Dünger

Dünger oder Düngemittel ist ein Sammelbegriff für Reinstoffe und Stoffgemische, welche in der Land- und Forstwirtschaft sowie im Gartenbau dazu benutzt werden, das Nährstoffangebot für die angebauten Kulturpflanzen zu ergänzen. Pflanzen benötigen für ihr Wachstum neben Wärme, Licht, Luft, Wasser zusätzlich auch Nährstoffe. Dies sind Mineralstoffe (s. a. Pflanzenernährung), die notwendig sind, um das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen zu steuern und zu unterstützen. Die Nährstoffe liegen im Boden oft nicht in der optimal verwertbaren Form und Menge vor: Sie sind entweder von Natur aus nicht in ausreichender Menge vorhanden, werden im Boden verlagert oder diesem durch die Ernteprodukte in beträchtlichen Mengen entzogen. Erst die Zufuhr von Pflanzennährstoffen durch die Düngung ermöglicht es, diese Nährstoffentzüge zu ersetzen. Die Düngung erfolgt dabei angepasst an den Pflanzenbedarf und abgestimmt auf die Nährstoffverhältnisse im Boden. Mit der Düngung wird die Ernährung der Pflanze verbessert, das Pflanzenwachstum gefördert, der Ertrag erhöht, die Qualität der Ernteprodukte verbessert und letztlich die Bodenfruchtbarkeit erhalten und gefördert

Begriffe und Definitionen

Düngemittel werden primär in drei Gruppen unterschieden:

• organische Dünger (s. u.),
• mineralische Dünger (anorganische und Mineraldünger; s. u.) und
• organomineralische Dünger.

(Für weitere Einteilungen siehe Abschnitt Düngerarten.)

Als organische Dünger, also in erster Linie Dünger aus Naturstoffen, dienen insbesondere Mist, Gülle und Jauche sowie Gründüngung und Mulch.
Mineralische Dünger werden als Einzel- (z. B. Kaliumsulfat) und als Mehrnährstoffdünger angeboten. Mineralische Mehrnährstoffdünger, die die Hauptnährelemente Stickstoff (N), Phosphor bzw. Phosphat (P) und Kalium (K) enthalten, werden NPK-Dünger bzw. Volldünger genannt. Viele dieser Volldünger enthalten daneben Schwefel, Calcium und/oder Magnesium sowie Spurenelemente. Letztere werden auch als spezielle „Spurenelementdünger“ angeboten.

Eine grundsätzliche Unterscheidung findet daneben auch zwischen Mineraldünger und Naturdünger statt.
Zu den Mineraldüngern zählen sämtliche Düngemittelprodukte, die synthetisch hergestellt werden. Entgegen einer verbreiteten Annahme ist es dabei unerheblich, ob die einzelnen Bestandteile anorganischen bzw. mineralischen Ursprungs sind oder ob sie aus einer organischen Quelle stammen. Des Weiteren werden inzwischen vermehrt organomineralische Dünger eingesetzt, für die ebenfalls der Begriff „Mineraldünger“ verwendet wird.
Im Gegensatz dazu wird Naturdünger stets natürlich hergestellt bzw. nichtsynthetisiert; ob der Ausgangsstoff organischer oder aber anorganischer bzw. mineralischer Natur ist, ist allerdings auch hier irrelevant.

Stickstoffdünger lassen sich pauschal keiner der verschiedenen o. g. Gruppen zuordnen. Es gibt unter ihnen sowohl Mineraldünger als auch Naturdünger, und zwar jeweils sowohl organischen wie auch mineralischen Ursprungs.

Geschichte des Düngers

Seit minoischer Zeit (ca. 3100 v. Chr.) wurden landwirtschaftlich genutzte Felder zur Steigerung der Ernte mit tierischen und menschlichen Fäkalien bestreut. Bereits die Römer und auch die Kelten begannen kohlensauren Kalk und Mergel als Dünger zu verwenden.

Um 1840 konnte der Chemiker Justus von Liebig die wachstumsfördernde Wirkung von Stickstoff, Phosphaten und Kalium nachweisen. Stickstoff erhielt man in Form von Nitraten zunächst vor allem durch den Einsatz von Guano, einer Substanz, die sich aus den Exkrementen von Seevögeln bildet. Da die Guanovorräte jedoch begrenzt sind und größtenteils aus Südamerika eingeführt werden müssen, sann man auf eine Methode, Nitrate synthetisch zu erzeugen.

Zwischen 1905 und 1908 entwickelte der Chemiker Fritz Haber die katalytische Ammoniak-Synthese. Dem Industriellen Carl Bosch gelang es daraufhin, ein Verfahren zu finden, das die massenhafte Herstellung von Ammoniak ermöglichte. Dieses Haber-Bosch-Verfahren bildete die Grundlagen der Produktion von synthetischem Stickstoff-Dünger, dem sogenannten »Mineraldünger« (zur Problematik dieses Begriffs siehe Einleitung).

Einen weiteren Prozess zur Produktion von Düngemitteln erfand Erling Johnson 1927 im Schmelzwerk Odda (Odda Smelteverk), den man dementsprechend den Odda-Prozess nennt.<ref>Elisabeth Bjørsvik: The Ticcih Section for hydroelectricity and the electrochemical industry: Industrial heritage in Norway as an example, in: Le patrimoine industriel de l'électricité et de l´hydroélectricité. Hrsg. Denis Varaschin und Yves Bouvier, Universität Savoyen, Dezember 2009, ISBN 978-2-915797-59-6, S. 112-115.</ref>

Seit dem Zweiten Weltkrieg brachte die Industrie vermehrt Düngemittel mit unterschiedlicher Zusammensetzung auf den Markt. Im letzten Viertel des 20. Jahrhunderts geriet der synthetische Dünger jedoch zunehmend in die Kritik, da seine übermäßige Verwendung ökologische Schäden verursachen kann. Seit ca. 1985 sinkt der Verbrauch von mineralischen Düngemitteln in Deutschland.

Heutzutage rückt die Produktionssteigerung im Agrarbereich mit der rasant wachsenden Weltbevölkerung immer weiter in den Fokus der Diskussion und somit auch der Bedarf von Dünger. Ein Grund ist zunehmender Wohlstand in Schwellenländern wie China, Brasilien und Indien, der zu einer Veränderung der Ernährungsgewohnheiten führt: Ein erhöhter Fleischkonsum erfordert eine größere Erntemenge und damit auch einen steigenden Düngemitteleinsatz.<ref name="Ceresana">Ceresana: Marktstudie Düngemittel, November 2011.</ref>

Rechtsgrundlagen

Herstellung, Inverkehrbringen und Anwendung von Düngemitteln sind durch mehrere Rechtsvorschriften (Düngemittelgesetz, Düngemittelverordnung, Düngeverordnung sowie angrenzende Rechtsbereiche) geregelt. Derzeit gibt es bezüglich der Anforderungen an Düngemittel sowie für ihr Inverkehrbringen sowohl nationale wie auch europäische Vorschriften: Ein Düngemittel kann also nach nationalem Recht oder nach EU-Recht zugelassen werden.

Anforderungen

Grundsätzlich dürfen in Deutschland und auf EU-Ebene Düngemittel nur dann in Verkehr gebracht werden, wenn sie genau definierten Düngemitteltypen entsprechen (Positivliste). Diese Typenlisten können auf Antrag um neue Typen ergänzt werden, soweit keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit von Menschen und Tieren sowie auf den Naturhaushalt zu erwarten sind und alle Anforderungen der jeweiligen Rechtsvorschrift erfüllt werden.

In Deutschland regelt die Düngemittelverordnung (Verordnung über das Inverkehrbringen von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln – DüMV),<ref>Düngemittelverordnung (DüMV) auf juris.</ref> welche Düngemittel gehandelt werden dürfen. Sie definiert die Düngemitteltypen und legt fest, welche Mindestgehalte für die einzelnen Nährstoffe einzuhalten sind. Zudem bestimmt sie Kennzeichnungsschwellen und Obergrenzen für Schadstoffe, etwa für Schwermetalle. Außerdem bestimmt sie, welche Informationen für eine ordnungsgemäße Kennzeichnung sowie für eine sachgerechte Lagerung und Anwendung aufzuführen sind.

Auf europäischer Ebene schreibt die EU-Verordnung 2003/2003/EG über Düngemittel <ref>EU-Verordnung 2003/2003/EG über Düngemittel auf EUR-Lex.</ref> vor, welche Anforderungen mineralische EU-Düngemittel erfüllen müssen, um handelsfähig zu sein. Auch die EU-Verordnung legt Mindestnährstoffgehalte für die verschiedenen, aufgeführten Düngemitteltypen fest. Die Verordnung bestimmt ebenfalls Einzelheiten zur ordnungsgemäßen Kennzeichnung.

Anwendung

Bei der Anwendung von Düngemitteln durch die Landwirte sind vor allem die „Gute fachliche Praxis“ aber auch mögliche negative Auswirkungen auf die Böden sowie Oberflächengewässer und Grundwasser zu berücksichtigen.

Auf europäischer Ebene ist die sogenannte Nitratrichtlinie <ref>EU-Nitratrichtlinie auf EUR-Lex.</ref> von wesentlicher Bedeutung. Sie dient dem Schutz der Gewässer vor Verunreinigung durch Nitrat aus landwirtschaftlichen Quellen. Zu diesem Zweck müssen die Mitgliedsstaaten gefährdete Gebiete definieren, Regelungen zur guten fachlichen Praxis erlassen und Aktionsprogramme mit verschiedenen Maßnahmen durchführen, um Gewässer zu schützen.

Ihre nationale Umsetzung in Deutschland erfolgt zu einem wesentlichen Teil durch die Düngeverordnung (DüV).<ref>Düngeverordnung (DüV) auf juris.</ref> Die DüV definiert die gute fachliche Praxis bei der Anwendung von Düngemitteln auf landwirtschaftlich genutzten Flächen und soll die stofflichen Risiken beim Einsatz von Düngemitteln begrenzen.

Die Düngeverordnung ist in ihrer jetzigen Form zunehmend in die Kritik geraten. Laut Beurteilung der Europäischen Kommission setzt Deutschland die Nitratrichtlinie bisher nur unzureichend um. Sie hat deswegen ein Vertragsverletzungsverfahren vor dem Europäischen Gerichtshof eröffnet. Das federführende Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft erarbeitet deshalb zurzeit eine Novelle der Düngeverordnung.

Düngerarten

Man unterscheidet Dünger allgemein nach der Art, wie der düngende Stoff gebunden ist. Weitere Unterscheidungsarten sind die Form des Düngers (Feststoffdünger und Flüssigdünger) und deren Wirkung (schnellwirkender Dünger, Langzeitdünger, Depotdünger).

Der Zeitpunkt der Düngung wird weiter unterteilt:<ref>Hausgarten.net: Infos zur Grunddüngung</ref>

• Eine Grunddüngung wird vor der Aussaat bzw. Pflanzung ausgebracht.
• Die Kopfdüngung wird dagegen durch Ausstreuen von meist gekörnten stickstoffhaltigem Dünger in der Wachstumsphase vorgenommen.

Mineraldünger

Im anorganischen Dünger oder Mineraldünger liegen die düngenden Elemente meist in Form von Salzen vor (Ausnahmen: Flüssigammoniakdünger). Die Herkunft mineralischer Dünger ist in letzter Konsequenz fast immer in der bergmännischen Gewinnung von Mineralien zu sehen. Meist ist dem Einsatz eine mehr oder minder intensive chemische Veränderung vorgelagert (Haber-Bosch-Verfahren; Phosphataufschluss mit Säuren). Teilweise kommen aber auch Bergbauprodukte geringeren Veredlungsgrades, z. B. Kalisalze und Kalk, zum Einsatz. Mineraldünger haben einen großen Produktivitätsfortschritt in der Landwirtschaft ermöglicht und werden heute sehr häufig eingesetzt. Problematisch sind die synthetischen Stickstoff-Dünger in Anbetracht des enormen Energieaufwandes bei der Herstellung. Auch bedrohen sie langfristig die mikrobielle Aktivität eines Bodens, da synthetische Düngemittel in der Regel die Arbeit von Mikroorganismen übernehmen. Da Mikroorganismen für die (landwirtschaftliche) Qualität eines Boden jedoch entscheidend sind, kann dies zu Problemen führen.

Herstellung

Phosphate werden grundsätzlich als Rohphosphate oder als aufgeschlossene Phosphate verwendet. Rohphosphate sind schwerlöslich und werden kaum als Dünger verwendet. Deshalb werden Rohphosphate mit Schwefelsäure bzw. Phosphorsäure aufgeschlossen. Dadurch entsteht Calciumdihydrogenphosphat bzw. bei Verwendung der Schwefelsäure zusätzlich noch Calciumsulfat. Rohphosphat, das mit Schwefelsäure aufgeschlossen wird, wird als Superphosphat bezeichnet. Tripelsuperphosphat oder Doppelsuperphosphat wird aus Rohphosphat und Phosphorsäure hergestellt und weist einen höheren Gehalt an Phosphor auf. Als Langzeitdünger dient CaNaPO₄·CaSiO₄. Dieses ist nicht wasserlöslich und wird durch organische Säuren von den Wurzeln gelöst. Stickstoffhaltige Phosphatdünger wie z. B. Diammoniumphosphat (NH₄)₂HPO₄ (Ammonphosphat) oder Monoammoniumphosphat werden aus Ammoniak und Phosphorsäure hergestellt.

Die Verfügbarkeit von metallarmen Rohphosphaten ist ein elementares Marktkriterium für die Herstellung qualitativ hochwertiger Phosphatdüngemittel. Die Ausbeutung metallarmer Phosphatlagerstätten, bzw. der Phosphatmineralien an sich, ist ein Ressourcenproblem der industriellen Zivilisation überhaupt (Peak Phosphorus). So gingen auf der Pazifikinsel Nauru die Förderraten ihres Hauptexporterzeugnisses Guano seit der Mitte der 1970er Jahre kontinuierlich zurück, die Vorkommen sind inzwischen versiegt.

Stickstoffdünger sind meist Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat und Kaliumnitrat und werden aus Ammoniak und Salpetersäure hergestellt.

Kalisalze werden im Bergbau gewonnen, aufbereitet (Kaliumchlorid-Dünger) oder zu Kaliumsulfat umgesetzt.

Der Einsatz von Mineraldüngern kann in Granulat- oder Pulverform, häufig als Phosphate oder Sulfate oder in flüssiger Form (Flüssigdünger) erfolgen. Selbst eine Aufnahme über die Blätter ist begrenzt möglich.

Als Erfinder der Mineraldünger bzw. (Kunstdünger) gilt Justus von Liebig.

Probleme

Phosphaterze enthalten Schwermetalle wie Cadmium und Uran, die über mineralische Phosphatdünger auch in die Nahrungskette gelangen.<ref>Sylvia Kratz: Uran in Düngemitteln. (Memento vom 13. April 2014 im Internet Archive) (PDF) Uran-Umwelt-Unbehagen: Statusseminar am 14. Oktober 2004, Bundesforschungsinstitut für Landwirtschaft (FAL), Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, 2004.</ref>

Beispiele

• Mineraldünger.jpg

  Mineralischer Mehrnährstoffdünger mit 8 % Stickstoff, 8 % Phosphat und 8 % Kali

• Kalkammonsalpeter.jpg

  Kalkammonsalpeter

Gasförmiger Dünger

Die Düngung mit gasförmigem Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist eine wichtige Anwendung im Unterglasgartenbau. Grund ist der durch den photosynthetischen Verbrauch entstehende CO₂-Mangel bei ungenügendem Nachschub an Frischluft, besonders im Winter bei geschlossener Lüftung, weil Pflanzen CO₂ als Grundsubstanz benötigen. Dabei wird das Kohlenstoffdioxid entweder direkt als reines Gas (relativ teuer) oder als Verbrennungsprodukt aus Propan oder Erdgas eingebracht (Kopplung von Düngung und Heizung). Die mögliche Ertragsteigerung ist abhängig davon, wie stark der Mangel an CO₂ ist und wie hoch das Lichtangebot für die Pflanzen ist.

Organischer Dünger

Bei den organischen Düngern sind oder waren die düngenden Elemente meist in kohlenstoffhaltigen reduzierten Verbindungen gebunden. Sind diese bereits wie etwa im Kompost teilweise oxidiert, so sind die düngenden Mineralien an den Abbauprodukten (Huminsäuren) etc. adsorbiert. Somit entfalten sie ihre Wirkung langzeitiger und werden in der Regel weniger schnell ausgewaschen als mineralische Dünger. Eine Kennzahl für die Wirkgeschwindigkeit ist der C/N-Quotient. Organische Dünger sind normalerweise tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, können aber auch synthetisiert werden. Organische Dünger sind meist Abfallstoffe aus der Landwirtschaft (Wirtschaftsdünger).

Beispiele für organische Dünger:

• Algensaft
• Blutmehl
• Düngepellets - Schafwollpellets
• Federmehl<ref>Patent EP0604451: Düngung von Bäumen. Angemeldet am 6. August 1992, veröffentlicht am 19. November 1997, Anmelder: Ecoval Inc., Erfinder: John Stanley Lojek.‌</ref>
• Fischmehl
• Guano
• Gülle
• Haarmehl<ref>Hermann Laber: Öko-Anbau, N-Düngung, Gründüngung. Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft, Fachbereich Gartenbau, 7. Oktober 2004, abgerufen am 20. Juni 2010 (PDF, 34 kB, zweijährige Versuchsserie in Dresden-Pillnitz bei Spinat 2003 und 2004). </ref>
• Harnstoff
• Hornspäne
• Kompostierte Pflanzenreste
• Klärschlamm, -kompost
• Knochenmehl
• Lupinenschrot
• Mist
• Pflanzenjauche
• Tiermehl<ref>Merkblatt Tiermehl als Dünger Landwirtschaftsministerium Baden-Württemberg, Februar 2009.</ref>
• Vinasse<ref>Jürgen Debruck: Zuckerrüben-Vinasse im Ökobetrieb. Abgerufen am 12. Februar 2010 (PDF; 80 kB). </ref>

Düngerverbrauch

Der weltweite Verbrauch an Düngemitteln betrug 1999 141,4 Mio. Tonnen.<ref>FAO</ref>

Die größten Verbraucher-Länder waren (2012 in Mio. Tonnen):

Diese Zahlen geben keinen Aufschluss über den Pro-Kopf- bzw. Pro-Hektar-Verbrauch. Dieser kann jedoch für ausgewählte Staaten und Regionen aus der Grafik abgelesen werden.

Eine weitere Bedeutung der Zahlen ergibt sich aus dem Umstand, dass die Herstellung von Stickstoffdünger sehr energieintensiv ist: Der gesamte Energiebedarf für die Düngung mit 1 Tonne Stickstoff einschließlich Herstellung, Transport und Ausbringung entspricht dem Energiegehalt von etwa 2 Tonnen Erdöl.<ref> Eckhard Jedicke, Wilhelm Frey, Martin Hundsdorfer, Eberhard Steinbach (Hrsg.): Praktische Landschaftspflege. Grundlagen und Maßnahmen. 2., verbesserte und erweiterte Auflage. Ulmer, Stuttgart (Hohenheim) 1996, ISBN 3-8001-4124-8, S. 80.</ref>

Die größten Düngerproduzenten

Das bedeutendste Herstellerland stickstoffhaltiger Düngemittel ist China, gefolgt von Indien und den USA. In Europa sind die wichtigsten Produzenten Russland und Ukraine, gefolgt von Polen, Niederlande, Deutschland und Frankreich.

Man nimmt an, dass der europäische Markt für Düngemittel bis zum Jahr 2018 ein Volumen von 15,3 Milliarden Euro erreicht haben wird.<ref name="Ceresana" />

Mineralische Nährstoffe und ihr Einsatz

Mineralstoffaufnahme der Pflanzen

Bei der Mineralstoffaufnahme aus dem Boden ist zwischen der Ernährung von Sommer- und Winterarten sowie von mehrjährigen Pflanzen zu unterscheiden:

• Bei Sommerarten (z. B. Kartoffeln) steigt der Bedarf an Mineralstoffen nach dem Auflaufen je nach der Länge der Wachstumszeit schnell bis zu einem bestimmten Punkt vor der Reife an und fällt dann ab oder hört ganz auf.
• Bei Winterarten (z. B. Wintergetreide oder -raps) unterbricht die winterliche Wachstumsruhe (Frost) die Mineralstoffaufnahme.
• Mehrjährige Pflanzen mit ausdauernden unterirdischen Organen, z. B. Gräser, Kleearten, Hopfen und Wein, speichern in den Wurzeln Mineralstoffe und beschleunigen mit diesen Reservestoffen die Entwicklung im folgenden Frühjahr.

Mineralstoffaufnahme aus der Bodenlösung

Die Pflanze nimmt die Mineralsalze mit den Wurzeln aus einer wässrigen Lösung auf. Sie liegen in der Bodenlösung als elektrisch geladene Teilchen (Ionen) vor. Zusätzlich können die im Boden schwer verfügbaren Pflanzenmineralstoffe Eisen, Mangan, Kupfer und Zink mit organischen Stoffen wasserlösliche Chelatverbindungen eingehen und in dieser Form von den Pflanzen aufgenommen werden. Von den 16 unentbehrlichen Elementen deckt die Pflanze ihren Bedarf an Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff vorrangig aus dem Kohlenstoffdioxid der Luft und Wasser aus dem Boden. Es werden aber auch (beispielsweise aus mit anorganischen Schadstoffen belasteten Böden) für Mensch und Tier giftige Metallionen in die Pflanzen eingelagert (z. B. Cadmium). Ein Pflanzenmineralstoff wird verstärkt von den Wurzeln aufgenommen und in den Pflanzenorganen über den Bedarf hinaus angereichert (Luxuskonsum), wenn er durch starke Mineralisierung (z. B. Stickstofffreisetzung in humosen Böden) oder einseitig hohe Düngergaben in größeren Mengen in der Bodenlösung enthalten ist. Die mengenmäßige Mineralstoffaufnahme der Pflanze hängt von der Leistung der Wurzelatmung ab. Leicht erwärmbare Böden bieten mit günstigem Luft-Wasser-Haushalt im Krumenbereich die besten Bedingungen für die Mineralstoffaufnahme.

Mineralstoffaufnahme durch das Blatt

Die Mineralstoffaufnahme erfolgt vor allem durch die Wurzel. Doch können auch die Blätter Wasser und die darin gelösten Stoffe durch Kleinporen aufnehmen. Theoretisch könnte man die Pflanze vollständig durch die Blätter ernähren. Im Integrierten Pflanzenbau gewinnt die gezielte Mineralstoffzufuhr (Spritz- oder Sprühverfahren) in bestimmten Wachstumsabschnitten mit verdünnten Düngersalzlösungen als Blattdüngung zunehmende Bedeutung. Durch die Blattdüngung wird mit geeigneten Ausbringungsgeräten ein mengenmäßig geringer, aber hochwirksamer Mineralstoffbelag auf die grünen Pflanzenteile aufgebracht. Seit Jahren bewährt sich im praktischen Anbau vorrangig die ergänzende Versorgung mit Stickstoff, Magnesium und Spurenmineralstoffen durch das Blatt. Der Vorteil dieses Verfahrens einer gezielten Mineralstoffzufuhr besteht im hohen Ausnutzungsgrad, der Nachteil in der nur begrenzt möglichen Mineralstoffmenge mit einer Gabe. Um entwicklungshemmende Blattverbrennungen zu vermeiden, sind bei der Blattdüngung die richtige Konzentration der Lösung und eine Rücksichtnahme auf empfindliche Wachstumsperioden des Pflanzenbestandes zu beachten. Blattdüngung erfolgt heute vorrangig, wenn eine kurzfristige Mineralstoffsbedarfsdeckung in einem bestimmten Wachstumsstadium notwendig ist, die aus der Boden- Nachlieferung nicht ohne weiteres zu befriedigen ist (N-Spätdüngung bei Weizen, P-Zufuhr zu Mais oder Behebung plötzlich auftretender Mineralstoffmangelerscheinungen z. B. durch Bor-Spritzung gegen Herz- und Trockenfäule bei Zuckerrüben). (Siehe hierzu auch den Abschnitt Stoffaustausch über die Oberfläche im Artikel Blatt.)

Vorteile des Düngens

Das Minimumgesetz der Pflanzenernährung besagt, dass das genetische Ertragspotential einer Nutzpflanze durch das Hauptnährelement begrenzt wird, das nicht in ausreichender Menge zum Bedarfszeitpunkt der Pflanzen zur Verfügung steht. Der erforderliche Düngebedarf wird in aller Regel durch Bodenuntersuchungen und Düngefenster festgestellt. Bei Unterernährung der Pflanzenbestände kommt es zu Mangelerscheinungen mit Mindererträgen und gelegentlich sogar zum Totalverlust eines Nutzpflanzenbestandes.

Nachteile des Düngens

Wird mehr Dünger als benötigt ausgebracht, führt dies zur Belastung von Grundwasser und Oberflächenwasser. Auch wird darauf verwiesen, dass stark gedüngte Kulturen einen höheren Wassergehalt haben können und das Verhältnis von Kohlenhydraten zu Vitaminen und Mineralstoffen ungünstiger sei, wenngleich dies überwiegend eine Frage der angebauten Pflanzenart ist.

Im Boden wandeln Bakterien Stickstoffverbindungen in Lachgas (N₂O) um – ein 300-mal potenteres Treibhausgas als Kohlendioxid (CO₂).<ref>Etel Keller-Doroszlai: Dünger für den Klimawandel. In: Medienmitteilung vom 4. Februar 2010 der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon (ART). Eidgenössisches Volkswirtschaftsdepartement EVD, S. 1, abgerufen am 7. September 2010 (168 kB; PDF): „im Boden wandeln beispielsweise Bakterien die Stickstoffverbindungen in Lachgas (N₂O) um – ein 300-mal potenteres Klimagas als Kohlendioxid“ .</ref>

Gefahren des Überdüngens

Bei zu starker Ausbringung von Düngern besteht die Gefahr, dass der Boden überdüngt und damit die Bodenfauna nachteilig verändert wird, was wiederum zu Lasten der Erträge und der Qualität der Ernte geht. In Extremfällen kann es zur Abtötung der Pflanzen durch Plasmolyse kommen.

Die negative Folge für die Umwelt (Eutrophierung) muss unterschieden werden von den negativen Folgen einer Überdüngung auf die Qualität der erzeugten Produkte für die menschliche und die Tierernährung bereits vor dem Rückgang der Erträge: Insbesondere durch hohe Stickstoffgaben kommt es auch in den Pflanzen zu einer hohen Nitratkonzentration. Diese Nitrate werden im Darm von Mensch und Tier zu gesundheitlich nachteiligen Nitriten reduziert. In nicht frischem überdüngtem Gemüse sowie bereits im Boden bilden sich Nitrite als Zwischenstufe bei der Oxidation der Bestandteile von Stickstoffdünger, Gülle oder anderen stickstoffhaltigen Stoffen.

Überdies werden die nicht von den Pflanzen aufgenommenen Düngerbestandteile in das Grundwasser ausgeschwemmt und können dadurch dessen Qualität gefährden. Zudem führt das mineralsalzreiche Wasser, wenn es in Oberflächengewässer gelangt, zu einem Überangebot an Mineralstoffen (Eutrophierung), was zu Algenblüten führen kann und so Sauerstoffmangel im Tiefenwasser von Seen verursacht.

Dieses Problem besteht vor allem in Gebieten intensiver landwirtschaftlicher Nutzung mit hohem Viehbesatz (z. B. im Münsterland und in Südwestniedersachsen) und stellt die Wasserversorgung dort vor erhebliche Probleme. Zweck des Ausbringens von Gülle und Mist ist hier weniger die Steigerung des Ertrags, als eine Entsorgung der tierischen Exkremente in den Mastbetrieben.

Werden die Kulturen zu stark gedüngt, können die Erträge sinken. Es gilt also die Pflanzen optimal mit Mineralstoffen zu versorgen. Anhand der Bodenuntersuchungen, die Landwirte vornehmen lassen, kann die Düngung an die Bedürfnisse der jeweiligen Kulturpflanze angepasst werden. Auch eine Düngeranalyse ist dazu sinnvoll.

Düngungseinfluss auf den Boden

Die Bestandteile des Düngers haben folgende Einflüsse auf den Boden:

• Stickstoff: Förderung des Bodenlebens
• Phosphor: Förderung der Krümelbildung; Bodenstabilisator; Brücken zwischen Humusteilchen
• Kalium: K⁺ Ionen wirken in hoher Konzentration krümelzerstörend, weil sie Ca²⁺-Ionen verdrängen (Antagonismus)
• Magnesium: Wie Ca, Förderung der Krümelstabilität durch Verdrängung der Hydroniumionen von Austauscherplätzen
• Calcium: Stabilisiert Krümelstruktur/Förderung des Bodenlebens/pH-Regulierung
• Schwefel: Förderung des Bodenlebens

Einflüsse auf chemische und physikalische Bodeneigenschaften

Einige Düngemittel (insbesondere N-Düngemittel) tragen zur Bodenversauerung bei. Dies kann ohne Ausgleichsmaßnahme zu einer Beeinträchtigung der Strukturverhältnisse im Boden führen. Durch planvolle Düngungsmaßnahmen (z. B. Kalkung) kann jedoch einem Absinken des pH-Wertes entgegengewirkt werden, so dass nachteilige Auswirkungen auf Nährstoffdynamik, Bodenlebewesen und Bodenstruktur nicht zu befürchten sind.

Tonminerale im Boden sind negativ geladen und können positiv geladene Teilchen binden (z. B. Kalium </ref>

Anreicherung mit Metallen

Über die Anreicherung des Bodens mit Schwermetallen durch mineralische Düngung gibt es zahlreiche Untersuchungen. Von den in der Landwirtschaft und im Gartenbau verwendeten Mineraldüngern enthalten viele Phosphatdünger einen natürlichen Gehalt an Uran<ref>Uwe Leiterer:Giftiges Uran in Gartendüngern, bei ndr.de</ref> und Cadmium. Diese Schadstoffe können sich im Boden anreichern und auch in das Grundwasser gelangen.

Die Folgen der Verwendung von Phosphatdünger und der Zusammenhang erhöhter Urangehalte in Mineral- und Trinkwässern mit der Geologie der Grundwasserspeichergesteine wurden im Jahr 2009 erstmals bundesweit untersucht.<ref>Friedhart Knolle: Ein Beitrag zu Vorkommen und Herkunft von Uran in deutschen Mineral-und Leitungswässern. 2009, abgerufen am 12. Februar 2010 (TU Braunschweig, Dissertation). </ref> Dabei stellte sich heraus, dass erhöhte Urangehalte vorwiegend an Formationen wie Buntsandstein oder Keuper gebunden sind, die selbst geogen erhöhte Urangehalte aufweisen. Allerdings sind örtlich auch bereits Urangehalte aus landwirtschaftlicher Phosphatdüngung in das Grundwasser durchgeschlagen. Denn Rohphosphate enthalten 10–200 mg/kg Uran, welches sich im Aufbereitungsprozess zum Dünger zu noch höheren Konzentrationen anreichert. Bei der üblichen Düngung mit mineralischem Phosphatdünger führt dies zu jährlichen Einträgen von 10–22 g Uran pro Hektar. Organische Düngemittel wie Gülle und Mist weisen niedrigere Urangehalte von häufig unter 2 mg/kg und dementsprechend geringe Uran-Einträge auf. Der Urangehalt von Klärschlamm liegt zwischen diesen Extremen.

Zu einer unerwünschten Anreicherung mit Metallen kann auch langjährige, intensive Düngung mit Sekundärrohstoffen (z. B. Klärschlamm) führen. Aus diesem Grunde müssen bei Klärschlammausbringung auf landwirtschaftliche Flächen sowohl der Klärschlamm als auch der Boden untersucht werden. Die Einflüsse der Düngung auf die chemischen und physikalischen Bodeneigenschaften sind durch bestimmte acker- und pflanzenbauliche Maßnahmen korrigierbar. Im Vergleich dazu ist eine Anreicherung mit Metallen unveränderbar, da Metalle kaum ausgewaschen werden und der Entzug durch die Pflanzen nur gering ist. Durch zu hohe Metallgehalte im Boden wird die Bodenfruchtbarkeit langfristig geschädigt.

Düngungseinfluss auf das Wasser

Eine Verschlechterung der Wassergüte durch Düngung kann erfolgen bei:

• Nitratanreicherung des Grundwassers durch N-Auswaschung,
• Mineralstoffanreicherung, insbesondere Phosphatanreicherung, in Oberflächengewässern z. B. durch Abschwemmung von Boden (Bodenerosion, mit der Folge einer Eutrophierung des Gewässers)

Nitratbelastung des Grundwassers

Nitrat (NO₃⁻) ist im Trinkwasser unerwünscht, weil es unter bestimmten Umständen in das gesundheitlich bedenkliche Nitrit umgewandelt wird. Es kann mit sekundären Aminen (Ammoniakbase), die in der Nahrung vorkommen oder bei der Verdauung entstehen, Nitrosamine bilden. Von diesen zählen einige zu den krebserregenden Stoffen. Um die gesundheitlichen Risiken weitgehend auszuschließen, sollen die Nitratgehalte im Trinkwasser möglichst niedrig sein. Der Grenzwert für den Nitratgehalt im Trinkwasser wurde 1991 mit der EG-Richtlinie 91/676/EWG auf 50 mg NO₃⁻/Liter festgesetzt. Dieser Grenzwert kann bei unsachgemäßer Düngung, insbesondere auf leichten, durchlässigen Böden überschritten werden. Grundwasser enthält von Natur aus meistens weniger als 10 mg NO₃⁻/Liter. Als Ursache für die in der Nachkriegszeit z. T. stark angestiegenen Nitratgehalte sind u. a. zu nennen:

• Dichtere Besiedlung mit zunehmenden Abwassermengen aus Haushaltungen, Gewerbe und Industrie und Mängel in der Abwasserkanalisation.
• Intensive landwirtschaftliche Bodennutzung; hier sind wirtschaftseigene Dünger (Gülle, Jauche) kritischer zu werten als Mineraldünger, da sie oftmals nicht so gezielt wie Mineraldünger eingesetzt werden und damit der Stickstoffausnutzungsgrad schlechter ist. Hinzu kommt, dass regional durch Aufstockung der Tierbestände, u. U. auch durch Konzentration der Tierhaltung, das Problem der Nitratauswaschung verschärft wurde. Allerdings ist die N-Auswaschung, festzustellen mit Lysimeteranlagen oder Tiefbohrungen, nicht automatisch eine Folge steigender Düngemengen. Die angewendeten Düngemengen sind in den letzten Jahren deutlich zurückgegangen. Die Ursache ist vielmehr in der unsachgemäßen Anwendung von Düngern zu suchen.

Folgende Maßnahmen zur Verminderung der Nitratbelastung sind zu empfehlen:

• N-Vorrat des Bodens bei der Düngung berücksichtigen. Im Frühjahr können je nach Fruchtfolge, Bodenart, Bodentyp, organischer Düngung und Herbst- bzw. Winterwitterung sehr unterschiedliche Mengen an mineralisiertem, d. h. pflanzenverfügbarem Stickstoff, im Boden vorhanden sein. Sie können durch die Nmin-Methode erfasst und bei der Ermittlung des N-Düngebedarfs berücksichtigt werden.
• N-Mengen dem Mineralstoffbedarf der Pflanzen anpassen. Überdüngung bei Sonderkulturen, wie Wein, Hopfen und Gemüse, aber auch bei anspruchsvollen Ackerfrüchten wie Mais, vermeiden.
• Düngung zur rechten Zeit und wenn nötig Aufteilung der Düngemenge in Teilgaben.
• Gezielter Einsatz der Wirtschaftsdünger.
• N-Bindung durch möglichst ganzjährigen Pflanzenbewuchs, damit der durch die Vorfrucht nicht verbrauchte sowie der durch Mineralisierung freigesetzte Stickstoff biologisch gebunden wird. So soll bei hohen N-Spätdüngungsgaben zur Erzeugung von Qualitätsweizen oder beim Anbau von Körnerleguminosen durch pflanzenbauliche Maßnahmen, wie Fruchtfolgegestaltung, Zwischenfruchtanbau oder Strohdüngung, die N-Auswaschung vermindert werden.
• Umbruch von mehrjährigen Futterschlägen mit Leguminosen (Kleegras, Luzernegras) nicht im Herbst, sondern im Frühjahr vornehmen.

Phosphatbelastung der Oberflächengewässer

Eutrophierung bezeichnet einen Zustand von stehenden Gewässern, der durch hohen Mineralstoffgehalt und ein dadurch verursachtes üppiges Auftreten von Wasserpflanzen und Algen gekennzeichnet ist. Meistens ist die Eutrophierung durch hohe Phosphatzufuhr bedingt, da Phosphat natürlicherweise in Oberflächengewässer kaum vorhanden ist. Eine starke P-Zufuhr steigert das Wachstum von Algen und Wasserpflanzen. Der Abbau der abgestorbenen Algen- und Pflanzenmasse verbraucht übermäßig viel Sauerstoff des Wassers. Deshalb kann es infolge Sauerstoffmangels zum Fischsterben kommen.

Phosphate gelangen in Oberflächengewässer durch

• Abwasser aus dem Siedlungsbereich (Waschmittel); jedoch besitzen viele Kläranlagen inzwischen eine Reinigungsstufe zur Phosphorelimination
• Auswaschung von Phosphat bzw. Abschwemmung von Boden und Düngern.

Da Düngerphosphat meist im Boden gebunden wird, kann die Auswaschung von Phosphat auf Lehm- und Tonböden praktisch vernachlässigt werden. Anders ist die P-Abschwemmung zu bewerten:

• im Zusammenhang mit dem Bodenabtrag durch Wassererosion,
• bei unsachgemäßem Einsatz von wirtschaftseigenen Düngern.

Hier kann es schnell zu erheblichen Zufuhren an P in die Gewässer kommen. Durch Ausbringen von Gülle und Jauche auf eine Schneedecke von über 5 cm Dicke (insbesondere in hängigem Gelände und auf tiefgefrorenem Boden) kann es bei der Schneeschmelze bzw. bei starken Niederschlägen zu einem oberflächigen Wasserabfluss kommen. Mit dem Wasserabfluss werden auch die in der Gülle enthaltenen Mineralstoffe abgeschwemmt. Phosphat und weitere Mineralstoffe können so in Oberflächengewässer gelangen.

Düngungseinfluss auf die Luft

Nach der Ausbringung organischer (Stallmist, Gülle) und anorganischer (Mineraldünger) Dünger können erhebliche gasförmige Stickstoffverluste als Ammoniak auftreten.

Organische Dünger

Die Höhe der Ammoniakverluste ist von der Art und Zusammensetzung des organischen Düngers, dessen Behandlung, wie z. B. Einarbeitung in den Boden, und von der Witterung bei der Ausbringung abhängig. Folgende Reihenfolge bei der Höhe der Ammoniakverluste ergibt sich hinsichtlich

• der Art der Wirtschaftsdünger: Tiefstallmist < Rottemist < Normalgülle (Schweinegülle < Rindergülle) < Biogasgülle bzw. Frischmist;
• des TS- (Trockensubstanz-) Gehaltes: wasserreiche Gülle < Gülle mit hohem TS-Gehalt.

In Abhängigkeit vom TS-Gehalt der Gülle, dem Zeitpunkt der Einarbeitung, der Tierart und der Witterung ist mit Verlusten von ca. 1 % (bei Gülle-Injektion) und nahezu 100 % (Stoppelgabe ohne Einarbeitung) des in der Gülle vorhandenen Ammoniumstickstoffs zu rechnen. Neben der Art der Lagerung und Ausbringung hat der Zeitpunkt der Einarbeitung großen Einfluss auf die Höhe der Verluste. Sofortige Einarbeitung mindert die Ammoniakverluste ganz erheblich.

Mineralischer Feststoffdünger

Die Ammoniakverluste stickstoffhaltiger Mineraldünger steigen wie folgt: Kalkammonsalpeter < Mehrnährstoffdünger < Diammonphosphat < Harnstoff < Kalkstickstoff < Ammoniumsulfat.

An den gesamten Ammoniakstickstoffverlusten der Landwirtschaft ist der Anteil der mineralischen Dünger gering.

Siehe auch

• Bioeffektor
• Düngefenster
• Dungeinheit
• Düngemittelgesetz
• Gründüngung
• Humus
• Plaggen (Plagemann)
• Urgesteinsmehl
• CULTAN-Verfahren
• Justus von Liebig: Agrikulturchemie
• Minimumgesetz

Literatur

•  Günter Schilling: Pflanzenernährung und Düngung (= UTB. 8189). Ulmer, Stuttgart (Hohenheim) 2000, ISBN 3-8252-8189-2.
•  Udo Rettberg: Alles, was sie über Rohstoffe wissen müssen. Erfolgreich mit Kaffee, Gold & Co. FinanzBuch-Verlag, München 2007, ISBN 978-3-89879-309-4.

Einzelnachweise

<references />

Weblinks

• Europäischer Atlas zu Nährstoffbelastung
• Nitrogen Fertilizers Deplete Soil Organic Carbon
• Flüssige Dünger