Voraussetzung für Bodenbildung und Bodenfruchtbarkeit - Naturland

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Voraussetzung für Bodenbildung und Bodenfruchtbarkeit - Naturland

Humus – Voraussetzung für

Bodenbildung und Bodenfruchtbarkeit

Martin Körschens

Bad Lauchstädt

Schwarzerde - Boden des Jahres 2005


LIEBIG hat es vor mehr als 160 Jahren so formuliert:

„Immer und zu allen Zeiten ist es der Boden

mit seiner Fruchtbarkeit gewesen, der über Wohl

und Wehe eines Volkes entschieden hat.“

In der europäischen Bodencharta heißt es:

„Der Boden ist eines der kostbarsten

Güter der Menschheit. Er ermöglicht es,

Pflanzen, Tieren und Menschen

auf der Erdoberfläche zu leben“


Was ist Humus?

„Unter organischer Bodensubstanz wird die

im Boden integrierte lebende und

abgestorbene organische Substanz

verstanden, wobei erstere die bodenbürtigen

(autochthonen) Kleinlebenwesen, das

Edaphon, und letztere den Humus darstellt.“


2,5

2

1,5

1

0,5

0

ohne Düngung Optimale org.+min. Düngung

0,28 0,22 0,14

0,37 0,42 0,48

Thyrow

Groß Kreutz

Müncheberg

0,3 0,11

0,6

Speyer

0,7

Spröda

Gehalt an organischem Kohlenstoff (0 - 30 cm) in Abhängigkeit von der Düngung in 1

Dauerdüngungsversuchen in Deutschland

0,34

0,81

Seehausen

0,41

0,86

Dikopshof

0,4

1

Methau

0,37

1,31

Braunschweig

0,51

1,61

Bad Lauchstädt


3,5

3

2,5

2

1,5

1

0,5

0

0,72

ohne Düngung Stalldung +NPK

B = 0,94***

b = 0,081

Thyrow, Sandbodenl

B = 0,95***

b = 0,068

1 5 10 15 20 25 30

Lineare Regression zwischen dem Gehalt an organischem Kohlenstoff der

Nullparzellen (als ein Kriterium für den inerten C), den mit Stalldung + NPK

gedüngten Parzellen und dem Tongehalt in 21 Dauerfeldversuchen

1,61

Bad Lauchstädt, Schwarzerde


2,4

2,2

2

1,8

1,6

1,4

30 t/ha Std.+NPK 30 t/ha Std. 20 t/ha Std.+NPK

20 t/ha Std. NPK ohne Düngung

r = 0,70*

r = 0,94**

r = 0,93**

r = 0,93**

1902 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Dynamik des Kohlenstoffgehaltes in Abhängigkeit von der Düngung im

Statischen Düngungsversuch Bad Lauchstädt


2

1,5

1

0,5

0

C org %

ungedüngt

org.+min. Dg.

0,13

0,17

Corg-Gehalte in ausgewählten Versuchen der IOSDV-Serie

10 Jahre nach Versuchsanlage

0,12

Speyer Rauischh. Dülmen Keszthely Lukavec

0,09

0,11


2,5

2

1,5

1

0,5

0

Corg-%

2,08

100 % Zuckerr.

2,13 2,13

75 ZR, 25 WW

Corg - Gehalt im Boden (0-30 cm) in Abhängigkeit von der Fruchtfolge auf

Schwarzerde im Zuckerrübenkonzentrationsversuch in Etzdorf nach 36

Versuchsjahren (Hofmann et al., 2008)

2,18

2,24 2,24

50 ZR, 50 WW

25 ZR, 50 WW, 25 Luzerne

33 ZR, 33 WW 33 Kart 20 ZR, 40 WW, 40 Luzerne


90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Korn dt/ha bei 14 % H2O

ohne Düngung NPK 10t/ha.a Stalldung 10 t/ha.a Stalld.+NPK

Mineral-N bis 1970 ohne Stalldung 60 kg/ha.a,

mit Stalldung 30 kg/ha.a,

ab 1971 86 bzw. 67 kg/ha.a

1903-1910 1911-1920 1921-1930 1931-1940 1941-1950 1951-1960 1961-1970 1971-1980 1981-1990 1991-2000

Entwicklung der Winterweizenerträge im Statischen Düngungsversuch Bad

Lauchstädt in Abhängigkeit von der Düngung


250

200

150

100

50

0

-50

-100

N kg/ha.a

min.-N Stalldung-N N-Aufnahme Saldo

50

ohne

-50

113

157

NPK

-44

67

96

-29

Stickstoffbilanz für den Zeitraum 1991-2000 im Statischen Düngungsversuch Bad

Lauchstädt im Durchschnitt aller Fruchtarten

162

189

-27

10 t/ha.a Stalldung

15 t/ha.a Stalldung

10 t/ha.a Stalld.+NPK

15 t/ha.a Stalld.+NPK

101

119

-18

196

203

-7


250

200

150

100

50

0

GJ ha/ha

Mineraldg. org. Düng. sonst.Input Output

6,86

88,6

ohne Düngung

NKP

195

15,4 12,3

157

18,9 15

Energiebilanzen der Hauptvarianten des Statischen Düngungsversuches Bad Lauchstädt

im Durchschnitt der Fruchtarten Kartoffeln, Winterweizen, Zuckerrüben,

Sommergerste im Zeitraum 1991 - 2000 (n. Rathke, Körschens, Diepenbrock, 2002)

210

185

21,1

211

10 t/ha.a Stalld.

15 t/ha.a Stalld.

NPK+10 t/ha.a Stalld. NPK+15 t/ha.a Stalld.


1,75

1,65

1,55

1,45

1,35

Lagerungsdichte g/cm2

Lagerungsdichte Wasserkapazität

Wasserkapazität M.-%

0,37 0,65 0,48 0,95 1,26 1,86 1,24 1,55 1,67 2,40 Corg %

3 5 8 11 21 Ton %

Einfluß unterschiedlicher Corg-Gehalte auf Lagerungsdichte und Wasserkapazität in der

Krume bei unterschiedlichem Tongehalt in ausgewählten Dauerversuchen

35

30

25

20

15


Wieviel Humus braucht unser

Boden?


In einer „Mitteilung der Kommission der europäischen Gemeinschaften an den Rat,

das Europäische Parlament,

den Wirtschafts- und Sozialausschuss

sowie den Ausschuss der Regionen“

zum Thema

„Hin zu einer spezifischen Bodenschutzstrategie“ (2003) wird geschrieben:

„Nach Ansicht der Agrarwissenschaftler

befinden sich Böden mit einem Gehalt

an organischer Substanz von weniger als 3,6 %

im Vorstadium der Wüstenbildung“


Grenzwerte für den Erhalt der organischen

Substanz im Boden bei der

Bodenhumusuntersuchung

(lt. DirektzahlVerpflV)

Tongehalt im Boden 1,0 Prozent

Tongehalt im Boden >13% : Humusgehalt > 1,5 Prozent

Diese Werte sind nicht begründet, ihre

Anwendung ist irreführend !!!


30

25

20

15

10

5

0

Tongehalt %

Thyrow

Ton % C org % Corg-Grenzwerte nach Cross Compliance

Müncheberg

Dahlem

Groß Kreutz

Spröda

Braunschweig

Abb. 1: Beziehungen zwischen Tongehalt und optimalem C-Gehalt in 13

Dauerfeldversuchen im Vergleich zu den Grenzwerten nach Cross Compliance

Speyer

Seehausen

Dikopshof

Methau

Livada

Corg-Gehalt %

Bad Lauchstädt

Keszthely

2,5

2

1,5

1

0,5

0


2,5

2,4

2,3

2,2

2,1

2

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

1,4

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

Entwicklung der C- Gehalte im Statischen Düngungsversuch Bad Lauchstädt

nach Erweiterung der Versuchsfrage im Jahre 1978

1989

1990

Düngung 1902-1977/ Düngung seit 1978

30 t Std.+N / ohne ohne / 30 t Std.+N

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000


Verband Deutscher Landwirtschaftlicher

Untersuchungs- und Forschungsanstalten VDLUFA

Standpunkt

Humusbilanzierung

Methode zur Beurteilung und Bemessung der Humusversorgung

von Ackerland.

Zuständige Fachgruppen:

I Bodenkunde, Pflanzenernährung und Düngung

II Bodenuntersuchung

X Bodenfruchtbarkeit und Agrarökologie

Projektgruppe zur Erarbeitung des Standpunktes:

Leiter: Prof. Dr. Dr. h.c. M. Körschens, Bad Lauchstädt

Mitglieder: Dr. J. Rogasik, Braunschweig

Dr. E. Schulz, Halle/S.

Unter Mitwirkung von:

Dr. H. Böning, Bad Lauchstädt

Prof. Dr. D. Eich, Bad Lauchstädt.

Dr. R. Ellerbrock, Müncheberg

Dr. U. Franko, Halle/S.

Prof. Dr. K.-J. Hülsbergen, Freising

Prof. Dr. D. Köppen, Rostock

Dr. H. Kolbe, Leipzig

Prof. Dr. G. Leithold, Giessen

Prof. Dr. I. Merbach, Halle/S.

Prof. Dr. Dr. h. c. H. Peschke, Berlin

W. Prystav, Potsdam

Dr. J. Reinhold, Kleinmachnow

J. Zimmer, Güterfelde

Dr. Th. Ebertseder, Freising

Dr. R. Gutser, Freising

Dr. J. Heyn, Kassel

Prof. Dr. D. Sauerbeck, Braunschweig

Bonn, den 30. April 2004

Grundlagen

der

HUMUS -

Bilanzierung


Humussaldo

Humus-C

kg ha-1 a-1 < -200

-200 bis -76

-75 bis 100

101 bis 300

> 300

Bewertung der Humussalden

Gruppe

A

sehr niedrig

B

niedrig

C

optimal

D

hoch

E

sehr hoch

Bewertung

ungünstige Beeinflussung von

Bodenfunktionen und Ertragsleistung

mittelfristig tolerierbar, besonders auf mit

Humus angereicherten Böden

optimal hinsichtlich Ertragssicherheit

bei geringem Verlustrisiko

langfristig Einstellung

standortangepasster Humusgehalte

mittelfristig tolerierbar, besonders auf mit

Humus verarmten Böden

Erhöhtes Risiko für Stickstoff-Verluste,

niedrige N-Effizienz

Umrechnungsfaktoren: 1t ROS ~ ca. 200 kg Humus-C 1HE ~ ca. 580 kg Humus-C


Mittel

Experimentell ermittelter und bilanzierter

Humusbedarf für die Optimalvarianten von

Dauerfeldversuchen

Versuchsort

Bad Lauchstädt 1)

Methau 2)

Spröda 2)

Müncheberg 3)

Braunschweig 3)

Groß Kreutz

Thyrow 6)

Speyer 7)

4) 5)

Anlagejahr

1902/1978

1966

1966

1962

1952

1967

1938

1958/1983..

.

Optimale

Humusgehalt

e im Versuch

[%]

10,7

12,6

1) Körschens et al., 1994, Rathke et al., 2002, 2) Albert, 1999 3) Rogasik, 2003, 4) Asmus, 1995,

5 ) Zimmer und Roschke, 2001, Zimmer u. Prystav, 2003 6) Lettau u. Ellmer, 1997 7) Bischoff, 2003

3,6

2,4

1,4

1,1

2,9

1,1

1,1

1,6

1,9

Humusbedarf [t ha -1 a -1

Stalldung-Rottemist]

experimentell

ermittelt

10

10

10

8

10

10-15

10

15

bilanziert

13

13

13

13

13

13

10,2

12,7


Die gegenwärtige Situation

• 850 Millionen Menschen hungern.

• mehr als 20.000 Menschen verhungern täglich.

• 7 Mio Hektar landwirtschaftliche Nutzfläche und 9 Mio Hektar Wald

gehen jährlich weltweit unwiederbringlich verloren.

• täglich werden allein in Deutschland bis zu 130 ha Freiflächen

versiegelt.

• Die Europäische Union subventionierte in den letzten Jahren bis zu

6,5 Mio ha Flächenstilllegung.


Gegenwärtig geht es darum,

- den weltweit zunehmenden Nahrungsmittelbedarf zu sichern,

- pflanzliche Biomasse zur Energiegewinnung zu nutzen um

den Klimawandel abzuschwächen und

- die Bodenfruchtbarkeit durch eine ausreichende Zufuhr an

organischer Substanz zu gewährleisten

Die drei genannten Aufgaben konkurrieren untereinander. Letztere setzt

voraus, dass praktische Lösungen (Humusbilanzierungsmethoden bzw.

Richtwerte für optimale Gehalte im Boden ) für eine ausreichende

Versorgung der Böden mit organischer Substanz gefunden und der Praxis

zur Verfügung gestellt werden können.


Der Rat von Sachverständigen für Umweltfragen (SRU)

hat in seinem

u. a. formuliert:

Umweltgutachten 2004

Die obligatorische Flächenstilllegung soll in erster Linie

der Produktionssenkung und erst in zweiter Linie der

Er postuliert weiterhin eine

Umweltentlastung dienen.

Steigerung des Anteils der ökologisch bewirtschafteten

Landflächen von 3,2 % im Jahr 2000 auf 20 % bis zum

gibt an anderer Stelle jedoch zu:

Jahr 2010,

Diese Belastungen sind vor allem auf den Einsatz

organischen Düngers zurückzuführen.

(gemeint sind die Stickstoffüberschüsse der Landwirtschaft)


HEIN (2005) betont unter Hinweis auf

SCHULTZ – LUPITZ, THAER, THÜNEN u. a. :

„... dass keiner der Akteure unserer erfolgreichen Landwirtschaft

auf den Gedanken gekommen wäre, in einer den Ehrenkodex

unserer Landwirte verletzenden Weise von ihnen gegen

Bezahlung die Stilllegung eines Teiles ihrer Flächen zu fordern

und das ausgerechnet zu Hochzeiten des Welthungers und der

Weltenergiekrise. Das können nur berufsfremde Funktionsträger

gewesen sein........“


Wenn ein Landwirt seine Pflanzen so

düngen und seine Tiere so füttern würde

wie wir Menschen uns ernähren, so wäre er

innerhalb weniger Monate pleite, weil

a) keine ausreichenden Erträge und

Leistungen erzielt und

b) die Tierarztkosten unbezahlbar

werden.


Welche Bedeutung hat Humus

für die Klimapolitik ?


11

10

9

8

7

6

Jahresdurchschnittstemperatur ° C

Trend 1896-2008

Mittel 1896-2008

1901-1910

1971-1980

1981-1990

1991-2000

2001 -2008

8,2

8,85

Trend: y = 8,05 + 0,014x r = 0,52 ***

1896

1898

1900

1902

1904

1906

1908

1910

1912

1914

1916

1918

1920

1922

1924

1926

1928

1930

1932

1934

1936

1938

1940

1942

1944

1946

1948

1950

1952

1954

1956

1958

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

Entwicklung der Jahresdurchschnittstemperatur am Standort Bad Lauchstädt für den

Zeitraum 1896 -2008

8,9

9,3

9,55

10,1


T (°C)

12

10

Entwicklung der mittleren Lufttemperatur

Versuchsstation Thyrow

(n. Ellmer und Baumecker, 2005)

8

y = 8,3+0,03x (p


1,4 Corg-%

akkumul.Stalldung-C nach 50 Jahren

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

Corg-%, bezogen auf 10 t/ha.a Std.

Corg-% ohne Düngung

0,11

0,39

0,11

0,56

11 11

0,13

0,61

Thyrow (BF) Skierniewice Ascov Dikopshof Grignon

Einfluß von Stalldung auf den Corg-Gehalt und die prozentuale Akkumulation des

applizierten Stalldung-C im Boden in 5 Dauerfeldversuchen, bezogen auf je 10 t/ha

Stalldung jährlich.

13

0,23

0,75

20

% Akkumulation

0,28

1,02

25

100

80

60

40

20

0


organischer Kohlenstoff [%]

0,75

0,70

0,65

0,60

0,55

0,50

0,45

0,40

Böden sind weder C-Senken noch C-Quellen!

(Rogasik, 2007)

12 Jahre

Probenahmefenster 12 Jahre:

Böden sind C-Quellen!

Probenahmefenster 10 Jahre:

Böden sind C-Senken!

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Jahre

10 Jahre

Dauerversuch

40 Beobachtungsjahre:

Böden sind weder

C-Senken noch C-Quellen!


Zusammenfassung 1

• Alle Betrachtungen zur organischen Substanz des Bodens erfordern ihre

Differenzierung in mindesten zwei Fraktionen, von denen die eine quasi „inert“

(„Dauerhumus“), und die andere umsetzbar („Nährhumus“) ist. Absolute Gehalte

sagen nichts über den Versorgungszustand des Bodens aus,.

• Veränderungen des Corg-Gehaltes im Boden verlaufen sehr langsam. Bis zum

Erreichen eines neuen Fließgleichgewichtes können mehr als 50 Jahre vergehen.

• Bei Veränderungen des Bewirtschaftungssystems ist die Richtung der Veränderung

des Corg-Gehaltes abhängig vom Ausgangsniveau. Gleiche Maßnahmen können bei

einem niedrigen Ausgangsniveau eine Erhöhung, bei einem hohen Ausgangsniveau

eine Verringerung bewirken.

• Der Optimalbereich für den umsetzbaren C ist eng begrenzt und liegt zwischen 0,2

und 0,6 % Corg

• Die Produktion von pflanzlicher Biomasse ist die einzige praktikable Möglichkeit,

CO2 aus der Atmosphäre zu binden.


Zusammenfassung 2

• Zwischen dem Gehalt des Bodens an organischem Kohlenstoff und bodenphysi-

kalischen Eigenschaften bestehen nahezu funktionale Beziehungen.

• Über den standort- und bewirtschaftungsbedingten Optimalwert erhöhte

Humusgehalte können zu Umweltbelastungen führen.

• Eine Einschätzung oder Bewertung des Versorgungszustandes des Bodens mit

organischer Substanz auf der Grundlage von Kohlenstoffuntersuchungen ist

praktisch nicht möglich, da die jährlichen Veränderungen der Corg -Mengen im

Boden, auch bei extremer Änderung der Bewirtschaftung, weniger als 0,01 %

ausmachen (entsprechend etwa 500 kg/ha) und damit weit innerhalb der

Fehlergrenzen von 0,1 % C liegen. -

• Gegenwärtig kann nur mit der Humusbilanzierungsmethode die Versorgung des

Ackers mit organischer Substanz ausreichend sicher eingeschätzt werden.

• Eine Reduzierung der CO2 –Konzentration der Atmosphäre durch

Kohlenstoffakkumulation im Boden ist für Ackerland praktisch nicht relevant.

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