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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-60225
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2013/6022/


Bodenbiologische Untersuchungen zur Auswirkung der Kompostanwendung auf die Stickstoffumsetzungen in Böden des Hamburger Umlandes

Rubbert, Martin

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Kompostanwendung , Bodenbiologie , Stickstoffumsetzungen
Freie Schlagwörter (Englisch): Compostamendment , Soil Biology , Nitrogentransformations
Basisklassifikation: 38.69
Institut: Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Geowissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Pfeiffer, Eva-Maria (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 25.01.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 18.01.2013
Kurzfassung auf Deutsch: Durch die Zufuhr von Kompost in den Boden sind Erhöhungen der Konzentration der organischen Substanz und des darin enthaltenen Stickstoffes zu erwarten. Es ergeben sich daher Fragen nach kurz- und mittelfristig auftretenden Auswirkungen von praxisüblicher Anwendungsmengen auf den Boden, mögliche Nitrateinträge in das Grundwasser und die Stickstoffversorgung der Kulturen. Diesbezügliche Anwendungsversuche beschränkten sich vor der Konzeption dieser Arbeit überwiegend auf Gefäßversuche oder Versuche mit stark überhöhten Kompostmengen.
Hinweise auf Stickstoffumsetzungen im Boden können durch die Untersuchung der Menge und Aktivität der Bodenmikroorganismen erhalten werden. Neben den Konzentrationen des Gesamt-Kohlenstoffs und –Stickstoffs, dem mineralischen Stickstoffgehalt des Bodens und den Nitratkonzentrationen des Sickerwassers wurden der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt der mikrobiellen Biomasse, die Dehydrogenaseaktivität sowie ein Stickstoffmineralisations-Index, die Arginin-Desaminierungsaktivität und die Aggregatstabilität an vier Ackerstandorten und einem Baumschulboden nördlich von Hamburg zwischen 1992 und 1998 untersucht. Die Anwendungsmengen gütegesicherten Biokompostes (RAL-GZ 251) lagen auf den Acker-standorten zwischen 8 und 32 t TS ha-1 im zweijährigen Rhythmus. Im Baumschulversuch wurden einmalig 28 und 42 t TS ha-1 angewendet.
Eine Erhöhung des Gesamtstickstoffes im Boden konnte nur bei den höchsten Kompostmengen nachgewiesen werden. Die Nitratkonzentrationen in Sickerwasser und Boden wurden durch klimatische Einflüsse und die Standorteigenschaften stärker beeinflusst, als durch die Kompostanwendungen. Die Stickstoffgehalte der Feldfrüchte unterschieden sich nicht, vereinzelte Mehrerträge konnten statistisch nich abgesichert werden.
Die Einbeziehung der mikrobiologischen Parameter zeigte für einen lehmigen, schwach sauren Standort die Tendenz zu höheren Gehalten und Aktivitäten der mikrobiellen Biomasse in der Einarbeitungstiefe des Kompostes auf. An den Sandstandorten konnte eine jahreszeitliche Nitratdynamik anhand korrelierender Maxima der Biomasse und einer erhöhten Dehydrogenaseaktivität erklärt werden. Diese wurden jedoch nicht von der Kompostanwendung beeinflusst.
Durch die Messung bodenmikrobiologischer Parameter konnten Wirkungen der Kompostanwendung auf die Stickstoffumsetzungen im Boden aufgezeigt werden. Eine kurzfristige Wirkung trat dabei nur bei hohen Anwendungsmengen auf. Bei Verwendung praxisüblicher Anwendungsmengen können in hoher Abhängigkeit von klimatischen und standortlichen Gegebenheiten Veränderungen mittel- bis langfristig eintreten.
Kurzfassung auf Englisch: Adding compost to soils is expected to increase the concentration of overall soil organic matter and thus the content of nitrogen. However, the effects of compost application levels common in agricultural practice on soil composition, increases in ground water nitrate levels and the nitrogen supply to cultivated plants are not well understood. Previous studies addressing these issues have been limited to either experiments conducted in confined containers or excessive compost applications to small experimental fields producing results which are irrelevant to common practice.
Analyzing the number and activity level of soil microorganisms can yield valuable insights on nitrogen turnover processes. This study thus monitors and analyzes soil microbial biomass carbon and nitrogen, dehydrogenase activity, two nitrogen mineralization indices and soil aggregate stability in addition to the concentration of total soil carbon and nitrogen, content of soil mineral nitrogen, nitrate concentration of leachate and nitrogen content of field crops. The study site comprises four agricultural sites and one tree nursery north of Hamburg on which data were collected from 1992 – 1998. The applied amounts of certified organic compost (RAL-GZ 251) ranged between 8 and 32 t TS ha-1 biannually on the agricultural plots. For the plant nursery a single dose of 28 and 42 t TS ha-1 was applied.
In this study total soil nitrogen only increased at highest levels of compost application. The concentration of nitrogen in soil and percolating water were more influenced by climate and site-specific soil characteristics than by compost applied. Compost application did not significantly affect yield and nitrogen content of harvested products. The amount and activity of soil microbial biomass consistently increased in the upper soil layer receiving compost on the loamy slightly acidic soil. On sandy soils, seasonal nitrate levels were correlated with microbial biomass and dehydrogenase activity. However, compost application did not affect nitrate dynamics.
The turnover of nitrogen in soil is affected by compost application as suggested by the measurement of soil microbial parameters in this study. Short term effects were only observed by highest compost applications. If compost levels common in agricultural practice were applied, long term effects can be affected depending on climatic and site specific conditions.

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