Band 45:

Anne C. Preger, Gerd Welp, Ute Marquardt, Britta Koleczek und Wulf Amelung (2006): Humusgehalte in nordrhein-westfälischen Ackerböden: Aktueller Status und zeitliche Entwicklung. 98 S., 12,- €
(Soil organic matter contents in arable soils of North Rhine-Westphalia: Current state and temporal  development)

Kurzfassung Band 45

Preger, A.C., G. Welp, U. Marquardt, B. Koleczek und W. Amelung: Humusgehalte in nordrhein-westfälischen Ackerböden: Aktueller Status und zeitliche Entwicklung.  Bonner Bodenkundl. Abh. 45 (2006)

Ein Mindestgehalt an Humus bzw. eine ausgeglichene Humusbilanz von Ackerböden sind Teile der Umweltmindeststandards, die im Rahmen der europäischen Agrarreform (Cross Compliance) gefordert werden. Die hier vorliegende Studie hatte zum Ziel, anhand einer Literaturauswertung den aktuellen Status und die zeitliche Entwicklung der Humusgehalte von Ackerböden in NRW zu erfassen und zu bewerten. Die Literaturrecherche zeigte aber, dass NRW-spezifische, begutachtete Fachliteratur zu Humusgehalten von Ackerböden nicht vorliegt. Angaben zu Humusgehalten in Dissertationen und Diplomarbeiten beschränken sich i.d.R. auf wenige nicht georeferenzierte Einzelwerte. Grundlage für unsere Analyse bilden deshalb Primärdaten aus echten Zeitreihen regelmäßig beprobter Ackerstandorte an Lehr- und Versuchsgütern (Dikopshof, Köln-Wahn, Leitbetriebe Ökologischer Landbau) sowie die im Fachinformationssystem Stoffliche Bodenbelastung (FIS StoBo) des Landesumweltamtes NRW enthaltenen Angaben zu Humusgehalten von Ackerböden. Auf den Dauerversuchsflächen hat sich in den vergangenen 10 bis 40 Jahren offensichtlich ein Gleichgewichtsgehalt zwischen 1,0 und 1,4 % Corg eingestellt. Ohne organische Düngung nähern sich die Gehalte kritischen Grenzen der Cross Compliance-Bestimmungen; sie unterschreiten diese jedoch nicht signifikant. Unterschiede zwischen den Versuchsflächen bzw. Betrieben sind durch Viehbesatz, Fruchtfolge und Intensität der Bodenbearbeitung bedingt. Die über 7000 Einzelwerte aus dem FIS StoBo sind zeitlich (Zeitraum 1979 - 2002; Schwerpunkt 1984 - 1988) und räumlich (Schwerpunkt Münsterland) heterogen verteilt, zeigen aber dennoch sowohl landesweite als auch regionale Trends an. In den 1980er Jahren ist ein deutlicher Anstieg der Humusgehalte zu verzeichnen, möglicherweise aufgrund verstärkten Umbruchs von humusreichem Grünland oder der Nachwirkungen einer Krumenvertiefung Ende der 1970er bis Anfang der 1980er Jahre. In der Folgezeit ist aber in den meisten Regionen eine Abnahme der Humusgehalte zu verzeichnen, die beobachtet werden sollte. Lediglich in der Münsterländischen Tieflandsbucht, die durch einen hohen Einsatz an organischen Düngern gekennzeichnet ist, verbleiben die Humusgehalte auf dem hohen Niveau der späten 1980er Jahre. Die Jahresmittelwerte der Corg-Gehalte liegen weit oberhalb der Cross Compliance-Grenzwerte und in Bezug auf das Bewertungssystem der Offizialberatung (KASTEN) sogar oberhalb des Optimalbereiches (1,2 - 1,5 % Corg). Daten aus dem Zeitraum 1994 bis 2003, die im Rahmen der Erstellung von Bodenbelastungskarten (BBK) jeweils repräsentativ für die entsprechende Kommune erhoben wurden, kennzeichnen am ehesten den aktuellen Status der Humusversorgung. Für die Jahre 2000 bis 2003 ergibt sich hier ein Durchschnittswert von 1,73 % Corg; in diesen Wert gehen aber nicht Informationen aus ganz NRW ein. Nach räumlicher Verschneidung der Humusdaten mit Körnungsangaben aus der Bodenübersichtskarte (BÜK) 1000 ergibt sich, dass lediglich 3,4 % der FIS StoBo-Standorte die Cross Compliance-Grenzwerte nicht erfüllen. Betrachtet man nur die repräsentativeren und aktueller erhobenen BBK-Ackerstandorte, so erhöht sich der Anteil auf 10 %. Dass bei ungünstiger Faktorenkonstellation in (Teil-) Regionen suboptimale Humusgehalte gehäuft auftreten können, belegen aktuelle Untersuchungen im Köln-Bonner Raum (29 % der untersuchten Standorte mit Gehalten unterhalb der Cross Compliance-Grenzwerte). Wir folgern, dass im landesweiten Durchschnitt die Ackerböden NRWs gemäß Cross Compliance ausreichend mit Humus versorgt sind, regional jedoch kritische Grenzen unterschritten werden. Zu den vom BBodSchG geforderten standorttypischen Humusgehalten lassen sich bislang keine Aussagen treffen. Zur Identifikation kritischer Regionen und Entwicklungen schlagen wir vor, (1) im Rahmen eines kleinen Monitorings an ausgewählten Ackerstandorten Humuspools, -bilanzen und ihre Entwicklung real zu erheben, (2) diese und bislang nicht zugängliche Daten (z.B. der LUFA NRW) in eine multivariate Auswertung einzubeziehen, um hieraus (3) für die verschiedenen Regionen NRWs standorttypische Humusgehalte zu ermitteln und ihre künftige Entwicklung zu modellieren.

Abstract Band 45

Preger, A.C., G. Welp, U. Marquardt, B. Koleczek and W. Amelung: Soil organic matter contents in arable soils of North Rhine-Westphalia: Current state and temporal  development. Bonner Bodenkundl. Abh. 45 (2006)

A minimum content of soil organic matter (SOM) or an even humus balance of arable soils, respectively, are parts of the environmental minimum standards which are demanded within the framework of the European agrarian reform (Cross Compliance). This study aimed to assess and evaluate the current state and the temporal development of SOM contents of arable soils in North Rhine-Westphalia (NRW) based on literature data. An evaluation of literature, however, revealed that NRW-specific, reviewed publications on humus contents in arable soils are not available. Thus, we based our analysis on primary data from both real time series of regularly sampled arable sites at experimental farms (Dikopshof, Köln-Wahn, Leitbetriebe Ökologischer Landbau) and data on SOM contents of arable soils contained in the branch information system on soil contamination (FIS StoBo) of the North Rhine-Westphalia State Environmental Agency. On the long-term experimental sites, SOM contents have reached a steady state level between 1.0 and 1.4 % Corg within the previous 10 to 40 years. Without organic fertilization, the SOM contents approach the critical limit values given in the Cross Compliance regulations; however, they do not drop below the limit values significantly. Differences between the experimental sites or farms are due to different stocking intensities, crop rotations and intensities of soil cultivation. FIS StoBo contains more than 7000 SOM data sets which are distributed heterogeneously both in space (Münsterland predominating) and time (range 1979 - 2002, 1984-1988 predominating), but nevertheless do show both state wide and regional trends. In the 1980-ies, SOM contents rise, perhaps due to an increased conversion of SOM-rich grassland into arable land or the previous deepening of the plough layers at the end of the 1970-ies/beginning of the 1980-ies. In the following years, there is a decline of SOM contents in most regions, which should be monitored carefully in the future. Solely in the Münsterland, which is characterized by high  application rates of organic fertilizers, SOM contents stay on the high level of the late 1980-ies. Annual average SOM contents lie well above the Cross Compliance limit values and even above the SOM optimum range (1.2 – 1.5 % Corg) recommended by the public corporation for agriculture, forestry and horticulture (Landwirtschaftskammer). A separate data set for 1994 - 2003 was derived from a representative communal survey conducted to generate soil contamination maps (BBK); this set characterizes the current state of humus supply best. For the years 2000 to 2003, the average organic carbon content based on BBK-data was found to be 1.73 %; however, this value does not represent the whole state NRW. After spatial intersection of the SOM data with texture data from the soil map 1:1 000 000 (BÜK 1000), it can be deduced that only 3.4 % of all the arable sites explored in this study do not meet Cross Compliance requirements. Considering only the more representative and more currently sampled BBK data, 10 % of the sites do not meet the requirements. However, current studies in the region Cologne/Bonn show that humus contents below the optimum can occur more frequently under an unfavourable constellation of factors (29 % of the studied sites show SOM contents below the Cross Compliance limit values). We conclude that on average the arable soils of NRW are sufficiently supplied with SOM according to Cross Compliance; regionally, humus contents can fall below these critical levels. So far, no statement can be made regarding site-characteristic SOM contents as demanded by the national soil protection law (BBodSchG). In order to identify critical regions and trends, we propose (1) to assess real SOM pools, balances and trends within a monitoring at selected arable sites, (2) to include these and other up to now not available data (e.g. from the LUFA NRW) into a multivariate analysis and thus to be able (3) to deduce site-characteristic SOM contents for the different regions of NRW and to model future trends

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