In dieser Studie wurden zehn Langzeitversuche (LTEs) in Deutschland bis zu einer Tiefe von 100 cm beprobt, um zu untersuchen, wie verschiedene landwirtschaftliche Bewirtschaftungsmaßnahmen die stabilen Isotopensignaturen von Kohlenstoff (δ13C) und Stickstoff (δ15N) sowie das Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis (C/N) beeinflussen. Diese Parameter liefern Hinweise auf die Qualität (Herkunft und den Umsatz) von organischer Bodensubstanz (SOM).
Untersucht wurden folgende Maßnahmen: mineralische Düngung (NPK), Ausbringung von Stallmist (FYM), Stroheinarbeitung, Fruchtfolgen mit C4 Pflanzen, Kalkung, Bewässerung und reduzierte Bodenbearbeitung. Änderungen im Gehalt an organischem Kohlenstoff (SOC) und Gesamtstickstoff (N) dienten als Indikatoren für die Quantität von SOM, während δ13C-, δ15N-Werte und das C/N-Verhältnis Rückschlüsse auf die Qualität erlaubten.
Zentrale Ergebnisse:
- SOC- und N-Gehalte stiegen vor allem im Oberboden unter mineralischer Düngung, Stallmist, Stroheinarbeitung und Bewässerung.
- δ13C-Werte wurden durch Fruchtfolgen mit C4 Pflanzen (+0,62 ‰) und Stallmist (−0,27 ‰) im Oberboden beeinflusst; Kalkung zeigte Effekte bis in 70 cm Tiefe (durchschnittlich −0,46 ‰).
- δ15N nahm unter mineralischer Düngung ab (−0,12 ‰) und stieg unter Stallmistgabe an (+0,53 ‰), was auf unterschiedliche Stickstoffquellen hinweist. Im Unterboden waren Veränderungen von δ15N mit Fruchtfolgen (+0,62 ‰) und reduzierter Bodenbearbeitung (−0,96 ‰) verbunden.
- Die C/N-Verhältnisse blieben weitgehend unbeeinflusst, mit Ausnahme einer Abnahme unter NPK-Düngung im Oberboden (−1,32).
- Die Variabilität von SOC- und N-Gehalten war im Unterboden über 50 % höher als im Oberboden. Dies spiegelte sich jedoch nicht in den Isotopenverhältnissen wider, was auf eine Entkopplung zwischen SOM-Gehalt und -Qualität hinweist.
- Die Erkennung von Effekten im Unterboden ist aufgrund des geringen SOM-Gehalts und hoher räumlicher Variabilität der δ15N-Werte in einigen LTEs schwierig.
Die Studie zeigt, dass landwirtschaftliche Maßnahmen die δ13C-, δ15N-Werte und das C/N-Verhältnis – insbesondere im Oberboden – verändern können. Diese Effekte sollten in isotopenbasierten Untersuchungen zur SOM-Dynamik berücksichtigt werden.
