Einfluss langjährig differenzierter organischer Düngung auf S-Bindungsformen und S-Nachlieferung einer Parabraunerde aus Löß

Abstract

Für eine optimale Ernährung der Pflanze ist es wichtig, dass der Boden die notwendigen Nährstoffe zum richtigen Zeitpunkt in einer verfügbaren Form zur Verfügung stellt. Dabei spielt die Fähigkeit des Bodens, die Nährstoffe zu bevorraten und in der richtigen Menge nachzuliefern, eine zentrale Rolle. Dies gilt auch für Schwefel (S), der mittlerweile weltweit eines der am meisten limitierenden Nährelemente darstellt.<br /> In der vorliegenden Arbeit wurden Bodenproben aus einem Dauerversuch des INRES-Pflanzenernährung der Universität Bonn mit etwa 45-jähriger Zufuhr definierter Mengen unterschiedlicher organischer Dünger herangezogen, um den Einfluss langjährig differenzierter organischer Düngung im Vergleich zu einer reinen Mineraldüngung (als Kontrolle) auf anorganische und organische S-Bindungsformen unter sonst gleichen Bedingungen zu überprüfen. Dabei wurde insbesondere der Frage der Stabilität der aromatischen Sulfatester gegenüber einer biochemischen Mineralisierung nachgegangen. Ein weiterer zentraler Punkt der Untersuchungen war die Gewinnung von Aggregaten unterschiedlicher Größe, in denen der Gehalt an Sulfatestern und deren Stabilität unter Verwendung von Arylsulfatase aus <em>Helix pomatia</em> bestimmt wurde. Es zeigte sich, dass Art und Menge der Düngung die Aggregatgrößen beeinflussen und dass der Gehalt an Sulfatestern mit abnehmender Aggregatgröße zunimmt. Gleichzeitig sind die Sulfatester in den kleinen Aggregaten besser vor dem Enzym geschützt, so dass die SFreisetzung hauptsächlich aus den größeren Aggregaten erfolgt.<br /> In einem 30-wöchigen Inkubationsversuch wurde weiterhin die zeitliche Dynamik des Einbaus von radioaktiv markiertem S in die Fraktion der Sulfatester verfolgt und Veränderungen ihrer Stabilität und Verfügbarkeit untersucht. Während der 30 Wochen wurde das zugefügte Sulfat hauptsächlich in die Fraktion des direkt an Kohlenstoff gebundenen Schwefels (C-S) eingebaut und kaum in die Sulfatester. Diese Ergebnisse wurden durch die Inkubation mit Arylsulfatase aus <em>Helix pomatia</em> bestätigt.<br /> Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Extraktion von sogenanntem carbonat-okkludiertem S mittels HCl nach der sequenziellen Methode von Shan <em>et al.</em> (1992, 1997) für kalkfreie Böden oder Böden mit sehr geringen Carbonatgehalten nicht geeignet ist, da mit diesem Schritt organischer S (mit-)erfasst wird und so die Berechnungen von anorganischem und organischem S verfälscht werden.

<strong>Long-term influence of differentiated organic fertilization on S-speciation and S-delivery of a Luvisol derived from loess</strong><br /> For the optimal nutrition of a plant, it is important that the soil delivers the right amount of nutrients when required and in a form useable by the plant. To do so the soil must be able to store nutrients. This is also true for S which has become a limiting factor in agriculture during the last decades worldwide.<br /> For this study we used soil samples from a long-term fertilization experiment INRES – Plant Nutrition, University of Bonn to examine the influence of a differentiated organic long-term fertilization compared to a mineral fertilization (as control) on organic and inorganic S species under otherwise equal conditions.<br /> A point of special interest therefore was the stability of aromatic sulfatester against biochemical mineralization. Another central part was the seperation of soil aggregates of different sizes as well as the determination of the amount of sulfatesters and their stability against arylsulfatase derived from <em>Helix pomatia</em>. It could be proven that amount and type of fertilizer have an influence on the aggregate size and that the amount of sulfatesters increased with decreasing aggregate size. At the same time the sulfatesters are protected by smaller aggregates against the enzyme and S-release originates mostly from the larger aggregates.<br /> The conversion of ³⁵SO₄-S into the fraction of sulfatesters was followed in a 30 weeks incubation experiment as well as their stability and availability. It could be shown that after 30 weeks most of the S was used to build C bonded S fractions and only a small amount could be found in the sulfatesters. These results were confirmed by an incubation experiment with arylsulfatase derived from <em>Helix pomatia</em>.<br /> Also, it could be shown that the extraction of so-called carbonate-occluded S by HCl, as described by Shan <em>et al.</em> (1992, 1997), is not suitable for soils without carbonate or with low cabonate contents, respectively. When treating such soils, organic S components are extracted as well and the calculation of organic and inorganic S fractions becomes distorted.