Susanne Schroetter

Long-term fertilizer experiments as a data base for calculating the carbon sink potential of arable soils

Long-term experiments in Müncheberg, Braunschweig and Livada were used to understand the complex issue of carbon sequestration in soil. The investigations were focused on: effects of land use changes on the fate of soil organic carbon; options of agronomic practices to maintain or to increase soil organic carbon; relationships between organic fertilization and changes in soil organic carbon. The long-term observations showed that the amount of soil organic matter is primarily a function of the prevailing land use. Clearly marked differences were observed between long-term arable farming with lower and short-term with higher soil organic carbon content. Agricultural practices lead to a decrease of soil organic carbon with the result that arable soils are rather sources of carbon than sinks. The carbon sequestration potential is caused by the agronomic management to different extents. The combination of organic and mineral fertilization increased the soil organic carbon content compared to exclusive mineral fertilization. Optimum values of organic fertilizer application for maintaining soil organic carbon were calculated. Liming reduced the soil carbon pool when applied in large amounts. Long-term fertilization experiments are a useful tool for calculating the carbon sink or source potential of arable soils.

Humus und Klimaänderung - Ergebnisse aus 15 langjährigen Dauerfeldversuchen

Zusammenfassung Die Quantifizierung des Einflusses von Klimaänderungen auf den Humusgehalt des Bodens ist von großer wirtschaftlicher und wissenschaftlicher Bedeutung. Eine Möglichkeit dieser Quantifizierung besteht in der Auswertung von Dauerfeldversuchen mit der kontinuierlichen Bestimmung des Kohlenstoff- und Stickstoffgehaltes von Böden über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten unter Wahrung des Ceteris-Paribus-Prinzips. Für die vorliegende Arbeit wurden die Ergebnisse von insgesamt 15 Dauerfeldversuchen an zehn verschiedenen Standorten mit rund 150 unterschiedlichen Düngungsvarianten ausgewertet. Die Versuchsdauer lag mit einer Ausnahme zwischen 40 und 110 Jahren. Die Corg-Daten konnten nahezu lückenlos über einen Zeitraum von jeweils 20 Jahren einbezogen werden. Die Nt-Gehalte wurden in sechs Versuchen berücksichtigt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei allen Prüfgliedern mit kombinierter organisch-mineralischer Düngung in der Größenordnung, wie sie der “guten fachlichen Praxis“ oder auch der Humusbilanzmethode entspricht, keine Verringerung der Corg-Gehalte eingetreten ist. In einigen Fällen waren signifikante Erhöhungen zu verzeichnen. In 11 von 15 Versuchen war auch ohne Düngung oder mit ausschließlicher Mineraldüngung keine Reduzierung und somit keine klimabedingte Verringerung der Humusgehalte im Untersuchungszeitraum nachweisbar. Stattdessen wurde in einigen Fällen eine signifikante Erhöhung gefunden. Auch bei den Nt-Gehalten war in keinem Fall eine signifikante Verringerung festzustellen. Umfangreiche Großzahlanalysen und Dauerfeldversuchsauswertungen anderer Autoren bestätigen uneingeschränkt die Ergebnisse.

DETERMINATION OF URANIUM BY MEANS OF ICP-QMS

The use of depleted uranium (DU, 238U) as ammunition is currently a major topic for discussion. DU is the main by-product from the processing of nuclear fuel (235U). It is considered to be less radioactive than natural uranium, but despite this, there is still a serious hazard due to the alpha-radiation that is emitted. U like other heavy metals is a threat to both health and the environment because of its pronounced toxicity. Significant amounts of uranium have been released in the last decade with armor piercing ammunition that was manufactured from DU, not only during major conflicts but also on numerous military shooting ranges all over the world. The paper describes methods for the extraction of plant available DU from soils, digestion processes for plant material and the determination of 238U by Inductively Coupled Plasma-Quadrupole Mass Spectrometry (ICP-QMS) in soils, plants and waters.

Langzeiteffekte ackerbaulicher massnahmen auf die bodenfruchtbarkeit

An Hand von Dauerversuchen in Braunschweig und Müncheberg wird in einer Fallstudie der Einfluß landbaulichen Managements auf Erträge und Bodenfruchtbarkeit dargestellt. Langfristig werden hohe Erträge sowie optimale Humusgehalte nur durch kombinierte organisch ‐ mineralische Düngung erreicht. In den Varianten hoher Erträge finden sich vergleichsweise höhere Bodengehalte an Corg, P(CAL) sowie höhere pH‐Werte. Ohne organische Düngung (Variante NPK) kann der Corg‐Gehalt des Bodens nicht aufrechterhalten werden. Doch auch alleinige organische Düngung (Variante Stm2) reicht auf sandigen Ackerstandorten nicht aus, optimale Humusgehalte einzustellen. Langfristig erhöht konservierende Bodenbearbeitung die Erträge und verringert die N‐Austräge in die Atmosphäre und ins Grundwasser.

Factors affecting the plant availability of uranium in soils

Uranium (U) is a toxic heavy metal. The background values of natural soils differ between 0.79–11 mg kg−1 U. U is accumulated in the A horizons and its plant availability is influenced by both natural soil properties and anthropogenic activities. Recently, the use of phosphorus fertilizers in agriculture will be reported as a longer-term risk for the soil-plant-system. An alien source of environmental pollution results from military operations. Soil fertility, pH value and nutrient supply can effect the U content of crops growing on U contaminated soils.

Variability of P Uptake by Plants

Phosphorus (P) uptake affects the planning of P fertilisation of agricultural crops and subsequently the economic evaluation of farming practices and the quantification of agri-environmental burdens. The P uptake of plants is influenced by soil type, soil available P, availability of other essential nutrients, climate and weather conditions as well as by the nutrient use efficiency of the grown cultivar. Phosphorus coefficients are mainly derived from P fertiliser experiments, reflecting regional soil and weather conditions as well as farming practice. P coefficients commonly used for a single crop can vary substantially and hence rarely reflect the actual P uptake rates of crops. However, the main driving factor in P budgets is the yield level rather than the P concentration in plants. While it is difficult to determine a ‘correct’ P coefficient for all crops from which to calculate reliable agri-environmental indicators, it is important for farmers to be able to calculate their nutrient budgets as accurately as possible to avoid economic losses and environmental burdens.

Ertragsphysiologie von Biogaspflanzen: Vergleich von Durchwachsener Silphie, Mais und Luzernegras

In einem Bewasserungsfeldversuch in Braunschweig wurden die Biogaskulturen Durchwachsene Silphie, Mais und Luzernegras hinsichtlich Ertragsleistung sowie Aufnahme- und Nutzungseffizienz fur Wasser und Strahlung verglichen. Daruber hinaus wurden in Silphie- und Maisbestanden an sechs Standorten mit stark unterschiedlichen Bodenbedingungen Bohrkerne fur Wurzeluntersuchungen entnommen. In Braunschweig lag der uber Jahre und Wasserregime gemittelte Trockenmasseertrag von Silphie mit 13,5 t ha–1 auf demselben Niveau wie der von Luzernegras (13,2 t ha–1) aber signifikant unter dem von Mais (19,7 t ha–1). Auch hinsichtlich der Wassernutzungseffizienz war die Silphie mit Luzernegras vergleichbar, dem Mais aber deutlich unterlegen. Das in den Blattbechern aufgefangene Tauwasser stellte mit einem Anteil von bestenfalls 0,3% am Gesamtwasserverbrauch der Silphie keine fur die Ertragsbildung relevante Grose dar. Der Effekt von Trockenheit auf die Methanausbeute (–6%) war nicht so stark wie erwartet. Wahrend die unteren Blatter bei Mais bis zur Ernte photosynthetisch aktiv blieben, starben sie bei der Silphie aufgrund von Lichtmangel als Folge des hohen Blattflachenindex vorzeitig ab. Die Silphie wurzelte tiefer als der Mais und erreichte auf einem tiefgrundigen Losstandort eine maximale Wurzeltiefe von 2,7 m. Auch wenn sich nicht alle Erwartungen erfullt haben (z.B. Trockentoleranz und mit Mais vergleichbare Ertrage), erhohen Silphie-Dauerkulturen die Agrobiodiversitat und tragen durch Zufuhr groser Mengen an organischer Substanz sowie durch eine lange Begru- nung zum Boden- und Wasserschutz bei.