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Bodenverbesserung mit flüssigem Calciumchlorid

Von Suren Mishra, Ph.D. | Geschäftsentwicklung, Chemie | 26. Juli 2021

Teil I: Bodenverdichtung

Das Problem: Bodenverdichtung

Ein problematischer Zustand in der Landwirtschaft und bei der Pflege von Rasenflächen ist die Bodenverdichtung. Wenn der Boden zu stark verdichtet wird, verringert sich seine Fähigkeit, Luft und Wasser zu speichern und deren Durchfluss zu erleichtern - die Porosität und Durchlässigkeit des Bodens werden nachteilig beeinträchtigt. Durch die Verdichtung des Bodens wird der Wurzelzone ausreichend Feuchtigkeit und Luft entzogen, was das Wurzelwachstum hemmt und folglich die Ernteerträge verringert. Da verdichtete Böden kein Wasser mehr aufnehmen können, können sie auch so verhärten, dass künftige Bodenbearbeitungen und Pflanzungen viel mehr Zeit und Mühe erfordern.

Zwei allgemeine Ursachen für die Bodenverdichtung

Kultivierter Schlufflehm besteht in der Regel zu 50 % aus Bodenpartikeln, zu 30 % aus Wasser und zu 20 % aus Luft, wobei sich der Anteil von Luft und Wasser ständig ändert. Da die festen Partikel und das Wasser relativ unkomprimierbar sind, verringert die Verdichtung die Lufteinschlüsse - die Porosität und Durchlässigkeit der Bodenstruktur -, indem sie die Bodenpartikel neu ausrichtet und so den Fluss und die Speicherung von Luft und Wasser im Boden blockiert.

Die Bodenverdichtung kann entweder mechanisch oder chemisch bedingt sein - dieser Artikel befasst sich mit letzterem. Ein wichtiger Unterschied zwischen den beiden ist, dass eine durch chemische Faktoren verursachte Bodenverdichtung selten erwünscht ist und in der Regel saniert werden muss, während eine mechanische Bodenverdichtung oft beabsichtigt ist und mit schwerem Gerät für Projekte wie den Bau von Straßen und Fundamenten durchgeführt wird.

ABBILDUNG 1: Ausgehärteter, verdichteter Boden kann kein Wasser mehr aufnehmen.

Ursachen der chemischen Bodenverdichtung

Die häufigste Ursache für eine chemisch bedingte Bodenverdichtung ist ein Überangebot an Wasser mit zu niedrigem oder zu hohem Salzgehalt, d. h. Natriumgehalt. Der hohe Natriumgehalt in salzhaltigem Wasser verdrängt die erwünschten Kalzium- und Magnesiumionen in der Bodenstruktur, so dass die Bodenstruktur zusammenbricht und sich auflöst.

Das salzarme Wasser häufiger Regenfälle und der Schneeschmelze hat einen ähnlichen Effekt: Es laugt lebenswichtige lösliche Mineralien und Salze an der Oberfläche aus, insbesondere Kalzium und Magnesium, die die Bodenstruktur stabilisieren. Fehlen positiv geladene Kalziumkationen, bricht die Bodenstruktur zusammen und die Drainagefähigkeit nimmt ab, was zu Verkrustungen und schließlich zur Verdichtung führt.

Unabhängig davon, ob der Schaden durch Wasser mit niedrigem oder hohem Salzgehalt verursacht wurde, müssen die Bodenpartikel saniert werden, um die Bodenstruktur und eine effiziente Drainage sowie den Fluss von Feuchtigkeit und Luft zur Wurzelzone wiederherzustellen.

Calcium saniert verdichtete Böden

Lösliches Kalzium hat sich als eines der besten Mittel zur Sanierung von verdichtetem Boden erwiesen. Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, bietet Calciumchlorid unter den fünf gängigen Calciumverbindungen die größte Wirksamkeit, basierend auf seiner Löslichkeit in Wasser und der Menge an Calcium, die in einer gesättigten Lösung verfügbar ist.

TABELLE 1 - Verfügbares Calcium aus verschiedenen chemischen Verbindungen.

†Diese Angaben stellen allgemeine Bereiche dar, da die Wasserlöslichkeit von Kalkstein und Gips je nach pH-Wert, Salzgehalt und_CO2-Druck erheblich schwankt.

TETRA Hi-Cal Flüssiges Calciumchlorid

TETRA ^Hi-Cal™ flüssiges Kalziumchlorid ist eine klare, zu 100 % wasserlösliche Lösung, die speziell als Kalziumzusatz für die Landwirtschaft und die Rasenpflege entwickelt wurde, um verdichtete Böden zu sanieren und ihr Mineralgleichgewicht wiederherzustellen. Da es sich um eine Flüssigkeit handelt, beginnt Hi-Cal sofort zu wirken, wenn es auf den Boden aufgebracht wird. Die ^Ca2+-Ionen verdrängen schnell die schädlichen Natrium-Ionen aus der Bodenstruktur und der Wurzelzone. Durch Bewässerung oder Regenwasser wird das Natrium zusammen mit der Chloridhälfte von Hi-Cal, die von den Pflanzen nicht aufgenommen wird, abtransportiert, so dass ein mineralisch ausgeglichener Boden mit guter Drainage und einem guten Luft- und Feuchtigkeitsstrom zur Wurzelzone zurückbleibt.

Hi-Cal-Behandlung für verdichtete Böden

Am besten wird Hi-Cal einfach in das Bewässerungswasser gegeben, um eine gleichmäßige Verteilung zu erreichen, unabhängig davon, ob die Bewässerung mit einem Oberflächen-, Tropf- oder Sprinklersystem erfolgt. Hi-Cal kann auch während der Bodenvorbereitung gleichmäßig aufgetragen werden, z. B. bei der Bodenbearbeitung vor der Bepflanzung. Die erforderliche Dosierung von Hi-Cal ist von Fall zu Fall unterschiedlich und hängt von den chemischen Eigenschaften des Bodens und des Bewässerungswassers ab:

1. eine anfängliche Anwendung von 20 Gallonen pro Acre-Zoll Hi-Cal;
2. eine zweite Anwendung von 10 gal/acre-inch Hi-Cal; und
3. wenn der Boden immer noch zu sehr verdichtet ist, eine dritte Anwendung von 10 gal/acre-inch.

Hi-Cal Flüssig-Calciumchlorid ist sicher und wirksam für den Anbau von Mais, Baumwolle, Melonen, Zwiebeln, Erdnüssen, Kartoffeln, Weizen und anderen gängigen Kulturpflanzen sowie für gängige Gräser und Landschaftspflanzen.

Teil II: Aluminiumtoxizität in Böden

Das Problem: Aluminiumtoxizität in Böden

Ein weiterer unerwünschter Zustand, der in der Landwirtschaft und bei der Rasenpflege auftritt, ist die Aluminiumtoxizität im Boden. Aluminium, das reichlich vorhanden ist und mehr als 8 % der Masse der Erdkruste ausmacht, ist für das Pflanzenwachstum nicht essentiell und, wenn es übermäßig vorhanden und löslich ist, giftig für Nutzpflanzen, Gräser und Bäume. Aluminiumtoxizität hemmt das Wurzelwachstum, und eine geringere Wurzelmasse und -länge verringert die Aufnahme von Wasser und lebenswichtigen Nährstoffen. Tatsächlich binden sich wichtige Nährstoffe wie Schwefel und Phosphor mit löslichem Aluminium, anstatt in die Wurzelstruktur aufgenommen zu werden.

Der pH-Wert des Bodens in Abhängigkeit von der Aluminiumtoxizität

Der pH-Wert des Bodens - das Maß für den Säure-Basen-Gehalt - ist ein wichtiger Faktor für die Messung und Kontrolle der Menge an löslichem Aluminium in einem Boden. Wenn der pH-Wert eines Bodens unter 5,0 fällt, was auf einen zu sauren Zustand hindeutet, steigt die Verfügbarkeit von löslichen Aluminiumionen drastisch an, und das ist schlecht für die Pflanzengesundheit. Zu einer ordnungsgemäßen Bodenpflege gehört daher auch, dass der pH-Wert auf einem neutralen Wert von 6,0-7,0 gehalten wird, damit die löslichen Aluminiumionen in chemisch stabiles Aluminiumhydroxid umgewandelt werden, das wie ein Antisäuremittel wirkt.

Um den pH-Wert wieder ins Gleichgewicht zu bringen und die Aluminiumtoxizität zu beseitigen, bringen Landwirte und Gartenbauer häufig Kalk auf den Boden auf. Kalk ist ein einfaches und relativ kostengünstiges Mittel, das aus pulverisiertem Kalkstein besteht und hauptsächlich aus Calciumoxid und Calciumhydroxid zusammengesetzt ist. Der Nachteil bei der Verwendung von Kalk, insbesondere bei der großflächigen Anwendung, ist jedoch seine geringe Löslichkeit und seine allmähliche Wirkung, da es bis zu drei Jahre (oder länger) dauert, bis der pH-Wert des Bodens neutralisiert ist.[1]

ABBILDUNG 2. Die Aluminiumtoxizität des Bodens hemmt das Wurzelwachstum.
Der Weizensetzling ganz links war der höchsten Aluminiumkonzentration ausgesetzt.

Ergänzung von Kalk mit flüssigem Calciumchlorid

Eine zeitnahe und kosteneffiziente Möglichkeit, den Prozess der Wiederherstellung des pH-Werts im Boden zu beschleunigen, ist die Anwendung eines hochlöslichen Kalziumprodukts wie TETRA ^Hi-Cal™, flüssiges Kalziumchlorid, zusammen mit Kalk. Während Kalk eine geringe Löslichkeit aufweist, ist Hi-Cal zu 100 % löslich, so dass seine Wirkung unmittelbar und effizient ist. (Siehe Referenzen für zwei Studien über die Verwendung von Kalzium zur Verringerung der Aluminiumtoxizität im Boden).

Bei der Anwendung flockt Hi-Cal mit seinen löslichen ^Ca2+-Ionen den Boden schnell aus und verbessert die Drainage. Dadurch kann die Feuchtigkeit schnell tiefer in den Boden eindringen und die Aluminiumionen verdrängen, die in eine größere Tiefe, weg von der Wurzelzone, wandern. Die Verwendung von Kalk allein ist zwar notwendig und nützlich, um den pH-Wert des Bodens langfristig zu stabilisieren, hat aber nicht diese unmittelbare Wirkung.

Hi-Cal-Behandlung bei niedrigem pH-Wert und Aluminiumtoxizität

Da die Behandlungsmethoden je nach pH-Wert und Grad der Aluminiumtoxizität variieren können, werden in der Regel 20 Gallonen pro acre-inch Hi-Cal entweder vor dem Pflanzen gespritzt oder mit Wasser über das Bewässerungssystem ausgebracht. Es ist erwähnenswert, dass nur 20 Gallonen pro Zoll Hi-Cal zur Kalziumauffüllung kostengünstiger sind als Gips, der große Mengen benötigt, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.

Wie die meisten anderen Behandlungen ist Hi-Cal keine dauerhafte Lösung für niedrige pH-Werte und Aluminiumtoxizität im Boden, aber es ist hochwirksam, um die Bodensanierung in Gang zu bringen, so dass keine Zeit verloren geht, um auf die Wirkung von Kalk zu warten. Die Anwendung von Hi-Cal ist mehr als eine bloße Überbrückungsmaßnahme; sie ist eine enorme Verbesserung.

[1 ] Die Löslichkeit von Kalk, der entweder aus Kalziumoxid oder Kalziumhydroxid (oder beidem) besteht, liegt bei 20 °C bei etwa 0,120-0,165 g/100 g.

Referenzen

T. Guo, Y. Chen, Y. Zhang, Y. Zin, 2006. "Alleviation of Al-Toxicity in Barley by Addition of Calcium," Agricultural Sciences in China, Vol. 5: 828-833.

C. Sanzonowicz, T.J. Smith, D.W. Israel, 1998. "Calcium Alleviation of Hydrogen and Aluminum Inhibition of Soybean Root Extension from Limed Soil into Acid Sub-surface Solution," Journal of Plant Nutrition, Vol. 21: 785-804.