha Unterfuß)

109 mg/kg Mn

121 mg/kg Zn

Quelle: Lugder Laurenz, LWK Nordrhein-Westfalen


Zunehmende Bedeutung von Schwefel beim Mais

Mais wird immer häufiger nach Zwischenfrüchten angebaut. Zu Vegetationsbeginn ist das Angebot an verfügbaren Stickstoff und an Sulfatschwefel sehr gering. Durch den mikrobiellen Umsatz der Zwischenfrucht kommt es zu weiten C/N- und C/S-Quotienten. Für Stickstoff und Schwefel führt dies zu Vegetationsbeginn zu einer Immobilisation. Gleiches kann auch nach Getreide als Vorfrucht und einer verzögerten Strohrotte passieren. Eine langjährig organische Düngung führt erst ab Juni zu einer nennenswerten Freisetzung an Stickstoff und Schwefel. Deshalb ist in der Jugendentwicklung nicht nur Stickstoff, sondern auch Schwefel in Form von Sulfatschwefel für eine optimale Bestandsentwicklung erforderlich. Eine Düngungsmaßnahme mit Sulfatschwefel soll dann vor dem 6-Blatt Stadium erfolgen.

Vergleich pH-neutrale Düngung und stark saure Düngung
Vergleich pH-neutrale Düngung und stark saure Düngung
Eine breitflächige Startgabe von DAP (pH neutraler Dünger) im Vergleich mit Domogran® 45 in den Jahren im Jahr 2016 und 2017 konnte keine ertraglichen Vorteile erzielen (siehe Abb. 4). Die im Vergleich besseren Ertragsergebnisse mit Domogran® 45 lassen sich auf verschiedene Faktoren zurückführen:

  1. Der pH-Wert des Bodens mit 6,5 ist hinsichtlich Kalkversorgung und Phosphatverfügbarkeit optimal. Die vorhandenen Phosphate sind vorrangig als Calziumphosphate im Boden gebunden. Die punktuelle pH-Absenkung bei der Variante mit Domogran® 45 führt zu einer guten Verfügbarkeit des im Boden gebundenen Phosphats.
  2. Die Verfügbarkeit von Mikronährstoffen wird in der Jugendentwicklung erhöht.
  3. Der eingesetzte Dünger ist schwefelhaltig. Gerade bei einem kalten Frühjahr und fehlender Schwefelmineralisation aus dem Boden beeinflusst dies den Ertrag positiv.

Fazit

Die neuen rechtlichen Rahmenbedingungen fordern einen neuen Blick auf altbewährte Düngesysteme, die von Landwirten auch kritisch hinterfragt werden sollten. Der Einkauf soll nicht nur nach Nährstoffen erfolgen, sondern auch nach deren Wirksamkeit und Umsetzung im Boden. Dem Kalk als Strukturelement gilt es neben seiner Funktion als Pflanzennährstoff dabei besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Hinsichtlich Pflanzenernährung sind die Betriebe angehalten, vor allem Nährstofflücken aufzudecken und ganz nach dem Minimumprinzip von Liebig zu ergänzen. Hier kann Schwefel in Form von Sulfatschwefel beim Mais seine positive Wirkung aufgrund einer immer häufiger anzutreffenden Schwefelimmobilisation im Frühjahr zeigen.

Die Möglichkeit, im Mineraldüngerbereich über eine punktuelle pH-Absenkung sowohl durch chemische als auch durch physiologische Versauerung Nährstoffe aufzuschließen, ist keine Neuheit, sondern eine Unterstützung der bereits natürlich ablaufenden chemischen Vorgänge im Boden. Ammoniumsulfatdünger (hier Domogran® 45) unterstützt den Aufschluss von Phosphaten, die Verfügbarkeit von Mikronährstoffen und hilft, der im Rahmen der neuen Düngeverordnung geforderten Bilanzierung gerechter zu werden.

Dr. Ludwig Lichtenegger

Exkurs

Woher kommt die saure Wirksamkeit von Domogran® 45 (Ammoniumsulfat)?

Der Einsatz von Ammoniumsulfat bedingt um das Düngerkorn eine kurzfristige pH-Absenkung im Boden. Verantwortlich für diese versauernden Reaktionen sind dabei immer Protonen (H+). Die Säurewirkung resultiert bei Domogran® 45 aus zwei Prozessen, der chemischen und der physiologischen Versauerung: Bei der chemischen Versauerung handelt es sich um mehrere Reaktionen:

1. Umwandlung Ammonium in Nitrat (Nitrifikation)
Die Umsetzung von Ammonium in Nitrat ist eine Oxidationsreaktion bei der Protonen frei werden: (NH4)2SO4 + 4 O2 -> 4 H+ + SO42- + 2 NO3- + 2 H2O

2. pH-Wert des Düngerkorns und Hydrolyse von Ammoniumsulfat:
Domogran® 45 besitzt herstellungsbedingt als 10 %ige Lösung einen pH-Wert zwischen 4 und 5. Dieser niedrige pH-Wert resultiert aus freier Schwefelsäure, die im Produkt enthalten ist und in Lösung Protonen freisetzt: H2SO4 -> 2 H+ + SO42-

Des Weiteren kann Ammoniumsulfat durch die Reaktion mit Wasser im Boden hydrolisieren. Es entstehen freier Sulfatschwefel und Protonen:

(NH4)2SO4 + 2 H2O  2 (NH4)OH + SO42- + 2 H+

Bei der physiologischen Versauerung handelt es sich um die aktive Aufnahme von Ammonium (NH4+) durch die Wurzel. Diese aktive Aufnahme bedingt, dass im Gegenzug ein Ladungsausgleich in Form von Protonen (H+) stattfindet.

Ist netto die aktive Aufnahme an positiv geladenen Nährstoffen höher, so kommt es in der direkten Wurzelumgebung zu einer pH-Absenkung:

NH4+ aus der Wurzelumgebung -> Aufnahme in die Pflanze -> Zum Ladungsausgleich -> H+ Abgabe durch die Pflanzenwurzel

Summa summarum handelt es sich um eine Vielzahl an Reaktionen, die bei Domogran® 45 Einfluss auf den sauren Charakter dieses Düngemittels besitzen.

Stand: 30.04.2018