Düngemittel

Düngung mit Stallmist aus dem Miststreuer

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

Dünger oder Düngemittel ist ein Sammelbegriff für Stoffe und Stoffgemische, die in der Landwirtschaft und im Gartenbau dazu dienen, das Nährstoffangebot der Kulturpflanzen zu erhöhen. Meistens können dadurch höhere Erträge oder schnelleres Wachstum erzielt werden. Ein Grundprinzip der Düngung folgt dem liebigschen Minimumsgesetz.

Wichtigste Bestandteile eines Düngers sind meist die Hauptnährelemente Stickstoff (N), Phosphor (P) und Kalium (K), da ein Mangel an diesen Nährstoffen in vielen Böden das Pflanzenwachstum beschränkt. Diese Düngerbestandteile werden gesondert (Einnährstoffdünger) oder in Mischungen (Mehrnährstoffdünger) angeboten, die den Anforderungen der jeweiligen Kulturpflanzen möglichst gerecht werden sollten. Dünger, welche Stickstoff, Phosphor und Kalium enthalten, werden NPK-Dünger oder Volldünger genannt. In zweiter Linie enthalten Dünger auch Schwefel, Calcium und Magnesium. Schließlich benötigen Pflanzen auch Spurenelemente, die auch in Düngern vorkommen können oder als spezielle Spurenelementdünger angeboten werden.

Vereinfacht kann man sagen, Stickstoff dient der Erzeugung von Blattmasse, Phosphor dient der Blüten- und Fruchtbildung, Kalium stärkt die Holzbildung und Pflanzenstatik, Magnesium fördert die Nährstoffaufnahme.

Der gelegentlich kursierende Ausdruck Kunstdünger wird häufig falsch verwendet. Sprachlich verweist er auf synthetisch hergestellte Dünger, organische wie mineralische. Der Begriff wird aber manchmal als Synonym nur für mineralische Dünger verwendet, in der falschen Annahme, nur mineralische Dünger würden synthetisiert.

Inhaltsverzeichnis

1 Geschichte des Düngers
2 Düngerarten
- 2.1 Mineralischer Feststoffdünger
- 2.2 Organische Dünger
3 Düngerverbrauch
4 Die größten Düngerproduzenten
5 Mineralische Nährstoffe und ihr Einsatz
6 Vorteile des Düngens
7 Gefahren des Überdüngens
8 Düngungseinfluss auf den Boden
9 Düngungseinfluss auf das Wasser
- 9.1 Nitratbelastung des Grundwassers
- 9.2 Phosphatbelastung der Oberflächengewässer
10 Düngungseinfluss auf die Luft
- 10.1 Organische Dünger
- 10.2 Mineralischer Feststoffdünger
11 Einzelnachweise
12 Siehe auch
13 Literatur
14 Weblinks

Geschichte des Düngers

Seit minoischer Zeit wurden landwirtschaftlich genutzte Felder zur Steigerung der Ernte mit tierischen und menschlichen Fäkalien bestreut. Im 19. Jahrhundert begann man auch Asche, Kalk und Mergel als Dünger zu verwenden.

Verschiffung von Guano im 19. Jahrhundert

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

Zwischen 1905 und 1908 entwickelte der Chemiker Fritz Haber die katalytische Ammoniak-Synthese. Dem Industriellen Carl Bosch gelang es daraufhin, ein Verfahren zu finden, das die massenhafte Herstellung von Ammoniak ermöglichte. Das Haber-Bosch-Verfahren bildete die Grundlagen der Produktion von synthetischem Stickstoff-Dünger, dem sogenannten „Kunstdünger“ (zur Problematik des Begriffs s. o.).

Seit dem Zweiten Weltkrieg brachte die Industrie immer wirksamere und gezielter einsetzbare chemische Düngemittel auf den Markt. Im letzten Viertel des 20. Jahrhunderts geriet der synthetische Dünger jedoch zunehmend in die Kritik, da seine übermäßige Verwendung für verschiedene ökologische Schäden wie die Ermüdung des Bodens, Sauerstoffmangel und Fischsterben verantwortlich gemacht wurde. Seit ca. 1985 sinkt der Verbrauch von mineralischen Düngemitteln in Deutschland.

Düngerarten

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

Mineralischer Feststoffdünger

Kalkammonsalpeter

Im anorganischen Dünger oder Mineraldünger liegen die düngenden Elemente meist in Form von Salzen vor (Ausnahme: Flüssigammoniakdünger). Die Herkunft mineralischer Dünger ist in letzter Konsequenz fast immer in der bergmännischen Gewinnung von Mineralien (oder fossiler Energie) zu sehen. Meist ist dem Einsatz eine mehr oder minder intensive chemische Veränderung vorgelagert (Haber-Bosch-Verfahren; Phosphataufschluss). Teilweise kommen aber auch Bergbauprodukte geringeren Veredlungsgrades, z. B. Kalisalze und Kalk, zum Einsatz. Mineraldünger haben einen großen Produktivitätsfortschritt in der Landwirtschaft ermöglicht und werden heute sehr häufig eingesetzt. Problematisch sind die synthetischen Dünger in Anbetracht des enormen Energieaufwandes bei der Herstellung. Mineralische Phosphatdüngung führt zudem zu einer Anreicherung des toxischen und radioaktiven Metalls Uran im Boden und damit in der Nahrungskette, da Phosphat und Uran über das Mineral Apatit chemisch eng aneinander gebunden sind. Zudem kommt es zu einer Anreicherung des ebenfalls giftigen Metalls Cadmium, das über die Pflanzen in die menschliche Nahrungskette gelangt.

In diesem Sinne ist die Verfügbarkeit von metallarmen Rohphosphaten ein elementares Marktkriterium für die Herstellung qualitativ hochwertiger Phosphatdüngemittel. Die Ausbeutung metallarmer Phosphatlagerstätten, bzw. der Phosphatmineralien an sich, ist ein Ressourcenproblem der industriellen Zivilisation überhaupt. So gehen auf der Pazifikinsel Nauru die Förderraten ihres Hauptexporterzeugnisses Phosphat seit der Mitte der 1970er Jahre kontinuierlich zurück; sie sind nun praktisch bei Null angelangt.

Für uranreiche Phosphatlagerstätten ist ein Zusammenhang zur Kernenergiewirtschaft zu diskutieren, denn der Uranpreis stellt ein Entscheidungskriterium dar, ob eine Metallabscheidung wirtschaftlich ist oder der Produzent ein Interesse an einer Düngervermarktung der Phosphate im unveränderten Zustand hat.

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

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

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

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

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

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

Organische Dünger

Kompost

Hornspäne

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

Beispiele für organische Dünger:

Düngerverbrauch

Düngemittelverbrauch ausgewählter Staaten und Regionen 1961–2002

Der weltweite Verbrauch an Düngemitteln betrug 1999 141,4 Mio. Tonnen (Quelle: FAO). Der gesamte Energiebedarf für beispielsweise eine Tonne Stickstoff einschließlich Herstellung, Transport und Ausbringung beträgt etwa zwei Tonnen Erdöl^[1].

Die größten Verbraucher-Länder waren (1999 in Mio. Tonnen):

China	36,7
Vereinigte Staaten:	19,9
Indien:	18,4
Brasilien:	5,9
Frankreich:	4,8
Deutschland:	3,0
Pakistan:	2,8
Indonesien:	2,7
Kanada:	2,6
Spanien:	2,3
Australien:	2,3
Türkei:	2,2
England:	2,0
Vietnam:	1,9
Mexiko:	1,8

Diese Zahlen sind insofern relevant, als die Herstellung von Stickstoffdünger sehr energieintensiv ist. Sie geben jedoch keine Information über das Pro-Kopf- bzw. Pro-Hektar-Verhältnis. Letzteres kann für ausgewählte Staaten und Regionen aus der Grafik abgelesen werden.

Die größten Düngerproduzenten

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

Die wichtigsten Produzenten von Düngemitteln

Die größten Düngerproduzenten weltweit (2002)
Quelle: Handelsblatt *Die Welt in Zahlen* (2005)
Rang	Land	Produktion (in Mio. t)	Rang	Land	Produktion (in Mio. t)
1	China	23,6	9	Ägypten	1,5
2	Indien	10,6	10	Saudi-Arabien	1,3
3	USA	9,4	11	Polen	1,2
4	Russische Föd.	6,0	12	Bangladesch	1,1
5	Kanada	3,8	13	Niederlande	1,1
6	Indonesien	2,9	14	Deutschland	1,0
7	Ukraine	2,3	15	Frankreich	1,0
8	Pakistan	2,2

Weitere Tabellen zu Produktionsdaten findet man hier:

Industrie – die Hauptproduzenten von: Aluminium, Eisen, Kunstfasern, Papier, Stahl, Zement
Bergbau – die Hauptfördernationen von: Bauxit, Blei, Eisenerz, Diamanten, Gold, Kupfer, Platin, Silber, Zink, Zinn

Mineralische Nährstoffe und ihr Einsatz

Düngerstreuer zur Ausbringung von gekörntem Festdünger

Nährstoffaufnahme der Pflanzen

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

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

Nährstoffaufnahme aus der Bodenlösung

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

Nährstoffaufnahme durch das Blatt

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

Vorteile des Düngens

Durch bedarfsgerechte Düngung können die, zur Ernährung der Menschen nötigen, landwirtschaftlichen Erträge deutlich gesteigert werden. Durch die organische Düngung werden die Bodenlebewesen und Mikroorganismen gefüttert, welche die organischen Materialien des Bodens mineralisieren und pflanzenverfügbar machen. Mineralische Dünger sind meist direkt pflanzenverfügbar bzw. unterliegen nur chemischer Umwandlung, wie bei der Nitrifikation von Ammonium zu Nitrat.

Gefahren des Überdüngens

Überdüngung und Drainage: Gewässer-Eutrophierung

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

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

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

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

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

Düngungseinfluss auf den Boden

Die Bestandteile des Düngers haben folgende Einflüsse auf den Boden:

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

Einflüsse auf chemische und physikalische Bodeneigenschaften

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

Einfluss auf Bodenlebewesen

Die Absenkung des pH-Wertes und eine überhöhte Salzkonzentration können das Bodenleben beeinträchtigen. Außerdem geht mit steigender N-Düngung die Aktivität N-bindender Bakterien zurück. Insgesamt fördert eine ausreichende Bodenversorgung mit organischen und mineralischen Düngern die Menge und Vielfalt der Bodenlebewesen. Diese beeinflussen entscheidend die Bodenfruchtbarkeit. Bei ordnungsgemäßer mineralischer Düngung bleibt die Regenwurmdichte weitgehend stabil. Durch wirtschaftseigene organische Dünger wird der Regenwurmbesatz gefördert.

Anreicherung mit Metallen

Über die Anreicherung des Bodens mit Schwermetallen durch mineralische Düngung gibt es zahlreiche Untersuchungen. Von den in der Landwirtschaft und im Gartenbau verwendeten Mineraldüngern enthalten viele Phosphatdünger einen natürlichen Gehalt an Uran und Cadmium. Diese Schadstoffe können sich im Boden anreichern und auch in das Grundwasser gelangen.

Die Folgen der Verwendung von Phosphatdünger und der Zusammenhang erhöhter Urangehalte in Mineral- und Trinkwässern mit der Geologie der Grundwasserspeichergesteine wurden jüngst erstmals bundesweit untersucht^[2]. Dabei stellte sich heraus, dass erhöhte Urangehalte vorwiegend an Formationen wie Buntsandstein oder Keuper gebunden sind, die selbst geogen erhöhte Urangehalte aufweisen. Allerdings sind örtlich auch bereits Urangehalte aus landwirtschaftlicher Phosphatdüngung in das Grundwasser durchgeschlagen, denn Rohphosphate enthalten 10 - 200 mg/kg Uran, was bei einer ordnungsgemäßen Düngung zu einem Eintrag von ca. 5 g/ha/a Uran führen kann.

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

Düngungseinfluss auf das Wasser

Natriumnitrat („Chilesalpeter“)

Eine Verschlechterung der Wassergüte durch Düngung kann erfolgen bei

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

Nitratbelastung des Grundwassers

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

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

Folgende Maßnahmen zur Verminderung der Nitratbelastung sind zu empfehlen:

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

Wasser ist ein kostbares und für den Menschen unentbehrliches Gut. Es kann nicht ersetzt werden. Die Versorgung der Bevölkerung mit hochwertigem Trinkwasser muss in ausreichender Menge sichergestellt werden. Gefährdungen der Wassergüte müssen soweit als möglich vermieden werden.

Phosphatbelastung der Oberflächengewässer

Eutrophierungserscheinungen im nördlichen Bereich des Kaspischen Meeres östlich der Wolgamündung, Algenblüte durch hohe Düngerzufuhr (Satellitenaufnahme von 2003)

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

Phosphate gelangen in Oberflächengewässer durch

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

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

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

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

Düngungseinfluss auf die Luft

Mist lagert zur Ausbringung auf einem Feld

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

Organische Dünger

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

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

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