Kaliumdüngung auf leichten Böden

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Allgemeiner Überblick
2.1 Arbeitswirtschaft
2.2 Bodenart
2.3 Höhe der Grunddüngung

3 Kalidüngung kontra Auswinterung

4 Berücksichtigung der Auswaschungsverluste

5 Allgemeine Grundlagen
5.1 Funktionen in der Pflanze
5.2 Kalium im Boden
5.3 Einfluss des Bodens auf Kaliumverbindungen
5.4 Kaliumverfügbarkeit

6 Kaliumvorkommen und Kaliumgewinnung

7 Einfluss von Standort und Bewirtschaftung

8 Eigenschaften der Sandböden
8.1 Porenvolumen
8.2 Nährstoffhaltevermögen
8.3 Bodenertragsleistung, Bodenertragsfähigkeit und Bodenfruchtbarkeit

9 Düngung auf sandigen Ackerböden

10. Anwendungszeit von Kalium–Phosphatdüngern

11. Düngerbedarf

12. Pflanzenstress bei Kaliummangel

13. Zeitpunkt der Kaliumdüngung

14. Fruchtfolge und Kaliumdüngung
14.1 Bokharaklee/ Weißer Steinklee
14.1.1 Kalium - Für hohe Trockenmasseerträge
14.2 Kartoffeln
14.2.1 Kaliumdüngung
14.2.2 Veränderung der Stärkegehalte durch Kalium
14.2.3 Kalium gegen Schwarzfleckigkeit
14.2.4 Düngeempfehlung
14.2.5 Fruchtfolgestellung
14.2.6 Einfluss des Kalium auf den Knollenertrag
14.2.7 Reduzierende Zucker
14.2.8 Zusammenfassung
14.3 Winterroggen
14.3.1 Fruchtfolgestellung
14.3.2 Düngung
14.4 Wintergerste
14.4.2 Düngeempfehlung
14.4.3 Zusammenfassung

15 Anwendungsgebiete verschiedener Düngerformen

16 Anmerkungen
16.1 Korn-Kali zur Stoppel- und Herbstdüngung
16.2 Gründe für Kalium im Spätsommer und Herbst

17. Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 : Kaliumdynamik im Boden

Abbildung 2: Bedeutung der Porengrößenbereiche für das Wurzelwachstum und die Nährstofflösung im Bodenwasser

Abbildung 3: Anteil schwarzfleckiger Knollen sinkt mit steigender Kaliumversorgung

Abbildung 4: Ergebnisse Kali-Steigerung zu Wintergerste 2004

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Einfluss einer Differenzierten K-Düngung auf die Entwicklung der K(DL)- Werte im Boden und den Ertrag am Standort Müncheberg (28 BP)

Tabelle 2: Orientierungswerte unvermeidbarer Kaliumverluste in Abhängigkeit des Standortes sowie des Niederschlages

Tabelle 3: Auswaschungsverlusten (dargestellt in % der ausgebrachten K2O-Menge) durch die Herbstausbringung von wirtschaftseigenen Düngern oder Sekundärrohstoffdüngern bzw. Ernterückständen

Tabelle 4: Ertrag und Düngereinsatz verschiedener Kulturen

Tabelle 5: Wirkung der K2O – Düngung [Kg/ha] auf den GE – Ertrag und den Mehrerlös in einer 7jährigen Fruchtfolge, sowie auf die Veränderung der verfügbaren Kaliumgehalte des Bodens (Standort: flachgründig, sandiger Lehm, Diabasverwitterung)

Tabelle 6: Auswaschung und Abfuhr von Nährstoffen in landwirtschaftlichen

Böden

Tabelle 7: Düngeempfehlung von Kalium, Magnesium und Schwefel, bezogen auf ausgewählte Kulturen

Tabelle 8: Düngungsempfehlungen für Phosphat und Kali [Kg/ha] in einer Fruchtfolge mit einer mittleren jährlichen Nährstoffabfuhr von 57 Kg/ha P2O5 und 61 Kg K2O/ha in Abhängigkeit von der Nährstoffversorgung des Bodens *) gerundete Werte

Tabelle 9: Nährstoffentzüge

Tabelle 10: Erforderliche Mineralstoffverhältnisse

Tabelle 11: Kaliumbedarf für verschiedene Verwertungsrichtungen

(Zielertrag 350-400 dt/ha)

Tabelle 12: Nährstoffentzüge durch Kartoffeln (kg/ha)

Tabelle 13: Einfluss von Kalium auf Qualitätsmerkmale und den Ertrag der Kartoffel

Tabelle 14: Kalium-Mengen bei Versorgungsstufe C und Ertragsniveau von

400-500 dt/ha

Tabelle 15: Ertragszuwachs dt/ha durch Kali-Düngung im Trockenjahr 2003 gegenüber ungedüngt

1 Einleitung

Für jeden Landwirt sollte es eine Selbstverständlichkeit sein, dass auch in Zeiten knapper Kassen nicht am falschen Ende zu sparen ist. Es leuchtet ein, dass in einem Pflanzenbaubetrieb das größte Einsparpotential am Einsatz von Düngemitteln sparen kann. Dies sollte aber nicht dazu führen, dass das größte Kapital eines Pflanzenbaubetriebes, welches zweifelsohne die Kulturpflanzen sind negativ beeinflusst wird. Durch falsches Düngemanagement oder gar Aussetzen der Pflanzenernährung und bei gleichzeitig intensiver Nutzung durch landwirtschaftliche Kulturen, werden dem Boden Grundnährstoffe in solchem Maß entzogen, dass die Ackerpflanzen regelrecht verhungern. Diese Arbeit soll als Leitfaden für die Kaliumversorgung leichter Böden dienen und Zusammenhänge zwischen der Kaliumversorgung, Mangelerscheinungen, Krankheiten und hohen Erträgen erläutern.

2 Allgemeiner Überblick

Die Effekte der unangebrachten Sparsamkeit in Bezug auf die Düngergaben von Kalium kann man in mehrjährigen Exaktversuchen wiederfinden, denn dort wurden bereits nach drei Jahren nicht nur deutliche Differenzierungen der Kaliumbodengehalte, sondern auch Ertragseffekte sichtbar. Die Ergebnisse sind in der unten stehenden Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1: Einfluss einer Differenzierten K-Düngung auf die Entwicklung der K(DL)-Werte im Boden und den Ertrag am Standort Müncheberg (28 BP), (Quelle [38],[39])

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Nährstoffzufuhr über organische Düngung wird oft überschätzt. Gründe sind hier zum Einen aus teilweise deutlichen Abweichungen der Trockensubstanzgehalte im Vergleich zu Richtwerten zu suchen. Zum Anderen können Pflanzen die ungenügend ernährt sind nicht hochkonzentrierte organische Dünger zur Folge haben. Erhaltungsmaßnahmen für die Bodenfruchtbarkeit sollten bereits während der Ernte überdacht werden. Dies gilt neben der Kalkung auch für die Grundnährstoffversorgung mit Kalium. Die Stoppel- bzw. Herbstdüngung wird oft nur aus arbeitswirtschaftlicher Sicht kritisch betrachtet. Andererseits gibt es viele gute Gründe warum diese interessant und vor Allem lohnend ist. Hierzu einige Anmerkungen:

2.1 Arbeitswirtschaft

Durch die Möglichkeit der Stoppeldüngung alte Fahrgassen zu nutzen wird das Überlappen während der Düngerausbringung deutlich reduziert, der Treibstoffverbrauch gesenkt, weniger Zugkraft benötigt und die Flächenleistung erhöht. Dadurch passt die Herbstdüngung, welche im Oktober stattfindet hervorragend in den Arbeitsablauf eines landwirtschaftlichen Betriebes. Das Befahren der Flächen im Herbst ist bodenschonender als im Frühjahr.

2.2 Bodenart

Um eine Kaliumverlagerung im Winter in tiefere Bodenschichten zu vermeiden, sollte auf leichten Standorten der Nährstoffbedarf den Kulturen entsprechend angepasst werden. Auf schweren Böden ist es möglich die Herbstdüngung ohne gravierende Nährstoffverlagerungsverluste durchzuführen.

2.3 Höhe der Grunddüngung

Der Nährstoff-Gesamtanspruch der einzelnen Kultur ist neben der Bodenversorgung entscheidend für das Düngungsniveau. So haben z.B. Blattfrüchte (Raps, Kartoffeln, Zuckerrüben) generell höhere Ansprüche an die Kaliumversorgung als Halmfrüchte.

(Quelle: [35], [36], [37])

3 Kalidüngung kontra Auswinterung

Wiederholte Kahl- und Wechselfröste machen neben Sortenunterschieden die Nachteile schlecht entwickelter und mit Nährstoffen unterversorgter Bestände deutlich. Um sich gegen die Folgen von Kälteeinwirkungen zu schützen haben Pflanzen eigene Mechanismen entwickelt, zu denen in erster Linie der Anstieg der Ionenkonzentration im Zellsaft zählt. Verantwortlich dafür ist die Anwesenheit von Kohlenhydraten, die nur gebildet werden können, wenn die Pflanze ausreichend mit Kalium versorgt ist. Da Kalium dafür sorgt, dass stabile Zellwände ausgebildet werden und es weiterhin eine wasserregulierende Funktionen besitzt, trägt es dazu bei, dass sich die Eisbildung in die nicht so stark konzentrierten extrazellulären Zonen verlagert. Um der Pflanze einen ausreichenden Kälteschutz über den Winter zu bieten ist es von Wichtigkeit, vor Vegetationsende schnell verfügbares Kalium auf die Kultur zu geben. Früh bestelltes Getreide nimmt etwa 40 – 50 Kg K2O/ha auf. Ab etwa 35 Bodenpunkten kann der Kalium-Gesamtbedarf im Herbst appliziert werden. Nur leichte Sand- und Moorstandorte sollten insbesondere zu Raps zweigeteilt im Herbst und Frühjahr gedüngt werden. Zu empfehlen ist hier der Einsatz von Korn- Kali (40% K2O mit 6% Magnesium, 3% Natrium und 4% Schwefel), um auch dem Herbst-Schwefelbedarf, insbesondere beim Raps mit etwa 10-15 kg S/ha, gerecht zu werden (Quelle: [38], [39], [40])

4 Berücksichtigung der Auswaschungsverluste

Nährstoffverluste, die durch Auswaschungen verursacht werden sind wesentlich abhängig von der Niederschlagsmenge, der Bewirtschaftung sowie der Bodenart. In Mecklenburg-Vorpommern und Brandenburg sind Sandböden und schwachlehmige Sandböden am weitesten verbreitet. Auf diesen Standorten kommt es neben Sticksoff- und Schwefelverlusten in Form von Nitrat und Sulfat auch zu großen Kaliumauswaschungen, welche sich hauptsächlich dadurch erklären lassen, dass Sandböden über einen geringen Tonanteil verfügen und somit kaum Sorptionsplätze hat um Nährstoffe, insbesondere Kalium, zu binden. In der nachfolgenden Tabelle werden diese unvermeidbaren Verluste des Kaliums dargestellt. So ist auf schwachlehmigen Sandböden mit Kaliumverlusten von etwa 30 Kg/ha K2O bei einer Niederschlagshöhe von 600 – 750 mm/Jahr zu rechnen.

Tabelle 2: Orientierungswerte unvermeidbarer Kaliumverluste in Abhängigkeit des Standortes sowie des Niederschlages (Quelle: [38])

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darüber hinaus kommt es zu zusätzlichen Auswaschungsverlusten (dargestellt in % der ausgebrachten K2O-Menge) durch die Herbstausbringung von wirtschaftseigenen Düngern oder Sekundärrohstoffdüngern bzw. Ernterückständen. Eine mineralische Kali-Düngung im Herbst auf leichten Standorten hätte natürlich die gleichen Folgen, entspricht aber nicht der guten fachlichen Praxis.

Tabelle 3: Auswaschungsverlusten (dargestellt in % der ausgebrachten K2O-Menge) durch die Herbstausbringung von wirtschaftseigenen Düngern oder Sekundärrohstoffdüngern bzw. Ernterückständen (Quelle: [38])

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bringt man z.B. 30 m3/ha Rindergülle aus, die in etwa 200 Kg K2O enthält, so erhält man mindestens 30 KG K2O/ha an Verlusten in der Herbstausbringung. Die Summe der Verluste aus beiden Tabellen stellt den Gesamtverlust an K2O/ha und Jahr dar. Bei starken Niederschlägen, wie sie im Herbst üblich sind und bei fehlender Pflanzenbedeckung ist von erhöhten Auswaschungsraten an Kalium und anderen Nährstoffen im Frühjahr auszugehen. Einen weiteren Anhaltspunkt hierfür stellen extrem niedrige Nmin-Werte auf leichten Standorten dar, die nach Vegetationsende durch die LUFA ermittelt werden. Zu Vegetationsbeginn sollte besonderes Augenmerk auf eine ausgewogene Kaliumversorgung aller Bestände gerichtet werden. Um den Bedarf von Kalium, Magnesium und Schwefel sicher zu stellen, empfiehlt es sich eine Kaligabe von 40% K2O, 6% MgO, 3% Na und 4% S auszubringen. (QUELLE: [4])

Tabelle 4: Ertrag und Düngereinsatz verschiedener Kulturen (Quelle: [38])

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

* Bei Stärke- und Veredlungskartoffeln ausschließlich in sulfatischer Form

5 Allgemeine Grundlagen

Kalium ist für die Regulierung des Wasserhaushaltes in der Pflanze verantwortlich. Über die Konzentration von Kalium in der Blattzelle wird das Öffnen und Schließen der Spaltöffnungen gesteuert. Es wird nicht in die organische Substanz der Pflanze eingebaut, sondern ist ein freies Ion in der Vakuole einer Zelle. Daher wird schon vor der Ernte Kalium aus den abgestorbenen Blättern ausgewaschen. (QUELLE: [35], [36], [37])

5.1 Funktionen in der Pflanze

Kalium ist in der Pflanze sehr beweglich. Durch die hohe Mobilität ist Kalium fähig, den osmotischen Druck in den Stomata–Zellen des Blattes zu regulieren. Auch die Wasseraufnahme über die Wurzel wird so gesteuert. Kalium ist, genau wie im menschlichen Organismus, zur Erhaltung des elektrischen Gleichgewichtes in den Zellen wichtig. Hohe Gehalte an organischen Säuren bedingen auch hohe Gehalte an Kalium. So wird durch hohe Salzkonzentration in den Zellen die Winterfestigkeit erhöht und das Risiko von Auswinterungsschäden auf ein Minimum reduziert. Des Weiteren fördert Kalium indirekt den Aufbau und Transport der Assimilate vom Blatt in die Speicherorgane, wodurch Ertrag und Qualität zunehmen. Bei Kartoffeln wird zudem die Lagerfähigkeit verbessert. Kalium wird von der Pflanze als Kation unter Abgabe von Wasserstoffionen aufgenommen, wobei die Aufnahme ebenso von der Feuchtigkeit und der Versorgung des Bodens abhängt. Ist der Boden trocken, werden Kaliumionen am Austauschkomplex der Böden sorbiert. Kaliummangel trägt immer erst an den älteren Blättern auf, da bei Unterversorgung Kalium in jüngere Blattanlagen verlagert wird. Deshalb bieten sich Blattanalysen an, um Ernährungsprobleme der Pflanze zu erkennen. (QUELLE: [35], [36], [37])

5.2 Kalium im Boden

Gäbe es eine gleichmäßige Verteilung der Kaliumvorräte im Boden, würde dieser ausreichen, um Pflanzenbestände über Jahre hinweg ausreichend zu ernähren. Der Kaliumgehalt im Boden liegt zwischen 0,2 und 3%, was in einer Krume von 30 cm Tiefe einer Menge von 8.000 und 120.000 Kg/ha K2O entspricht. Jedoch ist nur ein geringer Teil für die Pflanzenwurzeln erreichbar. Kalium findet man als Mineral und Salz. Es ist immer in Silikatgesteinen, wie z.B. Feldspat und Glimmer enthalten oder an Austauschplätzen von silikatischen Tonteilchen gebunden, bzw. fixiert. In organischer Substanz ist der Anteil mit < 0,1% sehr gering. Die Konzentration in der Bodenlösung schwankt zwischen 1 und 120 mg/l, bedingt durch unterschiedliche Bindungsstärke. Die Dynamik der Bodenlösung ist in großem Maße durch die Bindungskraft der Tonteilchen, auch Schichtsilikate genannt, geprägt. Entzieht die Pflanzenwurzel der Bodenlösung Kalium, wird diese durch das austauschbare Kalium wieder aufgeführt, wobei sich die schichten der Tonminerale am Rand aufweiten. (QUELLE: [35], [36], [37], [4])

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 : Kaliumdynamik im Boden (QUELLE: [35], [36], [37], [38], [39], [40])

5.3 Einfluss des Bodens auf Kaliumverbindungen

Der Boden ist für die Pflanzen Lieferant und Vermittler von Nährstoffen und Wasser, aber auch das Medium, in dem die Wurzeln sich ausbreiten können. Ein tiefgründiger Standort fördert die Ausbreitungsmöglichkeiten und den Halt für den Spross. Außerdem wird dieser besser durchwurzelt als flachgründige Standorte, was zu erhöhter Nährstoffaufnahme führt. Das Angebot und die Verfügbarkeit von Nährstoffen wird von Bodenart, Bodenzustand und PH-Wert beeinflusst, wodurch es notwendig ist die Bodenstruktur so zu gestalten, dass die Wurzeln optimal wachsen können. Die Eigenschaften des Standortes gelten der Orientierung. Durch die Anordnung der Bodenteilchen und der durch ihre Zusammenlagerung gebildeten Aggregate entsteht ein Porensystem, das den Luftaustausch und die Wasserspeicherung des Bodens beeinflusst, wie in der Abbildung 1 verdeutlicht. Wurzelhaare (Durchmesser von 5 – 20 µm) breiten sich vornehmlich in den Grobporen (>10 µm) aus, über die auch der Luftaustausch zwischen Bodenluft und Atmosphäre stattfindet. In den Mittelporen (0,2 – 10 µm) wird das pflanzenverfügbare Wasser gespeichert. In den Feinporen (< 0,2 µm) ist das Wasser kapillar so fest gebunden, dass es von den Pflanzen nicht mehr aufgenommen werden kann. Mit zunehmendem Tonanteil nimmt der Anteil an Mittelporen und Feinporen zu. Die Wasserspeicherfähigkeit steigt an, der Anteil der Luftführenden Poren geht zurück. Einerseits wird die Sorption eines Bodens erhöht und andererseits die Durchlüftung und Bearbeitbarkeit verschlechtert, sowie die Durchlässigkeit reduziert. Für die Verfügbarkeit von Nährstoffen hat die Bindung an die Tonteilchen folgende Auswirkung:

- Nährstoffe werden nicht so leicht ausgewaschen
- das Potential an Nährstoffen nimmt mit dem Tongehalt zu
- die Diffusion der Nährstoffe verläuft langsamer und
- der Vorrat an gebundenen Nährstoffen puffert den Bedarf der Pflanze ab

Der Nährstoffvorrat leichter Sandböden ist insgesamt geringer, da dieser eine geringe Wasserspeicherkapazität und ein geringes Nährstoffpotential hat. Seine Vorteile liegen einzig in der leichten Bearbeitbarkeit und der guten Durchlüftung. Das Wurzelvolumen ist aufgrund von Wassermangel reduziert. Ohne die Möglichkeit der Bewässerung, durch die sich bodenphysikalische Vorteile eines Sandbodens nutzen lassen würden, bringen diese Böden einen geringeren Ertrag und das Risiko der Auswaschungen ist in Sandböden höher als in Lehmböden. Eine der Witterung angepasste Bewässerung und Zufuhr von Nährstoffen könnten die Nachteile eines Sandbodens ausgleichen. Die Eigenschaften eines Ackers sind in der so genannten Bodenzahl zusammengefasst. Sie ist ein ungefähres Maß für die Ertragsfähigkeit. Je nach Bodentyp, Bodenart, Gefüge, Zustandsstufe, Luft – und Wasserkapazität ordnet man einem Boden eine Zahl zwischen 0 und 100 zu, die dessen Ertragspotential kennzeichnet. Schwarzerden, wie in der Magdeburger Börde, erzielen Bodenzahlen zwischen 80 und 100 Punkten, leichte Sandböden wie in Brandenburg und Teilen Mecklenburg-Vorpommerns erzielen gerade 30 bis 50 Punkten. (QUELLE: [3])

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Bedeutung der Porengrößenbereiche für das Wurzelwachstum und die Nährstofflösung im Bodenwasser (QUELLE: [3], [35], [36], [37],)

5.4 Kaliumverfügbarkeit

Die Verfügbarkeit von Kalium ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

- Kationenaustauschkapazität und Grad der Kaliumsättigung
- Bodenstruktur und Bodenart
- Wasserhaushalt des Bodens
- Kaliumgehalt in der Bodenlösung
- Anteil kalifixierender Tonminerale
- Gründigkeit des Bodens und Durchwurzelung durch die Pflanze
- Verdrängung durch Kationen wie z. B. Calcium, Magnesium und Ammonium, d. h. Aufnahmeantagonismus bei Böden mit hoher Magnesiumversorgung und ammoniumbetonter Stickstoffdüngung.

Der ausreichende Gehalt, der für die Pflanze wichtigen Kaliumversorgung wird durch den Gehalt in der Bodenlösung sichergestellt. Wie hoch die austauschbare Kalimenge ist, wird durch die Bodenuntersuchung festgestellt. Man teilt in unterschiedliche Versorgungsstufen (A bis E) ein. Um den Kaliumvorrat im Boden und in einer Fruchtfolge richtig zu bemessen, richtet man sich nach der Kulturart, die innerhalb der Fruchtfolge die höchsten Nährstoffansprüche hat. In der Regel sind dies alle Blattfrüchte, wie z.B. Kartoffeln, Mais und Zuckerrüben sowie Raps. Auf tiefgründigen Lehmböden und Lössböden findet eine geringe Kaliumauswaschung aufgrund einer höheren Kaliumfestlegung, die bedingt ist durch den hohen Anteil an Tonmineralen, statt. So kann auf schweren Böden die komplette Kaliumdüngung für die Fruchtfolge nur zur Blattfrucht gegeben werden. Die Ertragswirksamkeit der Kaliumdüngung ist auf diesen Standorten bei Zuckerrüben deutlich ausgeprägter als beim Weizen. Dieses führt man nicht auf den höheren Bedarf der Zuckerrüben an Kalium gegenüber Weizen zurück, sondern darauf, dass Gräser ein ausgedehnteres Wurzelsystem haben als zweikeimblättrige Pflanzen und deshalb das fixierte Kalium aus den Zwischenschichten der Tonminerale besser nutzen können.

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