Bedeutung von Dauerfeldversuchen für die Humusforschung

Transkript

1 Frank Ellmer Bedeutung von Dauerfeldversuchen für die Humusforschung

2 Dauerfeldversuch der Timirjasev-Akademie Moskau Staatliche Russische Agraruniversität Begründet von A. G. Dojarenko im Jahr 1912

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6 Poulton, P. 2012: Uses of long-term experiments Effects of management e.g. fertilizers, manures, crop rotation, pesticides on crop yield Soil quality: soil organic matter, acidification Soil fertility: nutrient cycling Impact of agriculture on the environment (water, atmosphere) Impacts of environment on agriculture (particularly atmospheric pollutants, climate change) Provide data for models (development, testing)

7 Poulton, P Broadbalk Experiment, 1925

8 Poulton, P Broadbalk Experiment, 2003

9 Broadbalk Experiment, 2009

10 Broadbalk; total organic carbon (t/ha) in the surface soil. (Poulton, P. 2012)

11 Spanne der C org -Gehalte in ausgewählten europäischen Dauerfeldversuchen (nach Körschens et al. 2012) Standorte Anlagejahr Halle/Saale 1878 Bad Lauchstädt 1902 Thyrow 1937 Prag 1955 Müncheberg 1963 Madrid 1984 Versuche C org -Gehalte (%) Ungedüngt FYM+NPK Differenz Ewiger Roggenbau 0,83 1,25 0,42 Statischer Düngungsversuch 1,57 2,29 0,72 Statischer Nährstoffmangelversuch 0,34 0,70 0,36 Dauerdüngungsversuch 1,34 1,62 0,28 Dauerdüngungsversuch 0,45 0,56 0,11 Internationaler organischer Stickstoff- Dauerdüngungsversuch 0,55 1,00 0,45

12 19 Standorte von Dauerfeldversuchen in Deutschland Kiel Dülmen Rauischholzhausen Gießen Braunschweig Göttingen Berlin Groß Kreutz Thyrow Halle Spröda Bad Lauchstädt Bad Salzungen Methau Müncheberg Darmstadt Speyer Puch Freising

13 Groß Kreutz

14 C-Vorrat im Ap-Horizont (0-30 cm) des Statischen Düngungsversuches M 4 Groß Kreutz (Brandenburg) Versuchsanlage 1967; Mittelwerte , t ha -1 ; Zimmer 2012 Stalldung-N (kg ha -1 ) N-Düngungskombinationen Mineral-N (kg ha -1 ) ,0 a 24,5 ab 28,2 abc 26,8 ab 27,5 abd 50 28,7 bc 31,9 cd 31,0 cd 33,6 cde 32,1 cd ,6 cd 35,6 def 35,3 def 41,9 fgi 40,7 ei ,0 egh 43,0 gi 42,4 gi 42,6 gi 45,0 hi ,6 hi 50,3 i 47,7 hi 47,9 hi 45,5 hi n=4; N-Düngungskombinationen mit gleichen Buchstaben unterscheiden sich im LSD-Test nicht signifikant (a<0,05); MW=36,8 t ha -1

15 Klima und Humushaushalt?

16 Zahlen & Fakten CO 2 -Emissionen in Deutschland: 832 Mio. t pro Jahr C-Speicher in 11,9 Mio ha Ackerland: ca. 500 Mio. t C; ca Mio. t CO 2 Humus-C in Ackerböden Deutschlands: ca. 2,2faches der jährlichen CO 2 -Emissionen

17 Berlin Thyrow (TF)

18 Prüfglieder Düngung 1 Ohne Düngung 2 Stallmist; 30 t ha -1 jedes 2. Jahr 3 Stallmist + NPK (60/25/90 kg ha -1 ) + Kalk 4 NPK + Kalk 5 NPK 6 NP + Kalk 7 NK + Kalk 8 PK + Kalk Statischer Nährstoffmangelversuch (1937) Märkischer Saatbauverband, 01. November 2007

19 Entwicklung der mittleren Lufttemperatur am Versuchsstandort Thyrow (2 m)

20 Entwicklung der mittleren Bodentemperatur am Versuchsstandort Thyrow (10-20 cm)

21 Entwicklung des C org -Gehaltes im Statischen Nährstoffmangelversuch Thyrow

22 Decrease in soil organic matter for data gathered in selected years in the Magruder plots, Stillwater, Oklahoma (USA) Giram et al., Agron. Journ. 99 (5) 2007, 1191 ff.

23 Wechselbeziehungen Humus vs. Bodenstruktur

24 Beziehungen zwischen C org und bodenphysikalischen Parametern nach langjährig differenzierter Düngung eines Sandbodens (Gäbert 2011) Prüfglieder C org TRD K f -Wert Porenvolumen (%) mg 100 g -1 g cm -3 cm d -1 Gesamt GP I GP II MP FP > ,2 <0,2 Ungedüngt 305 1, ,8 19,9 7,5 7,1 2,6 NPK+Kalk 332 1, ,5 21,3 7,9 6,2 3,1 Stallmist 601 1, ,0 21,1 7,8 8,2 2,9 NPK+Kalk+Stallmist 806 1, ,2 22,2 8,5 7,3 4,2 Statischer Nährstoffmangelversuch Thyrow, Kreis Teltow-Flämig, Brandenburg; begründet 1937 auf schwach schluffigem Sand; 25 Bodenpunkte, 3 % Ton; nfk 11,3 mm) Quellen TRD K f -Wert GPV GP I Hülsbergen ,50 n.u. 0,50 0,36 Nährstoffmangelversuch Thyrow ,86 0,80 0,27 0,27

25 Dynamik des Bodenwassergehaltes unter Sommergerste nach langjährig differenzierter Düngung eines Sandbodens 20 cm Bodentiefe (Gäbert 2012) 26,0 24,0 Vol.-% mm 60 22, ,0 18, ,0 14,0 12, ,0 8,0 20 6,0 4,0 10 2,0 0,0 0 Datum Niederschlag seit vorher. Messung Kontrolle NPK, mit Kalk, mit Stallmist

26 Neue Fragestellungen für Dauerfeldversuche? Langzeitwirkungen von Gärrückständen aus Biogasanlagen im System Boden-Pflanze

27 Region Brandenburg-Berlin Berge, Kreis HVL 2011: Statischer Feldversuch C-Dynamik

28 Statischer Feldversuch C-Dynamik Berge Biogas-Praxisbetriebe 1 1 Sechzehneichen (OPR) Monofermentation NaWaRo, thermophil 2 Berge (HVL) Berlin Ribbeck (HVL) Kofermentation NaWaRo, Rindergülle, mesophil 3 Trebbin (TF) Kofermentation NaWaRo, Rindergülle, mesophil 4 Groß Machnow (TF) Kofermentation NaWaRo, Schweinegülle, mesophil

29 Statischer Feldversuch C-Dynamik Berge Versuchsdesign: Einfaktorielle randomisierte Blockanlage mit 4 Wiederholungen Prüfglieder: a 1 Kontrolle a 2 Mineral-N als KAS a 3 Gärprodukt Groß Machnow (TF) a 4 Gärprodukt Trebbin (TF) a 5 Gärprodukt Sechzehneichen (OPR) a 6 Gärprodukt Ribbeck fest (HVL) a 7 Gärprodukt Ribbeck flüssig (HVL) a 8 Rindergülle Trebbin (TF) a 9 Stallmist Ribbeck (HVL) Fruchtfolge: Silomais/Grünroggen Sorghum/Grünroggen

30 Statischer Feldversuch C-Dynamik Berge Versuchsanlage: Mai 2011

31 Statischer Feldversuch C-Dynamik Berge Grünroggen Mai 2012

32 Statischer Feldversuch C-Dynamik Berge Kohlenstoffgehalte des Bodens im Herbst 2012 Prüfglieder C org -Gehalt (%) C hwl -Gehalt (mg kg -1 ) Kontrolle 0,719 a 353 a Mineral-N 0,729 a 382 a GP Großmachnow 0,663 a 345 a GP Trebbin 0,701 a 386 a GP Sechzehneichen 0,673 a 331 a GP Ribbeck fest 0,718 a 375 a GP Ribbeck flüssig 0,689 a 412 a Rindergülle Trebbin 0,682 a 395 a Stallmist Ribbeck 0,719 a 438 a HSD 0,

33 Fazit: Dauerfeldversuche sind Voraussetzung für die Humusforschung und für das Gewinnen von Erkenntnissen zur Nachhaltigkeit ackerbaulicher Bodennutzungssysteme. Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit