Anneka Mordhorst

Elastic and plastic soil deformation and its influence on emission of greenhouse gases

Abstract Soil management alters physical, chemical and biological soil properties. Stress application affects microbiological activity and habitats for microorganisms in the root zone and causes soil degradation. We hypothesized that stress application results in altered greenhouse gas emissions if soil strength is exceeded. In the experiments, soil management dependent greenhouse gas emissions of intact soil cores (no, reduced, conventional tillages) were determined using two experimental setups; CO2 emissions were determined with: a dynamic measurement system, and a static chamber method before and after a vertical soil stress had been applied. For the latter CH4 and N2O emissions were analyzed additionally. Stress dependent effects can be summed as follows: In the elastic deformation range microbiological activity increased in conventional tillage soil and decreased in reduced tillage and no tillage. Beyond the precompression stress a release of formerly protected soil organic carbon and an almost total loss of CH4 oxidizability occurred. Only swelling and shrinkage of no tillage and reduced tillage regenerated their microhabitat function. Thus, the direct link between soil strength and microbial activity can be applied as a marker for soil rigidity and the transition to new disequilibria concerning microbial activity and composition.

Organische Kohlenstoffvorräte von Bodentypen in den Hauptnaturräumen Schleswig-Holsteins (Norddeutschland)

Zusammenfassung Die Verbesserung der Humusspeicherung in Böden im Hinblick auf eine nachhaltige Landbewirtschaftung erfordert genaue Kenntnisse über den organischen Kohlenstoff(Corg)-Vorrat in Böden, wobei auch die Wechselwirkungen zwischen Bodentyp, geologischem Ausgangsgestein sowie Landnutzung berücksichtigt werden müssen. Auf der Grundlage von insgesamt 925 Bodenprofilen in den vier Hauptnaturräumen (Östliches Hügelland, Vorgeest, Hohe Geest und Marsch) Schleswig-Holsteins (Norddeutschland) wurde der Corg-Vorrat bis in eine Tiefe von 90 cm quantifiziert. Die horizontspezifischen Parameter (u. a. auch Trockenrohdichte und Korngrößenverteilung) wurden im Rahmen der seit ca. 1970 durchgeführten bodenkundlichen Leitprofilaufnahmen vom Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume Schleswig-Holstein (LLUR) und deren Vorgängerbehörden erhoben. Die vier Hauptnaturräume enthalten unterschiedliche Corg-Vorräte in den Bodentiefen 0–30, 30–60 und 60–90 cm. Insgesamt werden in Schleswig-Holstein mindestens 244 Mt Corg (0–90 cm Tiefe) gespeichert, wobei je nach Landnutzung, Bodentyp und geologischem Ausgangsgestein deutliche Unterschiede auftreten. Im Oberboden variieren die Corg-Vorräte von ca. 60 t/ha (Ackerböden der Marsch/des Östlichen Hügellands) bis ca. 130 t/ha (Grünlandböden der Geest). Im Unterboden verfügen neben den Mooren die humusreichen Marschböden, die Kolluvisole (Alt- und Jungmoränengebiet) und Gley-Podsole (Hohe Geest und Vorgeest) über die höchsten Corg-Vorräte bis 90 cm Tiefe. Das Speicher- und Verlustpotenzial von Humusmengen durch einen Landnutzungswechsel ist daher auch bodentypspezifisch zu bewerten.