Untersuchungen an zwei Dauerdüngungsversuchen in Groß Kreutz (Brandenburg) bestätigen, dass es bei der Bewertung des Humuszustandes nach DirektZahlVerpflV im Rahmen von Cross Compliance zu erheblichen Fehleinschätzungen kommen kann. Unter den Standortbedingungen in Groß Kreutz (trockene Sandböden mit < 6% Ton) haben sich langfristig selbst bei optimaler Bewirtschaftung Corg - Gehalte von nur 0,59 - 0,15% eingestellt. Diese liegen weder eindeutig über dem nach DirektZahlVerpflV geforderten Mindestgehalt von 0,58% Corg,  noch ist eine klare Abgrenzung zu suboptimaler Bewirtschaftung möglich. Durch die  Bestimmung der heißwasserextrahierbaren C - Gehalte (Chwe) war eine präzisere Bewertung nicht möglich

Schweitzer, Kathlin

Zimmer, Jörg

German

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 Überprüfung der Heißwasser-extraktion zur präzisierten Bewertung der Humusversorgung humusarmer Sandböden Kathlin Schweitzer und Jörg Zimmer   Zusammenfassung Untersuchungen an zwei Dauerdüngungs-versuchen in Groß Kreutz (Brandenburg) bestätigen, dass es bei der Bewertung des Humuszustandes nach DirektZahlVerpflV im Rahmen von Cross Compliance zu erheblichen Fehleinschätzungen kommen kann. Unter den Standortbedingungen in Groß Kreutz (trockene Sandböden mit < 6% Ton) haben sich langfristig selbst bei optimaler Bewirtschaftung Corg - Gehalte von nur 0,59 + 0,15%   eingestellt.    Diese    liegen weder eindeutig über dem nach DirektZahlVerpflV geforderten Mindest-gehalt von 0,58% Corg,  noch ist eine klare Abgrenzung zu suboptimaler Bewirt-schaftung möglich. Durch die  Bestimmung der heißwasserextrahierbaren C - Gehalte (Chwe) war eine präzisere Bewertung nicht möglich.   Keywords: soil organic C, hot water extractable C, fertilisation, long term field experiment 1. Einführung Im Rahmen von Cross Compliance schreibt die DirektZahlVerpflV (Direkt-zahlungen-Verpflichtungenverordnung) die Erhaltung landwirtschaftlicher Flächen in einem guten landwirtschaftlichen und ökologischen Zustand vor. Dazu wird neben der Humusbilanzierung die regel-mäßige Kontrolle des Humusgehaltes einmal in 6 Jahren gefordert. Auf Böden mit einem Tongehalt unter 13% darf ein Humusgehalt von 1%, das entspricht lt. Verordnung einem Corg  - Gehalt von 0,58 % nicht unterschritten werden. Dieser Grenzwert kann bei besonderen Standortgegebenheiten durch die zuständige Behörde regional angepasst werden. Im Land Brandenburg sind aufgrund der geologischen und klimatischen Bedingungen grundwasserferne  trockene Sandstandorte mit Tongehalten < 8% im Ap-Horizont  und Ackerzahlen oft < 30 auf über 60 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche weit verbreitet (Hierold, 2009). Diese Standorte werden unter anderem durch die Dauerdüngungsversuche in Groß Kreutz des LELF Brandenburg und Thyrow der Humboldt-Universität zu Berlin reprä-sentiert. Ergebnisse langjähriger  Corg-Untersuchungen sind zusammengefasst in Zimmer & Roschke (2009) sowie Baumecker et al. (2009) dargestellt. Daraus geht hervor,  dass sich über ein breites Spektrum von ungedüngt über mehrere Stufen organisch -  mineralischer Düngung  Corg-Gehalte überwiegend im Bereich von 0,4 - 0,7% eingestellt haben. Da erst Unterschiede ab ≈ 0,1% signifikant nachzuweisen sind, besteht bei einem Grenzwert von 0,58% Corg ein erhebliches Risiko,  Bewirtschaftung und Humus-zustand  falsch zu einzuschätzen. Anhand der Dauerversuche in Groß Kreutz sollte zunächst geklärt werden, in welchem Bereich die Corg-Gehalte bei langjährig Tagungsbeitrag zu: Jahrestagung der DBG, Kommission  IV Titel der Tagung:  Böden verstehen, Böden nutzen – Böden fit machen Veranstalter: DBG, 03.–09.09.2011, Berlin und Potsdam Berichte der DBG (nicht begutachtete online Publikation),  http://www.dbges.de Schweitzer, Kathlin | Humboldt-Universität zu Berlin | Landwirt-schaftlich-Gärtnerische Fakultät |  Albrecht-Thaer-Weg 5, 14195 Berlin | kathlin.schweitzer@agrar.hu-berlin.de Zimmer, Jörg | Landesamt für Ländliche Entwicklung, Landwirtschaft und Flurneuordnung Brandenburg | Abt. Landwirtschaft und Gartenbau | Dorfstraße 1, 14513 Teltow/Ruhlsdorf | Joerg.Zimmer@LELF.Brandenburg.de optimaler Bewirtschaftung liegen und ob eine klare Abgrenzung zu suboptimaler Bewirtschaftung möglich ist. Der Einfluss der Bewirtschaftung äußert sich vor allem durch Änderung des umsetzbaren C-Pools (Cums). Da dieser eng mit dem heißwasserextrahierbaren Kohlenstoff (Chwe) korreliert (Körschens  & Schulz, 1999), wurde zweitens überprüft, ob die Chwe-Gehalte Unterschiede im Humuszustand mit höherer Präzision wiedergeben als die Corg - Gehalte. Sie könnten damit alternativ für die Bewertung der Humusversorgung von Böden angewendet werden.  2. Methodik Untersuchungsgrundlage sind die Dauer-düngungsversuche des LELF Brandenburg M4 (Stickstoffkombinationsversuch) und P60 (Kombinationsversuch organisch-mineralische Düngung) am Versuchs-standort Groß Kreutz.  Die Versuche M4 und P60 umfassen ein breites Spektrum organisch-mineralischer Düngung. Versuchsdesign und –ablauf sind in Zimmer & Roschke (2009) ausführlich beschrieben. Der Versuchsstandort Groß Kreutz repräsentiert typische Ackerstandorte Brandenburgs. Er befindet sich auf einer Grundmoränenplatte, die sich durch den Wechsel von reinen Sandböden und sandbedeckten Lehm/Lehmsand-Böden auszeichnet (Kühn & Baureigel, 2009). Im Bereich der Versuchsflächen beträgt der Tongehalt im Ap zwischen 3% (P60) und 6% (M4). Mit Jahresniederschlägen von 513 mm bei einer Jahresmitteltemperatur von 9,4°C gehört Groß Kreutz zu den trocken Ackerstandorten. Die geringe bis mittlere Ackerzahl von 31 im P60 und 47 im M4 ist typisch für diese Standorte.  Für die Untersuchungen erfolgte eine zweimalige Bodenprobenentnahme jeweils im Herbst 2008 und 2010 aus einer Tiefe  von 0 - 20 cm. Die Corg-Gehalte wurden durch trockene Oxidation bei 900°C bestimmt. Aus den ermittelten Corg-Gehalten wurde nach Gl. 1 (Körschens & Schulz, 1999) der umsetzbare C-Gehalt berechnet. (Gl. 1) Cums = Corg – Cinert Cinert = minimaler Corg-Gehalt, erreicht nach langjährig humuszehrender Bewirt-schaftung, entspricht Prügliedern ohne Düngung oder ohne N- und organische Düngung Die  Ermittlung der Chwe-Gehalte  erfolgte nach VDLUFA (2004) durch 1 h Extraktion in kochendem Wasser (Boden : Wasser = 1 : 5) und Bestimmung der C-Konzentration im Extrakt mittels NDIR nach thermokatalytischer Oxidation.  Zur Auswertung wurden zunächst die optimal bewirtschafteten Prüfglieder ermittelt. Kriterium war ein maximaler Ertrag bei tolerierbarem N-Saldo. Zugrunde gelegt wurde die Beziehung zwischen Ertrag und N-Saldo (Abb.1).               Abb. 1: Beziehung zwischen N-Saldo und Relativertrag (% des mittleren Maximal-ertrages) in den Versuchen P60 und M4. (NSaldo = NDüngung + Nsonstige Quellen – NEntzug)  Ertragsunterschiede oberhalb 85 % des absoluten Maximalertrages sind in den Versuchen nicht mehr signifikant. nachzuweisen. N-Salden > 50 kg ha-1 a-1  -50 0 50 100 150 200 250 0 20 40 60 80 100 120 N-Saldo (mg kg-1 a-1) Relativertrag (%) N-Saldo tolerierbar N-Saldo überproportional hoch erwiesen sich als überproportional hoch (Abb.1) und sind damit nicht mehr tolerierbar.  Demnach wurden alle Prüf-glieder als optimal betrachtet, bei denen im langjährigen Mittel > 85% des Maximal-ertrages erreicht werden und die N-Salden 50 kg ha-1 a-1 nicht überschreiten.  Die Auswertung der C- Gehalte erfolgte mit Methoden der deskriptiven Statistik und Varianzanalyse (ANOVA).     3. Ergebnisse In den Versuchen wurden nach mehr als 45 jähriger stark differenzierter Düngung Corg - Gehalte zwischen minimal 0,41% (P60: „ungedüngt“) und maximal 1,04% (M4: „200 kg ha-1 a-1 N aus Stalldung + 150 kg ha-1 a-1 N aus Mineraldüngung“) erreicht (Tab. 1).  Tab. 1. Corg - und Chwe – Gehalte, ermittelt über alle Prüfglieder (P60: n = 18 / M4: n = 25)  Merkmal Exp. Min Max Spann-weite Corg (%) P60 0,41 0,71 0,30  M4 0,42 1,04 0,62 Chwe (mg kg-1) P60 219 421 209    M4 218 537 319  Die Spannweite der Corg-Gehalte (Tab.1) entspricht der maximalen Akkumulation an umsetzbarem C. Sie liegt mit 0,3 – 0,6% in dem durch Körschens et al. (1998) ange-gebenen Wertebereich, ermittelt aus 12 europäischen Dauerfeldversuchen. Die Chwe – Gehalte von 219 - 537 mg kg-1.  betragen im Mittel 11 % des umsetzbaren C –Gehaltes. Sie sind nach Körschens & Schulz (1999)  als „sehr gering“ (Klasse A)  bis „sehr hoch“ (Klasse E) zu bewerten. Die Ergebnisse bestätigen die Richtwerte des MLUV Brandenburg (2008), nach denen Chwe-Gehalte < 200 mg kg-1 auf Diluvialstandorten Nordostdeutschlands auf eine deutliche Humusverarmung hinweisen. Die Beziehung zwischen Chwe und Cums ist wie erwartet hoch signifikant (α < 0,001; r2 = 0,615).  Für die optimal gedüngten Prüfglieder wurden Corg - Gehalte von 0,44 – 0,75% ermittelt (Tab. 2). Sie liegen teilweise unter dem geforderten Mindestgehalt von 0,58%. Auch die Chwe - Gehalte von 231 – 413 mg kg-1 zeigen nicht ausschließlich eine optimale, mittlere Versorgung an, sondern decken die Gehaltklassen B bis D (gering bis hoch) ab. Bemerkenswert ist, dass sich bereits die relativ geringen Standortunterschiede auf den  beiden Versuchsfeldern in signifikant unterschied-lichen Corg -  bzw. Chwe –Gehalten der optimal gedüngten Prüfglieder äußern. Für den P60 (Ackerzahl 31) sind sie im Mittel um 0,28% Corg bzw. 132 mg kg-1 Chwe geringer als für den M4 (Ackerzahl 47).  Tab. 2. Corg- und Chwe – Gehalte, ermittelt für optimal gedüngte Prüfglieder (P60: n = 3 / M4: n = 4) Merkmal Exp. Min Max Mittel Corg (%) P60 0,44 0,51 0,48  M4 0,65 0,75 0,69 Chwe (mg kg-1) P60 231 345 276  M4 403 413 408  Die Varianzanalyse (Tab. 3) erbrachte im Vergleich der beiden Jahre jeweils für die gleiche Auswahl an Prüfgliedern (P60: 6; M4: 7) im P60 keinen stabilen Einfluss der Düngung auf die C-Werte. Insgesamt ist die relative Reststreuung der Chwe-Gehalte höher als die der Ct-Gehalte.  Obwohl der Einfluss der Düngung auf den Corg - bzw. Chwl - Gehalt zum Teil hoch signifikant ist, geht aus Abb. 2 hervor, dass sowohl auf Grundlage der Corg - Gehalte wie auch der Chwe - Gehalte eine eindeutige Abgrenzung zwischen optimal und suboptimal bewirtschafteten Prüfgliedern nur bei deutlicher, pflanzenbaulich und ökologisch nicht vertretbaren Überversorgung oder extremer Unterversorgung möglich ist.   Tab. 3.  Ergebnisse der ANOVA: Einfluss der Düngung auf die C-Werte, Reststreuung (SR) und relative Reststreuung (SR%) im P60 und M4 Merkmal Exp. Jahr Sign. SR SR% Corg  P60 2008 0,005 0,08 15   2010 0,064 0,08 15  M4 2008 0,000 0,07 12   2010 0,000 0,09 15 Chwe  P60 2008 0,001 60 19   2010 0,058 54 19  M4 2008 0,006 61 15   2010 0,000 57 18                           Abb. 2: 95% CI der Mittelwerte der Corg - und Chwe -Gehalte der optimalen und suboptimalen Prüfglieder im M4 und P60 4. Schlussfolgerungen: Die Bestimmung Chwe-Gehalte erbrachte gegenüber den Corg-Gehalten keinen Vorteil. Bei Anwendung der Corg-Gehalte zur Bewertung des Humuszustandes sollten die Corg-Mindestgehalte entsprech-end den regionalen Bedingungen Brandenburgs mit dem mit Schwerpunkt auf ertragsschwache Sandböden und Vermeidung einer Humus-Überversorgung präzisiert werden.  Literatur: Baumecker, M.; Ellmer, F; Köhn, W. (2009) in MLUV Brandenburg (2009): Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin. Beiträge für eine nachhaltige landwirtschaftliche Bodenbenutzung. S.122-147. Hierold, W. (2009) in MLUV Brandenburg (2009): Dauerfeldversuche in Brandenburg und Berlin. Beiträge für eine nachhaltige landwirtschaftliche Bodenbenutzung. S. 77-11. Körschens, M.; Schulz, E: (1999): Die organische Bodensubstanz. Dynamik - Reproduktion – ökonomisch und ökologisch begründete Richtwerte. UFZ-Bericht Nr. 13/1999 Körschens, M; Weigel, A.; Schulz, E. (1998): Turnover of soil organic matter and long term balances – Tools for evaluating sustainable productivity of soils. Z. Pflanzenern. Bodenk. 161: 409-424 Kühn, D.; Bauriegel, A. (2009) in MLUV Brandenburg (2009): Exkursionsbroschüre zur Tagung der Bodenspezialisten der Bundesländer vom 08.-10.06.2009 in Brandenburg. S. 11-15 MLUV (2008): Richtwerte für die Untersuchung und Beratung sowie zur fachlichen Umsetzung der Düngeverordnung. S. 6 VDLUFA (2004): Methodenbuch. Band 1: Bodenuntersuchung. 1-4. Teillieferung: A 4.3.2  Zimmer. J.; Roschke, M. (2009) in MLUV Brandenburg (2009): Exkursionsbroschüre zur Tagung der Bodenspezialisten der Bundesländer vom 08.-10.06.2009 in Brandenburg. S. 25-41       

Überprüfung der Heißwasserextraktion zur präzisierten Bewertung der Humusversorgung humusarmer Sandböden

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