Unser Autor:
Hansgeorg Schönberger
N.U. Agrar, Schackenthal, Sachsen-Anhalt
Die Ackerkultur umfasst die Summe physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften eines Bodens – sie alle wirken sich auf seine Ertragsfähigkeit aus. Im ersten Teil unserer Serie zum Thema Boden haben wir uns mit den physikalischen und den physiko-chemischen Eigenschaften von Böden auseinandergesetzt sowie mit dem Humus als Bodenstabilisator und Nährstoffspeicher. Nun stehen die chemischen und biologischen Eigenschaften des Bodens im Vordergrund. Da diese Prozesse ineinandergreifen, sind Überschneidungen möglich.
Auf der Basis von Bodenuntersuchungsergebnissen haben wir zusammengestellt, welche Kenndaten die Voraussetzungen für stabile, hohe Erträge in allen Kulturen sind. Die Daten stammen aus langjährig geführten Schlagkarteien unserer Beratungskunden.
Der Boden (Bodenform = Bodenart + Bodentyp) und das Wetter lassen sich nicht ändern. Die häufigsten beeinflussbaren Ursachen für niedrige Erträge sind hingegen:
Bodenstruktur: Durch Verschlämmung, Verdichtungen oder Klutenbildung eingeschränkter Wurzelraum.
Fruchtfolge/Anbauhäufigkeit (innerhalb von zehn Jahren) und Anbaudichte.
Vorfrucht: Der Abstand zwischen gleich anfälligen Kulturen.
Der pH-Wert: Niedrige pH-Werte sind öfter ein Problem als zu hohe.
P-Versorgung: Die Nr. 1-Ursache für niedrige Erträge in reinen Ackerbaubetrieben.
Wie viel Leben ist im Boden?
In einem Gramm Boden befinden sich 1 Milliarde Bakterien. Diese machen 50 % des Bodenlebens aus, weitere 25 % sind Pilze und Hefen. Diese Mikroorganismen bilden im Boden ein Netz, welches das Bodenklima reguliert, Nährstoffvorräte auffüllt und sie wieder freisetzt. Außerdem trägt es zur Stabilität der Bodenstruktur bei, u. a. durch die Bildung von Mykorrhiza, die als verlängerte Oberfläche der Wurzeln fungiert.
Durch die Biozönose sind die Mikroorganismen im Boden an der Schaderregerkontrolle beteiligt. Sie können auch Schadstoffe abbauen. All diese Funktionen übernehmen Enzyme, die von Mikroorganismen gebildet werden. Ein aktives bzw. intaktes Bodenleben ist ein herausragendes Merkmal eines Ackers. Das Problem ist nur, wie kann man das Bodenleben messen?
Bei einem ausreichend feuchten Boden ist der Strohabbau ein guter Indikator für ein intaktes Bodenleben. Wenn bis zum Frühjahr 50 % des Strohs abgebaut sind, ist davon auszugehen, dass die Mikroorganismen im Boden ausreichend aktiv sind, um dessen biologische Funktionen – und hier insbesondere die Enzymtätigkeit – zu erfüllen. Das gilt für die Nährstofftransformation einschließlich der Humusbildung genauso wie für das antiphytopathogene Potenzial oder den Abbau von Herbiziden und anderer Pflanzenschutzmittel.
Eine andere Möglichkeit, das Bodenleben indirekt zu erfassen, ist das Messen der Enzymaktivität (z. B. von Katalasen). Relativ neu ist die Analyse der DNA-Zusammensetzung der Mikroorganismen im Boden. Diese Methode steht zwar noch am Anfang, könnte künftig aber Aufschluss über das Zusammenwirken der Bodenlebewesen geben. Durchgeführt wird sie z. B. vom Unternehmen Soilytix GmbH.
Wie wirkt der ph-Wert Aufs Bodenleben?
Der pH-Wert ist ein Faktor, der sowohl indirekt als auch direkt die Pflanze und den Boden beeinflusst. Einerseits wirkt er indirekt auf die Bodenstruktur und -stabilität, andererseits nimmt er auch direkten Einfluss auf das Pflanzenwachstum, auf die Zusammensetzung und die Aktivität der Mikroorganismen und generell auf die chemischen Prozesse im Boden.
Während ein pH-Wert von 5,5 dem von Essig gleichkommt, ist ein pH-Wert über 7,2 mit einer Seifenlauge vergleichbar. Beides vertragen unsere Pflanzen nicht. Zudem wird bei pH-Werten unter 5,5 im Boden verstärkt Aluminium freigesetzt, das als Wurzelgift wirkt. Auch Schwermetalle wie Eisen (Fe) oder Mangan (Mn), die in hoher Konzentration toxisch wirken, gehen unter diesen Bedingungen stärker in Lösung. Das führt dazu, dass Mikroorganismen , vor allem Pilze, ihre Tätigkeit im Boden einschränken. Prozesse, wie die Nitrifikation, werden bei pH-Werten unter 5,5 weitgehend eingestellt.
Bakterien können grundsätzlich in einer weiten Bandbreite von pH-Werten aktiv sein. Dabei gibt es aber Unterschiede zwischen den einzelnen Bakterienarten. So fühlen sich Bakterien, die Kohlenhydrate zersetzen, in einem sauren Milieu zwischen pH 4 und 6 wohl, während proteinabbauende Bakterien am besten bei pH-Werten zwischen 6 und 8 wachsen können.
Das wirkt sich u. a. auf die Humusbildung im Boden aus: Im sauren Milieu „vertorft“ der Boden, er bildet verstärkt Fulvosäuren, während im leicht alkalischen Boden, „Mull“ genannt, vorwiegend Huminsäuren entstehen.
Auch Regenwürmer vertragen nicht jeden pH-Wert gleichermaßen gut: Am wohlsten fühlen sie sich im neutralen Bereich zwischen pH 6,5 und 7,2. Im sauren (unter pH 6,0) wie auch im stark alkalischen Milieu (über pH 7,5) sinkt die Zahl der Würmer hingegen.
Der pH-Wert beeinflusst auch die Herbizidwirkung
Der pH-Wert im Boden wirkt sich auch auf die Leistung von Pflanzenschutzmitteln aus. Während niedrige pH-Werte unter 6,5 die Löslichkeit und damit die Wirkung von bodenwirksamen ALS-Hemmern (z. B. Mesosulfuron oder Propoxycarbazone) herabsetzen, sind sie bei höheren pH-Werten wesentlich besser löslich.
Auch werden sie im Boden weniger schnell abgebaut und wirken besser. Auch Foramsulfuron oder Nicosulfuron werden im niedrigen pH-Bereich schneller abgebaut. Diese Sulfonylharnstoffe wirken bei niedrigen pH-Werten schlechter.
Anders ist das beim Flumioxazin : Dieser Wirkstoff zerfällt bei hohen pH-Werten über pH 7,5 in kürzester Zeit. Dafür wirkt er bei niedrigen pH-Werten unter pH 5,5 um einige Tage länger. Andere Bodenherbizide wie Flufenacet, Chlortoluron, Pendimethalin oder Prosulfocarb beeinflusst der pH-Wert hingegen nicht in ihrer Wirkung (siehe Übersicht 1).
Spurenelemente – achten Sie auf die Verfügbarkeit
Bei hohen pH-Werten > 7 verbinden sich einige Schwermetalle und Spurenelemente wie z. B. Mangan, Zink oder Eisen mit Sauerstoff zu unlöslichen Oxiden. Sind sie einmal in dieser Form im Boden festgelegt, können die Pflanzen sie nicht mehr aufnehmen.
Beim Mangan tritt folgendes Problem auf: Ein Manganmangel kann selbst bei hohen Gehalten im Boden auftreten, weil oxidiertes Mangan nicht wasserlöslich ist. Andererseits können Bodenbakterien bei einem niedrigen pH-Wert Manganoxide reduzieren und so pflanzenverfügbar machen. Bei einem gleich hohen Mangangehalt im Boden kann die Pflanze dadurch überversorgt sein. Das kommt vor, wenn der Boden sauer ist bzw. punktuell z. B. durch SSA versauert wird. Die absoluten Gehalte sagen also wenig aus, denn entscheidend ist das verfügbare Mangan.
Das Molybdän ist als negativ geladenes Anion sehr mobil im hohen pH-Bereich (> pH 7), wird aber bei niedrigen pH-Werten (unter pH 5,8) durch Ton-, Al- und Fe-Oxide festgelegt. Um einen Molybdänmangel vorzubeugen, hilft oft bereits das Aufkalken des Bodens.
Bor bildet bei pH-Werten > 7 schwer lösliche Poly-Borate, besonders bei Trockenheit, und ist dann für die Pflanzen schlecht verfügbar. Deshalb kann bei höheren pH-Werten ein Bor-Mangel trotz hoher Bor-Gehalte (nach einer CAT-Bodenanalyse) im Boden auftreten. Borate, also Salze der Borsäure, werden im niedrigen pH-Bereich (< pH 6) zu wasserlöslicher Borsäure, die auch ausgewaschen werden kann.
Niedrige Bor-Gehalte bei pH-Werten < pH 6 müssen dagegen ernst genommen werden und erfordern ein Aufdüngen des Bodens. Denn allein über eine Blattdüngung kann die Pflanze ihren kontinuierlichen Bor-Bedarf nicht decken. Da sich Bor nicht in der Pflanze umverlagern lässt, werden die jüngeren Blattorgane so nicht genug versorgt.
Welcher ph-Wert ist optimal?
Den einen optimalen pH-Wert gibt es nicht. Dieser hängt in erster Linie von der Bodenart bzw. von der Bindung der Kationen an den Austauschern ab:
In sandigen Böden sollte der pH zwischen 5,8 und 6,3 liegen,
in lehmigen Böden zwischen 6,3 und 6,8 und in
tonigen Böden zwischen 6,8 und 7,2.
Generell gilt: Hat der Boden mehr als 6 % Humus, darf der pH-Wert etwas niedriger sein.
Auch die Kulturpflanzen haben unterschiedliche Ansprüche an den pH-Wert. Für die üblichen Kulturen ergeben sich folgende pH-Bereiche für hohe Erträge:
pH-Werte zwischen 6,0 und 6,3 auf sandigen Böden (S, lS),
auf lehmigen Böden (sL, L) mit pH-Werten zwischen 6,5 und 6,8,
auf Löss mit pH 6,6 bis 7,0 und
auf tonigen Böden (tL, LT) mit pH 6,8 bis 7,2.
Kalzium separat messen?
Zwischen dem pH-Wert und der Kalzium-Versorgung besteht eine enge Beziehung. Deshalb wird das Kalzium in der Grundbodenuntersuchung bei uns nicht separat erfasst. Allerdings gibt es auch Ausreißer von dieser Regel und diese können sich gravierend auswirken. Das ist z. B. der Fall, wenn sich der hohe pH-Wert auf eine hohe Magnesium- oder Natrium-Versorgung zurückführen lässt.
In Tschechien ist zum Beispiel das Mehlich-3-Messverfahren üblich. Hier wird Kalzium separat gemessen und ausgewiesen. Sandige Böden sollten hier wenigstens 3.000 ppm Ca enthalten, Lehmböden mehr als 4.000 ppm Ca und Tonböden über 6.000 ppm Ca.
Eine explizite Ca-Untersuchung empfehlen wir auch bei uns, besonders wenn der Boden hohe Mg-Gehalte (über 20 mg/100 g CaCl2) nach Schachtschabel enthält (siehe Übersicht 2).
Kationenaustauschkapazität untersuchen?
Der Begriff Kationenaustauschkapazität (KAK) beschreibt die Fähigkeit des Bodens, Kationen zu binden und wieder freizusetzen. Die KAK hängt ab von der Textur des Bodens (Schluff-, Tonanteil), der Tonmineralzusammensetzung und dem Anteil der organischen Substanz.
Die KAK-Untersuchung gibt Aufschluss über die Bindigkeit des Bodens und über die Zusammensetzung des Kationenbelages an den Austauschern. Solange es allerdings keine genormte Vorgehensweise bei der KAK-Untersuchung gibt, können diese Werte nur zusätzliche Orientierung geben.
Sie sind keine gesicherte Grundlage für eine Düngeempfehlung. Sinnvoll kann eine KAK-Untersuchung aber sein, wenn die Standardbodenuntersuchung folgende Auffälligkeiten aufweist:
Der Boden neigt trotz eines hohen pH-Wertes zum Verschlämmen,
es gibt Anzeichen von Ca-Mangel bei gleichzeitig hohen pH-Werten,
das Verhältnis von Mg zu K ist zu hoch.
Die einfache CAL-Untersuchung deckt die ersten beiden Punkte ab. Einen zusätzlichen Hinweis auf die Bindigkeit des Bodens gibt die KAK-Untersuchung (siehe Übersicht 3): Sie beschreibt, wie viele Kationen die Austauscher absolut binden können. Dieser Hinweis ist wichtig, um die Sorptionsfähigkeit der Böden zu beurteilen. Zudem sagt sie mehr aus als nur die Bestimmung von Ton- und Humusgehalt, da sie die Zusammensetzung der Tonminerale berücksichtigt.
Tipps zur Phosphor-Versorgung
Ist der Boden in gutem Zustand, mit einem passenden pH-Wert, enthält er wenigstens 7 mg Phosphor bzw. 15 mg P2O5 je 100 g Boden (nach CAL). Das sind 70 ppm bzw. 150 ppm Phosphor. Eine solche P-Konzentration ist hoch genug, um eine ausreichende Aufnahme auch bei Trockenheit zu ermöglichen. Diese Werte gelten für Böden mit intaktem Bodenleben und guter Bodenstruktur.
Auf Standorten mit regelmäßig feuchten, tiefgründigen Böden können 5 mg P bzw. 12 mg P2O5 je 100 g Boden reichen. Zusätzliche Information darüber, wie sich der Phosphor im Boden verhält, liefert die Bestimmung der P-Freisetzungsrate nach Flossmann und Richter. Sie erfasst den wasserlöslichen Phosphor, der in der Bodenlösung vorliegt bzw. leicht aus der Festsubstanz des Bodens zu lösen ist. D
ie Freisetzungsrate sagt demnach aus, wie viel P pro Zeiteinheit nachgeliefert werden kann. Da sie auch einen Teil des nicht direkt verfügbaren Phosphors im Boden erfasst, kann man die Freisetzungsrate zur Korrektur der CAL-Standardmessung heranziehen. Vor allem bei niedrigen und sehr hohen pH-Werten sowie in biologisch sehr aktiven Böden ergibt sich so ein zuverlässigeres Bild der pflanzenwirksamen P-Versorgung.
Die Versorgung mit Kalium und Magnesium
Die meisten Böden sind ausreichend gut mit Kalium versorgt, wenn sie pro % Ton 1 mg K (1,2 mg K2O) je 100 g Boden (nach CAL-Methode) enthalten. Alternativ sollten es 10 ppm K (12 ppm K2O) pro % Ton sein. Das reicht, um die K-Aufnahme auch in Trockenperioden sicherzustellen. Bei 20 % Ton kommen so z. B. 20 mg K (24 mg K2O) je 100 g Boden zusammen. In Böden, die weniger als 10 % Ton enthalten, sollten wenigstens 8 mg K bzw. 10 mg K2O je 100 g Boden vorliegen.
Der Gehalt an Magnesium (nach Schachtschabel) sollte bei ca. 50 % des Kaliumgehalts liegen und auf stark sandigen Böden zumindest 5 mg Mg betragen. In Böden mit mehr als 10 % Ton sind 0,5 mg Mg je 100 g Boden bzw. 50 ppm Mg pro % Ton sinnvoll; bei 30 % Tongehalt sind es 15 mg Mg je 100 g Boden.
Empfehlungen zum Einsatz von Spurenelementen
Wie viel Spurenelemente die Pflanze aus dem Boden aufnehmen kann, hängt mehr von der Verfügbarkeit bzw. ihrer Form ab als von der in der Bodenanalyse gemessenen Nährstoffmenge. Das zeigte sich bereits in den Ausführungen zum pH-Wert.
Eine Düngung mit Spurenelementen ist allerdings angeraten, wenn die gemessenen Werte im Boden unter den als ausreichend ausgewiesenen Werten liegen. Generell ist es nicht sinnvoll, fixe Gehalte an Spurenelementen für den Boden festzulegen, wenn deren Pflanzenverfügbarkeit nicht gewährleistet ist.
Was bedeuten Ungräser und Krankheiten?
In welchem Zustand der Boden ist, zeigt schlussendlich auch der Besatz mit schwer bekämpfbaren oder herbizidresistenten, konkurrenzstarken Unkräutern bzw. Ungräsern. Dazu gehören etwa Ackerfuchsschwanz, Weidelgräser oder Quecken, die erst recht zum Problem werden, wenn der Glyphosateinsatz nicht mehr erlaubt ist.
Auch die Belastung mit Fruchtfolgekrankheiten schränkt den Wert des Bodens ein. Dazu zählt die Schwarzbeinigkeit im Getreide, Verticillium und Kohlhernie im Raps oder Rhizoctonia in Zuckerrüben, Mais oder Kartoffeln.
