Nährstoffeffizienz und -gleichgewicht
Nährstoffverfügbarkeit abhängig vom pH-Wert des Bodens
Nährstoffe lassen sich grundsätzlich in Haupt- und Spurennährstoffe einteilen. Zu den Hauptnährstoffen zählen Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K), Magnesium (Mg) und Kalzium (Ca) und Schwefel (S). Wichtige Spurennährstoffen sind Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Bor (B) Molybdän (Mo), Zink (Zn) und Mangan (Mn). Die Nährstoffe liegen im Boden in unterschiedlichen Bindungs- und Zustandsformen vor und werden von der Pflanze aus der Bodenlösung aufgenommen.
Je nach Bindungsform sind die Nährstoffe im Boden unterschiedlich mobil bzw. für die Pflanzen verfügbar. Der pH-Wert des Bodens hat hierbei einen entscheidenden Einfluss. Bei pH-Werten zwischen 5,5 -6,5 sind alle Nährstoffe gut verfügbar und in Lösung. Liegen im Boden zu hohe pH-Werte vor, kommt es z. B. bei den Spurenelemente Mn, Zn, Cu und beim Hauptnährstoff P zur Festlegung im Boden. Sind die pH-Werte zu niedrig (< 5) kommt es zur Auswaschung wertvoller Kationen (Ca, Mg, K), nachdem sie vom Sorptionskomplex des Bodens (Ton und Humus) durch Wasserstoff (H+-Ionen) ausgetaucht wurden. Bei sehr niedrigen pH-Werten (<4) gehen Schwermetalle, Eisen und Aluminium verstärkt in Lösung und wirken negativ auf das Pflanzenwachstum, Bodenbiologie und Umwelt. Um ein ausgeglichenes Nährstoffangebot und eine günstige Bodenstruktur zu gewährleisten, soll der Sorptionskomplex folgendermaßen belegt sein: 75-90 % mit Ca, 5-15 % mit Mg, 2-5 % mit K, weniger als 1 % Na. (Quelle: Richtlinien für die sachgerechte Düngung, 7. Auflage, 2017)
In der Aufnahme von Nährstoffen durch die Pflanze gibt es vielfache Wechselwirkungen zwischen einzelnen Nährelementen. Die Wechselwirkungen können in einer gegenseitigen Förderung (Synergismus) aber auch in einer Behinderung (Antagonismus) bestehen.
Beispiel 1:
Nährstoff-Antagonismus: Kalium und Magnesium
Die Aufnahme von Magnesium kann durch außergewöhnlich hohe Mangen an Kalium verringert oder gar verhindert werden. Denn extreme Mengenunterschiede dieser beiden Nährstoffe im Boden, d.h. wenn Kalium um ein Vielfaches höher vorliegt als Magnesium, führen dazu, dass Pflanzen kein Magnesium aufnehmen können. Das kommt auch vor, wenn die Bodenanalyse eine gute Versorgung mit Magnesium bescheinigt. Hier muss entsprechend die Kaliumversorgung mit im Auge behalten werden. Nur ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen Kalium und Magnesium von 3:1 bis 4:1 stellt die Magnesiumverfügbarkeit für die Pflanzen sicher.
Wichtig: Höhere Magnesiumgehalte haben keinen Einfluss auf die Kaliumaufnahme. Der Antagonismus ist einseitig.
Beispiel 2:
Aus der Praxis: Kalium-Ammonium-Magnesium
Mais wird in der Regel mit höheren Mengen Wirtschaftsdpnger – vor allem durch Biogasgärreste und Rindergülle – zusätzlich zur Unterfußdüngung versorgt. Hier ergebne sich häufig Probleme unzureichender Magnesium-Ernährung durch aufnahmehemmende Nährstoffantagonismen. Dabei spielen vor allem Ammonium-Magnesium- aber auch Kalium-Magnesium-Antagonismen eine Rolle.
Beispiel 3:
Nährstoff-Synergismus: Stickstoff und Schwefel
Damit Pflanzen Stickstoff optimal nutzen können, benötigen sie vor allem Schwefel. Denn liegt Schwefelmangel vor, kommt es zur Anreicherung von Stickstoffverbindungen wie Nitrat, welche so nicht verwertet werden können. Auch wird Schwefel bei der Stickstoffumwandlung benötigt, denn er ist Bestandteil der Umwandlungsenzyme Nitrat- und Nitritreduktase. Findet die Nitratumwandlung nicht statt, kommt es zum sogenannten Nitratstau und die Aufnahme weiteren Stickstoffs wird blockiert. Deshalb ist auch hier das optimale Verhältnis zu beachten und bei Bedarf per Pflanzenanalyse zu prüfen. Dieses liegt optimal meist zwischen 10:1 und 15:1.
(Quelle: www.ks-minerals-and-agriculture.com)
Stickstoffverfügbarkeit organischer Dünger
Für eine Optimierung der N-Düngung am landwirtschaftlichen Betrieb (organische Düngung plus ergänzende mineralische Düngung) sind Kenntnisse über die düngerspezifischen Eigenschaften betreffend die Stickstoff-Verfügbarkeit von organischen Düngern erforderlich. In den Forschungsarbeiten wird hierzu u. a. die N-Verfügbarkeit organischer Dünger auf Basis von kurz- und mittelfristigen Mineraldüngeräquivalenten (MDÄ) bewertet (siehe nachfolgende Abbildung).
Mit dem Parameter „Mineraldüngeräquivalent“ kann die Menge an Mineraldünger-Stickstoff ermittelt werden, welche durch den zugeführten organischen Dünger kurzfristig, d. h. im Jahr der Anwendung, oder nach häufigerer Anwendung auch langfristig, aber stets gleichwertig (Ertrag oder N-Abfuhr) ersetzt werden kann. Bei einem MDÄ von 80 % können demnach durch die Zufuhr von 100 kg N über den organischen Dünger 80 kg N eines mineralischen Düngers eingespart werden. Die kurzfristige N-Verfügbarkeit organsicher Dünger schwankt zwischen einem MDÄ von 0 % (Biokompost) und 100 % (Jauche).
Die Bewertung der N-Verfügbarkeit organischer Dünger stellt ein wertvolles Hilfsmittel dar, um die Langzeitwirkung für die Düngeplanung zu berücksichtigen. Die Auswertung in der Abbildung bezieht sich auf den Ergebnissen für Ackerflächen. In Grünlandsystemen ist trotz des erhöhten Risikos für Ammoniakverluste ebenso mit gleich guten Wirkäquivalenten zu rechnen.
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Dipl.-Ing. Johannes Maßwohl
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