Kennzeichen und Kennwerte guter Ackerkulturen

Kennzeichen guter Ackerkultur

Ackerkultur beinhaltet die Summe der physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Ackerbodens, die sich auf die Ertragsfähigkeit des Bodens auswirken. Wir haben auf der Basis der Untersuchungsergebnisse aus langjährig geführten Schlagkarteien unserer Beratungskunden die Kenndaten zusammengestellt, welche Voraussetzung für stabile, hohe Erträge in allen Kulturen sind.

Die vier häufigsten Ursachen für schlechte Erträge, wenn man davon absieht, dass Boden (Bodenform = Bodenart + Bodentyp) und Wetter nicht zu beeinflussen sind:

• Bodenstruktur eingeschränkter Wurzelraum durch Verdichtungen aber auch durch Klutenbildung
• Fruchtfolge Anbauhäufigkeit und Anbaudichte
• pH zu niedrig häufiger als zu hoch
• P-Versorgung in reinen Ackerbaubetrieben Nr. 1 als Grund für schlechte Erträge

Bodenart (Textur) und Humusgehalt (C_org)

Auf die Bodenart (Bodentextur) bzw. die Zusammensetzung des Bodens können wir keinen Einfluss nehmen, höchstens auf den Humusgehalt, das aber auch nur über einen längeren Zeitraum und in begrenztem Umfang.

Der „ideale Boden“ setzt sich aus 17 % Ton, 70 % Schluff, 10 % Sand und 3 % Humus zusammen. Ton ist für die Nährstoffbindung und -bereitstellung, Schluff für die Wasserspeicherung und Sand für die Stabilität und Wasserdurchlässigkeit des Bodens verantwortlich.

Deshalb gelten diese Angaben für Standorte mit regelmäßiger Trockenheit und knapper Wassersättigung über die Wintermonate. Auf Standorten mit höheren Niederschlägen über Winter sollte der Sandanteil höher (30 %) und der Schluffanteil (50 %) geringer sein, um die Infiltration zu begünstigen und stauende Nässe zu vermeiden.

Niedrigere Tongehalte bedeuten eine geringere Bindigkeit des Bodens, die eine stärkere Nährstoffverlagerung zur Folge hat. Unter 6 % Ton werden auch einwertige Kationen wie K⁺ oder NH₄⁺ verlagert bzw. ausgewaschen, wenn mehr Regen fällt als der Boden an Wasser speichern kann.

Höhere Tongehalte (über 25 % Ton) bewirken eine (zu) starke Bindung von einwertigen Kationen (K⁺, NH₄⁺) insbesondere bei Trockenheit, was dazu führt, dass die Kulturen bei Trockenheit auf schweren Böden verhungern, bevor sie verdursten. Das gilt auch für Phosphor.

Humusgehalt

Optimal sind Humusgehalte zwischen 2,0 und 3,5 %, das entspricht einem C_org-Gehalt von 1,2 bis 2,0 %.

Humus hat eine zwei- bis dreimal höhere Austauschkapazität als Ton. Ein 1 % höherer Humusgehalt erhöht die Wasserspeicherfähigkeit eines Saatbodens um 1,5 bis 2 Vol. % bzw. um 15 bis 20 %, damit kann der Boden in der Krume (bis 30 cm) 4 bis 6 l Wasser mehr speichern oder im Frühjahr 2 bis 3 Tage länger durchhalten.

Niedrigere Humusgehalte (unter 1,5 %) gehen einher mit geringerer Nährstoff- und Wasserspeicherung sowie geringerer Nährstofftransformation. Höhere Humusgehalte (über 4 %) bewirken, dass der Boden puffig wird und damit der Bodenschluss leidet (= schlechtere Rückverfestigung). Durch die stärkere Durchlüftung werden Schwermetalle oxidiert bzw. sie werden in organischen Komplexen eingebaut und dadurch festgelegt.

Auf Standorten mit hohen Carbonat-Anteilen (CaCO₃, MgCO₃) ist bei der Analyse des Kohlenstoffgehaltes darauf zu achten, dass die Carbonate vor der Analyse beseitigt werden, da damit der C-Gehalt verfälscht wird. Carbonatreiche Böden mit 10 % CaCO₃ enthalten 1,2 % C. Das entspricht dem C-Gehalt von 2 % Humus.

Humusqualität

Humus ist nicht gleich Humus. Optimal ist ein C/N-Verhältnis von 10 bis 12:1. In diesem Bereich ist mit einer kontinuierlichen N-Freisetzung aus dem Boden zu rechnen. Ist das C/N-Verhältnis enger, wird durch die Analyse Ammonium-Stickstoff in den Austauschern mit erfasst, der wie Kalium im feuchten Boden freigesetzt wird und damit zu einer schwer kalkulierbaren N-Freisetzung beiträgt. Bei einem weiten C/N-Verhältnis bindet die organische Substanz im Boden mehr Stickstoff als sie freisetzt.

Bodenleben

Soweit ausreichend Bodenfeuchte gewährleistet ist, ist der Strohabbau ein guter Indikator für ein intaktes Bodenleben. Wenn bis zum Winter wenigstens 50 % des Strohs abgebaut ist, ist davon auszugehen, dass die Tätigkeit der Mikroorganismen im Boden ausreicht, um dessen biologische Funktionen insbesondere die Enzymtätigkeit zu erfüllen. Das gilt für die Nährstofftransformation einschließlich der Humusbildung genauso wie für das antiphytopathogene Potential oder den Abbau von Herbiziden oder anderen synthetischen Pflanzenschutzmitteln.

Verdichtungen und Klutenbildung im Wurzelraum

Verdichtungen und Kluten schränken den Wurzelraum ein. Zum einen behindern Verdichtungen den Wurzeltiefgang und den kapillaren Aufstieg, dadurch wird die Wasserversorgung eingeschränkt. Zum anderen wird die Infiltration des Wassers behindert, es bilden sich über der Verdichtung Stauwasserzonen aus, die das Wurzelwachstum beeinträchtigen.

In Kluten wachsen die Wurzeln nicht hinein, somit stehen das darin enthaltene Wasser und Nährstoffe nicht zur Verfügung. Zudem führt Sauerstoffmangel sowohl über als auch in den Verdichtungszonen und in den Kluten zur Denitrifikation von Stickstoff.

Für das Wurzelwachstum nachteilig ist der Wechsel zwischen locker und fest. Die Wurzel versucht dem verfestigten Boden auszuweichen bzw. um die Kluten herumzuwachsen, dazu verbraucht sie Energie und bildet weniger Feinwurzeln. Die Wurzeln brauchen zudem Halt, den sie in Hohlräumen nicht finden. Hohlräume sind deshalb genauso Störfaktoren wie Kluten.

Ein kontinuierlich fester Boden ist für die Pflanzenwurzel weniger schädlich als ein überlockerter Boden, insbesondere wenn bei Trockenheit die Sauerstoffdiffusion gewährleistet ist. Um diese aber auch bei Nässe aufrechtzuerhalten, sollte der Boden aber wenigstens 10 % Grobporen aufweisen.

Das ist der Fall, wenn die Lagerungsdichte sandiger Böden mit bis zu 6 % Ton maximal 1,6 kg je l Boden beträgt, sandige Lehmböden (15 % Ton) nicht mehr als 1,5 kg je l Boden wiegen, Lehmböden (20 % Ton) maximal 1,4 kg je l, tonige Böden (30 % Ton) 1,2 kg je l. Übersteigt die Lagerungsdichte auch nur in Schichten von wenigen Zentimetern diese Werte, wirkt sich das ungünstig auf das Wurzelwachstum aus.

pH-Wert

Die Pflanzen mögen weder in einer Essigsoße noch in einer Seifenlauge wachsen. Das ist der Fall bei pH-Werten unter 5,5 bzw. über 7,2.

Bei pH-Werten unter 5,5 wird im Boden verstärkt  Aluminium freigesetzt, das als Wurzelgift wirkt. Generell gehen Schwermetalle stärker in Lösung, die bei zu hoher Konzentration toxisch wirken. Zudem wird die Tätigkeit der Mikroorganismen im Boden eingeschränkt, insbesondere wird die Nitrifikation weitgehend eingestellt. Zudem ist die Löslichkeit und damit die Wirkung von ALS-Hemmern mit Bodenwirkung wie Mesosulfuron (im Atlantis) oder Propoxycarbazone (Attribut, auch im Atlantis flex) herabgesetzt.

Im hohen pH-Bereich werden Schwermetalle (Spurenelemente) festgelegt, aber auch Phosphor wird als Ca-Phosphat (Apatit) fixiert und kann nicht aufgenommen werden. Zudem nimmt die Aktivität der Bodenpilze ab, die u.a. für die Zersetzung des Strohs verantwortlich sind.

Der optimale pH hängt von der Bodenart ab bzw. von der Bindung der basisch wirkenden Kationen an die Austauscher. 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.

Auf die Bodenstruktur nimmt nicht der pH-Wert, sondern das Kalzium Einfluss. Kalzium bildet als zweiwertiges Kation stabile Brücken zwischen den Tonmineralen und Bodenaggregaten. Brücken bildet auch das zweiwertige Magnesium, diese sind allerdings weniger stabil und lassen die Bodenpartikel zusammenklappen.

Ca-Versorgung

Zwischen der Ca-Versorgung und dem pH-Wert besteht eine enge Beziehung. Deshalb wird Kalzium in der Grundbodenuntersuchung nicht extra erfasst. Allerdings gibt es auch Ausreißer und diese können sich gravierend auswirken, z.B. wenn der hohe pH auf eine hohe Magnesium- oder Natrium-Versorgung zurückzuführen ist. Hohe Mg-Werte werden in dolomitischen Böden oder nach langjähriger Düngung mit Mg-Kalken ausgewiesen. Na-haltig sind die jungen Marschen an der Nordsee.

In Tschechien wird Kalzium nach Mehlich extra gemessen und ausgewiesen. Sandige Böden sollten danach wenigstens 3.000 ppm Ca im Boden aufweisen, Lehmböden über 4.000 ppm Ca und Tonböden über 6.000 ppm Ca.

Die explizite Ca-Untersuchung empfehlen wir auch bei uns, wenn im Boden hohe Mg-Gehalte ausgewiesen werden.

Kationen-Austausch-Kapazität

Die Fähigkeit des Bodens, Kationen zu binden und wieder freizusetzen, wird mit dem Begriff Kationenaustauschkapazität (KAK) beschrieben. Die KAK hängt ab von der Textur des Bodens (Sand-, Schluff-, Tonanteil), dessen Tonmineralzusammensetzung und vom Anteil der organischenSubstanz.

Je höher der Ton- und/oder Humusanteil ist, umso mehr negative Ladungsstellen sind im Boden vorhanden, umso bindiger ist der Boden. Dieses Bindungspotential wird in c_mol pro 1000 g Boden angegeben.

Tonminerale und Humuspartikel sind als Austauscher nach außen negativ (-) geladen und wirken wie viele kleine Magneten, die positiv (+) geladene Kationen an sich ziehen. Tonminerale und Humus würden sich gegenseitig abstoßen. Erst wenn die Bindungsstellen durch plus-geladene Teilchen bzw. Kationen besetzt sind, lagern die Kolloide aneinander bzw. können durch zweiwertige Kationen (vorallem C⁺⁺, Mg⁺⁺) miteinander verbunden sein. Durch die Ca-Brücke bekommt der Boden seine stabile Struktur. Auch Magnesium kann Kolloide verbinden, die Bindung ist allerdings aufgrund des geringeren Durchmessers des Mg-Atoms und der größeren Wasserhülle sehr instabil. Der Boden neigt zum Verschmieren, sobald er nur feucht wird.

K⁺, Na⁺ und NH₄⁺ sind einwertige, wie Ca⁺⁺ und Mg⁺⁺ (zweiwertige) basisch wirksame Kationen, die keine Brücke bilden können und deshalb den Boden leichter verschlämmen lassen. Den Anteil der Summe der basisch wirksamen Kationen an der KAK_pot nennt man Basensättigung. Diese sollte in Trockengebieten bei 100 % liegen, auf Standorten mit höheren Winterniederschlägen nur bei 90 %, um eine Verlagerung von Kationen aus dem Boden zu vermeiden.

Für eine günstige Bodenstruktur sollten Ca⁺⁺-Ionen zwischen 75 und 80 %, Mg⁺⁺-Ionen zwischen 10 und 15 %, einwertige Kationen (K⁺, Na⁺, NH_4⁺) zusammen nicht mehr als 6 % der KAK ausmachen.

Sind im Boden nicht genug basisch wirkende Kationen vorhanden, werden die freien negativen Ladungsplätze durch H⁺-Ionen (Protonen) belegt. Je mehr Plätze durch Protonen belegt sind, umso niedriger ist der pH-Wert. Dieser wird als negativer Logarithmus der H⁺-Konzentration dargestellt. Je niedriger der pH, umso mehr Protonen sind vorhanden.

Da das Wasserstoff-Ion (H⁺) sehr klein ist, nimmt der Abstand zwischen den Bodenpartikeln ab, je höher der Protonen-Anteil ist bzw. je niedriger der pH-Wert ist. Der Boden lagert dichter.

Eine Untersuchung der KAK bietet sich an, um die Bindigkeit des Bodens einschätzen zu können und die Zusammensetzung des Kationen-Belages zu erfassen.

Solange aber keine genormte Vorgehensweise bei der KAK-Analyse vorgegeben ist, kann die KAK-Untersuchung eine zusätzliche Orientierung geben, aber keine Grundlage für die Düngungsempfehlung darstellen.

Sinnvoll kann die KAK-Untersuchung sein, wenn die Standardbodenuntersuchung Auffälligkeiten aufweist, z.B.

• der Boden trotz eines hohen pH-Wertes zum Verschlämmen neigt,
• Anzeichen von Ca-Mangel bei hohen pH-Werten auftreten,
• zu viel Magnesium im Verhältnis zum Kalium gemessen wird.

Durch die Ca-Untersuchung werden die ersten beiden Punkte bereits abgedeckt. Die KAK-Untersuchung gibt zusätzlich einen Hinweis auf die Bindigkeit des Bodens, d.h. wie viele Kationen absolut durch die Austauscher gebunden werden können. Dieser Hinweis ist für die Beurteilung von Böden von Bedeutung und sagt mehr aus als die alleinige Bestimmung von Ton- und Humusgehalt, davor allem die Zusammensetzung des Tons aus Tonmineralen damit berücksichtigt wird.

P-Versorgung

Böden in guter Ackerkultur enthalten wenigstens 7 mg P bzw. 15 mg P₂O₅ je 100 g Boden, bzw. 70 ppm P bzw. 150 ppm P₂O₅. Damit ist die P-Konzentration hoch genug, um die P-Aufnahme auch bei Trockenheit zu gewährleisten. Die Werte gelten für Böden mit intaktem Bodenleben und guter Bodenstruktur.

K- und Mg-Versorgung

Mit 1 mg K (1,2 mg K₂O) je 100 g Boden bzw. 10 ppm K (12 ppm K₂O) pro % Ton sind die Böden ausreichend gut mit Kalium versorgt, um die K-Aufnahme auch in Trockenperioden sicherzustellen. In Böden unter 10 % Ton sollten im Boden wenigstens 10 mg K bzw. 12 mg K₂O je 100 g Boden vorliegen.

Die Magnesium-Gehalte sollten bei etwa 50 % der K-Gehalte liegen.

Wie hoch ist der Kalkbedarf?

Je knapper die Versorgung mit Stickstoff und Phosphor und je teurer diese Dünger sind, umso notwendiger ist, dass der pH-Wert stimmt. Ein optimaler pH-Wert ist Voraussetzung für die Aktivität vonMikroorganismen im Boden, für die Verfügbarkeit und Transformation von Nährstoffen im Boden. Kalken tut not, wenn der pH-Wert zu niedrig ist bzw. wenn Kalk fehlt.

Die Folgen überhöhter pH-Werte – Festlegung von Phosphor und Spurenelementen, Nährstoffantagonismen – sieht man während der Vegetationszeit, die Folgen zu niedriger pH-Werte spürt man in der Ernte. Deshalb muss vor allem auf neu erworbenen Schlägen als erstes der pH-Wert in Ordnung gebracht werden.

Der optimale pH-Bereich hängt im Wesentlichen vom Tonanteil und von der Sorptionsfähigkeit der Austauscher ab. Böden mit maximal 4 % Humus müssen aufgekalkt werden, wenn die pH-Werte unter den unten in der Tabelle angeführten Zielwerten liegen.

In humosen Böden ist der optimale pH um 0,1 pH pro % höheren Humusgehalt niedriger: z.B. ist bei einem Lehmboden mit 18 bis 25 % Ton und einem Humusgehalt von 6 % ein pH von 6,4 bis 6,8 angebracht statt von 6,8 bis 7,2 bei 2 % Humus.

Die angeführten Kalkmengen sind für eine Gesundungskalkung notwendig. Für die Erhaltungskalkung sind je nach (Winter-) Niederschlägen und Sorptionsfähigkeit des Bodens zwischen 150 und 350 kg/ha CaO pro Jahr bzw. 600 bis 1.400 kg/ha CaO in der Fruchtfolge notwendig.

Die Aufdüngung stark kalkbedürftiger Böden wird besser auf mehrere Jahre verteilt, da eine gleichmäßige Verteilung des Kalkes im Boden bei einer einmaligen Kalkung kaum möglich ist und somit Kompartimente im Boden mit stark überhöhten pH-Werten auftreten werden.

Maximal können pro Jahr 2.000 kg/ha CaO auf sandigen bis 8.000 kg/ha CaO auf tonigen Böden ausgebracht werden.

Auf Böden unter pH 6 werden auch kohlensaure Kalke schnell umgesetzt. Auf tonigen Böden ist es dagegen angebracht, bei sehr niedrigen pH-Werten den Großteil des Kalkbedarfes als CaCO₃ bzw. als Kalkmergel (mit Magnesium) tief einzumischen und vor/mit der Aussaat 800 bis 1.000 kg/ha CaO als Brannt- oder Löschkalk in den Saathorizont einzuarbeiten.

Kohlensaure Kalke weisen erhebliche Unterschiede in der Kalkwirkung auf: Wesentlichen Einfluss auf die Kalkwirkung hat der Vermahlungsgrad: Kohlensaure Kalke, die nicht mindestens 50 % Feinanteile unter 0,1 mm haben, können gleich zum Schottern von Wegen benutzt werden.

Kreidekalke mit poröser Oberfläche sollten wenigstens 80 % unter 1 mm bzw. 25 % unter 0,1 mm Siebdurchgang haben. Der Vermahlungsgrad wirkt sich direkt auf die Reaktivität, d.h. auf die Kalkfreisetzung bzw. pH-Wirkung aus.

Carbokalke haben eine amorphe Struktur und wirken deshalb relativ rasch.

Entscheidend ist die pH-Wirkung: Wenigstens 20 bis 50 % mehr Kalk müssen mit weniger fein vermahlenen Kalken ausgebracht werden, um den gleichen pH-Effekt zu erzielen. Berücksichtigt man die höheren Ausbringungskosten, kann grober Kalk gar nicht so billig sein, dass sich die Ausbringung lohnt.

Konverterkalk (Siliciumkalk) fällt bei der Stahlherstellung an. Konverterkalk enthält 45 % basisch wirksame Bestandteile, ca. 38 % CaO und 5 % MgO und ca. 8 % Siliciumoxid (Kieselsäure). Die Umsetzungsgeschwindigkeit ist bei pH-Werten unter 6 mäßig schnell und wird sehr langsam bei hohen pH-Werten. Zusätzlich enthält Konverterkalk unter 1 % Phosphat und Spurenelemente. Die Kieselsäure begünstigt die Freisetzung von Phosphor ausapatitischen Verbindungen.

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