Probenahme und Bestimmung von Humuskennwerten

Die im folgenden beschriebene Bodenuntersuchung gibt Auskunft über den Gehalt des Bodens an organisch gebundenem Kohlenstoff (Corg) und Gesamt-Stickstoff (Nt). Der Humusgehalt eines Bodens verändert sich nur langsam. Selbst bei Bewirtschaftungsbedingungen, die nach heutigem Verständnis für den Humushaushalt sehr ungünstig sind (z.B. sehr hoher Hackfruchtanteil ohne Zufuhr von organischem Material über viele Jahre), ist unter Berücksichtigung der unvermeidbaren Fehler bei Probenahme und Analyse eine Veränderung des Humusgehalts frühestens nach etwa 5-10 Jahren so groß, dass er außerhalb der Fehlergrenzen liegt. Ziel der Bodenuntersuchung kann deshalb nur sein, langfristige Entwicklungen zeitnah festzustellen. Wegen der trägen Reaktion des Humusgehalts auf Bewirtschaftungs- und Klimaeinflüsse ist dies aber auch ausreichend, um ungünstige Trends zu erkennen. Hierzu ist eine Mindestzahl von Untersuchungsergebnissen notwendig. Dies alles berücksichtigend wird empfohlen, die Humusuntersuchung alle 5 Jahre durchzuführen. Die regelmäßige Humusuntersuchung ist der einzige Weg, um die Humusversorgung von Ackerböden sicher zu erfassen. Auf dieser Basis kann man die Humusversorgung mittels geeigneter Bewirtschaftungsmaßnahmen optimieren.

Bodenprobenahme

Aussagekraft der Humuskennwerte hängt entscheidend von der Bodenprobenahme ab

Das Probenahmedesign hängt grundsätzlich stark von der Fragestellung ab. Im Folgenden wird beispielhaft die Probennahme für das LfL-Humusmonitoring erläutert. Die Beprobung von kleinen Teilflächen, deren Position bekannt und für die Fläche hinsichtlich Bodenart, Bodenwasserverhältnisse und Bodenstruktur (keine Vorgewände!) repräsentativ ist, hat gegenüber der „üblichen“ Mischprobe, die aus mehreren über die gesamte Schlagfläche verteilten Einstichen gewonnen wird, den entscheidenden Vorteil, dass diese kleinen Teilflächen wesentlich einheitlicher als der ganze Schlag sind. Damit sind auch kleine Veränderungen des Humusgehalts und der Humusqualität im Laufe der Zeit erfassbar, man kann also die Humusversorgung langfristig genau verfolgen.

Schema der Probenahme für das LfL-Humusmonitoring

In der schematischen Darstellung der Probenahme für das LfL-Humusmonitoring sind die GPS-Punkte der Probenahme-Teilflächen eines Schlags sowie die einzelnen Probenahmepunkte der Teilfläche dargestellt.

Schematische Darstellung verschiedener GPS-Punkte auf einer Ackerfläche. Ein GPS-Punkt ist im Detail mit entsprechenden Einzelproben dargestellt.

Die Probenahme-Teilflächen (Kreis mit ca. 7 m²) werden zuvor mit GPS oder anderen Systemen möglichst genau eingemessen, um sicherzustellen, dass auch nach mehreren Jahren die gleiche Stelle beprobt wird. Von jeder Teilfläche werden mit einem Bohrer oder dem Probenstecher aus einer Tiefe von 0-15 cm Bodenproben für sechs separate Probenahmepunkte (jeweils 15-30 Einstiche) entnommen, die als Einzelproben untersucht werden. Durch diese Art der Probenahme werden pro Ackerschlag 30 Einzelproben gezogen und im Labor analysiert. Bei der nächsten turnusmäßigen Humusuntersuchung (10-Jahres Turnus) werden die gleichen Teilflächen wieder beprobt. Die möglichst genaue Wiederfindung erfolgt über GPS oder Vermessung von markanten Punkten aus

LfL-Humusmonitoring

Zeitpunkt der Probenahme

Mann bei der Ackerboden-Probennahme zur Messung der Lagerungsdichte

Probennahme im Frühjahr

Die Probenahme sollte grundsätzlich im Frühjahr vor der Ausbringung von organischem oder mineralischem Dünger stattfinden, wenn die Pflanzenreste (Wurzeln, Stoppeln, Stroh, Blätter) weitgehend abgebaut sind. Die Pflanzenreste werden bei der Humusuntersuchung miterfasst und verfälschen die Messwerte.

Die Beprobung in Wintergetreide hat sich in der Praxis bewährt. Die Beprobung in Kleegras soll wegen der störenden Pflanzenreste vermieden werden. Die Probenahme muss vor der Ausbringung des organischen Düngers erfolgen. Ebenso sollte sie vor der mineralischen Stickstoff-Düngergabe oder frühestens zwei Wochen danach erfolgen. Bei kombinierter Bodenbearbeitung (pfluglose Bodenbearbeitung und gelegentliche Grundbodenbearbeitung mit Pflug) soll die Bodenprobenahme möglichst in dem der Herbstfurche (Pflugeinsatz) folgenden Frühjahr stattfinden. Das sichert langfristig eine bessere Vergleichbarkeit der Untersuchungsergebnisse.

Bestimmung von Humuskennwerten

Bodenaufbereitung

Bodensieben für die Humusuntersuchung

Bodenaufbereitung im Labor

In den Laboren der LfL (IAB 1c) finden die Bodenaufbereitung und die Humusuntersuchungen statt. Im Labor werden die Einzelproben luftgetrocknet, gesiebt, fein gemahlen und homogenisiert. Anschließend können sie auf ihre Bestandteile analysiert werden.
Humusanalytik

Elementaranalysator für die Bestimmung von GesamtKohlenstoff und GesamtStickstoff

Elementaranalysator

Der Gesamt-Kohlenstoff (Ct) und Gesamt-Stickstoffgehalt (Nt) des Bodens werden in der gleichen Bodenprobe umweltfreundlich durch Verbrennung und anschließender Gasanalyse in einem Elementaranalysator bestimmt. (DIN EN 15936 und DIN ISO 13878)
Der anorganische Kohlenstoff in Form von Carbonat (Canorg) wird durch die klassische Scheibler-Methode ermittelt.
Die MIR-Spektroskopie dient dabei als Carbonat-Schnelltest.

Für die Berechnung des organischen Kohlenstoffs (Corg) wird vom Gesamt-Kohlenstoff (Ct) der anorganische Kohlenstoff (Canorg) abgezogen:

Corg = Ct – Canorg

Der Corg-Gehalt (Einheit mg g-1 bzw. %) sollte bevorzugt als messbares Äquivalent für den Humusgehalt verwendet werden (Corg-Gehalt x 1,72 = Humusgehalt). Für quantitative Aussagen ist eine Berechnung von Corg-Vorräten (Einheit kg m-2 bzw. t ha-1) für eine bestimmte Tiefenstufe (z.B. 0-15 cm) unter der Berücksichtigung der Lagerungsdichte (Trockenrohdichte, Einheit g cm-3) und des Skelettanteils (Steine > 2 mm) notwendig:

Corg-Vorrat (kg m-2) = Corg-Gehalt (mg g-1) × Lagerungsdichte (g cm-3) × ((100-Skelettanteil in %)/100) × Tiefe (cm) × 0,01

Bewertung des Untersuchungsergebnisses

Standorttypische Humusgehalte (Corg, Nt) und Humusqualität (Corg / Nt) mit Bezug zur Höhenlage
Für die Bewertung des Humusgehaltes (Corg, Nt) und der Humusqualität (Corg / Nt) von Ackerböden in Bayern sollen die standorttypischen Spannweiten herangezogen werden. Sie gelten für konventionell und ökologisch bewirtschaftete Ackerschläge.

Tabelle zeigt Standorttypische Humusgehalte (C<sub>org</sub>, Nt) und Humusqualität (C<sub>org</sub> / Nt) in Bezug zur Höhenlage

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