Anmerkungen zur Humusbilanzierung Inhaltsübersicht: Was ist Humus? Humus und Bodenfruchtbarkeit Warum wird die Humusbilanzierung vernachlässigt ? Weshalb sollte Humus bilanziert werden ? Wie wird Humus bilanziert Kennziffern zur Humusbilanzierung Humuszehrende Fruchtarten Humusmehrende Fruchtarten in Hauptfruchtstellung Zwischenfrüchte(Aberntung des Aufwuchses) Brache Organische Dünger(Faktoren zur Umrechnung in HE)
Was ist Humus? Humus und Bodenfruchtbarkeit Warum wird die Humusbilanzierung vernachlässigt ? Weshalb sollte Humus bilanziert werden ? Wie wird Humus bilanziert Kennziffern zur Humusbilanzierung Humuszehrende Fruchtarten Humusmehrende Fruchtarten in Hauptfruchtstellung Zwischenfrüchte(Aberntung des Aufwuchses) Brache Organische Dünger(Faktoren zur Umrechnung in HE)
Was ist Humus? In der Bodenkunde versteht man unter Humus die gesamte organische Substanz des Bodens. Diese ist durch die Tätigkeit der Bodenorganismen einem ständigen Auf- undAbbauprozess unterworfen, wird durch diese aber auch stabilisiert. Das Verhältnis zwischen abbauenden zu aufbauenden Vorgängen bestimmt langfristig den Humusgehalt der Böden. Chemisch betrachtet ist Humus keine einheitliche Substanz. Vielmehr besteht Humus aus stabilisierten phenolischen Verbindungen, deren Zusammensetzung sich bis heute einer exakten Beschreibung entzieht. Eine grobe Einteilung der Humusstoffe kann durch die Bestimmung der Löslichkeit der Humusstoffe in konzentrierter Natronlauge erfolgen. Als Huminsäuren wird die Fraktion der organischen Bodensubstanz bezeichnet, die in Natronlauge löslich ist, während die Fulvosäuren in Natronlauge zwar in Lösung gehen, aber mit Säuren wieder fällbar sind. Die Humine sind Natronlauge gegenüber stabil und damit unlöslich. Ausgangssubstanz für die Humusbildung sind energiereiche, leicht abbaubare organische Primärsubstanzen, die hauptsächlich von Pflanzen zur Verfügung gestellt werden. Die Abbaubarkeit und auch die Umsetzungsgasgeschwindigkeit des Pflanzenmaterials hängt entscheidend vom Verhältnis von Kohlenstoff (C) zu Stickstoff (N) ab. Je näher das sog. C/N – Verhältnis der pflanzlichen Ausgangssubstanz dem der Mikroorganismen selbst kommt, um so höher ist die Umsetzungsgeschwindigkeit. So verläuft beispielsweise die Umsetzung von Leguminosenwurzeln mit einem C/N – Verhältnis von ca. 10/1, das etwa demjenigen der Mikroorganismen selbst entspricht, wesentlich schneller als von Getreidestroh mit einem C/N – Verhältnis von 80/1 bis 100/1. Hier sind die Mikroorganismen gezwungen, zum Aufbau körpereigener Substanz Stickstoff aus der Bodenumgebung zu entnehmen, was den Abbauprozess des Pflanzenmaterials deutlich verlangsamt. Die Schlussfolgerung, dass Ausgangsmaterial mit einem weiten C/N – Verhältnis wie z.B. Getreidestroh (C/N = 80/1 bis 100/1) deshalb besonders für den Humusaufbau geeignet ist, ist jedoch falsch. Humus weist zwar ein enges C/N – Verhältnis von 10/1 bis 15/1 auf, ist aber selbst nur sehr langsam zersetzbar. Dieser scheinbare Wiederspruch lässt sich erklären, wenn man bedenkt, dass das pflanzliche Ausgangsmaterial eine Vielzahl biochemischer Umwandlungsprozesse durchlaufen muss, die, wie schon erwähnt, im einzelnen noch nicht geklärt sind, bis daraus stabile Huminstoffe entstehen. Dieser Vorgang wird unter dem Oberbegriff Stabilisierung zusammengefasst. Dabei können entweder das schwer zersetzbare Lignin (verholztes Pflanzengewebe) oder aber leicht zersetzbare Pflanzensubstanz als Ausgangsstoffe für mikrobilelle Umwandlung zu phenolischen Aldehyden und phenolischen Säuren dienen, die dann weiter zu Poyphenolen umgewandelt werden. Diese Reaktionen laufen nur ab, wenn ausreichend Energie in Form von schnell zersetzbarem Substrat vorliegt. Deshalb ist auch die weit verbreitete Meinung, man könne durch die ausschließliche Zufuhr von schwer zersetzbarem Pflanzenmaterial (wie z.B. Getreidestroh) den Aufbau von Dauerhumus besonders fördern, sehr zweifelhaft. Vielmehr ist eine ausgewogene Zufuhr von schwer- und leichtzersetzbarer organischer Substanz dem Humusaufbau dienlich. In einem letzten Schritt reagieren Chinone, die enzymatisch aus den Polyphenolen gebildet wurden, mit Aminoverbindungen zu stabilen Huminstoffen.
Humus und Bodenfruchtbarkeit Seit jeher wird der Humusgehalt der Böden zu Recht mit der natürlichen Bodenfruchtbarkeit in Verbindung gebracht. Hieraus erklärt sich auch die besondere Beachtung der Humuswirtschaft seit den Anfängen der agrarwissenschaftlichen Forschung. In engem Zusammenhang hiermit stand die besondere Wertschätzung des Stallmistes mit seiner Fähigkeit, die natürliche Bodenfruchtbarkeit zu erhalten beziehungsweise zu steigern. Die besondere Wertschätzung des Stallmistes kommt in einem Ausspruch aus der damaligen Zeit zum Ausdruck, dass das Grünland als Stallmistlieferant die Mutter des Ackerbaus sei.
Warum wirkt aber Humus so positiv auf die Bodenfruchtbarkeit?
Humus hat aufgrund seiner kolloidalen Struktur die Fähigkeit, Wasser an seiner immens großen inneren Oberfläche bis zu einem Vielfachen seines Eigengewichtes zu speichern. Hierdurch wird die Haltefähigkeit für pflanzenverfügbares Bodenwasser äußerst positiv beeinflusst. Die Kolloidstruktur von Humus erlaubt die reversible Bindung von Nährstoffen an seiner Oberfläche. Damit wird Humus zum Nährstoffpuffer in den Böden. Humus ist in der Lage, eine stabile Verbindung mit den mineralischen Bestandteilen der Böden zum sog. Ton - Humuskomplex einzugehen. Dies hat einen überaus positiven Einfluss, sowohl auf das Bodengefüge und die Bodengare als auch auf das Nährstofftranslokationsvermögen der Böden. Aufgrund der Fähigkeit, auch organische Moleküle wie z.B. Pflanzenschutzmittel so lange oberfächlich zu binden, bis diese von Mikroorganismen abgebaut sind,kann Humus eine Schutzfunktion für das Grundwasser zugeschrieben werden. Humus kommt bezüglich des Bodenlufthaushaltes aufgrund seiner garefördernden Wirkung eine besondere Rolle zu. Humus steigert aufgrund seiner dunklen Farbe die Absorption von Strahlung und hilft so die Bodenerwärmung zu beschleunigen. Die Liste der positiven Wirkungen von Humus auf die Bodenfruchtbarkeit könnte noch beliebig verlängert werden. Diese wenigen Beispiele zeigen jedoch bereits, dass ein fruchtbarer Boden ohne Humus nur schwer vorstellbar ist und das die Bewertung von Humus nur über seinen reinen Gehalt an Nährstoffen viel zu kurzsichtig ist.
Warum wird die Humusbilanzierung vernachlässigt ?
der Mineraldüngung als "Kompensationsinstrument" für Bodenfruchtbarkeit wurde blind vertraut Stallmist als der Prototyp eines humusmehrenden Düngers wurde aus arbeits wirtschaftlichen Gründen zunehmend durch Gülle ersetzt im Feldfutterbau fand eine fast völlige Umorientierung von denjenigen Fruchtfolgeelementen mit einer deutlich humusmehrenden Wirkung wie Ackergras, Klee, Luzerne oder Kleegras hin zu dem kostengünstigeren, aber humuszehrenden Silomais statt der durch die EU-Subventionspolitik entstandene Kostendruck hatte eine zunehmende Polarisierung und Spezialisierung zur Folge, die eine Vielzahl reiner Ackerbaubetriebe entstehen ließ, deren Möglichkeiten des Humusersatzes über organische Dünger stark eingeschränkt oder nicht vorhanden war. ebenfalls als Folge der Subventionspolitik fand eine dramatische Einschränkung im Fruchtartenspektrum statt, die heute sehr stark „getreidelastig“ ist und den Anbau von echten Humusmehrern wie z.B. Erbsen oder Ackerbohnen wenig lukrativ erscheinen lässt dem Landwirt stand bisher kein praktikables Instrument zur Verfügung, das eine langfristige Kalkulation der Entwicklung der Humusgehalte zugelassen hätte, da die Bodenanalysen nur Momentaufnahmen darstellen und zudem starken Schwankungen, bedingt durch die Heterogenität der Böden, unterliegen.
Die heutigen Bilanzierungsmethoden zum Humushaushalt der Böden stützen sich vorrangig auf Arbeiten von RAUHE und SCHÖNMEIER, 1966; ASMUS und HERMANN, 1977; KUNDLER et. al., 1981. Aus der lange bekannten Erkenntnis der positiven Wirkung des Humus auf die Ertragsfähigkeit des Bodens wird in diesen Arbeiten versucht, die Wechselwirkung von Humusaufbau und Humusabbau in unterschiedlichen Anbausystemen zu berechnen oder zu prognostizieren. Darin liegt auch der Sinn dieser Methoden, denn es ist nicht nur der aktuelle Humusgehalt des Bodens von Bedeutung, sondern die Langzeitwirkungen unterschiedlicher Anbausysteme auf den Humushaushalt. Datengrundlage für diese Methoden sind aufwendige Langzeitversuche. Besonders bekannt ist die HE-Methode (Humuseinheit) nach Rauhe, wobei hier gilt:
1 Humuseinheit (HE) = 1 Tonne (t) Humus mit 50 kg Stickstoff und 580 kg Kohlenstoff
LEITHOLD und HÜLSBERGEN
Kennziffern zur Humusbilanzierung im integrierten und ökologischen Landbau in Humuseinheiten (HE)
HE integriert
HE ökologisch
-2,3
-3,4
-1,80
-2,75
-1,35
-2,05
-0,70
-1,05
Humusmehrende Fruchtarten in Zwischenfruchtstellung
Stoppelfrüchte (Herbstumbruch bzw. abfrierend)
Brache