„Humus“

Ingenieurbüro für Ökologie und Landwirtschaft, IfÖLLandesbetrieb Landwirtschaft Hessen, LLH

Ort: Bürgerhaus, WeilmünsterDatum: 10.06.2014

1. Infoveranstaltung 2014

WRRL-Umsetzung im Maßnahmenraum Limburg-Weilburg

I f Ö L

Ablauf

1. Eigenschaften und Bedeutung von Humus (Frau Riediger, IfÖL)

2. Humusbilanzierung in Hessen (Frau Schmidt, LLH)

3. Bodenbearbeitung und Bodenfruchtbarkeit(Herr Möller, LLH)

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Eigenschaften und Bedeutung von Humus

Sabine Riediger (IfÖL)

1. Infoveranstaltung 2014

WRRL-Umsetzung im Maßnahmenraum Limburg-WeilburgI f Ö L

Gliederung

• Definition und Bedeutung von Humus

• Humusfraktionen im Boden

• Beeinflussung des Humusgehaltes im Boden

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Definition Humus

• Humus = Organischen Bodensubstanz (OBS)

o 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)

WurzelrückständeErnterückstände

Org. Dünger

BodenlebewesenI 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

Quelle: Brady and Weil 2002

Bedeutung/Wirkung

• Speicher und Filter für Nähr- und SchadstoffeI 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

Quelle: Brady and Weil 2002

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

– 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

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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

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Mineralisierung und Humifizierung

Quelle: Gisi, 1997

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Bedeutung/Wirkung

• Physikalische Wirkunga. 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 LQuelle: DLG-Merkblatt 353

Bedeutung/Wirkung

• Physikalische Wirkunga. Stabiles Aggregatgefüge

b. Wasserspeicherkapazität• Humus kann das 3-5fache seines Eigengewichts an Wasser

speichern• Verbesserte Wasserführung durch Aggregatstabilität

c. Erwärmung• Durch dunkle Farbe im Oberboden, kann aber durch

erhöhte Wasserbindung überdeckte werden

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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

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IfÖL Dr. Beisecker

• 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

Humusfraktionen (C-Pools)I f Ö L

• 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

HumusfraktionenI 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)

aus: Leitfeld, 2009

Humusbilanzierung ??!!

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Einfluss auf die Humusgehalte

• Beziehungen zwischen Humus, Standortfaktoren und Bodeneigenschaften (Capriel, 2010)

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Häufigkeitsverteilung der Humusgehalte von Oberböden

Quelle: UBA, 2008

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Standort-Heterogenität

• Ertragskarte für Winterweizen und Humusgehaltkarte (Werner & Bachinger, 2009)

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Standort-Bodenart und Höhe• Standorttypische Humusgehalte von Ackerböden

in Bayern (n. Capriel, 2010)

Min. Max. Min. Max. Min. Max.< 350 0,7 1,4 0,06 0,12

350-550 0,8 1,6 0,07 0,14< 350 1,0 1,5 0,09 0,15

350-550 1,1 2,1 0,11 0,19> 550 1,5 2,6 0,15 0,24< 350 1,2 2,1 0,12 0,22

350-550 1,3 2,6 0,13 0,25> 550 2,3 3,8 0,23 0,40

mittel 9,6 11,3

schwer 9,2 10,8

Corg [%] Nt [%] Corg / Nt

leicht 10,4 12,6

Bodenart Höhe [m]

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Standort- Bodenart und Wasserbilanz

• Schätzrahmen für Optimalgehalte an OBS landwirtschaftlich genutzter Böden (n. Wessolek et al., 2008)

<- 100 -100 >0

Dmax 1,01 1,51 2,01Dom 0,95 1,45 1,95Do 0,83 1,33 1,83Dm 0,73 1,23 1,73D0 0,7 1,2 1,7Dmax 2,37 1,92 1,44Dom 2,19 1,72 1,24Do 2,07 1,61 1,18Dm 1,89 1,5 1,11D0 1,71 1,24 0,77Dmax 0,99 1,64 2,8Dom 0,95 1,2 2,67Do 0,91 1,12 2,63Dm 0,87 1,07 2,59D0 0,82 1,16 2,46

Sande

Schluffe

Lehme und Tone

Corg [%]

Bodenart DüngungKlimatische Wasserbilanz [mm]

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.

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C-Pools im BodenRückblick

1. Labile Fraktion (≈ Nährhumus?)– durch Bewirtschaftung deutlich beeinflussbar

2. Intermediäre Fraktion (≈ umsetzbarer Dauerhumus)– okkludierte leichte partikuläre Fraktion– lässt sich mittel- und langfristig durch die Bewirtschaftung

beeinflussen

3. Passive Fraktion (≈ nicht umsetzbarer Dauerhumus)– schwere, freine Frakion, humifizierte OS– keine Beeinflussung durch die Bewirtschaftung

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Einfluss der Bewirtschaftung

64,5 64,5 64,5 64,5 64,5 64,5

0,82,3 2,6

6,8

9

60

62

64

66

68

70

72

74

76

ohne Kleegras

ohne Kleegras

20 % Kleegras

ohne Kleegras

20 % Kleegras

40 % Kleegras

ohne organische Düngung

Stroh ohne organische Düngung

Stallmist Stallmist Stallmist

Hum

us [t

/ha]

Düngevarianten

Humusvorräte bei langjährig unterschiedlicher Düngung

Humus-Zuwachs bei unterschiedlicher Düngung

Humusgehalt ohne Düngung

Humusmenge bei Versuchsbeginn 71,3 t/ha

-6,8 -6,0 -4,5 -4,2

Quelle: aus Sauerbeck (1992) nach Rauhe (1965); verändert73,5

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Einfluss der Bewirtschaftung

• Corg-Gehalte (0-30 cm) in Abhängigkeit der Düngung in 18 Dauerfeldversuchen Europas (n. Körschens et al., 2012)

Steigender Tongehalt

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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)

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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.)

Standorttypische HumusgehalteI 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

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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

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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 !!Großer Vorrat kleiner Vorratungünstige Umsatzbedingungen günstige Umsatzbedingungengeringe Nachlieferung hohe Nachlieferung

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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!I f Ö L

Ingenieurbürofür Ökologie und Landwirtschaft

Dr. Richard Beisecker

Windhäuser Weg 834123 Kassel

Tel.: 0561-701515 0Fax 0561-701515 19E-Mail: rb@ifoel.de

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