Umweltschonende Verwertung von Klärschlamm in der

Pflanzenbauwissenschaften 2/03

Pflanzenbauwissenschaften, 7 (2), S. 82–91, 2003, ISSN 1431-8857, © Verlag Eugen Ulmer GmbH & Co., Stuttgart

Umweltschonende Verwertung von Klärschlammin der LandwirtschaftP-Wirkung des Klärschlammes in Abhängigkeit von der P-Fällung und vom BodenEnvironmental Use of Sewage Sludge in AgriculturePhosphorus-Effect of Sewage Sludge Related to Phosphorus-Precipitation and Soil

Ortrun Onnen2, H. K. Barth1 & J. Oehmichen2

1 FB 1 Universität Paderborn,2 FB Agrarwirtschaft Fachhochschule Südwestfalen, Soest

Zusammenfassung

Im Sinne der Kreislaufführung ist die umweltgerechteVerwertung von Klärschlamm anzustreben. Im Gefäßver-such wurden die Düngewirkung verschiedener Klär-schlämme und die Auswirkungen auf den Boden im Ver-gleich zu mineralischen Düngern untersucht. Dazu wurdendrei flüssige und drei stichfeste Klärschlämme kommuna-ler Klärwerke überprüft, bei denen für die Fällung der Phosphate unterschiedliche Fällmittel (Eisensalz, Alumi-nat und Eisensalz plus Kalkung) eingesetzt wurden. Alter-nativ wurde mit Superphosphat und Hyperphos gedüngt.Als Substrate dienten in der dreijährigen Fruchtfolge (Ein-jähriges Weidelgras, Weizen/Mais, Hafer) ein Sand- undein Lößboden.Bezüglich der Phosphor (P) – Wirkung in Abhängig-

keit von der Fällung und des Substrates sollte flüssiger Klärschlamm mit einer P-Fällung durch Eisensalz bevor-zugt ausgebracht werden. Diese Form erreichte die höchs-ten Erträge und die beste P-Ausnutzung im Vergleichder unterschiedlichen Klärschlammdüngungsvarianten(97 % der Ausnutzung von Superphosphat nach dreiJahren). Es haben sich keine Hinweise ergeben, die bei der Düngung mit Klärschlämmen eine von mineralischenDüngemitteln abweichende Berücksichtigung der P-Ge-halte im Rahmen der Düngeverordnung erfordern. Unter Abwägung der diskutierten Fakten kann festgestellt wer-den, dass die Verwendung von schadstoffarmen Klär-schlämmen in der Landwirtschaft umweltschonend mög-lich ist.

Schlüsselworte: Klärschlamm, Phosphat, Gefäßversuch

Summary

From an ecological point of view, environmentally friendly usage of sewage sludge is a goal worth strivingfor. In a pot experiment, sewage sludge was compared with mineral fertilizers in order to evaluate its fertilizingeffects and its effects on the soil. In this respect three liq-uid and three firm sewage sludges from different purifica-tion plants were tested, each using different substances for phosphate precipitation (FeCl3, NaAlO2, FeCl3 + CaO).The soils used were sand respective loess in a three-year crop rotation (annual ryegrass, wheat/corn, oat).

With respect to plant availability of Phosphorus (P)liquid sludge with P-precipitation by the use of iron salt is the preferred choice. This results in the highest yieldand best P-use (97% from the mineral fertilizer). Among the different variants of sewage sludge fertilisation usingliquid there was no reduction that a different P-content from that of mineral fertilizers needs to be in the fertilizer regulations. From the results discussed it can be concluded that, in agriculture, the environmentally friendly usageof sewage sludge with low pollutant concentrations is feas-able.

Keywords: sewage sludge, phosphorus, pot experiment

Einleitung

Durch die veränderten gesetzlichen Bestimmungen (1992 Novellierung der Klärschlammverordnung, 1993 TA Sied-lungsabfall, 1994 Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz,1997 Novellierung der Düngeverordnung und Dünge-mittelverordnung, 1999 Bundesbodenschutzgesetz) unddurch den quantitativen Zuwachs von Klärschlamm (1988 2,09 Mill. t Trockensubstanz (ANONYMUS 1992) und 1998 2,7 Mill. t Trockensubstanz (ANONYMUS 1998) gewinnt die ökologisch sinnvolle Verwertung von Klärschlamm zunehmend an Bedeutung. Die Deponierung in ihrer bis-herigen Form ist durch die Vorgaben der TA Sied-lungsabfall vom 14. Mai 1993 nicht mehr zulässig. ImJahre 2005 wird die derzeitig noch geltende Übergangszeit für die Deponierung auslaufen. Die landwirtschaftliche und thermische Verwertung werden dann die Hauptver-wertungswege darstellen. Im Sinne des Umweltschutzes ist bei der landwirtschaftlichen Verwertung ein Konzept erforderlich, welches die verschiedenen pflanzenbaulichenProblemfelder verbindet, die da sind: die Optimierung der Erträge nach Menge und Qualität, die Erhaltung der Er-tragsfähigkeit der Böden und die Umsetzung einer um-weltverträglichen Pflanzenernährung (LÜTKE ENTRUPet al. 1998).In Nordrhein-Westfalen sind die Böden gut bis sehr gut

mit Phosphat versorgt. Die meisten Ackerböden sind inden Gehaltsklassen C (4,4–7,9 mg P 100 g–1Boden) und D(8,3–14 mg P 100 g–1 Boden) wiederzufinden (WERNER&BRENK 1998). Die Düngebemessung nach „guter fachli-cher Praxis“ orientiert sich an dem Nährstoffentzug unter

Onnen et al., Phosphor-Wirkung des Klärschlammes in Abhängigkeit von der Phosphorfällung und vom Boden 83


Berücksichtigung der im Boden verfügbaren Nährstoffe.In Gehaltsklasse C würde eine Erhaltungsdüngung nachdem vollen Pflanzenentzug erfolgen können, in Gehalts-klasse D nur nach dem halben Entzug. In viehhaltungsin-tensiven Regionen stellt der Wirtschaftsdünger eine zu-sätzliche P-Quelle dar. Eine flächendeckende Phosphat-düngung mit Klärschlamm ist dadurch nicht möglich.Dagegen weisen Gemeinden des Rheinlandes, des Sauer-landes und Gemeinden in Ostwestfalen/Lippe noch einfreies Verwertungspotenzial für Klärschlamm aus. Das heißt, Phosphat ist für die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlamm zum limitierenden Faktor geworden.Gezielte Dünge- und Anwenderberatungen für die Land-wirte, wie sie vereinzelt erfolgen, sind daher zu begrüßen.

Daneben stellt sich die Frage nach der Pflanzenverfüg-barkeit des durch Klärschlamm eingebrachten P. Die Ver-fügbarkeit ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig.Diese sind erstens die Bodeneigenschaften wie pH-Wert,Redoxpotenzial, Bodenart, Humusgehalt, organische Sub-stanz, P-Versorgungszustand, zweitens die Schlammbe-handlung und angewandte P-Fällungsmethode oftmals mit Eisen- und Aluminiumsalzen in der Kläranlage und drit-tens das P-Aneignungsvermögen der Pflanzen (STICHLER1983; TIMMERMANN et al. 1980). In dieser Arbeit wird der Einfluss der angewandten P-Fällungsmethode in der Klär-anlage behandelt. Über die P-Düngewirkung der unter-schiedlich gefällten Klärschlämme gibt es kontroverseDiskussionen. Nach SUNTHEIM & DITTRICH (1996) stellt Klärschlamm keinen wertvollen P-Dünger dar, da Klär-schlämme nur langsam fließende P-Quellen sind. STICH-LER (1983) gibt im Vergleich zum Monocalciumphosphat Werte über die Phosphat-Wirksamkeit bei Klärschlämmen zwischen 20 und 100 % an. TIMMERMANN et al. (1980) setzen in den Untersuchungen Klärschlämme aus der me-chanischen bzw. mechanisch-biologischen Reinigung undKlärschlämme, die nach der dritten Reinigungsstufe d. h.der chemischen P-Fällung anfallen, ein. Während erstge-nannte eine geringere P-Verfügbarkeit und P-Wirksamkeit im Vergleich zu Thomasphosphat besitzen, konnte bei denletztgenannten eine vergleichbare P-Löslichkeit und inGefäßversuchen eine der Thomasphosphat-Düngung ent-sprechende Wirkung festgestellt werden. KLUGE et al.(1997) und GUTSER (1996) sehen einen wesentlichen Fak-tor der schlechteren Wirksamkeit von Klärschlamm-Phosphat im Vergleich zum Mineraldüngerphosphat in der schlechteren räumlichen Verteilung im Wurzelbereich.Durch eine gleichmäßigere räumliche Verteilung könnte inZukunft die Wirksamkeit erhöht werden. Nach WERNER(1975) zeigen alle Klärschlämme eine verzögerte An-fangswirkung im Vergleich zu Dicalciumphosphat. Wäh-rend die Wirkungen der Klärschlämme auf sauren Bödennoch befriedigend waren, konnten auf neutralen Böden nur unbefriedigende Ergebnisse erzielt werden. DIEZ & WEI-GELT (1980) beurteilen die Verfügbarkeit des Phosphates im Klärschlamm auf schwach sauren Böden etwas besser,auf neutralen Böden etwas schlechter, im Mittel der Bödenaber etwa mit einer NPK-Düngung (P in Form von Phos-phatkali zu Winterweizen und als Volldünger zu Gerste und Zuckerrüben) vergleichbar. FISCHER (1994) geht lang-fristig von einer vollen Anrechenbarkeit der P-Gehaltebei der Düngeplanung aus. RÖMER & SAMIE (2002) unter-suchten nicht Klärschlämme mit verschiedenen Fällungs-methoden, sondern Eisenschlämme mit einem engen und weiten molaren Fe :P-Verhältnis auf unterschiedlichenBöden. Während ein Klärschlamm mit einem engen mola-ren Fe :P-Verhältnis von 1 :1,2 in Ackerböden voll dün-gewirksam war, erzielte die P-Menge eines Klärschlam-mes mit weitem molaren Fe-P-Verhältnis von 1 :0,3 nur

eine Anrechenbarkeit von 70–80 %. Diese unterschied-liche Verfügbarkeit der Klärschlämme im Vergleich zummineralischen P-Dünger könnte die Ursache sein, dass dieEmpfehlungen für die Verwendung von mit Eisensalzengefällten Klärschlämmen so unterschiedlich sind. RÖMER& SAMIE (2002) empfehlen daher zum Schutze der Bödenaufgrund einer Erhöhung der P-Sorption auf den Einsatz von Eisensalzen zur P-Fällung zu verzichten.

Die Frage bei welchem Phosphat-Fällungsmittel diegrößte P-Verfügbarkeit vorhanden ist, ist bislang nicht befriedigend geklärt. In der Literatur finden sich dazu verschiedene Angaben. Je nach Autor werden unterschied-liche Fällungsverfahren bevorzugt. SUNTHEIM (1996) setzte in seinen Versuchen Klärschlämme mit unterschied-lichen P-Fällungsmethoden ein. Er verglich Fe-, Al- undBioschlämme mit Superphosphat bei verschiedenen Dün-gungsstufen von 0,1–1,0 g P pro Gefäß. Als Substrat wur-de ein P-armer sandiger Lehm eingesetzt. Bei den Fe-Schlämmen erreichte nur die höchste Düngungsstufe von1,0 g P pro Gefäß den Ertrag der Kontrolle (gleich 100 %),bei den Al-Schlämmen lagen ab der Stufe 0,4 g P proGefäß die Erträge oberhalb der Kontrolle. BARAN (1985),der in einem zweijährigen Gefäßversuch unterschiedlicheP-haltige Fällungsprodukte zu Düngungszwecken unter-suchte, gibt die Empfehlung, dass das Phosphat im Klär-schlamm mit Kalkhydrat bzw. Kalkhydrat plus Eisenchlo-rid gefällt werden soll, da sie eine mit Super- und Tho-masphosphat vergleichbare Wirkung zeigen.

Um diese Forschungslücke zu schließen, wurde ein Ver-such durchgeführt, bei dem die Überprüfung der Wirk-samkeit von Klärschlamm als Sekundärrohstoffdünger imVergleich zu mineralischem Phosphatdünger erfolgen sollte. Es sollte deshalb geprüft werden, ob das Phosphat aus festen oder flüssigen Klärschlämmen mit Fe-Fällung,Al-Fällung bzw. Fe-Fällung und Kalkung für das Pflan-zenwachstum unterschiedliche Wirkungen zeigt. Dazu wurden Gefäßversuche mit Sand- und Lehmböden über drei Jahre durchgeführt. Anhand der Erträge und der P-Entzüge sollten Schlüsse über den Düngewert verschie-dener Klärschlämme gezogen werden.

Material und Methoden

In zwei Gefäßversuchen wurde die P-Wirkung sechs ver-schiedener Klärschlämme im Vergleich zu zwei P-Mine-raldüngern untersucht (Tab. 1). Die beiden Versuche mit identischem Versuchsdesign liefen jeweils drei Jahre. DieGefäße der beiden Versuchsanlagen standen während des gesamten Versuchszeitraumes im Freien und waren dennatürlichen Witterungsverhältnissen ausgesetzt. Im erstenJahr erfolgte die P-Gabe. Es folgte eine viergliedrigeFruchtfolge (1. Jahr: 4 Schnitte Einjähriges Weidelgras, 2. Jahr: Sommerweizen und Mais, 3. Jahr: Hafer). Stick-stoff und Kalium wurden jährlich gedüngt (Ammonium-nitrat: 1. Jahr: 38/13/13/13 mg NH4NO3 100 g–1 Boden,2. Jahr: 32/11 mg NH4NO3 100 g–1 Boden und 3. Jahr 37/11 mg NH4NO3 100 g–1 Boden und Kaliumchlorid:1. Jahr: 38 mg KCl 100 g–1 Boden, 2. Jahr: 32 mg KCl100 g–1 Boden und 3. Jahr 21 mg KCl 100 g–1 Boden).Eine Magnesiumdüngung (3,8 mg MgO 100 g–1 Boden)erfolgte im zweiten Jahr zu Sommerweizen.

Die Klärschlämme aus dem Kreis Soest unterschieden sich in ihrer Konsistenz (flüssig und stichfest) sowie der angewandten Methode zur P-Fällung (Eisenchlorid, Natri-umaluminat und Eisenchlorid plus Kalkung) (Tab. 2). DieKlärschlämme entsprachen alle den Vorgaben der Klär-schlammverordnung § 4, Abs. 10, 11 und 12 AbfKläV, die

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Tab. 1: Versuchsserien zur Prüfung der P-Wirkung verschiedener Klärschlämme in Gefäßversuchen

Experimental design for the investigation of the P-effects of different sewage sludges in pot experiments

Faktor Stufen

Anlage 1 = 1995–19972 = 1996–1998

Klärschlamm- bzw. 1 = KontrolleP-Dünger-Varianten1) 2 = Klärschlamm, flüssig, P-Fällung mit FeCl3[436,68 mg P pro Gefäß 3 = Klärschlamm, flüssig, P-Fällung mit NaAlO24,85 mg P 100–1 g Boden] 4 = Klärschlamm, flüssig, P-Fällung mit FeCl3 + CaO

5 = Klärschlamm, stichfest, P-Fällung mit FeCl36 = Klärschlamm, stichfest, P-Fällung mit NaAlO27 = Klärschlamm, stichfest, P-Fällung mit FeCl3 + CaO8 = Superphosphat9 = Hyperphos

Bodenart 1 = Sand2 = Lößlehm

Wiederholung2) 1. Anlagejahr n = 72. Anlagejahr n = 63. Anlagejahr n = 5

Fruchtfolge 1. Anlagejahr: Lolium multiflorum westerwoldicum2. Anlagejahr: Triticum aestivum

Zwischenfrucht Zea mays3. Anlagejahr: Avena sativa

1) Charakterisierung der verschiedenen Klärschlamm- bzw. P-Dünger-Varianten siehe Tab. 22) Jährliche Reduzierung der Wiederholungen, da aufgrund der Entnahme der Bodenproben Boden fehlte

Tab. 2: Kennzeichnung der P-Varianten

Characteristics of the P-treatments

Variante Anlage 1 Anlage 21995:TS[%] P-Gehalt

in TS[%]

Einwaageje Gefäß[ml bzw. g]

1996:TS[%] P-Gehalt

in TS[%]

Einwaageje Gefäß[ml bzw. g]

1 0– 0– 00– 0– 0– 00–2 03,03 02,19 657,0 03,50 02,27 549,63 04,46 03,36 292,0 03,65 03,87 309,14 03,30 02,74 482,0 03,50 02,24 557,05 33,80 01,70 074,3 31,30 02,24 062,36 20,20 03,39 063,7 17,70 03,96 062,37 26,00 02,56 065,6 29,20 01,99 075,18 07,86 005,6 07,86 005,69 13,54 003,2 13,54 003,2

Untersuchungsergebnisse der Kläranlagen zeigt Tab. 3.Einheitlich wurde im ersten Jahr in alle Gefäße die einma-lige P-Gabe von 4,85 mg P 100 g–1 Boden bemessen.Für die Untersuchungen sind zwei Böden (Tab. 4) un-

terschiedlicher Bodenarten aus Nordrhein-Westfalen aus-gewählt worden, deren Phosphat-Gehalte im Durchschnitt der Gemeinden (P-Gehaltsgruppe C und D) von Nord-rhein-Westfalen liegen (WERNER & BRENK 1998). Für dieVariante „Sand“ wurde für beide Anlagen Ah-Materialeines Sandbodens eines Grünlandstandortes bei Hörstel,Kreis Steinfurt, gewählt. Für die Variante „Löß“ wurdeaus Merklingsen im Kreis Soest für beide Anlagen neues Ap-Al-Material einer Pseudogley Parabraunerde aus Lößentnommen.Die Klärschlamm- bzw. Mineraldüngung sowie die

jährliche Grunddüngung wurden in 9 kg Boden je Kick-Brauckmann-Gefäß eingearbeitet. Pflanzenschutzmaßnah-

men wurden anhand des Schadschwellenprinzips durch-geführt. Alle Gefäße wurden regelmäßig mit Wasser aufihr Sollgewicht eingestellt.Die Schnitte des Einjährigen Weidelgrases erfolgten bei

Silierreife. Beim Sommerweizen und Hafer wurden dieÄhren und die Halme getrennt geerntet. Der Mais wurdeals Gesamtpflanze direkt über dem Boden abgeschnitten.Anhand der getrockneten Proben wurde der Ertrag ermit-telt. Die absoluten Erträge der drei Anbaujahre sind nicht direkt miteinander vergleichbar, daher erfolgte die Um-rechnung in Relativerträge (Dünger-Variante Superphos-phat (8) gleich 100%). In dem gemahlenen Material wur-de der Gesamtphosphor-Gehalt der Pflanzen nach der amtlichen LUFA-Methode mittels Methodenbuch III,10.6.1 (NAUMANN et al. 1976) bestimmt.Die statistische Verrechnung der Daten (mehrfaktorielle

Varianzanalyse) erfolgte mit SPSS für Windows 6.0.1.



Tab. 3: Kennzeichnung der Klärschlamm-Varianten [ANONYMUS 1995, 1996]

Characteristics of the sewage-sludge-treatments

Varianten Einheit Grenzwert 002 004 0051) 0062) 007

Trockensubstanz % 003,1 002,9 032,4 019,0 0031.5pH-Wert 007,5 007,6–7,9 012,0 007,4 007,4Basisch wirksame % 008,4–9,3 010,0 019,4 005,5 014,0Stoffe (als CaO)

Nährstoffe in der Frisch-substanzOrganische Substanz % 001,5–1,6 001,0 013 010,4–10,9Gesamtstickstoff (N) % 000,22 000,1–0,14 000,8 000,72–0,79 000,76Ammoniumstickstoff (NH4NO3) % 000,12–0,14

00als N000,05–0,08 000,10

00als N000,13 000,16

Phosphat (P2O5) % 000,17 000,19 0v1,34 001,5 001,7Kaliumoxid (K2O) % 000,02 000,01 000,08 000,04 000,04Calciumoxid % 000,20 000,3 006,0 001,1 004,3Magnesiumoxid (MgO) % 000,02 000,04 000,20 000,06 000,32

Nährstoffgehalt in der TrockensubstanzOrganische Substanz % 050,0 040,5 040,7 055,0 034,7 Gesamtstickstoff (N) % 007,2 004,2 002,47 004,0 002,5Ammoniumstickstoff (NH4NO3) % 004,2

00als N002,1 000,31

00als N000,7 000,54

Phosphat (P2O5) % 005,3 006,2 004,14 0v7,5 005,4Kaliumoxid (K2O) % 000,77 000,34 000,25 000,2 000,14Calciumoxid % 007,5 010,0 018,5 005,6 014Magnesiumoxid (MgO) % 000,7 001,2 000,62 000,27 0v1,0

SchwermetalleBlei (Pb) mg kg–1 0900 210 0<5 209 097 0<5Cadmium (Cd) mg kg–1 0010/53) 001,5 001,0 001,6 003,4 0<1Chrom (Cr) mg kg–1 0900 050 066 032 052 061Kupfer (Cu) mg kg–1 0800 265 079 244 720 077Nickel (Ni) mg kg–1 0200 025 0029 029 030 030Quecksilber (Hg) mg kg–1 0008 001,4 000,5 001,1 001,0 0<0,5Zink (Zn) mg kg–1 2500/20003) 871 495 861 725 440

Organische SchadstoffeAOX mg kg–1 0500 204 095 199 200 090PCB Nr. 28 mg kg–1 0000,2 000,01 000,01 000,01 0<0,01PCB Nr. 52 mg kg–1 0000,2 000,2 000,01 000,01 0<0,01PCB Nr. 101 mg kg–1 0000,2 000,02 000,01 000,02 0<0,01PCB Nr. 138 mg kg–1 0000,2 000,04 000,01 000,03 0<0,01PCB Nr. 153 mg kg–1 0000,2 000,04 000,01 000,03 0<0,01PCB Nr. 180 mg kg–1 0000,2 000,03 000,01 000,02 0<0,01PCDD, PCDF ng TE kg–1 0100 024 000,01 030 0<0,01

1) Untersuchung ist vom Faulschlamm, der auf dem Schlammstapelplatz nachgekalkt wurde. Für den Versuch wurde jedoch ungekalkter Klärschlamm eingesetzt2) vom Klärschlamm flüssig P-Fällung mit Natriumaluminat (Variante 3) liegen keine Untersuchungsergebnisse vor3) Hoher Wert gemäß § 4 Abs. 11 und 12 AbfKläV, niederer Wert gemäß § 4 Abs. 12 Satz 2 AbfKläV

Tab. 4: Eigenschaften der Versuchsböden

Characteristics of the experimental soils

Prüfparameter Einheit Sand, 1995/96 Löß, 1995 Löß, 1996

pH-Wert 0,01 M CaCl2 05,7 06,4 06,7Kalium mg K 100 g-–1 Boden 02 13 22

Gehaltsklasse 0B 0C 0DMagnesium mg Mg 100 g–1 Boden 04 05 07

Gehaltsklasse 0C 0C 0DGesamt-P mg P 100 g–1 Boden 38 58 61CAL-P mg P 100 g–1 Boden 05,8 06,5 09,8

Gehaltsklasse 0C 0C 0Drelative P-Verfügbarkeit % 15,0 11.3 15,9Organische Substanz % Humus 01,4 02,6 02,6Bodenart Sand (S) toniger Schluff (Ut3) toniger Schluff (Ut3)



mit der Prozedur ,Anova‘. Eine Überprüfung der Varian-zen und der Differenzen der Mittelwerte auf ihre Signi-fikanzen wurde mit dem F-Test durchgeführt, wobeieine Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 % angenommen wurde.

Ergebnisse

Erträge

Einen Überblick über die Erträge als Mittelwerte der bei-den Versuchsanlagen vermittelt Tab. 5. Wie die Absolut-zahlen für Superphosphat (8) zeigen, wurde die größereErtragswirkung innerhalb der dreijährigen Versuchslauf-zeit auf den Lößböden erreicht. Im ersten Jahr wurden dieErträge bei jedem Schnitt geringer. Der Maisertrag der Löß-Varianten lag im zweiten Jahr gut doppelt so hoch wie die der Sand-Varianten.Die statistische Analyse der Relativerträge zeigt, dass

auf dem Sandboden beim Einjährigen Weidelgras (EW)keine ertragswirksame P-Wirkung zu verzeichnen war.Eine Ausnahme stellte der erste Schnitt des EinjährigenWeidelgrases der flüssigen Klärschlamm-Variante mit Eisen als Fällungsmittel (2) dar, der signifikant höhereErträge als die Kontrolle aufwies. Dadurch, dass der Bo-den der P-Gehaltsklasse C angehört, ist dies Ergebnis nicht weiter verwunderlich. Im zweiten Jahr (Weizenkorn-WK,

Weizenstroh-WS und Mais-MW) erreichte die Kontrollenicht mehr die hohen Erträge im Vergleich zu den gedüng-ten Varianten. Im dritten Jahr (Haferkorn-HK und Hafer-stroh-HS) bestanden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Varianten, auch wenn die Kontrolle diegeringsten Erträge aufwies.Bei den Löß-Varianten kam es erst ab dem Mais nach

Weizen im zweiten Jahr zu gesicherten höheren Relativer-trägen der Dünger-Variante Superphosphat (8) gegenüber den meisten anderen Varianten. Ebenfalls keine signifi-kanten Unterschiede waren bei der flüssigen Klär-schlamm-Variante mit Eisenfällung (2) festzustellen, auch wenn diese nur 87,7 % der Superphosphat-Variante er-reichte. Im dritten Jahr konnten die Kontrolle (1) und dieHyperphos-Variante (9) das hohe Ertragspotenzial der Superphosphat-Variante nicht mehr erreichen.Betrachtet man die Sand-Varianten, so erkennt man,

dass die Relativerträge des Einjährigen Weidelgrases unddes Weizens im Durchschnitt der Anlagen und Varianten unter 100% lagen. Erst beim Mais nach Weizen kam es zu einem starken Anstieg der Relativerträge von ca. 130 % und damit zum höchsten Anstieg innerhalb der Frucht-folge. Die Relativerträge des Haferkorns erreichten ca.100 %, die Relativerträge des Haferstrohs waren mit 93 %geringfügig niedriger. Auf dem Lößboden war hingegeneine andere Entwicklung erkennbar. Die Relativerträgelagen bei den vier Schnitten des Einjährigen Weidelgrases oberhalb von 100%, besonders bei dem vierten Schnitt

Tab. 5: Erträge (%) in Abhängigkeit der Ernten, Substrate und Varianten. Mittelwerte der 2 Anlagen, Dünger-Variante Superphosphat (8) =100 %, GD (5 %) ErtragErnte/Substrat/Variante = 17,8; GD (5 %) ErtragErnte/Substrat = 5,9; GD (5 %) ErtragSubstrat/Variante = 5,9

Yield (%) depending on crops, soils and varities, average of systems, fertilizer-varity superphosphate (8) = 100%, GD (5%) yieldcrop/soil/varity =17,8; GD (5%) yieldcrop/soil = 5,9 GD (5%) yieldsoil/varity = 5,9

Sub. Var. 1. Jahr 2. Jahr 3. Jahr 1.–3. Jahr

EW1 EW2 EW3 EW4 WK WS MW HK HS DS

Sand 81) 028,6 023,7 017,2 016,8 037,4 048,9 014,7 049,3 042,6100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

1 089,92 093,12 085,86 101,66 062,20 075,81 115,23 090,02 088,05 089,102 113,07 108,77 096,12 104,00 090,56 091,89 142,47 103,47 103,57 105,993 101,59 099,93 096,84 078,62 090,78 088,64 118,57 111,94 099,98 098,544 086,71 088,63 091,12 089,93 083,47 085,49 155,18 089,49 079,90 094,555 092,75 091,72 089,37 114,39 088,77 090,15 169,62 098,92 086,13 102,426 092,34 099,44 091,19 105,70 104,16 100,95 145,29 104,53 100,80 104,937 088,47 094,61 086,83 090,71 087,00 081,16 139,99 092,43 091,38 094,739 089,23 097,00 084,88 095,08 095,56 095,01 105,74 104,75 090,17 095,27

DS 094,90 097,02 091,36 097,79 089,17 089,90 132,57 099,50 093,33 –

Löß 81 039,1 032,7 023,3 024,5 043,4 065,1 034,6 050,9 044,0100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

1 095,24 101,29 094,99 115,06 085,94 085,55 067,94 063,52 059,82 085,482 108,80 107,95 104,5 112,64 083,69 086,90 087,70 088,24 091,22 096,853 103,41 105,85 107,52 112,85 089,05 091,81 077,51 098,35 095,69 098,004 107,26 101,68 098,48 121,77 093,78 094,13 071,30 087,53 092,92 096,545 098,02 101,41 103,43 110,53 098,32 095,94 074,43 080,52 082,50 093,906 099,19 100,91 100,22 112,76 093,56 094,07 076,26 083,91 084,45 093,937 099,22 102,23 095,49 114,74 096,63 096,80 076,35 078,78 074,55 092,759 098,06 095,18 097,48 111,00 095,47 096,25 099,58 072,39 068,89 092,70

DS 101,02 101,83 100,23 112,37 092,94 093,49 081,23 083,69 083,34 –

1 obere Zeile – absolute Erträge in g pro Gefäß, untere Zeile – relative Erträge in %

EW – Lolium multiflorum westerwoldicum (vier Schnitte/four cuts), WK – Triticum aestivum Korn/grain, WS – Triticum aestivum Stroh/straw, MW – Zea mays Ganzpflanze/whole plant, HK – Avena sativa Korn/grain, HS – Avena sativa Stroh/straw, DS – Durchschnitt der neun Ernten, average of nine crops




kam es zu einem Ertragsanstieg. Die Relativerträge vonWeizenkorn und -stroh fielen im Durchschnitt der Varian-ten unter 100%.Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Re-

lativerträge der Klärschlamm-Varianten z. T. nur gering-fügig unterhalb der Dünger-Variante Superphosphat lagen.Zwischen den Substraten wurden größere Differenzen erst ab der Kultur Mais nach Weizen erkennbar. Von da anlagen die Relativerträge der Sand-Varianten oberhalb der Löß-Varianten.

P-Entzüge

Bei der Betrachtung der absoluten Entzüge der Super-phosphat-Varianten (Tab. 6) fällt auf, dass die P-Entzügeder Löß-Varianten in den ersten beiden Vegetationsjahrenhöher ausfielen als die Sand-Varianten. Erst im drittenJahr kam es zu einem vergleichbaren P-Entzug der beidenSuperphosphat-Varianten (8).Bei den Sand-Varianten Kontrolle (1), flüssiger und

stichfester Klärschlamm mit Fällungsmittel Eisen undKalkung (4 und 7) waren beim ersten Schnitt des Einjähri-gen Weidelgrases niedrige P-Entzüge (67–74 %) ermittelt worden. Diese lagen signifikant unterhalb der Entzügeder Dünger-Variante Superphosphat (8) bei jedoch statis-tisch gleichen Erträgen wie die Superphosphat-Variante.Auch wenn diese tendenziell am unteren Rand der Signifi-kanz lagen, weist dies auf einen Luxuskonsum zu Beginndes Versuches bei der Dünger-Variante Superphosphat hin.Bei den Löß-Varianten waren bei den P-Entzügen statis-

tische Unterschiede erst ab dem Maisanbau nach Weizen

zu beobachten. Ansonsten gab es zwei Ausnahmen. Imersten Schnitt des Einjährigen Weidelgrases entzog dieflüssige Klärschlamm-Variante mit dem FällungsmittelEisen (2) mit 124 % signifikant mehr als die Superphos-phat-Variante (8), erzielte dadurch jedoch keinen statis-tisch abgesicherten Mehrertrag. Bei dieser Variante kann zu Beginn des Versuches ein P-Überangebot vorgelegenhaben, das bereits nach dem ersten Schnitt abgebaut wor-den war. Bei der flüssigen Klärschlamm-Variante mit Fällungsmittel Eisen und Kalkung (4) trat dagegen der entgegengesetzte Fall ein. Für den signifikant höherenMehrertrag des vierten Schnittes von 122 % gegenüber der Superphosphat-Variante (8) war nicht mehr Phosphat demBoden entzogen worden.Bei der Kontrolle der Sand-Variante war trotz z. T. ge-

ringerer P-Entzüge im Vergleich zur Superphosphat-Variante bei den vier Schnitten des Einjährigen Wei-delgrases keine Ertragseinbuße zu erkennen. Ebenso ver-hielt es sich bei der Kontrolle der Löß-Variante. Hier wur-de ohne Düngung beim Einjährigen Weidelgras und beimWeizenkorn und -stroh der gleiche Ertrag wie bei der Dünger-Variante Superphosphat erreicht. Dies weist da-rauf hin, dass der P-Anfangsgehalt des Bodens ausreichendfür die Kulturen war und die zusätzliche P-Düngung nicht ertragswirksam umgesetzt werden konnte. Erst ab demWeizen beim Sandboden bzw. Mais nach Weizen beimLößboden erreichten die Kontrollen signifikant geringereEntzüge im Vergleich zur Superphosphat-Variante. Beiallen Klärschlamm-Varianten kam es erst ab demMais nachWeizen zu signifikanten Unterschieden im Vergleich zur Superphosphat-Variante. Bei den Sandböden bei denen

Tab. 6: P-Entzüge (%) in Abhängigkeit der Ernten, Substrate und Varianten. Mittelwert der 2 Anlagen, Dünger-Variante Superphosphat (8) =100 %, GD (5 %) P-EntzugErnte/Substrat/Variante = 21,5 GD (5 %) P-EntzugErnte/Substrat = 7,2

P-extraction (%) depending on crops, soils and varities, average of systems, fertilizer-varity superphosphate (8) = 100%, GD (5%)P-extractioncrop/soil/varity = 21,5 GD (5%) P-extractioncrop/soil = 7,2

Sub. Var. 1. Jahr 2. Jahr 3. Jahr

EW1 EW2 EW3 EW4 WK WS MW HK HS

Sand 81) 124,74 105,57 083,28 058,77 116,74 019,75 029,23 110,88 014,02100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

1 072,18 079,99 070,61 097,40 059,83 082,60 107,42 085,39 075,462 107,82 092,63 091,30 108,08 097,29 098,14 156,08 095,27 110,673 088,95 091,33 090,52 082,23 095,92 107,71 129,12 105,22 095,084 067,02 071,31 073,94 088,37 105,54 099,80 176,15 085,41 065,705 080,83 080,76 078,78 102,34 101,10 099,84 187,62 100,27 072,276 085,85 089,38 078,00 097,78 100,16 089,19 152,40 098,89 092,297 074,53 085,50 077,83 083,73 107,91 102,39 156,14 091,18 094,839 083,55 090,62 076,18 090,30 093,83 095,90 108,91 092,53 063,44

DS 084,53 086,83 081,91 094,47 095,73 097,29 141,54 094,91 085,53

Löß 81) 193,71 137,94 125,05 108,94 189,11 031,84 073,51 121,82 017,3100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

1 097,35 086,12 081,69 089,30 084,79 085,30 060,30 060,71 049,472 123,66 102,33 100,30 106,22 086,85 089,15 074,53 090,00 085,063 116,40 094,74 101,55 103,51 079,14 095,28 070,35 096,99 096,964 114,09 086,35 091,57 106,39 095,70 107,44 069,65 088,72 091,185 107,41 087,58 094,85 097,07 097,93 090,00 070,26 087,46 083,456 106,25 090,21 093,43 101,36 097,93 103,86 078,80 085,44 084,327 099,27 084,32 083,27 096,24 101,99 103,14 074,62 082,77 095,779 098,78 085,12 087,63 094,41 097,80 094,40 075,87 073,00 070,08

DS 107,02 090,75 092,70 099,39 093,57 096,51 074,93 085,01 085,14

1) obere Zeile ---- absolute Erträge in g pro Gefäß, untere Zeile ---- relative Erträge in %

EW ---- Lolium multiflorum westerwoldicum (vier Schnitte/four cuts), WK ---- Triticum aestivum Korn/grain, WS ---- Triticum aestivum Stroh/straw, MW ---- Zea mays Ganzpflanze/whole plant, HK ---- Avena sativa Korn/grain, HS ---- Avena sativa Stroh/straw





die Superphosphat-Variante (8) nur sehr geringe Erträge und P-Entzüge erzielt hatte, stiegen die Erträge und P-Entzüge bis auf max. 187 % (Variante 5) an. Bei den Löß-Varianten trat hingegen eine Reduzierung der P-Entzügebis 70 % (Variante 5) ein, die den Ertrag auch auf 74 % verringerte. Bei den P-Entzügen vom Haferkorn und -strohkam es nicht zu diesen Unterschieden zwischen Klär-schlamm-Varianten und Superphosphat-Varianten.

In der dreijährigen Fruchtfolge waren die P-Entzüge der Klärschlämme in den Kulturen Einjähriges Weidelgras und Getreide mit denen der Superphosphat-Variante eben-bürtig. Nur beim Mais, der im zweiten Jahr als Nachfrucht angebaut wurde, konnten im Sandboden bei den Klär-schlamm-Varianten höhere P-Entzüge als bei minerali-scher P-Düngung festgestellt werden. Bei den Löß-Varianten wurden dagegen die höheren P-Entzüge nachder Superphosphatdüngung ermittelt. Zwischen den Klär-schlamm-Varianten bestanden bei beiden Böden statistischkeine Unterschiede.

P-Ausnutzung

Da die Erträge und P-Entzüge der Kontrolle im Vergleich zu den gedüngten Varianten z. T. keine signifikanten Un-terschiede aufweisen, war festzustellen, inwieweit das Phosphat der Dünger von den Kulturen ausgenutzt werdenkonnte. Die prozentuale P-Ausnutzung gibt die Wirkungs-unterschiede der entzogenen P-Mengen der einzelnenVarianten im Vegetationsablauf in Beziehung zu den ge-düngten Phosphatmengen an.

Die Darstellung der Varianten hinsichtlich der P-Aus-nutzung (%) erfolgt in der Abb. 1. Die Summe der prozen-tualen Düngerausnutzung der Superphosphat-Variante (8)lag bei 38 %, dagegen erreichte die Hyperphos-Variante(9) nur 17 %. Nur die Klärschlamm-Variante mit Eisenfäl-lung (2) erreichte das Niveau der Superphosphat-Variante(8). Bei den anderen fünf Klärschlamm-Varianten lag dieSumme der P-Ausnutzung mit 21–29 % zwischen denbeiden Dünger-Varianten.

Die zeitliche Entwicklung der Dünger-Variante Super-phosphat (8) macht deutlich, dass die P-Ausnutzung der ersten drei Schnitte des Einjährigen Weidelgrases bei ca.5 % lag und es beim vierten Schnitt zu einer Reduzierungder P-Ausnutzung kam. Im zweiten Jahr erfolgte eine fast 10 %-ige Ausnutzung durch das Weizenkorn. Das Wei-zenstroh spielte bei der P-Ausnutzung nur eine sehr gerin-ge Rolle. Im dritten Jahr sank die P-Ausnutzung des Ha-ferkornes im Vergleich zu dem des Weizenkornes weiter ab. Die Hyperphos-Variante (9) verhielt sich abweichenddazu. Die Ausnutzung des P-Düngers war im ersten Jahr durch die vier Schnitte des Einjährigen Weidelgrases ge-ring. Erst im zweiten Jahr kam es durch das Weizenkorn zu einer höheren P-Ausnutzung, die im dritten Jahr durchden Hafer wieder geringer war. Bei einem Vergleich der beiden Dünger- Varianten miteinander wird deutlich, dass das wasserlösliche Superphosphat bereits im ersten Jahr der Ausbringung eine hohe Ausnutzung erfuhr, die imLaufe der Jahre geringer wurde (P-Alterung). Das schwer lösliche Hyperphos war dagegen im ersten Jahr der Aus-bringung nur zu einem geringen Teil düngerwirksam underreichte nach drei Jahren nur die Ausnutzung, die das Superphosphat (8) bereits im ersten Jahr erzielen konnte.

Die flüssige Klärschlamm-Variante mit Eisen als Fäl-lungsmittel (2) erreichte beim ersten Schnitt des Einjähri-gen Weidelgrases bereits 10 % der Düngerausnutzung,danach fielen die Ausnutzungsraten ab. Das Phosphat imKlärschlamm war also direkt wirksam, besser noch als das wasserlösliche Superphosphat. Die stichfeste Variante (5)

wirkte hingegen verzögert. Dort stieg die P-Ausnutzungerst im zweiten Jahr an. Insgesamt erreichte sie mit 27 %nicht das Niveau der flüssigen Variante (2). Bei der flüssi-gen Klärschlamm-Variante mit dem Fällungsmittel Natri-umaluminat (3) war auch direkt im ersten Schnitt einehöhere P-Ausnutzung festzustellen. Im zweiten Jahr war diese geringer und im dritten Jahr konnte das Haferkornnochmals zu einer über 5 %-igen P-Ausnutzung beitragen.Bei der entsprechenden stichfesten Variante 6 war dieSituation vergleichbar mit der stichfesten Variante 5. Erst im zweiten Jahr kam es insbesondere über das Weizenkorn zu einem größeren Anstieg der Düngerausnutzung. Diejeweiligen Summen der beiden Varianten 5 und 6 lagenjedoch auf dem gleichen Niveau von 28 %. Bei der flüssi-gen Klärschlamm-Variante mit Eisen als Fällungsmittel und Kalkung (4) erreichte die Dünger-Ausnutzung imersten Jahr nicht einmal 5 %. Die Düngerausnutzung war negativ, d. h. durch die Düngung ist es zu einer Festlegung von Boden-P gekommen. Erst im zweiten Jahr wurde das gedüngte Phosphat wirksam. Bei der stichfesten Variante(7) zeichnete sich die gleiche Entwicklung ab. Es wurdeim ersten Jahr eine geringe P-Menge ausgenutzt, z. T. kames ebenfalls zu einer Festlegung von Boden-P durch dieDüngung. Erst im zweiten Jahr erreichte die P-Ausnutzung10 %. Insgesamt kam es bei beiden Varianten zu einer geringen P-Ausnutzung von 22 %, die jedoch noch größer war als die der Dünger-Variante Hyperphos (9).

Die beiden flüssigen Klärschlamm-Varianten (2 und 3) verhielten sich in der P-Ausnutzung vergleichbar der Su-perphosphat-Variante, das gedüngte Phosphat wurde di-rekt umgesetzt. Im Laufe der Zeit kam es zur Verminde-rung der Ausnutzung. Dagegen kam es bei allen anderenKlärschlamm-Varianten (4, 5, 6 und 7) zu entsprechendenReaktionen wie bei der Hyperphos-Variante.

Diskussion

Die Düngewirkung eines Nährstoffes wird in aller Regelam Ertrag gemessen. Eine Klärschlammdüngung ist mit einer mineralischen Düngung (wasserlösliches Phosphat)in der P-Wirkung prinzipiell vergleichbar. Im Durch-schnitt der dreijährigen Anbaufolge war die Ertrags-wirksamkeit der flüssigen und stichfesten Klärschlämmeauf dem Sandboden gleichwertig. Auf dem Lößbodenhingegen waren die flüssigen Klärschlämme den stichfes-ten Klärschlämmen hinsichtlich des Ertrages überlegen.Das Ertragsniveau der Superphosphat-Varianten konntedurch die stichfesten Klärschlamm-Varianten nicht er-reicht werden. Sie sind in der Ertragswirksamkeit ver-gleichbar mit Hyperphos (weicherdiges Rohphosphat).Eine zusätzliche Kalkung der mit Eisen gefällten Klär-schlämme zeigte unabhängig von der Bodenart keineWirksamkeit.

Der Vergleich der Ergebnisse mit Angaben der Literatur macht deutlich, dass es sehr verschiedene Angaben über die Ertragswirksamkeit von Klärschlamm im Vergleich zu Mineraldüngern gibt. Die flüssigen Klärschlamm-Varianten waren auf den Lößböden den stichfesten Vari-anten überlegen und mit der Superphosphat-Variante ver-gleichbar. Das Ergebnis bestätigt Untersuchungen vonDIEZ & WEIGELT (1980). Die Dünger-Variante Super-phosphat wies die höchsten P-Ausnutzungsraten und Effi-zienzen im Vergleich zu den drei flüssigen und drei stich-festen Klärschlämmen auf. Der flüssige Klärschlamm mit Eisen als Fällungsmittel (2) zeigte ebenso eine sehr guteDüngewirkung im ersten Jahr und insbesondere auch beidem ersten Schnitt des Einjährigen Weidelgrases. Diese



P-Ausnutzung [%]Variante 2: flüssiger Klärschlamm: Eisenfällung

-10

0

10

20

30

40

EW

1

EW

2

EW

3

EW

4

WK

WS

MW HK

HS

1. J

ahr

2. J

ahr

3. J

ahr

Sum

me

P-Ausnutzung [%]Variante 5: stichfester Klärschlamm: Eisenfällung

-10

0

10

20

30

40

EW

1

EW

2

EW

3

EW

4

WK

WS

MW HK

HS

1. J

ahr

2. J

ahr

3. J

ahr

Sum

me

Variante 3: flüssiger Klärschlamm: Aluminatfällung

-10

0

10

20

30

40

EW

1

EW

2

EW

3

EW

4

WK

WS

MW HK

HS

1. J

ahr

2. J

ahr

3. J

ahr

Sum

me

Variante 6: stichfester Klärschlamm: Aluminatfällung

-10

0

10

20

30

40

EW

1

EW

2

EW

3

EW

4

WK

WS

MW HK

HS

1. J

ahr

2. J

ahr

3. J

ahr

Sum

me

Variante 4: flüssiger Klärschlamm: Eisenfällung und Kalkung

-10

0

10

20

30

40

EW

1

EW

2

EW

3

EW

4

WK

WS

MW HK

HS

1. J

ahr

2. J

ahr

3. J

ahr

Sum

me

Variante 7: stichfester Klärschlamm: Eisenfällung und Kalkung

-10

0

10

20

30

40

EW

1

EW

2

EW

3

EW

4

WK

WS

MW HK

HS

1. J

ahr

2. J

ahr

3. J

ahr

Sum

me

Variante 8: Superphosphat

-10

0

10

20

30

40

EW

1

EW

2

EW

3

EW

4

WK

WS

MW HK

HS

1. J

ahr

2. J

ahr

3. J

ahr

Sum

me

Variante 9: Hyperphos

-10

0

10

20

30

40

EW

1

EW

2

EW

3

EW

4

WK

WS

MW HK

HS

1. J

ahr

2. J

ahr

3. J

ahr

Sum

me

Abb. 1: Prozentuale Düngerausnutzung in Abhängigkeit der Varianten, Mittelwert der 2 Anlagen und 2 Substrate, P-Entzüge Mais nachHafer der 1. Anlage sind unberücksichtigt, GD (5 %) P-AusnutzungErnte/Variante = 3,2 GD (5 %) P-AusnutzungJahr/Variante = 7,8

Utilization factor of fertilizing depending on varieties, average of 2 systems and 2 soils, P-extraction corn after oat of the first system are unconsidered, GD (5%) Utilization factor of Pcrop/variety = 3,2 GD (5%) Utilization factor of Pyear/variety = 7,8

EW – Lolium multiflorum wester woldicum (vier Schnitte/four cuts), WK – Triticum aestivum Korn/grain, WS – Triticum aestivumStroh/straw, MW – Zea mays Ganzpflanze/whole plant, HK – Avena sativa Korn/grain, Hs – Avena sativa Stroh/straw




vergleichbar gute Wirkung bei der ersten Ernte (11,5 %)läßt den Schluss zu, dass der flüssige Klärschlamm mit Eisen als Fällungsmittel (2) zur Abdeckung des höherenP-Bedarfes in der Jugendphase bei einigen Kulturen wie z. B.Mais beitragen kann.Die stichfesten Klärschlämme wiesen hingegen erst

im zweiten Versuchsjahr deutliche Nachwirkungen der P-Düngung auf. Eine verzögerte Anfangswirkung von stichfestem Klärschlamm mit Eisenfällung fand auchWERNER (1975) in seinen Versuchen. Eine sehr schlechteWirksamkeit von mit Eisensulfat ausgefällten Abwasser-phosphaten wies BARAN (1985) nach, der mit fein vermah-lenen Fällungsprodukten gearbeitet hat.Durch eine Kalkung der mit Eisen als Fällungsmittel

eingesetzten Klärschlämme konnten gegenüber den Vari-anten ohne Kalkung keine besseren Ergebnisse erzielt werden. Die Aufnahme war im ersten Jahr gering und stieg erst im zweiten Jahr an. Die P-Ausnutzungsratender Varianten ohne Kalkung konnten jedoch nicht er-reicht werden, ob dies auf eine toxische Wirkung vonCa(OH)2 zurückzuführen ist, konnte nicht geklärt wer-den. KRAUSE & ZORN (2000) von der Thüringer Landes-anstalt für Landwirtschaft nehmen dies für die verzögerteWirkung zu Versuchsbeginn an. Langfristig waren jedochdie relativen P-Entzüge der gekalkten Varianten so groß wie die der ungekalkten Varianten. Dagegen war eineKalkung bei BARAN (1985) der ungekalkten Variante überlegen.Mit dem Klärschlamm werden eine Vielzahl anderer

Stoffe in den Boden eingebracht, die ihrerseits Wechsel-wirkungen in dem System Boden, Dünger und Pflanzeauslösen. Es wird z. B. durch kalkstabilisierte Schlämmeder pH-Wert angehoben und damit Einfluss auf die Nähr-stoffverfügbarkeit ausgeübt. Zudem spielen Umwand-lungsreaktionen der Phosphate im Boden eine erheblicheRolle, wie durch die steigende Aufnahmerate im Laufe der Zeit ersichtlich ist. Diese werden jedoch nicht unabhängig von der gedüngten P-Form im Boden ablaufen. Wenn dienachlassende Wirksamkeit der gedüngten Phosphate imLaufe der Zeit bei Superphosphat (8) und der flüssigenKlärschlamm-Variante mit dem Fällungsmittel Eisen (2)auf eine Alterung hinweist, ist ebenso der entgegengesetz-te Effekt zu beobachten, dass es auch zu einem Anstiegder Verfügbarkeit im zweiten Jahr kommt. Dies ist bei der flüssigen Klärschlamm-Variante mit Eisenfällung undKalkung (4), bei allen drei stichfesten Varianten (5, 6 und 7) und bei der Dünger-Variante Hyperphos (9) zu be-obachten. Es laufen Umsetzungsprozesse (P-Aufschluss)im Boden ab, die die Phosphate in eine löslichere Form überführen. Im dritten Jahr sind die Unterschiede aufgeho-ben und die P-Ausnutzung liegt bei allen Varianten aufeinem niedrigen Niveau (<6,5 %).Neben der Sofortwirkung, die z. B. bei P-bedürftigen

Pflanzen wie beim Mais von Bedeutung ist, kann dieser verzögerte Prozess für die mehrjährige Fruchtfolge inte-ressant sein, da eine zu schnelle Alterung der Phosphatekeine ausreichende Wirkung im zweiten und dritten Jahr nach der Düngung erzielen würde. So ist die Wirkungeiner gleichmäßigen P-Ausnutzungsrate über die drei Jahre vergleichbar mit einer Depotdüngung. In geringem Um-fang spielt auch die P-Festlegung von bodeneigenemPhosphat eine Rolle. Dies ist bei der Klärschlamm-Variante mit Eisenfällung und Kalkung (4) festzustellen,bei der die P-Ausnutzungsrate negativ ist. Eine Festlegung von bodeneigenem Phosphat bei dem Eisenfällungspro-dukt hat BARAN (1985) ebenfalls ermittelt. Eisenhydroxide und -oxidhydrate sind zur spezifischen Adsorption vonPhosphat fähig. So ist anzunehmen, dass die Festlegung

durch eine spezifische Adsorption an der Oberfläche derSesquioxide erfolgt ist.Von Seiten der Pflanzenernährung spricht daher nichts

gegen die Ausbringung von Klärschlamm. Die hier erziel-ten Ergebnisse zeigen, dass Klärschlamm-Phosphat in dieDüngebilanz in vollem Umfang aufzunehmen ist. Der flüssige Klärschlamm mit einer Phosphat-Fällung mit Eisen ist einer Mineraldüngung ebenbürtig. Aufgrund der schnellen Verfügbarkeit ist er insbesondere für P-be-dürftige Kulturen zu bevorzugen. Bei dem Einsatz von stichfesten Klärschlämmen ist für die Deckung des kurz-fristigen P-Bedarfes eine Startdüngung zu empfehlen.Langfristig kann sich die landwirtschaftliche Nutzung vonKlärschlamm jedoch als Verwertungsweg nur behauten, wenn auch die Qualität des Bodens (zunehmende P-Sorp-tion, Schwermetallanstieg) erhalten bleibt.

Danksagung

Dem Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirt-schaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf, sei für die finanzielle Unterstüt-zung dieser Arbeit gedankt.

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Eingegangen am 22. April 2002;Angenommen am 12.Mai 2003

Anschriften der Verfasser:Dr. Ortrun Onnen, Eilbeker Weg 84, D-22089 Hamburg;Prof. Dr. H. K. Barth, Universität Paderborn, FB 1, D-33098Paderborn;Prof. Dr. J. Oehmichen, Fachhochschule Südwestfalen, FB Agrar-wirtschaft, Lübecker Ring 2, D-59494 Soest


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Umweltschonende Verwertung von Klärschlamm in der