Freilanduntersuchungen zum Schwefelhaushalt eines Agrarökosystems mittels Analyse stabiler S-Isotope:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Braunschweig
FAL
2000
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| Schriftenreihe: | [Landbauforschung Völkenrode / Sonderheft]
210 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 1999 |
| Beschreibung: | 153 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3933140323 |
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| adam_text | Titel: Freilanduntersuchungen zum Schwefelhaushalt eines Agrarökosystems mittels Analyse stabiler S-Isotop
Autor: Pultke, Ursula
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Abbildungen und Tabellen (Kurztitel)
1 Einleitung.........................................................................................................................1
2 Literatudibersicht...........................................................................................................3
2.1 Bedeutung des Schwefels in Agrarökosystemen.......................................................3
2.1.1 Schwefel im Boden.......................................................................................6
2.1.2 Schwefel in Pflanzen...................................................................................15
2.1.3 Aktuelle Schwefel-Versorgungssituation.....................................................17
2.2 Stabile Schwefelisotope zur Untersuchung von Schwefelumsetzungen in
terrestrischen Ökosystemen....................................................................................18
2.2.1 Allgemeine Grundlagen..............................................................................18
2.2.2 Anwendung der Schwefelisotopenanalytik..................................................20
3 Material und Methoden................................................................................................24
3.1 Versuchsstandort und Versuchsfeldbewirtschaftung...............................................24
3.2 Schwefel-Düngung.................................................................................................26
3.3 Probenahme und Probenmaterial.............................................................................27
3.3.1 Boden und Sickerwasser.............................................................................29
3.3.2 Pflanzen......................................................................................................30
3.3.3 Depositionen...............................................................................................30
3.4 Probenaufbereitung und Messung der Schwefelkonzentrationen.............................31
3.4.1 Boden und Sickerwasser.............................................................................31
3.4.2 Pflanzen......................................................................................................33
3.4.3 Depositionen...............................................................................................34
3.5 Oxidative Probenaufbereitung für die Schwefelisotopenanalytik.............................35
3.5.1 Boden (ohne Estersulfate) und Sickerwasser...............................................36
3.5.2 Pflanzen......................................................................................................36
3.5.3 Depositionen...............................................................................................37
3.6 Schwefelisotopenanalytik (BaSO4).........................................................................38
3.7 Probenaufbereitung und Schwefelisotopenanalytik der Estersulfate........................39
3.8 Berechnung der Dünger-Schwefel-Anteile..............................................................40
3.9 Datenauswertung....................................................................................................42
Inhaltsverzeichnis
4 Ergebnisse.......................................................................................................................43
4.1 Klimadaten und Bodenfeuchte am Versuchsstandort...............................................43
4.2 Isotopenverhältnisse und Gehalte der Schwefeleinträge durch Depositionen...........47
4.3 Isotopenverhältnisse und Konzentrationen bzw. Gehalte des Schwefels im
Boden.....................................................................................................................48
4.3.1 Gesamtschwefel im Boden...........................................................................48
4.3.2 Estersulfate im Boden..................................................................................54
4.3.3 Pflanzenverfügbarer Schwefel im Boden.....................................................56
4.3.3.1 Pflanzenverfügbarer Schwefel jeweils in der ersten Wachs-
tumsperiode nach der Schwefeldüngung.........................................56
4.3.3.2 Pflanzenverfügbarer Schwefel in der zweiten Wachstums-
periode nach der Schwefeldüngung................................................64
4.3.4 Schwefel im Sickerwasser...........................................................................68
4.3.4.1 Schwefel im Sickerwasser jeweils in der ersten Wachstums-
periode nach der Schwefeldüngung................................................68
4.3.4.2 Schwefel im Sickerwasser in der zweiten Wachstums-
periode nach der Schwefeldüngung................................................74
4.4 Isotopenverhältnisse und Konzentrationen des Schwefels im oberirdischen
Aufwuchs................................................................................................................77
4.4.1 Gesamtschwefel im oberirdischen Aufwuchs...............................................77
4.4.1.1 Schwefel im oberirdischen Aufwuchs jeweils in der ersten
Wachstumsperiode nach der Schwefeldüngung..............................77
4.4.1.2 Schwefel im oberirdischen Aufwuchs in der zweiten
Wachstumsperiode nach der Schwefeldüngung..............................86
4.4.2 Anorganischer und organischer Schwefel im oberirdischen Auf-
wuchs..........................................................................................................89
4.5 Berechnung der Düngerschwefelgehalte im Pool des pflanzenverfügbaren
Bodenschwefels und im oberirdischen Aufwuchs....................................................94
5 Diskussion.....................................................................................................................101
5.1 Systeminterne Schwefelumsetzungen ohne Schwefeldüngung...............................101
5.2 Auswirkungen der Schwefelzufuhr auf die systeminternen Schwefelum-
setzungen..............................................................................................................111
5.3 Anwendbarkeit stabiler Schwefel-Isotope im Agrarökosystem und Bewer-
tung des Versuchsansatzes....................................................................................119
6 Zusammenfassung........................................................................................................122
7 Literaturverzeichnis.....................................................................................................126
8 Anhang.........................................................................................................................143
Abbildungen und Tabellen (Kurztitel)
Abb. 1: S-Keislaufin Agrarökosystemen.
Abb. 2: Einteilung der S-Fraktionen im Boden.
Abb. 3: Lage des Versuchsstandortes.
Abb. 4: Verteilung der Saugkerzen in den Jahren 1994 und 1995.
Abb. 5: Übersicht der Probenaufarbeitungen für die S-Isotopenanalytik.
Abb. 6: Jahreszeitlicher Verlauf der Niederschläge, mittleren Lufttemperaturen und mittleren
Bodentemperaturen im Jahr 1994.
Abb. 7: Jahreszeitlicher Verlauf der Niederschläge, mittleren Lufttemperaturen und mittleren
Bodentemperaturen im Jahr 1995.
Abb. 8: Zeitlicher Verlauf der Bodenfeuchte in den einzelnen Tiefenstufen von Mai 1994 bis
Oktober 1995.
Abb. 9: Zeitlicher Verlauf der 834S-Werte (%o) der gasförmigen und nassen Deposition für den
gesamten Beprobungszeitraum.
Abb. 10: Mittelwerte ± Standardabweichungen der 534SgeS-Werte im Boden der im Jahr 1994
mit S gedüngten Parzelle Ki 94 sowie der jeweiligen Referenzparzellen Ref 94 und
Ref95.
Abb. 11: Mittelwerte ± Standardabweichungen der 534Sges-Werte im Boden der im Jahr 1995
mit S gedüngten Parzelle Ki 95 sowie der Referenzparzellen Ref 95.
Abb. 12: Mittelwerte ± Standardabweichungen der Sges-Konzentrationen im Boden der im Jahr
1994 mit S gedüngten Parzelle Ki 94 sowie der jeweiligen Referenzparzellen Ref 94
und Ref 95.
Abb. 13: Mittelwerte ± Standardabweichungen der Sges-Konzentrationen im Boden der im Jahr
1995 mit S gedüngten Parzelle Ki 95 sowie der Referenzparzellen Ref 95.
Abb. 14: Zeitlicher Verlauf der mittleren Estersulfat-Konzentrationen in 0-30 cm Bodentiefe
der 1994 mit S gedüngten Parzelle und der Referenzflächen.
Abb. 15: Zeitlicher Verlauf der 534Sanorg-Werte im Boden der Ki 94 und Ref 94 während der
Wachstumsperiode im Jahr der S-Gabe 1994.
Abb. 16: Zeitlicher Verlauf der Sanorg-Konzentrationen und Sommer-Konzentrationen im Boden
der Ki 94 und Ref 94 während der Wachstumsperiode im Jahr der S-Gabe 1994.
Abb. 17: Zeitlicher Verlauf der S34SanOrg- Werte im Boden der Ki 95 und Ref 95 während der
Wachstumsperiode im Jahr der S-Gabe 1995.
Abb. 18: Zeitlicher Verlauf der Sanorg-Konzentrationen und Soünger-Konzentrationen im Boden
der Ki 95 und Ref 95 während der Wachstumsperiode im Jahr der S-Gabe 1995.
Abb. 19: Zeitlicher Verlauf der 834Sanorg- Werte im Boden der Ki 94 und der Referenzparzellen
im Zeitraum 100 bis 460 Tage nach S-Gabe.
Abb. 20: Zeitlicher Verlauf der Sanorg-Konzentrationen und Soonger-Konzentrationen im Boden
der Ki 94 und der Referenzparzellen im Zeitraum 100 bis 460 Tage nach S-Gabe.
Abb. 21: Zeitlicher Verlauf der mittleren 834S-Werte im Sickerwasser der Ki 94 und Ref 94
während der Wachstumsperiode im Jahr der S-Gabe 1994.
Abb. 22: Zeitlicher Verlauf der gesamten S-Konzentrationen im Sickerwasser der Ki 94 und
Ref 94 und der Dünger-S-Konzentrationen während der Wachstumsperiode im Jahr
der S-Gabe 1994.
Abbildungen und Tabellen (Kurztitel)
Abb. 23: Zeitlicher Verlauf der mittleren 834S-Werte im Sickerwasser der Ki95 und Ref95
während der Wachstumsperiode im Jahr der S-Gabe 1995.
Abb. 24: Zeitlicher Verlauf der gesamten S-Konzentrationen im Sickerwasser der Ki 95 und
Ref 95 und der Dünger-S-Konzentrationen während der Wachstumsperiode im Jahr
der S-Gabe 1995.
Abb. 25: Zeitlicher Verlauf der mittleren 534S-Werte im Sickerwasser der Ki 94 und Ref 95
während der zweiten Wachstumsperiode nach der S-Gabe 1994.
Abb. 26: Zeitlicher Verlauf der gesamten S-Konzentrationen im Sickerwasser der Ki 94 und
Ref 95 und der Dünger-S-Konzentrationen während der zweiten Wachstumsperiode
nach der S-Gabe 1994.
Abb. 27: Zeitlicher Verlauf der 834Sges-Werte des oberirdischen Aufwuchses der Ki 94 und
Ref 94 im Jahr der S-Gabe 1994.
Abb. 28: Zeitlicher Verlauf der Sges-Konzentrationen und der Dünger-S-Konzentrationen im
oberirdischen Aufwuchs der Ki 94 und Ref 94 im Jahr der S-Gabe 1994.
Abb. 29: Zeitlicher Verlauf der 534Sges-Werte des oberirdischen Aufwuchses der Ki 95 und
Ref 95 im Jahr der S-Gabe 1995.
Abb. 30: Zeitlicher Verlauf der Sges-Konzentrationen und der Dünger-S-Konzentrationen im
oberirdischen Aufwuchs der Ki 95 und Ref 95 im Jahr der S-Gabe 1995.
Abb. 31: Zeitlicher Verlauf der 834Sges-Werte des oberirdischen Aufwuchses der Ki 94 und
Ref 95 ein Jahr nach der S-Gabe 1994.
Abb. 32: Zeitlicher Verlauf der Sges-Konzentrationen und der Dünger-S-Konzentrationen im
oberirdischen Aufwuchs der Ki 94 und Ref 95 ein Jahr nach der S-Gabe 1994.
Abb. 33: Zeitlicher Verlauf der 534SanOrg-Werte und 834Sorg-Werte im Aufwuchs der Ki 94 und
Ref 94 im Jahr der S-Gabe 1994.
Abb. 34: Zeitlicher Verlauf der gesamten Sanorg-Konzentrationen und Dünger-Sanorg-Konzen-
trationen im Aufwuchs der Ki 94 und Ref 94 im Jahr der S-Gabe 1994.
Abb. 35: Zeitlicher Verlauf der gesamten Sorg-Konzentrationen und Dünger-Sorg-Konzentra-
tionen im Aufwuchs der Ki 94 und Ref 94 im Jahr der S-Gabe 1994.
Abb. 36: Reale und scheinbare Dünger-S-Gehalte im oberirdischen Aufwuchs und dem pfian-
zenverfügbaren S im Boden beider Untersuchungsjahre jeweils im Jahr der S-Gabe.
Abb. 37: S-Gehalte im Pool des pflanzenverfügbaren S im Boden und im oberirdischen
Aufwuchs der Ki 94 und Ref 94 im Jahr der S-Gabe 1994.
Abb. 38: S-Gehalte im Pool des pflanzenverfügbaren S im Boden und im oberirdischen
Aufwuchs der Ki 95 und Ref 95 im Jahr der S-Gabe 1995.
Abbildungen und Tabellen (Kurztitel)
Tab. 1: S-Gehalte mineralischer und organischer Düngemittel.
Tab. 2: S-Bedarf (kg S ha 1) verschiedener Kulturen bei durchschnittlichen Erträgen.
Tab. 3: Physiko-chemische Eigenschaften eines Lehm-Standortes im Einzugsgebiet des
Krummbachs.
Tab. 4: Daten über Bewirtschaftungsmaßnahmen auf dem I-Standort bei Neuenkirchen.
Tab. 5: Übersicht der in den Jahren 1994 bzw. 1995 beprobten Parzellen.
Tab. 6: Übersicht zum maximalen Proben- und Analysenumfang eines Probenahmetermins in
den beiden Untersuchungsjahren 1994 und 1995.
Tab. 7: Summe der Niederschläge, Tagesmittelwerte der Lufttemperaturen und mittlere
Bodentemperaturen während ausgewählter Zeiträume der Jahre 1994 und 1995.
Tab. 8: Mittlere S-Gehalte (kg S ha 1) und deren Standardabweichungen der in 1994 mit S
gedüngten Parzelle und der jeweiligen Referenzparzellen, sowie die Differenz
zwischen Sges-Gehalt der Ki 94 und der entsprechenden Referenzparzelle.
Tab. 9: Mittlere S-Gehalte (kgSha 1) und deren Standardabweichungen der in 1995 mit S
gedüngten Parzelle und der Referenzparzellen, sowie die Differenz zwischen Sges-
Gehalt der Ki 95 und der Ref 95 bzw. „vor und „nach S-Gabe auf Ki 95.
Tab. 10: Ergebnisse aus der S-Isotopenanalytik der Estersulfate.
Tab. 11: Berechnete Dünger-S-Anteile (%) in der Fraktion des pflanzenverfugbaren S im
Boden der Parzellen Ki 94 und Ki 95 jeweils im Jahr der S-Gabe.
Tab. 12: Berechnete Dünger-S-Anteile (%) im Sickerwasser der Parzellen Ki 94 und Ki 95
jeweils im Jahr der S-Gabe.
Tab. 13: Minimale und maximale ö34Sges-Werte in ausgewählten Pflanzenorganen des Auf-
wuchses der Parzelle Ki 94 im Jahr der S-Gabe 1994.
Tab. 14: Minimale und maximale 534Sges-Werte in ausgewählten Pflanzenorganen des Auf-
wuchses der Parzelle Ki 95 im Jahr der S-Gabe 1995.
Tab. 15: Berechnete Dünger-S-Anteile (%) im Sges des oberirdischen Aufwuchses der Parzellen
Ki 94 und Ki 95 jeweils im Jahr der S-Gabe.
Tab. 16: Berechnete Dünger-S-Anteile (%) im Sges des oberirdischen Aufwuchses der Parzelle
Ki 94 ein Jahr nach der S-Gabe.
Tab. 17: Berechnete Dünger-S-Anteile (%) in der anorganischen und organischen S-Fraktion
verschiedener Pflanzenorgane in ausgewählten Proben der Ki 94.
Tab. 18: Prozentualer Dünger-S-Anteil am gesamten S im Aufwuchs und im pflanzenverfiig-
baren Boden-S jeweils im Jahr der S-Gabe.
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