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Phosphat
Düngung und Eutrophierung
Praxisratgeber von Josef Galler
Inhalt
Phosphor – Bedeutung und Aufgaben ................................................................ 3
Folgen von P-Mangel ............................................................................................... 3
P-Mangel beim Tier ................................................................................................. 4
Geschichte der P-Düngung................................................................................... 5
Phosphat im Boden ............................................................................................... 5
P-Vorräte im Boden ................................................................................................. 5
Phosphate – geringe Löslichkeit im Boden ............................................................. 6
Phosphatdynamik und P-Mobilisierung ....................................................................7
Redoxpotenzial im Boden ....................................................................................... 8
P-Aufnahme der Pflanze .......................................................................................... 9
Phosphatdünger .................................................................................................... 9
Herstellung von Phosphatdüngern ........................................................................ 10
Phosphatformen im Vergleich ............................................................................... 10
Rohphosphate ...................................................................................................... 10
Aufgeschlossene Phosphate ................................................................................. 10
Teilaufgeschlossene Phosphate ............................................................................ 11
P-Ausnutzung von Mineraldüngern ....................................................................... 12
P-Ausnutzung von Wirtschaftsdüngern ................................................................ 12
Bodenuntersuchung und Düngung ................................................................... 12
Methoden der Phosphatbestimmung ................................................................... 14
P-Sättigungsindex und P-Speicherkapazität .......................................................... 14
PK-Grunddüngung ................................................................................................. 15
Düngerplatzierung ................................................................................................. 15
Phosphatentzüge ................................................................................................... 15
Eutrophierung von Gewässern .......................................................................... 16
Selbstreinigung von Fließgewässern .....................................................................16
Sauerstoffdynamik von Seen ................................................................................ 17
Sauerstoffmangel hemmt Biomasseabbau .......................................................... 18
Sauerstoffmangel fördert P-Remobilisierung ........................................................ 18
Sauerstoffbedarf verschiedener Fischarten .......................................................... 18
Vorgang der Eutrophierung ................................................................................19
Eutrophierungsfaktor „Phosphat“ ........................................................................ 20
Stickstoff und Eutrophierung ................................................................................ 20
Trophiestufen stehender Gewässer ...................................................................... 21
P-Eintragspfade in Gewässer ................................................................................ 22
Maßnahmen zur Verringerung des P-Eintrages .............................................. 23
Kanalisationstechnische Maßnahmen .................................................................. 23
Phosphatausträge aus landwirtschaftlichen Flächen ............................................ 23
Phosphatauswaschung und Düngung .................................................................. 24
Phosphataustrag durch Bodenerosion ...................................................................25
Oberflächige Nährstoffabschwemmung ............................................................... 26
Düngeverbotszeiträume ........................................................................................ 27
Abstände zu Oberflächengewässern .................................................................... 27
Phosphataustrag infolge Dränagierung ................................................................. 28
Gewässersanierung ............................................................................................ 28
Sanierungsbeispiel Vorlandseen ............................................................................ 29
Phosphat – Bedeutung und Aufgaben
Das Nichtmetall Phosphor (P) ist für alle Lebewesen unentbehrlich. In der Pflanzenernäh-
rung zählt Phosphor neben Stickstoff, Kalium, Magnesium, Calcium zu den wichtigsten
Hauptnährstoffen.
Phosphor ist für zahlreiche biologische Wachstumsprozesse wichtig. So ist er für den
Energietransfer in den Zellen, als Eiweißbaustein sowie als Baustein der DNS und Be-
standteil von Enzymen, für die symbiotische N-Fixierung der Knöllchenbakterien etc.
notwendig.
Besonders P-bedürftig sind Leguminosen, da auch die atmosphärische N-Bindung durch
die Knöllchenbakterien von der P-Versorgung abhängt.
Die Wirkung von Phosphor setzt bereits im Jugendstadium der Pflanze ein. So werden
Keimung, Wurzelbildung und Bestockung gefördert.
Eine gute P-Versorgung fördert ferner die Blüten- und Samenbildung, den Fruchtansatz
und die Kornzahl je Ähre, das Tausendkorngewicht, den Rohproteingehalt sowie die
Backqualität.
Phosphat im Boden
Im Boden ist Phosphor ähnlich wie Calcium in der Lage Bodenkollide direkt auszufällen
und zu stabilen Bodenkrümeln zu verkitten und verbessert dadurch die Bodenstruktur.
Eine ausreichende Phosphatversorgung fördert dadurch das Wurzelwachstum und da-
mit das Wasserspeichervermögen eines Bodens, wodurch auch die Bodenerosion ver-
ringert wird.
Phosphat in Gewässern
Auch in Gewässern dient Phosphor als Nährstoff für Wasserpflanzen und Fische.
In stehenden Gewässern kann jedoch bereits eine leicht erhöhte Phosphatkonzentration
zur Eutrophierung führen. Hier ist der Phosphor in der Regel der begrenzende Faktor für
das unerwünschte Algenwachstum.
Langfristig betrachtet führt ein erhöhter Nährstoffeintrag zur Entstehung von Mooren.
Eutrophierung ist vielerorts ein natürlicher Prozess, welcher jedoch bei Seen im Interes-
se der Wasserqualität verhindert werden muss.
Folgen von P-Mangel
P-Mangel führt bei der Pflanze neben einem Rückgang der Photosyntheseleistung zu
schlechter Keimfähigkeit, schwacher Wurzelausbildung, schlechter N-Bindung der Le-
guminosen, Starrtracht (bläulich-grüne Blätter), Reifeverzögerung, Schmachtkörnern bei
Getreide oder mangelnder Fruchtausbildung bei Obst und Gemüse. Besonders hoch ist
der P-Bedarf in Perioden raschen Wachstums, wo täglich bis zu 1 kg P/ha aufgenommen
werden.
Bei starkem P-Mangel können die Blätter eine teilweise blaugrüne bis rötlich-violette Ver-
färbung mit Starrtracht (aufrechte Blatthaltung mit nach unten geneigten Spitzen) zeigen.
P-Mangel ist in Entwicklungsländern nach wie vor eine wesentliche Ursache für Bo-
dendegradierungen. Eine Phosphor-Unterversorgung im Boden führt nicht nur zu Min-
dererträgen, sondern auch zu einer von Jahr zu Jahr schleichenden Abnahme der
Bodenfruchtbarkeit.
In den letzten 20 Jahren haben die Phosphat-Vorräte unserer Böden deutlich abgenom-
men. Über 70 % der Böden haben derzeit in Österreich keine ausreichende P-Versor-
gung (Heinzlmaier, Gerzabek, Baumgarten, 2005).
Erhöhte
P-Konzentrationen in
Gewässern bedeuten
eine „Fruchtbarkeit
am falschen Platz“.
Während in nährstoff-
armen Fischteichen
zur Förderung der
Unterwasserpflanzen
für pflanzenfressende
Fische (z. B. Karpfen)
eine sog. „Teichdün-
gung“ positiv sein
kann, führt bereits eine
geringe Nährstoffüber-
versorgung in Seen zu
einer unerwünschten
Eutrophierung.
P-Mangel bei Mais
P-Mangel – typische
Rotfärbung der Blätter
P-Mangel beim Tier
Beim Tier steigt der P-Bedarf mit zunehmender Leistung. So benötigt eine Kuh bei einer
Milchleistung von 10 kg täglich 31g P, bei 25 kg Milch bereits die doppelte Menge und
bei 40 kg Milch dreimal so viel Phosphor, welcher vorrangig über das Grundfutter zuge-
führt werden muss.
Empfehlungen zur Versorgung von Milchkühen
Milch kg	 TM-Aufnahme kg	 Calcium g	 Phosphor g	 Magnesium g	 Natrium g
	 5	 10,0	 32	 21	 16	 12
	 10	 12,0	 49	 31	 19	 15
	 15	 14,0	 66	 41	 22	 18
	 20	 15,5	 82	 51	 25	 22
	 25	 17,5	 98	 61	 29	 25
	 30	 19,5	 114	 71	 32	 28
	 35	 21,0	 130	 80	 35	 31
	 40	 22,0	 144	 89	 38	 35
(Gesellschaft für Ernährungsphysiologie, 1993)
Neben einer ausreichenden P-Versorgung des Bodens (Versorgungsstufe C) muss auch
die P-Versorgung über das Grundfutter kontrolliert werden. Auch der Einsatz phosphatrei-
cher Futtermittel wie vor allem Kleie, Trockenschnitzel, Soja-, Rapsschrot sowie Getrei-
deprodukte kann die P-Bilanz verbessern.
Bei der P-Ergänzung über Mineralstoffmischungen ist die Bindungsform zu berücksichti-
gen. So hat z. B. Mononatriumphosphat mit 24 % P den höchsten P-Gehalt und auch mit
95 % die höchste relative Wasserlöslichkeit.
Kritisch ist beim Rind vor allem eine defizitäre P-Versorgung zu Laktationsbeginn, wo der
Bedarf am höchsten ist.
Einfluss der Kationen- und Anionenbindungsformen auf die P-Verwertung
P-Verwertung	 Kationenbindungsform	 Anionenbindungsform
hoch	 Na-Phosphat	 Monophosphat (H2PO4-)
	 Ca-Phosphat	
Diphosphat (HPO4--)
	 K-Phosphat	
niedrig	 Mg-Phosphat	
Triphosphat (PO4---)
(nach Günther, 1987)
P-Gehalt im Grundfutter
Der P-Gehalt im Futter von Grünland hängt neben der Düngung ganz wesentlich vom
Nutzungszeitpunkt und der Nutzungshäufigkeit ab. Ein später Nutzungszeitpunkt erhöht
zwar den Mengenertrag je Flächeneinheit, verringert aber die Qualität und den P-Gehalt
im Futter, da ein Verdünnungseffekt stattfindet. Auch die botanische Zusammensetzung
beeinflusst den P-Gehalt, da Leguminosen und Kräuter ein höheres P-Anreicherungsver-
mögen haben als Gräser.
Aus der Sicht der Tierernährung sollte der P-Gehalt in der Grundfutter-TM 3 g P/kg nicht
wesentlich unterschreiten, da der Bedarf der Tiere vorrangig aus dem Grundfutter ge-
deckt werden soll.
Im Kraftfutter schwankt der P-Gehalt zwischen 3 bis 4,5 g P/kg.
P-Mangel kann beim
Rind zu Knochen-
weiche (Osteomalzie),
dicken Sprunggelen-
ken, Klauenproblemen,
Nachgeburtsverhalten,
Lecksucht etc. führen.
Nach Untersuchungen
der Universität für
Bodenkultur zeigten
59 % der untersuchten
Futterproben einen
P-Mangel (Edelbauer,
2001).
P-Gehalt – abhängig
von Schnittzeitpunkt
und Nutzung
n. Neubauer, 1977
Geschichte der Phosphatdüngung
Ende des 18. Jahrhunderts sanken in Europa die Erträge infolge Nährstoffmangel (ins-
besondere P-Mangel) bei gleichzeitiger Zunahme der Bevölkerung. Auch der Mitte des
18. Jahrhunderts eingeführte Leguminosenanbau litt damals verstärkt unter P-Mangel.
Die Engländer begannen deshalb menschliche Skelette wegen ihres Gehaltes an Cal-
ciumphosphat zu Knochenmehl zu vermahlen und als Dünger zu nutzen. Die Gebeine
stammten aus großstädtischen Friedhöfen oder später verstärkt aus den Knochen gefal-
lener Soldaten (z. B. der Völkerschlacht bei Leipzig von 1813 etc.).
Nach 1840 begann „FLEMING“ das Knochenmehl mit Schwefelsäure aufzuschließen,
um damit die Pflanzenverfügbarkeit zu verbessern. Dieses erste „Superphosphat“, wur-
de anfangs bezeichnenderweise als „German Kompost“ vertrieben.
Die erste deutsche Superphosphatfabrik wurde mit Knochen als Rohstoff betrieben
und entstand 1856 am Heuberg bei Rosenheim. Damals hatten die „Knochenmüller“
Hochkonjunktur.
Die Wende in der Düngung kam mit Justus von Liebig (1803 – 1873). Heute stammen
Rohphosphate als auch Kali, Magnesium, Kalk aus bergmännischen Lagerstätten. Nach
verschiedenen Schätzungen betragen die abbauwürdigen Reserven für Phosphat welt-
weit ca. 12 Mrd. Tonnen (ca. 1,6 Mrd. Tonnen Phosphor), was eine Reserve für ca. 100
Jahre bedeutet. Dazu kommen noch schwer abbaubare Reserven von ca. 34 bis 47 Mrd.
Tonnen.
Neben der Düngung hat auch die Züchtung und der Pflanzenschutz einen wesentlichen
Anteil an der Ertragsentwicklung.
Phosphat im Boden
Die P-Aufnahme durch die Pflanze erfolgt nur als gelöstes Phosphat in der höchst oxi-
dierten Form als Orthophosphat (vorrangig als H2PO4- und HPO4-) entweder direkt über
die Wurzeln oder mithilfe von Wurzelpilzen (Mykorrhizen).
Im Boden gebundene Phosphate müssen zuerst mineralisiert werden, bevor sie von den
Pflanzen genutzt werden können.
Auch wenn der P-Gesamtgehalt im Boden relativ hoch ist, so ist der pflanzenverfügbare
Anteil und insbesonders der wasserlösliche Anteil in der Bodenlösung sehr gering, da
Phosphate stets bestrebt sind, stabile Verbindungen im Boden einzugehen. Dadurch ist
andererseits auch die Phosphatauswaschung sehr gering.
P-Vorrat im Boden
Im Boden kommt Phosphor vorrangig in stabilen anorganischen sowie organischen Ver-
bindungen vor.
Der P-Gesamtgehalt schwankt in Mineralböden zwischen 0,02 bis 0,1 %, in organischen
Böden liegt er auch darüber. In der obersten Bodenschicht (Ackerkrume) liegt der Ge-
samtgehalt zwischen 600 bis 3000 kg/ha.
Der anorganische Phosphor liegt meist in für die Pflanze nicht bzw. nur schwer pflanzen-
verfügbaren Apatiten (Calciumphosphaten) und Verwitterungsprodukten vor.
Die organischen Phosphorverbindungen (Phytate, Nukleinsäuren) sind ebenfalls nur
schwer pflanzenverfügbar. Gemessen am gesamten P-Gehalt des Bodens erreichen sie
mit steigendem Humusgehalt Anteile zwischen 25 bis 65 %.
Entwicklung der Erträge
einiger Kulturpflanzen
in dt/ha seit 1850
	 1850	 1900	 2005
Weizen
	 9,7	 12,8	 53,6
Kartoffeln
	 75,1	 102,5	 344
Zuckerrüben
	 192,2	 239,5	 710,5
Für die Pflanzenernährung haben als Phosphatquelle vorrangig Calciumphosphate bzw.
die an Eisen- und Aluminium-Oxiden bzw. Hydroxiden absorbierten Phosphate eine Be-
deutung. Dazu zählen leichter lösliche Calciumphosphate (weicherdige Apatite) sowie Ei-
sen-(Fe)-Phosphate (Strengit) oder Aluminium (Al)-Phosphate (Variscit, Vivianit ). Die an
Metalloxiden bzw. Hydroxiden leichter gebundenen bzw. die an Ton adsorbierten Phos-
phate zählen zu den wichtigsten austauschbaren P-Formen im Boden. Fe- und Al-Phos-
phate können mit der organischen Substanz auch Komplexverbindungen eingehen, die
dann unter anaeroben Bedingungen wieder mobilisiert werden können. Daraus erklärt
sich die Verbesserung der P-Löslichkeit unter anaeroben Bodenverhältnissen.
Phosphate – geringe Löslichkeit im Boden
Die Löslichkeit von Phosphaten hängt vorrangig von der P-Bindungsform und vom pH-
Wert, aber auch von der Temperatur des Bodens (biologische Mobilisierungsprozesse)
ab. Bei saurer Bodenreaktion haben Eisen- und Aluminiumphosphate eine geringe Lös-
lichkeit. Bei hohen pH-Werten lösen sich Kalkphosphate nur schwer.
Phosphate unterliegen im Boden einer steten Dynamik, wobei wasserlösliche und
labile, d. h. nach Lösung leicht pflanzenverfügbare Phosphate stets zu einer stabileren
(d. h. schwer löslicheren) Form umgewandelt werden. Die starke Bodenbindung ist auch
der Grund, warum die Verlagerungsneigung von Phosphat in den Unterboden (Auswa-
schung) sehr gering ist.
Diesem „Stabilisierungsprozess“ stehen aber auch Remobilisierungsvorgänge gegen-
über, wodurch ältere Phosphate wieder in eine leichter lösliche Form rückgeführt wer-
den können.
Der Gehalt an wasserlöslichem, direkt pflanzenverfügbarem Phosphat in der Bodenlö-
sung ist selbst nach einer mineralischen Phosphatdüngung mit aufgeschlossenen Phos-
phaten immer sehr gering und beträgt etwa 1 bis 2 kg P/ha, da Phosphat rasch an Boden-
teilchen gebunden wird. Daher kann aus der Bodenlösung immer nur der Tagesbedarf
der Pflanzen abgedeckt werden.
Vereinfacht unterscheidet man je nach Bindungsform und Löslichkeit zwischen drei
Phosphat-Fraktionen.
Phosphat-Fraktionen im Boden
n	 gelöstes, direkt verfügbares Phosphat
n	 labiles, nach Lösung pflanzenverfügbares Phosphat
n	 stabiles, schwer und meist nicht pflanzenverfügbares Phosphat
Der größte Teil der Bodenphosphate liegt in der „stabilen“ Fraktion, d. h. als sehr schwer
mobilisierbares anorganisches Ca-, Fe-, oder Al-Phosphat bzw. als organisch gebundener
Phytat-Phosphor vor. Die sog. „labilen“ Phosphate sind durch spezifische Sorption an
Oxide und Hydroxide des Eisens und Aluminiums oder locker an Tonminerale gebunden.
Dazu gehören leicht an Ca-, Mg-, Na- und NH4–gebundene Phosphate sowie leicht mo-
bilisierbare organische Phosphatverbindungen.
Diese nur leicht gebundenen Phosphate können bei Bedarf der Pflanze rasch in die Bo-
denlösung nachgeliefert werden und bilden während der Vegetation die Hauptquelle der
Phosphatversorgung.
Die Löslichkeit der Phosphate wird ganz entscheidend vom pH-Wert sowie von der
Durchwurzelung des Bodens und den Wurzelsäureausscheidungen der Pflanzen ge-
prägt. Am verfügbarsten sind Phosphate bei einem pH-Wert um 6.
Phosphatdynamik im Boden
Auf sauren Böden werden anorganische Phosphate zu stabilen, d. h. schwer löslichen Ei-
sen- und Aluminiumphosphaten gebunden, auf alkalischen Böden hingegen zu stabilen
und schwer löslichen Calciumphosphaten (Apatite).
In einem Mineralboden sind bis 1 Meter Tiefe je Hektar etwa 300 t Fe sowie 600 t Al ent-
halten, die als Puffersubstanzen für die Phosphatbindung dienen.
Auf extrem sauren Böden mit pH-Werten unter 4 kann es infolge Tonzerfall (Bodenstruk-
turzerfall) zu einer derart starken Freisetzung von Fe- bzw. Al-Ionen kommen, dass die
Konzentration dann für Pflanzen toxisch wirkt.
Organische P-Verbindungen werden ebenfalls pH-abhängig im sauren Bereich als
schwer lösliche Eisen- und Aluminium-Phytate bzw. im neutralen Bereich als Ca-Phytate
gebunden.
pH-Wert und Löslichkeit
Allgemein erhöht auf sauren Böden eine Kalkung die P-Verfügbarkeit bereits stärker ge-
bundener Eisen- und Aluminiumphosphate. Umgekehrt können stärker gebundene Ca-
Phosphate (Apatite) bei niedrigem pH-Wert wieder gelöst werden. Auch das Redoxpo-
tenzial nimmt Einfluss auf die P-Verfügbarkeit.
Bezüglich der Düngung gilt, dass weicherdige Rohphosphate wie „Hyperphosphat“ bo-
densäurelöslich sind, d. h. mit abnehmendem pH-Wert steigt die Löslichkeit bzw. Pflan-
zenverfügbarkeit. Mit steigendem pH-Wert sinkt hingegen die Löslichkeit. Im Carbonat-
Pufferbereich (pH-Werten über 6,2) sind sie deshalb kaum noch löslich. Auf alkalischen
Böden ist deshalb der Einsatz aufgeschlossener Phosphatdünger notwendig, da diese
physiologisch sauer wirken und dadurch auch die Verfügbarkeit bereits gealterter „Calci-
umphosphate“ wieder verbessern können.
Phosphat-Löslichkeit von Bodenart und pH-Wert abhängig
n. Finck 1991
Mobilisierung von Phosphatvorräten
Auf sauren Böden kann durch Kalkung die mikrobielle Mineralisierung angekurbelt und
durch Anhebung des pH-Wertes die Verfügbarkeit bereits stabiler Phosphate im Boden
wieder verbessert werden.
Auch die Zufuhr organischer Substanz fördert die P-Mobilisierung, da Kohlenstoff den Mi-
kroorganismen als Energiequelle dient. Ferner fördern Wurzel- und Stoffwechselsäuren
(Zitronen, Ameisen-, Essig-, Kohlensäure) die P-Verfügbarkeit.
Die organische Substanz (Zwischenfruchtanbau, Wirtschaftsdünger) fördert vor allem
durch die bei der Verrottung verstärkte Bildung von Huminsäuren die P-Löslichkeit von
organisch gebundenen Phosphaten („Humateffekt“).
Der leicht mineralisierbare Nährhumus in Wirtschaftsdüngern, Wurzelrückständen etc.
kann vorübergehend das Redoxpotenzial (Sauerstoffgehalt im Boden) erniedrigen und
dadurch die Verfügbarkeit von Eisenphosphaten erhöhen.
Eine gute Durchwurzelung (Fruchtfolge) ist besonders wichtig. Gut durchwurzelte Böden
(z. B. Dauergrünland) sowie tiefwurzelnde Pflanzen haben daher ein höheres P-Aufschlie-
ßungsvermögen. Besonders gute Phosphataufschließer sind Erbsen, Lupine, Buchwei-
zen und Senf, aber auch Luzerne, Rotklee und Kartoffel.
Bodentemperatur und Bodenfeuchtigkeit beeinflussen ebenfalls die mikrobielle P-Mobi-
lisierung im Boden.
Bei Bodenverdichtungen, nasskalter Witterung oder stauender Nässe, Störschichten
wie z. B. Strohmatratzen ist die mikrobielle P-Nachlieferung aus dem Bodenvorrat
schlechter.
Maßnahmen zur Mobilisierung von Bodenphosphaten:
n	 Regulierung des pH-Wertes durch Kalkung saurer Böden
n	 Einsatz physiologisch saurer P-Dünger auf alkalischen Böden
n	 Zufuhr organischer Substanz
n	 Förderung eines tiefgehenden Wurzelsystems
n	 Vermeidung von Bodenverdichtungen
Redoxpotenzial im Boden
Das Redoxpotenzial gibt Auskunft über den Sauerstoffgehalt des Bodens und zeigt da-
mit eine wichtige Bodeneigenschaft für die Nährstoffaufnahme von Nährelementen an,
die in unterschiedlicher Oxidationsstufe im Boden vorkommen.
Dies gilt insbesondere für Stickstoff, Schwefel, Eisen und Mangan. So kann z. B. unter
aeroben Verhältnissen zweiwertiges Eisen zu dreiwertigem Eisen oxidieren und umge-
kehrt unter anaeroben Verhältnissen (Staunässe) wieder reduziert werden.
Bei Vernässung (Absenken des Redoxpotenzials) können phosphathältige Eisenoxide
und -hydroxide verstärkt in Lösung gehen. Auch leicht mineralisierbare organische Stof-
fe wie Wurzeln, Stallmist erniedrigen das Redoxpotenzial und erhöhen dadurch die Lös-
lichkeit von Eisenphosphaten.
Bei anhaltender Staunässe kann jedoch ein Überangebot an zweiwertigem Eisen oder
Mangan zu Pflanzenschäden bzw. auch zu Vergiftungen durch Schwefelwasserstoff füh-
ren. Reiskulturen sind im Gegensatz zu Gerste oder Weizen aufgrund ihres ausgedehn-
ten Hohlraumsystems vom Spross bis in die Wurzel unempfindlich gegen Staunässe und
profitieren sogar durch die bessere P-Verfügbarkeit nach zeitweiliger Überstauung.
Das Redoxpotenzial sinkt auch mit der Bodenversauerung (Zunahme an Wasserstoff-
Kulturen mit geringerer
Durchwurzelungsinten-
sität (Rüben, Raps etc.)
benötigen ein höheres
Nährstoffangebot
Bad, 2003
Ionen) im Boden. Daher kann eine Kalkung (pH-Anstieg) das Redoxpotenzial wieder er-
höhen und die Bildung höherer Oxidationsstufen fördern. Hohe Redoxpotenziale können
in Verbindung mit hohen pH-Werten im alkalischen Bereich auch zur Festlegung von Ei-
sen und Mangan führen.
Bezüglich der P-Mobilisierung kann neben reduktiven, d. h. zeitweise anaeroben
Bodenverhältnissen auch Hitzeeinwirkung auf den Boden (z. B. Brandrodung) den Auf-
schluss von Phosphat fördern. Auch die bei der Eisenerzgewinnung im Hochofen verblei-
bende Rückstands - Thomasschlacke entsteht durch thermischen Aufschluss.
P-Aufnahme der Pflanze
Die Pflanze kann grundsätzlich nur jenes Phosphat aufnehmen, das im Bodenwasser
gelöst ist. Um den Pflanzenbedarf decken zu können, muss laufend ein Nachschub er-
folgen. Der kleine Pufferspeicher muss ständig nachgefüllt werden, was durch Mikro-
organismen in Abhängigkeit vom pH-Wert und der Bodentemperatur erfolgt. Bei der
Nährstofferschließung spielt ferner die Durchwurzelung eine wichtige Rolle. Je schlech-
ter die Umweltbedingungen im Boden, desto träger die P-Dynamik und umso schwer-
löslicher sind die Phosphatverbindungen für die Pflanze.
Grundsätzlich haben schwere, verdichtete und damit kalte Böden bzw. schlecht durch-
wurzelte Böden eine trägere P-Dynamik und stärkere P-Fixierung als leichtere und gut
durchwurzelte Böden.
Die Folge ist eine verstärkte P-Fixierung, d. h. Überführung „labiler Phosphate“ in „sta-
bile“ Bodenphosphate. Diese Übergänge sind fließend, d. h. Mobilisierung und Immobi-
lisierung finden wechselseitig statt.
Phosphataufnahme der Pflanze
n. Finck 1991
Phosphatdünger
Phosphatlagerstätten, aus denen Phosphatdünger hergestellt werden, sind durch phos-
phathaltige Anreicherungen in Eruptivgesteinen, durch Ausfällungen aus phosphathäl-
tigen Wässern und aus tierischen Rückständen entstanden.
Die Hauptlagerstätten befinden sich in Nordafrika (Marokko, Algerien, Tunesien), den
USA (Florida) und in Russland (Halbinsel Kola). Die Konsistenz der Rohphosphate reicht
von steinhart (Kola) bis weicherdig (Hyperphosphat).
Zahlreiche Eisenerzlager haben ebenfalls unterschiedlich hohe Phosphatbeimengungen.
Phosphataufnahme
Die Pflanze kann
grundsätzlich nur jenes
Phosphat aufnehmen,
das im Bodenwasser
gelöst ist. Dieser
Anteil ist mit 1 bis
2 kg/ha sehr gering
und muss daher stets
nachgeliefert werden.
Die Versorgung der
Pflanzen erfolgt aus
der kurzfristigen
Wirkung der Phos-
phatdüngung (sog.
„Jahreswirkung“),
der Nachwirkung aus
früheren P-Düngungen
und aus den Boden-
vorräten. Daher ist mit
steigenden Erträgen
auch ein gewisser Bo-
denvorrat (Gehaltstufe
C laut Bodenuntersu-
chung) anzustreben.
10
Herstellung von Phosphatdüngern
Für die Pflanze ohne Aufbereitung direkt nutzbar sind nur weicherdige Rohphosphate
wie Hyperphosphat, sofern sie fein vermahlen sind und die Düngung auf sauren Böden
(pH-Wert unter 6,2) erfolgt. Ansonst bedürfen alle Rohphosphate einer thermischen oder
chemischen Aufbereitung mit Schwefel- bzw. Phosphorsäure, um die Apatitstruktur zu
zerstören, wodurch eine entsprechende Pflanzenverfügbarkeit erreicht wird.
Herstellung von Phosphat-Einzeldüngern
BAD, 2003
Phosphatformen im Vergleich
Beim Einkauf von P-Düngern ist der Reinnährstoffpreis sowie die Löslichkeit zu beach-
ten. Bezüglich der Löslichkeit wird zwischen nicht aufgeschlossenen, teilaufgeschlos-
senen und voll aufgeschlossenen P-Düngern unterschieden.
Rohphosphate – langsamere Wirkung
Nicht aufgeschlossene Rohphosphate (weicherdige Apatite wie Hyperphosphat) werden
nur im sauren pH-Bereich unter 6,2 durch Säureangriff mithilfe von Bodenmikroben in
eine wasserlösliche Form übergeführt. Erst bei pH-Werten unter 5,5 wird eine ähnlich
gute Düngewirkung erreicht wie bei aufgeschlossenen Phosphaten. Bei pH-Werten über
6,2 bleiben sie hingegen stabil. Sie wirken jedoch gut auf sauren Böden. Speziell auf sau-
ren Hochmoorböden (hoher Anteil an Bodensäuren) wirken Rohphosphate sehr gut und
wurden deshalb früher auch als „Moordünger“ bezeichnet.
Auf Mineralböden wirken Rohphosphate langsam, wobei auch die Bodentemperatur
eine wichtige Rolle spielt. Rohphosphate sollen deshalb vor dem Bedarf (z. B. bei Som-
merfrüchten bereits im Herbst) gedüngt werden.
Aufgeschlossene Phosphate – sofort wirksam
Aufgeschlossene Phosphate sind sofort wirksam, unterliegen aber ansonst derselben P-
Dynamik im Boden wie Rohphosphate. Aufgeschlossene P-Formen sind auf neutralen
bis leicht sauren Böden stets überlegen.
Für die Praxis ist auf alkalischen Böden nur der Einsatz aufgeschlossener und physiolo-
gisch sauer wirkender P-Dünger wie z. B. Superphosphat sinnvoll.
Beim Aufschluss von Rohphosphaten mit Schwefelsäure entsteht Superphosphat (Ge-
misch aus Monocalciumphosphat und Gips). Das hochkonzentrierte Triplesuperphosphat
entsteht durch Aufschluss mit Phosphorsäure.
Eine Düngung mit aufgeschlossenem „Frischphosphat“ ist besonders im Frühjahr zur
Saat und vor allem auf schweren und noch kalten Böden günstig, da bei geringen Boden-
temperaturen die mikrobielle Bodennachlieferung noch sehr träge verläuft. Gleichzeitig
haben die Pflanzen in der Jugendentwicklung einen hohen Bedarf.
Bezüglich der Ausnutzung durch die Pflanze sind aufgeschlossene Phosphate tenden-
ziell Rohphosphaten überlegen.
Die bei uns einge-
setzten Rohphosphate
stammen hauptsäch-
lich aus Marokko (Yous-
soufia, Khouribgen),
Tunesien (Gasfa), Israel
(Arad), Algerien (Djebe,
Onk) oder Ägypten
(Hamrawein).
11
Teilaufgeschlossene Phosphate
Aus Kostengründen wird z. T. mit vermindertem Säureeinsatz gearbeitet. Die Gruppe der
teilaufgeschlossenen Phosphate enthält geringere Anteile an wasserlöslichem Phosphat.
In Mehrnährstoffdüngern liegt der Phosphor meist in vollaufgeschlossener Form vor.
P-Dünger Nährstoffgehalt
physial.
Wirkung Eigenschaften
Richtpr. in E 2008
(inkl. MwSt.), lose
xxx Reinnährstoffpr. je kg P2O5
x Superphosphat 18 % P2O5 + 11 % S sauer Mischung aus Monocalziumphos-
phat u. Gips, voll aufgeschlossen,
zu ca. 90 % wasserlöslich bzw. ci-
tratsäurelöslich, rasch wirksam,
schwach sauer, bevorzugt für
kalkhältige Böden mit pH-Wer-
ten über 6
1,55
x Triple-Superphosphat 45 % P2O5 sauer Eigenschaften wie
Superphosphat,
schwach sauer
0,95
Diammonphosphat 46 % P2O5 + 18 % N sauer wasserlöslich 0,80
xx Hyperphosphat
mehlfein
29 % P2O5 + 2 % MgO
+ 40 % CaO
Spurenelemente
alkalisch weicherdiges Rohphosphat über
55 % ameisensäurelöslich, ide-
al für saure Böden mit pH-Werten
unter 6,5
1,10
Hyperkorn 26 % P2O5 + 2 % MgO
+ 40 % CaO
Spurenelemente
alkalisch gekörnt, Eigenschaften wie Hy-
perphosphat fein
1,20
G 18 18 % P2O5 + 8 g MgO
65 % CaO + Algenextrakt
alkalisch gekörnt, Eigenschaften ähnlich
wie Hyperphosphat
1,98
Dolophos 15 15 % P2O5 + 8 g MgO
40 % CaO
Spurenelemente
alkalisch Mischung aus weicherdigem Roh-
phosphat und Dolomitkalk, auch
granuliert erhältlich
1,65
x Novaphos 22 – 25 % P2O5 sauer ca. 50 % wasser- und 30 % ci-
tratsäurelöslich, d. h. teilaufge-
schlosses Phosphat
derzeit nicht
erhältlich
Thomasphosphat 12 – 15 % P2O5
+ 3 % MgO + 30 % CaO
+ Spurenelemente
alkalisch citrat- und ameisensäurelöslich,
d. h. nachhaltige Wirkung
nicht mehr
erhältlich
Sinterphosphat
(Rhenaniaphosphat
25 – 29 % P2O5 alkalisch ammoncitratsäurelöslich derzeit nicht
erhältlich
Schwermetalle in P-Düngern
Alle Rohphosphate enthalten je nach geologischer Herkunft Spuren von Cadmium (1
bis 100 ppm). Der damit verbundene Cd-Eintrag in den Böden beträgt bei üblichem
Einsatz 0,1 bis 1 g Cd/ha/Jahr und kann durch Verschnitt verschiedener Rohphos-
phate verringert werden. Das Düngemittelgesetz schreibt europaweit 60 ppm vor.
Über die Luft werden im Vergleich 2 – 5 g Cd/ha und Jahr eingetragen.
Anhand 40-jähriger Phosphatformenversuche konnte selbst bei einer stark doppelten
Entzugsdüngung keine messbare Anreicherung im Erntegut im Vergleich zu den un-
gedüngten Varianten gemessen werden. Der Cd-Entzug über Pflanzen liegt normaler-
weise im Bereich von 1 – 2 g ha/Jahr.
Neben Cadmium in Rohphosphaten enthält Thomasschlacke (Nebenprodukt der Stahl-
industrie), welches zwar kein Cadmium enthält, Spuren von Chrom und Vanadium.
Im Boden ist Chrom sehr immobil und kommt hauptsächlich in dreiwertiger Form
als Chromit vor. Eine Anreicherung in der Nahrungskette ist daher nicht zu erwarten.
Phosphatdünger im
Vergleich
Entscheidend für die
Wahl eines Dünge-
mittels ist der Rein-
nährstoffpreis und die
Pflanzenverfügbarkeit.
Nicht aufgeschlossene
Rohphosphate sind nur
mineralsäurelöslich
(nur sehr langsame
Wirkung auf stark
sauren Böden).
Weicherdige Rohphos-
phate sind zum Teil
ameisensäurelöslich
und dadurch auf sauren
Böden gut löslich.
Das Düngemittelge-
setz unterscheidet
zwischen ameisen-
säurelöslichen und
aufgeschlossenen,
d. h. wasserlöslichen
bzw. ammoncitrat-
löslichen P-Düngern.
Wasserlösliche Nähr-
stoffe sind auf allen
Standorten rasch und
gut verfügbar, während
ammoncitratlösliche
Nährstoffe etwas
langsamer wirken, aber
auch gut pflanzenver-
fügbar sind.
Reinnährstoffpreis
in E/kg P205
=
Produktpreis je 100 kg
% P205 des Düngers
12
Chrom ist für Mensch und Tier in sehr geringen Mengen ein essentielles Spurenele-
ment. Thomasmehl ist heute kaum noch erhältlich.
P-Ausnutzung von Mineraldüngern
Der Ausnutzungsgrad für P-Mineraldünger liegt im ersten Jahr der Anwendung nur
bei ca. 15 – 20 %, während bei Kalidüngern bereits 50 % im ersten Jahr von der
Pflanze genutzt werden können. Nur auf sauren und weitgehend Fe- und Al-freien
Hochmoorböden beträgt die sofortige P-Ausnutzung aufgrund der geringen P-Bin-
dungskapazität bis zu 80 %.
Die Nachwirkung von P-Düngern beträgt 1 bis 2 % pro Jahr, sodass langfristig mit ei-
ner weitgehenden Ausnutzung (etwa 90 %) des gedüngten Phosphates gerechnet
werden kann.
Eine Blattdüngung mit Phosphat ist nur bei akutem Mangel als eine Art „Erste Hilfe“
sinnvoll, ansonst hat die Blattdüngung aufgrund des hohen P-Bedarfes der Pflanzen und
der begrenzten Aufnahmemöglichkeit der Blätter keine Bedeutung.
Obwohl die Pflanzen zwei Perioden stärkeren P-Bedarfes haben (Wachstumsbeginn zur
Wurzelausbildung und später zur Fruchtausbildung), ist eine geteilte P-Düngung nicht
notwendig.
P-Ausnutzung von Wirtschaftsdüngern
Phosphat wird beim Tier über den Kot ausgeschieden und liegt bis zu 80 % (Hühnergülle
ca. 60 %) als wasserlösliches, anorganisches Phosphat vor. Der Rest ist organisch gebun-
den (Phytin-Phosphat), welches aber im Boden ebenso mobilisiert wird (Chardon et al,1977).
Langfristig haben Wirtschaftsdünger dieselbe P-Ausnutzung wie Mineraldünger.
P-Gehalt von Wirtschaftsdüngern in Abhängigkeit vom TM-Gehalt
	 TM-Gehalt in %	 P2O5 in kg/t bzw. m³
Rindermist	 20 bis 25	 1,3
Rinderjauche	 3	 0,01
Rindergülle 	 5	 0,45
Schweinegülle	 10	 2,2
Legehennentrockenkot	 50	 10,5
BMLFUW 2005
Bodenuntersuchung und Düngung
Aufgrund des geringen verfügbaren P-Gehaltes in der Bodenlösung ist für eine ausrei-
chende Ernährung der Pflanze eine ständige Nachlieferung durch Düngung, aber auch
über den Bodenvorrat notwendig.
Dies gilt insbesondere bei hoher Ertragserwartung.
Angestrebt wird die Versorgungsstufe C (laut Bodenuntersuchung). Bei Erreichen der
Versorgungsstufe C wird nur noch der voraussichtliche Entzug durch die Pflanzen ge-
düngt. Bei schlechter Bodenversorgung (Versorgungsstufe A) wird ein Zuschlag von 50 %,
bei Stufe B ein Zuschlag von 25 % empfohlen.
CAL-Methode
Der für die Pflanzenernährung entscheidende, d. h. pflanzenverfügbare Phosphat-
anteil wird bei der Bodenuntersuchung über die CAL-Methode (Calcium-Acetat-Lac-
tat-Extrakt) laut ÖNORM L 1087 ermittelt. Bei Böden mit pH-Werten unter 6 werden
apatitische Phosphate schlechter erfasst, weshalb in diesem Fall entweder eine Be-
13
stimmung im Doppel-Lactat-Extrakt oder eine ergänzende Berechnung zur CAL-Metho-
de durchgeführt wird. Neben dem pflanzenverfügbaren nachlieferbaren P-Anteil kann
auch der wasserlösliche P-Anteil ermittelt werden.
Wasserlösliches Phosphat
Bei hoher P-Versorgung (Versorgungsstufe D) kann z. B. bei Hackfrüchten der halbe Entzug
gedüngt werden, ausgenommen bei niedriger Wasserlöslichkeit der vorhandenen Phos-
phat-Reserven von unter 6 bis 8 mg P (H20) je 1.000 g Feinboden (lt. ÖNORM L 1092 im
Extraktionsverhältnis 1+20)
P-Düngung und Ertrag – Langzeitversuch
Zwettl, Rottenhaus, Fuchsenbigl, 1980
Einstufung der Phosphat-(P2O5 bzw. P) Gehalte nach der CAL-Methode
	 mg P2O5 je 100 g Feinboden	 mg P je 1.000 g Feinboden
Gehaltsstufe
A sehr gering	 unter 6	 unter 6	 unter 26	 unter 26
B niedrig	 6 – 10	 6 – 10	 16 – 46	 26 – 46
C ausreichend	 11 – 25	 11 – 15	 47 – 111	 47 – 68
D hoch	 26 – 40	 16 – 40	 112 – 174	 69 – 174
E sehr hoch	 über 40	 über 40	 über 174	 über 174
mg = Milligramm; Feinboden = jene Bodenteilchen, die durch ein 2-mm-Sieb gehen BMLFUW 2006
Aufdüngung von Phosphat
Theoretisch werden rein rechnerisch zur Aufdüngung um 1 mg P2O5 je 100 g Boden bei
20 cm Bodentiefe und einer Dichte von 1,5 g/cm³ (= 3.000 t Boden/ha) 30 kg P2O5 benö-
tigt, was ca. 100 kg Hyperphosphat fein entspricht. Da jedoch aufgrund der starken Bin-
dungskräfte des Bodens die kurzfristige Ausnutzung nur 15 bis 20 % beträgt, wäre zur
Erzielung eines sofort sichtbaren Aufdüngungserfolges eine entsprechend höhere Men-
ge erforderlich.
Anhand von Feldversuchen wurde für einen kurzfristigen Aufdüngungserfolg ein P-Be-
darf von mindestens 150 kg P2O5/ha für den Anstieg um 1 mg P2O5/100 g Boden ermit-
Ackerland,
Wein- und Obstgärten,
Feldgemüse
Grünland
Ackerland,
Wein- und Obstgärten,
Feldgemüse
Grünland
Umrechnung P in P205
gegeben	 gesucht	 Faktor
P	 P205	 2,291
P205	 P	 0,436
Die optimale P-Ver-
sorgung im Boden
liegt am Ackerland im
Bereich von 20 bis 25
mg P205/100 g Boden.
Dies entspricht der
Versorgungsstufe C.
Eine Steigerung der
P-Düngung in der Ver-
sorgungsstufe C bringt
noch eine Ertragsstei-
gerung, während in
der Versorgungsstufe
D keine Ertragssteige-
rung mehr zu erwarten
ist.
Ertragswirksamkeit
der Unterfußdüngung
zu Körnermais in
Abhängigkeit von der
Bodenversorgung.
(LK-NRW, 1994)
14
telt. Am Grünland beträgt der Düngebedarf aufgrund der geringeren Bodentiefe bzw.
Durchwurzelung von 10 cm nur etwa die Hälfte.
Zu berücksichtigen ist, dass bei schlechtem P-Versorgungsstand des Bodens jede Dün-
gung zuerst zur direkten Ertragssteigerung verwendet wird und erst dann der Anhebung
des Bodenvorrates dient.
Methoden der Phosphatbestimmung
Für die landwirtschaftliche Bodenuntersuchung wird üblicherweise zur Ermittlung des
„pflanzenverfügbaren“ Phosphor-Gehaltes die P-CAL-Methode bzw. ergänzend die P-
H2O-Methode verwendet. Weiters kann unter der Annahme, dass Oxalat alle im Boden
schwer bis kaum noch verfügbaren Anteile lösen kann, der oxalatlösliche P-Aneil (P-ox)
ermittelt werden. Dieser Wert liegt geringfügig unter dem P-Gesamtgehalt und dient
auch zur Ermittlung des P-Sättigungsindex (P-SAT).
Der P-Gesamtgehalt im Boden (P-total) wird mittels Königswasserauszug extrahiert und
erfasst auch alle nicht verfügbaren P-Anteile einschließlich der in Tonmineralien fixierten
Anteile.
P-Sättigungsindex
UmdielangfristigepotenzielleGefahrvonP-VerlustenimHinblickaufdenGewässerschutz
besser beurteilen zu können, dient neben der Ermittlung des pflanzenverfügbaren Phos-
phates (CAL-Methode) der P-Sättigungungsindex (P-SAT) als ein Beurteilungskriterium.
Der P-Sättigungsindex drückt das Verhältnis vom langfristig verfügbaren P-Gehalt des
Bodens zur P-Speicherkapazität im Boden aus. Die P-Speicherkapazität (PSC) wird vom
Gehalt an oxalextrahierbarem Eisen und Aluminium bestimmt.
Der P-Sättigungsindex ist bei hoher P-Versorgung in der obersten Bodenschicht von 0 bis
5 cm immer höher als in den darunter liegenden Schichten, wobei die P-Gehalte mit der
Tiefe (40 bis 60 cm) infolge verstärkter Adsorption stark abnehmen.
Je höher der Index, desto höher ist in der Regel auch die Gefahr von leicht löslichen P-
Verlusten bei oberflächiger Bodenerosion in umliegende Gewässer. Der P-Sättigungsin-
dex kann einen maximalen Wert von 1,0 erreichen.
P-Speicherkapazität
Die P-Speicherkapazität (PSC) wird bestimmt, indem das oxalatlösliche Eisen (Feox)
und Aluminium (Alox) erfasst wird, da diese eine hohe P-Speicherkapazität des Bodens
anzeigen.
Das Verhältnis von Pox (pflanzenverfügbarer, einschließlich langfristig schwer verfüg-
barer P-Anteile des Bodens) zur Speicherkapazität (Feox, Alox) wird als Sättigungsindex
bezeichnet. Für kalkhältige Böden ist der P-Sättigungsindex weniger geeignet, da die P-
Löslichheit geringer ist.
Normalerweise wird Phosphor im Boden stark gebunden, sodass keine Verlagerung in
den Unterboden erfolgt.
Hohe leicht lösliche P-Gehalte im Boden bei gleichzeitig geringer Speicherkapazität kön-
nen hingegen vor allem auf seichtgründigen Ackerböden (Schotteroberkante nach 30
cm) eine gewisse Verlagerung in den Unterboden bewirken. Dies gilt besonders für sau-
re Böden oder Böden mit verstärkter Ausbildung von Makroporen (z. B. durch Schrump-
fungsrisse bei Tonböden oder bei intensiver Wühlarbeit der Bodenfauna – insbesondere
auf dränagierten Böden, (siehe vertikaler Zwischenabfluss Seite 28).
Aus der Sicht der Umwelt ist zu beachten, dass der bei uns gültige Richtwert von 0,3 mg
PO4/I (Ortophosphat) im Grundwasser nicht überschritten wird.
P-SAT (in %) =
100 x Pox/PSC
Richtwert für Grund-
wasser 0,3 mg PO4/l
15
PK-Grunddüngung
Während Kali vor allem zum Zeitpunkt des größten Massenwachstums ausreichend zur
Verfügung stehen muss, ist die P-Versorgung bereits in der frühen Jugendentwicklung der
Pflanze besonders wichtig, da Phosphor die Keimung und die Wurzelausbildung fördert.
Die Wahl der Düngerform erfolgt unter Berücksichtigung des pH-Wertes und des Boden-
vorrates. Auch bei Anwendung von wasserlöslichen Phosphaten ist keine höhere Aus-
waschung zu erwarten als bei Rohphosphaten. Auf sauren Böden werden zur Grunddün-
gung (Vorratsdüngung) weicherdige Rohphosphate oft in Kombination mit Kali (Hyperkali)
zur Stoppeldüngung nach Getreide oder zur Grunddüngung im Herbst bzw. Frühjahr einge-
setzt. Weicherdige Rohphosphate werden langsam über Bodensäuren aufgeschlossen.
Ertragswirkung der Phosphatdüngung
Düngerplatzierung
Speziell bei schlechtem P-Versorgungszustand des Bodens (Gehaltstufe A) ist nur mit ei-
ner geringen Nachlieferung aus dem Bodenvorrat zu rechnen.
In solchen Fällen ist die P-Düngung direkt zum Anbau und bevorzugt nahe der Pflanzen-
wurzel (z. B. Reihendüngung) mit wenig Bodenkontakt sowie mittels aufgeschlossener
Phosphate am effektivsten.
Dadurch lässt sich die P-Ausnutzung bis auf 25 % im ersten Jahr erhöhen und vor allem
im frühen Wachstumsstadium verbessern.
Bei schlechter Grundversorgung des Bodens gilt: Je rascher verfügbar die Nährstoffe
sind, desto besser können sie aufgenommen und noch im Jahr der Düngung ertrags-
wirksam werden.
Phosphatentzüge einiger Kulturen
Phosphat ist bevorzugt in Pflanzenteilen enthalten, die der Fortpflanzung dienen. So fin-
det man bei Getreide 80 % des Gesamtphosphorgehaltes im Korn.
P-Entzug einiger Kulturen in kg P2O5
Frucht	P2O5	
Getreide	 10 bis 15 	 je 10 dt Körner mit Stroh
Z-Rübe	 15 bis 20 	 je 100 dt Rüben mit Blatt
Kartoffel	 15 bis 20 	 je 100 dt Knollen
Raps	 25 bis 30	 je 10 dt Körner mit Stroh
Klee, Luzerne	 6 bis 10	 je 10 dt Heu
Grünland*	 7 bis 10	 je 10 dt Heu
Ertragsentwicklung
der Phosphordüngung
bei unterschiedlicher
Phosphat-Versorgung
des Bodens. BAD, 2003
16
P-Kreislauf
n. Frossard et al. , 2004
Eutrophierung von Gewässern
UnterEutrophierungverstehtmandiedurcheinenerhöhtenNährstoffeintrag(vorrangigan
gelöstemOrtophosphat)hervorgerufeneVerkrautungundVeralgungvonvorrangigstehen-
den Gewässern. Dadurch steigt der Sauerstoffbedarf für den Abbau der Biomasse. Ferner
kann es zu einer Verschiebung des Algenplanktons (Zunahme von Blaualgen) kommen.
Der Vorgang der Eutrophierung ist bei stehenden Gewässern ein natürlicher Prozess in-
folge von Nährstoffeinträgen (P-Einträge durch Niederschläge, organischen Materialein-
trag wie z. B. Laubreste, Bodenteilchen im Zuge der Schneeschmelze, Wasservögel, Pol-
lenflug, Fischbesatz etc. ) und hat schon vor Jahrtausenden vielerorts zur Entstehung von
Mooren geführt.
Heute bedarf jedoch dieser Prozess infolge zunehmender Bevölkerungsdichte (Abwas-
serentsorgung) und Verbauung mit entsprechendem Wasserabfluss (täglich werden in
Österreich ca. 15 bis 20 ha verbaut) einer verstärkten Kontrolle.
Selbstreinigung von Fließgewässern
Fließgewässer weisen deutliche Unterschiede zu stehenden Gewässern bezüglich Fließ-
geschwindigkeit, Temperatur und Sauerstoffgehalt auf. Diese Kenngrößen entscheiden
auch darüber, inwieweit Fließgewässer die Einleitung von Nährstoffen bzw. Schmutz-
frachten (z. B. Abwässern) verkraften können.
Geringe Mengen an organischer Schmutzfracht werden durch die darin lebenden Mikro-
organismen abgebaut. Das Wasser wird dadurch wieder sauber, wobei jedoch vermehrt
Sauerstoff verbraucht wird. Bei laufender Einleitung von organisch belasteten Abwäs-
sern kann es zu einem Sauerstoffdefizit für Fische, Krebse, Insekten etc. kommen, wo-
17
bei diesen Lebewesen die Lebensgrundlage entzogen wird. Bakterien und Abwasser-
pilze nehmen überhand und die Gewässergüte sinkt. Das Vorkommen oder Fehlen von
Lebensformen in Gewässern hängt maßgeblich vom Sauerstoffgehalt ab, welcher auch
vom Fließverhalten, z. B. über Sohlstufen, beeinflusst wird. Die Menge an Sauerstoff, die
gelöst und damit genutzt werden kann, ist auch von der Wassertemperatur abhängig.
Rückbau von Fließgewässern
Schlecht für die natürliche Reinigungskraft von Fließgewässern durch Mikroorganismen
sind Gewässerbegradigungen zu Rinnsalen, da Steine und raue Oberflächen in einem
Bachbett dafür sorgen, dass sich Organismen ansiedeln können. Auch aus diesem Grund
werden Fließgewässer heute teilweise wieder zurückgebaut, wodurch die verbleibende
Reinigungszeit in den Fließgewässern verlängert und die anschließende, oft stoßartige
Belastung von stehenden Gewässern (Seen) verringert werden kann.
Sauerstoffdynamik von Seen
Seen zeichnen sich durch jahrszeitlich unterschiedliche Schichten des Wasserkörpers
aus. Während der warmen Jahreszeit werden Seen durch die erhöhte Sonneneinstrah-
lung von oben her erwärmt. Das Oberflächenwasser dehnt sich aus, wird dadurch spezi-
fisch etwas leichter und schwimmt auf dem kühleren Tiefenwasser.
Der Dichteunterschied wirkt im Grenzbereich als Barriere und reduziert auch den Trans-
port gelöster Nährstoffe aus dem Tiefenwasser nach oben. Dadurch würde ganz ohne
äußere Nährstoffzufuhr die P-Konzentration im Oberflächenwasser sogar zurückgehen.
Im Sommer kommt es zu einer charakteristischen Dreiteilung des Wasserkörpers in eine
oberflächennahe, warme „Schicht“ (Epilimnion), einer darunterliegenden Übergangs-
schicht mit Temperaturabfall, der sogenannten „Sprungschicht“ (Metalimnion) und einer
kalten Tiefenzone, der sogenannten „Zehrschicht“ (Hypolimnion).
Die oberste Schicht (Epilimnion) enthält am meisten Sauerstoff. Dieser Sauerstoff wird
vorrangig durch den Wind sowie durch grüne Wasserpflanzen eingebracht. Grüne Pflan-
zen können Sauerstoff nur bei Anwesenheit von Licht im Zuge der Assimilation produ-
zieren, was für den See bedeutet, dass in tieferen und dunkleren Schichten auch keine
Sauerstoffbildung mehr erfolgt. Dazu kommt, dass aufgrund des thermischen Verhaltens
bei geschichteten Seen ein Sauerstoffeintrag in das Tiefenwasser (unterhalb der Sprung-
schicht) nur im Frühling bzw. Herbst während der sogenannten „Vollzirkulation“ erfolgen
kann, wenn die „Sprungschicht“ aufgelöst wird.
Dieses thermische Verhalten (Auflösen der Sprungschicht) wird durch die temperaturab-
hängige Dichte des Wassers bestimmt, die bei vier Grad Celsius am größten ist. Was-
ser von 4 °C hat eine Dichte von 1 g/cm³, kälteres oder wärmeres Wasser ist spezifisch
leichter.
Temperaturschichten im Jahresverlauf
Erst wenn die Wassertemperatur im Herbst oberhalb der Sprungschicht auf 4° C abkühlt
und somit das Oberflächenwasser schwerer wird, löst sich die Sprungschicht auf. Da-
durch kann das Oberflächenwasser wieder Sauerstoff von oben bis zum Seegrund trans-
portieren. Dieser Sauerstoff wird in der Tiefenschicht nicht nur von Wassertieren benöti-
gt, sondern auch für den Abbau abgestorbener und sedimentierter Biomasse.
Wenn der Sauerstoffeintrag durch die Herbst- und Frühjahrswinde nicht ausreicht,
können sich flache Teiche und Seen mit wenig Volumen rascher in Richtung „Moore“
umwandeln. Dieser Alterungsprozess geht normalerweise nur sehr langsam vor sich und
nimmt meist tausende von Jahren in Anspruch.
Charakteristische
Dreiteilung des
Wasserkörpers
n Oberflächenwasser
	 (Epilimnon)
n Sprungschicht
(Metalimnon)
n Tiefenwasser
(Hypolimnon)
18
Temperaturkurve eines Sees
 Besch m. Hamm, 1992
Sauerstoffmangel hemmt Biomasseabbau
Beim Abbau von Biomasse (z. B. abgestorbene Pflanzen oder Wassertiere) wird Sauer-
stoff verbraucht, wodurch in der Tiefenschicht bzw. am Seegrund der Sauerstoffgehalt
während der Sommerstagnation deutlich abnehmen kann.
Tritt in der Tiefenschicht ein stärkerer Sauerstoffmangel auf, welcher den Abbau von ab-
gestorbenem organischem Material verhindert, kann der Seeboden von einer Schicht
„Leichen“ bedeckt werden, die dann immer dicker wird.
Für den Abbau von 1 t Biomasse-TS werden ca. 1.400 kg Sauerstoff benötigt (entspricht
dem Sauerstoffgehalt von 100.000 m³ Wasser).
Sauerstoffmangel hemmt aber nicht nur den Abbau organischer Biomasse. Der Sauer-
stoff fehlt dann auch den Wassertieren zum Atmen. In diesem Zusammenhang ist auch
das regelmäßige Mähen eines Schilfgürtels wichtig, um den Eintrag von Schilfbiomasse
und den damit verbundenen Sauerstoffverbrauch gering zu halten.
Fischregionen und Sauerstoffgehalt
Der Sauerstoffbedarf der Fische nimmt mit steigender Wassertemperatur zu. Der ideale
Sauerstoffgehalt liegt im Bereich der Sauerstoffsättigung.
Sauerstoffmangel, aber auch eine Übersättigung infolge starken Algenwachstums (Al-
gen produzieren tagsüber bei der Assimilation mehr Sauerstoff, als sie in der Nacht verat-
men), sind ungünstig. Dadurch kann es durch Veränderung des Gasgesamtdruckes zur
sogenannten „Gasblasenkrankheit“ bei Fischen kommen.
In Fließgewässern nimmt während der warmen Jahreszeit die Temperatur des Wassers
vonderQuellebiszurTalmündunghinzu.GleichzeitignimmtmitzunehmenderTemperatur
dieLöslichkeitvonSauerstoffab. Hinzukommt,dassflussabwärtsimAllgemeinendieorga-
nischeBelastungunddamitderBSB(BiochemischerSauerstoffbedarf)zurSelbstreinigung
des Fließgewässers zunimmt.DementsprechendbildensichauchdieeinzelnenFischregi-
onenaus:Forellenregion–Äschenregion–Barbenregion–Brachsenregion–Brackwasser.
Sauerstoffbedarf verschiedener Fischarten
Die Erstickungsgrenze für die meisten Süßwasserfische beträgt ca. 2 bis 3 mg/l. Der Sau-
erstoffverbrauch der Tiere steigt mit der Wassertemperatur an, während hingegen die Sau-
erstoffsättigung abnimmt (siehe Tabelle). Der Sauerstoffgehalt sollte für Karpfen 4 mg/l und
für Forellen 6 mg/l (günstig wäre über 10 mg/l) nicht unterschreiten. Bei zu geringem Sau-
erstoffgehalt können Fische auch im kühleren Tiefenwasser nicht mehr leben.
Zusammenhang zwischen Wassertemperatur und Sauerstoffsättigung
Temperatur	 (°)	 0	 10	 15	 20	 25	 30
Löslichkeit O2	 (mg/l)	 14,2	 10,9	 9,8	 8,8	 8,1	 7,5
n. Hutter,1992
Schilfgürtel
19
Vorgang der Eutrophierung
Im Wasser spielt das „gelöste Phosphat“, d. h. das nicht partikulär gebundene Phosphat,
für die Ertragsfähigkeit von Fischgewässern eine wichtige Rolle. Andererseits führt jedes
Überangebot an gelöstem Phosphat in stehenden Gewässern rasch zur Eutrophierung.
1 kg wasserlösliches Phosphat (= 2,3 kg P2O5) kann theoretisch die Bildung von bis zu
1.000 kg Algen-Frischsubstanz (100 kg Trockensubstanz) zur Folge haben. Der Abbau
dieser Algen benötigt etwa 140 kg Sauerstoff. Dies entspricht ungefähr dem gelösten
Sauerstoffgehalt von 10.000 m³ Wasser. Daraus ergibt sich die Notwendigkeikt einer
ausreichenden Sauerstoffzufuhr.
In stehenden Gewässern sollte der Gesamtphosphorgehalt im Jahresmittel 30 mg/m³
nicht überschreiten. Überschreitungen sind meist auf anthropogene Einwirkungen (häus-
liche Abwässer, Waschmittel, Dünger etc.) zurückzuführen.
Während der Sommermonate kann es bei einer P-Anreicherung in der obersten Wasser-
schicht zu einem vermehrten Algenwachstum (sogenannte „Wasserblüten“) kommen,
welches durch die Trübung des Wassers erkennbar ist.
Algenabbau benötigt Sauerstoff
Beim Abbau abgestorbener Algen (Dissimilationsprozess) wird viel Sauerstoff verbraucht
(ca. 1,4 g Sauerstoff je 1 g Algen TM). Die Algen sinken einschließlich des inkorporierten
Phosphors allmählich auf den Seeboden (spätestens bei der Herbstzirkulation). Da wäh-
rend der sogenannte Sommerstagnation kein Sauerstoffeintrag nach unten erfolgt, sinkt
der Sauerstoffgehalt im Tiefenwasser.
Dadurch kann es zu anaeroben Bedingungen auf dem Gewässerboden und damit zur
Fäulnis und Bildung giftiger Gase (v. a. Methan, Schwefelwasserstoff etc.) kommen.
Diese Fäulnisprozesse sind durch aufsteigende Gasblasen erkennbar und wirken auf die
meisten Bodenwasserorganismen schädigend. Fische können bei weniger als 40 % Sau-
erstoffsättigung nicht mehr im Tiefenwasser leben.
Da die organischen Abbauprozesse überwiegend in den tieferen Schichten bzw. am See-
boden vor sich gehen, ist der Sauerstoffverbrauch dort am größten. Bei starker orga-
nischer Belastung bzw. Algenproduktion kann es zu einem totalen Sauerstoffschwund
kommen.
Bodensediment – eine Phosphat-Falle
Während ein Teil des eingetragenen Phosphors am Seegrund bei ausreichendem Sau-
erstoffangebot ähnlich wie in landwirtschaftlichen Böden durch Eisen- bzw. Aluminium-
ionen zu unlöslichen Verbindungen ausgefällt bzw. gebunden wird, kann der bereits im
Bodensediment gebundene Komplex bei Sauerstofffreiheit durch Absenkung des Red-
oxpotenzials wieder in Lösung gehen.
Gut durchlüftete Seen haben wie alle Böden in ihrem Sediment eine Art „Phosphatfalle“
eingebaut, die jedoch bei Sauerstofffreiheit nicht mehr funktioniert.
Sauerstoffmangel – Remobilisierung von Phosphat
Bei Sauerstofffreiheit kann es hingegen zu einer Remobilisierung von in Sedimenten ein-
gelagertem Phosphat kommen, welches dadurch wieder in den Wasserkreislauf gelangt.
Der See düngt sich dann selbst. Dabei reagiert jeder See aufgrund der Lage (Windexpo-
sition), Tiefe, Beckenstruktur und Aufenthaltszeit des Wassers unterschiedlich. Der Sau-
erstoffgehalt sollte zu keiner Zeit und in keiner Seetiefe weniger als 4 mg/l O2 betragen,
damit der Seegrund ganzjährig belebt bleibt.
20
Eutrophierungsfaktor „Phosphat“
Eutrophierung ist eine Infolge unerwünschter Nährstoffanreicherung im Wasser hervor-
gerufene Verkrautung und Veralgung, die bis hin zum „Umkippen“ eines Gewässer in-
folge Sauerstoffzehrung führen kann.
Die meisten Seen sind Phosphat-limitiert, d. h. der Phosphat-Gehalt ist niedriger als
der Stickstoff-Gehalt und begrenzt nach dem Mitscherlich-Gesetz als Minimumfaktor
das Algenwachstum. Eine Rücknahme des Phosphat-Eintrages hält somit auch die
Stickstoffwirkung in Schach (N:P-Verhältnis).
Aber auch der Sauerstoffgehalt ist ein Indikator. Eine Sauerstoffübersättigung (über
120 %) in der oberen Wasserschicht ist ein Zeichen für ein verstärktes Algenwachs-
tum in der oberen Wasserschicht. Der Assimilations-Atmungs-Rhythmus der Algen
bewirkt oberhalb der Sprungschicht starke Sauerstoffschwankungen, wodurch auch
der Fischbestand gestresst wird.
Algen produzieren am Tag mehr Sauerstoff, als sie in der Nacht durch Atmung ver-
brauchen. Dadurch kommt es zu Schwankungen mit Sauerstoffübersättigung am
Tag. Die Sauerstoff-Eigenproduktion der Algen trägt dennoch zu keinem effizienten
Sauerstoffeintrag bei, da die obere Wasserschicht auch im Sommer durch die Win-
dumwälzung meist ausreichend Sauerstoff erhält, während bei Übersättigung der
Sauerstoff nicht in die Tiefenschicht gelangen kann.
Stickstoff und Eutrophierung
In der Regel sind die Gewässer P-limitiert, d. h. der Phosphor ist der entscheidende
Minimumfaktor für die Biomasseproduktion. Nur bei ausreichender Anwesenheit von
gelöstem Phosphor kann auch der Stickstoff das Algenwachstum fördern. Algen be-
nötigen ein N:P-Verhältnis von 16:1.
Stickstoff ist in jeder organischen Biomasse (Wasserpflanzen, Algen, Abwässer etc.
enthalten, für deren Abbau Sauerstoff benötigt wird.
Der organisch gebundene N wird vorerst über die sogenannte „Ammonifikation“ zu
Ammonium (NH4-N) umgewandelt. Der Ammonium-N wird dann bei ausreichender
O2-Versorgung weiter über Nitrit zu Nitrat (sogenannten „Nitrifikation“) umgewandelt.
Die damit verbundene Abnahme der NH4-Konzentration erfolgt zugunsten einer hö-
heren NO3-Konzentration. Im Wasser dient Nitrat auch den Teichpflanzen als Pflanzen-
nährstoff.
Bei P-limitierten Gewässern ist der Nitratgehalt normalerweise kein Problem und ein
Zeichen dafür, dass über das Nitrat noch Sauerstoffreserven vorhanden sind.
Bei Sauerstoffmangel (anaeroben Bedingungen) kann mithilfe bestimmter Bakterien
dem Nitrat-Stickstoff (NO3) im Wasser durch sogenannte „bakterielle Denitrifikation“
der Sauerstoff entzogen und dadurch genutzt werden.
Im Vergleich zu Nitrat sind hingegen hohe Ammoniumwerte immer unerwünscht.
Ammonium kann bei zu geringer Nitrifikation infolge von Sauerstoffmangel oder
durch Rückwandlung von Nitrat zu Ammonium entstehen. Dabei wird auch das fisch-
giftige Ammoniak frei.
Ammonifikation = Abbau von organischem N → Ammonium
Nitrifikation = Abbau von Ammonium → Nitrat
Nitrifikation
Denitrifikation
21
Stickstoff und Fischtoxizität
Für Fische ist die Wirkung der verschiedenen N-Formen in einem Gewässer extrem unter-
schiedlich, die Angabe des Gesamtstickstoffgehaltes alleine daher nicht aussagekräftig.
Eine Gefährdung ist durch hohe Ammoniumkonzentrationen möglich, vor allem wenn
eine Umwandlung von Ammonium zum fischgiftigen Ammoniak (NH3) erfolgt. Deshalb
wird im Ablauf von Kläranlagen auch stets die Ammoniumkonzentration gemessen. Am-
monium sollte einen Wert von 1 mg/l nicht überschreiten. Der Gehalt an Ammoniak soll-
te einen Wert von 0,025 mg/l nicht überschreiten.
Das stark fischgiftige Ammoniak entsteht vor allem bei hoher Sauerstoffzehrung und
hohen pH-Werten über 8. Die Verteilung bzw. Umwandlung von Ammonium (NH4) zum
stark fischgiftigen Ammoniak (NH3) wird ferner von der Wassertemperatur (senkt wie-
derum die Sauerstoffsättigung) mitbeeinflusst. Nitrat wirkt normalerweise nicht fischto-
xisch (siehe Stickstoff mit Euntrophierung).
NH3- und NH4-Gehalt in Abhängigkeit vom pH-Wert bei 17 °C
pH-Wert	 NH4+(%)	 NH4+(mg/l)	 NH3 (%)	 NH3 (mg/l)
pH = 6	 100	 1,00	 0	 0,00
pH = 7	 99	 0,99	 1	 0,01
pH = 8	 96	 0,96	 4	 0,04
pH = 9	 75	 0,75	 25	 0,25
pH = 10 	 22	 0,22	 78	 0,78
n. Hutter.1992
pH-Wert und Ammoniak
Bei einem Anstieg des pH-Wertes im Wasser (normalerweise unter pH 7) auf
ph-Werte von 8 und darüber steigt der Ammoniakanteil überproportional an.
Während ein O2-Mangel allein den pH-Wert nicht beeinflusst, kann in eutrophen Gewäs-
sern auch durch die Tätigkeit von Algen ein pH-Anstieg erfolgen. Dabei steigt die Toxizität
des Ammoniaks zusätzlich an, wenn die Sauerstoffsättigung des Wassers sinkt.
Algen produzieren über die Assimilation tagsüber mehr Sauerstoff, als sie in der Nacht
veratmen können (O2-Übersättigung bei Tag). Sie verbrauchen dadurch für die Assimilati-
on am Tag auch mehr Kohlendioxid (CO2), als in der Nacht durch die Atmung frei wird. Je
mehr Kohlendioxid bzw. leichte Kohlensäure dem Wasser entzogen wird, desto stärker
steigt der pH-Wert und damit der Ammoniakanteil, wobei es vor allem zu stärkeren pH-
Schwankungen mit nächtlichem Anstieg kommen kann. Erhöhte pH-Werte sowie stärke-
re Schwankungen stressen Fische. Die meisten Fische bevorzugen einen pH-Wert zwi-
schen 5 bis 6.
Trophiestufen stehender Gewässer
Der Trophiegrad eines Gewässers lässt sich bis zu einem gewissen Grad über den Phos-
phatgehalt, die Nitratreduktion zu Ammonium sowie über die Sauerstoffsättigung cha-
rakterisieren. Beim Phosphorgehalt ist jedoch zu beachten, dass während der Haupt-
produktionszeit der Algen der Phosphor größtenteils im Plankton inkorporiert ist. Eine
Analyse des Filtrates zu diesem Zeitpunkt würde daher ein falsches Bild ergeben.
Die Sichttiefe (Trübung durch die Algen) ist ein optischer Hinweis für die Eutrophierung.
Ebenso die H2S-Freisetzung in stark eutrophen Gewässern.
22
Einstufung stehender Gewässer nach dem Trophiezustand
n. ÖNORM M6231
Beurteilungsgrundlagen für die Wasserqualität
Sichttiefe			mindestens	 1,5 m
pH-Wert				 5,5-9,0
Sauerstoff in 3 m Tiefe			mindestens	 40 % d.S.
Totalphosphor (Jahresmittel im Epilimmion)		 höchstens	 30 mg/m³
Ammonium (NH+4)			 höchstens 	 200 mg/m³
KMnO4-Verbrauch			 höchstens	 25 mg/l
Koloniezahl			 höchstens 	 1000/ml
Escherichia coli			 höchstens 	 100/100 ml
Enterokokken			 höchstens	 50/100 ml
ÖNORM M 6230 (n.VOLLENWEIDER, 1989)
Phosphat-Eintragspfade in Gewässer
Bei der Betrachtung der Ursachen der Phosphatbelastung von Gewässern unterscheidet
man zwischen punktförmigen und diffusen Quellen.
Die größte Gefahr für ein Oberflächengewässer stellt die Einleitung von gelöstem Phos-
phat (PO4), d. h. nicht an Bodenpartikel gebundenem Phosphat, dar.
Die punktförmigen Quellen erfassen alle Einleitungen, die kanalisationstechnisch erfass-
bar und daher weitgehend vermeidbar sind. Bezüglich der häuslichen Abwässer rechnet
man heute mit einer Phosphatlast von etwa 2 g pro Einwohner und Tag (einschließlich
Waschmittelanteil).
Diffuse Quellen können sehr vielfältig sein.
Beurteilungsgrund-
lagen für die Was-
serqualität, den
Trophiegrad sowie für
die Anforderungen an
die Beschaffenheit von
Badegewässern
Mindestwasserfläche
pro Badegast: 20 m²
(1/3 der Wasser-
oberfläche muss zur
Regeneration badefrei
bleiben)
23
a) Punktuelle Quellen
•	 Kläranlagen
•	 Trennkanalisation
•	 nicht angeschlossene Einwohner bzw. Einleitung ungeklärter Abwässer
•	 Industrie
•	 Aquakultur
b) Diffuse Quellen
•	 undichte Kanalsysteme sowie Abwasserüberläufe
•	 diffuse Belastungen in Ortsbereichen (Schmutzfrachteintrag durch
Regenwasserabschwemmung von befestigten Flächen, Regenwassereinleitungen)
•	 Schmelzwässer im Frühjahr
•	 Erosionswasser bei Hochwasserereignissen
•	 Dränagen
•	 Eintrag durch Bodenerosion
•	 Oberflächige Nährstoffabschwemmung
•	 Phosphatauswaschung durch natürliche Grundlast bzw. Bewirtschaftung
•	 Nährstoffe aus der Viehhaltung
•	 P-Einträge über Niederschläge (ca. 25 mg/m³ bzw. 0,3 kg/ha)
•	 P-Einträge durch Wassergeflügel
•	 Fischereiwirtschaft
•	 Badebelastung, Blütenstaub, Laubeintrag etc.
Maßnahmen zur Reduzierung des P-Eintrages
Um eine erfolgreiche Gewässersanierung zu erreichen, müssen alle punktuellen
und diffusen Belastungspfade in einem Einzugsgebiet anteilig erfasst werden.
Kanalisationstechnische Maßnahmen
Ungeklärte Abwässer und der hohe P-Anteil in Waschmitteln waren früher die
Hauptursache für die Gewässerbelastung.
Der Ausbau der Kanalisation, zusätzliche P-Elimination mittels Fällung (dritte Reini-
gungsstufe) oder Flockungsfiltration (vierte Reinigungsstufe) haben neben der Re-
duzierung bzw. dem weitgehenden Verbot von Phosphaten in Waschmitteln zur
entscheidenden Reduzierung der P-Belastung der Gewässer geführt. Heute gilt das
Augenmerk verstärkt diffusen Quellen wie undichten Kanalsystemen, Abwasser-
überläufen und Regenwasserabschwemmungen von befestigten Flächen.
In Einzelfällen können punktuell auch Einträge durch die Badebelastung, Fischerei-
wirtschaft, Wassergeflügel, nicht gemähte Schilfgürtel etc. von Bedeutung sein.
Phosphatausträge aus landwirtschaftlichen Flächen
Die diffusen Phosphatausträge aus der Landwirtschaft (einschließlich der natür-
lichen und unvermeidbaren Grundlast) sind aufgrund der starken Bindungskräfte im
Boden in der Regel gering und haben eine Spannweite von meist unter 0,2 bis 0,6
kg Gesamt-P/ha/Jahr, d. h. deutlich unter 1 kg/ha.
24
Grundsätzlich ist zwischen P-Auswaschung mit dem Sickerwasser, P-Austrag über
Bodenerosion (vorrangig auf Ackerböden), P-Austrag durch Oberflächenabfluss und
P-Austrag über Dränagen zu unterscheiden.
Phosphatauswaschung und Düngung
Bei einer P-Aufdüngung im Rahmen der guten landwirtschaftlichen Praxis erfolgt eine P-
Anreicherung (Vorratsdüngung) in der obersten Bodenschicht. Eine nennenswerte Ver-
lagerung von Phosphat in tiefere Bodenschichten erfolgt auf den meisten Standorten
nicht.
Ausgenommen sind Böden mit geringen Gehalten an phosphatadsorbierbaren Calci-
um- sowie Fe- und Al-Oxiden bzw. Hydroxiden ( z. B. auf Hochmoorböden oder reinen
Schotter- bzw. Sandböden). Auch auf frisch dränagierten Böden kann es zu erhöhten P-
Austrägen kommen. Eine gewisse P-Verlagerung in den Unterboden findet auch durch
die Wühlarbeit der Bodenfauna, in der Regel bis zu einer Tiefe von 40-50 cm, statt. Dies
zeigen Bodenproben aus verschiedenen Bodenschichten.
Besonders wertvoll in diesem Zusammenhang ist der bereits im Jahr 1845 gestartete
und somit mehr als 150 Jahre alte englische Dauerdüngungsversuch von „Barnfield“,
wo auf einem tonreichen Ackerboden jährlich 33 kg P (75 kg P2O5) gedüngt wurden.
Dabei zeigt sich ab 40 cm Tiefe kein Unterschied mehr zwischen gedüngten und unge-
düngten Parzellen.
Für die Eutrophierung ist die Auswaschung von Phosphat weitaus von geringerer Be-
deutung als der direkte P-Abtrag durch Bodenerosion, insbesondere auf Brachland oder
Böden mit geringem Bewuchs. Aber auch die oberflächige Abschwemmung, z. B. nach
Starkregenereignissen, hat mehr Bedeutung als die Auswaschungsverluste.
P-Verlagerung im Bodenprofil (Gesamt-P-Gehalte in mg P/kg)
Bodentiefe			 Jährliche Düngung pro Hektar seit 1845
	 0	 33 kg P 33 kg P + 35 t Mist
0 bis 22,5 cm	 669	 1.206	 1.877
22, 5 bis 30 cm	 453	 506	 753
30 bis 37,5 cm	 425	 475	 592
37,5 bis 45 cm	 412	 400	 424
Dauerversuch Barnfield seit 1845 (n. Cooke et. al, 1970)
Phosphat-Auswaschung
Bezeichnung	 Mittlere P-Gabe	 Sickerwassermenge	 P-Menge
	 kg P/ha	 mm	 mg P/l Lysimeter
Kontrolle	 0	 880	 2,9
	 69	 754	 1,6
	 218	 623	 0,9
	 419	 467	 1,1
Brache	 113	 1.067	 2,6
Lysimeterversuch Liebefeld, Furrer, 1975
* Ursache für den geringen P-Austrag trotz steigender P-Düngung ist die geringere Sicker-
wasserbildung aufgrund der erhöhten Transpiration der Pflanzen bei steigenden Erträgen. Mit
sinkender Sickerwasserbildung geht auch der P-Austrag über den Lysimeter zurück.
Für die Bildung von 1 kg Trockenmasse werden schließlich je nach Kultur 350 bis 800 l Wasser
benötigt.
25
Ganz deutlich zeigte sich der Unterschied zur Brache, wo aufgrund des fehlenden Bewuchses
die höchste Sickerwasserbildung und ähnlich wie auf der ungedüngten Parzelle der höchste
P-Austrag gemessen wurde.
Gedüngte Pflanzen bilden nicht nur mehr oberirdische, sondern auch mehr unterirdische Pflan-
zenmasse (Wurzeln). Dadurch steigt nicht nur der Ertrag und damit der P-Entzug, sondern auch
das Wasserhaltevermögen.
P-Mobilität – Vergleich Mineralböden und saure Hochmoorböden
Düngungsintensität	 ungedüngt	 130 kg P/ha
Mineralböden	 94 g P/ha	 88 g P/ha/Jahr
Hochmoor*	 800g P/ha	 1940 g P/ha/Jahr
6 jähriger Versuch, n. Munk, 1972
*Hochmoorböden oder auch reine Quazsande ohne Kalk haben aufgrund der fehlenden
P-Pufferkapazität im Vergleich zu Mineralböden eine deutlich höhere Auswaschung.
Phosphatauswaschung auf Dauergrünland
Eder erzielte bei seinem Güllelysimeterversuch (1981 bis 1994) auf Dauergrünland nur
eine geringe P-Auswaschung. Dabei wurde auf einer Pararendsina (Bodenart lehmiger
Sand) neben der ungedüngten Variante Rindergülle von 1,6 bzw. 4 und 8 Dunggroß-
vieheinheiten (D-GVE) je Hektar über 15 Jahre lang ausgebracht.
Beim P-Austrag über das Sickerwasser ergab sich kein Unterschied zwischen unge-
düngt, 1,6 bzw. 4 D-GVE. Die Werte lagen unabhängig von der Niederschlagsverteilung
bzw. Sickerwasserbildung nie über 0,3 kg /ha/Jahr.
Erst bei massiver Überdüngung mit 8 D-GVE kam es zu Schwankungen im Bereich von
0,3 – 1 kg P/ha/Jahr (Einzelausreißer bis zu 2 kg P/ha/Jahr).
Phosphorausträge auf Dauergrünland bei unterschiedlicher Düngerintensität
(n. Eder, 2001)
Phosphataustrag durch Bodenerosion
Die mengenmäßig stärksten Phosphatverluste entstehen durch Bodenerosion. Unter
Erosion versteht man die Ablösung und den Transport von Bodenpartikeln durch Wasser
und Wind. Das Phosphat in Bodensedimenten ist vorrangig partikulär gebunden.
Bei Mineralböden
zeigte sich keine
Erhöhung der Aus-
waschung durch eine
zusätzliche Düngung
von 130 kg P/ha.
Hochmoorböden haben
eine fast zehnfach
höhere natürliche
Grundlast und reagie-
ren nach einer Dün-
gung auch mit einer
stärkeren zusätzlichen
Auswaschung.
Auch beim Exten-
sivierungsversuch
von zuvor intensiv
mit Mineraldünger
gedüngtem Grünland
zeigte sich nach Eder
kein Unterschied
bei den P-Austrägen
im Sickerwasser.
Tendentiell hatten die
ungedüngten (ausge-
hagerten) Parzellen
sogar einen geringfügig
höheren P-Austrag
aufgrund niedrigerer
Erträge und höherer
Sickerwasserbildung.
P-Austräge nach
Extensivierung des
Grünlandes
Lysimeterversuch (Eder 1995-1997)
Rendsinagedüngt39gP/ha
Rendsinsungedüngt44gP/ha
Braunerdegedüngt37gP/ha
Braunerdeungedüngt43gP/ha
26
Auf Ackerflächen muss der Gefahr einer Bodenerosion durch Erosionsschutzstreifen
bzw. einen „Immergrünen Acker“ (Zwischenfruchtanbau, Anbau abfrostender Kulturen)
vorgebeugt werden. Speziell in Hanglagen ist der Anbau quer zum Hang und die Einhal-
tung ausreichender Gewässerabstände besonders wichtig. Zur Verbesserung der Durch-
lässigkeit und somit Aufnahmefähigkeit des Bodens ist ferner auf eine gute Durchwurze-
lung, Vermeidung von Brachflächen (Regentropfen zerschlagen die Bodenkrümel) sowie
auf die Kalkung verdichteter Böden zu achten. In Gebieten mit hohen Anteilen an Dauer-
grünland oder Wald ist die Gefahr der Bodenerosion am geringsten.
Bodenkolloide binden Phosphat
Das an Ton-Humusteilchen (Bodenkolloide) gebundene Phosphat hat eine geringe eutro-
phierende Wirkung, solange der Phosphor partikulär gebunden ist und nicht in gelöster
Form vorliegt.
Der Gesamtphosphorgehalt im Boden liefert daher noch keine Aussage über den was-
serlöslichen und für die Eutrophierung entscheidenden P-Anteil.
Erodiertes Bodenmaterial kann jedoch dann zu einer Erhöhung der gelösten Phosphat-
Konzentration in einem Gewässer führen, wenn die Bodenkolloide bereits weitgehend
mit Phosphor gesättigt sind, d. h. der P-Sättigungsindex erreicht ist. Dann können auch ver-
stärkt gelöste Anteile abgetragen werden, die direkt eutrophierend wirken. Ansonst kann
das Bodenmaterial sogar einen Teil des Phosphors im Gewässer binden. In diesem Fall wir-
ken die Bodenkolloide wie eine dritte Reinigungsstufe (P-Fällung) in der Kläranlage (Hofer,
Jäggli, 1975). Bei Sauerstoffmangel, d. h. einem Sauerstoffgehalt des Sees unter 2 mg/l,
kann es hingegen zu einer Remobilisierung von auf dem Seegrund gebundenem Phos-
phat kommen. Diese Gefahr besteht am ehesten bei Sauerstoffmangel im Tiefenwasser
während der Sommerstagnation.
Oberflächige Nährstoffabschwemmung
Ein weiteres Gefährdungspotenzial ist die oberflächige Nährstoffabschwemmung.
Dabei geht es bei einem Eintrag in ein Gewässer nicht nur um die Phospatbelastung,
sondern auch um die Schmutzfracht und den damit verbundenen Sauerstoffverbrauch
beim Abbau der organischen Substanz.
Mengenmäßig scheint nach neueren Untersuchungen der überwiegende Teil der P-Jah-
resfracht bodenbürtig zu sein. Ereignisbezogene P-Verluste, die in einem direkten Zu-
sammenhang zur Düngerausbringung stehen, haben hingegen nur einen relativ klei-
nen Anteil an der Jahresfracht (FAL-Schriftenreihe 57, 2005). Wichtig ist eine ständige
Bodenbedeckung.
Am Dauergrünland ist aufgrund der dichteren Grasnarbe sowie höheren Bodenkrümel-
stabilität die Gefahr einer oberflächigen Nährstoffabschwemmung wesentlich geringer
als auf Ackerland. Am Acker sollten zur Verringerung des Abschwemmungsrisikos Wirt-
schaftsdünger möglichst sofort nach der Düngung eingearbeitet werden.
Am Grünland kann durch eine dichte Grasnarbe (Nachsaat bei Bedarf) das Abschwem-
mungsrisiko verringert werden.
Grünland – geringe Abschwemmung
Eder erzielte bei seinem Erosionsversuch an der BAL-Gumpenstein (tiefgründige Braun-
erde) mit 25 % Hangneigung bei ortsüblicher Düngung zwischen Brache, Grünland, Ge-
treide und Kartoffeln folgendes Ergebnis:
Der Wasserabfluss betrug bei 1.123 mm Jahresniederschlag (=11.230 m³) auf unbe-
bautem Brachland 546 m³.
Bodenerosion
meiden
n Anbau quer zum
Hang
n Erosionsschutz-
streifen
n Zwischenfrucht-
anbau
n Gewässerabstände
beachten
27
Am Grünland betrug der Abfluss gegenüber dem Brachland nur 12 %, bei Getreide 20 %
und 34 % bei Kartoffeln. Analog verhält sich auch die Nährstoffabspülung.
Grundsätzlich gilt, dass es zuerst zu einer Sättigung der Haftwasserporen ( 0,03 mm)
und erst dann zu einem Wasserabfluss kommt.
Dadurch ist auch die große Bedeutung der intakten Bodenstruktur sowie hohen Bewur-
zelungsdichte für den Schutz vor Wassererosion erkennbar.
Am stärksten tragen Schneeschmelze, Hochwasser- und Starkregenereignisse zur Ab-
schwemmung bei.
Nährstoffabspülung durch Erosionswasser in kg /ha
Wasserabfluss P NO3 K20 Ca 0
Brache 546 m³ 0,40 0,28 2,34 2,61
Grünland 66 m³ 0,004 0,03 0,50 0,30
Getreide 109 m³ 0,013 0,06 0,63 0,34
Kartoffel 186 m³ 0,010 0,04 0,76 0,40
(n. Eder 1983)
Düngeverbotszeiträume
Seitens der Landwirtschaft ist zur Vermeidung einer oberflächigen Abschwemmung in
umliegende Gewässer eine Düngung auf wassergesättigten, durchgefrorenen und stär-
ker schneebedeckten Böden (über 5 cm Schneedecke) generell verboten.
Generelles Düngeverbot
n durchgefroren
n wassergesättigt
n schneebedeckt
*1 m³ Rindergülle mit 5 % TM enthält ca. 0,45 kg P, ein Güllefass mit 5 m³ Inhalt somit 2,25 kg P.
Daneben gibt es in einigen EU-Ländern aufgrund der „Nitratrichtlinie“ Verbotszeiträume
für die Gülleausbringung.
In Österreich ist unabhängig von der Witterung die Düngung von Jauche und Gülle im
Zeitraum vom 15. November bis 15. Februar verboten. Stallmist und Kompost dürfen
vom 30. November bis 15. Februar nicht ausgebracht werden.
Abstand zu Oberflächengewässern
Aufgrund der Verordnung vom 1. Jänner 2004 des Aktionsprogrammes zur Umsetzung
der Nitratrichtlinie 91/676/EWG gelten bei der Düngung folgende Gewässerabstände:
Stehende Gewässer
Seen mind. 20 m (*10 m)
Sonstige stehende Gewässer unter 1 ha mind. 10 m
Fließgewässer
Hangneigung über 10 % zum Gewässer mind. 10 m (*5 m)
Hangneigung unter 10 % zum Gewässer mind 5 m (*1 m)
Schmale Schläge in Gewässerrichtung unter 1 ha
mit einer Breite von max. 50 m sowie Entwässerungsgräben mind. 3m
*laut VO-Entwurf 2007 für Düngerausbringungsgeräte mit Grenzstreueinrichtung (z. B.
Schleppschlauch)
Erosionsanlage mit
25 % Hangneigung,
BAL Gumpenstein, 1981
„Durchgefroren“
bedeutet, dass der
Boden tiefergehend
(d. h. mehr als 4 cm
Bodentiefe) und nicht
nur vorübergehend
oberflächlich gefroren
ist. In Fällen, in denen
der Boden z. T. nachts
und am Morgen ober-
flächlich gefroren ist,
die dünne oberfläch-
liche Gefrierschicht
tagsüber bei Sonnen-
einstrahlung jedoch
wieder auftaut und der
Boden daher aufnah-
mefähig ist, kann nicht
von einem durch-
gefrorenen Boden
gesprochen werden.
Ein auftauender Boden
kann allerdings was-
sergesättigt sein.
„Wassergesättigt“
ist ein Boden, dessen
Wasseraufnahmefä-
higkeit erschöpft ist. In
diesem Zustand ist der
Boden ohnedies kaum
befahrbar.
Eine „geschlossene“
Schneedecke liegt
vor, wenn keine Bo-
denteile im Ackerland
bzw. im Grünland auch
keine Pflanzenteile
mehr sichtbar sind und
wenn die Schneede-
cke eine Mindesthöhe
von 5 cm aufweist.
28
Phosphataustrag infolge Dränierung
Es besteht kein Zweifel darüber, dass besonders auf humosen Moorböden die Phos-
phateinträge in Dränagen hoch sein können. Das ist einmal auf die starke Wasserbewegung
zurückzuführen, weiters auf die in Moorböden meist geringen Mengen an Phosphatadsor-
bierbaren Verbindungen sowie auch auf das niedrige Redoxpotezial.
Die Phosphat-Konzentration im Dränwasser hängt neben der Niederschlagsverteilung ganz
wesentlich von der Phosphat-Speicherfähigkeit (Fe-, Al-, Gehalt ) des Bodens ab. Auf stau-
nassen Böden nimmt bei niedriger Speicherkapazität des Bodens auch das Redoxpotenital
Einfluss auf die P-Mobilisierung.
Ein niedriges Redoxpotenzial im Boden (Sauerstoffmangel) kann im reduzierenden Millieau
eine stärkere Lösung und damit Auswaschungsneigung vor allem des an Fe-Oxidenz ge-
bundenen Phosphates bewirken.
Dabei ist das Ausmaß der gelösten P-Menge im Dränwasser besonders hoch, wenn bei
hoher Intensität der Reduktionsvorgänge in sulfatreichen Böden Eisenoxide in Eisensulfide
umgewandelt werden. Ein sichtbarer Hinweis sind die „Eisenschliern“ in Dränagerohren.
Für dränagierte Mineral- und Niederungsböden gibt Kuntze eine mittlere Phosphat-Konzent-
ration von 0,1 mg P/l an. Für die meist Fe- und Al-freien Hochmoorböden werden wesent-
lich höhere Phosphat-Gehalte im Dränwasser gefunden. So berichten Kuntze und Scheffer
von Phosphat-Konzentrationen zwischen 5 bis 15 mg P/l.
Kalkreiche Niedermoorböden können hingegen Phosphate aufgrund ihres Ca-Gehaltes we-
sentlich besser binden und weisen deshalb im Dränwasser geringere Phosphat-Gehalte von
0,05 bis 0,5 mg P/l auf. Mit einer stärkeren Auswaschung ist am ehesten in den ersten Jah-
ren nach einer Entwässerung zu rechnen.
Vertikaler Zwischenabfluss
Die P-Verluste von dränagierten Böden mit Grundwassereinfluss hängen auch von den Nie-
derschlagsereignissen ab. Das Ausbringen von Wirtschaftsdüngern vor stärkeren Regenfäl-
len kann die P-Verluste auf dränagierten Flächen erhöhen.
Unter sehr ungünstigen Verhältnissen (Starkregenereignisse bis zur Wassersättigung unmit-
telbar nach der Düngung) kann es zu einem vertikalen P-Austrag mit dem Sickerwasser über
die Dränagerohre kommen.
Neben Schrumpfrissen auf tonreichen Böden können auch die Makroporen der Bodenfau-
na bis in einer Tiefe von über 50 cm und somit bis zu den Dränagen reichen und den Aus-
trag beeinflussen.
Ob auf dränagierten Böden die Düngung der Gülle mittels bodennaher Schleppschlauch-
oder SchleppschuhausbringungdurchdengeringerenBodenoberflächenkontaktdenMakro-
porenaustrag nennenswert verringern kann, wird derzeit geprüft (Diepolder 2005, Strauss
2007). Im Zusammenhang mit dem Makroporenabfluss auf dränagierten Böden stellt sich
auch die Frage, inwieweit das heute vielfach unterlassene „Walzen“ von Dauerwiesen auf
diesen Standorten den Makroporenabfluss durch besseren Bodenschluss verringern kann.
Gewässersanierung
Gewässersanierungsmaßnahmen streben die Rückführung eines belasteten Gewässers
in einen möglichst unbelasteten Zustand an. Die Sanierung umfasst das Fernhalten von
Schmutzfrachten und Abwässern, die Renaturierung von Fließgewässern zur Verbesserung
der „Selbstreinigungskraft“ eines Gewässers sowie direkte Maßnahmen zur Seenrestau-
rierung. Das vorbeugende Ziel ist die Verringerung der Eutrophierungsfaktoren.
Jeder Eintrag von organischer Biomasse (Laub, Blütenstaub, nicht gemähte Schilfgürtel,
Wasservögel etc.) und insbesondere der Eintrag von Schmutzfrachten (Abwässer, Dünger)
P-Gehalte im Dränwasser
in mg P/l
Grundwasser 0,01-0,03 mg
Dränwasser
Mineralbodenbis 0,1 mg
Niedermoor 0,05 - 0,5 mg
Hochmoor 5 bis 15 mg
n. Kunze und Scheffer, 1989
Schleppschuh
Ausbau der Kläranla-
gen verbesserte die
Wasserqualität
29
über Vorfluter verbraucht beim Abbau Sauerstoff und belastet dadurch die Gewässer. Eben-
so wird beim Abbau von Wasserpflanzen und Algen Sauerstoff benötigt.
Für die Biomassebildung von Wasserpflanzen sowie Algen ist der gelöste Phosphor in der
Regel der begrenzende Wachstumsfaktor, weshalb dem P-Eintrag besonderes Augenmerk
zu schenken ist.
Alle Maßnahmen zielen letztlich darauf ab den Sauerstoffhaushalt zu verbessern, da Sauer-
stoffmangel nicht nur den biologischen Stoffabbau hemmt, sondern letztlich auch die Re-
mobilisierung von Phosphat aus dem Seegrund (Bodensediment) fördern kann. Dadurch
kann sich dann ein Gewässer selbst düngen.
Mögliche Maßnahmen zur Seenrestaurierung
(n. Besch u. Hamm, 1992)
Sanierung der Salzburger Vorlandseen
Aufgrund der starken Bevölkerungsentwicklung im Einzugsgebiet der Vorlandseen
(seit 1960 hat sich die Einwohnerzahl mehr als verdoppelt) war es vor allem notwendig
die Abwasserentsorgung dem Stand der Technik anzupassen. Mithilfe entsprechender
Maßnahmen konnten die Seen wieder saniert werden.
Größere natürliche P-Einträge (Gesamt-P) sind immer nach Hochwasserereignissen bzw.
im Frühjahr nach der Schneeschmelze zu beobachten.
Obertrumer See, mittlerer Phosphorgehalt (mg/l) im Freiwasser Amt der Sbg. LR Vorlandseen
Entwicklung der
P-Belastung in mg/m³
Spitzenwerte Mittelwerte
1977 2005
Wallersee	 70	 20
Mattsee	 73	 15
Obertrumersee	 83	 14
Grabensee	 77	 15
Fuschlsee	 50	 5
*Der Ausbau der Kanalisaton
hat durch Entlastung der
Vorfluter entscheidend zur
Sanierung der Vorlandseen
beigetragen.
Der biologische
Sauerstoffbedarf
(BSB) dient als
Maßstab für den
Sauerstoffbedarf zum
Abbau von Schmutz-
frachten. Für den
Abbau der im täglichen
Abwasser enthaltenen
Schmutzfracht werden
je Einwohner innerhalb
von 5 Tagen 60 g
Sauerstoff benötigt,
d. h. je Einwohner
werden 60 g BSB5
veranschlagt. Bringt
z. B. ein Betrieb über
den Vorfluter eine
Schmutzfrachtbelas-
tung von 120 kg BSB5
ein, so entspricht dies
umgerechnet einer
Menge (120.000 g:
60) von 2.000 EGW
(Einwohnergleich-
werten).
30
Mattsee, tiefste Stelle, Sichttiefenentwicklung Amt der Salzburger Landesregierung
Mondsee, Phoshorfrachten, gesamt  Dokubil und Jagsch, 1990, Schwarz, 1996, Gassner, 2003
Auch am Mondsee sind die P-Einträge, abgesehen von der Kläranlage, deutlich
zurückgegangen.
Fazit
Phosphat ist ein Hauptnährstoff in der Pflanzen- und Tierernährung.
In Böden wird Phosphat im Vergleich zu Gewässern stark gebunden, sodass je Hektar
nie mehr als 1 bis 2 kg Phosphat in wasserlöslicher, d. h. in direkt pflanzenverfügbarer
Form, vorliegen. Die Phosphat-Mobilisierung im Boden kann durch Regulierung des pH-
Wertes, Anbau tiefwurzelnder Zwischenfrüchte etc. verbessert werden.
In einem Gewässer belastet jeder Eintrag an organischer Biomasse (Abwässer, Dünger,
Laub, Schilf, Wassergeflügel etc) den Sauerstoffhaushalt.
In stehenden Gewässern ist in der Regel der Phosphor der begrenzende Wachstumsfak-
tor für die Bildung von Wasserpflanzen und Algen, die beim Abbau zu einer Sauerstoff-
zehrung führen.
Insbesondere in stehenden Gewässern kann ein erhöhter P-Eintrag sehr rasch zu einer
unerwünschten Eutrophierung führen. Dabei hat erodiertes, d. h. an Bodenmaterial ge-
bundenes Phosphat eine wesentlich geringere Bedeutung als gelöstes Phosphat, wel-
ches direkt eutrophierend wirkt.
Maßnahmenpaket
Wallerseesanierung:
1980
Vorlandseestudie
(15-Punkte-Programm)
1990
RückhaltebeckenARA Neumarkt
Schleedorf Kanalisation
Kanal Ostbucht,Tödtleinsdorf,
Unternberg, Schlachterbach
Düngeverordnung
1994
Kanal Ortsgebiet Henndorf
1995
Pumpwerk Henndorf saniert
1996
Kanalsanierung Neumarkt
1998
Sanierung Seeleitung
Neumarkt etc.
*Mithilfe umfassender
Maßnahmen konnten die P-
Frachten wieder gesenkt und
die Gewässergüte wieder her-
gestellt werden. Dabei waren
der Ausbau der Kanalisation
und die teilweise Sanierung
die wichtigsten Maßnahmen.
31
Die P-Auswaschung aus dem Boden spielt mit Ausnahme von frisch dränagieten Böden
nur eine untergeordnete Rolle.
Seitens der Landwirtschaft ist auf die Einhaltung ausreichender Gewässerabstände bei
der Düngung sowie auf die Vermeidung eines P-Eintrages in umliegende Vorfluter durch
Bodenerosion und Oberflächenabschwemmung zu achten.
Aus der Sicht des Gewässerschutzes ist die Grünlandnutzung die günstigste Form der
Landbewirtschaftung.
Bezüglich der Verbesserung der Seenqualität im Alpenvorland hat sich gezeigt, dass vor
allem die im Zuge der Bevölkerungsentwicklung notwendige Verbesserung der Abwas-
serentsorgung einschließlich der Kontrolle des Kanalnetzes den größten Beitrag zur Sa-
nierung der Vorlandseen gebracht hat.
Literatur
Bohner A., Eder G., Schink M., Nährstoffkreislauf u. Stoffflüsse in einem Grünland-Ökosystem,
12. Gumpensteiner Lysimetertagung, 2007
Besch W.K, Hamm A., Lenhart B., Melzer.A, Limnologie für die Praxis, Ecomed Verlag, 1992
Bundesarbeitskreis Düngung (BAD), Phosphat und Kali, 2003
Chardon W., Onema 0., Organic phosphorus solutions and leachates from soils treated with animal
slurries. J. Environ Qual. 26
Diepolder M.. P-Austrag aus Dränagen, 48. Jahrestagung Pflanzenbauwissenschaften, Band 17, 2005
Diepolder M., Raschberger S. Quantifizierung von P-Austrägen aus landwirtschaftlichen Flächen, SuB,
Heft 8-9, 2007
Eder G., Bodenerosion u. Nährstoffaustrag, Int. Symp. BAL-Gumpenstein, 1982
Eder G., Stoffeintrag in das Grundwasser aus landw. genutzten Böden, 9. Gumpensteiner Lysi
metertagung, 2001
Ergebnisse 40-jähriger P-Dauerdüngungsversuche in Österreich, Die Bodenkultur 2001(1)
Finck A. Düngung, Ulmer Verlag, 1991
Furrer O., P-Belastung der Gewässer durch die Landwirtschaft, Eid. Forsch. Liebefeld- Bern,
Bd.51, 1975
Galler J. Lehrbuch Umweltschutz, Seite 71, 146-150, Ecomed-Verlag, 2000
Heinzelmaier F., Gerzabek M.B., Tulipan M., Baumgarten A., Pflanzennährstoffe in Österreichs
Böden, 48. Jahrestagung Pflanzenbauwissenschaften Wien, 2005
Herzog. F., Richter W. Evaluation der Ökomassnahmen Bereich Stickstoff und Phosphor,
Schriftenreihe der FAL 57, Reckenholz, 2005
Hofer H., Jäggli F., Umweltgerechte Anwendung von Düngemitteln, Schweiz. Landw. 23, Nr.6, 1975
Jagsch A., Der Mondsee - Erfolgsgeschichte einer Sanierung, Water-tec-net Symposium, 2005
Mansfeldt T., Redoxpotentialmessungen mit dauerhaft installlierten Platinelektroden unter reduzieren
den Bedingungen, Pflanzenernährung, Bodenkunde 156, 1993
Munk H. Vertikale Wanderung mineral. P-Säure, Landw. Forsch, 27, So.Heft 1, 1972
Keller A., Phosphorverfügbarkeit in intensiv genutzten Grünlandböden, Agrarforschung, 9/2004
Koppe.P., Stozek A., Kommunales Abwasser, Vulkan-Verlag Essen, 1986
Kunze H., Scheffer B., Phosphatmobilität im Hochmoorboden, Zeitschrift Pfl-Ernährung 142, 1979
Phosphor im Boden, Umwelt Nr. 368, BUWAL, Bern 2004
Phosphor – Wege und Verbleib, Verlag Chemie Weinheim – New York, 1978
Reinheimer G., Hegemann W., Stickstoffkreislauf im Wasser, Oldenburg-Verlag-München, 1982
Schaber P., Limnologische Entwicklung des Wallersees 1977-1999, Landespressebüro Salzburg 2005
Schilling G. Pflanzenernährung und Düngung, Eugen Ulmer Verlag, 2000
Scheffer / Schachtschabel. Lehrbuch der Bodenkunde, 12. Auflage, S 245-250, Enke-Verlag 1989
Siegel H., Lindenthal T., Mazorek A., Ploner A., Freyer B., Köchl A.,
Welte E. , Nährstoffeintrag in Grundwasser und Oberflächengewässer aus Boden u. Düngung,
VDLUFA-Schriftenreihe, 1982
Vetter H. Wirtschaftseigene Düngung, DLG-Verlag. 1986
Voigtländer G., Nährstoffauswaschung aus dem Grünland, Wasser- u. Abwasser-Forschung,
11Jhg, Nr.1/1978
Bernhardt H., Schmidt W.D., Zielkriterien u. Bewertung des Gewässerzustandes, Rat von Sachver
ständigen für Umweltfragen, Kohlhammer-Verlag, 1988
Herausgeber:
Landwirtschaftskammer
Salzburg
Autor:
Dipl.-HLFL-Ing.
Josef Galler
Grafik:
AWMA – Werbe- und
Mediaagentur, Salzburg
Druck:
Salzburger Druckerei
1. Auflage, 2008©
Gefördert von der
Europäischen Union mit
Mitteln aus dem Europäischen
Regionalfonds im Rahmen
der Gemeinschaftsinitiative
INTERREG IIIA
32
Landwirtschaftskammer Salzburg
Betriebsentwicklung und Umwelt
5020 Salzburg, Schwarzstraße 19
Tel. +43(0)662/870571-242
Fax +43(0)662/870571-295
beu@lk-salzburg.at
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GALLER _ Düngung und Eutrophierung Praxisratgeber von Josef Galler Broschuere

  • 2. Inhalt Phosphor – Bedeutung und Aufgaben ................................................................ 3 Folgen von P-Mangel ............................................................................................... 3 P-Mangel beim Tier ................................................................................................. 4 Geschichte der P-Düngung................................................................................... 5 Phosphat im Boden ............................................................................................... 5 P-Vorräte im Boden ................................................................................................. 5 Phosphate – geringe Löslichkeit im Boden ............................................................. 6 Phosphatdynamik und P-Mobilisierung ....................................................................7 Redoxpotenzial im Boden ....................................................................................... 8 P-Aufnahme der Pflanze .......................................................................................... 9 Phosphatdünger .................................................................................................... 9 Herstellung von Phosphatdüngern ........................................................................ 10 Phosphatformen im Vergleich ............................................................................... 10 Rohphosphate ...................................................................................................... 10 Aufgeschlossene Phosphate ................................................................................. 10 Teilaufgeschlossene Phosphate ............................................................................ 11 P-Ausnutzung von Mineraldüngern ....................................................................... 12 P-Ausnutzung von Wirtschaftsdüngern ................................................................ 12 Bodenuntersuchung und Düngung ................................................................... 12 Methoden der Phosphatbestimmung ................................................................... 14 P-Sättigungsindex und P-Speicherkapazität .......................................................... 14 PK-Grunddüngung ................................................................................................. 15 Düngerplatzierung ................................................................................................. 15 Phosphatentzüge ................................................................................................... 15 Eutrophierung von Gewässern .......................................................................... 16 Selbstreinigung von Fließgewässern .....................................................................16 Sauerstoffdynamik von Seen ................................................................................ 17 Sauerstoffmangel hemmt Biomasseabbau .......................................................... 18 Sauerstoffmangel fördert P-Remobilisierung ........................................................ 18 Sauerstoffbedarf verschiedener Fischarten .......................................................... 18 Vorgang der Eutrophierung ................................................................................19 Eutrophierungsfaktor „Phosphat“ ........................................................................ 20 Stickstoff und Eutrophierung ................................................................................ 20 Trophiestufen stehender Gewässer ...................................................................... 21 P-Eintragspfade in Gewässer ................................................................................ 22 Maßnahmen zur Verringerung des P-Eintrages .............................................. 23 Kanalisationstechnische Maßnahmen .................................................................. 23 Phosphatausträge aus landwirtschaftlichen Flächen ............................................ 23 Phosphatauswaschung und Düngung .................................................................. 24 Phosphataustrag durch Bodenerosion ...................................................................25 Oberflächige Nährstoffabschwemmung ............................................................... 26 Düngeverbotszeiträume ........................................................................................ 27 Abstände zu Oberflächengewässern .................................................................... 27 Phosphataustrag infolge Dränagierung ................................................................. 28 Gewässersanierung ............................................................................................ 28 Sanierungsbeispiel Vorlandseen ............................................................................ 29
  • 3. Phosphat – Bedeutung und Aufgaben Das Nichtmetall Phosphor (P) ist für alle Lebewesen unentbehrlich. In der Pflanzenernäh- rung zählt Phosphor neben Stickstoff, Kalium, Magnesium, Calcium zu den wichtigsten Hauptnährstoffen. Phosphor ist für zahlreiche biologische Wachstumsprozesse wichtig. So ist er für den Energietransfer in den Zellen, als Eiweißbaustein sowie als Baustein der DNS und Be- standteil von Enzymen, für die symbiotische N-Fixierung der Knöllchenbakterien etc. notwendig. Besonders P-bedürftig sind Leguminosen, da auch die atmosphärische N-Bindung durch die Knöllchenbakterien von der P-Versorgung abhängt. Die Wirkung von Phosphor setzt bereits im Jugendstadium der Pflanze ein. So werden Keimung, Wurzelbildung und Bestockung gefördert. Eine gute P-Versorgung fördert ferner die Blüten- und Samenbildung, den Fruchtansatz und die Kornzahl je Ähre, das Tausendkorngewicht, den Rohproteingehalt sowie die Backqualität. Phosphat im Boden Im Boden ist Phosphor ähnlich wie Calcium in der Lage Bodenkollide direkt auszufällen und zu stabilen Bodenkrümeln zu verkitten und verbessert dadurch die Bodenstruktur. Eine ausreichende Phosphatversorgung fördert dadurch das Wurzelwachstum und da- mit das Wasserspeichervermögen eines Bodens, wodurch auch die Bodenerosion ver- ringert wird. Phosphat in Gewässern Auch in Gewässern dient Phosphor als Nährstoff für Wasserpflanzen und Fische. In stehenden Gewässern kann jedoch bereits eine leicht erhöhte Phosphatkonzentration zur Eutrophierung führen. Hier ist der Phosphor in der Regel der begrenzende Faktor für das unerwünschte Algenwachstum. Langfristig betrachtet führt ein erhöhter Nährstoffeintrag zur Entstehung von Mooren. Eutrophierung ist vielerorts ein natürlicher Prozess, welcher jedoch bei Seen im Interes- se der Wasserqualität verhindert werden muss. Folgen von P-Mangel P-Mangel führt bei der Pflanze neben einem Rückgang der Photosyntheseleistung zu schlechter Keimfähigkeit, schwacher Wurzelausbildung, schlechter N-Bindung der Le- guminosen, Starrtracht (bläulich-grüne Blätter), Reifeverzögerung, Schmachtkörnern bei Getreide oder mangelnder Fruchtausbildung bei Obst und Gemüse. Besonders hoch ist der P-Bedarf in Perioden raschen Wachstums, wo täglich bis zu 1 kg P/ha aufgenommen werden. Bei starkem P-Mangel können die Blätter eine teilweise blaugrüne bis rötlich-violette Ver- färbung mit Starrtracht (aufrechte Blatthaltung mit nach unten geneigten Spitzen) zeigen. P-Mangel ist in Entwicklungsländern nach wie vor eine wesentliche Ursache für Bo- dendegradierungen. Eine Phosphor-Unterversorgung im Boden führt nicht nur zu Min- dererträgen, sondern auch zu einer von Jahr zu Jahr schleichenden Abnahme der Bodenfruchtbarkeit. In den letzten 20 Jahren haben die Phosphat-Vorräte unserer Böden deutlich abgenom- men. Über 70 % der Böden haben derzeit in Österreich keine ausreichende P-Versor- gung (Heinzlmaier, Gerzabek, Baumgarten, 2005). Erhöhte P-Konzentrationen in Gewässern bedeuten eine „Fruchtbarkeit am falschen Platz“. Während in nährstoff- armen Fischteichen zur Förderung der Unterwasserpflanzen für pflanzenfressende Fische (z. B. Karpfen) eine sog. „Teichdün- gung“ positiv sein kann, führt bereits eine geringe Nährstoffüber- versorgung in Seen zu einer unerwünschten Eutrophierung. P-Mangel bei Mais P-Mangel – typische Rotfärbung der Blätter
  • 4. P-Mangel beim Tier Beim Tier steigt der P-Bedarf mit zunehmender Leistung. So benötigt eine Kuh bei einer Milchleistung von 10 kg täglich 31g P, bei 25 kg Milch bereits die doppelte Menge und bei 40 kg Milch dreimal so viel Phosphor, welcher vorrangig über das Grundfutter zuge- führt werden muss. Empfehlungen zur Versorgung von Milchkühen Milch kg TM-Aufnahme kg Calcium g Phosphor g Magnesium g Natrium g 5 10,0 32 21 16 12 10 12,0 49 31 19 15 15 14,0 66 41 22 18 20 15,5 82 51 25 22 25 17,5 98 61 29 25 30 19,5 114 71 32 28 35 21,0 130 80 35 31 40 22,0 144 89 38 35 (Gesellschaft für Ernährungsphysiologie, 1993) Neben einer ausreichenden P-Versorgung des Bodens (Versorgungsstufe C) muss auch die P-Versorgung über das Grundfutter kontrolliert werden. Auch der Einsatz phosphatrei- cher Futtermittel wie vor allem Kleie, Trockenschnitzel, Soja-, Rapsschrot sowie Getrei- deprodukte kann die P-Bilanz verbessern. Bei der P-Ergänzung über Mineralstoffmischungen ist die Bindungsform zu berücksichti- gen. So hat z. B. Mononatriumphosphat mit 24 % P den höchsten P-Gehalt und auch mit 95 % die höchste relative Wasserlöslichkeit. Kritisch ist beim Rind vor allem eine defizitäre P-Versorgung zu Laktationsbeginn, wo der Bedarf am höchsten ist. Einfluss der Kationen- und Anionenbindungsformen auf die P-Verwertung P-Verwertung Kationenbindungsform Anionenbindungsform hoch Na-Phosphat Monophosphat (H2PO4-) Ca-Phosphat Diphosphat (HPO4--) K-Phosphat niedrig Mg-Phosphat Triphosphat (PO4---) (nach Günther, 1987) P-Gehalt im Grundfutter Der P-Gehalt im Futter von Grünland hängt neben der Düngung ganz wesentlich vom Nutzungszeitpunkt und der Nutzungshäufigkeit ab. Ein später Nutzungszeitpunkt erhöht zwar den Mengenertrag je Flächeneinheit, verringert aber die Qualität und den P-Gehalt im Futter, da ein Verdünnungseffekt stattfindet. Auch die botanische Zusammensetzung beeinflusst den P-Gehalt, da Leguminosen und Kräuter ein höheres P-Anreicherungsver- mögen haben als Gräser. Aus der Sicht der Tierernährung sollte der P-Gehalt in der Grundfutter-TM 3 g P/kg nicht wesentlich unterschreiten, da der Bedarf der Tiere vorrangig aus dem Grundfutter ge- deckt werden soll. Im Kraftfutter schwankt der P-Gehalt zwischen 3 bis 4,5 g P/kg. P-Mangel kann beim Rind zu Knochen- weiche (Osteomalzie), dicken Sprunggelen- ken, Klauenproblemen, Nachgeburtsverhalten, Lecksucht etc. führen. Nach Untersuchungen der Universität für Bodenkultur zeigten 59 % der untersuchten Futterproben einen P-Mangel (Edelbauer, 2001). P-Gehalt – abhängig von Schnittzeitpunkt und Nutzung n. Neubauer, 1977
  • 5. Geschichte der Phosphatdüngung Ende des 18. Jahrhunderts sanken in Europa die Erträge infolge Nährstoffmangel (ins- besondere P-Mangel) bei gleichzeitiger Zunahme der Bevölkerung. Auch der Mitte des 18. Jahrhunderts eingeführte Leguminosenanbau litt damals verstärkt unter P-Mangel. Die Engländer begannen deshalb menschliche Skelette wegen ihres Gehaltes an Cal- ciumphosphat zu Knochenmehl zu vermahlen und als Dünger zu nutzen. Die Gebeine stammten aus großstädtischen Friedhöfen oder später verstärkt aus den Knochen gefal- lener Soldaten (z. B. der Völkerschlacht bei Leipzig von 1813 etc.). Nach 1840 begann „FLEMING“ das Knochenmehl mit Schwefelsäure aufzuschließen, um damit die Pflanzenverfügbarkeit zu verbessern. Dieses erste „Superphosphat“, wur- de anfangs bezeichnenderweise als „German Kompost“ vertrieben. Die erste deutsche Superphosphatfabrik wurde mit Knochen als Rohstoff betrieben und entstand 1856 am Heuberg bei Rosenheim. Damals hatten die „Knochenmüller“ Hochkonjunktur. Die Wende in der Düngung kam mit Justus von Liebig (1803 – 1873). Heute stammen Rohphosphate als auch Kali, Magnesium, Kalk aus bergmännischen Lagerstätten. Nach verschiedenen Schätzungen betragen die abbauwürdigen Reserven für Phosphat welt- weit ca. 12 Mrd. Tonnen (ca. 1,6 Mrd. Tonnen Phosphor), was eine Reserve für ca. 100 Jahre bedeutet. Dazu kommen noch schwer abbaubare Reserven von ca. 34 bis 47 Mrd. Tonnen. Neben der Düngung hat auch die Züchtung und der Pflanzenschutz einen wesentlichen Anteil an der Ertragsentwicklung. Phosphat im Boden Die P-Aufnahme durch die Pflanze erfolgt nur als gelöstes Phosphat in der höchst oxi- dierten Form als Orthophosphat (vorrangig als H2PO4- und HPO4-) entweder direkt über die Wurzeln oder mithilfe von Wurzelpilzen (Mykorrhizen). Im Boden gebundene Phosphate müssen zuerst mineralisiert werden, bevor sie von den Pflanzen genutzt werden können. Auch wenn der P-Gesamtgehalt im Boden relativ hoch ist, so ist der pflanzenverfügbare Anteil und insbesonders der wasserlösliche Anteil in der Bodenlösung sehr gering, da Phosphate stets bestrebt sind, stabile Verbindungen im Boden einzugehen. Dadurch ist andererseits auch die Phosphatauswaschung sehr gering. P-Vorrat im Boden Im Boden kommt Phosphor vorrangig in stabilen anorganischen sowie organischen Ver- bindungen vor. Der P-Gesamtgehalt schwankt in Mineralböden zwischen 0,02 bis 0,1 %, in organischen Böden liegt er auch darüber. In der obersten Bodenschicht (Ackerkrume) liegt der Ge- samtgehalt zwischen 600 bis 3000 kg/ha. Der anorganische Phosphor liegt meist in für die Pflanze nicht bzw. nur schwer pflanzen- verfügbaren Apatiten (Calciumphosphaten) und Verwitterungsprodukten vor. Die organischen Phosphorverbindungen (Phytate, Nukleinsäuren) sind ebenfalls nur schwer pflanzenverfügbar. Gemessen am gesamten P-Gehalt des Bodens erreichen sie mit steigendem Humusgehalt Anteile zwischen 25 bis 65 %. Entwicklung der Erträge einiger Kulturpflanzen in dt/ha seit 1850 1850 1900 2005 Weizen 9,7 12,8 53,6 Kartoffeln 75,1 102,5 344 Zuckerrüben 192,2 239,5 710,5
  • 6. Für die Pflanzenernährung haben als Phosphatquelle vorrangig Calciumphosphate bzw. die an Eisen- und Aluminium-Oxiden bzw. Hydroxiden absorbierten Phosphate eine Be- deutung. Dazu zählen leichter lösliche Calciumphosphate (weicherdige Apatite) sowie Ei- sen-(Fe)-Phosphate (Strengit) oder Aluminium (Al)-Phosphate (Variscit, Vivianit ). Die an Metalloxiden bzw. Hydroxiden leichter gebundenen bzw. die an Ton adsorbierten Phos- phate zählen zu den wichtigsten austauschbaren P-Formen im Boden. Fe- und Al-Phos- phate können mit der organischen Substanz auch Komplexverbindungen eingehen, die dann unter anaeroben Bedingungen wieder mobilisiert werden können. Daraus erklärt sich die Verbesserung der P-Löslichkeit unter anaeroben Bodenverhältnissen. Phosphate – geringe Löslichkeit im Boden Die Löslichkeit von Phosphaten hängt vorrangig von der P-Bindungsform und vom pH- Wert, aber auch von der Temperatur des Bodens (biologische Mobilisierungsprozesse) ab. Bei saurer Bodenreaktion haben Eisen- und Aluminiumphosphate eine geringe Lös- lichkeit. Bei hohen pH-Werten lösen sich Kalkphosphate nur schwer. Phosphate unterliegen im Boden einer steten Dynamik, wobei wasserlösliche und labile, d. h. nach Lösung leicht pflanzenverfügbare Phosphate stets zu einer stabileren (d. h. schwer löslicheren) Form umgewandelt werden. Die starke Bodenbindung ist auch der Grund, warum die Verlagerungsneigung von Phosphat in den Unterboden (Auswa- schung) sehr gering ist. Diesem „Stabilisierungsprozess“ stehen aber auch Remobilisierungsvorgänge gegen- über, wodurch ältere Phosphate wieder in eine leichter lösliche Form rückgeführt wer- den können. Der Gehalt an wasserlöslichem, direkt pflanzenverfügbarem Phosphat in der Bodenlö- sung ist selbst nach einer mineralischen Phosphatdüngung mit aufgeschlossenen Phos- phaten immer sehr gering und beträgt etwa 1 bis 2 kg P/ha, da Phosphat rasch an Boden- teilchen gebunden wird. Daher kann aus der Bodenlösung immer nur der Tagesbedarf der Pflanzen abgedeckt werden. Vereinfacht unterscheidet man je nach Bindungsform und Löslichkeit zwischen drei Phosphat-Fraktionen. Phosphat-Fraktionen im Boden n gelöstes, direkt verfügbares Phosphat n labiles, nach Lösung pflanzenverfügbares Phosphat n stabiles, schwer und meist nicht pflanzenverfügbares Phosphat Der größte Teil der Bodenphosphate liegt in der „stabilen“ Fraktion, d. h. als sehr schwer mobilisierbares anorganisches Ca-, Fe-, oder Al-Phosphat bzw. als organisch gebundener Phytat-Phosphor vor. Die sog. „labilen“ Phosphate sind durch spezifische Sorption an Oxide und Hydroxide des Eisens und Aluminiums oder locker an Tonminerale gebunden. Dazu gehören leicht an Ca-, Mg-, Na- und NH4–gebundene Phosphate sowie leicht mo- bilisierbare organische Phosphatverbindungen. Diese nur leicht gebundenen Phosphate können bei Bedarf der Pflanze rasch in die Bo- denlösung nachgeliefert werden und bilden während der Vegetation die Hauptquelle der Phosphatversorgung. Die Löslichkeit der Phosphate wird ganz entscheidend vom pH-Wert sowie von der Durchwurzelung des Bodens und den Wurzelsäureausscheidungen der Pflanzen ge- prägt. Am verfügbarsten sind Phosphate bei einem pH-Wert um 6.
  • 7. Phosphatdynamik im Boden Auf sauren Böden werden anorganische Phosphate zu stabilen, d. h. schwer löslichen Ei- sen- und Aluminiumphosphaten gebunden, auf alkalischen Böden hingegen zu stabilen und schwer löslichen Calciumphosphaten (Apatite). In einem Mineralboden sind bis 1 Meter Tiefe je Hektar etwa 300 t Fe sowie 600 t Al ent- halten, die als Puffersubstanzen für die Phosphatbindung dienen. Auf extrem sauren Böden mit pH-Werten unter 4 kann es infolge Tonzerfall (Bodenstruk- turzerfall) zu einer derart starken Freisetzung von Fe- bzw. Al-Ionen kommen, dass die Konzentration dann für Pflanzen toxisch wirkt. Organische P-Verbindungen werden ebenfalls pH-abhängig im sauren Bereich als schwer lösliche Eisen- und Aluminium-Phytate bzw. im neutralen Bereich als Ca-Phytate gebunden. pH-Wert und Löslichkeit Allgemein erhöht auf sauren Böden eine Kalkung die P-Verfügbarkeit bereits stärker ge- bundener Eisen- und Aluminiumphosphate. Umgekehrt können stärker gebundene Ca- Phosphate (Apatite) bei niedrigem pH-Wert wieder gelöst werden. Auch das Redoxpo- tenzial nimmt Einfluss auf die P-Verfügbarkeit. Bezüglich der Düngung gilt, dass weicherdige Rohphosphate wie „Hyperphosphat“ bo- densäurelöslich sind, d. h. mit abnehmendem pH-Wert steigt die Löslichkeit bzw. Pflan- zenverfügbarkeit. Mit steigendem pH-Wert sinkt hingegen die Löslichkeit. Im Carbonat- Pufferbereich (pH-Werten über 6,2) sind sie deshalb kaum noch löslich. Auf alkalischen Böden ist deshalb der Einsatz aufgeschlossener Phosphatdünger notwendig, da diese physiologisch sauer wirken und dadurch auch die Verfügbarkeit bereits gealterter „Calci- umphosphate“ wieder verbessern können. Phosphat-Löslichkeit von Bodenart und pH-Wert abhängig n. Finck 1991
  • 8. Mobilisierung von Phosphatvorräten Auf sauren Böden kann durch Kalkung die mikrobielle Mineralisierung angekurbelt und durch Anhebung des pH-Wertes die Verfügbarkeit bereits stabiler Phosphate im Boden wieder verbessert werden. Auch die Zufuhr organischer Substanz fördert die P-Mobilisierung, da Kohlenstoff den Mi- kroorganismen als Energiequelle dient. Ferner fördern Wurzel- und Stoffwechselsäuren (Zitronen, Ameisen-, Essig-, Kohlensäure) die P-Verfügbarkeit. Die organische Substanz (Zwischenfruchtanbau, Wirtschaftsdünger) fördert vor allem durch die bei der Verrottung verstärkte Bildung von Huminsäuren die P-Löslichkeit von organisch gebundenen Phosphaten („Humateffekt“). Der leicht mineralisierbare Nährhumus in Wirtschaftsdüngern, Wurzelrückständen etc. kann vorübergehend das Redoxpotenzial (Sauerstoffgehalt im Boden) erniedrigen und dadurch die Verfügbarkeit von Eisenphosphaten erhöhen. Eine gute Durchwurzelung (Fruchtfolge) ist besonders wichtig. Gut durchwurzelte Böden (z. B. Dauergrünland) sowie tiefwurzelnde Pflanzen haben daher ein höheres P-Aufschlie- ßungsvermögen. Besonders gute Phosphataufschließer sind Erbsen, Lupine, Buchwei- zen und Senf, aber auch Luzerne, Rotklee und Kartoffel. Bodentemperatur und Bodenfeuchtigkeit beeinflussen ebenfalls die mikrobielle P-Mobi- lisierung im Boden. Bei Bodenverdichtungen, nasskalter Witterung oder stauender Nässe, Störschichten wie z. B. Strohmatratzen ist die mikrobielle P-Nachlieferung aus dem Bodenvorrat schlechter. Maßnahmen zur Mobilisierung von Bodenphosphaten: n Regulierung des pH-Wertes durch Kalkung saurer Böden n Einsatz physiologisch saurer P-Dünger auf alkalischen Böden n Zufuhr organischer Substanz n Förderung eines tiefgehenden Wurzelsystems n Vermeidung von Bodenverdichtungen Redoxpotenzial im Boden Das Redoxpotenzial gibt Auskunft über den Sauerstoffgehalt des Bodens und zeigt da- mit eine wichtige Bodeneigenschaft für die Nährstoffaufnahme von Nährelementen an, die in unterschiedlicher Oxidationsstufe im Boden vorkommen. Dies gilt insbesondere für Stickstoff, Schwefel, Eisen und Mangan. So kann z. B. unter aeroben Verhältnissen zweiwertiges Eisen zu dreiwertigem Eisen oxidieren und umge- kehrt unter anaeroben Verhältnissen (Staunässe) wieder reduziert werden. Bei Vernässung (Absenken des Redoxpotenzials) können phosphathältige Eisenoxide und -hydroxide verstärkt in Lösung gehen. Auch leicht mineralisierbare organische Stof- fe wie Wurzeln, Stallmist erniedrigen das Redoxpotenzial und erhöhen dadurch die Lös- lichkeit von Eisenphosphaten. Bei anhaltender Staunässe kann jedoch ein Überangebot an zweiwertigem Eisen oder Mangan zu Pflanzenschäden bzw. auch zu Vergiftungen durch Schwefelwasserstoff füh- ren. Reiskulturen sind im Gegensatz zu Gerste oder Weizen aufgrund ihres ausgedehn- ten Hohlraumsystems vom Spross bis in die Wurzel unempfindlich gegen Staunässe und profitieren sogar durch die bessere P-Verfügbarkeit nach zeitweiliger Überstauung. Das Redoxpotenzial sinkt auch mit der Bodenversauerung (Zunahme an Wasserstoff- Kulturen mit geringerer Durchwurzelungsinten- sität (Rüben, Raps etc.) benötigen ein höheres Nährstoffangebot Bad, 2003
  • 9. Ionen) im Boden. Daher kann eine Kalkung (pH-Anstieg) das Redoxpotenzial wieder er- höhen und die Bildung höherer Oxidationsstufen fördern. Hohe Redoxpotenziale können in Verbindung mit hohen pH-Werten im alkalischen Bereich auch zur Festlegung von Ei- sen und Mangan führen. Bezüglich der P-Mobilisierung kann neben reduktiven, d. h. zeitweise anaeroben Bodenverhältnissen auch Hitzeeinwirkung auf den Boden (z. B. Brandrodung) den Auf- schluss von Phosphat fördern. Auch die bei der Eisenerzgewinnung im Hochofen verblei- bende Rückstands - Thomasschlacke entsteht durch thermischen Aufschluss. P-Aufnahme der Pflanze Die Pflanze kann grundsätzlich nur jenes Phosphat aufnehmen, das im Bodenwasser gelöst ist. Um den Pflanzenbedarf decken zu können, muss laufend ein Nachschub er- folgen. Der kleine Pufferspeicher muss ständig nachgefüllt werden, was durch Mikro- organismen in Abhängigkeit vom pH-Wert und der Bodentemperatur erfolgt. Bei der Nährstofferschließung spielt ferner die Durchwurzelung eine wichtige Rolle. Je schlech- ter die Umweltbedingungen im Boden, desto träger die P-Dynamik und umso schwer- löslicher sind die Phosphatverbindungen für die Pflanze. Grundsätzlich haben schwere, verdichtete und damit kalte Böden bzw. schlecht durch- wurzelte Böden eine trägere P-Dynamik und stärkere P-Fixierung als leichtere und gut durchwurzelte Böden. Die Folge ist eine verstärkte P-Fixierung, d. h. Überführung „labiler Phosphate“ in „sta- bile“ Bodenphosphate. Diese Übergänge sind fließend, d. h. Mobilisierung und Immobi- lisierung finden wechselseitig statt. Phosphataufnahme der Pflanze n. Finck 1991 Phosphatdünger Phosphatlagerstätten, aus denen Phosphatdünger hergestellt werden, sind durch phos- phathaltige Anreicherungen in Eruptivgesteinen, durch Ausfällungen aus phosphathäl- tigen Wässern und aus tierischen Rückständen entstanden. Die Hauptlagerstätten befinden sich in Nordafrika (Marokko, Algerien, Tunesien), den USA (Florida) und in Russland (Halbinsel Kola). Die Konsistenz der Rohphosphate reicht von steinhart (Kola) bis weicherdig (Hyperphosphat). Zahlreiche Eisenerzlager haben ebenfalls unterschiedlich hohe Phosphatbeimengungen. Phosphataufnahme Die Pflanze kann grundsätzlich nur jenes Phosphat aufnehmen, das im Bodenwasser gelöst ist. Dieser Anteil ist mit 1 bis 2 kg/ha sehr gering und muss daher stets nachgeliefert werden. Die Versorgung der Pflanzen erfolgt aus der kurzfristigen Wirkung der Phos- phatdüngung (sog. „Jahreswirkung“), der Nachwirkung aus früheren P-Düngungen und aus den Boden- vorräten. Daher ist mit steigenden Erträgen auch ein gewisser Bo- denvorrat (Gehaltstufe C laut Bodenuntersu- chung) anzustreben.
  • 10. 10 Herstellung von Phosphatdüngern Für die Pflanze ohne Aufbereitung direkt nutzbar sind nur weicherdige Rohphosphate wie Hyperphosphat, sofern sie fein vermahlen sind und die Düngung auf sauren Böden (pH-Wert unter 6,2) erfolgt. Ansonst bedürfen alle Rohphosphate einer thermischen oder chemischen Aufbereitung mit Schwefel- bzw. Phosphorsäure, um die Apatitstruktur zu zerstören, wodurch eine entsprechende Pflanzenverfügbarkeit erreicht wird. Herstellung von Phosphat-Einzeldüngern BAD, 2003 Phosphatformen im Vergleich Beim Einkauf von P-Düngern ist der Reinnährstoffpreis sowie die Löslichkeit zu beach- ten. Bezüglich der Löslichkeit wird zwischen nicht aufgeschlossenen, teilaufgeschlos- senen und voll aufgeschlossenen P-Düngern unterschieden. Rohphosphate – langsamere Wirkung Nicht aufgeschlossene Rohphosphate (weicherdige Apatite wie Hyperphosphat) werden nur im sauren pH-Bereich unter 6,2 durch Säureangriff mithilfe von Bodenmikroben in eine wasserlösliche Form übergeführt. Erst bei pH-Werten unter 5,5 wird eine ähnlich gute Düngewirkung erreicht wie bei aufgeschlossenen Phosphaten. Bei pH-Werten über 6,2 bleiben sie hingegen stabil. Sie wirken jedoch gut auf sauren Böden. Speziell auf sau- ren Hochmoorböden (hoher Anteil an Bodensäuren) wirken Rohphosphate sehr gut und wurden deshalb früher auch als „Moordünger“ bezeichnet. Auf Mineralböden wirken Rohphosphate langsam, wobei auch die Bodentemperatur eine wichtige Rolle spielt. Rohphosphate sollen deshalb vor dem Bedarf (z. B. bei Som- merfrüchten bereits im Herbst) gedüngt werden. Aufgeschlossene Phosphate – sofort wirksam Aufgeschlossene Phosphate sind sofort wirksam, unterliegen aber ansonst derselben P- Dynamik im Boden wie Rohphosphate. Aufgeschlossene P-Formen sind auf neutralen bis leicht sauren Böden stets überlegen. Für die Praxis ist auf alkalischen Böden nur der Einsatz aufgeschlossener und physiolo- gisch sauer wirkender P-Dünger wie z. B. Superphosphat sinnvoll. Beim Aufschluss von Rohphosphaten mit Schwefelsäure entsteht Superphosphat (Ge- misch aus Monocalciumphosphat und Gips). Das hochkonzentrierte Triplesuperphosphat entsteht durch Aufschluss mit Phosphorsäure. Eine Düngung mit aufgeschlossenem „Frischphosphat“ ist besonders im Frühjahr zur Saat und vor allem auf schweren und noch kalten Böden günstig, da bei geringen Boden- temperaturen die mikrobielle Bodennachlieferung noch sehr träge verläuft. Gleichzeitig haben die Pflanzen in der Jugendentwicklung einen hohen Bedarf. Bezüglich der Ausnutzung durch die Pflanze sind aufgeschlossene Phosphate tenden- ziell Rohphosphaten überlegen. Die bei uns einge- setzten Rohphosphate stammen hauptsäch- lich aus Marokko (Yous- soufia, Khouribgen), Tunesien (Gasfa), Israel (Arad), Algerien (Djebe, Onk) oder Ägypten (Hamrawein).
  • 11. 11 Teilaufgeschlossene Phosphate Aus Kostengründen wird z. T. mit vermindertem Säureeinsatz gearbeitet. Die Gruppe der teilaufgeschlossenen Phosphate enthält geringere Anteile an wasserlöslichem Phosphat. In Mehrnährstoffdüngern liegt der Phosphor meist in vollaufgeschlossener Form vor. P-Dünger Nährstoffgehalt physial. Wirkung Eigenschaften Richtpr. in E 2008 (inkl. MwSt.), lose xxx Reinnährstoffpr. je kg P2O5 x Superphosphat 18 % P2O5 + 11 % S sauer Mischung aus Monocalziumphos- phat u. Gips, voll aufgeschlossen, zu ca. 90 % wasserlöslich bzw. ci- tratsäurelöslich, rasch wirksam, schwach sauer, bevorzugt für kalkhältige Böden mit pH-Wer- ten über 6 1,55 x Triple-Superphosphat 45 % P2O5 sauer Eigenschaften wie Superphosphat, schwach sauer 0,95 Diammonphosphat 46 % P2O5 + 18 % N sauer wasserlöslich 0,80 xx Hyperphosphat mehlfein 29 % P2O5 + 2 % MgO + 40 % CaO Spurenelemente alkalisch weicherdiges Rohphosphat über 55 % ameisensäurelöslich, ide- al für saure Böden mit pH-Werten unter 6,5 1,10 Hyperkorn 26 % P2O5 + 2 % MgO + 40 % CaO Spurenelemente alkalisch gekörnt, Eigenschaften wie Hy- perphosphat fein 1,20 G 18 18 % P2O5 + 8 g MgO 65 % CaO + Algenextrakt alkalisch gekörnt, Eigenschaften ähnlich wie Hyperphosphat 1,98 Dolophos 15 15 % P2O5 + 8 g MgO 40 % CaO Spurenelemente alkalisch Mischung aus weicherdigem Roh- phosphat und Dolomitkalk, auch granuliert erhältlich 1,65 x Novaphos 22 – 25 % P2O5 sauer ca. 50 % wasser- und 30 % ci- tratsäurelöslich, d. h. teilaufge- schlosses Phosphat derzeit nicht erhältlich Thomasphosphat 12 – 15 % P2O5 + 3 % MgO + 30 % CaO + Spurenelemente alkalisch citrat- und ameisensäurelöslich, d. h. nachhaltige Wirkung nicht mehr erhältlich Sinterphosphat (Rhenaniaphosphat 25 – 29 % P2O5 alkalisch ammoncitratsäurelöslich derzeit nicht erhältlich Schwermetalle in P-Düngern Alle Rohphosphate enthalten je nach geologischer Herkunft Spuren von Cadmium (1 bis 100 ppm). Der damit verbundene Cd-Eintrag in den Böden beträgt bei üblichem Einsatz 0,1 bis 1 g Cd/ha/Jahr und kann durch Verschnitt verschiedener Rohphos- phate verringert werden. Das Düngemittelgesetz schreibt europaweit 60 ppm vor. Über die Luft werden im Vergleich 2 – 5 g Cd/ha und Jahr eingetragen. Anhand 40-jähriger Phosphatformenversuche konnte selbst bei einer stark doppelten Entzugsdüngung keine messbare Anreicherung im Erntegut im Vergleich zu den un- gedüngten Varianten gemessen werden. Der Cd-Entzug über Pflanzen liegt normaler- weise im Bereich von 1 – 2 g ha/Jahr. Neben Cadmium in Rohphosphaten enthält Thomasschlacke (Nebenprodukt der Stahl- industrie), welches zwar kein Cadmium enthält, Spuren von Chrom und Vanadium. Im Boden ist Chrom sehr immobil und kommt hauptsächlich in dreiwertiger Form als Chromit vor. Eine Anreicherung in der Nahrungskette ist daher nicht zu erwarten. Phosphatdünger im Vergleich Entscheidend für die Wahl eines Dünge- mittels ist der Rein- nährstoffpreis und die Pflanzenverfügbarkeit. Nicht aufgeschlossene Rohphosphate sind nur mineralsäurelöslich (nur sehr langsame Wirkung auf stark sauren Böden). Weicherdige Rohphos- phate sind zum Teil ameisensäurelöslich und dadurch auf sauren Böden gut löslich. Das Düngemittelge- setz unterscheidet zwischen ameisen- säurelöslichen und aufgeschlossenen, d. h. wasserlöslichen bzw. ammoncitrat- löslichen P-Düngern. Wasserlösliche Nähr- stoffe sind auf allen Standorten rasch und gut verfügbar, während ammoncitratlösliche Nährstoffe etwas langsamer wirken, aber auch gut pflanzenver- fügbar sind. Reinnährstoffpreis in E/kg P205 = Produktpreis je 100 kg % P205 des Düngers
  • 12. 12 Chrom ist für Mensch und Tier in sehr geringen Mengen ein essentielles Spurenele- ment. Thomasmehl ist heute kaum noch erhältlich. P-Ausnutzung von Mineraldüngern Der Ausnutzungsgrad für P-Mineraldünger liegt im ersten Jahr der Anwendung nur bei ca. 15 – 20 %, während bei Kalidüngern bereits 50 % im ersten Jahr von der Pflanze genutzt werden können. Nur auf sauren und weitgehend Fe- und Al-freien Hochmoorböden beträgt die sofortige P-Ausnutzung aufgrund der geringen P-Bin- dungskapazität bis zu 80 %. Die Nachwirkung von P-Düngern beträgt 1 bis 2 % pro Jahr, sodass langfristig mit ei- ner weitgehenden Ausnutzung (etwa 90 %) des gedüngten Phosphates gerechnet werden kann. Eine Blattdüngung mit Phosphat ist nur bei akutem Mangel als eine Art „Erste Hilfe“ sinnvoll, ansonst hat die Blattdüngung aufgrund des hohen P-Bedarfes der Pflanzen und der begrenzten Aufnahmemöglichkeit der Blätter keine Bedeutung. Obwohl die Pflanzen zwei Perioden stärkeren P-Bedarfes haben (Wachstumsbeginn zur Wurzelausbildung und später zur Fruchtausbildung), ist eine geteilte P-Düngung nicht notwendig. P-Ausnutzung von Wirtschaftsdüngern Phosphat wird beim Tier über den Kot ausgeschieden und liegt bis zu 80 % (Hühnergülle ca. 60 %) als wasserlösliches, anorganisches Phosphat vor. Der Rest ist organisch gebun- den (Phytin-Phosphat), welches aber im Boden ebenso mobilisiert wird (Chardon et al,1977). Langfristig haben Wirtschaftsdünger dieselbe P-Ausnutzung wie Mineraldünger. P-Gehalt von Wirtschaftsdüngern in Abhängigkeit vom TM-Gehalt TM-Gehalt in % P2O5 in kg/t bzw. m³ Rindermist 20 bis 25 1,3 Rinderjauche 3 0,01 Rindergülle 5 0,45 Schweinegülle 10 2,2 Legehennentrockenkot 50 10,5 BMLFUW 2005 Bodenuntersuchung und Düngung Aufgrund des geringen verfügbaren P-Gehaltes in der Bodenlösung ist für eine ausrei- chende Ernährung der Pflanze eine ständige Nachlieferung durch Düngung, aber auch über den Bodenvorrat notwendig. Dies gilt insbesondere bei hoher Ertragserwartung. Angestrebt wird die Versorgungsstufe C (laut Bodenuntersuchung). Bei Erreichen der Versorgungsstufe C wird nur noch der voraussichtliche Entzug durch die Pflanzen ge- düngt. Bei schlechter Bodenversorgung (Versorgungsstufe A) wird ein Zuschlag von 50 %, bei Stufe B ein Zuschlag von 25 % empfohlen. CAL-Methode Der für die Pflanzenernährung entscheidende, d. h. pflanzenverfügbare Phosphat- anteil wird bei der Bodenuntersuchung über die CAL-Methode (Calcium-Acetat-Lac- tat-Extrakt) laut ÖNORM L 1087 ermittelt. Bei Böden mit pH-Werten unter 6 werden apatitische Phosphate schlechter erfasst, weshalb in diesem Fall entweder eine Be-
  • 13. 13 stimmung im Doppel-Lactat-Extrakt oder eine ergänzende Berechnung zur CAL-Metho- de durchgeführt wird. Neben dem pflanzenverfügbaren nachlieferbaren P-Anteil kann auch der wasserlösliche P-Anteil ermittelt werden. Wasserlösliches Phosphat Bei hoher P-Versorgung (Versorgungsstufe D) kann z. B. bei Hackfrüchten der halbe Entzug gedüngt werden, ausgenommen bei niedriger Wasserlöslichkeit der vorhandenen Phos- phat-Reserven von unter 6 bis 8 mg P (H20) je 1.000 g Feinboden (lt. ÖNORM L 1092 im Extraktionsverhältnis 1+20) P-Düngung und Ertrag – Langzeitversuch Zwettl, Rottenhaus, Fuchsenbigl, 1980 Einstufung der Phosphat-(P2O5 bzw. P) Gehalte nach der CAL-Methode mg P2O5 je 100 g Feinboden mg P je 1.000 g Feinboden Gehaltsstufe A sehr gering unter 6 unter 6 unter 26 unter 26 B niedrig 6 – 10 6 – 10 16 – 46 26 – 46 C ausreichend 11 – 25 11 – 15 47 – 111 47 – 68 D hoch 26 – 40 16 – 40 112 – 174 69 – 174 E sehr hoch über 40 über 40 über 174 über 174 mg = Milligramm; Feinboden = jene Bodenteilchen, die durch ein 2-mm-Sieb gehen BMLFUW 2006 Aufdüngung von Phosphat Theoretisch werden rein rechnerisch zur Aufdüngung um 1 mg P2O5 je 100 g Boden bei 20 cm Bodentiefe und einer Dichte von 1,5 g/cm³ (= 3.000 t Boden/ha) 30 kg P2O5 benö- tigt, was ca. 100 kg Hyperphosphat fein entspricht. Da jedoch aufgrund der starken Bin- dungskräfte des Bodens die kurzfristige Ausnutzung nur 15 bis 20 % beträgt, wäre zur Erzielung eines sofort sichtbaren Aufdüngungserfolges eine entsprechend höhere Men- ge erforderlich. Anhand von Feldversuchen wurde für einen kurzfristigen Aufdüngungserfolg ein P-Be- darf von mindestens 150 kg P2O5/ha für den Anstieg um 1 mg P2O5/100 g Boden ermit- Ackerland, Wein- und Obstgärten, Feldgemüse Grünland Ackerland, Wein- und Obstgärten, Feldgemüse Grünland Umrechnung P in P205 gegeben gesucht Faktor P P205 2,291 P205 P 0,436 Die optimale P-Ver- sorgung im Boden liegt am Ackerland im Bereich von 20 bis 25 mg P205/100 g Boden. Dies entspricht der Versorgungsstufe C. Eine Steigerung der P-Düngung in der Ver- sorgungsstufe C bringt noch eine Ertragsstei- gerung, während in der Versorgungsstufe D keine Ertragssteige- rung mehr zu erwarten ist. Ertragswirksamkeit der Unterfußdüngung zu Körnermais in Abhängigkeit von der Bodenversorgung. (LK-NRW, 1994)
  • 14. 14 telt. Am Grünland beträgt der Düngebedarf aufgrund der geringeren Bodentiefe bzw. Durchwurzelung von 10 cm nur etwa die Hälfte. Zu berücksichtigen ist, dass bei schlechtem P-Versorgungsstand des Bodens jede Dün- gung zuerst zur direkten Ertragssteigerung verwendet wird und erst dann der Anhebung des Bodenvorrates dient. Methoden der Phosphatbestimmung Für die landwirtschaftliche Bodenuntersuchung wird üblicherweise zur Ermittlung des „pflanzenverfügbaren“ Phosphor-Gehaltes die P-CAL-Methode bzw. ergänzend die P- H2O-Methode verwendet. Weiters kann unter der Annahme, dass Oxalat alle im Boden schwer bis kaum noch verfügbaren Anteile lösen kann, der oxalatlösliche P-Aneil (P-ox) ermittelt werden. Dieser Wert liegt geringfügig unter dem P-Gesamtgehalt und dient auch zur Ermittlung des P-Sättigungsindex (P-SAT). Der P-Gesamtgehalt im Boden (P-total) wird mittels Königswasserauszug extrahiert und erfasst auch alle nicht verfügbaren P-Anteile einschließlich der in Tonmineralien fixierten Anteile. P-Sättigungsindex UmdielangfristigepotenzielleGefahrvonP-VerlustenimHinblickaufdenGewässerschutz besser beurteilen zu können, dient neben der Ermittlung des pflanzenverfügbaren Phos- phates (CAL-Methode) der P-Sättigungungsindex (P-SAT) als ein Beurteilungskriterium. Der P-Sättigungsindex drückt das Verhältnis vom langfristig verfügbaren P-Gehalt des Bodens zur P-Speicherkapazität im Boden aus. Die P-Speicherkapazität (PSC) wird vom Gehalt an oxalextrahierbarem Eisen und Aluminium bestimmt. Der P-Sättigungsindex ist bei hoher P-Versorgung in der obersten Bodenschicht von 0 bis 5 cm immer höher als in den darunter liegenden Schichten, wobei die P-Gehalte mit der Tiefe (40 bis 60 cm) infolge verstärkter Adsorption stark abnehmen. Je höher der Index, desto höher ist in der Regel auch die Gefahr von leicht löslichen P- Verlusten bei oberflächiger Bodenerosion in umliegende Gewässer. Der P-Sättigungsin- dex kann einen maximalen Wert von 1,0 erreichen. P-Speicherkapazität Die P-Speicherkapazität (PSC) wird bestimmt, indem das oxalatlösliche Eisen (Feox) und Aluminium (Alox) erfasst wird, da diese eine hohe P-Speicherkapazität des Bodens anzeigen. Das Verhältnis von Pox (pflanzenverfügbarer, einschließlich langfristig schwer verfüg- barer P-Anteile des Bodens) zur Speicherkapazität (Feox, Alox) wird als Sättigungsindex bezeichnet. Für kalkhältige Böden ist der P-Sättigungsindex weniger geeignet, da die P- Löslichheit geringer ist. Normalerweise wird Phosphor im Boden stark gebunden, sodass keine Verlagerung in den Unterboden erfolgt. Hohe leicht lösliche P-Gehalte im Boden bei gleichzeitig geringer Speicherkapazität kön- nen hingegen vor allem auf seichtgründigen Ackerböden (Schotteroberkante nach 30 cm) eine gewisse Verlagerung in den Unterboden bewirken. Dies gilt besonders für sau- re Böden oder Böden mit verstärkter Ausbildung von Makroporen (z. B. durch Schrump- fungsrisse bei Tonböden oder bei intensiver Wühlarbeit der Bodenfauna – insbesondere auf dränagierten Böden, (siehe vertikaler Zwischenabfluss Seite 28). Aus der Sicht der Umwelt ist zu beachten, dass der bei uns gültige Richtwert von 0,3 mg PO4/I (Ortophosphat) im Grundwasser nicht überschritten wird. P-SAT (in %) = 100 x Pox/PSC Richtwert für Grund- wasser 0,3 mg PO4/l
  • 15. 15 PK-Grunddüngung Während Kali vor allem zum Zeitpunkt des größten Massenwachstums ausreichend zur Verfügung stehen muss, ist die P-Versorgung bereits in der frühen Jugendentwicklung der Pflanze besonders wichtig, da Phosphor die Keimung und die Wurzelausbildung fördert. Die Wahl der Düngerform erfolgt unter Berücksichtigung des pH-Wertes und des Boden- vorrates. Auch bei Anwendung von wasserlöslichen Phosphaten ist keine höhere Aus- waschung zu erwarten als bei Rohphosphaten. Auf sauren Böden werden zur Grunddün- gung (Vorratsdüngung) weicherdige Rohphosphate oft in Kombination mit Kali (Hyperkali) zur Stoppeldüngung nach Getreide oder zur Grunddüngung im Herbst bzw. Frühjahr einge- setzt. Weicherdige Rohphosphate werden langsam über Bodensäuren aufgeschlossen. Ertragswirkung der Phosphatdüngung Düngerplatzierung Speziell bei schlechtem P-Versorgungszustand des Bodens (Gehaltstufe A) ist nur mit ei- ner geringen Nachlieferung aus dem Bodenvorrat zu rechnen. In solchen Fällen ist die P-Düngung direkt zum Anbau und bevorzugt nahe der Pflanzen- wurzel (z. B. Reihendüngung) mit wenig Bodenkontakt sowie mittels aufgeschlossener Phosphate am effektivsten. Dadurch lässt sich die P-Ausnutzung bis auf 25 % im ersten Jahr erhöhen und vor allem im frühen Wachstumsstadium verbessern. Bei schlechter Grundversorgung des Bodens gilt: Je rascher verfügbar die Nährstoffe sind, desto besser können sie aufgenommen und noch im Jahr der Düngung ertrags- wirksam werden. Phosphatentzüge einiger Kulturen Phosphat ist bevorzugt in Pflanzenteilen enthalten, die der Fortpflanzung dienen. So fin- det man bei Getreide 80 % des Gesamtphosphorgehaltes im Korn. P-Entzug einiger Kulturen in kg P2O5 Frucht P2O5 Getreide 10 bis 15 je 10 dt Körner mit Stroh Z-Rübe 15 bis 20 je 100 dt Rüben mit Blatt Kartoffel 15 bis 20 je 100 dt Knollen Raps 25 bis 30 je 10 dt Körner mit Stroh Klee, Luzerne 6 bis 10 je 10 dt Heu Grünland* 7 bis 10 je 10 dt Heu Ertragsentwicklung der Phosphordüngung bei unterschiedlicher Phosphat-Versorgung des Bodens. BAD, 2003
  • 16. 16 P-Kreislauf n. Frossard et al. , 2004 Eutrophierung von Gewässern UnterEutrophierungverstehtmandiedurcheinenerhöhtenNährstoffeintrag(vorrangigan gelöstemOrtophosphat)hervorgerufeneVerkrautungundVeralgungvonvorrangigstehen- den Gewässern. Dadurch steigt der Sauerstoffbedarf für den Abbau der Biomasse. Ferner kann es zu einer Verschiebung des Algenplanktons (Zunahme von Blaualgen) kommen. Der Vorgang der Eutrophierung ist bei stehenden Gewässern ein natürlicher Prozess in- folge von Nährstoffeinträgen (P-Einträge durch Niederschläge, organischen Materialein- trag wie z. B. Laubreste, Bodenteilchen im Zuge der Schneeschmelze, Wasservögel, Pol- lenflug, Fischbesatz etc. ) und hat schon vor Jahrtausenden vielerorts zur Entstehung von Mooren geführt. Heute bedarf jedoch dieser Prozess infolge zunehmender Bevölkerungsdichte (Abwas- serentsorgung) und Verbauung mit entsprechendem Wasserabfluss (täglich werden in Österreich ca. 15 bis 20 ha verbaut) einer verstärkten Kontrolle. Selbstreinigung von Fließgewässern Fließgewässer weisen deutliche Unterschiede zu stehenden Gewässern bezüglich Fließ- geschwindigkeit, Temperatur und Sauerstoffgehalt auf. Diese Kenngrößen entscheiden auch darüber, inwieweit Fließgewässer die Einleitung von Nährstoffen bzw. Schmutz- frachten (z. B. Abwässern) verkraften können. Geringe Mengen an organischer Schmutzfracht werden durch die darin lebenden Mikro- organismen abgebaut. Das Wasser wird dadurch wieder sauber, wobei jedoch vermehrt Sauerstoff verbraucht wird. Bei laufender Einleitung von organisch belasteten Abwäs- sern kann es zu einem Sauerstoffdefizit für Fische, Krebse, Insekten etc. kommen, wo-
  • 17. 17 bei diesen Lebewesen die Lebensgrundlage entzogen wird. Bakterien und Abwasser- pilze nehmen überhand und die Gewässergüte sinkt. Das Vorkommen oder Fehlen von Lebensformen in Gewässern hängt maßgeblich vom Sauerstoffgehalt ab, welcher auch vom Fließverhalten, z. B. über Sohlstufen, beeinflusst wird. Die Menge an Sauerstoff, die gelöst und damit genutzt werden kann, ist auch von der Wassertemperatur abhängig. Rückbau von Fließgewässern Schlecht für die natürliche Reinigungskraft von Fließgewässern durch Mikroorganismen sind Gewässerbegradigungen zu Rinnsalen, da Steine und raue Oberflächen in einem Bachbett dafür sorgen, dass sich Organismen ansiedeln können. Auch aus diesem Grund werden Fließgewässer heute teilweise wieder zurückgebaut, wodurch die verbleibende Reinigungszeit in den Fließgewässern verlängert und die anschließende, oft stoßartige Belastung von stehenden Gewässern (Seen) verringert werden kann. Sauerstoffdynamik von Seen Seen zeichnen sich durch jahrszeitlich unterschiedliche Schichten des Wasserkörpers aus. Während der warmen Jahreszeit werden Seen durch die erhöhte Sonneneinstrah- lung von oben her erwärmt. Das Oberflächenwasser dehnt sich aus, wird dadurch spezi- fisch etwas leichter und schwimmt auf dem kühleren Tiefenwasser. Der Dichteunterschied wirkt im Grenzbereich als Barriere und reduziert auch den Trans- port gelöster Nährstoffe aus dem Tiefenwasser nach oben. Dadurch würde ganz ohne äußere Nährstoffzufuhr die P-Konzentration im Oberflächenwasser sogar zurückgehen. Im Sommer kommt es zu einer charakteristischen Dreiteilung des Wasserkörpers in eine oberflächennahe, warme „Schicht“ (Epilimnion), einer darunterliegenden Übergangs- schicht mit Temperaturabfall, der sogenannten „Sprungschicht“ (Metalimnion) und einer kalten Tiefenzone, der sogenannten „Zehrschicht“ (Hypolimnion). Die oberste Schicht (Epilimnion) enthält am meisten Sauerstoff. Dieser Sauerstoff wird vorrangig durch den Wind sowie durch grüne Wasserpflanzen eingebracht. Grüne Pflan- zen können Sauerstoff nur bei Anwesenheit von Licht im Zuge der Assimilation produ- zieren, was für den See bedeutet, dass in tieferen und dunkleren Schichten auch keine Sauerstoffbildung mehr erfolgt. Dazu kommt, dass aufgrund des thermischen Verhaltens bei geschichteten Seen ein Sauerstoffeintrag in das Tiefenwasser (unterhalb der Sprung- schicht) nur im Frühling bzw. Herbst während der sogenannten „Vollzirkulation“ erfolgen kann, wenn die „Sprungschicht“ aufgelöst wird. Dieses thermische Verhalten (Auflösen der Sprungschicht) wird durch die temperaturab- hängige Dichte des Wassers bestimmt, die bei vier Grad Celsius am größten ist. Was- ser von 4 °C hat eine Dichte von 1 g/cm³, kälteres oder wärmeres Wasser ist spezifisch leichter. Temperaturschichten im Jahresverlauf Erst wenn die Wassertemperatur im Herbst oberhalb der Sprungschicht auf 4° C abkühlt und somit das Oberflächenwasser schwerer wird, löst sich die Sprungschicht auf. Da- durch kann das Oberflächenwasser wieder Sauerstoff von oben bis zum Seegrund trans- portieren. Dieser Sauerstoff wird in der Tiefenschicht nicht nur von Wassertieren benöti- gt, sondern auch für den Abbau abgestorbener und sedimentierter Biomasse. Wenn der Sauerstoffeintrag durch die Herbst- und Frühjahrswinde nicht ausreicht, können sich flache Teiche und Seen mit wenig Volumen rascher in Richtung „Moore“ umwandeln. Dieser Alterungsprozess geht normalerweise nur sehr langsam vor sich und nimmt meist tausende von Jahren in Anspruch. Charakteristische Dreiteilung des Wasserkörpers n Oberflächenwasser (Epilimnon) n Sprungschicht (Metalimnon) n Tiefenwasser (Hypolimnon)
  • 18. 18 Temperaturkurve eines Sees Besch m. Hamm, 1992 Sauerstoffmangel hemmt Biomasseabbau Beim Abbau von Biomasse (z. B. abgestorbene Pflanzen oder Wassertiere) wird Sauer- stoff verbraucht, wodurch in der Tiefenschicht bzw. am Seegrund der Sauerstoffgehalt während der Sommerstagnation deutlich abnehmen kann. Tritt in der Tiefenschicht ein stärkerer Sauerstoffmangel auf, welcher den Abbau von ab- gestorbenem organischem Material verhindert, kann der Seeboden von einer Schicht „Leichen“ bedeckt werden, die dann immer dicker wird. Für den Abbau von 1 t Biomasse-TS werden ca. 1.400 kg Sauerstoff benötigt (entspricht dem Sauerstoffgehalt von 100.000 m³ Wasser). Sauerstoffmangel hemmt aber nicht nur den Abbau organischer Biomasse. Der Sauer- stoff fehlt dann auch den Wassertieren zum Atmen. In diesem Zusammenhang ist auch das regelmäßige Mähen eines Schilfgürtels wichtig, um den Eintrag von Schilfbiomasse und den damit verbundenen Sauerstoffverbrauch gering zu halten. Fischregionen und Sauerstoffgehalt Der Sauerstoffbedarf der Fische nimmt mit steigender Wassertemperatur zu. Der ideale Sauerstoffgehalt liegt im Bereich der Sauerstoffsättigung. Sauerstoffmangel, aber auch eine Übersättigung infolge starken Algenwachstums (Al- gen produzieren tagsüber bei der Assimilation mehr Sauerstoff, als sie in der Nacht verat- men), sind ungünstig. Dadurch kann es durch Veränderung des Gasgesamtdruckes zur sogenannten „Gasblasenkrankheit“ bei Fischen kommen. In Fließgewässern nimmt während der warmen Jahreszeit die Temperatur des Wassers vonderQuellebiszurTalmündunghinzu.GleichzeitignimmtmitzunehmenderTemperatur dieLöslichkeitvonSauerstoffab. Hinzukommt,dassflussabwärtsimAllgemeinendieorga- nischeBelastungunddamitderBSB(BiochemischerSauerstoffbedarf)zurSelbstreinigung des Fließgewässers zunimmt.DementsprechendbildensichauchdieeinzelnenFischregi- onenaus:Forellenregion–Äschenregion–Barbenregion–Brachsenregion–Brackwasser. Sauerstoffbedarf verschiedener Fischarten Die Erstickungsgrenze für die meisten Süßwasserfische beträgt ca. 2 bis 3 mg/l. Der Sau- erstoffverbrauch der Tiere steigt mit der Wassertemperatur an, während hingegen die Sau- erstoffsättigung abnimmt (siehe Tabelle). Der Sauerstoffgehalt sollte für Karpfen 4 mg/l und für Forellen 6 mg/l (günstig wäre über 10 mg/l) nicht unterschreiten. Bei zu geringem Sau- erstoffgehalt können Fische auch im kühleren Tiefenwasser nicht mehr leben. Zusammenhang zwischen Wassertemperatur und Sauerstoffsättigung Temperatur (°) 0 10 15 20 25 30 Löslichkeit O2 (mg/l) 14,2 10,9 9,8 8,8 8,1 7,5 n. Hutter,1992 Schilfgürtel
  • 19. 19 Vorgang der Eutrophierung Im Wasser spielt das „gelöste Phosphat“, d. h. das nicht partikulär gebundene Phosphat, für die Ertragsfähigkeit von Fischgewässern eine wichtige Rolle. Andererseits führt jedes Überangebot an gelöstem Phosphat in stehenden Gewässern rasch zur Eutrophierung. 1 kg wasserlösliches Phosphat (= 2,3 kg P2O5) kann theoretisch die Bildung von bis zu 1.000 kg Algen-Frischsubstanz (100 kg Trockensubstanz) zur Folge haben. Der Abbau dieser Algen benötigt etwa 140 kg Sauerstoff. Dies entspricht ungefähr dem gelösten Sauerstoffgehalt von 10.000 m³ Wasser. Daraus ergibt sich die Notwendigkeikt einer ausreichenden Sauerstoffzufuhr. In stehenden Gewässern sollte der Gesamtphosphorgehalt im Jahresmittel 30 mg/m³ nicht überschreiten. Überschreitungen sind meist auf anthropogene Einwirkungen (häus- liche Abwässer, Waschmittel, Dünger etc.) zurückzuführen. Während der Sommermonate kann es bei einer P-Anreicherung in der obersten Wasser- schicht zu einem vermehrten Algenwachstum (sogenannte „Wasserblüten“) kommen, welches durch die Trübung des Wassers erkennbar ist. Algenabbau benötigt Sauerstoff Beim Abbau abgestorbener Algen (Dissimilationsprozess) wird viel Sauerstoff verbraucht (ca. 1,4 g Sauerstoff je 1 g Algen TM). Die Algen sinken einschließlich des inkorporierten Phosphors allmählich auf den Seeboden (spätestens bei der Herbstzirkulation). Da wäh- rend der sogenannte Sommerstagnation kein Sauerstoffeintrag nach unten erfolgt, sinkt der Sauerstoffgehalt im Tiefenwasser. Dadurch kann es zu anaeroben Bedingungen auf dem Gewässerboden und damit zur Fäulnis und Bildung giftiger Gase (v. a. Methan, Schwefelwasserstoff etc.) kommen. Diese Fäulnisprozesse sind durch aufsteigende Gasblasen erkennbar und wirken auf die meisten Bodenwasserorganismen schädigend. Fische können bei weniger als 40 % Sau- erstoffsättigung nicht mehr im Tiefenwasser leben. Da die organischen Abbauprozesse überwiegend in den tieferen Schichten bzw. am See- boden vor sich gehen, ist der Sauerstoffverbrauch dort am größten. Bei starker orga- nischer Belastung bzw. Algenproduktion kann es zu einem totalen Sauerstoffschwund kommen. Bodensediment – eine Phosphat-Falle Während ein Teil des eingetragenen Phosphors am Seegrund bei ausreichendem Sau- erstoffangebot ähnlich wie in landwirtschaftlichen Böden durch Eisen- bzw. Aluminium- ionen zu unlöslichen Verbindungen ausgefällt bzw. gebunden wird, kann der bereits im Bodensediment gebundene Komplex bei Sauerstofffreiheit durch Absenkung des Red- oxpotenzials wieder in Lösung gehen. Gut durchlüftete Seen haben wie alle Böden in ihrem Sediment eine Art „Phosphatfalle“ eingebaut, die jedoch bei Sauerstofffreiheit nicht mehr funktioniert. Sauerstoffmangel – Remobilisierung von Phosphat Bei Sauerstofffreiheit kann es hingegen zu einer Remobilisierung von in Sedimenten ein- gelagertem Phosphat kommen, welches dadurch wieder in den Wasserkreislauf gelangt. Der See düngt sich dann selbst. Dabei reagiert jeder See aufgrund der Lage (Windexpo- sition), Tiefe, Beckenstruktur und Aufenthaltszeit des Wassers unterschiedlich. Der Sau- erstoffgehalt sollte zu keiner Zeit und in keiner Seetiefe weniger als 4 mg/l O2 betragen, damit der Seegrund ganzjährig belebt bleibt.
  • 20. 20 Eutrophierungsfaktor „Phosphat“ Eutrophierung ist eine Infolge unerwünschter Nährstoffanreicherung im Wasser hervor- gerufene Verkrautung und Veralgung, die bis hin zum „Umkippen“ eines Gewässer in- folge Sauerstoffzehrung führen kann. Die meisten Seen sind Phosphat-limitiert, d. h. der Phosphat-Gehalt ist niedriger als der Stickstoff-Gehalt und begrenzt nach dem Mitscherlich-Gesetz als Minimumfaktor das Algenwachstum. Eine Rücknahme des Phosphat-Eintrages hält somit auch die Stickstoffwirkung in Schach (N:P-Verhältnis). Aber auch der Sauerstoffgehalt ist ein Indikator. Eine Sauerstoffübersättigung (über 120 %) in der oberen Wasserschicht ist ein Zeichen für ein verstärktes Algenwachs- tum in der oberen Wasserschicht. Der Assimilations-Atmungs-Rhythmus der Algen bewirkt oberhalb der Sprungschicht starke Sauerstoffschwankungen, wodurch auch der Fischbestand gestresst wird. Algen produzieren am Tag mehr Sauerstoff, als sie in der Nacht durch Atmung ver- brauchen. Dadurch kommt es zu Schwankungen mit Sauerstoffübersättigung am Tag. Die Sauerstoff-Eigenproduktion der Algen trägt dennoch zu keinem effizienten Sauerstoffeintrag bei, da die obere Wasserschicht auch im Sommer durch die Win- dumwälzung meist ausreichend Sauerstoff erhält, während bei Übersättigung der Sauerstoff nicht in die Tiefenschicht gelangen kann. Stickstoff und Eutrophierung In der Regel sind die Gewässer P-limitiert, d. h. der Phosphor ist der entscheidende Minimumfaktor für die Biomasseproduktion. Nur bei ausreichender Anwesenheit von gelöstem Phosphor kann auch der Stickstoff das Algenwachstum fördern. Algen be- nötigen ein N:P-Verhältnis von 16:1. Stickstoff ist in jeder organischen Biomasse (Wasserpflanzen, Algen, Abwässer etc. enthalten, für deren Abbau Sauerstoff benötigt wird. Der organisch gebundene N wird vorerst über die sogenannte „Ammonifikation“ zu Ammonium (NH4-N) umgewandelt. Der Ammonium-N wird dann bei ausreichender O2-Versorgung weiter über Nitrit zu Nitrat (sogenannten „Nitrifikation“) umgewandelt. Die damit verbundene Abnahme der NH4-Konzentration erfolgt zugunsten einer hö- heren NO3-Konzentration. Im Wasser dient Nitrat auch den Teichpflanzen als Pflanzen- nährstoff. Bei P-limitierten Gewässern ist der Nitratgehalt normalerweise kein Problem und ein Zeichen dafür, dass über das Nitrat noch Sauerstoffreserven vorhanden sind. Bei Sauerstoffmangel (anaeroben Bedingungen) kann mithilfe bestimmter Bakterien dem Nitrat-Stickstoff (NO3) im Wasser durch sogenannte „bakterielle Denitrifikation“ der Sauerstoff entzogen und dadurch genutzt werden. Im Vergleich zu Nitrat sind hingegen hohe Ammoniumwerte immer unerwünscht. Ammonium kann bei zu geringer Nitrifikation infolge von Sauerstoffmangel oder durch Rückwandlung von Nitrat zu Ammonium entstehen. Dabei wird auch das fisch- giftige Ammoniak frei. Ammonifikation = Abbau von organischem N → Ammonium Nitrifikation = Abbau von Ammonium → Nitrat Nitrifikation Denitrifikation
  • 21. 21 Stickstoff und Fischtoxizität Für Fische ist die Wirkung der verschiedenen N-Formen in einem Gewässer extrem unter- schiedlich, die Angabe des Gesamtstickstoffgehaltes alleine daher nicht aussagekräftig. Eine Gefährdung ist durch hohe Ammoniumkonzentrationen möglich, vor allem wenn eine Umwandlung von Ammonium zum fischgiftigen Ammoniak (NH3) erfolgt. Deshalb wird im Ablauf von Kläranlagen auch stets die Ammoniumkonzentration gemessen. Am- monium sollte einen Wert von 1 mg/l nicht überschreiten. Der Gehalt an Ammoniak soll- te einen Wert von 0,025 mg/l nicht überschreiten. Das stark fischgiftige Ammoniak entsteht vor allem bei hoher Sauerstoffzehrung und hohen pH-Werten über 8. Die Verteilung bzw. Umwandlung von Ammonium (NH4) zum stark fischgiftigen Ammoniak (NH3) wird ferner von der Wassertemperatur (senkt wie- derum die Sauerstoffsättigung) mitbeeinflusst. Nitrat wirkt normalerweise nicht fischto- xisch (siehe Stickstoff mit Euntrophierung). NH3- und NH4-Gehalt in Abhängigkeit vom pH-Wert bei 17 °C pH-Wert NH4+(%) NH4+(mg/l) NH3 (%) NH3 (mg/l) pH = 6 100 1,00 0 0,00 pH = 7 99 0,99 1 0,01 pH = 8 96 0,96 4 0,04 pH = 9 75 0,75 25 0,25 pH = 10 22 0,22 78 0,78 n. Hutter.1992 pH-Wert und Ammoniak Bei einem Anstieg des pH-Wertes im Wasser (normalerweise unter pH 7) auf ph-Werte von 8 und darüber steigt der Ammoniakanteil überproportional an. Während ein O2-Mangel allein den pH-Wert nicht beeinflusst, kann in eutrophen Gewäs- sern auch durch die Tätigkeit von Algen ein pH-Anstieg erfolgen. Dabei steigt die Toxizität des Ammoniaks zusätzlich an, wenn die Sauerstoffsättigung des Wassers sinkt. Algen produzieren über die Assimilation tagsüber mehr Sauerstoff, als sie in der Nacht veratmen können (O2-Übersättigung bei Tag). Sie verbrauchen dadurch für die Assimilati- on am Tag auch mehr Kohlendioxid (CO2), als in der Nacht durch die Atmung frei wird. Je mehr Kohlendioxid bzw. leichte Kohlensäure dem Wasser entzogen wird, desto stärker steigt der pH-Wert und damit der Ammoniakanteil, wobei es vor allem zu stärkeren pH- Schwankungen mit nächtlichem Anstieg kommen kann. Erhöhte pH-Werte sowie stärke- re Schwankungen stressen Fische. Die meisten Fische bevorzugen einen pH-Wert zwi- schen 5 bis 6. Trophiestufen stehender Gewässer Der Trophiegrad eines Gewässers lässt sich bis zu einem gewissen Grad über den Phos- phatgehalt, die Nitratreduktion zu Ammonium sowie über die Sauerstoffsättigung cha- rakterisieren. Beim Phosphorgehalt ist jedoch zu beachten, dass während der Haupt- produktionszeit der Algen der Phosphor größtenteils im Plankton inkorporiert ist. Eine Analyse des Filtrates zu diesem Zeitpunkt würde daher ein falsches Bild ergeben. Die Sichttiefe (Trübung durch die Algen) ist ein optischer Hinweis für die Eutrophierung. Ebenso die H2S-Freisetzung in stark eutrophen Gewässern.
  • 22. 22 Einstufung stehender Gewässer nach dem Trophiezustand n. ÖNORM M6231 Beurteilungsgrundlagen für die Wasserqualität Sichttiefe mindestens 1,5 m pH-Wert 5,5-9,0 Sauerstoff in 3 m Tiefe mindestens 40 % d.S. Totalphosphor (Jahresmittel im Epilimmion) höchstens 30 mg/m³ Ammonium (NH+4) höchstens 200 mg/m³ KMnO4-Verbrauch höchstens 25 mg/l Koloniezahl höchstens 1000/ml Escherichia coli höchstens 100/100 ml Enterokokken höchstens 50/100 ml ÖNORM M 6230 (n.VOLLENWEIDER, 1989) Phosphat-Eintragspfade in Gewässer Bei der Betrachtung der Ursachen der Phosphatbelastung von Gewässern unterscheidet man zwischen punktförmigen und diffusen Quellen. Die größte Gefahr für ein Oberflächengewässer stellt die Einleitung von gelöstem Phos- phat (PO4), d. h. nicht an Bodenpartikel gebundenem Phosphat, dar. Die punktförmigen Quellen erfassen alle Einleitungen, die kanalisationstechnisch erfass- bar und daher weitgehend vermeidbar sind. Bezüglich der häuslichen Abwässer rechnet man heute mit einer Phosphatlast von etwa 2 g pro Einwohner und Tag (einschließlich Waschmittelanteil). Diffuse Quellen können sehr vielfältig sein. Beurteilungsgrund- lagen für die Was- serqualität, den Trophiegrad sowie für die Anforderungen an die Beschaffenheit von Badegewässern Mindestwasserfläche pro Badegast: 20 m² (1/3 der Wasser- oberfläche muss zur Regeneration badefrei bleiben)
  • 23. 23 a) Punktuelle Quellen • Kläranlagen • Trennkanalisation • nicht angeschlossene Einwohner bzw. Einleitung ungeklärter Abwässer • Industrie • Aquakultur b) Diffuse Quellen • undichte Kanalsysteme sowie Abwasserüberläufe • diffuse Belastungen in Ortsbereichen (Schmutzfrachteintrag durch Regenwasserabschwemmung von befestigten Flächen, Regenwassereinleitungen) • Schmelzwässer im Frühjahr • Erosionswasser bei Hochwasserereignissen • Dränagen • Eintrag durch Bodenerosion • Oberflächige Nährstoffabschwemmung • Phosphatauswaschung durch natürliche Grundlast bzw. Bewirtschaftung • Nährstoffe aus der Viehhaltung • P-Einträge über Niederschläge (ca. 25 mg/m³ bzw. 0,3 kg/ha) • P-Einträge durch Wassergeflügel • Fischereiwirtschaft • Badebelastung, Blütenstaub, Laubeintrag etc. Maßnahmen zur Reduzierung des P-Eintrages Um eine erfolgreiche Gewässersanierung zu erreichen, müssen alle punktuellen und diffusen Belastungspfade in einem Einzugsgebiet anteilig erfasst werden. Kanalisationstechnische Maßnahmen Ungeklärte Abwässer und der hohe P-Anteil in Waschmitteln waren früher die Hauptursache für die Gewässerbelastung. Der Ausbau der Kanalisation, zusätzliche P-Elimination mittels Fällung (dritte Reini- gungsstufe) oder Flockungsfiltration (vierte Reinigungsstufe) haben neben der Re- duzierung bzw. dem weitgehenden Verbot von Phosphaten in Waschmitteln zur entscheidenden Reduzierung der P-Belastung der Gewässer geführt. Heute gilt das Augenmerk verstärkt diffusen Quellen wie undichten Kanalsystemen, Abwasser- überläufen und Regenwasserabschwemmungen von befestigten Flächen. In Einzelfällen können punktuell auch Einträge durch die Badebelastung, Fischerei- wirtschaft, Wassergeflügel, nicht gemähte Schilfgürtel etc. von Bedeutung sein. Phosphatausträge aus landwirtschaftlichen Flächen Die diffusen Phosphatausträge aus der Landwirtschaft (einschließlich der natür- lichen und unvermeidbaren Grundlast) sind aufgrund der starken Bindungskräfte im Boden in der Regel gering und haben eine Spannweite von meist unter 0,2 bis 0,6 kg Gesamt-P/ha/Jahr, d. h. deutlich unter 1 kg/ha.
  • 24. 24 Grundsätzlich ist zwischen P-Auswaschung mit dem Sickerwasser, P-Austrag über Bodenerosion (vorrangig auf Ackerböden), P-Austrag durch Oberflächenabfluss und P-Austrag über Dränagen zu unterscheiden. Phosphatauswaschung und Düngung Bei einer P-Aufdüngung im Rahmen der guten landwirtschaftlichen Praxis erfolgt eine P- Anreicherung (Vorratsdüngung) in der obersten Bodenschicht. Eine nennenswerte Ver- lagerung von Phosphat in tiefere Bodenschichten erfolgt auf den meisten Standorten nicht. Ausgenommen sind Böden mit geringen Gehalten an phosphatadsorbierbaren Calci- um- sowie Fe- und Al-Oxiden bzw. Hydroxiden ( z. B. auf Hochmoorböden oder reinen Schotter- bzw. Sandböden). Auch auf frisch dränagierten Böden kann es zu erhöhten P- Austrägen kommen. Eine gewisse P-Verlagerung in den Unterboden findet auch durch die Wühlarbeit der Bodenfauna, in der Regel bis zu einer Tiefe von 40-50 cm, statt. Dies zeigen Bodenproben aus verschiedenen Bodenschichten. Besonders wertvoll in diesem Zusammenhang ist der bereits im Jahr 1845 gestartete und somit mehr als 150 Jahre alte englische Dauerdüngungsversuch von „Barnfield“, wo auf einem tonreichen Ackerboden jährlich 33 kg P (75 kg P2O5) gedüngt wurden. Dabei zeigt sich ab 40 cm Tiefe kein Unterschied mehr zwischen gedüngten und unge- düngten Parzellen. Für die Eutrophierung ist die Auswaschung von Phosphat weitaus von geringerer Be- deutung als der direkte P-Abtrag durch Bodenerosion, insbesondere auf Brachland oder Böden mit geringem Bewuchs. Aber auch die oberflächige Abschwemmung, z. B. nach Starkregenereignissen, hat mehr Bedeutung als die Auswaschungsverluste. P-Verlagerung im Bodenprofil (Gesamt-P-Gehalte in mg P/kg) Bodentiefe Jährliche Düngung pro Hektar seit 1845 0 33 kg P 33 kg P + 35 t Mist 0 bis 22,5 cm 669 1.206 1.877 22, 5 bis 30 cm 453 506 753 30 bis 37,5 cm 425 475 592 37,5 bis 45 cm 412 400 424 Dauerversuch Barnfield seit 1845 (n. Cooke et. al, 1970) Phosphat-Auswaschung Bezeichnung Mittlere P-Gabe Sickerwassermenge P-Menge kg P/ha mm mg P/l Lysimeter Kontrolle 0 880 2,9 69 754 1,6 218 623 0,9 419 467 1,1 Brache 113 1.067 2,6 Lysimeterversuch Liebefeld, Furrer, 1975 * Ursache für den geringen P-Austrag trotz steigender P-Düngung ist die geringere Sicker- wasserbildung aufgrund der erhöhten Transpiration der Pflanzen bei steigenden Erträgen. Mit sinkender Sickerwasserbildung geht auch der P-Austrag über den Lysimeter zurück. Für die Bildung von 1 kg Trockenmasse werden schließlich je nach Kultur 350 bis 800 l Wasser benötigt.
  • 25. 25 Ganz deutlich zeigte sich der Unterschied zur Brache, wo aufgrund des fehlenden Bewuchses die höchste Sickerwasserbildung und ähnlich wie auf der ungedüngten Parzelle der höchste P-Austrag gemessen wurde. Gedüngte Pflanzen bilden nicht nur mehr oberirdische, sondern auch mehr unterirdische Pflan- zenmasse (Wurzeln). Dadurch steigt nicht nur der Ertrag und damit der P-Entzug, sondern auch das Wasserhaltevermögen. P-Mobilität – Vergleich Mineralböden und saure Hochmoorböden Düngungsintensität ungedüngt 130 kg P/ha Mineralböden 94 g P/ha 88 g P/ha/Jahr Hochmoor* 800g P/ha 1940 g P/ha/Jahr 6 jähriger Versuch, n. Munk, 1972 *Hochmoorböden oder auch reine Quazsande ohne Kalk haben aufgrund der fehlenden P-Pufferkapazität im Vergleich zu Mineralböden eine deutlich höhere Auswaschung. Phosphatauswaschung auf Dauergrünland Eder erzielte bei seinem Güllelysimeterversuch (1981 bis 1994) auf Dauergrünland nur eine geringe P-Auswaschung. Dabei wurde auf einer Pararendsina (Bodenart lehmiger Sand) neben der ungedüngten Variante Rindergülle von 1,6 bzw. 4 und 8 Dunggroß- vieheinheiten (D-GVE) je Hektar über 15 Jahre lang ausgebracht. Beim P-Austrag über das Sickerwasser ergab sich kein Unterschied zwischen unge- düngt, 1,6 bzw. 4 D-GVE. Die Werte lagen unabhängig von der Niederschlagsverteilung bzw. Sickerwasserbildung nie über 0,3 kg /ha/Jahr. Erst bei massiver Überdüngung mit 8 D-GVE kam es zu Schwankungen im Bereich von 0,3 – 1 kg P/ha/Jahr (Einzelausreißer bis zu 2 kg P/ha/Jahr). Phosphorausträge auf Dauergrünland bei unterschiedlicher Düngerintensität (n. Eder, 2001) Phosphataustrag durch Bodenerosion Die mengenmäßig stärksten Phosphatverluste entstehen durch Bodenerosion. Unter Erosion versteht man die Ablösung und den Transport von Bodenpartikeln durch Wasser und Wind. Das Phosphat in Bodensedimenten ist vorrangig partikulär gebunden. Bei Mineralböden zeigte sich keine Erhöhung der Aus- waschung durch eine zusätzliche Düngung von 130 kg P/ha. Hochmoorböden haben eine fast zehnfach höhere natürliche Grundlast und reagie- ren nach einer Dün- gung auch mit einer stärkeren zusätzlichen Auswaschung. Auch beim Exten- sivierungsversuch von zuvor intensiv mit Mineraldünger gedüngtem Grünland zeigte sich nach Eder kein Unterschied bei den P-Austrägen im Sickerwasser. Tendentiell hatten die ungedüngten (ausge- hagerten) Parzellen sogar einen geringfügig höheren P-Austrag aufgrund niedrigerer Erträge und höherer Sickerwasserbildung. P-Austräge nach Extensivierung des Grünlandes Lysimeterversuch (Eder 1995-1997) Rendsinagedüngt39gP/ha Rendsinsungedüngt44gP/ha Braunerdegedüngt37gP/ha Braunerdeungedüngt43gP/ha
  • 26. 26 Auf Ackerflächen muss der Gefahr einer Bodenerosion durch Erosionsschutzstreifen bzw. einen „Immergrünen Acker“ (Zwischenfruchtanbau, Anbau abfrostender Kulturen) vorgebeugt werden. Speziell in Hanglagen ist der Anbau quer zum Hang und die Einhal- tung ausreichender Gewässerabstände besonders wichtig. Zur Verbesserung der Durch- lässigkeit und somit Aufnahmefähigkeit des Bodens ist ferner auf eine gute Durchwurze- lung, Vermeidung von Brachflächen (Regentropfen zerschlagen die Bodenkrümel) sowie auf die Kalkung verdichteter Böden zu achten. In Gebieten mit hohen Anteilen an Dauer- grünland oder Wald ist die Gefahr der Bodenerosion am geringsten. Bodenkolloide binden Phosphat Das an Ton-Humusteilchen (Bodenkolloide) gebundene Phosphat hat eine geringe eutro- phierende Wirkung, solange der Phosphor partikulär gebunden ist und nicht in gelöster Form vorliegt. Der Gesamtphosphorgehalt im Boden liefert daher noch keine Aussage über den was- serlöslichen und für die Eutrophierung entscheidenden P-Anteil. Erodiertes Bodenmaterial kann jedoch dann zu einer Erhöhung der gelösten Phosphat- Konzentration in einem Gewässer führen, wenn die Bodenkolloide bereits weitgehend mit Phosphor gesättigt sind, d. h. der P-Sättigungsindex erreicht ist. Dann können auch ver- stärkt gelöste Anteile abgetragen werden, die direkt eutrophierend wirken. Ansonst kann das Bodenmaterial sogar einen Teil des Phosphors im Gewässer binden. In diesem Fall wir- ken die Bodenkolloide wie eine dritte Reinigungsstufe (P-Fällung) in der Kläranlage (Hofer, Jäggli, 1975). Bei Sauerstoffmangel, d. h. einem Sauerstoffgehalt des Sees unter 2 mg/l, kann es hingegen zu einer Remobilisierung von auf dem Seegrund gebundenem Phos- phat kommen. Diese Gefahr besteht am ehesten bei Sauerstoffmangel im Tiefenwasser während der Sommerstagnation. Oberflächige Nährstoffabschwemmung Ein weiteres Gefährdungspotenzial ist die oberflächige Nährstoffabschwemmung. Dabei geht es bei einem Eintrag in ein Gewässer nicht nur um die Phospatbelastung, sondern auch um die Schmutzfracht und den damit verbundenen Sauerstoffverbrauch beim Abbau der organischen Substanz. Mengenmäßig scheint nach neueren Untersuchungen der überwiegende Teil der P-Jah- resfracht bodenbürtig zu sein. Ereignisbezogene P-Verluste, die in einem direkten Zu- sammenhang zur Düngerausbringung stehen, haben hingegen nur einen relativ klei- nen Anteil an der Jahresfracht (FAL-Schriftenreihe 57, 2005). Wichtig ist eine ständige Bodenbedeckung. Am Dauergrünland ist aufgrund der dichteren Grasnarbe sowie höheren Bodenkrümel- stabilität die Gefahr einer oberflächigen Nährstoffabschwemmung wesentlich geringer als auf Ackerland. Am Acker sollten zur Verringerung des Abschwemmungsrisikos Wirt- schaftsdünger möglichst sofort nach der Düngung eingearbeitet werden. Am Grünland kann durch eine dichte Grasnarbe (Nachsaat bei Bedarf) das Abschwem- mungsrisiko verringert werden. Grünland – geringe Abschwemmung Eder erzielte bei seinem Erosionsversuch an der BAL-Gumpenstein (tiefgründige Braun- erde) mit 25 % Hangneigung bei ortsüblicher Düngung zwischen Brache, Grünland, Ge- treide und Kartoffeln folgendes Ergebnis: Der Wasserabfluss betrug bei 1.123 mm Jahresniederschlag (=11.230 m³) auf unbe- bautem Brachland 546 m³. Bodenerosion meiden n Anbau quer zum Hang n Erosionsschutz- streifen n Zwischenfrucht- anbau n Gewässerabstände beachten
  • 27. 27 Am Grünland betrug der Abfluss gegenüber dem Brachland nur 12 %, bei Getreide 20 % und 34 % bei Kartoffeln. Analog verhält sich auch die Nährstoffabspülung. Grundsätzlich gilt, dass es zuerst zu einer Sättigung der Haftwasserporen ( 0,03 mm) und erst dann zu einem Wasserabfluss kommt. Dadurch ist auch die große Bedeutung der intakten Bodenstruktur sowie hohen Bewur- zelungsdichte für den Schutz vor Wassererosion erkennbar. Am stärksten tragen Schneeschmelze, Hochwasser- und Starkregenereignisse zur Ab- schwemmung bei. Nährstoffabspülung durch Erosionswasser in kg /ha Wasserabfluss P NO3 K20 Ca 0 Brache 546 m³ 0,40 0,28 2,34 2,61 Grünland 66 m³ 0,004 0,03 0,50 0,30 Getreide 109 m³ 0,013 0,06 0,63 0,34 Kartoffel 186 m³ 0,010 0,04 0,76 0,40 (n. Eder 1983) Düngeverbotszeiträume Seitens der Landwirtschaft ist zur Vermeidung einer oberflächigen Abschwemmung in umliegende Gewässer eine Düngung auf wassergesättigten, durchgefrorenen und stär- ker schneebedeckten Böden (über 5 cm Schneedecke) generell verboten. Generelles Düngeverbot n durchgefroren n wassergesättigt n schneebedeckt *1 m³ Rindergülle mit 5 % TM enthält ca. 0,45 kg P, ein Güllefass mit 5 m³ Inhalt somit 2,25 kg P. Daneben gibt es in einigen EU-Ländern aufgrund der „Nitratrichtlinie“ Verbotszeiträume für die Gülleausbringung. In Österreich ist unabhängig von der Witterung die Düngung von Jauche und Gülle im Zeitraum vom 15. November bis 15. Februar verboten. Stallmist und Kompost dürfen vom 30. November bis 15. Februar nicht ausgebracht werden. Abstand zu Oberflächengewässern Aufgrund der Verordnung vom 1. Jänner 2004 des Aktionsprogrammes zur Umsetzung der Nitratrichtlinie 91/676/EWG gelten bei der Düngung folgende Gewässerabstände: Stehende Gewässer Seen mind. 20 m (*10 m) Sonstige stehende Gewässer unter 1 ha mind. 10 m Fließgewässer Hangneigung über 10 % zum Gewässer mind. 10 m (*5 m) Hangneigung unter 10 % zum Gewässer mind 5 m (*1 m) Schmale Schläge in Gewässerrichtung unter 1 ha mit einer Breite von max. 50 m sowie Entwässerungsgräben mind. 3m *laut VO-Entwurf 2007 für Düngerausbringungsgeräte mit Grenzstreueinrichtung (z. B. Schleppschlauch) Erosionsanlage mit 25 % Hangneigung, BAL Gumpenstein, 1981 „Durchgefroren“ bedeutet, dass der Boden tiefergehend (d. h. mehr als 4 cm Bodentiefe) und nicht nur vorübergehend oberflächlich gefroren ist. In Fällen, in denen der Boden z. T. nachts und am Morgen ober- flächlich gefroren ist, die dünne oberfläch- liche Gefrierschicht tagsüber bei Sonnen- einstrahlung jedoch wieder auftaut und der Boden daher aufnah- mefähig ist, kann nicht von einem durch- gefrorenen Boden gesprochen werden. Ein auftauender Boden kann allerdings was- sergesättigt sein. „Wassergesättigt“ ist ein Boden, dessen Wasseraufnahmefä- higkeit erschöpft ist. In diesem Zustand ist der Boden ohnedies kaum befahrbar. Eine „geschlossene“ Schneedecke liegt vor, wenn keine Bo- denteile im Ackerland bzw. im Grünland auch keine Pflanzenteile mehr sichtbar sind und wenn die Schneede- cke eine Mindesthöhe von 5 cm aufweist.
  • 28. 28 Phosphataustrag infolge Dränierung Es besteht kein Zweifel darüber, dass besonders auf humosen Moorböden die Phos- phateinträge in Dränagen hoch sein können. Das ist einmal auf die starke Wasserbewegung zurückzuführen, weiters auf die in Moorböden meist geringen Mengen an Phosphatadsor- bierbaren Verbindungen sowie auch auf das niedrige Redoxpotezial. Die Phosphat-Konzentration im Dränwasser hängt neben der Niederschlagsverteilung ganz wesentlich von der Phosphat-Speicherfähigkeit (Fe-, Al-, Gehalt ) des Bodens ab. Auf stau- nassen Böden nimmt bei niedriger Speicherkapazität des Bodens auch das Redoxpotenital Einfluss auf die P-Mobilisierung. Ein niedriges Redoxpotenzial im Boden (Sauerstoffmangel) kann im reduzierenden Millieau eine stärkere Lösung und damit Auswaschungsneigung vor allem des an Fe-Oxidenz ge- bundenen Phosphates bewirken. Dabei ist das Ausmaß der gelösten P-Menge im Dränwasser besonders hoch, wenn bei hoher Intensität der Reduktionsvorgänge in sulfatreichen Böden Eisenoxide in Eisensulfide umgewandelt werden. Ein sichtbarer Hinweis sind die „Eisenschliern“ in Dränagerohren. Für dränagierte Mineral- und Niederungsböden gibt Kuntze eine mittlere Phosphat-Konzent- ration von 0,1 mg P/l an. Für die meist Fe- und Al-freien Hochmoorböden werden wesent- lich höhere Phosphat-Gehalte im Dränwasser gefunden. So berichten Kuntze und Scheffer von Phosphat-Konzentrationen zwischen 5 bis 15 mg P/l. Kalkreiche Niedermoorböden können hingegen Phosphate aufgrund ihres Ca-Gehaltes we- sentlich besser binden und weisen deshalb im Dränwasser geringere Phosphat-Gehalte von 0,05 bis 0,5 mg P/l auf. Mit einer stärkeren Auswaschung ist am ehesten in den ersten Jah- ren nach einer Entwässerung zu rechnen. Vertikaler Zwischenabfluss Die P-Verluste von dränagierten Böden mit Grundwassereinfluss hängen auch von den Nie- derschlagsereignissen ab. Das Ausbringen von Wirtschaftsdüngern vor stärkeren Regenfäl- len kann die P-Verluste auf dränagierten Flächen erhöhen. Unter sehr ungünstigen Verhältnissen (Starkregenereignisse bis zur Wassersättigung unmit- telbar nach der Düngung) kann es zu einem vertikalen P-Austrag mit dem Sickerwasser über die Dränagerohre kommen. Neben Schrumpfrissen auf tonreichen Böden können auch die Makroporen der Bodenfau- na bis in einer Tiefe von über 50 cm und somit bis zu den Dränagen reichen und den Aus- trag beeinflussen. Ob auf dränagierten Böden die Düngung der Gülle mittels bodennaher Schleppschlauch- oder SchleppschuhausbringungdurchdengeringerenBodenoberflächenkontaktdenMakro- porenaustrag nennenswert verringern kann, wird derzeit geprüft (Diepolder 2005, Strauss 2007). Im Zusammenhang mit dem Makroporenabfluss auf dränagierten Böden stellt sich auch die Frage, inwieweit das heute vielfach unterlassene „Walzen“ von Dauerwiesen auf diesen Standorten den Makroporenabfluss durch besseren Bodenschluss verringern kann. Gewässersanierung Gewässersanierungsmaßnahmen streben die Rückführung eines belasteten Gewässers in einen möglichst unbelasteten Zustand an. Die Sanierung umfasst das Fernhalten von Schmutzfrachten und Abwässern, die Renaturierung von Fließgewässern zur Verbesserung der „Selbstreinigungskraft“ eines Gewässers sowie direkte Maßnahmen zur Seenrestau- rierung. Das vorbeugende Ziel ist die Verringerung der Eutrophierungsfaktoren. Jeder Eintrag von organischer Biomasse (Laub, Blütenstaub, nicht gemähte Schilfgürtel, Wasservögel etc.) und insbesondere der Eintrag von Schmutzfrachten (Abwässer, Dünger) P-Gehalte im Dränwasser in mg P/l Grundwasser 0,01-0,03 mg Dränwasser Mineralbodenbis 0,1 mg Niedermoor 0,05 - 0,5 mg Hochmoor 5 bis 15 mg n. Kunze und Scheffer, 1989 Schleppschuh Ausbau der Kläranla- gen verbesserte die Wasserqualität
  • 29. 29 über Vorfluter verbraucht beim Abbau Sauerstoff und belastet dadurch die Gewässer. Eben- so wird beim Abbau von Wasserpflanzen und Algen Sauerstoff benötigt. Für die Biomassebildung von Wasserpflanzen sowie Algen ist der gelöste Phosphor in der Regel der begrenzende Wachstumsfaktor, weshalb dem P-Eintrag besonderes Augenmerk zu schenken ist. Alle Maßnahmen zielen letztlich darauf ab den Sauerstoffhaushalt zu verbessern, da Sauer- stoffmangel nicht nur den biologischen Stoffabbau hemmt, sondern letztlich auch die Re- mobilisierung von Phosphat aus dem Seegrund (Bodensediment) fördern kann. Dadurch kann sich dann ein Gewässer selbst düngen. Mögliche Maßnahmen zur Seenrestaurierung (n. Besch u. Hamm, 1992) Sanierung der Salzburger Vorlandseen Aufgrund der starken Bevölkerungsentwicklung im Einzugsgebiet der Vorlandseen (seit 1960 hat sich die Einwohnerzahl mehr als verdoppelt) war es vor allem notwendig die Abwasserentsorgung dem Stand der Technik anzupassen. Mithilfe entsprechender Maßnahmen konnten die Seen wieder saniert werden. Größere natürliche P-Einträge (Gesamt-P) sind immer nach Hochwasserereignissen bzw. im Frühjahr nach der Schneeschmelze zu beobachten. Obertrumer See, mittlerer Phosphorgehalt (mg/l) im Freiwasser Amt der Sbg. LR Vorlandseen Entwicklung der P-Belastung in mg/m³ Spitzenwerte Mittelwerte 1977 2005 Wallersee 70 20 Mattsee 73 15 Obertrumersee 83 14 Grabensee 77 15 Fuschlsee 50 5 *Der Ausbau der Kanalisaton hat durch Entlastung der Vorfluter entscheidend zur Sanierung der Vorlandseen beigetragen. Der biologische Sauerstoffbedarf (BSB) dient als Maßstab für den Sauerstoffbedarf zum Abbau von Schmutz- frachten. Für den Abbau der im täglichen Abwasser enthaltenen Schmutzfracht werden je Einwohner innerhalb von 5 Tagen 60 g Sauerstoff benötigt, d. h. je Einwohner werden 60 g BSB5 veranschlagt. Bringt z. B. ein Betrieb über den Vorfluter eine Schmutzfrachtbelas- tung von 120 kg BSB5 ein, so entspricht dies umgerechnet einer Menge (120.000 g: 60) von 2.000 EGW (Einwohnergleich- werten).
  • 30. 30 Mattsee, tiefste Stelle, Sichttiefenentwicklung Amt der Salzburger Landesregierung Mondsee, Phoshorfrachten, gesamt Dokubil und Jagsch, 1990, Schwarz, 1996, Gassner, 2003 Auch am Mondsee sind die P-Einträge, abgesehen von der Kläranlage, deutlich zurückgegangen. Fazit Phosphat ist ein Hauptnährstoff in der Pflanzen- und Tierernährung. In Böden wird Phosphat im Vergleich zu Gewässern stark gebunden, sodass je Hektar nie mehr als 1 bis 2 kg Phosphat in wasserlöslicher, d. h. in direkt pflanzenverfügbarer Form, vorliegen. Die Phosphat-Mobilisierung im Boden kann durch Regulierung des pH- Wertes, Anbau tiefwurzelnder Zwischenfrüchte etc. verbessert werden. In einem Gewässer belastet jeder Eintrag an organischer Biomasse (Abwässer, Dünger, Laub, Schilf, Wassergeflügel etc) den Sauerstoffhaushalt. In stehenden Gewässern ist in der Regel der Phosphor der begrenzende Wachstumsfak- tor für die Bildung von Wasserpflanzen und Algen, die beim Abbau zu einer Sauerstoff- zehrung führen. Insbesondere in stehenden Gewässern kann ein erhöhter P-Eintrag sehr rasch zu einer unerwünschten Eutrophierung führen. Dabei hat erodiertes, d. h. an Bodenmaterial ge- bundenes Phosphat eine wesentlich geringere Bedeutung als gelöstes Phosphat, wel- ches direkt eutrophierend wirkt. Maßnahmenpaket Wallerseesanierung: 1980 Vorlandseestudie (15-Punkte-Programm) 1990 RückhaltebeckenARA Neumarkt Schleedorf Kanalisation Kanal Ostbucht,Tödtleinsdorf, Unternberg, Schlachterbach Düngeverordnung 1994 Kanal Ortsgebiet Henndorf 1995 Pumpwerk Henndorf saniert 1996 Kanalsanierung Neumarkt 1998 Sanierung Seeleitung Neumarkt etc. *Mithilfe umfassender Maßnahmen konnten die P- Frachten wieder gesenkt und die Gewässergüte wieder her- gestellt werden. Dabei waren der Ausbau der Kanalisation und die teilweise Sanierung die wichtigsten Maßnahmen.
  • 31. 31 Die P-Auswaschung aus dem Boden spielt mit Ausnahme von frisch dränagieten Böden nur eine untergeordnete Rolle. Seitens der Landwirtschaft ist auf die Einhaltung ausreichender Gewässerabstände bei der Düngung sowie auf die Vermeidung eines P-Eintrages in umliegende Vorfluter durch Bodenerosion und Oberflächenabschwemmung zu achten. Aus der Sicht des Gewässerschutzes ist die Grünlandnutzung die günstigste Form der Landbewirtschaftung. Bezüglich der Verbesserung der Seenqualität im Alpenvorland hat sich gezeigt, dass vor allem die im Zuge der Bevölkerungsentwicklung notwendige Verbesserung der Abwas- serentsorgung einschließlich der Kontrolle des Kanalnetzes den größten Beitrag zur Sa- nierung der Vorlandseen gebracht hat. Literatur Bohner A., Eder G., Schink M., Nährstoffkreislauf u. Stoffflüsse in einem Grünland-Ökosystem, 12. Gumpensteiner Lysimetertagung, 2007 Besch W.K, Hamm A., Lenhart B., Melzer.A, Limnologie für die Praxis, Ecomed Verlag, 1992 Bundesarbeitskreis Düngung (BAD), Phosphat und Kali, 2003 Chardon W., Onema 0., Organic phosphorus solutions and leachates from soils treated with animal slurries. J. Environ Qual. 26 Diepolder M.. P-Austrag aus Dränagen, 48. Jahrestagung Pflanzenbauwissenschaften, Band 17, 2005 Diepolder M., Raschberger S. Quantifizierung von P-Austrägen aus landwirtschaftlichen Flächen, SuB, Heft 8-9, 2007 Eder G., Bodenerosion u. Nährstoffaustrag, Int. Symp. BAL-Gumpenstein, 1982 Eder G., Stoffeintrag in das Grundwasser aus landw. genutzten Böden, 9. Gumpensteiner Lysi metertagung, 2001 Ergebnisse 40-jähriger P-Dauerdüngungsversuche in Österreich, Die Bodenkultur 2001(1) Finck A. Düngung, Ulmer Verlag, 1991 Furrer O., P-Belastung der Gewässer durch die Landwirtschaft, Eid. Forsch. Liebefeld- Bern, Bd.51, 1975 Galler J. Lehrbuch Umweltschutz, Seite 71, 146-150, Ecomed-Verlag, 2000 Heinzelmaier F., Gerzabek M.B., Tulipan M., Baumgarten A., Pflanzennährstoffe in Österreichs Böden, 48. Jahrestagung Pflanzenbauwissenschaften Wien, 2005 Herzog. F., Richter W. Evaluation der Ökomassnahmen Bereich Stickstoff und Phosphor, Schriftenreihe der FAL 57, Reckenholz, 2005 Hofer H., Jäggli F., Umweltgerechte Anwendung von Düngemitteln, Schweiz. Landw. 23, Nr.6, 1975 Jagsch A., Der Mondsee - Erfolgsgeschichte einer Sanierung, Water-tec-net Symposium, 2005 Mansfeldt T., Redoxpotentialmessungen mit dauerhaft installlierten Platinelektroden unter reduzieren den Bedingungen, Pflanzenernährung, Bodenkunde 156, 1993 Munk H. Vertikale Wanderung mineral. P-Säure, Landw. Forsch, 27, So.Heft 1, 1972 Keller A., Phosphorverfügbarkeit in intensiv genutzten Grünlandböden, Agrarforschung, 9/2004 Koppe.P., Stozek A., Kommunales Abwasser, Vulkan-Verlag Essen, 1986 Kunze H., Scheffer B., Phosphatmobilität im Hochmoorboden, Zeitschrift Pfl-Ernährung 142, 1979 Phosphor im Boden, Umwelt Nr. 368, BUWAL, Bern 2004 Phosphor – Wege und Verbleib, Verlag Chemie Weinheim – New York, 1978 Reinheimer G., Hegemann W., Stickstoffkreislauf im Wasser, Oldenburg-Verlag-München, 1982 Schaber P., Limnologische Entwicklung des Wallersees 1977-1999, Landespressebüro Salzburg 2005 Schilling G. Pflanzenernährung und Düngung, Eugen Ulmer Verlag, 2000 Scheffer / Schachtschabel. Lehrbuch der Bodenkunde, 12. Auflage, S 245-250, Enke-Verlag 1989 Siegel H., Lindenthal T., Mazorek A., Ploner A., Freyer B., Köchl A., Welte E. , Nährstoffeintrag in Grundwasser und Oberflächengewässer aus Boden u. Düngung, VDLUFA-Schriftenreihe, 1982 Vetter H. Wirtschaftseigene Düngung, DLG-Verlag. 1986 Voigtländer G., Nährstoffauswaschung aus dem Grünland, Wasser- u. Abwasser-Forschung, 11Jhg, Nr.1/1978 Bernhardt H., Schmidt W.D., Zielkriterien u. Bewertung des Gewässerzustandes, Rat von Sachver ständigen für Umweltfragen, Kohlhammer-Verlag, 1988 Herausgeber: Landwirtschaftskammer Salzburg Autor: Dipl.-HLFL-Ing. Josef Galler Grafik: AWMA – Werbe- und Mediaagentur, Salzburg Druck: Salzburger Druckerei 1. Auflage, 2008© Gefördert von der Europäischen Union mit Mitteln aus dem Europäischen Regionalfonds im Rahmen der Gemeinschaftsinitiative INTERREG IIIA
  • 32. 32 Landwirtschaftskammer Salzburg Betriebsentwicklung und Umwelt 5020 Salzburg, Schwarzstraße 19 Tel. +43(0)662/870571-242 Fax +43(0)662/870571-295 beu@lk-salzburg.at www.lk-salzburg.at