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Generalthema: Wind, Wasser – Erosion Was soll und kann - LLFG

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9. Landtechnische
Vortragstagung / Fachgespräch
8. Dezember 2011
in Bernburg
Generalthema:
Wind, Wasser – Erosion
Was soll und kann die Technik leisten?
Thema:
Mit dem Kalkzustand die bodenphysikalischen
Eigenschaften verbessern
Referent:
Herbert Molitor
Bayerische Düngekalk
Werbe- und Marketing GmbH
Barbing
Gliederung
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Rechtliche Grundlagen
Maßnahmen zum Erosionsschutz durch Wasser
Definition der pH-Klassen (VDLUFA)
Kalkbilanz in Deutschland / Verwendung in BL
Strukturwirkung
Versuchsergebnisse
Zusammenfassung
Rechtliche Grundlagen
• Bodenschutzgesetz (BBodSchG) →
Bodenabträge sind möglichst zu vermeiden
• Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) fordert
verstärkten Erosionsschutz in bestimmten
Einzugsgebieten
- Verbindung mit Direktzahlungsverpflichtungen
• Grundlage ist Erosionsschutzkataster
01.07.2010
Feststellung
„Die Bodenerosion an sich ist ein natürlicher Vorgang, der durch Ackernutzung
bereits auf schwach geneigten Flächen
erhebliche Ausmaße erreichen kann“
Gliederung
• Rechtliche Grundlagen
• Maßnahmen zum Erosionsschutz durch
Wasser
• Definition der pH-Klassen (VDLUFA)
• Kalkbilanz in Deutschland / Verwendung in BL
• Strukturwirkung
• Versuchsergebnisse
• Zusammenfassung
Ursachen für die Entstehung von
Bodenerosion, besonders durch Wasser:
• z. t. Verringerung des Humusgehaltes
• Abnahme der strukturstabilisierenden
2-wertigen Kationen
- Ca2+ (Calcium) und
- Mg2+ (Magnesium)
• Anstieg der dispergierenden 1-wertigen
Kationen
- NH4+ (Ammonium)
- K+ (Kalium)
- Na+ (Natrium)
Maßnahmen zum Erosionsschutz
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•
Mulchsaat in Stroh- od. Zwischenfrucht- Mulch
Konservierende Bodenbearbeitung (pfluglos)
Zwischenfruchtanbau
Direktsaat
Untersaat
Optimierung des Bodengefüges durch bodenschonendes Befahren
• Versorgung mit org. Substanz
Maßnahmen zum Erosionsschutz
• Verzicht auf erosionsfördernde Früchte, die nicht
mit erosionsmindernder Produktionstechnik angebaut werden (können)
• Anlage von abflussmindernden Strukturen (Ranken, Wasserfurchen, begrünte Abflusswege,
Hecken)
• Ökologische Bewirtschaftung
• Fehlender Hinweis: Optimale Basenausstattung
mit Calcium und Magnesium !!!
Gliederung
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Rechtliche Grundlagen
Maßnahmen zum Erosionsschutz durch Wasser
Definition der pH-Klassen (VDLUFA)
Kalkbilanz in Deutschland / Verwendung in BL
Strukturwirkung
Versuchsergebnisse
Zusammenfassung
Definition der pH-Klassen für die
Kalkversorgung des Bodens
Quelle: VDLUFA 2000
Definition der pH-Klassen für die
Kalkversorgung des Bodens
Quelle: VDLUFA 2000
Gliederung
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Rechtliche Grundlagen
Maßnahmen zum Erosionsschutz durch Wasser
Definition der pH-Klassen (VDLUFA)
Kalkbilanz in Deutschland / Verwendung in
BL
• Strukturwirkung
• Versuchsergebnisse
• Zusammenfassung
Kalkbilanz für Deutschland
Ackerfläche gesamt
12 Mio. ha
ca. 75 % carbonatfreie Böden
kalkbedürftige Fläche
8 Mio. ha
Kalkanwendung auf Ackerland
1,8 Mio. t CaO
Kalkanwendung je ha
225 kg CaO
Bilanz:
Kalkverluste durch natürliche Versauerung/ha 300 kg CaO
Kalkverbrauch durch N-Dünger
75 kg CaO
Gesamtverluste/ha
375 kg CaO
Kalkanwendung/ha
225 kg CaO
Fehlmenge/ha und Jahr
150 kg CaO
Deutschland
Thüringen
Schlesw.-Holst.
Sachs.-Anh.
Sachsen
180
Saarland
160
Rheinl.-Pfalz
NRW
Niedersachsen
Mecklenb.-Vorp.
Hessen
Brandenburg
Bayern
Baden-Württ.
kg/ha CaO
Kalkaufwand
in Deutschland
Quellen: Statist. Bundesamt, DHG
im Düngejahr 2009/2010
140
120
100
80
60
40
20
0
Gliederung
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Rechtliche Grundlagen
Maßnahmen zum Erosionsschutz durch Wasser
Definition der pH-Klassen (VDLUFA)
Kalkbilanz in Deutschland / Verwendung in BL
Strukturwirkung
Versuchsergebnisse
Zusammenfassung
Wirkungsspektrum
der Kalkdüngung im Boden
ƒWirkung des Kalkes
physikalisch/physikochemisch
Aggregatstabilisierung
Infiltration
Regenverdaulichkeit
Befahrbarkeit
Durchlüftung
Erwärmung
Kalk-Informationstag der FAL 2002 „Kalkung und Bodenstruktur“
Was hat Kalk mit Bodenstruktur
zu tun?
Die Basensättigung – Belegung der Bodenaustauscher mit Ca2+ und Mg2+ – ist ein
wichtiger Einflussfaktor für die Stabilität von
Bodenaggregaten (förderlich für die Flockung)
und wird durch regelmäßige Kalkung gewährleistet.
Optimale Belegung der Austauscher
•
•
•
•
•
Ca2+
Mg2+
K+
Na+
H+
(Calciumionen)
(Magnesiumionen)
(Kaliumionen)
(Natriumionen)
(Protonen)
60 – 80 %
10 – 15 %
3–5%
2–3%
0 – 10 %
Einfluss von Kationenbelag und Wertigkeit
auf die Flockung des Bodens
Zunahme der Flockung durch steigende
Wertigkeit der sorbierbaren Kationen
(Me = Metallionen)
Me3+
Al3+ >
Me2+
Ca2+, Mg2+
Me+
>
K+, Na+
Wirkung verschiedener Kationen
auf die Flockung
- lyotrope Reihe (= Hofmeister´sche Reihe)
positiv
negativ
[Ba2+ > Sr2+ ] > Ca2+ > Mg2+
NH4+ < K+ < Na+
Bildung von Ca-Brücken zwischen
Bodenkolloiden
Ca+
+
Ca+
+
+
+
Ca+
+
Ca+
+
Ca
+
Ca
+
Ca+
+
Ca+
+
+Ca
+
+
+
+
+
Ca
Ca+
+
Ca+
Ca+
+
Ca+
Lagerungsformen von Tonteilchen im Boden
und Stabilisierung des Bodengefüges
(nach Mayer und Pollehn)
Fläche-Fläche
Planar position
Kohärentgefüge
Tonminerale
Porenwinkelvermörtelung
durch CaCO3
Fläche-Kante
Planar-edge position
Voluminöse stabile Kartenhausstruktur
Kante-Kante
Edge-edge position
Sehr voluminös, aber instabil
Kalkwirkung_Fulda_
190208.ppt/23
Tonflockung
Gliederung
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•
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Rechtliche Grundlagen
Maßnahmen zum Erosionsschutz durch Wasser
Definition der pH-Klassen (VDLUFA)
Kalkbilanz in Deutschland / Verwendung in BL
Strukturwirkung
Versuchsergebnisse
Zusammenfassung
Kalkversuch Weihenstephan
1978 - 1993
uL
pH
5,5
⇒
6,3 – 6,6
physikalische Bodeneigenschaften – 1987
(Ø 5 – 15 und 15 – 25 cm Bodentiefe)
Kalk
Parameter
ohne
mit
1,52
1,43
Porenvolumen (%)
42
45
weite Grobporen
2
4
enge Grobporen
4
7
(20)
(18)
= 100
196
Lagerungsdichte
(Feinporen)
Wasserfiltration
Quelle: TU München-Weihenstephan, Lehrstuhl für Pflanzenernährung
Wasserversickerung durch Kalkgare
TU MünchenWeihenstephan
Dr. Gutser;
schluffiger Lehm
Dr. Schuhbauer;
Löss
Versickerungsrate:
pH 5,5 = 100 %
pH 6,3 = 196 %
Steigerung der Versickerungsrate
um + 96 %
Versickerungsrate:
pH 6,3 = 100 %
pH 7,0(+) = 228 %
(+ = freies CaCO3 )
Steigerung der Versickerungsrate
um + 128 %
Änderung der Wasserversickerung durch eine Meliorationskalkung
nach Dr. Schuhbauer (in +/- %)
Stechzylindermethode, Ermittlung des kf – Wertes
! = begrenzende Schicht
Probezeitraum: 11 Jahre Probezahl: 552 Proben
Standort
Bodenschicht
Oberboden
8 – 17 cm
Pflugsohle
27 – 32 cm
Unterboden
36 – 55 cm
Moos
(Ndb.)
Puch
(Obb.)
schwach
pseudovergleyte
ParabraunParabraunerde aus Löss erde aus Löss
+ 24 %
+ 129 %
Burgsdorf Althausen
Durchschnitt
(Ndb.)
(Ufr.)
aus den vier
saure
Braunerde
aus Granit
Pelosol aus
Gipskeuper
Standorten
+ 69 %
+ 150 %
+ 93 %
+ 101 % ! + 19 % ! + 154 % ! + 239 %
+ 586 % + 124 %
+ 23 % + 143 % !
+ 128 % !
+ 219 %
Änderung der Aggregatstabilität durch eine Meliorationskalkung
nach Dr. Schuhbauer (in +/- %)
Durchschnitt aus 4 Standorten und 132 Messreihen
Gemessen wurde der Anteil verschiedener Aggregatgrößen nach einer mechanischen Tauchsiebung.
Je größer die Bodenkrümel nach dieser Wäsche sind desto stabiler verhalten sie sich in einer Nässeperiode.
Aggregatgröße
6 – 5 mm 5 – 2 mm 2 – 1 mm 1 – 0,2 mm < 0,2 mm
Bodenschicht
0 – 20 cm + 52 % + 14 % + 2 %
- 24 % - 65 %
20 – 40 cm + 67 % + 25 % + 10 % - 12 % - 20 %
40 – 60 cm + 95 % + 1 %
+1%
- 20 % - 25 %
Einfluss einer Kalkung auf Bodengefüge und
Strukturstabilität
Bodenphysik
¾ Ca-Sättigung der Austauscher
Flockung von Bodenkolloiden
¾ hohe Konzentration an Ca-Salzen in
Bodenlösung
¾ Bildung von Ca-Brücken zwischen
Bodenkolloiden
¾ Verkittung von Primärteilchen
durch CaCO3
Stabilisierung der Aggregate
und des Gefüges
¾ auf Ton-Böden:
'Trocknungsstabilisierung' durch CaO
¾ indirekt: Erhöhung der
biologischen Aktivität
Kalkwirkung_Fulda_1
90208.ppt/30
Gliederung
• Rechtliche Grundlagen
• Maßnahmen zum Erosionsschutz durch
Wasser
• Definition der pH-Klassen (VDLUFA)
• Kalkbilanz in Deutschland / Verwendung in
BL
• Strukturwirkung
• Versuchsergebnisse
• Zusammenfassung
Zusammenfassung
• Boden-/ Erosionsschutz ist nicht nur ein landwirtschaftliches, sondern auch ein gesellschaftliches Thema
• Die Kalkbilanz in Deutschland ist negativ; es besteht
Handlungsbedarf
• Calcium und Magnesium sind die Strukturbildner
• Versuche belegen:
- bessere Krümel- / Aggregatstabilität
- höhere Regenverdaulichkeit
• Vielfalt an Kalkdünger und beste Technik stehen dem
Landwirt zur Verfügung
GPS gesteuerte Feuchtkalkausbringung
Schneckenstreuer mit Branntkalk 90, gem.,
12 m Arbeitsbreite
Herzlichen Dank
für Ihre Aufmerksamkeit.
Eine gute Kalkversorgung schützt besonders
Lößböden vor Verschlämmung und der
Erosionswirkung des Wassers
(nach Dr. Schuhbauer)
pH-Wert freier Kalk
Gefügestabilität
(gewogener mittlerer
Durchmesser) %
Wasserdurchlässigkeit der Ackerkrume
(Permeabilitätskoeffizient) %
6,3
-
100
100
7,0
+
147
263
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