„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
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