Kalk und seine Bedeutung für den Boden

Kalk ist eine natürliche Quelle von Calcium. Calcium spielt im Boden eine dreifache Rolle. Es dient als Nährstoff für die Entwicklung der Pflanzenwurzeln und für den Aufbau der Zellwände. Darüber hinaus erhöht er im Boden den pH-Wert und trägt zu einer lockeren Bodenstruktur bei. Insbesondere der Einfluss von Calcium auf den pH-Wert des Bodens ist für die Aufnahme anderer Nährstoffe sehr wichtig.

Säuregehalt des Bodens

Eine wichtige Eigenschaft des Bodens ist sein Säuregrad (pH-Wert). Der pH-Wert ist ein Maß für die Konzentration freier Wasserstoffionen (H⁺). Je höher die Wasserstoffionenkonzentration, desto saurer ist der Boden bzw., desto niedriger ist der pH-Wert. Eine niedrigere Wasserstoffionenkonzentration führt zu einem alkalischeren Boden, also einem höheren pH-Wert.

Das Pflanzenwachstum, die chemische Qualität des Bodens, die Bodenstruktur  und die Aktivität des Bodenlebens werden stark vom pH-Wert beeinflusst. Der pH-Wert bestimmt weitgehend, wie sich die im Boden vorhandenen Nährstoffe verhalten. So können Elemente bei bestimmten pH-Werten Verbindungen mit anderen Elementen eingehen, so dass sie von der Pflanze nicht mehr aufgenommen werden können. Trotz ausreichender Nährstoffversorgung im Boden kann es dann zu Mangelerscheinungen der Pflanze kommen.

Insbesondere bei niedrigen pH-Werten (pH < 5) ist die Verfügbarkeit der meisten Nährstoffe stark eingeschränkt. Die Pflanze kann weniger aufnehmen, was zu Ertrags- und Qualitätseinbußen führt. Bei niedrigem pH-Wert reagieren vor allem Stickstoff, Phosphat, Kalium, Magnesium, Schwefel und Calcium besonders empfindlich. Auch ein hoher pH-Wert (pH > 7) schränkt die Verfügbarkeit bestimmter Nährstoffe ein. Ein gutes Beispiel hierfür ist Mangan.

Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit

Unter normalen Bedingungen sind die Ton- und Humuspartikel im Boden negativ geladen. Dadurch können sie positiv geladene Ionen (Kationen) wie Kalium (K⁺), Magnesium (Mg²⁺) oder Calcium (Ca²⁺) binden. Dies wird als Ton-Humus-Komplex, als Kationen-Adsorptionskomplex oder als CEC-Komplex bezeichnet. Die Kationen sind schwach an die negativ geladene Oberfläche gebunden und können über Austauschreaktionen in die Bodenfeuchtigkeit gelangen, wo sie von den Pflanzen aufgenommen werden können.

In einem Boden mit einem ausreichend hohen pH-Wert stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Menge der Kationen in der Bodenfeuchtigkeit und der an den Adsorptionskomplex gebundenen Menge ein. Dieses Gleichgewicht kann durch die Zugabe einer Säure zum Boden, z. B. durch Düngemittel, oder durch Kalkung des Bodens, die den pH-Wert des Bodens erhöht, gestört werden. Wenn der Boden saurer wird, verliert ein Teil des Adsorptionskomplexes seine negative Ladung durch Bindung mit Wasserstoffionen (H⁺) und damit seine Fähigkeit, Kationen zu binden.

Durch die Zugabe eines Kalkdüngers hingegen verschiebt sich die Besetzung des Adsorptionskomplexes, wobei Calcium, Magnesium und Kalium die H⁺-Ionen ersetzen. Diese H⁺-Ionen reagieren mit der Base, an die die Ca-Ionen gebunden sind, zum Beispiel Carbonat (CO^3-), Oxid (O^2-), Hydroxid (O^–) oder Silikat (SiO₃^2-). Die folgende Abbildung zeigt, wie die positiv geladenen Ionen, insbesondere Ca²⁺, die H⁺-Ionen nach der Ausbringung eines Kalkdüngers ersetzen.

Die Wirkung von Calcium auf den CEC-Komplex

Ein optimaler Säuregrad sorgt dafür, dass der Ton-Humus-Komplex im Boden möglichst groß ist. Dadurch ist der Boden in der Lage, wichtige Nährstoffe zu binden und sie zum richtigen Zeitpunkt an die Bodenfeuchtigkeit abzugeben, so dass sie für die Pflanze verfügbar sind. Ein ausreichend großer Ton-Humus-Komplex sorgt also für eine hohe chemische Bodenfruchtbarkeit.

Die Rolle von Calcium in der Pflanze

Calcium ist ein wichtiger Pflanzennährstoff. Die Konzentration von Calcium in der Trockenmasse liegt zwischen 1 und 5 %. Eine der Hauptfunktionen von Calcium ist die Bereitstellung so genannter Calciumoxalate, die für die Festigkeit der Zellwände und damit für eine stabilere Pflanze sorgen. Calcium spielt auch eine Rolle bei der Zellteilung und -streckung. Außerdem verbessert es das Säure-Basen-Gleichgewicht in den Pflanzenzellen und macht die Pflanzen widerstandsfähiger gegen Krankheiten, Schädlinge und Parasiten.

Calcium wird von der Pflanze indirekt über die Bodenfeuchtigkeit aufgenommen. Das meiste landet in den Pflanzenteilen, wo die Verdunstung am höchsten ist, wie bei den Blättern und Stängeln. Die Früchte der Pflanze enthalten in der Regel viel weniger Calcium. Ein Calciummangel in der Pflanze macht sich daher zuerst in den Pflanzenteilen mit geringer Verdunstung bemerkbar, also auch in den Früchten oder Blüten. Ein Überschuss des Elements Kalium kann die Calciumaufnahme verringern. Ein Überschuss an Calcium kann jedoch unter anderem die Aufnahme von Eisen und Magnesium behindern.

Beeinflussung der Bodenstruktur

Neben der Erhöhung des pH-Werts und seiner Rolle als Nährstoff hat Calcium noch eine dritte wichtige Funktion. Im Boden wirkt Calcium als Bodenaufbereiter. Dies ist besonders wichtig bei Tonböden, die durch die Zugabe von Calcium besser bearbeitbar werden. Auf lehmigen Böden macht ein ausreichender Calciumgehalt den Boden weniger anfällig für Auswaschungen. Auf diesen Böden bewirkt Calcium, dass die Tonschichten weiter auseinander liegen. Dies führt zu einer gröberen Struktur, die die Wasserinfiltration und den Luftaustausch des Bodens verbessert. Die Bearbeitbarkeit des Bodens nimmt zu und die Schlammanfälligkeit sinkt.

Die folgende Abbildung zeigt den Unterschied zwischen einem Boden mit hohem Kaliumgehalt, bei dem die Tonschichten dicht beieinander liegen, und einem Boden mit hohem Calciumgehalt, bei dem die Tonplättchen weiter auseinander liegen.

Calcium vergrößert den Abstand zwischen den Tonschichten, wodurch eine lockerere Bodenstruktur entsteht.

Wartungs- oder Reparaturkalkung

Bei einer normalen Fruchtfolge ohne neutralisierende Komponenten sinkt der pH-Wert in jeder Vegetationsperiode leicht ab. Der Boden wird dadurch immer saurer. Dies ist zum Teil auf den Einsatz von organischem Dünger, Mineraldünger, Auswaschung, Huminsäuren aus Pflanzenrückständen und die Aufnahme alkalischer Stoffe durch die Pflanzen zurückzuführen.

Im Durchschnitt sinkt der pH-Wert des Bodens jedes Jahr um 0,1 Punkte. Um dies auszugleichen, besteht die Möglichkeit, eine Erhaltungsdüngung oder Reparaturkalkung mit Kalkdüngern durchzuführen. Diese Kalkdünger wirken über Calcium- oder Magnesiumverbindungen alkalisch auf den Boden ein.

Bei der Erhaltungskalkung geht es um die Kalkmenge, die jährlich benötigt wird, um die Auswaschungsverluste aus dem Gebäudebestand auszugleichen. Die Reparaturkalkung kann große Mengen an neutralisierendem Wert erfordern, um den gewünschten pH-Wert in kurzer Zeit zu erreichen.

Es wird empfohlen, nicht zu hohen Mengen (bspw. über 5.000 kg Kalk pro Hektar) zu streuen. Versuchen Sie auch, die Anwendung so in den Anbauplan einzuplanen, dass sie vor der Kultur erfolgt, die am meisten davon profitiert. Zum Beispiel Zuckerrüben oder Getreide vor Kartoffeln (Schorfproblem) oder Leguminosen.

Quellen
Sibelco 
Wierda, C. & Evers, M. (1998). Praktijkgids bemesting. NMI
Philipsen, A. (2013). Bekalk uw grasland. Wageningen UR
Puijsselaar, A. de. (1993). Informatiebulletin bemestingsadvies: de pH. Agriton
Deckers, S. (2009). Najaar is beste tijd voor bekalking. Bodemkundige Dienst van België