Eines der wichtigsten Ziele der Agrarwissenschaft ist die Verbesserung und die Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit. Dieses kann durch konservierende Bodenbearbeitung und organische duengung, wie Klaerschlamm, Kompost und Ernte-und Wurzelrueckstaende, erreicht werden.

Seit August 2007 werden auf einem

Schwarzerdestandort bei Ezareni die

Auswirkungen unterschiedlicher

Bodenbearbeitung (Konventionell,

Minimalbodenbearbeitung, Direktsaat)

auf die chemischen

Bodeneigenschaften untersucht.

Weiterhin wird der Einfluss des

Duengungssystems (mineralische

Duengung, organische Duengung, organische und mineralische Duengung)auf die chemischen Bodeneigenschaften dargestellt.

In der Studie werden die Akkumulation organischer Bodensubstanz und der Hauptnaehrstoffe, sowie eine potentielle Kontamination durch Schwermetalle (Zn, Ni, Mn, Cr, Cu, Cd, Pb) aus der Anwendung von Klaerschlamm anhand von Pflanzen- und Bodenproben untersucht. Die Ergebnisse fuer die Schwermetalluntersuchungen werden im Folgenden praesentiert

Balan, Adriana

Duering, Rolf

Felix-Henningsen, Peter

Jitareanu, Gerard

Raus, Lucian

German

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Tagungsbeitrag zu: Jahrestagung de DBG 2009 Kommission II Titel der Tagung: Böden – eine endliche Ressource Veranstalter: DBG, September 2009, Bonn Berichte der DBG (nicht begutachtete online Publikation) http://www.dbges.de) Auswirkungen des Düngungssystems auf chemische Bodeneigenschaften und Schwermetallgehalte eines Schwarzerdestandortes in Nord –Ost Rumänien A. Bălan1), R. Düring2), G. Jităreanu1), L.Răus1),P. Felix-Henningsen2) Zusammenfassung Eines der wichtigsten Ziele der Agrarwissenschaft ist die Verbesserung und die Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit. Dieses kann durch konservierende Bodenbearbeitung und organische Düngung, wie Klärschlamm, Kompost und Ernte-und Wurzelrückstände, erreicht werden. Seit August 2007 werden auf einem Schwarzerdestandort bei Ezareni die Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitung (Konventionell, Minimalbodenbearbeitung, Direktsaat) auf die chemischen Bodeneigenschaften untersucht. Weiterhin wird der Einfluss des Düngungssystems (mineralische Düngung, organische Düngung, organische und mineralische Düngung)  1 „Ion Ionescude la Brad“ Universität für Landwirtschaft und Veterinärmedizin Aleea M. Sadoveanu 3 700490 Iasi, Rumänien Tel.:+40-232-407430 E-mail: adriana.balan@hoemme.ro  2Justus-Liebig-Universität Giessen Institut für Bodenkunde und Bodenerhaltung Heinrich-Buff-Ring 26 35392 Giessen, Germany  auf die chemischen Bodeneigenschaften dargestellt. In der Studie werden die Akkumulation organischer Bodensubstanz und der Hauptnährstoffe, sowie eine potentielle Kontamination durch Schwermetalle (Zn, Ni, Mn, Cr, Cu, Cd, Pb) aus der Anwendung von Klärschlamm anhand von Pflanzen- und Bodenproben untersucht. Die Ergebnisse für die Schwermetalluntersuchungen werden im Folgenden präsentiert. Schlüsselworte: Klärschlamm, Chernozem, Schwermetalle. Einleitung Die Ausbringung von Klärschlamm auf landwirtschaftlich genutzten Flächen und die damit verbundenen Folgen für Pflanze, Tier und Mensch ist somit ein Problemkreis, der nicht allein die Landwirtschaft belastet, sondern zunehmend gesellschaftspolitische Bedeutung erhält (Hill und Nelson, 1993; Mönicke, 2005, Leonard, 2007). Bevor Klärschlamm auf landwirtschaftlich genutzten Flächen ausgebracht werden kann, muss man erst eine Lösung für die Kontamination der Böden mit Schadstoffen gefunden werden (Hill und Nelson, 1993; Mönicke, 2005, Kördel et al., 2007). Ein anderes Teilproblem, nämlich die Untersuchung des Metabolismus der Festsubstanzen des Klärschlammes, ist der Transfer der Schadstoffe aus dem Boden in die Pflanzen (Hill, 1991; Hill und Nelson, 1993, Mönicke, 2005, Kördel et al, 2007). Material und Methoden Der Experimentzeitraum beginnt im Juli 2007 mit der Anwendung von Klärschlamm auf einem Chernozem (WRB –SR, 1998) mit toniger Textur und durchschnittlich guter Fruchtbarkeit. Die Anwendung von Klärschlamm erfolgte nur in dem ersten Experimentjahr. Die Resteffekte des Klärschlammes werden in den folgenden Experimentjahren beobachtet. Der Standort des Experiments wurde nach der „Methode der unterteilten Parzellen“ auf einer Gesamtfläche von 5.670 m2 gewählt. Mischproben des bearbeiteten Bodens wurden aus 21 Parzellen in drei Wiederholungen ausgenommen um chemische Analysen zur Bestimmung des pH, des Gehaltes von organischem C und Humus, sowie von Nährstoffen an der Oberfläche und Schwermetalle (Cr, Cu, Cd, Co, Zn, Ni, Pb) durchzuführen.  Faktor A – Bodenbearbeitung: a1–konventionelles System (pflügen mit 20-22 cm Tiefe) a2–Minimalbodenbearbeitungssystem a3–Direktsaat Faktor B – Kulturpflanzen: a1 – Raps a2 – Winterweizen Faktor C – Düngungssystem           a1–chemische Düngung       Raps                            Weizen                                                                           b1–ohne Düngung   b1–ohne Düngung                                                 b2–N64P50K40        b2–N32P32 b3–N96P80K60        b3–N64P64          a2–organische Düngung          Raps                         Weizen                                                                        b1–ohne Düngung   b1–ohne Düngung                                                 b2–20 t/ha                b2–20 t/ha b3–30 t/ha                b3–30 t/ha                                                                                                                             a3–organische und chemische Düngung            Raps                                                                                          b1–ohne Düngung                                                b2 –20 t/ha + N64P50K40                                    b3 –30 t/ha + N96P80K60                                                Weizen b1–ohne Düngung b2–20 t/ha b3–20 t/ha + N64P64+N32P32 Qualitätsbeschreibung des Klärschlamms Neben die erwähnten Hauptnährstoffe enthält der Klärschlamm auch Schwermetalle wie Zn, Cd, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg u.a. Eine geeignete Zufuhr mit Schwermetalle in der vorliegenden Dosierung die für Pflanzenernährung nützlich sein, kann   nur durch eine Bodenuntersuchung ermittelt werden (Hoß, 2007). Um eventuelle Schadwirkung des Klärschlammes auszuschließen, sind Grenzwerte für Schwermetalle vorgegeben (tab. 1). Tab. 1. Schwermetallgehalte im Durchschnitt der zwei Klärschlamm-proben in Vergleich zu den Schwermetallgrenzwerten für KS (mg·kg-1 TS) Metall Schwermetallgehalte der zwei KS-Proben Klärschlamm- grenzwerte Zink 7527 5 000 Kupfer 160,7 1 750 Chrom 87,91 - Blei 156,55 1 200 Nickel 36,96 400 Cadmium 1,22 40 Kobalt 9,14 250 Mangan 784 1200 Schwermetallgesamtgehalte des Bodens Die Bodenproben wurden mit dem Bohrstock bei drei Rapsvegetationsperiode  (vor Düngung, nach Düngung und nach einem Jahr später) entnommen (Tab.2).Tab. 2. Schwermetallgehalte im Durchschnitt der Bodenproben (mg·kg-1 Trockensubstanz) Metall Schwermetallgehalte der zwei KS-Prb. Klärschlamm- grenzwerte Zink 66,31 300 Kupfer 26,13 140 Chrom 35,36 - Blei 15,44 300 Nickel 11,22 75 Cadmium 118,56 3 Kobalt 1,22 50 Mangan 400 1200 ERSTE ERGEBNISSE Die Schwermetallgehalte wurde im Königwasserextrakt bestimmt. In folgender Tabelle (Tab. 3, 4) sind die Mittelwerte der Schwermetall-gehalte der Böden der Parzellen mit unterschiedlicher Düngung und Bodenbearbeitung dargestellt. Außerdem hat das Bodenbearbeitungssystem ebenfalls unterschiedlichen Einfluss auf den Schwermetallgehalt des Bodens: so wiesen bei der konventionellen Bodenbearbeitung  die leichter pflanzenverfügbaren Schwermetalle höhere Werte auf, während bei den nicht-konventionell bearbeitetenTabelle 3. Schwerer pflanzenverfügbare Schwermetallgehalte in den unterschiedlichen Düngungsystemen (mg kg-1 Fb) Bodenbe-arbeitung Düngungssystem   Vor Düngung Nach Düngung Ein Jahr später Cr mg kg-1 Cu mg kg-1 Pb mg kg-1 Mn mg kg-1 Cr mg kg-1 Cu mg kg-1 Pb mg kg-1 Mn mg kg-1 Cr mg kg-1 Cu mg kg-1 Pb mg kg-1 Mn mg kg-1    Konven-tionell ohne Düngung      -     23,15     10,6     32     35,50     25,41     14,91     473 4,0 10,8 11,1 31 N64P50K40  4,1 10,5 11,3 32 20 t/ha  45,04 28,30 19,67 873 N96P80K60 + 20 t/ha  46,09 28,90 20,42 850 N96P80K60  4,3 10,3 11,6 31 30 t/ha  44,98 28,55 21,33 852 N64P50K40 + 30 t/ha  46,88 29,34 22,93 846 Mittlerer Schwermetallgehalt - 23,15 10,6 32 35,50 25,41 14,91 473 28,06 23,81 16,91 502    Minimal-boden-bearbeitung ohne Düngung      -     23,15     10,6     32     35,70     26,46     15,87     480 4,7 28,5 11,1 33 N64P50K40  4,6 28,7 11,3 34 20 t/ha  46,23 30,83 21,23 870 N96P80K60 + 20 t/ha  46,74 32,21 21,43 846 N96P80K60  4,8 28,2 11,4 33 30 t/ha  46,44 31,79 23,12 864 N64P50K40 + 30 t/ha  47,20 32,28 24,28 855 Mittlerer Schwermetallgehalt - 23,15 10,6 32 35,70 26,46 15,87 480 28,67 30,36 17,76 505    Direktsaat  ohne Düngung      -     23,15     10,6     32     34,89     26,51     15,52     501 4,8 28,4 11,7 33 N64P50K40  5,1 29,2 11,7 33 20 t/ha  44,32 31,30 20,37 870 N96P80K60 + 20 t/ha  46,00 32,89 20,58 855 N96P80K60  5,6 29,2 11,8 32 30 t/ha  44,71 32,34 21,57 863 N64P50K40 + 30 t/ha  46,10 33,37 26,12 857 Mittlerer Schwermetallgehalt  - 23,15 10,6 32 34,89 26,51 15,52 501 28,09 30,96 16,01 502  Tabelle 4. Leichter pflanzenverfügbare Schwermetallgehalte in den unterschiedlichen Düngungsystemen (mg kg-1, µg kg-1 Fb) Bodenbe-arbeitung   Düngungssystem   Vor Düngung Nach Düngung Ein Jahr später Co mg kg-1 Ni mg kg-1 Zn mg kg-1 Cd  μg kg-1 Co mg kg-1 Ni mg kg-1 Zn mg kg-1 Cd  μg kg-1 Co mg kg-1 Ni mg kg-1v Zn mg kg-1 Cd  μg kg-1 Konven-tionell ohne Düngung      1,22     34     0,69     80     11,19     33,08     65,67     108 12,3 32,7 1,7 89 N64P50K40  12,3 32,6 2,5 81 20 t/ha  12,99 43,37 117 206 N96P80K60 + 20 t/ha  12,58 43,53 165 219 N96P80K60  12,3 32,8 3,3 86 30 t/ha  12,93 43,17 159 219 N64P50K40 + 30 t/ha  13,46 43,55 202 240 Mittlerer Schwermetallgehalt 1,22 34 0,69 80 11,19 33,08 65,67 108 12,69 38,82 92,93 162,86 Minimal-boden-bearbeitung  ohne Düngung      1,22     34     0,69     80     11,43     33,96     67,40     117 12,2 31,4 3,8 82 N64P50K40  12,3 31,4 3,4 89 20 t/ha  13,14 42,01 87 201 N96P80K60 + 20 t/ha  13,86 42,64 146 219 N96P80K60  12,3 32,7 3,5 85 30 t/ha  13,22 42,29 107 218 N64P50K40 + 30 t/ha  13,95 42,70 167 219 Mittlerer Schwermetallgehalt 1,22 34 0,69 80 11,43 33,96 67,40 117 13,00 37,88 73,96 159,00 Direktsaat   ohne Düngung      1,22     34     0,69     80     11,04     33,42     65,87     131 12,6 31,7 3,3 89 N64P50K40  12,6 31,7 2,9 83 20 t/ha  13,11 40,94 76 197 N96P80K60 + 20 t/ha  13,21 42,19 134 198 N96P80K60  12,6 32,0 3,8 87 30 t/ha  13,46 41,51 115  203 N64P50K40 + 30 t/ha  13,63 42,59 148  212 Mittlerer Schwermetallgehalt 1,22 34 0,69 80 11,04 33,42 65,87 131 13,03 37,52 73,89 152,71  Parzellen höhere Werte für die schwerer pflanzenverfügbaren Schwermetalle festgestellt wurden. Diskussion und Ausblick Die Schwermetalle spielen eine besondere Rolle, da sie sich bei unausgewogenem Input/Output-Verhältnis im Boden anreichern können, direkt das Bodenleben beeinflussen und einzelne Schwermetalle von den Pflanzen aufgenommen werden (Leonard I., 2007). Auf dem Ackerstandort war im Boden eine Anreicherung bei Zn, Cu, Co und Cd feststellbar. Bei Cr, Pb, Ni, Mo und Hg konnte gegenüber der Kontrolle keine Erhöhung gemessen werden (Tab.1). Im Klärschlamm liegen die Schwermetallgehalte deutlich unter den zulässigen Grenzwerten, nur die Werte für Zn liegen etwas darüber. Nach Durchführung der Düngung, waren die Schwermetallgehalte bei allen Düngungsvarianten höher  (Tab.2, 3). Dennoch bleiben die Schwermetallgehalte unter den zulässigen Grenzwerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Konzentration der von den Pflanzen leicht aufnehmbaren Schwermetalle bei der konventionellen Bodenbearbeitung höher ist, während die Konzentration der schwerer verfügbaren Schwermetalle  unter dem nicht-konventionellen Bodenbearbeitungssystem erhöht ist. Die Gehalte bewegen sich unter den von CEE (86/278/CEE) angeführten Grenzwerten. Weitere Versuche zeigten, dass auch die Pflanzen durch die ausgebrachten Schwermetallfrachten nicht allzu sehr beeinflusst wurden. Da durch Klärschlammgaben aber eine stete Anreicherung von Schadstoffen stattfindet, ist eine Ausbringung auf landwirtschaftlichen Nutzflächen nur unter Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften gerechtfertigt. Eine unkontrollierte Ausbringung muss auf jeden Fall vermieden werden. Die vorliegenden umfassenden ersten Versuchsergebnisse an Pflanzen und Boden lassen nach den derzeitigen gesetzlichen Vorgaben auf keine negativen Auswirkungen für Boden, Tiere und Menschen schließen. Literatur Hoß, T., 2007 – Auswirkungen der Verwertung von Kompost und Klärschlamm auf das Verhalten von Schwermetallen bei Anwendung von konventioneller und konservierender Bodenbearbeitung.desertation.de Hyll, A., 1991: Wirkungen unterschiedlicher Klärschlammgaben auf Böden und Pflanzenbestand eines Acker- und eines Grünlandstandortes im unteren Mürztal (Mürzhofen und St. Lorenzen in der Stmk.). Diss. an der Universität für Bodenkultur, Wien, 285 S. Hyll, A., Nestro, 0., 1993 – Wirkungen unterschiedlicher Klärschlamm gaben auf Böden und Pflanzen bestand eines Acker-und eines Grünland standorte simunteren MürztaI,ppg.379-388 Kördel, W., Herrchen, M., Müller, J., 2007-Begrenzung von Schadstoff ein trägen bei Bewirtschaftung maß nahmeninder Landwirtschaft bei Düngung und Abfall verwertung. Umweltforschungs plandes Bundesministeriums für um welt, Naturschutz und reaktor sicherheit.Texte30/07 Leonard, I., 2007–Stabilirea condiţiilor de valorificare în agricultură a nămolului orăşănesc şi a compostului rezultat din acesta.Teză de doctorat; Mönicke, R., 2002 – Klärschlamm–ein dringend benötigter preisgünstiger Ergänzungsdünger. KA–Abwasser, Abfall 2005(52) Nr.10 

Auswirkungen des Duengungssystems auf chemische Bodeneigenschaften und Schwermetallgehalte eines Schwarzerdestandortes in Nord-Ost Rumaenien

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Auswirkungen des Duengungssystems auf chemische Bodeneigenschaften und Schwermetallgehalte eines Schwarzerdestandortes in Nord-Ost Rumaenien

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