Einfluss der Düngung auf die Umwelt

Aus Hortipendium
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Wie jeder Eingriff in die Natur hat auch die Düngung positive sowie negative Einflüsse auf Boden, Wasser und Luft. Die Düngung wirkt weder stets nur positiv, noch ist sie an allen diesbezüglichen Umweltschäden schuld. Aus diesem Grund werden die Einflüsse von Düngung auf die Umwelt im Folgenden gegeneinander abgewogen.

Düngungseinfluss auf den Boden

Die Düngemittel haben vielfach Einfluss auf den Boden. Das Ziel des Einsatzes von Boden- und Pflanzendünger ist die Verbesserung des Bodens für die pflanzliche Produktion.

Versauerung des Bodens

Es ist ein allbekannter Nachteil der Düngung, dass viele Düngemittel zur Versauerung des Bodens beitragen, worin meist eine Verschlechterung des Bodens gesehen wird. Das Ausmaß der Versauerung ist bei den Düngern jedoch jeweils angegeben. Auf wenig gepufferten Böden kann die Absenkung der Bodenreaktion ein ernstes Problem darstellen, wenn ihr nicht entsprechend entgegengewirkt wird, bevor sie für die Nährstoffdynamik des Bodens und für die Bodenlebewesen ein nachteiliges Ausmaß annimmt. Wenn die durch die Düngung hervorgerufene Bodenversauerung nur vorübergehend ist, kann sie sogar außerordentlich nützlich sein. Die Säureschäden sind jedoch leicht vermeidbar und sollten deshalb nicht als nachteiliger Einfluss gesehen werden.

Veränderung der Bodenstruktur

Viele Dünger sollen die Struktur fördern und verbessern, einige verschlechtern sie jedoch auch. Vor allem die Düngung mit erhöhten Natriumgehalt kann sich negativ auswirken. Auch versauernde Dünger können die Bodenstruktur verschlechtern. Allerdings kann man diese Schäden durch geeignete Gegenmaßnahmen gut vermeiden, weshalb dieser Nachteil der Düngung für den Boden ebenfalls nicht zu negativ gesehen werden sollte.

Ansammlung toxischer Stoffe

Bei unkontrolliertem hohen Einsatz bestimmter Dünger können sich toxische Stoffe im Boden anreichern. Dies ist vor allem für Schwermetalle der Fall. Bei einer üblichen Düngung ist der Gehalt an Schwermetallen zwar sehr gering und schadet dem Boden nicht, bei manchen Intensivdüngungen kann es jedoch tatsächlich zu einer unerwünschten Anreicherung kommen. Ein Beispiel hierfür ist die erhöhte Zufuhr von Schwermetallen durch Dünger aus Siedlungsabfällen.

Es ist sinnvoll, den bereits natürlich im Boden vorkommenden Gesamtgehalt als Richtmaß zu nutzen. Die Höchstmaße sollten nur in begründeten Fällen überschritten werden. Die tatsächliche Verfügbarkeit des Stoffes sollte jedoch ebenfalls berücksichtigt werden.

Die folgende Tabelle beinhaltet die normalen und die tolerierbaren Gehalte verschiedener Nährstoffe in Kulturböden.

Elemente Normalgehalte ppm tolerierbare Gehalte ppm
Arsen (As) 2-20 20
Beryllium (Be) 1-5 10
Blei (Pb) 0,1-20 100
Bor (B) 5-30 25
Brom (Br) 1-10 10
Cadmium (Cd) 0,1-1 5
Chrom (Cr) 10-50 100
Fluor (F) 50-200 200
Kobalt (Co) 1-10 50
Kupfer (Cu) 5-20 100
Molybdän (Mo) 1-5 5
Nickel (Ni) 10-50 50
Quecksilber (Hg) 0,1-1 5
Selen (Se) 0,1-5 10
Vanadium (V) 10-100 50
Zink (Zn) 10-50 300
Zinn (Sn) 1-20 50

Bodenlebewesen

Auch auf die Bodenlebewesen hat die Düngung vielfältigen Einfluss. Mineraldüngern wird ein "unbiologischer" Einfluss angelastet, weil die allgemeine Annahme vorherrscht, dass sie den Boden und die Lebewesen darin schädigen. Es ist zweifellos möglich, dass die Bodenlebewesen unter den bereits genannten Einflüssen, wie Versauerung und Strukturschädigung, leiden. Auf sehr stark gedüngten Feldern findet man beispielsweise oftmals weniger Regenwürmer als auf schwächer gedüngten. Es lassen sich jedoch auch viele Gegenbeispiele anführen, in denen das Bodenlebe infolge von reichlicher Mineraldüngung erst richtig aktiviert wurde. Organische und mineralische Dünger haben einen enormen Einfluss auf die Menge und die Zusammensetzung der Bodenlebewesen. Generell ist die Gesamtaktivität des Bodenlebens bei höherer Bodenfruchtbarkeit größer.

Düngungseinfluss auf das Wasser

Da Wasser ein wichtiger Umweltfaktor ist, sind negative Auswirkungen der Düngung auf das Trinkwasser oder auf die Oberflächengewässer kritisch zu betrachten. Ziel der Düngung ist es, das natürliche Nährsubstrat der Pflanzen, also den Boden, mit Nährstoffen anzureichern. Das aus dem Boden abfließende Wasser soll davon jedoch nicht betroffen sein. In humiden Klimagebieten mit einem ständigen Wasserstrom wäre dies nicht möglich, wenn die Böden nicht eine enorme Filterkapazität besäßen. Nichtsdestotrotz geben alle Böden einen geringen Nährstoffanteil an das durchfließende Wasser ab. Die Nährstoffauswaschung hängt jedoch nicht von der Düngerhöhe ab, sondern von zahlreichen anderen Faktoren. Es ist also eine Fehlannahme, dass bei steigender Düngung auch der Nährstoffverlust steigt. Es ist durchaus möglich, dass ein intensiv gedüngtes Feld weniger Nährstoffe an das Wasser abgibt, als Ödland oder Wald ohne Düngung. Des weiteren bestehen bezüglich der Auswaschungsgefahr erhebliche Unterschiede zwischen den Nährstoffen.

Es kann zu folgenden negativen Auswirkungen auf das Wasser kommen:

  • eine Nitrat-Belastung des Grundwassers im Hinblick auf die Trinkwasserqualität
  • eine Phosphat-Belastung der Oberflächengewässer im Hinblick auf die Eutrophierung.

Nitrat

Im Trinkwasser sollten nicht mehr als 20 ppm Nitrat enthalten sein. Bei einer Intensivdüngung in der Nähe von Brunnen und infolge von hohen Stickstoff-Verlusten aus Böden mit geringer Filterkapazität, kann dieser Grenzwert überschritten werden. Daher ist die Düngung in Grundwasser-Schutzgebieten eingeschränkt.
Auf den üblicherweise genutzten Flächen variiert die Stickstoffauswaschung enorm. Es können zwischen 5 und 50 kg Nitrat pro Hektar ins Grundwasser gelangen. In Sonderfällen können diese Werte auch überschritten werden.

Die Stickstoffauswaschung ist jedoch nicht automatisch mit der Düngungshöhe gekoppelt. Die größten Verluste sind auf unsachgemäße Anwendung zurückzuführen und können deshalb durchaus verringert werden. Aus diesem Grund sind folgende Maßnahmen zu empfehlen:

  • Geringhalten des Nitratüberhanges im Herbst, da die Auswaschung hauptsächlich im Winter und Frühjahr erfolgt
  • gezielter Stickstoffeinsatz nach Diagose zur Vermeidung von unnötigem Aufwand (siehe Bodenuntersuchungen)
  • Anwendung weniger leicht löslicher/im Boden weniger mobiler Dünger
  • Vermeiden von Düngerverlusten durch Abspülen von gefrorenem Boden in hängigem Gelände
  • Erhöhung der Speicherkapazität für Stickstoff durch Förderung des Bodenlebens
  • Erhöhung der Wasserspeicherfähigkeit zur Vermeidung unnötiger Wasserverluste.

Phosphat

Die Nährstoffanreicherung in den Oberflächengewässern ist oftmals durch vermehrte Phosphat-Zufuhr bedingt. Vemehrte Phosphatzufuhr steigert das Algenwachstum. Der Abbau abgestorbener Algenmasse verbraucht enorm viel Sauerstoff. Infolge des Sauerstoffmangels, der daraus hervorgeht, sterben große Fischmengen.

Es steht mittlerweile außer Zweifel, dass die größte Phosphor-Zufuhr aus den Siedlungsabwässern stammt. Der Anteil der Düngung an der gestiegen Phosphatbelastung dürfte bei 5 bis 10 % liegen. Diese Angabe gilt für die mineralische Phosphatdüngung. Durch starke Gülledüngung hingegen können auf grundwassernahen Böden wesentlich höhere Werte erreicht werden.

Durch Auswaschung und Abspülung gelangt das Phosphat in die Gewässer. Bei den meisten grundwasserfernen Böden ist die Auswaschung gering. Sie beträgt weniger als 1 kg Phosphat pro Hektar. Diese Werte gelten gleichermaßen für stärker und weniger mit Phosphat gedüngte Böden. Es ist somit eher abwegig, aus dem Anstieg der Phosphatdüngung einen zunehmenden negativen Einfluss auf die Gewässer abzuleiten. Selbst in leicht löslicher Form wird Düngerphosphat im Boden weitestgehend immobilisiert. Gerade das stellt auch das Hauptproblem der Phosphatdüngung dar. Die lokal höhere Zufuhr von Phosphat zu Gewässern, infolge der Wassererosion, ist vielmehr auf eine falsche Düngeranwendung, als auf dessen Inhaltsstoffe an sich zurückzuführen.

Generell lässt sich sagen, dass die notwendige Eutrophierung des Bodens nicht zwangsläufig zu höheren Nährstoffverlusten führt. Wichtig ist es, gezielt zu düngen, denn dann hält die Eutrophierung die Verluste viel mehr in einem Rahmen, der noch im Bereich natürlich vorkommender Nährstoffverluste liegt. Die tatsächlich entstehenden Umweltschäden sind meist auf eine unsachgemäße Düngung zurückzuführen.

Düngungseinfluss auf die Luft

Die Düngung erhöht sowohl die Erträge an organischer Substanz, als auch die Sauerstofferträge, da O2 bei der Photosynthese ausgeschieden wird. Die Sauerstoffanlieferung ist in der gleichen Größenordnung anzusiedeln wie die Höhe des Gesamtertrags. Wenn der Ertrag durch die Düngung also um das Doppelte erhöht wird, so wird auch die Sauerstoffausscheidung auf das Doppelte gesteigert. Die Sauerstoffproduktion der Felder ist deshalb weit höher als die von Wald oder Ödland. Ein gut gedüngtes Feld produziert für mindestens 10 Menschen mehr Sauerstoff als ein kaum gedüngtes.

Doch die Photosynthese sorgt nicht nur für einen erhöhten Sauerstoffgehalt der Luft, sondern entgiftet sie gleichzeitig, indem sie der Luft Kohlenstoffdioxid entnimmt. Des weiteren filtern die Pflanzen toxische Stoffe aus der Luft. Auch diese Aspekte werden durch die Düngung verstärkt. Die Düngung wirkt sich somit positiv auf die Zusammensetzung der Atemluft aus.

Die Düngemittel geben nur teilweise und auch nur in geringen Mengen nachteilig wirkende Stoffe ab. Hier ist die gelegentliche Freisetzung von Ammoniak und die Abgabe von Stickoxiden zu erwähnen. Dies wird jedoch durch die Luftreinigung der Pflanzen überkompensiert.

Denitrifikation und kosmische UV-Strahlung

Neben molekularem Stickstoff (N2) entstehen bei der Denitrifikation im Boden auch Stickoxide (NO, NO2, N2O). NO und NO2 kehren mit dem Regen als verdünnte Säuren zum Boden, bzw. zum Wasser zurück. Dadurch bewirken sie eine geringe zusätzliche Versauerung, die jedoch kaum von Belang ist. Das N2O hingegen ist relativ reaktionsträge und steigt teilweise bis zur Ozonschicht der Stratosphäre auf und fördert dort den Abbau des Ozons, ein wichtiger Filter gegen schädliche kosmische Ultraviolett-Strahlung. Da mit zunehmender Stickstoffdüngung auch mehr N2O gebildet wird, liegt die Annahme nahe, dass Düngung zum Abbau des Ozons beiträgt. Dies ist jedoch nur in einem sehr geringen Umfang der Fall. Der Anteil des N2O an den Denitrifikation-Produkten liegt bei etwa 5 %. Die Dünger tragen somit nur wenige Prozent zur Erhöhung des "natürlichen" Wertes bei.

Quellen

Arnold Finck (1989): Dünger und Düngung. VCH Verlag. Weinheim. ISBN 3527258051