Ein Fachbeitrag vonMax Schmidt, Kalk- und Bodenspezialist, aus Sengenthal

Im humiden Klimabereich, in dem Wasser ins Grundwasser versickert und in dem wir wirtschaften, sind Kalkverluste durch Verlagerung und Auswaschung von Calcium ein natürlicher Prozess. Als Hauptursachen gelten:

1. Die natürliche Kohlensäurebildung aus dem CO2 der Boden- und Wurzelatmung und dem Bodenwasser sowie
2. die Säurezufuhr durch den sauren Regen und sauer wirkende Stickstoffdünger.

Die Säuren lösen den Kalk, der dann mit dem Sickerwasser verlagert wird. Als Folge der Calciumverluste verschlechtert sich die Bodenfruchtbarkeit – die Böden versauern und degradieren.

Schon seit über 2.000 Jahren versuchten unsere Vorfahren erfolgreich, durch das Mergeln der Böden die Degradierung zu verhindern und die Böden fruchtbar zu halten. Seit dem letzten Quartal des 19. Jahrhunderts haben kalkhaltige Dünger wie Thomasmehl und Kalkstickstoff über 100 Jahre lang, neben Kalkdüngern, einen wesentlichen Beitrag zur Kalkversorgung unserer Böden geleistet. In den letzten Jahrzehnten vollzog sich dann ein Wandel hin zu kalkfreien bis sauer wirkenden Düngemitteln, welche die Kalkverluste noch erhöhten. Oft wurden diese nur unzureichend ausgeglichen.

Heute haben die Betriebe einen guten und recht aktuellen Überblick über die Kalkversorgung ihrer Böden. Dies nicht zuletzt durch die vom Gesetzgeber alle sechs Jahre vorgeschriebene Bodenuntersuchung. Bei dieser werden der pH-Wert und die Bodenart untersucht und der Kalkbedarf jeder Bodenprobe ausgewiesen. Neben der VDLUFA-Methode ist dafür noch die EUF-Methode (siehe Ursprung der EUF) des Bodengesundheitsdienstes offiziell anerkannt. Mit Schnellmethoden, wie z. B dem Hellige pH-Meter, kann man den pH-Wert auch vor Ort bestimmen.

Böden oft schlecht versorgt

Zum Weltbodentag 2018 veröffentlichte das Thünen-Institut die Ergebnisse der ersten bundesweiten Inventur landwirtschaftlich genutzter Böden. Im Rahmen dieser hat man auf 3.104 Probepunkten im 8 x 8 km-Raster u. a. pH-Wert und Bodenart untersucht. Die daraus er­mittelte Kalkversorgung sieht für die 12 Mio. ha Ackerland in Deutschland nicht gut aus:

Die 46 % leichten bis mittleren Böden (Sand bis stark-lehmiger Sand mit Tongehalten bis 17 %) sind zur Hälfte versauert und bedürfen einer Gesundungskalkung. Auf weiteren 30 % dieser Standorte ist eine Erhaltungskalkung notwendig.

Nicht viel besser ist die Situation auf den 34 % sandigen bis schluffigen Lehmen. Diese sind meist aus sehr kalkreichem Löss entstanden und sind unsere besten Ackerböden. Nach den Richtlinien des VDLUFA bedürfen 40 % einer Gesundungs- und weitere 40 % einer Erhaltungskalkung. Nur 20 % haben keinen Kalkbedarf.

Am besten versorgt sind die schweren Böden (tL–T) aus Geschiebemergel, Tonmergel oder Kalkmarschen. 40 % dieser Böden haben keinen Kalkbedarf. Eine Gesundungskalkung benötigen 20 %, eine Erhaltungskalkung 40 %.

Mit diesen Methoden lässt sich der Kalkbedarf ermitteln

Bei der  VDLUFA-Methode  wird der Kalkbedarf eines Bodens über den pH-Wert ermittelt, der die Wasserstoff­ionenkonzentration (H+-Ionen) im Boden misst und welcher mit dem Calciumgehalt (Ca++-Ionen) korreliert. Ein niedriger pH-Wert bedeutet viele H+- und wenige Ca++-Ionen und ein optimaler oder hoher pH-Wert viele Ca++- und wenige H+-Ionen.

Für die einzelnen Bodenarten sind optimale pH-Bereiche (Versorgungsstufe C) festgelegt, in denen eine Erhaltungskalkung empfohlen wird, um die laufenden Kalkverluste auszugleichen. Bei niedrigeren Werten (Versorgungsstufe A und B) wird auf den Erhaltungsbedarf noch die Kalkmenge aufgeschlagen, die erforderlich ist, um die Versorgungsstufe C zu erreichen. Ist der pH-Wert höher (Stufe D und E) oder ist noch freier Kalk festzustellen, ist keine Kalkung erforderlich.

Bei der  EUF-Methode  (Elektro-Ultra-Filtration) wird der Calciumgehalt im Boden gemessen. Je niedriger der Wert, umso höher ist der Kalkbedarf. Wie auch die VDLUFA-Methode gibt auch die EUF-Methode den Kalkbedarf in dt/ha Calciumoxid (CaO) an. Eine dt CaO entspricht ca. 1 dt Branntkalk, 2 dt eines kohlensauren Kalkes oder fast 4 dt Carbokalk.

Beide Methoden folgen wissenschaftlichen Standards, sind durch Feldversuche abgesichert und vom Gesetzgeber und der Offizialberatung anerkannt.

Freien Kalk und KAK ­ebenfalls bestimmen?

Schwere Böden (tL–T), aber auch verschlämmungs- und erosionsgefährdete schluffige Böden, sollten freien Kalk enthalten, da sich dieser günstig auf die Struktur und Gare des Bodens auswirkt.

Tipp: Freien Kalk kann man mit 10 %iger Salzsäure vor Ort bestimmen. Ein hörbares Knistern oder ein leichtes Aufbrausen in einem trockenen Boden zeigen ausreichende Kalkgehalte bis 1 % an. Bei stärkerem Aufbrausen enthält der Boden mehrere Prozent freien Kalk und ist noch für Jahrzehnte ausreichend versorgt. Freien Kalk haben Kalkböden oder er bildet sich dann, wenn die Kolloide oder Austauscher (Tonminerale und Huminstoffe) vollständig mit basischen Kationen (Ca, Mg, K, Na) gesättigt sind.

Ein mittlerer bis schwerer Boden befindet sich im Gleichgewicht, wenn die Kolloide zu ca. 80 % mit Ca++, 10 bis 15 % Mg++, 2 bis 5 % mit K+ und 1 % Na+ gesättigt sind (siehe Übersicht 1).

Das doppelt positive Ca++ flockt bzw. verbindet die Kolloide und ist die Vo­raussetzung für die Bildung von Ton-Humus-Komplexen und Aggregaten im Boden, die der freie Kalk noch zusätzlich stabilisiert. Eine Überversorgung mit K+ und Na+ führt zur Dispergierung und Auflösung der Aggregate. Auch ein zu viel an Mg++ ist nicht förderlich für die Bodenstruktur.

Um herauszufinden, wie die Austauscher belegt sind, kann man zusätzlich zur LUFA-Methode die Kationenaustauschkapazität (KAK) untersuchen lassen – diese ist auch Grundlage in den Bodenlaboren Kinsey und Unterfrauner. Die relativ teure Analyse der KAK verschafft einen Überblick über den Bodenzustand auf repräsentativen Schlägen und ist nicht bei jeder Untersuchung erforderlich. Für die Interpretation ist ein versierter Berater hilfreich.

Bei einem pH-Wert von 7 entspricht die effektive KAK der potenziellen KAK. Das heißt, der Austausch und die Speicherung von Nährstoffkationen befindet sich im Optimum. Versauert der Boden, werden die Speicherplätze an den Kolloiden zunehmend durch H+-Ionen, zulasten der Ca++-Ionen belegt. Dadurch sinkt der pH-Wert und die effektive KAK. Die Folge: Der Boden kann weniger Nährstoffe speichern, wird instabil, verliert an Porenvolumen und kann dadurch weniger Wasser infiltrieren und speichern. So ein Boden kann auch die Wurzeln und das Bodenleben nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgen.

Kalk schafft ­klimastabile ­Böden

Mit den in den letzten Jahren zunehmenden Problemen mit der Wasserinfiltration und -speicherung sowie der Bodenerosion hat sich die Bodenwissenschaft und -beratung auf humusmehrende Bewirtschaftungssysteme konzentriert. Die Speicherung von CO₂ im Bodenhumus als Maßnahme gegen den Klimawandel hat die Diskussion zusätzlich befeuert.

Dabei wird allerdings oft übersehen, dass dazu auch eine gute Kalkversorgung der Böden gehört. Im Bereich von pH 6 bis pH 7,5, in dem unsere Kulturpflanzen am besten gedeihen und das Bodenleben am aktivsten ist, wird die abgestorbene organische Masse (Wurzeln, Blattmasse und organische Dünger) bis zum CO₂ abgebaut. Das zweiwertige Calcium ermöglicht die Kolloidflockung und die Bildung von Ton-Humuskomplexen und Aggregaten (siehe Übersicht 2). Dieser Wirkungsmechanismus stoppt den Abbau von Kohlenstoff und ermöglicht den Aufbau von Dauerhumusformen.

Neben den Tonmineralen sind die Humuskolloide die wichtigsten und auf sehr leichten Böden oft die einzigen Träger der Bodenfruchtbarkeit. Sie speichern Nährstoffe austauschbar und sorgen für regenstabile Krümel, die das Wasser versickern lassen, damit es in den Bodenporen pflanzenverfügbar gespeichert wird. Die Bodenbelüftung und Erwärmung übernehmen die Grobporen, die vorher das Wasser in tiefere Schichten abgeleitet haben. Aggregierte Böden mit lebend verbauten Krümeln sind die beste Versicherung vor Witterungsextremen, da sie das Wasser bei Regenereignissen speichern und so den Pflanzen helfen, Dürreperioden leichter zu überstehen. Eine optimale Kalkversorgung ist die Voraussetzung, dass sich funktionierende Böden entwickeln können.

Planen Sie jetzt die ­Stoppelkalkung

Nach der Getreide- oder GPS-Ernte sollte eine Zwischenfrucht folgen, die die Vegetationszeit bis in den Herbst hinein ausnutzt und neben Biomasse auch noch Bodengare produzieren kann. Auf einem sauren Boden kann aber weder die beste Zwischenfrucht noch irgendeine Hauptkultur oder das ausgeklügeltste Bewirtschaftungssystem den Boden verbessern.

Eine Stoppelkalkung stellt daher oft die Initialzündung für den Gareaufbau eines Bodens dar. Der ausgebrachte Kalk neutralisiert die Bodensäure, reguliert den pH-Wert und liefert dem Boden das zweiwertige Calcium. Das so stimulierte Bodenleben verarbeitet die Wurzeln und Erntereste zu Nährhumus und profitiert dabei noch von den Exsudaten der angebauten Kultur. Es setzt dabei die enthaltenen Nährstoffe wieder frei und produziert Huminsäuren, die das Ca++ mit den Tonmineralen verknüpfen. Folgen auf eine Kalkung Hauptfrüchte wie Raps oder Wintergerste, die den Boden relativ schnell beschatten und schützen, sind ähnliche Effekte zu erwarten.

Die Stoppelkalkung kann bei einer Strohdüngung auch dazu beitragen, eine Stickstoffsperre zu verhindern. Der Grund dafür ist der, dass die Kalk­gabe das Bodenleben fördert, welches dann den Kohlenstoffüberschuss rasch in CO₂ umwandelt und ein günstiges C:N-Verhältnis einstellt. Ein ideales Verhältnis von Bakterien zu Bodenpilzen und optimale Bedingungen für Regenwürmer sind generell in neutralen bis schwach-sauren Böden (pH 6 – 7,5) gegeben.

So unterscheiden sich die ­Kalkdünger

Den größten Marktanteil bei den Kalkdüngern haben die  kohlensauren Kalke , die aus Kreide, Kalkstein oder Dolomit hergestellt werden. Letztere enthalten noch Magnesium (bis zu 40 % MgCO₃) und sind für alle magnesiumbedürftigen Böden besonders geeignet. Die Kalkmenge für eine Erhaltungskalkung im Rahmen einer Fruchtfolge (drei bis vier Jahre) beträgt 3–4 t je ha und kostet um die 100 €/ha. Das sind jährliche Kosten von 30–40 €/ha. Bei versauerten Böden kann der Kalkbedarf auf 10 t/ha und mehr ansteigen.

Für eine gute Wirkung ist die Mahlfeinheit entscheidend. Je feiner ein kohlensaurer Kalk ist, umso schneller kann er Säure neutralisieren und Boden und Pflanze mit Calcium und Magnesium versorgen. Kreidekalke, die es auch granuliert gibt, und fein gemahlene kohlensaure Kalke erreichen Reaktivitäten von > 80 % und werden mit dem Prä­dikat „leicht umsetzbar“ angeboten. Auch das DLG-Gütesiegel, das nur Kalke erhalten, die höhere Qualitäten als vom Gesetzgeber gefordert erfüllen, kann die Kaufentscheidung erleichtern.

Die Gehaltsangabe erfolgt bei kohlensauren Kalken in Prozent Calciumcarbonat (CaCO₃) und Magnesiumcarbonat (MgCO₃). Beide Carbonatformen haben eine basische Wirkung und ergeben mit dem Faktor 0,56 multipliziert den Gehalt an CaO – den basisch wirksamen Kalkgehalt. Ein Beispiel: Ein Gehalt von 90 % CaCO₃ entspricht 50,4 % CaO.

Bei allen anderen Kalkformen wird der Gehalt in CaO und MgO angegeben. So auch beim  silikatischen Konverterkalk , der aus der Stahlindustrie kommt und sich durch eine langsame und nachhaltige Wirkung und einen nennenswerten Gehalt an Kieselsäure und Spurenelementen auszeichnet.

Eine regionale Bedeutung haben noch  Carbokalk  und  Schwarzkalk . Beides sind Rekalzite, die aus industriellen Prozessen stammen und durch Reaktivitäten bis 100 % besonders gut wirken und noch zusätzliche Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphat enthalten.

Zum absoluten Nischenprodukt ist der früher sehr bedeutsame  Branntkalk  geworden – der einzige Kalkdünger, der tatsächlich Calciumoxid (CaO) enthält. Er unterscheidet sich von den übrigen Kalken dadurch, dass das CaO mit Wasser zu Löschkalk (Ca(OH)2)reagiert. Die OH--Ionen neutralisieren sofort die H+-Ionen zu neutralem Wasser. Die Ca++-Ionen nehmen die frei gewordenen Plätze an den Kolloiden ein, flocken diese, bilden freies Karbonat und verbessern und stabilisieren die Bodenstruktur.

Die stark basische Wirkung von Branntkalk (> pH 12) kann den Boden- pH-Wert kurzzeitig auf > pH 7,5 anheben und ist dadurch das effizienteste Mittel gegen die Kohlhernie, was durch Praxiserfahrungen im Raps- und Feldgemüsebau bestätigt ist. Nicht nur im Rapsanbau hätte die Verwendung von Branntkalk große Potenziale. Seine Wirkung gegen Schnecken und gegen Infektionen von bodenbürtigen Schadpilzen (Verticilium, Sklerotinia) können mithelfen, den Pflanzenschutzmittelaufwand zu reduzieren.

Für die Ausbringung von gemahlenem Branntkalk ist eine Spezialtechnik notwendig, die im Süddeutschen Raum und bei spezialisierten Lohnunternehmen noch vorhanden ist. Branntkalk körnig im Big-Bag ist dagegen mit der herkömmlichen Düngetechnik streufähig. Feuchter Mischkalk und Feuchtkalke mit Holzasche sind ebenfalls hoch alkalisch und lassen ähnliche Wirkungen wie Branntkalk erwarten. Letztere sind sogar im ökologischen Landbau zugelassen.

Puffersystem: Zu viel Kalk geht nicht

Bei einem leistungsfähigen Pflanzenbestand und einem aktiven Bodenleben ist die Angst vor zu hohen pH-Werten auf kalkreichen Böden oder nach hohen Kalkgaben unbegründet. Durch die Freisetzung von CO2 wird Kohlensäure gebildet, die die Verfügbarkeit der Haupt- und Spurennährstoffe sichert. Das Kohlensäure-Puffersystem verhindert zudem, dass der pH-Wert im feuchten Boden über pH 7,5 ansteigt und die Wasserversickerung verhindert ein Versalzen der Böden.

Ursprung der EUF: Das „Rübendilemma“ der 1970er Jahre

In den 1970er-Jahren mehrten sich die Probleme mit der Qualität und Verarbeitbarkeit von Rüben. Bald war die Überdüngung der Bestände und Böden als Ursache ausgemacht. Die Aufwandmengen bei Kali und Stickstoff stiegen in Größenordnungen von 300 – 400 kg je ha Reinnährstoff an, obwohl die Erträge bei 50 – 60 t/ha stagnierten. Dass die Böden durch ein Übermaß an einwertigen Kationen aus dem Gleichgewicht geraten waren, äußerte sich an Problemen mit Bodenverschlämmung und Verkrustung, welche das Auflaufen der Rüben behinderten. Bei Nährstoffpotenzialversuchen im süddeutschen Raum brachten damals nicht selten die Kontrollen ohne Düngung die höchsten Erträge und besten Qualitäten.

Von der Südzucker wurde dann der Bodengesundheitsdienst gegründet und die EUF-Bodenuntersuchung eingeführt. Der Kalkbedarf der Böden wurde bei der neuen Methode über den Calciumgehalt der Böden gemessen und die Kalkempfehlung höher als bei der LUFA-Untersuchung angesetzt.

Die Kali- und Stickstoffdüngung wurde auf ein Drittel bis ein Viertel der bisherigen Menge reduziert. Mehr Kalk und weniger N, P und K taten den Böden, den Rüben und dem Geldbeutel gut. Die Bodenverschlämmung und -erosion nahmen ab, die Rübenqualitäten verbesserten sich und die Erträge stiegen bis in Größenordnungen von 100 t/ha.

Damit ist die Rübe die einzige Kultur, bei der die Praxiserträge in den letzten Jahrzehnten stärker gestiegen sind als der Zuchtfortschritt, was in mehreren wissenschaftlichen Untersuchungen belegt ist. Das Beispiel der Zuckerrüben hat auch bei anderen Kulturen Schule gemacht.