Die Böden im Raum Hameln und ihre Dr. Hartmut Geries, Gleichen-Reinhausen Terra Preta eine Alternative für den Landkreis Hameln-Pyrmont? 28.02.2013, Hochschule Weserbergland
Boden = Durchdringungssphäre Lithosphäre - Atmosphäre - Hydrosphäre - Biosphäre Quelle: Aspekte und Grundlagen der Bodenkunde (Agrarpedologie, Göttingen) 2
Was ist Bodenfruchtbarkeit? Die Fähigkeit des Bodens, Pflanzen als Standort zu dienen und Pflanzenerträge zu produzieren Speichervermögen des Bodens für pflanzenverfügbares Wasser Korngrößenzusammensetzung, Humusgehalt Vorrat und Verfügbarkeit von Nährstoffen Ton-/(Schluffgehalt), Humusgehalt Optimales Bodengefüge ph-wert, Ton-/Humuskomplex Geries Ingenieure GmbH Terra Preta eine Alternative für den Landkreis Hameln-Pyrmont?, Workshop am 28.02.2013 3
Die Böden im Raum Hameln und ihre Auenboden der Weserniederterrasse Podsol Bodenübersichtskarte Landkreis HamelnPyrmont (BÜK 50) Rendzina Parabraunerde aus Löss Quelle: Bodenkarten WMS - Dienst LBEG Geries Ingenieure GmbH Terra Preta eine Alternative für den Landkreis Hameln-Pyrmont?, Workshop am 28.02.2013 4
Mittlere Parabraunerde aus Lösslehm Bodenschätzung: SL 3 Lö 69/70 Bodeneigenschaften: > Nutzung: Acker > Durchwurzelungstiefe: 11 dm > Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes: 400 mm > nutzbare Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes: 240 mm > Standörtliches Verlagerungspotenzial: sehr gering Ah-Horizont Pflughorizont mittel toniger Schluff (Ut3), schwach humos (h2) Al-Horizont Auswaschungshorizont mittel toniger Schluff (Ut3), Bt-Horizont Tonanreicherungshorizont, stark toniger Schluff (Ut4) 5
Tiefer brauner Auenboden (Vega) aus Weser-Hochflutlehm Bodenschätzung: L 1 Al 93/97 Bodeneigenschaften: > Nutzung: Acker > Durchwurzelungstiefe: 11 dm > Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes: 425 mm > nutzbare Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes: 272 mm > Austauschhäufigkeit: 52 % > Standörtliches Verlagerungspotenzial: sehr gering > Mineralisationspotenzial: hoch > Sickerwasserrate u. Acker: 219 mm Ap-Horizont Pflughorizont aus mittel tonigem Schluff; mittel humos M1-Bv-Horizont Mineralbodenhorizont aus Weser-Hochflutlehm; mittel toniger Schluff, schwach humos, verbraunt M2-Horizont Mineralbodenhorizont aus Weser-Hochflutlehm; mittel toniger Schluff, mittel humos 6
Rendzina aus Kalksteinzersatz des Oberen Muschelkalk Bodenschätzung: LT 5 V 46/40 Bodeneigenschaften: > Nutzung: Grünland > Durchwurzelungstiefe: 6 dm > Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes: 140 mm > nutzbare Feldkapazität des effektiven Wurzelraumes: 90 mm > Austauschhäufigkeit: 250 % > Standörtliches Verlagerungspotenzial: sehr hoch > Sickerwasserrate u. Grünland: 350 mm Ap-Horizont Pflughorizont, stark toniger Schluff (Ut4) mittel humos (h3) Schwach steinig (x2) BvCv-Horizont Verbraunungshorizont, mittel schuffiger Ton (Tu3) stark bis sehr steinig (x4-5) Cv-Horizont Verwitterungshorizont, Kalksteinzersatz (Kstc.) 7
Bodentyp Auenboden Parabraunerde Rendzina Podsol Ausgangssubstrat Schwemmsediment Löss Kalkstein Flugsand eff. Wurzelraum Ackerkrume ~ 0 30 cm Feldkapazität (mm) 420 400 140 100 Nutzbare Feldkapazität (mm) 270 240 80 80 Humus (%) 2,5 2 3 2,5 Ges.-N / Ges.-C (kg/ha) 6.000/60.000 4.500/45.000 7.000/70.000 3.000/60.000 Ton (%) 15 10 30 2 KAK pot (mmol/100g) 15 10 20 5 Humusanteil an KAK (%) 30 25 30 80 Bodenpunkte 80-95 60-75 30-45 15-30 8
Nitrat-Auswaschungsgefährdung (NAG) Parabraunerde aus Löss FKWe SWR SWR FKWe Austauschhäufigkeit 70 % 260 mm 400 mm 9
Nitrat-Auswaschungsgefährdung (NAG) Podsol aus Sand FKWe SWR SWR FKWe Austauschhäufigkeit 230 % 140 mm 340 mm 10
C-Gehalt in Ackerkrumen langjähriger Feldversuche (> 50 Jahre) 2,0 [%] Stallmist (~100 dt/ha*a) Mineralische Düngung ungedüngt 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Halle Lauchstädt Bonn 11
Humus-Gleichgewicht Der Humusgehalt ist in Abhängigkeit von: Klima Vegetation Bodenart Hydroregime.. rel. konstant 12
Kohlenstoff- und Stickstoffspeicherung im Boden bei Erhöhung des Humusanteils 1 ha = 10.000 m² Pflughorizont (Ah) 0,3 m = 3.000 m³ x 1,5 (Dichte) = 4.500.000 kg = 4.500 t 4.500 t enthalten: ~ 2 % Humus ~ 90 t Humus ~ 1 % Kohlenstoff (C) ~ 45 t Kohlenstoff ~ 0,1% Stickstoff (N) ~ 4,5 t Stickstoff Erhöhung des Humusgehaltes von 2 % auf 2,5 % ~ Zufuhr von 12.000 kg Kohlenstoff/ha ~ Zufuhr von 1.200 kg Stickstoff/ha 13
Problem der Schluff-Böden: Erosion 14
Erhaltung und Verbesserung der Bodenstruktur 15
16 Erhaltung und Verbesserung der Bodenstruktur 16
Ton/Humuskomplex (Lebendverbauung)
Ergebnisse zur N-Bilanz und zur Bodenfruchtbarkeit der LSR-Versuchsfläche HM 307 (Auenboden), TGG Hameln-Süd (1990-2009) Auenboden (HM 307) Var. 100% Var. 0% 100 Ø-N-Zufuhr/a [kg N/ha] 191 0 80 Relativerträge in % 60 40 20 100 97 91 64 N-Bilanz Ø-N-Abfuhr/a [kg N/ha] 175 81 Ø-N-Saldo/a [kg N/ha] 16-81 N-Saldo/20 Jahre [kg N/ha] 324-1.624 0 Ø N-Düngung kg/ha 191 153 96 0 100% 80% 50% 0% Parameter zur Bodenfruchtbarkeit Gesamt-Kohlenstoff (C) [%] 0,96 0,80 Gesamt-Stickstoff (N) [%] 0,14 0,10 Humusgehalt [%] 1,7 1,4 N-Vorrat in der Krume [kg N/ha] 5.285 3.900 18
Relativerträge der Langzeit-Stickstoff-Reduzierungs-Versuche (LSR) aus dem TGG Hameln-Süd der Jahre 1990-2012 Ø-Ertrag dt/ha 100 WW 94 ZR 723 WW 46 ZR 669 WW 87 ZR 631 WW 35 ZR 433 WW 76 RA 30 WW 30 RA 15 80 Relativertrag in % 60 40 100 97 91 100 94 86 100 87 79 64 20 51 48 0 Ø N-Düngung kg/ha 191 153 96 0 183 146 94 0 180 144 90 0 Auenboden (HM 307) Parabraunerde (HM 229) Braunerde-Ranker (HM 25) 19
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Nitrat-Tiefenprofile eines Auenbodens und eines Podsols im Vergleich 0 30 60 90 120 Wurzelzone Tiefe [cm] 150 180 210 240 270 Dränzone 300 330 Grenzwert 360 0 25 50 75 100 Nitrat [mg/l] 100% 0% Podsol 21