1. Infoveranstaltung 2014 WRRL-Umsetzung im Maßnahmenraum Limburg-Weilburg I f Ö L „Humus“ Ingenieurbüro für Ökologie und Landwirtschaft, IfÖL Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen, LLH Ort: Bürgerhaus, Weilmünster Datum: 10.06.2014 1

Ablauf Eigenschaften und Bedeutung von Humus (Frau Riediger, IfÖL) Humusbilanzierung in Hessen (Frau Schmidt, LLH) Bodenbearbeitung und Bodenfruchtbarkeit (Herr Möller, LLH) I f Ö L

Eigenschaften und Bedeutung von Humus Sabine Riediger (IfÖL) 1. Infoveranstaltung 2014 WRRL-Umsetzung im Maßnahmenraum Limburg-Weilburg I f Ö L Eigenschaften und Bedeutung von Humus Sabine Riediger (IfÖL) 3

I f Ö L Gliederung Definition und Bedeutung von Humus Humusfraktionen im Boden Beeinflussung des Humusgehaltes im Boden I f Ö L

I f Ö L Definition Humus Humus = Organischen Bodensubstanz (OBS) Wurzelrückstände Ernterückstände Org. Dünger Bodenlebewesen Definition Humus Humus = Organischen Bodensubstanz (OBS) Zur OBS gehören alle in und auf dem Mineralboden befindlichen abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Stoffe und deren organische Umwandlungsprodukte. Die lebenden Organismen (Wurzeln, Bodenflora, Bodenfauna) gehören nicht zur OBS und werden als Edaphon bezeichnet. (Scheffer & Schachtschabel, 2010) Bestimmung der OBS anhand der Messung des Corg-Gehaltes  Corg [%] x 1,724 = Humusgehalt [%] (tatsächlich liegt der Umrechnungsfaktor zwischen 1,4 – 3,3) I f Ö L

I f Ö L Bedeutung/Wirkung Speicher und Filter für Nähr- und Schadstoffe Freisetzung von Pflanzennährstoffen bei der Zersetzung der OBS Je höher die biologische Aktivität, desto intensiver Nährstoffnachlieferung aus dem Humus, gilt vor allem für N I f Ö L Quelle: Brady and Weil 2002

I f Ö L Bedeutung/Wirkung Speicher und Filter für Nähr- und Schadstoffe Freisetzung von Pflanzennährstoffen bei der Zersetzung der OBS Je höher die biologische Aktivität, desto intensiver Nährstoffnachlieferung aus dem Humus, gilt vor allem für N I f Ö L Freisetzung von Pflanzennährstoffen bei der Zersetzung der OBS Je höher die biologische Aktivität, desto intensiver Nährstoffnachlieferung aus dem Humus, gilt vor allem für N Regulierende Funktion – Überangebot an Nährstoffen kann gebunden werden und später langsam wieder freigesetzt werden z. B. Phosphat, Sulfat, Nitrat Humus bindet Kationen wie Calcium, Magnesium, Kalium Humus bindet Schadstoffe oder auch PSM Puffert saure Bodenreaktion Quelle: Brady and Weil 2002

I f Ö L Bedeutung/Wirkung Bodenbiologische Wirkung Enge Beziehung zw. Humusgehalt und biologischer Aktivität Mikroorganismen müssen ernährt werden Bei hoher biologischer Aktivität werden mehr Nährstoffe freigesetzt Zusammensetzung der Pflanzenreste steuert Zusammensetzung der Mikroorganismen im Boden Ligninreiches Material (z. B. Holz): Pilze Cellulose: Bakterien I f Ö L

Mineralisierung und Humifizierung I f Ö L Quelle: Gisi, 1997

I f Ö L Bedeutung/Wirkung Physikalische Wirkung Stabiles Aggregatgefüge Bessere Stabilität bei erhöhter Auflast Bodenbearbeitung auch bei höheren Feuchtegehalten im Boden möglich Durch Aggregatstabilität auch Einfluss auf Porengrößenverteilung Geringere Verschlämmungsneigung I f Ö L Quelle: DLG-Merkblatt 353

I f Ö L Bedeutung/Wirkung Physikalische Wirkung Stabiles Aggregatgefüge Wasserspeicherkapazität Humus kann das 3-5fache seines Eigengewichts an Wasser speichern Verbesserte Wasserführung durch Aggregatstabilität Erwärmung Durch dunkle Farbe im Oberboden, kann aber durch erhöhte Wasserbindung überdeckte werden I f Ö L

Humusfraktionen (C-Pools) Klassisches Modell: Nährhumus = leicht umsetzbarer Anteil der OBS, überwiegend durch Bewirtschaftungsbedingungen beeinflusst (Fruchtart, Düngung, Bodenbearbeitung) Dauerhumus = inerter Anteil der OBS, weitgehend unbeteiligt an Mineralisierungsvorgängen, vorrangig von Standortbedingungen abhängig  Corg = Cinert + Cumsetzbar I f Ö L

Humusfraktionen (C-Pools) 1. Labile Fraktion (Nährhumus) Streu und freie, leichte partikuläre Fraktion 1-5 % Anteil an der gesamten OBS kurze Verweildauer, Umsetzung innerhalb von Monaten oder wenigen Jahren (< 35 a) große Bedeutung für die Nährstoffversorgung der Pflanzen durch Bewirtschaftung deutlich beeinflussbar 2. Intermediäre Fraktion (umsetzbarer Dauerhumus) okkludierte leichte partikuläre Fraktion ca. 50% Anteil an der organischen Bodensubstanz besteht aus stärker zersetzten Pflanzenresten langsame Umsetzung, Verweildauer beträgt 10 bis 50 Jahre Bedeutung für die Bodenfruchtbarkeit (Struktur, Wasserhaushalt) geringe Relevanz für die Nährstoffversorgung lässt sich mittel- und langfristig durch die Bewirtschaftung beeinflussen I f Ö L IfÖL Dr. Beisecker

Humusfraktionen 3. Passive Fraktion (nicht umsetzbarer Dauerhumus) schwere, feine Fraktion, humifizierte OS ca. 45 – 50% Anteil an der gesamten OBS das Material ist stark zersetzt, ein weiter Abbau erfolgt nur sehr langsam Verweildauer beträgt 100 bis 1000 Jahre keine Beeinflussung durch die Bewirtschaftung Bedeutung für Struktur und Wasserhaushalt I f Ö L

I f Ö L Fließgleichgewicht Bei konstanten Umweltbedingungen (Boden, Klima) und Nutzungsverhältnissen (Vegetation) stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Zufuhr und Abbau der OBS ein  charakteristischer Humusgehalt im Boden (Scheffer & Schachtschabel, 2010) I f Ö L aus: Leitfeld, 2009  Humusbilanzierung ??!! Mit den verschiedenen Verfahren der Humusbilanzierung lassen sich bewirtschaftungsbedingte Änderungen im Corg-Gehalt des Bodens nicht vorhersagen (Brock, 2009; Brock et al., 2013)

Einfluss auf die Humusgehalte Beziehungen zwischen Humus, Standortfaktoren und Bodeneigenschaften (Capriel, 2010) I f Ö L

Häufigkeitsverteilung der Humusgehalte von Oberböden I f Ö L Quelle: UBA, 2008

Standort -Heterogenität Ertragskarte für Winterweizen und Humusgehaltkarte (Werner & Bachinger, 2009) I f Ö L

Standort -Bodenart und Höhe Standorttypische Humusgehalte von Ackerböden in Bayern (n. Capriel, 2010) I f Ö L

Standort - Bodenart und Wasserbilanz Schätzrahmen für Optimalgehalte an OBS landwirtschaftlich genutzter Böden (n. Wessolek et al., 2008) I f Ö L Wessolek et al. (2008): Allerdings können nach jetzigem Kenntnisstand belastbare, an den Bodenfunktionen orientierte standorttypische Optimalgehalte nicht angegeben werden. Insbesondere ist die Beziehung zwischen Corg und N-Mineralisierung selbst bei gegebenem Standort und Nutzung nicht eng genug!!! Die Zusammenhänge zwischen Bodenfunktionen und der OBS basieren weniger auf den Gesamtgehalten (Corg) als auf einzelnen Fraktionen!! Als vielversprechend erscheinen: Chwl, Permanganat-Methode, Dichte-Fraktionierung Der Corg-Gehalt nimmt mit Ausnahme der Schluffböden mit steigender KWB zu. Im Gebiet Ostdeutschlands treten mit der geringsten KWB auch die niedrigsten Corg-Gehalte auf. Sehr unsicher ist allerdings der Zusammenhang von Corg-Gehalten und der KWB bei Schluffböden.

C-Pools im Boden Rückblick Labile Fraktion (≈ Nährhumus?) durch Bewirtschaftung deutlich beeinflussbar Intermediäre Fraktion (≈ umsetzbarer Dauerhumus) okkludierte leichte partikuläre Fraktion lässt sich mittel- und langfristig durch die Bewirtschaftung beeinflussen Passive Fraktion (≈ nicht umsetzbarer Dauerhumus) schwere, freine Frakion, humifizierte OS keine Beeinflussung durch die Bewirtschaftung I f Ö L

Einfluss der Bewirtschaftung I f Ö L

Einfluss der Bewirtschaftung Corg-Gehalte (0-30 cm) in Abhängigkeit der Düngung in 18 Dauerfeldversuchen Europas (n. Körschens et al., 2012) I f Ö L Corg = Cinert + Cumsetzbar HELLGRAU: Inerte Fraktion ≈ Dauerhumus – weitgehend an den Mineralisationsvorgängen unbeteiligt, vorrangig abhängig von Standortbedingungen DUNKELGRAU: umsetzbare Fraktion ≈ Nährhumus – überwiegend durch Bewirtschaftungsbedingungen (Fruchtart, Düngung, Bodenbearbeitung etc.) beeinflusst Nur begrenz beeinflussbar; 0,1-0,7 % Die Abbildung zeigt die Unterschiede zwischen den ungedüngten und den optimal gedüngten Prüfgliedern in Dauerfeldversuchen. So ist z. B. der Sandboden in Thyrow mit einem C org - Gehalt von 0,7 % bereits optimal versorgt, während die Lößschwarzerde in Bad Lauchstädt bereits mit 1,6 % C org (nur Dauerhumus) als verarmt gilt. Steigender Tongehalt

Einfluss von Bodenart und Düngung Beziehungen zwischen dem Ton- und Corg-Gehalt der Ackerböden und Einfluss einer optimalen organischen Düngung (STM+NPK) auf den Humusgehalt von 21 Dauerfeldversuchen (n. Körschens, 2002) I f Ö L Die Abbildung zeigt die Unterschiede zwischen den ungedüngten und den optimal gedüngten Prüfgliedern in Dauerfeldversuchen. So ist z. B. der Sandboden in Thyrow mit einem C org - Gehalt von 0,7 % bereits optimal versorgt, während die Lößschwarzerde in Bad Lauchstädt bereits mit 1,6 % C org (nur Dauerhumus) als verarmt gilt.

Standorttypische Humusgehalte Humusgehalt im Boden abhängig von: Klima Boden (vor allem Tongehalt) Topographie und Relief (Kuppe, Hang, Senke) Bodennutzungssystem (Acker, Grünland, Wald) Einflussfaktoren: kühle Temperaturen und feuchte Bodenverhältnisse verlangsamen den Abbau der OBS  höhere Gehalte regelmäßige Bodenbearbeitung fördert den Abbau der OBS Menge zugeführten organischen Substanz Qualität der zugeführten organischen Substanz (Umsetzbarkeit, C/N-Verhältnis u.a.) I f Ö L

Beurteilung des Humusgehaltes Humusgehalt muss immer im Zusammenhang mit den Standortbedingungen beurteilt werden Der Corg-Gehalt allein sagt nichts aus Sind die Humussalden langjährig negativ, dann kann Humusverarmung auftreten  Humusbilanz als Richt- bzw. Orientierungswert für optimale Versorgung der Böden mit organischer Substanz I f Ö L

Einfluss der Bewirtschaftung Was kann ich als Landwirt tun, damit mein Humushauhalt in Ordnung bleibt? leicht abbaubare Organische Substanz in den Boden einarbeiten Reduzierte Bodenbearbeitung ?? Fruchtfolge anpassen Kalkung I f Ö L

Zusammenfassung und Fazit Neben den Stickstoffvorräten ist vor allem die Qualität und Abbaubarkeit der organischen Substanz entscheidend für die N-Mineralisation Neben Tonmineralbestand spielt vor allem die Zugänglichkeit für Mikroorganismen eine wesentliche Rolle für die Abbaubarkeit der OBS  Vorratsgröße ist nicht alles, Einflussfaktoren der Umsetzungsprozesse sind mit entscheidend !! I f Ö L Großer Vorrat kleiner Vorrat ungünstige Umsatzbedingungen günstige Umsatzbedingungen geringe Nachlieferung hohe Nachlieferung

Danke für Ihre Aufmerksamkeit! I f Ö L

I f Ö L Ingenieurbüro für Ökologie und Landwirtschaft Dr. Richard Beisecker Windhäuser Weg 8 34123 Kassel Tel.: 0561-701515 0 Fax 0561-701515 19 E-Mail: rb@ifoel.de www.ifoel.de www.ifoel-wrrl.de