Zusammenfassung Band 12

Weyer, Th. (1993): Kalkungsversuche mit carbonatisch und silicatisch gebundenen Kalk- und Magnesiumdüngern - Initialeffekte auf versauerte Waldböden Nordrhein-Westfalens.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen von Bodenschutzkalkungen auf die chemische Zusammensetzung der Bodenlösung sowie auf chemische Kennwerte der Bodenfestphase zu erfassen. Dazu wurden in zwei Oberflächenkalkungsversuchen auf Standorten unterschiedlichen Substrattyps (Standorte Elberndorf und Kottenforst) sieben verschiedene Kalkdünger: drei Kohlensaure Magnesiumkalke (Dolomite) unterschiedlicher Körnung, zwei verschieden gekörnte Kohlensaure Kalke mit Mg sowie zwei silicatische Kalke, nämlich grober Forst-Hüttenkalk und Konverterkalk mit Phosphat getestet. Ein Kohlensaurer Magnesiumkalk und ein Kohlensaurer Kalk mit Mg waren granulierte Produkte. Während in Elberndorf (Podsolige Braunerde auf Schiefergebirgslehm) alle Kalke ausgebracht wurden, blieb die Untersuchung im Kottenforst (Stark gebleichter Pseudogley auf Lößlehm) auf die Kalke, feiner Kohlensaurer Magnesiumkalk, grober Kohlensaurer Kalk mit Mg sowie den groben Forst-Hüttenkalk und den Konverterkalk mit Phosphat beschränkt.

Potentielle Auswirkungen der Kalke auf die Bodenlösung wurden kontinuierlich in den mit keramischen Saugkerzen gewonnenen Lösungen während eines Beobachtungszeitraumes von 19 Monaten ermittelt. Effekte der Kalke auf bodenchemische Kennwerte wurden nach 12 Monaten überprüft.

Um die verwendeten Kalke näher zu charakterisieren, wurde von allen Kalken die Korngrößenverteilung, die chemische Zusammensetzung und der Mineralbestand bestimmt. Ferner wurde das Neutralisationsverhalten der Kalke in Laborversuchen sowohl im Reaktivitätstest als auch in Bodensuspensionen mit Proben beider Versuchsstandorte ermittelt und mit den Ergebnissen der Freilandversuche verglichen. Danach sollten die untersuchten Kalke auf ihre Eignung für die Bodenschutzkalkung bewertet werden.

Die pedochemischen Untersuchungen belegen die ökologisch ungünstige Situation beider Standorte. Ungünstige Moderhumusformen kennzeichnen die mäßige biologische Aktivitat. Bis in eine Tiefe von 50 cm sind die Böden sehr stark bis extrem stark versauert. Die Basensättigung von unter 10 % bis in diese Tiefe ist als äußerst gering zu bezeichnen. Aus der Ermittlung der Basenneutralisationskapazitat der Böden errechnete sich für pH 5 ein Kalkbedarf bis in 50 cm Tiefe von 16,4 t/ha im Kottenforst und von 11,4 t/ha in Elberndorf.

Sowohl in den Bodensuspensionen als auch in den Freilandversuchen erweist sich der Einfluß der Körnung als entscheidender Faktor auf die Neutralisationsgeschwindigkeit der Kalke. Dagegen wird das Neutralisationsverhalten der kohlensauren Kalke im Reaktivitätstest offenbar mehr vom Magnesiumgehalt bestimmt. Somit stellt die Reaktivität allein kein hinreichendes Entscheidungskriterium bei der Auswahl von Kalken für die Bodenschutzkalkung dar. Ein Einfluß des Substrates auf das Neutralisationsverhalten der Kalke in den Suspensionen der verschiedenen Böden konnte nicht nachgewiesen werden.

In den Freilandversuchen erweisen sich die Standortfaktoren Niederschlag und Drainsystem als entscheidende Einflußgrößen auf die Kalkwirkungen. Die kontinuierliche Untersuchung der Bodenlösung erbrachte eine höhere Wirksamkeit der feinvermahlenen Kalke, die am Standort Elberndorf deutlicher als im Kottenforst in Erscheinung tritt. Bei ausreichendem Makroporenanteil steigern die hohen Niederschläge am Standort Elberndorf die vertikale Verlagerung der feinvermahlenen Kalke, wodurch diese Kalke die Pufferkapazität bereits während der Initialphase im Mineralboden erhöhen. Dagegen setzt die Pufferung am niederschlagsärmeren Standort Kottenforst überwiegend an der Oberfläche der Auflage ein. Für eine Verlagerung der Kalkpartikel wirkt sich der eingeschränkte Porenfluß an diesem Standort hemmend aus.

Der grobvermahlene Dolomit, der grobe Kohlensaure Kalk mit Mg als auch der grobe Forst-Hüttenkalk sind als reaktionsträge einzustufen. Eine Initialwirkung dieser Produkte wird nicht beobachtet. Der feinvermahlene Dolomit, der feine Kohlensaure Kalk mit Mg (Granulat) sowie der Konverterkalk mit Phosphat zeigen dagegen eine rasche Initialwirkung. Sie schaffen über eine pH-Erhöhung, die Steigerung der Ca- bzw. der Mg-Gehalte, eine Reduzierung der Al-Befrachtung des Sickerwassers und somit ein für die Pflanzenwurzeln günstigeres Milieu. Eine starke Verbesserung der Mg-Gehalte in den Bodenlösungen wird nur von den Dolomiten erreicht. Die Wirkung der Kalke in Bezug auf die molaren Ca/Al- und Mg/Al-Verhältnisse ist an den beiden Standorten unterschiedlich. Während in Elberndorf alle Kalke eine Verbesserung dieser Streßparameter herbeiführen, wenn auch in unterschiedlicher Höhe, so verbessert im Kottenforst lediglich der grobe Kohlensaure Kalk mit Mg das Ca/Al-Verhältnis und der feine Dolomit das Mg/Al-Verhältnis.

Das Kalkungsrisiko in Form einer Nitratanreicherung im Sickerwasser kann gegenüber der unbehandelten Kontrolle nicht als erhöht bezeichnet werden. Die Nitratgehalte in den Bodenlösungen der Kontrollparzellen belegen ferner, daß auch ohne Kalkung hohe Nitratwerte in versauerten Waldböden auftreten. Auch das Risiko einer Schwermetallanreicherung in den Bodenlösungen der gekalkten Parzellen ist insgesamt nicht größer als in den ungekalkten Kontrollparzellen. Nitratanreicherung, hohe Al- und Mn-Gehalte als auch hohe Schwermetallgehalte an Cu, Cd, Pb und Zn in den Bodenlösungen der ungekalkten Parzellen belegen die starke Belastung der untersuchten Waldstandorte und unterstreichen gleichermaßen die Dringlichkeit der Reduzierung von Schadstoffimmissionen.

Die Auswirkungen der Kalkungen auf die Bodenfestphase bleiben nach einem Jahr Beobachtungsdauer überwiegend auf die Of/Oh-Lage beschränkt. Eine deutliche Verschiebung der C/N-Verhältnisse findet nicht statt. In Elberndorf erreichen alle Kalke signifikante pH-Erhöhungen in der organischen Auflage, im Kottenforst dagegen nur der feine Dolomit und der grobvermahlene Kohlensaure Kalk mit Mg. Während die kohlensauren Kalke mit geringem Magnesiumgehalt sowie die silicatischen Kalke kaum Einfluß auf die Mg-Sättigung an den Austauschern nehmen, zeigt sich der Vorteil der dolomitischen Kalke in einer Erhöhung sowohl der Ca- als auch der Mg-Sättigung.

Alle Kalke werden einer differenzierten Bewertung unterzogen. Aufgrund der Untersuchungen wird für die forstliche Praxis den feinvermahlenen Dolomiten der Vorzug gegeben. Geeignete Kalke sollten deshalb mindestens zu 60 % bei 0,2 mm vermahlen sein. Ein hoher Mg-Anteil bei ausreichend feiner Vermahlung verspricht eine rasche Initialwirkung bei gleichzeitigem hohen Angebot an pflanzenverfügbarem Magnesium.