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Simultane Bestimmung von N‐Transformationsraten in Bodensäulen unter Verwendung von 15‐N: Stickstoffmodell für eine Terra fusca‐Rendzina
Authors: Brumme Rainer , Beese Friedrich 
Published: February 2007

AbstractDie Raten der Ammonifikation, Nitrifikation, Immobilisation und Denitrifikation wurden bei stationärem Wasserfluß in ungestörten Bodensäulen einer Terra fusca‐Rendzina untersucht. Durch ständige Zugabe von 15‐N‐markiertem Ammoniumsulfat mit dem Beregnungswasser wurde ein Fließgleichgewicht der Umsetzungen im Boden erreicht, das sich in einem konstanten Austrag von 15‐N‐Nitrat äußerte. In dieser Phase betrugen die Ratenkonstanten (8°C) der Netto‐N‐Nitrifikation K1 = 0,64, der Netto‐N‐Denitrifikation K2 = 0,11 und der Netto‐N‐Immobilisation K3 = 0,25, d.h.: Vom applizierten Ammonium wurden 64% als Nitrat ausgewaschen, 25% in organische Substanz überführt und 11% gasförmig entbunden. Werden diese Ratenkonstanten auf die Umsetzungen des Boden‐N bezogen, ergeben sich bei einer mittleren Jahrestemperatur von 6,9°C im Göttinger Wald Ammonifikationsraten von 183 kg N·ha−1·a−1, Immobilisationsraten von 44 kg N·ha−1·a−1, Netto‐N‐Denitrifikationsraten von 19 kg N·ha−1·a−1 und Netto‐N‐Mineralisationsraten von 120 kg N·ha−1·a−1.
Comparison of German and Swiss Rainfall Simulators ‐ Utility, Labour Demands and Costs
Authors: Kainz Max , Auerswald Karl , Vöhringer R. 
Published: February 2007

AbstractThe utility, vehicle required, the time needed for assembly and relocation and the costs associated with six different rainfall simulators were studied. The results can be summarized as follows:
The simulator designed by Kainz & Eicher (1990) is the least expensive to operate. This simulator also has excellent experimental versatility. Its only restriction is a short slope length.
The rainfall simulator of Karl & Toldrian (1973) is also inexpensive to operate, but because of disadvantages such as low falling height, wind susceptibility, and the need for more workers than other simulators, it should be used mainly where other simulators are not practical (forests, steep slopes, or long slopes).
The rainfall simulator of Richter et al. (1988) has limited mobility in the field and is highly susceptible to wind drift. Moreover, its narrow plots do not cover a representative unit of a cultivated field.
The modified Swanson‐type simulator (Auerswald, (1986) is suitable for large plots if a sufficient water supply is available.
The simulator of Kromer & Vöhringer (1988) has the highest fixed costs, but labour is used efficiently.
The simulator of Schmidt (1983) can only be considered for stationary use because of its long assembly time. Other disadvantages are narrow plot size and high wind susceptibility.
Depending on the selection of the simulator, total costs of between 400 DM and 2000 DM per plot should be expected even with high use rates.
Effect of catch crops on the content of soil mineral nitrogen before and after winter leaching
Authors: Sørensen Jørn Nygaard 
Published: February 2007

AbstractSince large amounts of nitrogen may be lost by leaching during the winter period, investigations have been carried out to find suitable crops for catching nitrogen during the autumn. The plant species phacelia, common sunflower and italian ryegrass were sown at three times during the late summer. The soil was analysed for mineral nitrogen at the end of November just before incorporation of the catch crops and in the middle of April the following year.The dry matter production and the uptake of nitrogen decreased as the establishment was postponed and the growth period thereby decreased. When sown in the middle of July or at the beginning of August phacelia and italian ryegrass accumulated 150 kg N per ha in the above ground plant parts.The content of soil mineral nitrogen in November was reduced by growing catch crops during the autumn. The content of soil mineral nitrogen increased as the growth period of the catch crops decreased. The content of mineral nitrogen in the upper 50 cm soil layer in April was, irrespective of plant species, increased by catch crops.When no crop was grown the difference between the content of soil mineral nitrogen measured before and after the winter period indicated a net loss of 144 kg of N per ha in 0–100 cm soil depth. When italian ryegrass was sown in the middle of July the previous year the content of soil mineral nitrogen found in April was 59 kg per ha higher compared to the content found in November.
Einfluß löslicher organischer Inhaltsstoffe auf die photometrische Analyse von Nitrat, Chlorid und Sulfat in Sickerwässern
Authors: Schwartz Volker , Göttlein Axel 
Published: February 2007

AbstractMit steigenden DOC‐Gehalt sind Mehrbefunde bei der photometrischen Bestimmung von Sulfat und Chlorid zu beobachten, die sich durch eine Probenvorbereitung mit Festphasenextraktion (reversed phase‐Material) zur Entfernung von Huminstoffen zwar vermindern, aber nicht vollständig beseitigen lassen. Das verwendete Verfahren zur photometrischen Nitratbestimmung wird durch den DOC hingegen nicht gestört.
Extraktion von Schwermetallen aus Böden mit Ionenaustauscherharz
Authors: Trüby Peter , Rätz Thomas , Pommer Martin 
Published: February 2007

AbstractZiel der Untersuchung war ein Extraktionsverfahren mit Ionen‐Austauscher (IEX) zu optimieren, das die Analyse verfügbarer Schwermetalle (Cd, Cu, Pb, Zn) im Boden ermöglicht. Eingesetzt wurde der schwermetallspezifische IEX LEWATIT TP 207. Für die Extraktion wurde ein Doppelkammergefäß aus PE entwickelt, mit dem der IEX quantitativ aus der Bodensuspension zurückgewonnen werden kann. Der Rücktausch des Ionenbelages erfolgt mit HNO3.Die Methode erfaßt neben wasserlöslichen und austauschbaren auch säurelösliche Schwermetalle. Durch eine Konditionierung des IEX mit K+ kann der Anteil säurelöslicher Schwermetalle reguliert werden. Bei Verwendung eines mit 30% K+ belegten IEX betrugen die pH‐Änderungen in der Extraktionslösung maximal 2 Einheiten. Dies entspricht in der Größenordnung den Aciditätsänderungen in der Rhizosphäre, die bei der Nährstoffaufnahme auftreten können.Die Methode ermöglicht die Gewinnung C‐freier Extrakte. Dadurch ist die Miterfassung stabiler organischer Schwermetallkomplexe ausgeschlossen. Die Methode ist deshalb auch für die Untersuchung von Waldböden mit Humusauflagen geeignet.
Root to shoot translocation of macronutrients in relation to shoot demand in maize (Zea mays L.) grown at different root zone temperatures
Authors: Engels Christof , Marschner Horst 
Published: February 2007

AbstractRoot growth and nutrient uptake rates of maize (Zea mays L.) are decreased at low root zone temperatures (RZT) and thus, shoot growth may be limited by nutrient deficiency. The objectives of this research were to characterize the shoot demand for nutrients per unit root at suboptimal RZT and to relate net translocation rates of N, P, K, and Ca from the roots to the shoot to shoot demand. Maize plants were grown for 11 days in soil or 8 days in nutrient solution at uniform shoot (24°/20°C, day/night) but different RZT (12°, 18°, and 24°C). The shoot base of the plants (apical shoot meristem and zone of leaf extension) was either kept within or above the cooled root zone.Shoot and root growth were significantly reduced at suboptimal RZT (12°, 18°). Lifting the shoot base above the cooling zone increased shoot growth markedly, whereas root growth was not significantly influenced. Thus, the shoot fresh weight increment day−1 g−1 root fresh weight (i.e. the shoot demand per unit root) was increased by a factor of up to 9 for plants with their shoot base above as compared to within the cooling zone.At suboptimal RZT, translocation rates of N, K, and Ca to the shoot remained low in plants with the shoot base in the cooling zone but were higher than in 24°C‐grown plants, when the shoot base was above the cooling zone. In both nutrient solution‐ and soil‐grown plants translocation rates of N, K, and Ca were closely correlated with the shoot demand per unit root but less to RZT. In contrast, the translocation rate of P was mainly affected by RZT but insensitive to shoot demand and, therefore, was always higher at a RZT of 24° than of 12°C.From these results it is suggested, that at low RZT the root‐to‐shoot translocation rates of N, K, and Ca are mainly determined by the shoot demand, whereas the translocation rate of P, regardless of the shoot demand, is reduced by a direct effect of low temperature on the roots.
Ein Vergleich deutscher und schweizerischer Regensimulatoren nach Regenstruktur und kinetischer Energie
Authors: Hassel Josef M. , Richter Gerold 
Published: February 2007

AbstractDie Regenstruktur und die kinetische Energie der von 8 Regensimulatoren erzeugten Regen wurden untersucht. Zum Vergleich wurde ein Gewitterschauer vom 17.7.1987, vermessen in Mertesdorf bei Trier, mit einbezogen. Die Ergebnisse können wie folgt zusammengefaßt werden:
Die Tropfenspektren der untersuchten Regen weisen bedeutende Unterschiede auf. Die Regner Swanson, Bonn, Basel und Trier zeigen ein deutlich ausgeprägtes Maximum mit etwa 40% in der Klasse 2–3 mm Tropfendurchmesser und damit die größte Ähnlichkeit zu den Tropfen spektren natürlicher Starkregen.
Die Aufprallgeschwindigkeit der Regentropfen variiert je nach Systemdruck und Anfangsgeschwindigkeit sowie der Fallhöhe. Es zeigt sich, daß ein Korrekturfaktor, basierend auf der prozentualen Abweichung von der Endfallgeschwindigkeit, nur bedingt zur Angleichung an die kinetische Energie natürlicher Niederschläge brauchbar ist.
Unter Berücksichtigung unterschiedlicher Fallgeschwindigkeiten der Tropfen werden von fast allen Systemen Regenenergien von ca. 19 bis 27 J/m2 je mm Niederschlag erreicht.
Die Nachmessung der Niederschlagsmengen ergab. z.T. erhebliche Abweichungen von der Vorgabe (60 mm/h). Dadurch lag die tatsächliche Regenenergie während der Versuche bei ca. 9 bis 15 MJ/ha.
Diese hohe Variationsbreite ist systembedingt. Sie läßt aber auch die große Bedeutung von Regenmessungen auf der Meßparzelle für eine exaktere Energieberechnung erkennen.
Die Ermittlung des Bulk‐Stomata‐Widerstandes und der aktuellen Evapotranspiration aus Saugspannungsmessungen des Bodenwassers ‐ dargestellt am Beispiel von Acker‐Unkrautgesellschaften auf Hochflutlehm
Authors: Hennig Achim 
Published: February 2007

AbstractEs wurde gezeigt, daß die über ein Wasserscheidenverfahren durchgeführte Berechnung der aktuellen Evapotranspiration aus Saugspannungsmessungen zuverlässig genug ist, den zur Verwendung der Monteith‐Formel benötigten Bulk‐Stomata‐Widerstand (Bestandswiderstand) sowie die Form der Reduktion der potentiellen auf die aktuelle Evapotranspiration zu berechnen.Dabei wurde für eine Acker‐Unkrautgesellschaft der Bestandswiderstand zu 37 s/m, sowie bei einem angenommenen Blattflächenindex von 3,0 der Pflanzenwiderstand zu 28 s/m ermittelt.Als Reduktionsfunktion ergab sich eine lineare Beziehung, beginnend bei einem Wassergehalt von 70% der nutzbaren Feldkapazität und endend beim permanenten Welkepunkt.Beide Ergebnisse stimmen gut mit Literaturangaben überein.
Decomposition of paddy straw in soil and the effect of straw incorporation in the field on the yield of wheat
Authors: Singh S. , Batra Renu , Mishra M. M. , Kapoor K. K. , Goyal Sneh 
Published: February 2007

AbstractIn a laboratory experiment, incorporation of paddy straw in soil immobilized native as well as added fertilizer N and about half of the immobilized N was mineralized after 90 days of straw incorporation. Straw and N application alone or in combination increased biomass carbon, phosphatase and respiratory activities of the soil. Microbial biomass carbon and phosphatase activity were maximum at 30 days of straw decomposition. In field trials, incorporation of paddy straw 3 weeks before sowing of wheat significantly increased the wheat yield at Sonepat district in a clay loam soil while no such beneficial effect was observed in a sandy loam soil at Hisar.
Redoxprozesse in der Rhizosphäre von Land‐ und Sumpfpflanzen
Authors: Flessa Heiner , Fischer Walter R. 
Published: February 2007

AbstractIn der Rhizosphäre verschiedener dicotyler Kulturpflanzenarten (Pisum sativum, Vicia sativa, Helianthus annuus) konnte mit Platin‐ und Antimonmikroelektroden im Bereich der Wurzelspitzen ein Absinken des Redoxniveaus gemessen werden. Der wurzelnahe Boden von Weizen (Triticum aestivum) und Hafer (Avena sativa) zeigte keine veränderten Redoxbedingungen. Die Reduktionskraft der Wurzeln der dicotylen Pflanzen ist vermutlich auf die Ausscheidung von reduzierenden Wurzelexudaten zurückzuführen. Durch das erniedrigte Redoxniveau wird die Fe‐Verfügbarkeit für die Pflanzen verbessert.Schilfwurzeln (Phragmites australis) bewirkten im Bereich der Wurzelspitze eine Anhebung des Redoxpotentials. Dort wurden auch in einem stark reduzierten Boden kleinräumig aerobe Bedingungen erreicht. Dies ist ein Schutz vor phytotoxischen Konzentrationen reduzierter Substanzen.
Differential X‐Ray Diffraction (DXRD) of poorly crystalline materials in synthetic, metal‐substituted goethite and hematite
Authors: Wells Martin A. , Gilkes Robert J. , Singh Balbir , Fitzpatrick Robert W. 
Published: February 2007

AbstractThe nature of poorly ordered iron oxides in synthetic Al‐, Mn‐, Ni‐ and Ti‐substituted goethites and hematites was investigated using acid ammonium oxalate extraction and differential x‐ray diffraction (DXRD). Accurate alignment of diffraction patterns for oxalate extracted and untreated specimens is essential prior to generation of the DXRD pattern. Misalignments of +/−0.01° 2θ of the patterns result in large changes to calculated values of mean crystallite dimension (MCD), unit‐cell parameters and chemical composition. These errors do not follow systematic trends. For example, estimates of mole% Mn‐substitution in Mn‐goethite dissolved by ammonium oxalate change by 2–42 mole% due to mismatches of +/−0.02° 2θ. DXRD although useful for the general identification of oxalate soluble phases appears to be unsuitable for the detailed analysis of such phases.
Transformations induced in ferrihydrite by oven‐drying
Authors: Lewis David G. 
Published: February 2007

AbstractSynthetic ferrihydrite preparations are metastable and on oven‐drying are shown to undergo significant transformation to more stable crystalline products the composition of which depends on the properties of the initial ferrihydrite. For a poorly ordered sample produced by rapid neutralization of a ferric nitrate solution, the dominant product was well‐crystalline hematite (α‐Fe2O3), the amount depending on the temperature at which drying was accomplished.Freeze‐drying prevented alteration of the ferrihydrite to more crystalline forms and, compared with any of the oven dried samples, minimized the change in rate of dissolution in acid ammonium oxalate solution.For a more ordered ferrihydrite produced by slow neutralization, oven‐drying caused the formation of some goethite (α‐FeOOH) with little or no hematite. The different transformation pathway for the more ordered ferrihydrite is attributed to1) formation of larger polymers by slow growth during neutralization, resulting in a limited supply of the very small polymers which transform readily to hematite on heating, and2) the probability of concomitant growth of goethite nuclei within the ferrihydrite allowing preferred transformation to goethite during oven‐drying.
Nitrogen effects of non‐legume catch crops
Authors: Sørensen Jørn Nygaard , Thorup‐Kristensen Kristian 
Published: February 2007

AbstractNitrate leaching during the winter period can be reduced and often prevented by growing catch crops after the harvest of a main crop. However, catch crops which effectively take up residual nitrogen do not necessarily show good nutrient effects on a succeeding main crop.The objective of this experiment was to investigate how the content of soil mineral nitrogen in spring was affected by the time of incorporation of non‐legume catch crops and how the yield and nitrogen uptake of a succeeding main crop was influenced.The yield of spring sown onion and white cabbage was significantly increased by catch crop growing the previous autumn. The nitrogen effect of Italian ryegrass corresponded to 50–100 kg N per ha in the vegetables. However, the yield of spring barley was not significantly affected by the nitrogen released from decomposing catch crops. During decomposition of non‐legume catch crops, grown at a high level of nitrogen fertility, nitrogen immobilization did not occur.
Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs) in den Böden der Rieselfelder der Stadt Münster (Westfalen)
Authors: Felix‐Henningsen Peter , Wilbers Artur , Crößmann Gerd 
Published: February 2007

AbstractAuf den Rieselfeldern der Stadt Münster (Westf.) wurden von 1901–1975 städtische Abwässer mit einer täglichen Ausbringungsmenge von zuletzt rund 40.000 m3 verrieselt. Bodenproben ehemals berieselter Standorte und unberieselter Nachbarstandorte wurde auf Gehalte von 6 polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) der Trinkwasserverordnung untersucht. Die Abwasserverrieselung hatte in den Oberböden der ehemaligen Rieselparzellen eine Anreicherung mit PAKs zur Folge, die zu einer durchschnittlichen Konzentration von 0,57 mg PAK/kg Boden führte, während die humosen Oberböden außerhalb der Rieselfelder im Durchschnitt nur mit 0,14 mg PAK/kg belastet sind. Signifikante Beziehungen zwischen verschiedenen Bodeneigenschaften, u.a. dem Gehalt an organischer Substanz, und den PAK‐Gehalten sind nicht nachweisbar.Bei Rückbauarbeiten nach Abschluß der Berieselung wurden einzelne Parzellen durch Verfüllen mit schlackehaltigen Substraten kontaminiert. Hier betragen die PAK‐Konzentrationen des Oberbodens durchschnittlich 7 mg PAK/kg.Die Untersuchung der Tiefenverteilung in einem Bodenprofil ergab bei insgesamt mit der Tiefe abnehmenden PAK‐Gehalten eine deutliche Anreicherung in den Go‐Horizonten unterschiedlichen Alters. Wahrscheinlich werden die PAKs auch unter gegenwärtigen Bedingungen durch Bindung an lösliche organische Substanzen (Dissolved Organic Carbon = DOC) verlagert und schließlich an Fe‐Oxide adsorbiert. Fluoranthen als mobilste PAK‐Komponente wurde seit dem Ende der Abwasserverrieselung bis in 110 cm Tiefe verlagert. Eine Belastung des oberflächennahen Grundwassers kann an diesen Stellen nicht ausgeschlossen werden.
The soils of the eastern hilly area and their suitability to vineyard in Friuli (Italy)
Authors: Bini Claudio , Mondini Claudio 
Published: February 2007

AbstractTypic Eutrochrepts (from “Flysch”), Typic Udifluvents (from alluvial deposits), Dystric Eutrochrepts and Plinthic Paleudults on old alluvial deposits and terraces were characterized. All soils investigated fall in the suitability class S2 or S3 for grape cultivation. Imperfect drainage and acidic reaction are most prominent soil limitations. Fertilization with organic matter, N and some microelements such as Zn, as well as drainage improvement, are the suggestions proposed in order to increase the soil fertility and the wine production.
Anthropogener Asbest in Böden
Authors: Spurny Kvetoslav R. 
Published: February 2007

AbstractMineralfasern verschiedener Asbesttypen sowie auch andere faserige Mineralien, z.B. Zeolithe, verursachen in einigen Ländern und Regionen natürliche Boden‐ oder Steinbruchkontamination. In epidemiologischen Studien konnte gezeigt werden, daß die Bevölkerung dieser Regionen an Pleura ‐ plaques und Mesotheliomerkrankungen leidet.Diese Studie befaßt sich mit Messungen anthropogener Kontamination von Böden und mit der Bestimmung von Faserkonzentrationen in der bodennahen Luftschicht. Die untersuchten Böden waren während und nach einer industriellen Asbestverarbeitung mit Chrysotil‐ und Amphibolfasern stark verseucht. Asbestfaserkonzentrationen im Bereich zwischen 106 und 1011 Fasern/g Boden wurden festgestellt. Auch die Außenluftkonzentrationen von feinen Asbestfasern in der unmittelbaren Nähe des Bodens waren hoch und reichten bis zu 5 × 105 Fasern/m3. Die mit Asbestfasern verseuchten Böden können als ausgiebige Emissionsquellen für feine Mineralfasern betrachtet werden, die Wasser und Außenluft verunreinigen und ein Karzinogenitäts‐Risiko für die Allgemeinbevölkerung und hauptsächlich für die Einwohner in der Nachbarschaft solcher Böden darstellen.
Surface area and CEC as related to qualitative and quantitative changes of forest soil organic matter after liming
Authors: Wilczynski A. Waldemar , Renger Manfred , Jozefaciuk G. , Hajnos M. , Sokolowska Z. 
Published: February 2007

AbstractWater vapor adsorption isotherms were used for estimation of (apparent) surface areas of samples of limed and unlimed plots of an acidic sandy forest soil. Samples were taken at two microrelief (ridge and furrow) positions from five subsequent 10 cm layers. Values of surface area and CEC correlated linearly with organic matter content but only for four bottom layers. Surface areas and CEC values calculated per the unit mass of organic carbon were higher in upper layers than in lower layers for control samples. For limed samples an opposite trend was observed. The estimated average (apparent) charge densities of organic matter showed a better correlation with humic to fulvic acids ratio. Values of surface charge densities for every investigated profile increased with depth and they were lower in limed than in unlimed profiles.
Solubilization of Fe (III) from humic‐Fe complexes, humic/Fe‐oxide mixtures and from poorly ordered Fe‐oxide by organic acids ‐ consequences for P adsorption
Authors: Gerke Jörg 
Published: February 2007

AbstractThe effect of organic acids on the solubility of Fe from humic Fe complexes, poorly ordered Fe‐oxides and humic/Fe‐oxide mixtures was investigated at pH 4 and 7. After reaction, the suspensions were filtered through a 20 000 D membrane and Fe and humic concentrations were determined in the filtrate.Among four organic acids, citric acid had the strongest effect on Fe‐solubility and solubilized up to 25% of total Fe from the humic complexes at pH 4. Humic substances were solubilized by citrate too, the proportions being higher at pH 7 than at pH 4. Malic and tartaric acid solubilized substantial but lower amounts of Fe from humic complexes than citric acid, whereas phthalic acid did not solubilize Fe and humics.Citrate added to poorly ordered Fe‐oxide and its mixtures with humics, aged for 65 days, increased 20 000 D filtrable Fe, the effect being higher for humic/Fe‐oxide complexes.Adding citrate to humic/Fe‐oxide mixtures and to Fe‐oxide strongly decreased the P sorption, the extent, being higher for the former adsorbent.
Zur Dynamik gelöster organischer Substanzen (DOM) in Fichtenökosystemen ‐ Ergebnisse analytischer DOM‐Fraktionierung
Authors: Guggenberger Georg , Zech Wolfgang 
Published: February 2007

AbstractGelöste organische Substanzen zweier Fichtenstandorte im Fichtelgebirge wurden in chemisch und funktional unterschiedliche Fraktionen aufgetrennt und die erhaltenen Fraktionen bilanziert. Hydrophobe Säuren (HoS), hydrophile Säuren (HiS), hydrophobe Neutrale (HoN), hydrophile Neutrale (HiN) und hydrophile Basen (HiB) zeigen eine differenzierte Dynamik in den Kompartimenten beider Standorte. HiN und HoN werden bevorzugt im Kronenraum der Bestände freigesetzt und erfahren sowohl in der organischen Auflage, als auch im Mineralboden eine Netto‐Retention. Im Gegensatz hierzu ist die organische Auflage eine wesentliche Quelle für HoS und HiS. Es errechnen sich für beide Standorte jährliche Flüsse an organischen Säuren aus der organischen Auflage in den Mineralboden von ca. 100 kg C (HoS) ha−1 a−1 und ca. 50 kg C (HiS) ha−1 a−1. HoS werden gegenüber den HiS im Mineralboden selektiv stärker immobilisiert. Der Mineralbodenoutput der organischen Säuren reduziert sich auf 2.4 – 4.4 kg C (HoS) ha−1 a−1, bzw. 2.7 – 6.5 kg C (HiS) ha−1 a−1. Diese unterschiedliche Dynamik der DOM‐Fraktionen beeinflußt die Mobilisierung und den Transport von organischen Schadstoffen und Schwermetallen.