Die Humusbilanzen unserer Böden
Die Humusbilanzen unserer Böden
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Technische Universität München<br />
<strong>Die</strong> <strong>Humusbilanzen</strong> <strong>unserer</strong> <strong>Böden</strong><br />
9. Schlägler Biogespräche: „Humus – Träger des Lebens“, 16.11.2012<br />
Prof. Dr. Kurt-Jürgen Hülsbergen, Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme
<strong>Die</strong> <strong>Humusbilanzen</strong> <strong>unserer</strong> <strong>Böden</strong><br />
‣ Humus als Grundlage der Bodenfruchtbarkeit<br />
Beeinflussung von Bodeneigenschaften und -funktionen<br />
‣ Kohlenstoffspeicherung in <strong>Böden</strong> und Klimaschutz<br />
Möglichkeiten und Grenzen der C-Sequestrierung<br />
‣ Wie ist die derzeitige Humusversorgung <strong>unserer</strong> <strong>Böden</strong>?<br />
Einfluss der Bewirtschaftung: Fruchtfolge, Düngung, Bodenbearbeitung<br />
Humusbilanzierung: Methoden und Ergebnisse der Anwendung<br />
‣ Wie kann die Humusversorgung verbessert werden?
Humus-, Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte von <strong>Böden</strong><br />
Definition des Begriffes „Humus“:<br />
„Humus ist die in oder auf dem Boden befindliche<br />
abgestorbene organische Substanz, die einem stetigen<br />
Ab-, Um- und Aufbauprozess unterworfen ist.“<br />
Bei 58 % C im Humus:<br />
1 % C entspricht 1,72 % Humus,<br />
1 % C entspricht 45 t C ha -1 = 78 t Humus ha -1<br />
Bei einem C : N - Verhältnis von 10 : 1 = 4500 kg N ha -1
Beziehungen zwischen C t<br />
- und N t<br />
-Gehalten<br />
Düngungsversuch Seehausen (Hülsbergen 2003)<br />
140<br />
N t -Gehalt (mg 100g -1 )<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
700 900 1100 1300 1500<br />
C t -Gehalt (mg 100g -1 )<br />
y = -0,29 + 0,083 x 1<br />
B = 0,98 + s R<br />
= 2,3
Beziehungen zwischen N t<br />
- und N min<br />
-Gehalten<br />
Düngungsversuch Seehausen (2000)<br />
140<br />
120<br />
N min -Vorrat (kg ha -1 )<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
60 80 100 120<br />
N t -Gehalt (mg/100g)
Düngungsversuch Seehausen<br />
Korrelationskoeffizienten, n = 64 (Hülsbergen 2003)<br />
Bodenchemische Parameter<br />
C hwl N t N hwl NO 3 -N NH 4 -N N min<br />
C t 0,93 0,98 0,91 0,72 n.s. 0,68<br />
Bodenbiologische Parameter<br />
Katalase C mik Regenwürmer<br />
Bodenphysikalische Parameter<br />
TRD PV Grob-<br />
Poren<br />
C t 0,83 0,66 0,37 - 0,50 0,50 0,68
Räumliche Variabilität der C org<br />
-Gehalte auf einem Ackerschlag<br />
(Hülsbergen 2003)<br />
1800<br />
Hochwert 571 ... [m]<br />
1700<br />
1600<br />
1950 mg/100g<br />
1750 mg/100g<br />
1500<br />
1550 mg/100g<br />
1350 mg/100g<br />
1400<br />
9100 9200 9300 9400<br />
Rechtswert 449 ... [m]
1800<br />
C t (1998) N t (1998)<br />
1800<br />
Hochwert 571 ... [m]<br />
1700<br />
1600<br />
1950 mg/100g<br />
1750 mg/100g<br />
Hochwert 571 ... [m]<br />
1700<br />
1600<br />
175 mg/100g<br />
155 mg/100g<br />
1500<br />
1550 mg/100g<br />
1500<br />
135 mg/100g<br />
1350 mg/100g<br />
115 mg/100g<br />
1400<br />
9100 9200 9300 9400<br />
1400<br />
9100 9200 9300 9400<br />
Rechtswert 449 ... [m]<br />
Rechtswert 449 ... [m]<br />
1800<br />
N min (1997)<br />
1800<br />
N min (1998)<br />
Hochwert 571 ... [m]<br />
1700<br />
1600<br />
150 kg/ha<br />
125 kg/ha<br />
Hochwert 571 ... [m]<br />
1700<br />
1600<br />
150 kg/ha<br />
125 kg/ha<br />
1500<br />
100 kg/ha<br />
75 kg/ha<br />
1500<br />
100 kg/ha<br />
75 kg/ha<br />
50 kg/ha<br />
50 kg/ha<br />
1400<br />
25 kg/ha<br />
9100 9200 9300 9400<br />
Rechtswert 449 ... [m]<br />
1400<br />
25 kg/ha<br />
9100 9200 9300 9400<br />
Rechtswert 449 ... [m]<br />
Variab_Nmin
Abhängigkeit des C org<br />
-Gehaltes von der Bodentextur<br />
(Hoyer & Hülsbergen 2007)<br />
3,5<br />
3<br />
2,5<br />
y = 0,046 x + 0,37<br />
r 2 = 0,80<br />
C org -Gehalt (%)<br />
2<br />
1,5<br />
1<br />
y = 0,041 x + 0,36<br />
r 2 = 0,77<br />
0,5<br />
org<br />
con<br />
0<br />
0 10 20 30 40 50 60<br />
Feinanteil (%)
Ergebnisse des DOK-Versuches, 21 Jahre Versuchsdauer<br />
(D = biologisch-dynamisch, O = organisch-biologisch, K = konventionell)<br />
___________________________________________________________________<br />
MÄDER, P., A. FLIEßBACH, D. DUBOIS, L. GUNST, P. FRIED & U. NIGGLI (2002):<br />
Soil Fertility and Biodiversity in Organic Farming. SCIENCE 296, 1694-1697.
Ergebnisse des DOK-Versuches
Soil properties in soils of the DOC farming systems<br />
(D = Bio-Dynamisch, O = Bio-Organic, C = Conventional)<br />
___________________________________________________________________<br />
MÄDER, P., A. FLIEßBACH, D. DUBOIS, L. GUNST, P. FRIED & U. NIGGLI (2002):<br />
Soil Fertility and Biodiversity in Organic Farming. SCIENCE 296, 1694-1697.
Bedeutung und Funktionen des Humus<br />
‣ Ackerbauliche und ökologische Funktionen:<br />
• Speicher und Transformator von Nährstoffen (N, P, S)<br />
wichtiger Pool im N-Kreislauf mit 95 bis 98 % des Boden-N<br />
• Förderung der bodenbiologischen Aktivität, mikrobieller Umsatz<br />
und Besiedlung durch Bodenfauna; phytosanitäre Wirkungen<br />
• Aufbau eines günstigen Bodengefüges, Aggregatstabilität,<br />
Wasserspeicherung, Infiltrationsrate, Durchwurzelbarkeit<br />
• Senke für CO 2 , C-Speicherung<br />
Beeinflussung des CO 2 -Gehaltes der Atmosphäre (Klimarelevanz)
Kohlenstoffspeicherung in <strong>Böden</strong> und Klimaschutz
Carbon cycle of the organic farming system Scheyern<br />
(kg C ha -1 a -1 ) Küstermann, Kainz & Hülsbergen (2008): Renewable Agric. and Food Systems 23, 38-52.<br />
Inputs<br />
On-farm carbon fluxes<br />
Outputs<br />
feed, straw<br />
1587<br />
animals<br />
yield<br />
2803<br />
market products<br />
342<br />
33<br />
conservation loss<br />
conservation loss<br />
200<br />
200<br />
feed, straw<br />
4081<br />
market products<br />
127<br />
assimilation<br />
5295<br />
Plant<br />
straw, green manure<br />
327<br />
Animal<br />
CO 2 -enteric ferm.<br />
1300<br />
CH 4 -enteric ferm.<br />
109<br />
rot loss<br />
781<br />
plant residues<br />
1965<br />
organic manure<br />
1171<br />
CH 4 -manure<br />
3<br />
organic manure<br />
seed<br />
Soil<br />
500<br />
CO 2 -soil loss<br />
34<br />
SOC<br />
204<br />
3293
Carbon cycle of the conventional farming system Scheyern<br />
(kg C ha -1 a -1 ) Küstermann, Kainz & Hülsbergen (2008): Renewable Agric. and Food Systems 23, 38-52.<br />
Inputs<br />
Inputs<br />
On-farm carbon fluxes<br />
internal farm cycling<br />
yield<br />
3894<br />
yield<br />
3894<br />
Outputs<br />
Outputs<br />
market products<br />
market products<br />
3894<br />
3894<br />
assimilation<br />
assimilation<br />
7753<br />
7753<br />
Plant<br />
Plant<br />
straw, straw, green green manure<br />
2764 2764<br />
plant residues<br />
1095<br />
organic Manure<br />
organic<br />
293<br />
manure<br />
seed 293<br />
seed 101<br />
101<br />
plant residues<br />
1095<br />
Soil<br />
Soil<br />
-248 -248<br />
SOC<br />
CO 2 -soil loss<br />
CO 4501 2 -soil loss<br />
4501
Carbon losses from all soils across England and Wales<br />
1978–2003 Bellamy et. al.: NATURE, Vol 437, September 2005, 245-247.
Beziehung zwischen C-Sequestrierung und THG-Emissionen<br />
Pilotbetriebe (Schmid, Braun & Hülsbergen 2012)
Wie kann die Humusversorgung<br />
verbessert werden?
Einflussfaktoren auf den Humusgehalt<br />
Der Humusgehalt ist abhängig von:<br />
– der Bodenart (Feinerdeanteil)<br />
– dem Relief (Erosion)<br />
– dem Klima (Temperatur und Niederschlag)<br />
– dem Pflanzenbestand<br />
– den Anbaumaßnahmen<br />
– der Anbaustruktur und Fruchtfolge<br />
– der Düngung<br />
– der Bodenbearbeitung<br />
Zwei Faktoren steuern die Humusmenge:<br />
– die Menge und Qualität der zugeführten organischen Substanz<br />
– die biologische Aktivität (Mineralisation/Humifizierung)
Entwicklung von Humusgehalten<br />
(nach Johnson et al. 1995)<br />
LP/D 1<br />
< 1<br />
1<br />
> 1<br />
1<br />
Steady-state<br />
Loss<br />
Steady-state<br />
Accumulation<br />
Steady-state<br />
Soil Organic Matter<br />
Disturbance<br />
New Management<br />
Time<br />
LP = Litter production<br />
D = Decomposition
Simulated (CENTURY model) total SOC for the central U.S.<br />
scenario for three levels of yield increases (DONIGIAN et al. 1994)
Simulated (CENTURY model) total SOC for the central U.S.<br />
scenario for three levels of yield increases (DONIGIAN et al. 1994)
Einfluss von Klee-Luzerne-Gras auf die C org -Gehalte<br />
Dauerfeldversuch auf sandigem Lehm (Hülsbergen 2003)<br />
1,00<br />
0,95<br />
C-Gehalt (%)<br />
0,90<br />
0,85<br />
0,80<br />
0,75<br />
0 5 10 15 20 25 30<br />
Versuchsjahre<br />
Fruchtfolge mit Klee-Luzerne-Gras<br />
Fruchtfolge ohne Klee-Luzerne-Gras
Wurzelbild der Luzerne
Wurzelbild von Luzerne und Klee
Wurzelbild von Luzerne und Kleegras
Einfluss des Luzerneanbaus auf die C org<br />
-Gehalte und -Vorräte<br />
Dauerfeldversuch auf sandigem Lehm, 6. Fruchtfolge (30 Jahre)<br />
Bodentiefe<br />
cm<br />
C t -Gehalt<br />
mg/100g Boden<br />
C t -<br />
Vorrat<br />
CO 2 -<br />
Bindung<br />
FF III FF V Differenz kg/a kg/a<br />
0 - 20<br />
830<br />
990<br />
+ 160<br />
+ 160<br />
+ 586<br />
20 - 40<br />
640<br />
769<br />
+ 129<br />
+ 138<br />
+ 506<br />
40 - 60<br />
246<br />
404<br />
+ 158<br />
+ 168<br />
+ 616<br />
0 - 60<br />
+ 447<br />
+ 466<br />
+ 1708<br />
TRD: Schicht 0 - 20 cm: 1,5 g cm -3 , Schicht 20 - 60 cm: 1,6 g cm -3
Root distribution pattern of species used in a grass-clover mixture<br />
Braun M., Schmid H., Grundler T. & Hülsbergen, K.-J. (2010): Plant Biosystems 144, 414-419.
Entwicklung der N t<br />
-Gehalte (Simulationswerte)<br />
(Düngungsversuch Seehausen)<br />
150<br />
140<br />
N t -Gehalt (mg 100g -1 )<br />
130<br />
120<br />
110<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
1967 2000<br />
ungedüngt Mineral-N Stalldung Stalldung + Mineral-N
Changes of soil organic C content in the Hoosfield<br />
Continuous barley experiment (JOHNSTON 1986)
Umsetzbare Organ. Substanz ökologischer und konv. Flächen<br />
Beispiel: Braun, Freising (pfluglose Bodenbearbeitung)<br />
0-10 cm<br />
10-20 cm<br />
20-30 cm<br />
0 200 400 600 800 1000<br />
C hwl mg/kg<br />
Konventionelle<br />
Vergleichsfläche
Profiles of organic C in a soil after 10 years of<br />
different tillage (DOUGLAS et al. 1986)
C org -Gehalte in Abhängigkeit von der Bodenbearbeitung<br />
Systemversuch Scheyern (Küstermann & Hülsbergen 2011)<br />
0<br />
5<br />
Pflug Grubber Minimal<br />
1,24<br />
1,47<br />
1,66<br />
Bodentiefe (cm)<br />
10<br />
15<br />
20<br />
25<br />
1,25<br />
1,35<br />
1,45<br />
30<br />
1,04<br />
1,10/1,11<br />
0,90 1,10 1,30 1,50 1,70<br />
C org<br />
-Gehalt (%)<br />
Anlagejahr: 1992 Messung: 2005<br />
Fruchtfolge: Mais – Winterweizen – Kartoffeln – Winterweizen
C org -Gehalte in Abhängigkeit von der Bodenbearbeitung<br />
Systemversuch Scheyern (Küstermann & Hülsbergen 2011)<br />
0<br />
5<br />
Pflug Grubber Minimal<br />
1,24<br />
1,47<br />
1,66<br />
Bodentiefe (cm)<br />
10<br />
15<br />
20<br />
25<br />
1,25<br />
1,35<br />
1,45<br />
30<br />
1,04<br />
1,10/1,11<br />
0,90 1,10 1,30 1,50 1,70<br />
C org<br />
-Gehalt (%)<br />
Pflug Grubber Minimal<br />
C org<br />
(t ha -1 ) 41,1 46,3 52,5<br />
C org<br />
(kg ha -1 a -1 ) - 300 + 500 + 150
Potentiale der C-Bindung in <strong>Böden</strong><br />
zusammengestellt anhand eigener Messungen und der Literatur<br />
Maßnahme<br />
Umwandlung von Grünland in Ackerland,<br />
Umbruch begrünter Dauerbrache<br />
Umwandlung von Ackerland in Grünland,<br />
begrünte Dauerbrache<br />
C-Bindung<br />
t ha -1 a -1<br />
> - 1,0<br />
> 1,0<br />
Anbau mehrjähriger Leguminosen/-Gräser 0,6 bis > 1,0<br />
Anbau von Silomais - 0,4 bis - 0,8<br />
Organische Düngung (Stalldung, Gärreste, Kompost) > 0,5<br />
Reduzierte Bodenbearbeitung (pfluglos, Direktsaat) 0 bis 0,25
Möglichkeiten und Grenzen der C-Sequestrierung<br />
‣ Begrenzte C-Speicherkapazität der <strong>Böden</strong><br />
abhängig vom Ausgangsgehalt, zeitlich begrenzt, schwierig nachweisbar<br />
‣ Realistisch sind C-Akkumulationsraten<br />
bis ca. 500 kg C ha -1 a -1 , das entspricht ca. 1,5 bis 2,0 t CO 2 ha -1 a -1<br />
‣ Höhere C-Gehalte bei reduzierter Bodenbearbeitung<br />
Beispiel Scheyern: + 150 bis 500 kg C ha -1 a -1 ,
Terra Preta – Bodenprofile im Vergleich
C-Mengen in Terra Preta- und Ferralsol-<strong>Böden</strong> (Glaser 2011)<br />
t C ha -1
Technische Universität München<br />
Nachwachsende Rohstoffe<br />
und Humusversorgung?
Carbon Mitigation by Biofuels or by Saving and Restoring<br />
Forests? Righelato & Spracklen (2007): Science 317, 902.<br />
Cumulative avoided<br />
emissions per hectare over<br />
30 years for a range of<br />
biofuels compared with the<br />
carbon sequestered over<br />
30 years by changing<br />
cropland to forest and the<br />
loss of carbon to the<br />
atmosphere by conversion<br />
of forest to cropland.
Entwicklung der N org -Gehalte nach Grünlandumbruch<br />
Dauerversuch Lauterbach, Erzgebirge<br />
N org (mg 100 g -1 Boden)<br />
350<br />
320<br />
290<br />
260<br />
230<br />
0 5 10 15 20 Jahre<br />
0 1 2 4 6 GV ha -1<br />
Humusabbau (Variante mit 0 GV ha -1 ):<br />
2.200 kg N ha -1 = 110 kg N ha -1 a -1<br />
22.000 kg C ha -1 = 1.100 kg C ha -1 a -1 = ca. 4000 kg CO 2 ha -1 a -1
Kohlenstoffbilanz mit und ohne Biogaserzeugung<br />
___________________________________<br />
Reinhold, Klimanek & Breitschuh (1991)<br />
C-Bilanz
Wirkung von Gülle und Gärresten auf den Boden-C<br />
Gefäßversuch mit Weidelgras, nach 5 Düngerapplikationen, Fouda (2011)<br />
Dünger<br />
Inhaltstoffe der organischen Dünger<br />
(% in FM)<br />
Boden<br />
TS C t N t NH 4 -N C t (%)<br />
Ungedüngt<br />
Mineral-N<br />
1,84 a<br />
1,90 ab<br />
Rindergülle 12,1 4,4 0,44 0,22 2,13 d<br />
Biogasgülle 1 6,3 2,1 0,75 0,51 1,97 bc<br />
Biogasgülle 6 12,5 4,7 0,72 0,37 2,13 d<br />
Biogasgülle 8 5,2 2,0 0,48 0,27 2,13 d<br />
Substrate: BG1: 48 % Mais, 36 % Gülle, BG 6: 100 % Kleegras, BG 8: 71 % Mais
Wirkung von Gülle und Gärresten auf den Boden-C<br />
Gefäßversuch mit Weidelgras, nach 5 Düngerapplikationen, Fouda (2011)<br />
Dünger<br />
Inhaltstoffe der organischen Dünger<br />
(% in FM)<br />
Boden<br />
TS C t N t NH 4 -N C t (%)<br />
Ungedüngt<br />
Mineral-N<br />
1,20 a<br />
1,25 ab<br />
Dünngülle 1 6,3 2,5 0,56 0,30 1,41 abcde<br />
Dünngülle 7 7,6 2,3 0,51 0,47 1,34 abc<br />
Feststoff 1 26,6 10,3 0,58 0,23 1,64 fg<br />
Feststoff 7 29,8 8,3 1,08 0,62 1,48 cdefg<br />
Substrate: BG1: 98 % Mais, BG 7: 67 % Gülle, 15 % Mais
Kohlenstoffkreislauf eines Betriebes mit Biogaserzeugung<br />
(kg C ha -1 a -1 ) Hülsbergen & Schmid (2008)<br />
Inputs Innerbetrieblicher Kreislauf Outputs<br />
Naturalertrag<br />
2357,4<br />
412<br />
Marktprodukte<br />
2357<br />
Konservierungsverluste<br />
412<br />
Assimilation<br />
6345<br />
Pflanze<br />
Ernterückstände,<br />
Wurzeln<br />
839<br />
Stroh-/Gründüngung<br />
1755<br />
Biomasse<br />
1191<br />
Biogas<br />
Biogas-Gülle<br />
195<br />
CO 2 -Verluste<br />
569<br />
Methan<br />
429,0<br />
Saatgut<br />
59<br />
Boden<br />
C org<br />
- 93<br />
CO 2 -Bodenatmung<br />
2941
Technische Universität München<br />
C-Sequestrierung in<br />
Agroforstsystemen
Major carbon sinks and sources in a field windbreak<br />
Schoeneberger (2008): Agroforest Syst.
C-Akkumulation im Rohboden (in %) einer Alley-Cropping-<br />
Versuchsfläche nach 9 Jahren (n = 17), Freese 2007<br />
Tiefe<br />
(cm)<br />
1997 2005<br />
Baumstreifen<br />
Baumstreifen<br />
/ Feld<br />
Feld<br />
0 - 10<br />
1,55 1,13 1,04<br />
10 - 30<br />
0,45<br />
0,85 1,03 0,99<br />
Verdopplung bis Verdreifachung des C-Gehaltes im Boden
Wurzelsysteme der untersuchten Baumarten<br />
Huber, Schmid & Hülsbergen (2011)<br />
Erle<br />
Pappel<br />
Robinie<br />
Weide
Wurzelsystem der Pappel, Huber (2011)
Wurzelsystem der Erle, Huber (2011)
Wie ist die derzeitige Humusversorgung<br />
<strong>unserer</strong> <strong>Böden</strong>?<br />
Einfluss der Landwirtschaft und des Klimawandels
Prinzip der Humusbilanzierung<br />
Humussaldo<br />
Humuszufuhr<br />
= Reproduktionsleistung <br />
organischer Substanzen<br />
Humusbedarf<br />
anbauspezifisch<br />
Abschätzung von<br />
Veränderungen der<br />
Humusvorräte im Boden<br />
Menge und Qualität der<br />
zugeführten organischen<br />
Primärsubstanzen<br />
Wirkung der Fruchtarten<br />
(Wurzelmasse, Rhizodeposition)<br />
und der Anbauverfahren<br />
(z.B. Bodenbearbeitung)
Richtwerte für die anbauspezifische Veränderung der Humusvorräte<br />
ackerbaulich genutzter <strong>Böden</strong> (VDLUFA 2004)<br />
Fruchtart kg Humus-C ha -1 a -1<br />
Verlust (–) oder Gewinn (+)<br />
Zuckerrüben<br />
Kartoffeln<br />
Silomais<br />
untere Werte<br />
– 760<br />
– 760<br />
– 560<br />
obere Werte<br />
– 1300<br />
– 1000<br />
– 800<br />
Getreide, Ölfrüchte – 280 – 400<br />
Körnerleguminosen + 160 + 240<br />
Luzerne-/Kleegras + 600 + 800<br />
Stoppelfrüchte<br />
Untersaaten<br />
+ 80<br />
+ 200<br />
+ 120<br />
+ 300
Richtwerte für die Humusreproduktionsleistung verschiedener<br />
organischer Substanzen (VDLUFA 2004)<br />
Organische<br />
Substanz<br />
TS %<br />
Humusreproduktion<br />
kg Humus-<br />
C t -1<br />
relativ zu<br />
Stalldung*<br />
Pflanzenmaterial<br />
Stroh<br />
Gründüngung<br />
86<br />
10<br />
80 bis 110<br />
8<br />
58 bis 80<br />
50<br />
Stallmist<br />
frisch<br />
verrottet<br />
20<br />
25<br />
28<br />
40<br />
88<br />
100<br />
Gülle<br />
Schwein<br />
Rind<br />
8<br />
10<br />
8<br />
12<br />
63<br />
75<br />
Biogas-Gülle 10 14 88<br />
* C-Humusreproduktionsleistung, bezogen auf gleiche Trockenmasse; verrotteter Stallmist = 100 %
Bewertung der Humussalden (VDLUFA 2004)<br />
Humussaldo<br />
Bewertung<br />
kg Humus-<br />
C ha -1 a -1<br />
< -200<br />
-200 bis -76<br />
-75 bis 100<br />
101 bis 300<br />
> 300<br />
Gruppe<br />
A<br />
sehr niedrig<br />
B<br />
niedrig<br />
C<br />
optimal<br />
D<br />
hoch<br />
E<br />
sehr hoch<br />
Ungünstige Beeinflussung von<br />
Bodenfunktionen und Ertragsleistungen<br />
Mittelfristig tolerierbar, besonders auf mit<br />
Humus angereicherten <strong>Böden</strong><br />
Optimal hinsichtlich der Ertragssicherheit<br />
bei geringem Verlustrisiko, Einstellung<br />
standortgerechter Humusgehalte<br />
Mittelfristig tolerierbar, besonders auf mit<br />
Humus verarmten <strong>Böden</strong><br />
Erhöhtes Risiko für Stickstoffverluste,<br />
niedrige Stickstoffeffizienz
Humussalden nach HE- und VDLUFA-Methode<br />
n = 227 Betriebe (Ökologischer und Konventioneller Landbau)<br />
1000<br />
y = 201,8 + 0,67 x r = 69 +<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
VDLUFA-Methode<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
-200<br />
-400<br />
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
HE-Methode
Humussalden nach HE- und VDLUFA-Methode<br />
n = 227 Betriebe (Ökologischer und Konventioneller Landbau)<br />
1000<br />
y = 201,8 + 0,67 x r = 69 +<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
VDLUFA-Methode<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
-200<br />
-400<br />
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
HE-Methode
Humussalden nach HE- und VDLUFA-Methode<br />
n = 227 Betriebe (Ökologischer und Konventioneller Landbau)<br />
1000<br />
y = 201,8 + 0,67 x r = 69 +<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
VDLUFA-Methode<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
-200<br />
-400<br />
-400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
HE-Methode
Humussalden nach HE- und VDLUFA-Methode<br />
n = 227 Betriebe (Ökologischer und Konventioneller Landbau)<br />
HE-Methode<br />
VDLUFA-Methode<br />
120<br />
120<br />
100<br />
100<br />
Häufigkeiten<br />
80<br />
60<br />
40<br />
Häufigkeiten<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
20<br />
0<br />
-600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000<br />
0<br />
-600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
A B C D E<br />
A B C D E<br />
9% 17% 44% 22% 8%<br />
< 1% 1% 28% 42% 29%
Humussalden nach HE- und VDLUFA-Methode<br />
n = 74 Betriebe (Ökologischer Landbau)<br />
HE-Methode<br />
VDLUFA-Methode<br />
50<br />
50<br />
40<br />
40<br />
Häufigkeiten<br />
30<br />
20<br />
Häufigkeiten<br />
30<br />
20<br />
10<br />
10<br />
0<br />
-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200<br />
0<br />
-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
Humussaldo (kg C ha -1 a -1 )<br />
A B C D E<br />
A B C D E<br />
3% 4% 49% 35% 9%<br />
0% 1% 15% 43% 41%
Entwicklung von Humusgehalten<br />
120<br />
Humusgehalt<br />
100<br />
80<br />
60<br />
Zeit (a)<br />
Humus_Entw.
Probleme bei der Bewertung von Humusgehalten<br />
‣ verschiedene Bilanzierungsmethoden mit unterschiedlicher Aussage<br />
‣ große Schwankungsbreite der Humusbilanzparameter<br />
(ohne genaue Angabe der Einflussfaktoren)<br />
‣ Parameter für Stroh und Gärrestsubstrate müssen präzisiert werden<br />
‣ Parameter für einige Energiepflanzen müssen bestimmt werden<br />
‣ Linearität der C-An- und Abreicherung<br />
‣ mögliche Überschätzung der Humusversorgung<br />
‣ Zielwertbereiche müssen überprüft werden
Humus- und C-Bilanz im Pflanzenbau<br />
Ökologische Pilotbetriebe (Schmid, Braun & Hülsbergen 2012)<br />
Kennzahl Marktfruchtbau (n = 12) Milchvieh (n = 16)<br />
Mittel min max Mittel min max<br />
Tierbesatz (GV ha -1 ) 0 0 0 0,9 0,3 1,6<br />
Luzerne-Kleegras 19 0 35 38 0 80<br />
Humusbedarf (kg C ha -1 ) -533 -734 -355 -382 -808 0<br />
Stroh-/Gründüngung (kg C ha -1 ) 218 43 317 46 0 201<br />
Stalldung, Gülle (kg C ha -1 ) 73 0 285 238 0 736<br />
Humussaldo (kg C ha -1 ) -9 -340 216 227 -143 925
Humus- und C-Bilanz im Pflanzenbau<br />
Konventionelle Pilotbetriebe (Schmid, Braun & Hülsbergen 2012)<br />
Kennzahl Marktfruchtbau (n = 12) Milchvieh (n = 16)<br />
Mittel min max Mittel min max<br />
Tierbesatz (GV ha -1 ) 0 0 0 1,6 0,7 3,3<br />
Luzerne-Kleegras 1 0 7 9 0 50<br />
Humusbedarf (kg C ha -1 ) -655 -934 -457 -567 -933 0<br />
Stroh-/Gründüngung (kg C ha -1 ) 387 179 551 86 0 253<br />
Stalldung, Gülle (kg C ha -1 ) 19 0 58 381 0 1269<br />
Humussaldo (kg C ha -1 ) -158 -710 94 -12 -638 760
Beziehung zwischen C-Sequestrierung und THG-Emissionen<br />
Pilotbetriebe (Schmid, Braun & Hülsbergen 2012)
Estimated soybean production for animal feed<br />
________________<br />
Steinfeld et al. 2006
Forest transition and land degradation in dry lands<br />
________________<br />
Steinfeld et al. 2006
Land use change emissions (FAO 2010)<br />
kg CO 2 eq per kg of soybean cake<br />
Argentina Brazil USA<br />
0.93 7.69 0.00<br />
Soybeans produced in<br />
Argentina, partially<br />
associated with the<br />
conversion of<br />
pasture and shrub<br />
land to cropland<br />
Soybeans produced in<br />
Brazil, entirely<br />
associated with<br />
deforestation<br />
Soybeans produced<br />
in USA not<br />
associated with<br />
land use change
23<br />
14<br />
15 16<br />
24<br />
21<br />
18<br />
17<br />
1<br />
2<br />
13<br />
19<br />
3<br />
12<br />
22<br />
Seeben<br />
10<br />
7<br />
11<br />
8<br />
4<br />
9 5<br />
6<br />
Halle/Saale<br />
langjährige Ackerfläche<br />
Grünland<br />
ehemalige Intensiv-Obstfläche Umstellungsfläche<br />
20<br />
Wirtschaftsweg<br />
Festpunkt<br />
Lage der Testfläche<br />
7 Nummer der Testfläche<br />
Testfläche<br />
a b<br />
c d<br />
10 m<br />
10 m<br />
Lageplan
Vergleich von OBS-Messwerten mit OBS-Sollwerten<br />
OL = ehemalige Obstflächen, AL = Ackerland<br />
4,5<br />
4<br />
3,5<br />
OBS (%)<br />
3<br />
2,5<br />
2<br />
1,5<br />
OL 1<br />
OL 2<br />
OL 3<br />
OL 4<br />
OL 5<br />
OL 6<br />
OL 9<br />
OL 12<br />
OL 16<br />
OL 17<br />
OL 18<br />
OL 21<br />
Mittel<br />
AL 7<br />
AL 8<br />
AL 10<br />
AL 11<br />
AL 13<br />
AL 14<br />
AL 15<br />
AL 19<br />
AL 20<br />
Mittel<br />
Richtwertbereich OBS 1994 OBS 1997 OBS 1999
Probleme bei der Bewertung von Humusgehalten<br />
‣ räumliche und zeitliche Variabilität der Humusgehalte<br />
‣ lange Zeiträume bis zum sicheren Nachweis von Gehalts- und<br />
Mengenänderungen (> 10 Jahre)<br />
‣ geringe Veränderungen (0,5 bis 1,0 t C org<br />
ha -1 a -1 ) in Bezug zur<br />
Gesamtmenge an Humus (40 bis > 120 t C org<br />
ha -1 )<br />
‣ fehlende Richtwerte zu Humusgehalten<br />
‣ Standorteinfluss ist wesentlich größer als der Bewirtschaftungseinfluss<br />
‣ keine Prognose bewirtschaftungsabhängiger Veränderungen
Changes over time in mouldboard plough draught<br />
(McLaughlin et al. 2002)
Humusmengen bei unterschiedlicher Düngung / Fruchtfolge,<br />
Dauerversuch auf sLehm, 5 Jahre nach Versuchsanlage (RAUHE 1965)
Entwicklung der N org -Gehalte, Ap-Horizont<br />
Bodenfruchtbarkeitsversuch Seehausen, LEITHOLD & THE DANG (1990)<br />
100 % Hackfrucht Natürliche Vegetation
Abnahme des 14 C-markierten Weizenstroh-Kohlenstoffs<br />
unter Feldbedingungen im Laufe von 11 Jahren, Sauerbeck (1992)