image
Kohlenstoffdynamik im
pfluglosen Ackerbau
Schriftenreihe, Heft 6/2018

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 2
C-Status und -Dynamik
sowie Grundnährstoffversorgung
nach 20-jährigem Pflugverzicht
Abschlussbericht zum Projekt
„Klimarelevante Kohlenstoffspeicherung und -dynamik sowie Grundnährstoffverfügbarkeit
in Ackerböden nach 20-jähriger konservierender Bodenbearbeitung bzw. Direktsaat“
bearbeitet im Auftrag des
Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Autorenschaft und Sachbearbeitung:
Dipl.-Geograph Dr. Fabian Kirsten
Universität Leipzig
Projektnehmer:
Prof. Dr. Jürgen Heinrich
Lehrstuhl für Physische Geographie und landschaftsbezogene Umweltforschung
Universität Leipzig

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 3
Inhalt
1 Einleitung ........................................................................................................................................................... 18
2 Stand des Wissens ............................................................................................................................................ 19
2.1
Nährstoffe und Kohlenstoff im Boden .................................................................................................................. 19
2.1.1 Pflanzennährstoffe im Boden .............................................................................................................................. 19
2.1.2 Kohlenstoff im Boden .......................................................................................................................................... 21
2.1.2.1 Die organische Bodensubstanz (OBS) ................................................................................................................ 21
2.1.2.2
Bedeutung und Menge der organischen Substanz .............................................................................................. 22
2.1.2.3 Die Bestimmung von C-Gehalten ........................................................................................................................ 23
2.1.2.4
C-Pools im Boden ................................................................................................................................................ 24
2.2 Landwirtschaftliche Bodenbearbeitungsverfahren und ihr Einfluss auf die Kohlenstoffdynamik des Bodens ...... 25
2.2.1 Bodenbearbeitung in der Landwirtschaft ............................................................................................................. 25
2.2.2 Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren auf die C-Dynamik im Boden ............................ 27
2.2.3 Wirkmechanismen der C-Stabilisierung im Boden............................................................................................... 29
2.2.4 C-Sequestrierungspotentiale ............................................................................................................................... 30
2.2.5
Auswirkungen des einmaligen bzw. periodischen Pflugeinsatzes in Systemen reduzierter Bodenbearbeitung .. 32
2.2.6
Das Konzept der Bodenqualität ........................................................................................................................... 33
2.2.7
Das Konzept des Stratifizierungsverhältnisses (Stratification ratio) ..................................................................... 35
2.3
Kennzahlen der Bodenbearbeitung und der Erträge in Sachsen und Deutschland ............................................. 36
2.3.1
Kennzahlen für den Freistaat Sachsen ................................................................................................................ 36
2.3.2
Kennzahlen für die Bundesrepublik Deutschland ................................................................................................ 37
2.4 Landwirtschaftliche Dauerversuchsflächen ......................................................................................................... 37
2.4.1 Datenerhebung auf Dauerversuchsflächen ......................................................................................................... 38
2.4.2
Das Konzept der äquivalenten Bodenmassen ..................................................................................................... 40
3 Untersuchungsstandorte .................................................................................................................................. 42
3.1 Lüttewitz .............................................................................................................................................................. 42
3.1.1 Klima ................................................................................................................................................................... 43
3.1.2 Geologie .............................................................................................................................................................. 44
3.1.3 Relief ................................................................................................................................................................... 46
3.1.4 Böden .................................................................................................................................................................. 47
3.1.5 Bewirtschaftung ................................................................................................................................................... 49
3.1.6 Erosionsproblematik ............................................................................................................................................ 51
3.1.7 Ausgangsdaten.................................................................................................................................................... 53
3.1.8 Einordnung des Standortes ................................................................................................................................. 60
3.2 Methau ................................................................................................................................................................ 62
3.2.1 Klima ................................................................................................................................................................... 63
3.2.2 Geologie .............................................................................................................................................................. 63
3.2.3 Relief ................................................................................................................................................................... 65
3.2.4 Böden .................................................................................................................................................................. 65
3.2.5 Bewirtschaftung ................................................................................................................................................... 67
3.2.6 Ausgangsdaten.................................................................................................................................................... 67
3.2.7 Einordnung des Standortes ................................................................................................................................. 69
4 Methodik ............................................................................................................................................................. 73
4.1 Bodenprobenahme .............................................................................................................................................. 73
4.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................... 73
4.1.2 Umbruchversuch ................................................................................................................................................. 77
4.2 Probenverarbeitung ............................................................................................................................................. 83
4.3 Laboranalytik ....................................................................................................................................................... 83
4.4 Datenkontrolle und -bearbeitung ......................................................................................................................... 84
4.5 Statistische Datenanalyse ................................................................................................................................... 86

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 4
5 Ergebnisse ......................................................................................................................................................... 88
5.1 Trockenrohdichte ................................................................................................................................................. 88
5.1.1 Lüttewitz .............................................................................................................................................................. 89
5.1.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................... 89
5.1.1.2 Umbruchversuch ................................................................................................................................................. 91
5.1.1.3 Unterboden .......................................................................................................................................................... 92
5.1.2 Methau ................................................................................................................................................................ 92
5.1.2.1 Oberkrume (0 - 10 cm) ........................................................................................................................................ 93
5.1.2.2 Unterkrume (20 - 30 cm) ..................................................................................................................................... 95
5.1.2.3 Grünland .............................................................................................................................................................. 96
5.2 Kohlenstoff .......................................................................................................................................................... 97
5.2.1 Lüttewitz .............................................................................................................................................................. 98
5.2.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................. 101
5.2.1.1.1 Stratifizierungsverhältnisse ................................................................................................................................ 108
5.2.1.1.2 Einfluss der Hangneigung ................................................................................................................................. 109
5.2.1.2 Umbruchversuch ............................................................................................................................................... 111
5.2.1.2.1 Reliefabhängigkeit der C-Vorräte ...................................................................................................................... 116
5.2.1.2.2 Stratifizierungsverhältnisse ................................................................................................................................ 126
5.2.1.3 Synthese Lüttewitz ............................................................................................................................................ 128
5.2.2 Methau .............................................................................................................................................................. 128
5.2.2.1 Block 1 ............................................................................................................................................................... 128
5.2.2.2 Block 2 ............................................................................................................................................................... 134
5.2.2.3 Block 3 ............................................................................................................................................................... 140
5.2.2.4 Grünland ............................................................................................................................................................ 146
5.2.2.5 Korrekturfaktor Grobboden ................................................................................................................................ 149
5.2.2.6
Synthese Methau............................................................................................................................................... 149
5.3 Stickstoff ............................................................................................................................................................ 150
5.3.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 151
5.3.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................. 153
5.3.1.2 Umbruchversuch ............................................................................................................................................... 155
5.3.2 Methau .............................................................................................................................................................. 157
5.3.2.1 Korrekturfaktor Grobboden ................................................................................................................................ 163
5.4 C/N-Verhältnis ................................................................................................................................................... 164
5.4.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 165
5.4.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................. 165
5.4.1.2 Umbruchversuch ............................................................................................................................................... 168
5.4.2 Methau .............................................................................................................................................................. 169
5.4.2.1 Block 1 ............................................................................................................................................................... 169
5.4.2.2 Block 2 ............................................................................................................................................................... 171
5.4.2.3 Block 3 ............................................................................................................................................................... 173
5.4.2.4 Grünland ............................................................................................................................................................ 175
5.5 pH-Wert ............................................................................................................................................................. 176
5.5.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 177
5.5.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................. 179
5.5.1.2 Umbruchversuch ............................................................................................................................................... 179
5.5.2 Methau .............................................................................................................................................................. 181
5.5.2.1 Variante Pflug .................................................................................................................................................... 181
5.5.2.2 Variante Konservierend ..................................................................................................................................... 182
5.5.2.3 Variante Grünland ............................................................................................................................................. 182
5.6
Heißwasserlöslicher Kohlenstoff........................................................................................................................ 183
5.6.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 184
5.6.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................. 187

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 5
5.6.1.2 Umbruchversuch ............................................................................................................................................... 189
5.6.2 Methau .............................................................................................................................................................. 195
5.7 Mikrobielle Biomasse ......................................................................................................................................... 203
5.7.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 204
5.7.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................. 204
5.7.1.2 Umbruchversuch ............................................................................................................................................... 207
5.7.2 Methau .............................................................................................................................................................. 217
5.8 Dehydrogenaseaktivität ..................................................................................................................................... 222
5.8.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 222
5.8.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................. 222
5.8.1.2 Umbruchversuch ............................................................................................................................................... 223
5.8.2 Methau .............................................................................................................................................................. 226
5.9 Phosphor ........................................................................................................................................................... 229
5.9.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 230
5.9.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................. 233
5.9.1.2 Umbruchversuch ............................................................................................................................................... 237
5.9.2 Methau .............................................................................................................................................................. 241
5.10 Kalium ............................................................................................................................................................... 250
5.10.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 250
5.10.1.1 Basisbeprobungen ............................................................................................................................................. 253
5.10.1.2 Umbruchversuch ............................................................................................................................................... 257
5.10.2 Methau .............................................................................................................................................................. 262
6 Diskussion ....................................................................................................................................................... 270
6.1
Korrelationen der untersuchten Parameter ........................................................................................................ 270
6.2
Kohlen- und Stickstoffvorräte sowie Variantenvergleich am Standort Lüttewitz ................................................ 275
6.2.1
Bewertung und Einordnung der Daten aus Voruntersuchungen ....................................................................... 275
6.2.1.1 Ergebnisse des IfZ ............................................................................................................................................. 275
6.2.1.2 Ergebnisse von Thiel und Keller ........................................................................................................................ 276
6.2.2
Einordnung der Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung ............................................................................ 278
6.2.2.1 C-Vorräte ........................................................................................................................................................... 278
6.2.2.2 C-Gehalte .......................................................................................................................................................... 279
6.2.2.3
(Zeitliche) Schwankungen der C-Vorräte ........................................................................................................... 280
6.2.2.4
Der Einfluss des Reliefs und der Geomorphodynamik auf die C-Vorräte am Standort Lüttewitz ...................... 281
6.2.2.5 N-Vorräte ........................................................................................................................................................... 291
6.3
Kohlen- und Stickstoffvorräte sowie Variantenvergleich am Standort Methau .................................................. 291
6.3.1
Bewertung und Einordnung der Daten aus Voruntersuchungen ....................................................................... 291
6.3.2
Einordnung der Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung ............................................................................ 292
6.4
Einfluss von Klimaänderungen auf die Entwicklung der C-Vorräte .................................................................... 293
6.5 Auswirkungen des periodischen Pflugeinsatzes auf die C-Dynamik ................................................................. 293
6.6
Qualität der organischen Substanz (C/N-Verhältnis) / C
hwl
- & C
mik
-Gehalte ...................................................... 295
6.6.1 C/N-Verhältnis ................................................................................................................................................... 295
6.6.2 C
hwl
.................................................................................................................................................................... 295
6.6.3 Mikrobielle Biomasse und Aktivität .................................................................................................................... 296
6.7 Verfügbarkeit der Makronährstoffe .................................................................................................................... 298
6.7.1 Phosphor ........................................................................................................................................................... 298
6.7.1.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 298
6.7.1.2 Methau .............................................................................................................................................................. 300
6.7.2 Kalium ............................................................................................................................................................... 301
6.7.2.1 Lüttewitz ............................................................................................................................................................ 301
6.7.2.2 Methau .............................................................................................................................................................. 302
7 Zusammenfassung/Fazit ................................................................................................................................. 303
Literaturverzeichnis ......................................................................................................................................................... 305

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 6
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1:
Lage des Untersuchungsstandortes Lüttewitz ........................................................................................ 43
Abbildung 2:
Witterung in der Region des Untersuchungsstandortes Lüttewitz im
Untersuchungszeitraum 2012 bis 2015 ................................................................................................... 45
Abbildung 3:
Digitales Höhenmodell der Untersuchungsfläche in Lüttewitz ................................................................. 46
Abbildung 4:
Bodenkarten der Untersuchungsfläche in Lüttewitz nach LFULG (2012) und TEIWES (1997) .................. 48
Abbildung 5:
Lage der Bodenbearbeitungsparzellen auf dem Untersuchungsschlag Lüttewitz ................................... 49
Abbildung 6:
Grenze zwischen den Bearbeitungsparzellen Pflug und Direktsaat im Herbst 2015 ............................... 50
Abbildung 7:
Schwemmfächer auf der Pflugparzelle im Frühjahr 2012 am Standort Lüttewitz .................................... 52
Abbildung 8:
Bewirtschaftungsmaßnahmen auf der Untersuchungsfläche Lüttewitz im
Untersuchungszeitraum, differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten .............................................. 61
Abbildung 9:
Lage des Untersuchungsstandortes Methau ........................................................................................... 62
Abbildung 10:
Witterung am Untersuchungsstandort Methau im Untersuchungszeitraum 2012 bis 2015 ..................... 64
Abbildung 11:
Digitales Höhenmodell der Untersuchungsfläche in Methau ................................................................... 65
Abbildung 12:
Bodenprofilgrube der Catena 2 des LfULG zwischen den Blöcken 2 und 3 im Bereich der
Probenahmepunkte am Standort Methau ............................................................................................... 66
Abbildung 13:
Bewirtschaftungsmaßnahmen im Block 1 der Untersuchungsfläche Methau im
Untersuchungszeitraum, differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten .............................................. 70
Abbildung 14:
Bewirtschaftungsmaßnahmen im Block 2 der Untersuchungsfläche Methau im
Untersuchungszeitraum, differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten .............................................. 71
Abbildung 15:
Bewirtschaftungsmaßnahmen im Block 3 der Untersuchungsfläche Methau im
Untersuchungszeitraum, differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten .............................................. 72
Abbildung 16:
Räumliche Verteilung der Beprobungspunkte (Basisbeprobungen) auf der
Untersuchungsfläche Lüttewitz ............................................................................................................... 74
Abbildung 17:
Räumliche Verteilung der Beprobungspunkte (Basisbeprobungen) auf der
Untersuchungsfläche Methau.................................................................................................................. 75
Abbildung 18:
Beprobungsschema Basisbeprobungen auf der Untersuchungsfläche Methau ...................................... 76
Abbildung 19:
Lage der Pflugstreifen sowie Referenzpunkte (Umbruchversuch) auf der
Untersuchungsfläche Lüttewitz ............................................................................................................... 77
Abbildung 20:
Beprobungsschema Referenzpunkte (Umbruchversuch) – Untersuchungsfläche Lüttewitz ................... 78
Abbildung 21:
Beprobungsschema Pflugstreifen (Umbruchversuch) – Untersuchungsfläche Lüttewitz ........................ 79
Abbildung 22:
Profilgrube während der Probenahme auf der Untersuchungsfläche Lüttewitz ....................................... 81
Abbildung 23:
Unterbodenbeprobung mittels Rammkernsonde im April 2013 auf der
Untersuchungsfläche Lüttewitz ............................................................................................................... 82
Abbildung 24:
Mittlere Trockenrohdichten in der Oberkrume (0-10 cm), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen der Basisbeprobungen .............................................................................................................. 90
Abbildung 25:
Mittlere Trockenrohdichten in der Unterkrume (20-30 cm), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen der Basisbeprobungen .............................................................................................................. 90
Abbildung 26:
Mittlere Trockenrohdichten in der Oberkrume (0-10 cm), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches ............................................................................................................ 91
Abbildung 27:
Mittlere Trockenrohdichten in der Unterkrume (20-30 cm), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches ............................................................................................................ 92
Abbildung 28:
Mittlere Trockenrohdichten in der Oberkrume (0-10 cm), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Blöcken, am Standort Methau ........................................................... 94
Abbildung 29:
Mittlere Trockenrohdichten in der Unterkrume (20-30 cm), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Blöcken, am Standort Methau ........................................................... 95

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 7
Abbildung 30:
Mittlere Trockenrohdichten in drei Tiefenstufen an zwei Beprobungsterminen in der
Variante Grünland am Standort Methau .................................................................................................. 96
Abbildung 31:
Kohlenstoffgehalte der Variante Pflug in fünf masseäquivalenten Beprobungschichten am
Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine, Beprobungsschichten s. Kapitel 4.1) .................................. 99
Abbildung 32:
Kohlenstoffgehalte der Variante Direktsaat in fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten am Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine,
Beprobungsschichten s. Kapitel 4.1) ....................................................................................................... 99
Abbildung 33:
Kohlenstoffgehalte der Variante Konservierend in fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine,
Beprobungsschichten s. Kapitel 4.1) ..................................................................................................... 100
Abbildung 34:
Kohlenstoffgehalte der Variante Konservierend Locker in fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine,
Beprobungsschichten s. Kapitel 4.1) ..................................................................................................... 101
Abbildung 35:
Mittlere Kohlenstoffgehalte von fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten an den vier
Basisbeprobungsterminen in der Variante Pflug am Standort Lüttewitz ................................................ 102
Abbildung 36:
Mittlere Kohlenstoffgehalte von fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten an den vier
Basisbeprobungsterminen in der Variante Direktsaat am Standort Lüttewitz ........................................ 103
Abbildung 37:
Mittlere Kohlenstoffgehalte von fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten an den vier
Basisbeprobungsterminen in der Variante Konservierend am Standort Lüttewitz ................................. 104
Abbildung 38:
Mittlere Ct-Gehalte von fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten an den vier
Basisbeprobungsterminen in der Variante Konservierend Locker am Standort Lüttewitz ..................... 104
Abbildung 39:
Mittlere Kohlenstoffvorräte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten differenziert
nach Bodenbearbeitungsvarianten am Standort Lüttewitz (4 Basisbeprobungstermine) ...................... 105
Abbildung 40:
Mittlere Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Basisbeprobungsterminen am Standort Lüttewitz ........................... 106
Abbildung 41:
Streuung der Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Basisbeprobungsterminen am Standort Lüttewitz ........................... 107
Abbildung 42:
Mittlere Stratifizierungsverhältnisse (SR) der Kohlenstoffgehalte der Krume differenziert
nach Bodenbearbeitungsvarianten und Basisbeprobungsterminen am Standort Lüttewitz ................... 109
Abbildung 43:
Gesamtkohlenstoffvorräte in Abhängigkeit von der Hangneigung und
Bodenbearbeitungsvariante im Mittel der vier Basisbeprobungstermine am Standort
Lüttewitz ................................................................................................................................................ 110
Abbildung 44:
Streuung der Gesamtkohlenstoffvorräte in vier Hangneigungsklassen im Mittel
der vier Basisbeprobungstermine am Standort Lüttewitz ...................................................................... 111
Abbildung 45:
Mittlere Kohlenstoffgehalte in der Variante Pflug (PU) im Verlauf der acht
Beprobungstermine, differenziert nach fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten, im
Rahmen des Umbruchversuches am Standort Lüttewitz ...................................................................... 112
Abbildung 46:
Mittlere Kohlenstoffvorräte differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten in der Variante Pflug am Standort Lüttewitz im Herbst 2013.............................. 112
Abbildung 47:
Mittlere Kohlenstoffgehalte in der Variante Direktsaat (DU) im Verlauf der acht
Beprobungstermine, differenziert nach fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten,
im Rahmen des Umbruchversuches am Standort Lüttewitz .................................................................. 113
Abbildung 48:
Mittlere Kohlenstoffgehalte in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) im Verlauf der acht
Beprobungstermine, differenziert nach fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten,
im Rahmen des Umbruchversuches am Standort Lüttewitz .................................................................. 114
Abbildung 49:
Mittlere Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen im Rahmen
des Umbruchversuches am Standort Lüttewitz ..................................................................................... 115
Abbildung 50:
Streuungen der Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen im Rahmen des
Umbruchversuches am Standort Lüttewitz ............................................................................................ 116

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 8
Abbildung 51:
Lage der Pflugstreifen DP1 - DP6 und der Referenzpunkte (PU, DU) in Bezug auf die
modellierten Abflussbahnen sowie die räumliche Verteilung der normalisierten
Kohlenstoffvorräte am Standort Lüttewitz ............................................................................................. 117
Abbildung 52:
Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen am Pflugstreifen DP1 am Standort
Lüttewitz (Abbildung 51) ........................................................................................................................ 118
Abbildung 53:
Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen am Pflugstreifen DP4 am Standort
Lüttewitz ................................................................................................................................................ 119
Abbildung 54:
Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen am Pflugstreifen DP2 am Standort
Lüttewitz ................................................................................................................................................ 120
Abbildung 55:
Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen am Pflugstreifen DP5 am Standort
Lüttewitz ................................................................................................................................................ 121
Abbildung 56:
Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen am Pflugstreifen DP3 am Standort
Lüttewitz ................................................................................................................................................ 122
Abbildung 57:
Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen am Pflugstreifen DP6 am Standort
Lüttewitz ................................................................................................................................................ 123
Abbildung 58:
Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) in der Bearbeitungsvariante Pflug
(PU) differenziert nach Reliefposition und Beprobungstermin am Standort Lüttewitz ........................... 124
Abbildung 59:
Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) in der Bearbeitungsvariante
Direktsaat (DU) differenziert nach Reliefposition und Beprobungstermin am Standort
Lüttewitz ................................................................................................................................................ 125
Abbildung 60:
Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) in der Bearbeitungsvariante
Direktsaat gepflügt (DP) differenziert nach Reliefposition und Beprobungstermin am
Standort Lüttewitz ................................................................................................................................. 126
Abbildung 61:
Mittlere Stratifizierungsverhältnisse (SR) der Ct-Gehalte in der Krume differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungstermine im Rahmen des
Umbruchversuches am Standort Lüttewitz ............................................................................................ 127
Abbildung 62:
Kohlenstoffgehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten der Variante Pflug im
Block 1 (straßennah) am Standort Methau (vier Beprobungstermine) .................................................. 129
Abbildung 63:
Kohlenstoffgehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten der Variante
Konservierend im Block 1 (straßennah) am Standort Methau (vier Beprobungstermine) ..................... 129
Abbildung 64:
Mittlere Kohlenstoffgehalte, differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten und vier Beprobungsterminen, in der Variante Pflug im Block 1
(straßennah) am Standort Methau ........................................................................................................ 130
Abbildung 65:
Mittlere Kohlenstoffgehalte, differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten und vier Beprobungsterminen, in der Variante Konservierend im
Block 1 (straßennah) am Standort Methau ........................................................................................... 131
Abbildung 66:
Mittlere Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Block 1 (straßennah) am
Standort Methau .................................................................................................................................... 132
Abbildung 67:
Mittlere Kohlenstoffvorräte, differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten und drei Bodenbearbeitungsvarianten, im Block 1 (straßennah) am
Standort Methau (vier Beprobungstermine) .......................................................................................... 133
Abbildung 68:
Mittlere Stratifizierungsverhältnisse der Kohlenstoffgehalte in der Krume, differenziert
nach Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Block 1(straßennah) am
Standort Methau .................................................................................................................................... 134

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 9
Abbildung 69:
Kohlenstoffgehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten der Variante Pflug im
Block 2 (Mitte) am Standort Methau (vier Beprobungstermine)............................................................. 135
Abbildung 70:
Kohlenstoffgehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten der Variante
Konservierend im Block 2 (Mitte)am Standort Methau (vier Beprobungstermine) ................................. 135
Abbildung 71:
Mittlere Kohlenstoffgehalte, differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten und vier Beprobungsterminen, in der Variante Pflug im Block 2
(Mitte) am Standort Methau .................................................................................................................. 137
Abbildung 72:
Mittlere Kohlenstoffgehalte, differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten und vier Beprobungsterminen, in der Variante Konservierend im
Block 2 (Mitte) am Standort Methau ...................................................................................................... 137
Abbildung 73:
Mittlere Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Block 2 (Mitte) am Standort
Methau .................................................................................................................................................. 138
Abbildung 74:
Mittlere Kohlenstoffvorräte, differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten und drei Bodenbearbeitungsvarianten, im Block 2 (Mitte) am
Standort Methau (vier Beprobungstermine) .......................................................................................... 139
Abbildung 75:
Mittlere Stratifizierungsverhältnisse der Kohlenstoffgehalte in der Krume, differenziert
nach Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Block 2 (Mitte) am
Standort Methau .................................................................................................................................... 140
Abbildung 76:
Kohlenstoffgehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten der Variante Pflug im
Block 3 (straßenfern) am Standort Methau (vier Beprobungstermine) .................................................. 141
Abbildung 77:
Kohlenstoffgehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten der Variante
Konservierend im Block 3 (straßenfern) am Standort Methau (vier Beprobungstermine) ..................... 141
Abbildung 78:
Mittlere Kohlenstoffgehalte, differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten und vier Beprobungsterminen, in der Variante Pflug im Block 3
(straßenfern) am Standort Methau ........................................................................................................ 142
Abbildung 79:
Mittlere Kohlenstoffgehalte, differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten und vier Beprobungsterminen, in der Variante Konservierend im
Block 3 (straßenfern) am Standort Methau ........................................................................................... 143
Abbildung 80:
Mittlere Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Block 3 (straßenfern) am
Standort Methau .................................................................................................................................... 144
Abbildung 81:
Mittlere Kohlenstoffvorräte, differenziert nach fünf masseäquivalenten
Beprobungsschichten und drei Bodenbearbeitungsvarianten, im Block 3 (straßenfern) am
Standort Methau (vier Beprobungstermine) .......................................................................................... 145
Abbildung 82:
Mittlere Stratifizierungsverhältnisse der Ct-Gehalte in der Krume, differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Block 3 (straßenfern) am
Standort Methau .................................................................................................................................... 146
Abbildung 83:
Kohlenstoffgehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten der Variante
Grünland am Standort Methau (vier Beprobungstermine) ..................................................................... 147
Abbildung 84:
Kohlenstoffgehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten der Variante
Grünland am Standort Methau (vier Beprobungstermine) ..................................................................... 148
Abbildung 85:
Mittlere Stratifizierungsverhältnisse der Kohlenstoffgehalte in der Krume der Variante
Grünland, differenziert nach Beprobungsterminen, am Standort Methau ............................................. 148
Abbildung 86:
Stickstoffgehalte der Variante Pflug in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten am
Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine) .......................................................................................... 151
Abbildung 87:
Stickstoffgehalte der Variante Direktsaat in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten
am Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine) .................................................................................... 152
Abbildung 88:
Stickstoffgehalte der Variante Konservierend in 5 masseäquivalenten
Beprobungsschichten am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine) ................................................... 152
Abbildung 89:
Stickstoffgehalte der Variante Konservierend Locker in 5 masseäquivalenten
Beprobungsschichten am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine) ................................................... 153

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 10
Abbildung 90:
Mittlere Stickstoffvorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz (4 Basisbeprobungstermine) .............................. 154
Abbildung 91:
Mittlere Stickstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Basisbeprobungsterminen am Standort Lüttewitz ........................... 154
Abbildung 92:
Streuung der Stickstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Basisbeprobungsterminen am Standort Lüttewitz ........................... 155
Abbildung 93:
Mittlere Nt-Gehalte in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) im Verlauf der 8
Beprobungstermine, differenziert nach 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, im
Rahmen des Umbruchversuches am Standort Lüttewitz ...................................................................... 156
Abbildung 94:
Mittlere Stickstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Rahmen des
Umbruchversuches am Standort Lüttewitz ............................................................................................ 157
Abbildung 95:
Stickstoffgehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach 3
Blöcken, in der Variante Pflug am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ........................................ 158
Abbildung 96:
Stickstoffgehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach 3
Blöcken, in der Variante Konservierend am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ......................... 159
Abbildung 97:
Stickstoffgehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Grünland
am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ........................................................................................ 159
Abbildung 98:
Mittlere Stickstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvariante und Beprobungstermin, am Standort Methau ........................................... 160
Abbildung 99:
Mittlere Stickstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach Blöcken,
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Methau ..................................... 161
Abbildung 100:
Mittlere Stickstoffvorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Blöcken und Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Methau (4 Beprobungstermine) .................... 162
Abbildung 101:
Mittlere Stickstoffvorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Grünland am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ........................................................................ 163
Abbildung 102:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Pflug am Standort Lüttewitz ....................................................... 165
Abbildung 103:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat am Standort Lüttewitz ............................................... 166
Abbildung 104:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Konservierend am Standort Lüttewitz ........................................ 167
Abbildung 105:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Konservierend Locker am Standort Lüttewitz ............................ 168
Abbildung 106:
Mittlere C/N-Verhältnisse im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Rahmen des
Umbruchversuches am Standort Lüttewitz ............................................................................................ 169
Abbildung 107:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Pflug im Block 1 am Standort Methau ........................................ 170
Abbildung 108:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Konservierend im Block 1 am Standort Methau ......................... 170
Abbildung 109:
Mittleres C/N-Verhältnis im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Block 1 am Standort Methau ................... 171
Abbildung 110:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Pflug im Block 2 am Standort Methau ........................................ 172
Abbildung 111:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Konservierend im Block 2 am Standort Methau ......................... 172
Abbildung 112:
Mittleres C/N-Verhältnis im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Block 2 am Standort Methau ................... 173
Abbildung 113:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Pflug im Block 3 am Standort Methau ........................................ 174

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 11
Abbildung 114:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Konservierend im Block 3 am Standort Methau ......................... 174
Abbildung 115:
Mittleres C/N-Verhältnis im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, im Block 3 am Standort Methau ................... 175
Abbildung 116:
C/N-Verhältnisse in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Grünland am Standort Methau ................................................... 176
Abbildung 117:
pH-Werte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Pflug am
Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine) .......................................................................................... 177
Abbildung 118:
pH-Werte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Direktsaat am
Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine) .......................................................................................... 178
Abbildung 119:
pH-Werte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Konservierend
am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine) ...................................................................................... 178
Abbildung 120:
pH-Werte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Konservierend
Locker am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine) .......................................................................... 179
Abbildung 121:
Mittlere pH-Werte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen der Basisbeprobungen ............................................................................................................ 180
Abbildung 122:
Mittlere pH-Werte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 180
Abbildung 123:
pH-Werte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach Blöcken, in
der Variante Pflug am Standort Methau ................................................................................................ 181
Abbildung 124:
pH-Werte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach Blöcken, in
der Variante Konservierend am Standort Methau ................................................................................. 182
Abbildung 125:
pH-Werte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Grünland am
Standort Methau .................................................................................................................................... 183
Abbildung 126:
C
hwl
-Gehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Pflug am
Standort Lüttewitz (10 Beprobungstermine) .......................................................................................... 185
Abbildung 127:
C
hwl
-Gehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Direktsaat
am Standort Lüttewitz (10 Beprobungstermine) .................................................................................... 185
Abbildung 128:
C
hwl
-Gehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Konservierend am Standort Lüttewitz (2 Beprobungstermine) .............................................................. 186
Abbildung 129:
C
hwl
-Gehalte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Konservierend Locker am Standort Lüttewitz (2 Beprobungstermine) .................................................. 187
Abbildung 130:
Mittlere C
hwl
-Vorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz (2 Beprobungstermine im Jahr 2012) ................. 188
Abbildung 131:
Anteile von C
hwl
am Gesamtkohlenstoff in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz (2
Beprobungstermine im Jahr 2012) ........................................................................................................ 189
Abbildung 132:
Mittlere C
hwl
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Pflug (PU) am Standort Lüttewitz im Rahmen des
Umbruchversuches ............................................................................................................................... 190
Abbildung 133:
Mittlere C
hwl-
Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat (DU) am Standort Lüttewitz im Rahmen
des Umbruchversuches ........................................................................................................................ 191
Abbildung 134:
Mittlere C
hwl
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 191
Abbildung 135:
C
hwl
-Vorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 192

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 12
Abbildung 136:
Streuung der C
hwl
-Vorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 193
Abbildung 137:
Mittlere Anteile von C
hwl
am Gesamtkohlenstoff in 5 masseäquivalenten
Beprobungsschichten, differenziert nach Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat
gepflügt (DP) am Standort Lüttewitz im Rahmen des Umbruchversuches ............................................ 194
Abbildung 138:
C
hwl
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach Blöcken, in
der Variante Pflug am Standort Methau im Herbst 2012 ....................................................................... 195
Abbildung 139:
C
hwl
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach Blöcken, in
der Variante Konservierend am Standort Methau im Herbst 2012 ........................................................ 196
Abbildung 140:
C
hwl
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Grünland am
Standort Methau im Herbst 2012 .......................................................................................................... 197
Abbildung 141:
Streuungen der C
hwl
-Vorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Blöcken, am Standort Methau im Herbst 2012 ................................ 198
Abbildung 142:
Mittlere C
hwl
-Vorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Blöcken, am Standort Methau im Herbst 2012 ................................ 198
Abbildung 143:
Mittlere C
hwl-
Vorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Grünland am Standort Methau im Herbst 2012 ..................................................................................... 199
Abbildung 144:
Anteile von C
hwl
am Gesamtkohlenstoff in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, im Block 1 am Standort Methau im Herbst
2012 ...................................................................................................................................................... 201
Abbildung 145:
Anteile von C
hwl
am Gesamtkohlenstoff in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, im Block 2 am Standort Methau im Herbst
2012 ...................................................................................................................................................... 201
Abbildung 146:
Anteile von C
hwl
am Gesamtkohlenstoff in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, im Block 3 am Standort Methau im Herbst
2012 ...................................................................................................................................................... 202
Abbildung 147:
C
mik
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz (2 Beprobungstermine im Jahr 2012) ................. 205
Abbildung 148:
Mittlere C
mik
-Massen in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz (2 Beprobungstermine im Jahr 2012) ................. 206
Abbildung 149:
Anteile von C
mik
am Gesamtkohlenstoff in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz (2
Beprobungstermine im Jahr 2012) ........................................................................................................ 207
Abbildung 150:
Mittlere C
mik
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Pflug (PU) am Standort Lüttewitz im Rahmen des
Umbruchversuches ............................................................................................................................... 208
Abbildung 151:
Mittlere C
mik
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat (DU) am Standort Lüttewitz im Rahmen
des Umbruchversuches ........................................................................................................................ 209
Abbildung 152:
Mittlere C
mik
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 210
Abbildung 153:
Mittlere C
mik
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) am Standort Lüttewitz im
Rahmen der Wiederholung des Umbruchversuches im Jahr 2014/2015 .............................................. 211
Abbildung 154:
Mittlere C
mik
-Massen im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 211
Abbildung 155:
Streuungen der C
mik
-Massen im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 212

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 13
Abbildung 156:
Streuungen der C
mik
-Massen im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen der Wiederholung des Umbruchversuches im Jahr 2014/2015 .............................................. 213
Abbildung 157:
Anteile von C
mik
am Gesamtkohlenstoff in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) am
Standort Lüttewitz im Rahmen des Umbruchversuches ........................................................................ 214
Abbildung 158:
Anteile von C
mik
am Gesamtkohlenstoff in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) am
Standort Lüttewitz im Rahmen der Wiederholung des Umbruchversuches im Jahr
2014/2015 ............................................................................................................................................. 215
Abbildung 159:
Anteile von C
mik
am Gesamtkohlenstoff im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert
nach Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 216
Abbildung 160:
C
mik
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach Blöcken, in
der Variante Pflug am Standort Methau ................................................................................................ 217
Abbildung 161:
C
mik
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach Blöcken, in
der Variante Konservierend am Standort Methau ................................................................................. 218
Abbildung 162:
C
mik
-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Grünland am
Standort Methau .................................................................................................................................... 219
Abbildung 163:
C
mik
-Massen im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten, Blöcken und Beprobungsterminen, am Standort Methau ...................... 220
Abbildung 164:
Anteile von C
mik
am Gesamtkohlenstoff im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert
nach Bodenbearbeitungsvarianten, Blöcken und Beprobungsterminen, am Standort
Methau .................................................................................................................................................. 221
Abbildung 165:
Dehydrogenaseaktivität in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz (2 Beprobungstermine im Jahr 2012) ................. 223
Abbildung 166:
Dehydrogenaseaktivität in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz im Rahmen des Umbruchversuches .................. 224
Abbildung 167:
Dehydrogenaseaktivität in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Direktsaat gepflügt (DP) am Standort Lüttewitz im Rahmen der Wiederholung des
Umbruchversuches im Jahr 2014/2015 ................................................................................................. 225
Abbildung 168:
Dehydrogenaseaktivität in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Blöcken, in der Variante Pflug am Standort Methau (2 Beprobungstermine im Jahr 2012) .................. 226
Abbildung 169:
Dehydrogenaseaktivität in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Blöcken, in der Variante Konservierend am Standort Methau (2 Beprobungstermine im
Jahr 2012) ............................................................................................................................................. 227
Abbildung 170:
Dehydrogenaseaktivität in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Grünland am Standort Methau (2 Beprobungstermine im Jahr 2012) ................................................... 228
Abbildung 171:
P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Pflug am
Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine) .......................................................................................... 230
Abbildung 172:
P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Direktsaat
am Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine) .................................................................................... 231
Abbildung 173:
P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Konservierend am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine) .............................................................. 232
Abbildung 174:
P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Konservierend Locker am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine) .................................................. 232
Abbildung 175:
Mittlere Phosphor-Gesamtvorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz im Frühjahr 2012 ................... 233
Abbildung 176:
Phosphor-Gesamtgehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert
nach Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz im Frühjahr 2012 ....................................... 234
Abbildung 177:
Mittlere P(CAL)-Vorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz ................................... 235

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 14
Abbildung 178:
Anteile von P(CAL) am Gesamtphosphorvorrat im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha),
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz im Frühjahr 2012 ................... 236
Abbildung 179:
Anteile von P(CAL) am Gesamtphosphorvorrat in 5 masseäquivalenten
Beprobungsschichten, differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort
Lüttewitz im Frühjahr 2012 .................................................................................................................... 236
Abbildung 180:
Mittlere P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Pflug (PU) am Standort Lüttewitz im Rahmen des
Umbruchversuches ............................................................................................................................... 238
Abbildung 181:
Mittlere P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat (DU) am Standort Lüttewitz im Rahmen
des Umbruchversuches ........................................................................................................................ 238
Abbildung 182:
Mittlere P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 239
Abbildung 183:
Mittlere P(CAL)-Vorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 240
Abbildung 184:
Mittlere Gesamtphosphorvorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten und Blöcken, am Standort Methau im
Frühjahr 2012 ........................................................................................................................................ 241
Abbildung 185:
Mittlere Gesamtphosphorvorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der
Variante Grünland am Standort Methau im Frühjahr 2012 .................................................................... 242
Abbildung 186:
P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Blöcken, in der Variante Pflug am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ........................................ 244
Abbildung 187:
P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Blöcken, in der Variante Konservierend am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ......................... 245
Abbildung 188:
P(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Grünland
am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ........................................................................................ 246
Abbildung 189:
Anteile von P(CAL) an den Phosphor-Gesamtvorräten im Gesamtprofil (9000 t Boden /
ha) am Standort Methau im Frühjahr 2012 ........................................................................................... 247
Abbildung 190:
Anteile von P(CAL) an den Phosphor-Gesamtvorräten in 5 masseäquivalenten
Beprobungsschichten in der Variante Grünland am Standort Methau im Frühjahr 2012 ...................... 247
Abbildung 191:
Anteile von P(CAL) an den Phosphor-Gesamtvorräten in 5 masseäquivalenten
Beprobungsschichten, differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten und Blöcken, am
Standort Methau im Frühjahr 2012 ........................................................................................................ 249
Abbildung 192:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Pflug am
Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine) .......................................................................................... 251
Abbildung 193:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Direktsaat
am Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine) .................................................................................... 252
Abbildung 194:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Konservierend am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine) .............................................................. 252
Abbildung 195:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante
Konservierend Locker am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine) .................................................. 253
Abbildung 196:
Mittlere K(CAL)-Vorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz ................................... 254
Abbildung 197:
Mittlere Kalium-Gesamtvorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten,
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz im Frühjahr 2012 ................... 255
Abbildung 198:
Kalium-Gesamtgehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz im Frühjahr 2012 ................................................ 255
Abbildung 199:
Anteile von K(CAL) an den Gesamtkaliumvorräten im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha),
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort Lüttewitz im Frühjahr 2012 ................... 256

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 15
Abbildung 200:
Anteile von K(CAL) an den Gesamtkaliumvorräten im 5 masseäquivalenten
Beprobungsschichten, differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten, am Standort
Lüttewitz im Frühjahr 2012 .................................................................................................................... 257
Abbildung 201:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Pflug (PU) am Standort Lüttewitz im Rahmen des
Umbruchversuches ............................................................................................................................... 258
Abbildung 202:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat (DU) am Standort Lüttewitz im Rahmen
des Umbruchversuches ........................................................................................................................ 259
Abbildung 203:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Beprobungsterminen, in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 260
Abbildung 204:
K(CAL)-Vorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha), differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im
Rahmen des Umbruchversuches .......................................................................................................... 261
Abbildung 205:
Mittlere Gesamtkaliumvorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert
nach Bodenbearbeitungsvarianten und Blöcken, am Standort Methau im Frühjahr 2012 ..................... 262
Abbildung 206:
Mittlere Gesamtkaliumvorräte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der
Variante Grünland am Standort Methau im Frühjahr 2012 .................................................................... 263
Abbildung 207:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Blöcken, in der Variante Pflug am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ........................................ 265
Abbildung 208:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten, differenziert nach
Blöcken, in der Variante Konservierend am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ......................... 266
Abbildung 209:
K(CAL)-Gehalte in 5 masseäquivalenten Beprobungsschichten in der Variante Grünland
am Standort Methau (4 Beprobungstermine) ........................................................................................ 266
Abbildung 210:
Anteile von K(CAL) an den Gesamtkaliumvorräten im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha),
differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten und Blöcken, am Standort Methau im
Frühjahr 2012 ........................................................................................................................................ 267
Abbildung 211:
Anteile von K(CAL) an den Gesamtkaliumvorräten in 5 masseäquivalenten
Beprobungsschichten, differenziert nach Bodenbearbeitungsvarianten und Blöcken, am
Standort Methau im Frühjahr 2012 ........................................................................................................ 268
Abbildung 212:
Anteile von K(CAL) an den Gesamtkaliumvorräten in 5 masseäquivalenten
Beprobungsschichten in der Variante Grünland am Standort Methau im Frühjahr 2012 ...................... 269
Abbildung 213:
Verbreitung von Erosionsgefährdungsklassen am Untersuchungsstandort Lüttewitz,
Auflösung 5 m (Datengrundlage: LfULG 2016, eigene Darstellung) ..................................................... 283
Abbildung 214:
Klassifizierte Hangneigungen in der Fläche sowie mittlere Kohlenstoffvorräte an den
Basisbeprobungspunkten am Untersuchungsstandort Lüttewitz ........................................................... 285
Abbildung 215:
Modellierte kumulierte Abflussmengen nach "kinematic routing algorithm" am
Untersuchungsstandort Lüttewitz auf Basis des DGM2 (GeoSN) ......................................................... 286
Abbildung 216:
Modellierte Abflussbahnen sowie normalisierte mittlere Kohlenstoffvorräte in der
Oberkrume (0-5 cm) an den Basisbeprobungspunkten am Untersuchungsstandort
Lüttewitz ................................................................................................................................................ 287
Abbildung 217:
Modellierte Abflussbahnen, interpolierte räumliche Verteilung der normalisierten, mittleren
Ct-Massen in der Oberkrume (0-5 cm) sowie normalisierte mittlere Ct-Gesamtmassen an
den Basisbeprobungspunkten am Untersuchungsstandort Lüttewitz .................................................... 288
Abbildung 218:
Modellierte Abflussbahnen, interpolierte räumliche Verteilung der normalisierten, mittleren
Kohlenstoffvorräte in der Oberkrume (0-5 cm) sowie normalisierte mittlere
Standardabweichungen der Ct-Gesamtvorräte an den Basisbeprobungspunkten am
Untersuchungsstandort Lüttewitz .......................................................................................................... 290

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 16
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1:
Mittlere absolute und relative Erträge am Standort Lüttewitz im Zeitraum 2002 bis 2015 .............................. 51
Tabelle 2:
Ergebnisse der Bodenuntersuchungen des IfZ in den Jahren 1995/1996 sowie 2010 auf der
Untersuchungsfläche Lüttewitz ...................................................................................................................... 55
Tabelle 3: Ergebnisse der Bodenuntersuchungen des IfZ in den Jahren 2005 sowie 2010 auf der
Untersuchungsfläche Lüttewitz (Messfelder) ................................................................................................. 56
Tabelle 4: Kohlen- und Stickstoffgehalte sowie Kohlenstoffmassen in vier Bearbeitungsvarianten am
Standort Lüttewitz für die Jahre 1999-2002 nach Daten von THIEL (2002) ................................................... 59
Tabelle 5:
Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte bzw. -massen in den obersten 5000 t Boden je Hektar in
vier Bodenbearbeitungsvarianten am Standort Lüttewitz im Frühjahr 2005 (nach KELLER
2005) .............................................................................................................................................................. 60
Tabelle 6:
Humus/C
org
- sowie N
t
-Gehalte der Versuchsfläche Methau im Herbst 1992 (Versuchsbeginn) .................... 68
Tabelle 7: Trockenrohdichten sowie Grenztiefen der Beprobungsschichten im April 2012 auf der
Untersuchungsfläche Lüttewitz ...................................................................................................................... 81
Tabelle 8: Mittlere Kohlenstoffgehalte über alle Basisbeprobungstermine in fünf Beprobungsschichten
und vier Bodenbearbeitungsvarianten am Standort Lüttewitz ...................................................................... 105
Tabelle 9:
Matrix der Signifikanzen zwischen Kohlenstoffvorräten der vier Bodenbearbeitungsvarianten
über vier Basisbeprobungstermine aus Post-Hoc-Test nach Scheffé .......................................................... 108
Tabelle 10:
Nach potentiellen Skelettanteilen korrigierte Kohlenstoffvorräte innerhalb der einzelnen Blöcke
und Bodenbearbeitungsparzellen am Standort Methau ............................................................................... 150
Tabelle 11: Nach potentiellen Skelettanteilen korrigierte Stickstoffvorräte innerhalb der einzelnen Blöcke
und Bodenbearbeitungsparzellen am Standort Methau ............................................................................... 164
Tabelle 12: Nach potentiellen Skelettanteilen korrigierte heißwasserlösliche Kohlenstoffvorräte innerhalb
der einzelnen Blöcke und Bodenbearbeitungsparzellen am Standort Methau im Herbst 2012 .................... 200
Tabelle 13: Nach potentiellen Skelettanteilen korrigierte Gesamtphosphorvorräte innerhalb der einzelnen
Blöcke und Bodenbearbeitungsparzellen am Standort Methau im Frühjahr 2012 ....................................... 243
Tabelle 14: Nach potentiellen Skelettanteilen korrigierte Gesamtkaliumvorräte innerhalb der einzelnen
Blöcke und Bodenbearbeitungsparzellen am Standort Methau im Frühjahr 2012 ....................................... 264
Tabelle 15:
Korrelationsmatrix der untersuchten Parameter am Standort Lüttewitz ....................................................... 271
Tabelle 16:
Korrelationsmatrix der untersuchten Parameter am Standort Methau ......................................................... 273
Tabelle 17:
Trockenrohdichten am Standort Lüttewitz nach 12 Versuchsjahren (nach JACOBS et al. 2015: 5) ....................... 277
Tabelle 18: Kennzahlen der C-Gehalte bzw. -Vorräte am Standort Lüttewitz im Rahmen der
4 Basisbeprobungstermine .......................................................................................................................... 284

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 17
Abkürzungsverzeichnis
BfUL
(Staatliche) Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft (Freistaat Sachsen)
C
mik
/N
mik
mikrobieller Biomasse - Kohlenstoff/Stickstoff
CFE
Chloroform Fumigation Extraktion
C
hwl
/N
hwl
heißwasserlöslicher Kohlen- bzw. Stickstoff
Ct/Nt/Pt/Kt/Mgt Kohlenstoff /Stickstoff/Phosphor/Kalium/Magnesium (gesamt)
Corg organischer Kohlenstoff
CT
Conventional Tillage (wendende Bodenbearbeitung mit dem Pflug, i.d.R. bis ca. 25-30 cm
Tiefe)
CV
Variationskoeffizient (Coefficient of Variation)
DHA Dehydrogenaseaktivität
ESM
Equivalent soil masses -> Konzept der äquivalenten Bodenmasse
GHK Gehaltsklasse
GOF Geländeoberfläche
HGS
Humusgehaltsstufe (nach Bodenkundlicher Kartieranleitung KA 5)
IfZ
Institut für Zuckerrübenforschung (Göttingen)
K (CAL)
pflanzenverfügbares Kalium (Calcium-Acetat-Laktat-Auszug)
KTBL
Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V.
LfL
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
LfULG
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
MDD
Minimal detectable difference -> kleinster ermittelbarer Unterschied
Mg (CaCl2)
pflanzenverfügbares Magnesium (Calciumchlorid - Auszug)
MN Median
MW Arithmetischer Mittelwert
Nmin
mineralischer Stickstoff (= Nitrat-N und Ammonium-N)
NT
No Tillage (Direktsaat)
OS/OBS Organische Substanz / organische Bodensubstanz
P (CAL)
pflanzenverfügbarer Phosphor (Calcium-Acetat-Laktat-Auszug)
POM
Partikuläre organische Substanz
RT
Reduced Tillage (Konservierende, nicht-wendende Bodenbearbeitung, i.d.R. bis ca. 10 –
20 cm Tiefe)
SA Standardabweichung
SOC
Soil organic carbon (Bodenkohlenstoff)
SR
Stratification ratio (Stratifizierungsverhältnis)
TM Trockenmasse
TPF Triphenylformazan
TRD Trockenrohdichte
WG Wintergerste
WRRL
Europäische Wasserrahmenrichtlinie (Richtlinie 2000/60/EG)
WW Winterweizen
ZR Zuckerrübe
ZWB
Zentralwertebereich (in der Beschreibung der Box - Whisker - Plots der Wertebereich der
zentralen Box, also die mittleren beiden Quartile bzw. 50 % aller Werte)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 18
1 Einleitung
Das (mittel)sächsische Lösshügelland stellt historisch und rezent die wichtigste und produktivste Agrarregion
Sachsens dar. Dies verdankt sie insbesondere ihren Lössböden, welche ackerbaulich sehr günstige boden-
physikalische und -chemische Eigenschaften aufweisen. Die Region wird heutzutage durch den Anbau von
Wintergetreide, Zuckerrüben, Mais und Raps auf vergleichsweise großen Schlägen dominiert. Zugleich sind
die Böden aufgrund der schluffreichen Bodenarten und des hügeligen Reliefs sehr anfällig für Wassererosion.
Die bereits historisch sehr intensive agrarische Nutzung erfuhr im 20. Jahrhundert im Rahmen der zunehmen-
den Mechanisierung der Landwirtschaft nebst Bewirtschaftung von zunehmend größeren Schlägen aufgrund
der Agrarstruktur der DDR eine weitere Intensivierung, wodurch die Problematik der Wassererosion verschärft
wurde. Dabei kam und kommt es sowohl zur Verminderung der Ertragsfähigkeit von Ackerflächen (On-site-
Schäden) als auch zum unerwünschten Eintrag von Nährstoffen in Gewässerkörper sowie von Sediment auf
Siedlungs- und Verkehrsflächen (Off-Site-Schäden).
Als eine zentrale Maßnahme der Erosionsminderung und des vorsorgenden Bodenschutzes wurde ab den
1990er Jahren durch die Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) sowie in der Folge durch das Landesamt für
Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) die Anwendung von dauerhaft konservierenden Bodenbearbei-
tungsverfahren untersucht und gefördert. Die Förderung geschah im Rahmen der Programme „Umweltgerech-
te Landwirtschaft“ (UL-Programm, Laufzeit 1992-2006) sowie „Agrarumweltmaßnahmen und Waldmehrung
(AuW-Programm, Laufzeit 2007-2013). Die positiven Effekte konservierender Bodenbearbeitungsverfahren im
Hinblick auf eine Reduzierung der Wassererosionsanfälligkeit, insbesondere aufgrund höherer Bodenbede-
ckungsgrade sowie Aggregatstabilität, wurden durch zahlreiche Untersuchungen bestätigt, u. a. auf der 1992
angelegten Dauerversuchsfläche in Methau (E1-Versuch). Zudem wurden die Auswirkungen konservierender
Bodenbearbeitungsverfahren auf verschiedene bodenphysikalische, -chemische und -biologische Parameter
z. B. im Rahmen des „Elbeprojekt“ der LfL (S
CHMIDT ET AL. 2002) untersucht.
Neben der wissenschaftlich belegten Verminderung der Wassererosion durch den Einsatz konservierender
Bodenbearbeitungsverfahren sind in den letzten Jahren und Jahrzehnten insbesondere deren Auswirkungen
auf den Humushaushalt des Bodens in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen getreten. Während
höhere Humusgehalte einerseits aufgrund einer damit verbundenen höheren Aggregatstabilität ebenfalls der
Wassererosion vorbeugen, können sie andererseits zugleich durch eine verbesserte Nährstoff- und Wasser-
speicherkapazität zu einer Erhöhung der Ertragsfähigkeit von Böden beitragen. Zudem könnten landwirt-
schaftliche Böden, bei einer substantiellen Erhöhung der C-Vorräte durch entsprechende Bewirtschaftungs-
maßnahmen, einen Beitrag zur klimawirksamen Sequestrierung von Treibhausgasen leisten (L
AL et al. 2012).
Zu den Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren auf die C-Vorräte und -Dynamik im Bo-
den existieren weltweit bereits zahlreiche Untersuchungen mit sehr unterschiedlichen Ergebnissen. Dies liegt
zum einen an den sehr unterschiedlichen Ausgangsbedingungen an den Untersuchungsstandorten (Klima,
Bodeneigenschaften, Bewirtschaftungssysteme), zum anderen an sehr unterschiedlichen methodischen Her-
angehensweisen. In vielen Untersuchungen wird dabei eine Erhöhung der C-Vorräte bei geringeren Bodenbe-
arbeitungsintensitäten ermittelt, wobei insbesondere die Zunahme der C-Gehalte in der Oberkrume sehr cha-
rakteristisch ist. Entscheidend für die Bilanzierung ist letztlich, ob diese Zugewinne in der Oberkrume durch
eine entsprechende Abnahme in der Unterkrume ausgeglichen werden. Zudem besteht die Vermutung, dass
bei geringen Bodenbearbeitungsintensitäten eine ausreichende Verfügbarkeit von Nährstoffen in allen Berei-
chen der Krume aufgrund der ausbleibenden Homogenisierung derselben nicht gegeben ist, sodass es zu
Ertragseinbußen kommen kann.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 19
Für die Region Mittelsachsen wurden bereits im Rahmen des Elbeprojektes (SCHMIDT ET AL. 2002) sowie
durch die Arbeiten von T
HIEL (2002, 2010) und KELLER (2006) wertvolle Erkenntnisse zur Entwicklung der
C-Gehalte bzw. -Vorräte gewonnen. Hinzu kommen Ergebnisse aus der Auswertung von Dauerfeldversuchen
der Südzucker AG durch das Institut für Zuckerrübenforschung (IfZ), insbesondere am Standort Lüttewitz
(K
OCH 2010, JACOBS et al. 2015). Im Rahmen der genannten Untersuchungen wurden allerdings jeweils nur
zu einem Zeitpunkt bzw. für eine sehr begrenzte Anzahl an Feldwiederholungen entsprechende Ergebnisse
ermittelt, welche größtenteils auf eine Erhöhung der C-Vorräte bei geringer Bodenbearbeitungsintensität hin-
deuten. Aufgrund der in diesen Untersuchungen aufgetretenen und auch aus anderen Arbeiten bekannten
starken räumlichen und zeitlichen Schwankungen der C-Gehalte bzw. -Vorräte landwirtschaftlicher Böden
bestand daher die Notwendigkeit einer breiter und länger angelegten Untersuchung zur Entwicklung und Dy-
namik der C-Vorräte an repräsentativen Standorten in Mittelsachsen.
Im Rahmen des Projektes „C-Status und -Dynamik sowie Grundnährstoffversorgung nach 20-jährigem Pflug-
verzicht“ (Laufzeit: 10/2014-11/2016) wurden die mittelsächsischen Standorte Methau und Lüttewitz über
mehrere Vegetationsperioden (2012-2015) intensiv hinsichtlich der Kohlenstoff- und Nährstoffdynamik (C, N,
P, K, pH) untersucht. Hinzu kam die Erfassung mehrerer bodenchemischer und -biologischer Parameter
(heißwasserlöslicher Kohlenstoff, mikrobieller Kohlenstoff, Bodenenzyme), die Erkenntnisse über kurz- und
mittelfristige Veränderungen der Umsatzdynamik liefern. Zudem wurde die praxisrelevante Fragestellung un-
tersucht, wie sich ein erneuter ein- bis zweimaliger Pflugeinsatz auf einer langjährig konservierend bzw. in
Direktsaat bestellten Fläche auf diese C-Dynamik auswirkt.
In der vorliegenden Publikation werden die Ergebnisse der Untersuchung vorgestellt. Dabei erfolgt zunächst
eine umfangreiche Dokumentation des Forschungstandes zur C-Dynamik im Boden sowie den Auswirkungen
von Bodenbearbeitungsverfahren auf diese. Zudem werden die in diesem Zusammenhang, insbesondere in
den USA, häufig verwendeten Konzepte der Bodenqualität und des Stratifizierungsverhältnisses kurz vorge-
stellt. Zur besseren Einordnung der Ergebnisse erfolgt eine ausführliche Darstellung der Untersuchungsstan-
dorte sowie -methoden.
Aus Gründen der Dokumentation und Nachvollziehbarkeit werden die erzielten Ergebnisse sehr umfangreich
vorgestellt, wobei der Schwerpunkt auf dem zentralen Parameter Kohlenstoff liegt.
Abschließend erfolgt eine Diskussion der erzielten Ergebnisse nebst Einordnung vor dem Hintergrund der
genannten Voruntersuchungen sowie den Ergebnissen anderer Studien. Es werden Gemeinsamkeiten und
Unterschiede beider Standorte benannt und weiterer Forschungsbedarf aufgezeigt. Zudem werden die bei der
Untersuchung aufgetretenen Probleme und Unsicherheiten diskutiert.
Am Ende dieser Publikation findet sich eine umfangreiche Literaturliste zum Thema.
2 Stand des Wissens
2.1 Nährstoffe und Kohlenstoff im Boden
2.1.1
Pflanzennährstoffe im Boden
Nährstoffe stellen im Boden, neben Wasser, die wichtigste Ressource für das Pflanzenwachstum und damit
die landwirtschaftliche Pflanzenproduktion dar. Die Fähigkeit eines Bodens, Früchte bzw. Erträge zu erzeu-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 20
gen, wird als Bodenfruchtbarkeit, Ertragsfähigkeit oder Produktivität bezeichnet (SCHEFFER & SCHACHTSCHABEL
2002: 273).
Als Nährelemente werden jene 14 Elemente bezeichnet, ohne die ein Pflanzenwachstum nicht möglich ist.
Diese werden, nach den jeweils benötigten Mengen, in Makro- und Mikroelemente unterteilt. Zu den Makro-
elementen zählen Stickstoff, Kalium, Calcium, Magnesium, Phosphor und Schwefel. Zu den Mikroelementen
gehören Chlor, Eisen, Mangan, Zinn, Bor, Kupfer, Molybdän und Nickel. Hinzu kommen viele weitere Elemen-
te wie Silizium, Natrium und Kobalt, die als nützliche Elemente bezeichnet werden und Wachstum sowie Re-
sistenz der Pflanzen fördern und u. U. unspezifische Funktionen der essenziellen Elemente übernehmen kön-
nen. Die Elemente werden von den Pflanzen über die Wurzeln, meist als Ionen, aufgenommen. Die aufnehm-
baren Formen der Nährelemente werden als Nährstoffe bezeichnet (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002:
273). Die Aufnahme durch die Pflanzen ist dabei insbesondere durch die im Boden vorhandene Menge des
jeweiligen Nährstoffes begrenzt, allerdings auch durch weitere (bodenchemische) Faktoren wie den pH-Wert
oder Ionenkonkurrenz.
Ein Teil der Nährstoffe ist am Boden an die organische Substanz (OS) gebunden. Diese werden, wenn sie
nicht als austauschbare Ionen in der OS vorliegen, erst nach dem Abbau, d. h. der Mineralisierung der organi-
schen Substanz zu einfachen anorganischen Stoffen pflanzenverfügbar.
Im Rahmen von landwirtschaftlicher Pflanzenproduktion werden, um ausreichende Gehalte an leicht verfügba-
ren Nährstoffen und damit möglichst hohe Erträge zu gewährleisten, Nährstoffbilanzen aufgestellt. Nährstoff-
entzüge finden insbesondere über den Pflanzenentzug, die Auswaschung, die Bodenerosion, das Entweichen
als Gas (insbesondere Stickstoffverbindungen) sowie die Immobilisierung statt. Bei den Nährstoffvorräten im
Boden handelt es sich zunächst grundsätzlich zum überwiegenden Teil um native Nährstoffe, welche aus den
Ausgangsgesteinen der Bodenbildung stammen. Die weitere Nährstoffzufuhr (in der Landwirtschaft) erfolgt
hauptsächlich über die mineralische und organische Düngung sowie in geringerem Ausmaß über den Nieder-
schlag, die Atmosphäre und das Grundwasser (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002: 274).
Da die Aufnahme der Nährstoffe über die Wurzeln erfolgt, sind die Durchwurzelungsintensität und -tiefe des
Bodens sowie die (kurzfristige) Nährstoffverfügbarkeit im Wurzelraum die entscheidenden Steuergrößen für
die Nährstoffversorgung der Pflanzen. Die Durchwurzelungsintensität und -tiefe hängt dabei insbesondere von
der Pflanzenart und von bodenphysikalischen Parametern (z. B. Lagerungsdichte) ab und kann bei Getreide
100 – 150 cm und bei der Zuckerrübe mehrere Meter betragen. Die Hauptmenge der Wurzelmasse (>90 %)
befindet sich dabei im Ackerbau in den obersten 40 cm, bei flachwurzelnden Kulturarten wie Mais sogar in
einem noch flacheren Bereich des Oberbodens.
Die Nährstoffverfügbarkeit im Wurzelraum hängt von der Konzentration bzw. Aktivität eines Nährelementes in
der (wurzelnahen) Bodenlösung, dem Vorrat des jeweiligen Nährelementes, der Rate der Nachlieferung sowie
dem Aufschließungsvermögen der Pflanze ab (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002: 277). Letzteres wird durch
die Wurzeldichte, die Art und Menge der Wurzelausscheidungen sowie die mikrobielle Aktivität in der Rhi-
zosphäre bestimmt.
Die Bestimmung der Nährstoffversorgung des Bodens erfolgt häufig über chemische Bodenuntersuchungen.
Dabei werden Bodenmischproben im Hauptwurzelraum genommen und mit Hilfe von Extraktionsmitteln (Was-
ser, Salzlösungen, Säuren oder Komplexbildner) die Mengen an pflanzenverfügbaren Nährelementen im
Feinboden (< 2 mm) bestimmt. Die ermittelten Gehalte (g kg
-1
o.ä.) können, nach Ermittlung der Lagerungs-
dichte des Bodens, auf Volumeneinheiten Boden oder Bodenmassen sowie Flächen bezogen werden.
Aus der Beziehung zwischen den Nährstoffgehalten der Böden und den erzielten Erträgen kann eine Einord-
nung dieser Gehalte in Gehaltsklassen mit je einem unteren und oberen Grenzwert sowie Düngungsempfeh-
lungen abgeleitet werden. Der Verband Deutscher Landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsan-
stalten (VDLUFA) unterscheidet dabei, je nach Nährstoff und nach Landnutzungsart, Bodenart und Gehalt an

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 21
organischer Substanz bis zu sechs Gehaltsklassen (A - F). In Sachsen wird eine Einteilung in fünf Gehalts-
klassen (A - E) vorgenommen (S
ÄCHSISCHE LANDESANSTALT FÜR LANDWIRTSCHAFT 2007). Dabei wird die Ge-
haltsklasse C als Bereich optimaler Nährstoffgehalte definiert, bei der eine Erhaltungsdüngung empfohlen
wird, welche den ermittelten Nährstoffentzug ausgleicht. In den Gehaltsklassen A und B wird eine um 66 %
bzw. 33 % über der Erhaltungsdüngung, in der Gehaltsklasse D eine um 50 % darunter liegende Düngung
empfohlen. In der Gehaltsklasse E wird keine Düngung empfohlen (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002:
283 f.).
Die genaue Erfassung von Nährstoffgehalten kurze Zeit nach einer Düngung ist häufig schwierig, da je nach
Witterung und Bodenbearbeitung die ausgebrachten Nährstoffe mehr oder weniger stark im Bodenprofil verla-
gert werden. Zudem kommt es, insbesondere im Hinblick auf eine schichtbasierte Angabe von Gehalten, zu
Verzerrungen aufgrund von Heterogenitäten der Nährstoffverteilung.
2.1.2
Kohlenstoff im Boden
Der Boden stellt, nach der Lithosphäre, das zweitgrößte terrestrische Kohlenstoffreservoir dar, noch deutlich
vor der Biosphäre (R
ICE 2005: 165). Nach LAL et al. (2012: 1) sind weltweit ca. 2300 Gt Kohlenstoff in den
obersten 3 m der Erdoberfläche bzw. des Bodens als organischer Bodenkohlenstoff (SOC) gespeichert, hinzu
kommen ca. 1700 Gt im Permafrost, 600 Gt im Torf sowie 1700 Gt als anorganischer Bodenkohlenstoff (C
i org
).
Diese Autoren geben weiterhin an, dass durch Abholzung und Landnutzungsänderungen im Rahmen land-
wirtschaftlicher Aktivitäten in den letzten 12 000 bis 14 000 Jahren insgesamt 476 Gt C freigesetzt wurden,
wovon ca. 70 - 90 Gt auf die Böden entfallen. Für die mittleren Breiten werden SOC-Verluste durch Rodung
von Wäldern und Umwandlung in Ackerland von 32 % (+-20 %) in den obersten 29 cm (+-14 cm) angegeben
(P
OEPLAU et al. 2011), wobei ein neues Gleichgewicht, auf einem niedrigen Niveau, etwa 23 Jahre nach der
Umwandlung erreicht werde.
2.1.2.1 Die organische Bodensubstanz (OBS)
Der organische Kohlenstoff ist Hauptbestandteil der organischen Bodensubstanz (OBS). Diese umfasst „alle
in und auf dem Mineralboden befindlichen abgestorbenen pflanzlichen und tierischen Stoffe und deren organi-
sche Umwandlungsprodukte“ (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002: 51) und wird häufig auch als Humus be-
zeichnet. Einige Autoren differenzieren zwischen den Begriffen, diese Diskussion wird hier allerdings nicht
aufgegriffen und die Begriffe werden in der vorliegenden Arbeit synonym verwendet.
Die Umwandlung von Streustoffen, zu denen oberirdisch abgestorbenen Pflanzenteile sowie tote Wurzeln und
Bodenorganismen zählen, zu Huminstoffen wird als Humifizierung bezeichnet.
Die organische Substanz enthält neben Kohlenstoff noch viele weitere Elemente, insbesondere auch Pflan-
zennährstoffe, was ihre Bedeutung für die Nährstoffversorgung von Böden erklärt. Der Kohlenstoffgehalt der
organischen Substanz schwankt je nach Zusammensetzung zwischen ca. 40 und 70 %. Auf der Basis langjäh-
riger Untersuchungen wird in Deutschland häufig mit einem mittleren C-Gehalt der OS von 58 % gearbeitet
(K
OLBE & ZIMMER 2015: 17), was dem Mittelwert von isolierten Huminsäuren entspricht (SCHEFFER & SCHACHT-
SCHABEL
2002: 75) und woraus sich eine Umrechnung der C
org
-Gehalte in Humusgehalte nach der folgenden
Formel ergibt:
C
org
-Gehalt x 1,724 = Humusgehalt
Zur Vermeidung der Unsicherheit, die sich aus den Schwankungen der C-Gehalte der OS ergibt, wird in der
wissenschaftlichen Literatur häufig nur der C
org
-Gehalt angegeben. Im Zweifel ist aber, bei Angabe des Um-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 22
rechnungsfaktors, eine Umrechnung jederzeit problemlos möglich. Wenn der Boden auch anorganischen Koh-
lenstoff (C
inorg
) enthält, muss die Menge an C
org
nach der folgenden Formel berechnet werden:
C
org
= C
t
(Gesamtkohlenstoff) - C
inorg
Dies ist besonders bei pH-Werten ab 7 bzw. dem Einsatz von karbonathaltigen Düngern erforderlich.
Die durchschnittlichen relativen Nährstoffgehalte von Humus auf Ackerland im Vergleich zum Kohlenstoffge-
halt (C = 100 %) betragen laut K
OLBE & ZIMMER (2015: 56):
Stickstoff = 10 %
Phosphor = 1,4 %
Kalium = 0 %
Schwefel = 1,1 %
2.1.2.2 Bedeutung und Menge der organischen Substanz
Grundsätzlich basiert die große Bedeutung der OS im Boden auf verschiedenen physikalischen, chemischen
und biologischen Aspekten bzw. Funktionen. Dazu zählen die Aggregierung von Bodenpartikeln bzw. Aggre-
gatstabilität, eine lockere Lagerung des Bodens, die Ausbildung eines Porensystems, die Wasserspeicherka-
pazität, die Kationenaustauschkapazität, die Bindung von Nähr- und Schadstoffen sowie die Bedeutung als
Nahrungsquelle für Bodenorganismen (R
ICE 2005: 166 f.).
Dies hat zur Folge, dass der Erhalt von standorttypischen Gehalten an organischer Substanz bzw. Bodenkoh-
lenstoff als zentral für den Erhalt der Bodenfruchtbarkeit sowie der landwirtschaftlichen Produktivität eines
Standortes angesehen wird. Die C
org
-Gehalte der Oberböden bzw. der Krume (ca. 0-30 cm) auf Ackerstandor-
ten in Deutschland liegen normalerweise zwischen 0 und 2 - 2,5 % (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002: 62,
K
OLBE & ZIMMER 2015: 11). Dabei enthalten deutsche Ackerböden im Mittel 100 - 200 t Humus ha
-1
(bzw. 58 -
116 t C
org
ha
-1
), wobei Schwarzerden und Kolluvisole aufgrund der höheren Humusgehalte im Unterboden
auch noch wesentlich höhere Mengen enthalten können.
H
EINEMEYER & GENSIOR (in HÜTTL et al. 2008: 186) geben für eine Gesamtfläche von ca. 125 000 km
2
minera-
lischer, ackerbaulich genutzter Böden in Deutschland einen C
org
-Vorrat in der Krume (0-30 cm) von 989 Mt an,
was einer Masse von 79 t C ha
-1
entspricht.
Die Humusgehalte von Ackerböden sind dabei je nach Standort sehr variabel und das Ergebnis folgender
Faktoren (nach K
OLBE & ZIMMER 2015: 12):
Geologisches Ausgangsmaterial der Bodenbildung
Textur des Bodens
Klima
Grund- und Stauwasserstand
Landnutzungsart
Anbauverhältnis der Kulturarten (Fruchtfolge)
Art und Intensität der Bewirtschaftung (Düngung, Bodenbearbeitung)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 23
Es bestehen allerdings nach wie vor große Unsicherheiten in Bezug auf die Humusversorgung von landwirt-
schaftlich genutzten Böden in Deutschland sowie die standorttypischen Humusgehalte. So formulieren H
ÜTTL
et al. (2008) als zentrales Ergebnis ihrer Untersuchung sowie eines fachspezifisches Expertenworkshops ei-
nen „
dringenden Bedarf zu einer flächenhaften Erfassung der Humusgehalte (C
org
) sowie weiterer Parameter,
die den Humushaushalt (C
org
/N
t
, C
org
-Vorräte) adäquat charakterisieren
“ (Zusammenfassung, ohne Seitenan-
gabe). Dieser Bedarf ergibt sich sowohl aus Zielen der Treibhausreduktion als auch aus den Forderungen des
Bundes-Bodenschutzgesetztes zum Erhalt standorttypischer Humusgehalte sowie im Vorgriff auf eine europä-
ische Bodenrahmenrichtlinie.
Die größten Unsicherheiten bestehen in Bezug auf die C-Vorräte im Unterboden sowie die in diesem ablau-
fenden Prozesse und Bindungsmechanismen organischer Substanzen (H
ÜTTL et al. 2008: 72). Dies gilt, trotz
relativ geringer C-Gehalte im Unterboden, aufgrund der Lagerungsdichten sowie der Mächtigkeit des Unter-
bodens auch für die C-Sequestrierungspotenziale sowie die relevanten Quellen organischer Substanzen.
2.1.2.3 Die Bestimmung von C-Gehalten
Die möglichst exakte Bestimmung der C-Gehalte von Ackerschlägen unterliegt insbesondere aufgrund von
räumlicher und zeitlicher Variabilität dieser Gehalte erheblichen Schwierigkeiten (H
ÜTTL et al. 2008). Die räum-
liche Variabilität ist dabei insbesondere vom Ausgangsmaterial der Bodenbildung, dem Relief sowie den Bo-
denverhältnissen abhängig. So wurden auf einem heterogenen Schlag von 7 ha unter Praxisbedingungen
Unterschiede von bis zu 0,7 %-Punkte C
org
festgestellt (nach KÖRSCHENS 2010: 381). Der räumlichen Variabili-
tät der C-Gehalte kann, bei relativ homogenen Bodenverhältnissen auf dem Untersuchungsschlag, durch eine
hohe Zahl an Wiederholungen begegnet werden, sodass geringe Konfidenzintervalle erreicht werden, wobei
dies mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Heterogene Flächen bzw. Schläge sollten hingegen möglichst in
sinnvolle homogene Einheiten unterteilt werden, um flächenbezogene C-Gehalte verlässlich angeben zu kön-
nen.
Zudem existiert eine hohe zeitliche Variabilität der C
org
-Gehalte, die bis zu 0,2 %-Punkte C
org
während der
Vegetationszeit betragen kann (K
ÖRSCHENS 2010: 381). Auch im Verlauf der Jahre sind die Schwankungen
erheblich und betrugen auf verschiedenen Ackerstandorten in Deutschland ca. 0,15 %-Punkte C
org
(ebd.).
Vor diesem Hintergrund sind Aussagen zur mittel- bis langfristigen Entwicklung von C
org
-Gehalten von Acker-
standorten selbst bei relativ homogenen Bodenverhältnissen erst nach ca. 10 - 20 Jahren möglich und erfor-
dern sowohl eine regelmäßige Bestimmung der C
org
-Gehalte als auch eine starke Normierung bei der Vorge-
hensweise. Diese Voraussetzungen sind am ehesten bei der Auswertung von Dauerfeldversuchen gegeben,
wie sie in der landwirtschaftlichen Forschung üblich sind (R
ICHTER et al. 2007). Zudem wird empfohlen, die
Beprobungen zur Ermittlung der C-Gehalte stets im Frühjahr vor Beginn der Vegetationsperiode vor Ausbrin-
gung von organischen und mineralischen Düngemitteln sowie in möglichst geringen zeitlichen Abständen
durchzuführen (H
ÜTTL et al. 2008).
Weiterhin zu beachten ist der Fehler im Rahmen der analytischen Bestimmung von C
org
, welchen KÖRSCHENS
(2010: 383) auf 10 - 20 % des Gesamtfehlers schätzt. Dies liegt zum einen am teilweisen Einbezug des Eda-
phons in die Analytik, weil es sich vor der Analyse kaum abtrennen lässt. Dieser Fehler beträgt aber selten
mehr als 10 % (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002: 75). Hinzu kommt die Streuung der Messdaten selbst. Im
Rahmen eines Ringversuches wurden Spannweiten der Messvariabilität von 0,1 - 0,31 % C
org
ermittelt, die
positiv mit den Gesamtgehalten korrelierten
(KÖRSCHENS 2010: 383). Daher sollten aus Plausibilitätsgründen
auch immer der N
t
-Gehalt bestimmt und das C/N-Verhältnis berechnet werden.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 24
2.1.2.4
C-Pools im Boden
Im Hinblick auf das Verständnis und die Modellierung des C-Umsatzes und -Kreislaufs im Boden wurden ver-
schiedene Modelle vorgeschlagen, die verschiedenen Arten organischer Substanzen im Boden zu unterteilen
bzw. zu klassifizieren. Für diese Klassen werden häufig die Begriffe Fraktionen oder Pools genutzt.
In der deutschen Bodenkunde wurde die organische Bodensubstanz, häufig auch als Huminstoffe bezeichnet,
traditionell in drei chemische Fraktionen unterteilt, die Humine, Huminsäuren und Fulvosäuren. Dabei werden
die Gruppen nach Farbe, C- und N-Gehalt, Molekulargewicht, den funktionellen Gruppen sowie der Löslichkeit
in verschiedenen Extraktionsmitteln unterschieden.
Eine häufige (physikalische) Unterteilung wird nach der Dichte bzw. Korngröße in eine leichte, intermediäre
und schwere Fraktion vorgenommen (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002: 76). Die leichte Fraktion beinhaltet
dabei zumeist v. a. die partikuläre organische Substanz (POM), die schwere Fraktion die organo-
mineralischen Verbindungen.
Eine weitere Einteilung orientiert sich an der Umsetzbarkeit sowie Verweilzeit im Boden und unterscheidet
eine labile, eine intermediäre und eine passive Fraktion (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002: 65). Die labile
Fraktion hat eine Verweilzeit von wenigen Monaten bis zu einigen Jahren und macht ca. 1 – 5 % der OBS aus.
Sie hat eine große Bedeutung für die kurzfristige Nährstoffversorgung der Böden. Die intermediäre Fraktion
hat eine mittlere Verweildauer von 10 - 50 Jahren und ist für die mittel- bis langfristige Fruchtbarkeit der Böden
verantwortlich. Sie spielt eine große Rolle bei der Aggregierung im Boden und ist durch diese vor dem Abbau
geschützt. Ihre Dynamik wird bei Ackerböden daher häufig mit Bewirtschaftungs- und Bodenbearbeitungs-
maßnahmen in Verbindung gebracht. Die passive Fraktion hat mittlere Verweilzeiten von Hunderten bis Tau-
senden Jahren und wird teilweise als inerte Fraktion bezeichnet, welche nicht oder kaum abbaubar ist (ebd.).
P
RECHTEL et al. (2009) schlagen eine Einteilung der OBS in funktionale Fraktionen bzw. Pools vor, welche
eine spezifische Indikatorwirkung für den Kohlenstoffkreislauf im Boden haben und analytisch gut zu differen-
zieren sind:
Mikrobielle Biomasse (C
mik
)
aktiver Pool, große Bedeutung für den Nährstoffkreislauf; C
mik
/C
org
-Verhältnis
als Indikator für Änderungen in der C-Dynamik.
Nicht mineralisch gebundene Fraktion (leichte bzw. partikuläre Fraktion)
aktiver Pool, große Bedeutung
für den Nährstoffkreislauf.
Mineralisch gebundene Fraktion
passiver Pool, Bedeutung als Ionenpuffer und für die Bodenstruktur.
Differenzierung der OBS nach Nah-Infrarot (NIR)- und Mittel-Infrarot (MIR)-Spektroskopie
Aussagen über
physiko-chemische Eigenschaften bzw. Qualität der OBS, Bedeutung für alle Bodenfunktionen.
Im Hinblick auf die Fragestellungen der vorliegenden Untersuchung, welche sich mit Änderungen der C-
Dynamik innerhalb einiger Monate bzw. Jahre befasst, sind die funktionalen Fraktionen der mikrobiellen Bio-
masse und der leichten bzw. partikulären Fraktion von besonderer Bedeutung. Neben der mikrobiellen Bio-
masse wurde daher die analytische Fraktion des heißwasserlöslichen Kohlenstoffs (C
hwl
) als leicht umsetzbare
Fraktion gewählt, welche als sehr aussagekräftig in Bezug auf bewirtschaftungsbedingte Veränderungen der
Humusdynamik gilt (H
ÜTTL et al. 2008). Dieses Vorgehen wurde von SCHULZ (2004) für drei unterschiedliche
Standorte bzw. Bodentypen in Deutschland etabliert und in weiteren Studien (z. B. W
EIGEL et al. 2011) bestä-
tigt. Auch von anderen Autoren (L
EINWEBER et al. 1995, SPARLING et al. 1998) wurde dieser Parameter bereits
erfolgreich zur Beantwortung von Fragen zur C-Dynamik im Boden eingesetzt. S
HI & MARSCHNER (2014) stel-
len zudem eine Beziehung zwischen den Fraktionen C
mik
und C
hwl
her. Neben den ermittelten Gehalten bzw.
Massen der jeweiligen Fraktion ist häufig auch deren prozentualer Anteil am Gesamtkohlenstoff aufschluss-
reich im Hinblick auf Variantenvergleiche oder die Interpretation von Umsatzprozessen im Boden.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 25
2.2 Landwirtschaftliche Bodenbearbeitungsverfahren und ihr
Einfluss auf die Kohlenstoffdynamik des Bodens
2.2.1
Bodenbearbeitung in der Landwirtschaft
Die mechanische Bearbeitung des Bodens zur positiven Beeinflussung der physikalischen, chemischen und
biologischen Prozesse im Boden im Hinblick auf den Anbau von Nutzpflanzen gehört weltweit zum Kern der
landwirtschaftlichen Praxis und ist im Grunde so alt wie die Landwirtschaft selbst.
Die Bodenbearbeitung dient dabei als Voraussetzung für die folgenden Ziele (D
IEPENBROCK et al. 2012: 58):
Gleichmäßige Aussaat in der erforderlichen Tiefe
Rasches Keimen
Möglichst vollständiger Aufgang der Saat
Intensive Durchwurzelung
Neben der Herstellung des optimalen Bodengefüges zur Sicherstellung der genannten Ziele dient die Boden-
bearbeitung zudem der mechanischen Unkrautbekämpfung, welche insbesondere in der konventionellen
Landwirtschaft als wichtigste Alternative zur chemischen Unkrautbekämpfung mittels Herbiziden anzusehen
ist.
Dabei werden folgende bodenmechanische Arbeitswirkungen unterschieden (D
IEPENBROCK et al. 2012: 58):
Wenden: Einbringen von Pflanzenresten und organischem Dünger, vorübergehende Beseitigung von Un-
kräutern und unerwünschten Nutzpflanzen; Herstellung einer störungsfreien („sauberen“) Bodenoberfläche
Lockern: Beseitigung von Verdichtungen aus natürlicher Sackung sowie dem Befahren mit Maschinen und
Transportfahrzeugen, Herstellung eines optimalen Gefügezustandes
Mischen: Einarbeitung von organischem und mineralischem Dünger, Homogenisierung von Nährstoffkon-
zentrationen in der Krume
Krümeln: Optimierung des Wasser-, Wärme- und Lufthaushaltes
Einebnen: Begradigung der Bodenoberfläche zur gleichmäßigen Ablage des Saatgutes
Das wichtigste bzw. am weitesten verbreitete Bodenbearbeitungsgerät der Landwirtschaft ist der Pflug, wel-
cher das traditionelle Bodenbearbeitungsgerät darstellt. Die Bodenbearbeitung mit dem Pflug wird daher in
vielen wissenschaftlichen Untersuchungen als „Konventionelle Bodenbearbeitung“ (engl. Conventional Tillage,
Abk. CT) bezeichnet.
Bei der konventionellen Bodenbearbeitung mit dem Scharpflug werden balkenförmige Bodenstreifen aus dem
Bodenverband herausgeschnitten und gewendet, gelockert und gekrümelt wieder abgelegt. Die Schnittbreite
der Pflugschare beträgt dabei 30 - 50 cm, die Bearbeitungstiefe kann frei gewählt werden, beträgt aber übli-
cherweise 20 – 30 cm. Das Resultat des Pflügens wird häufig als „Reiner Tisch“ bezeichnet (D
IEPENBROCK
et al. 2012: 69), da i. d. R. eine vollständige Einarbeitung von auf oder nahe der Bodenoberfläche gelegenen
Stoffen (Erntereste, Düngemittel) erfolgt. Diese (Teil)Brache ist aufgrund der fehlenden Bodenbedeckung und
des Heraufpflügens von wenig stabilem Boden sehr anfällig für Bodenverschlämmung und Bodenerosion.
Aus Gründen des Bodenschutzes und der Einsparung von steigenden Energie- und Arbeitskosten wurden in
vergangenen Jahrzehnten verschiedene pfluglose Bodenbearbeitungssysteme entwickelt, welche allgemein
als „Konservierende Bodenbearbeitung“ (engl. Conservation Tillage oder Reduced Tillage, Abk. RT) oder
Nichtwendende Bodenbearbeitung (KTBL 2015) bezeichnet werden. Am konsequentesten wird dieser Gedan-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 26
ke bei der Direktsaat (engl. No Tillage, Abk. NT) umgesetzt, welche vollständig auf mechanische Bodenbear-
beitungsverfahren verzichtet.
In der konservierenden Bodenbearbeitung (RT) kommen i.d.R. Geräte mit lockernder - mischender Wirkung
zum Einsatz. Dazu gehören z. B. Scheibenegge und Grubber. Die Scheibenegge sorgt durch mehrere hinter-
einandergeschaltete Reihen von abrollenden Werkzeugen für eine intensive Durchmischung und das Einmul-
chen von Wurzel- und Ernterückständen sowie Düngemitteln. Daher kommt auch die häufig genutzte Be-
zeichnung Mulchsaat. Der Grubber arbeitet mit in den Boden eingreifenden Zinken in mehreren Reihen, wel-
che ebenfalls mischend wirken und deren Eingriffs- bzw. Arbeitstiefe variiert werden kann. Dabei kann eine
größere Arbeitstiefe als mit der Scheibenegge erzielt werden (D
IEPENBROCK et al. 2012: 70 f.), weswegen der
Grubber hauptsächlich bei der Stoppelbearbeitung sowie zur Stoppel- und Grundbodenbearbeitung zum Ein-
satz kommt.
Zudem kommen bei allen Bodenbearbeitungsverfahren z.T. Unterbodenlockerungsverfahren bzw. -geräte zum
Einsatz, welche insbesondere durch die Bearbeitung entstandene Krumenbasisverdichtungen beseitigen sol-
len (D
IEPENBROCK et al. 2012: 74). Dabei kommen Geräte mit Zinken zum Einsatz, die Schwergrubbern ähn-
lich sind. Damit kann bis in Tiefen von 80 cm gelockert werden, wobei große Zugkräfte und trockene Boden-
bedingungen vonnöten sind.
Beim System der Direktsaat wird keine Bodenbearbeitung durchgeführt. Es sind spezielle Direktsämaschinen
im Einsatz, welche flache Saatschlitze öffnen, in denen das Saatgut abgelegt wird. Erntereste verbleiben
komplett auf der Bodenoberfläche.
In der wissenschaftlichen Literatur ist die Terminologie zu den Bodenbearbeitungsverfahren nicht einheitlich.
Dies liegt zum einen an der Vielzahl der gängigen und möglichen Bodenbearbeitungsgeräte nebst unter-
schiedlichen Eingriffstiefen und -intensitäten. Zum anderen handelt es sich um nicht einheitliche Begriffe für
ähnliche Verfahren.
Trotz der normativen Konnotationen der Begriffe „konventionell“ und „konservierend“ werden sie aufgrund
ihrer starken Verbreitung in der Literatur aus Gründen der Vergleichbarkeit auch im Rahmen dieser Untersu-
chung verwendet. Im Hinblick auf die beiden Untersuchungsstandorte und die dort praktizierten
(Grund)Bodenbearbeitungsverfahren wird dabei i.d.R. von Varianten bzw. (Boden)Bearbeitungsvarianten ge-
sprochen. Die genaue Bezeichnung derselben wird aus der jeweiligen Terminologie des Versuches über-
nommen (vgl. T
HIEL 2002, KELLER 2006, LFULG 2012).
Während die (intensive) Bodenbearbeitung den Nutzpflanzenbau positiv beeinflussen kann, sind mit ihr auf-
grund des starken Eingriffs in das System Boden zahlreiche unerwünschte Nebeneffekte verbunden. Dazu
zählen Bodenerosion, Bodenverdichtung, Beeinträchtigung des Bodenlebens sowie Nährstoffmobilisierung zu
unerwünschten Zeitpunkten nebst Nährstoffaustrag (D
IEPENBROCK et al. 2012: 78).
Rechtlich findet dieses Prinzip im Konzept der guten fachlichen Praxis (gfP), welches durch das BundesBo-
denSchutzGesetz (BBodSchG) von 1999 in § 17 konkretisiert wird, seinen Ausdruck. Dort ist festgelegt, dass
„1. die Bodenbearbeitung unter Berücksichtigung der Witterung grundsätzlich standortangepasst zu erfolgen
hat,
2. die Bodenstruktur erhalten oder verbessert wird,
3. Bodenverdichtungen, insbesondere durch Berücksichtigung der Bodenart, Bodenfeuchtigkeit und des von
den zur landwirtschaftlichen Bodennutzung eingesetzten Geräten verursachten Bodendrucks, so weit wie
möglich vermieden werden,
4. Bodenabträge durch eine standortangepaßte Nutzung, insbesondere durch Berücksichtigung der
Hangneigung, der Wasser- und Windverhältnisse sowie der Bodenbedeckung, möglichst vermieden werden,
5. die naturbetonten Strukturelemente der Feldflur, insbesondere Hecken, Feldgehölze, Feldraine und

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 27
Ackerterrassen, die zum Schutz des Bodens notwendig sind, erhalten werden,
6. die biologische Aktivität des Bodens durch entsprechende Fruchtfolgegestaltung erhalten oder gefördert
wird und
7. der standorttypische Humusgehalt des Bodens, insbesondere durch eine ausreichende Zufuhr an organi-
scher Substanz oder durch Reduzierung der Bearbeitungsintensität erhalten wird.“
Im Rahmen des BBodSchG sowie in der Literatur zu den Auswirkungen der verschiedenen Bodenbearbei-
tungsverfahren werden folgende positive Effekte der konservierenden Bodenbearbeitung bzw. der Direktsaat
im Gegensatz zum Pflugeinsatz genannt und diskutiert:
Erhalt der Bodenstruktur (Aggregate, Porensystem)
verbesserte Infiltrationsleistung, geringere Erosions-
anfälligkeit
Schutz des Bodenlebens (insbesondere flach- und tiefgrabende Regenwürmer)
Verbesserung der Bo-
denstruktur, Umsatz der Erntereste
Vermeidung von Schadverdichtungen
bessere Durchwurzelbarkeit und Infiltrationskapazität des Bodens
Erhalt bzw. Erhöhung der Humusvorräte im Boden
höhere Nährstoff- und Wasserspeicherkapazität sowie
Stabilität gegen Erosion
Die genannten positiven Effekte sind je nach Standort und Bewirtschaftungssystem unterschiedlich stark aus-
geprägt (Holland 2004) sowie in der wissenschaftlichen Literatur nicht unumstritten. Während in Bezug auf die
Punkte 1 - 3 jedoch ein relativ großer Konsens herrscht (LfL 2002, Tebrügge & Düring 1999), wobei in Einzel-
fällen bzw. Einzeljahren auch gegenteilige Ergebnisse erzielt wurden (Thüringer Landesanstalt für Landwirt-
schaft 2011), ist Punkt 4 stark umstritten und steht daher im Zentrum der vorliegenden Untersuchung.
2.2.2
Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren auf die C-Dynamik im Boden
In vielen Überblicksarbeiten und Metastudien zum Thema wird grundsätzlich eine Humusanreicherung als
Folge konservierender Bodenbearbeitungs- bzw. Direktsaatverfahren postuliert (u.a. A
LVAREZ 2005, ANGERS &
ERIKSEN-HAMEL 2008, FREIBAUER et al. 2004, GOVAERTS et al. 2009, HARTEMINK & MCSWEENEY 2014, HUTCHI-
SON
et al. 2007, KERN & JOHNSON 1993, LAL 2004, LORENZ & LAL 2012, PAUSTIAN et al. 1997, RASMUSSEN &
COLLINS 1991, RICE 2005, STOCKMANN et al. 2013, ZHU et al. 2012).
Andere Autoren kommen hingegen nach Auswertung zahlreicher Langzeitversuche zu dem Ergebnis, dass
eine Humusanreicherung bei nicht-wendenden Bearbeitungsverfahren eine Folge der unzureichenden Unter-
suchungsmethodik ist (V
ESTERDAL & LEIFELD 2007) und/oder tatsächlich keine C-Akkumulation stattfindet (u.a.
B
AKER et al. 2007, DOLAN et al. 2006, KOLBE 2009, LUO et al. 2010a, POWLSON et al. 2014).
In Bezug auf Deutschland wurde noch vor wenigen Jahren ein grundsätzlicher Mangel an (koordinierter) Er-
hebung und Auswertung von Daten zu landwirtschaftlich genutzten Böden angemahnt (P
RECHTEL et al. 2009).
Die These der Humusanreicherung wurde und wird auch anhand vieler Einzelstudien und Langzeitversuche in
verschiedenen Regionen der Welt überprüft. Dabei deuten die Ergebnisse in vielen Studien mit unterschiedli-
chen Untersuchungsmethoden und unter verschiedenen Umweltbedingungen darauf hin, dass es zu einer C-
Anreicherung in RT- und NT-Systemen kommt (A
NDRUSCHKEWITSCH et al. 2013, BALOTA et al. 2004, BOLINDER
et al. 1999, C
AMPBELL et al. 2005, CAMPBELL et al. 1995, CARTER 1992, CHEN et al. 2009, CHIVENGE et al.
2007, D
ENEF et al. 2004, DIEKMANN & KOCH 2008, FRANZLUEBBERS & STUEDEMANN 2013, GÁL et al. 2007, JA-
COBS
et al. 2009, JOSCHKO et al. 2012, KELLER 2006, LARNEY et al. 1997, LIU et al. 2014, MAZZONCINI et al.
2016, O
MONODE et al. 2006, OORTS et al. 2007, PARIHAR et al. 2016, REICOSKY et al. 1999, SEYFAHRT et al.
1999, S
IX et al. 2002, SOMMER et al. 2011, SPARGO et al. 2008, SUN et al. 2013, WEST & POST 2002, ZIBILSKE

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 28
et al. 2002). Teilweise wird die Bestätigung der These allerdings in Bezug auf einzelne Parameter wie Boden-
art, Fruchtfolge oder Klimabedingungen differenziert (z. B. Y
ANG & KAY 2001).
Dabei wird zum einen durchweg eine absolute und relative Humusanreicherung in der Oberkrume (ca. 0 –
10 cm) im Vergleich zur wendenden Bodenbearbeitung (CT) beobachtet. Diese Humusanreicherung wird in
nahezu allen Arbeiten zum Thema beschrieben und ist zunächst eine logische Folge der geringeren Einmisch-
tiefe bzw. -intensität der Ernterückstände bei RT/NT. Diese Anreicherung in der Oberkrume geht allerdings
i.d.R. mit einer relativen Abreicherung in der Unterkrume (ca. 15 – 30 cm) im Vergleich zur wendenden Bear-
beitung einher. Vor diesem Hintergrund erscheint eine Bilanzierung der Kohlenstoffvorräte bis mindestens zur
Bearbeitungs- bzw. Krumentiefe, wenn nicht sogar etwas darüber hinaus, notwendig und sinnvoll. Obwohl in
Bezug auf diese Vorgehensweise wissenschaftlicher Konsens herrscht, wird sie auch weiterhin nicht in allen
Untersuchungen zum Thema beachtet und umgesetzt, weswegen die Aussagekraft dieser Arbeiten stark be-
grenzt bleibt (z. B. L
U & LIAO 2016)
Eine Reihe von Autoren kommt, bei Beachtung des letztgenannten Punktes, zu dem Ergebnis, dass es im
Gesamtprofil zu keiner Kohlenstoffakkumulation bei RT/NT kommt (A
PPEL 2008 & 2011, DEEN et al. 2003,
D
IMASSI et al. 2013, DOLAN et al. 2006, FRANZLUEBBERS & ARSHAD 1996, HERMLE et al. 2008, POWLSON &
JENKINSON 1981, KRAWUTSCHKE 2007 & 2009, SCHULZ et al. 2014, YANG et al. 2008a & 2008b).
In einzelnen Arbeiten werden die Ergebnisse so differenziert betrachtet, dass weder eine Ablehnung noch
eine Annahme der These erfolgt. Häufig werden dabei unterschiedliche Ergebnisse für unterschiedliche Regi-
onen (z. B. V
ANDENBYGAART et al. 2003 mit unterschiedlichen Ergebnissen je nach Region in Kanada) ermittelt
oder es liegen unterschiedliche Ertragsentwicklungen (z. B. O
GLE et al. 2012) zugrunde. Kommen im Rahmen
der Untersuchungen weitere Prüffaktoren wie Fruchtfolge(wirkungen) oder unterschiedliche Düngung hinzu,
werden häufig ebenfalls sehr differenzierte Ergebnisse erzielt (z. B. S
ÜMER & ZEITZ 2012, WRIGHT & HONS
2005).
Neben den bereits erwähnten methodischen Zweifeln, welche häufig auch die Kontroverse um das Konzept
der äquivalenten Bodenmassen betreffen (s.u.), sind die gerade in NT-Systemen im Vergleich zur Bearbeitung
mit dem Pflug häufig niedrigeren Erträge ein Hauptargument gegen die C-Akkumulation (z. B.
KOLBE 2009).
Dabei wird, insbesondere vor dem Hintergrund der Erkenntnisse aus der Humusbilanzierung, mit entspre-
chend geringerem C-Input aus Wurzeln und Ernteresten argumentiert, weswegen selbst bei geringerer Um-
satzdynamik zu wenig Ausgangsmaterial für eine C-Akkumulation zur Verfügung stehe. Einzelne Autoren ha-
ben allerdings auch höhere Erträge (in Verbindung mit höheren C-Vorräten) im Rahmen von NT-Systemen
gegenüber CT-Systemen ermittelt (L
IU et al. 2014).
V
IRTO et al. (2012) untersuchten in einer Metastudie die Auswirkungen unterschiedlicher Boden-, Klima- und
Bewirtschaftungsparameter auf die Unterschiede im C-Vorrat zwischen CT- und NT-Systemen. Dabei wurden
die Vorräte bis in eine Tiefe von 30 cm berücksichtigt. Im Mittel von 92 Studien erhöhte sich der C-Vorrat im
NT-System gegenüber dem CT-System um 6,7 % bzw. 3,4 t ha
-1
. Für Versuche, die bereits seit 15 Jahren
differenziert bewirtschaftet werden, wurde sogar ein mittlerer Unterschied von 8,5 t ha
-1
berechnet. Die ermit-
telten Unterschiede korrelierten dabei nicht mit den Bodenartenklassen oder Klimaparametern der Standorte.
Es wurde allerdings ein deutlicher Zusammenhang zum mittleren C-Input festgestellt: Lag dieser im NT-
System genauso hoch oder gar höher als bei CT, kam es zu einer nennenswerten C-Anreicherung bei NT. Es
wird daher geschlussfolgert, dass NT-Systeme besonders dort zu einer C-Akkumulation im Boden führen, wo
diese im Vergleich zu CT-Systemen gleiche oder höhere Erträge und damit C-Inputs aufweisen. Allerdings
konnten mit dem C-Input letztlich nur 30 % des Unterschiedes zwischen CT und NT statistisch erklärt werden,
während die restliche Variation auf Ursachen zurückzuführen ist, die im Rahmen der Studie nicht geklärt wer-
den konnten. Zudem sind auch die Bedingungen, unter denen in NT-Systemen gleiche oder höhere Erträge
produziert werden, variabel und wissenschaftlich nicht ausreichend geklärt.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 29
Ein weiteres, relativ junges Forschungsfeld, betrifft die Auswirkungen des Tiefpflügens (bis zu 100 cm Tiefe)
auf die C-Dynamik und -Vorräte im Boden. A
LCÁNTARA et al. (2016) konnten mehrere Jahrzehnte nach dem
einmaligen Tiefpflügen auf mehreren lehmigen Standorten bis zu einer Tiefe von 100 cm um 10 t ha
-1
höhere
C-Vorräte und um ca. 1 t ha
-1
höhere N-Vorräte im Vergleich zur konventionell gepflügten Vergleichsfläche
feststellen. Dabei wiesen die C-Vorräte im Unterboden einen Anteil an den Gesamtvorräten von ca. 34 % in
den konventionell gepflügten und 46 % in den tief gepflügten Parzellen aus.
Für die Erhöhung der C-Vorräte weisen A
LCÁNTARA ET AL. (2016) zwei Wirkmechanismen aus: Zum einen
kommt es zu einer Stabilisierung der organischen Substanz des ehemaligen Oberbodenmaterials im Unterbo-
den. Nach 40 - 50 Jahren waren auf den lehmigen Standorten noch 47 - 60 % des eingebrachten organischen
Kohlenstoffs vorhanden. Zum anderen weist das hochgepflügte Unterbodenmaterial aufgrund der geringen
C-Gehalte ein erhöhtes C-Sequestrierungspozential auf. Dabei wurde eine mittlere C-Akkumulationsrate von
0,4 t ha
-1
Jahr
-1
berechnet. Zugleich wurden auch nach 40 - 50 Jahren geringere C-Gehalte in dieser neuen
Krume gegenüber jener der Referenzflächen festgestellt. Es hatten sich folglich noch kein neues
C-Gleichgewicht bzw. keine standort- und bewirtschaftungstypischen Humusgehalte eingestellt.
2.2.3
Wirkmechanismen der C-Stabilisierung im Boden
In vielen Arbeiten zum Thema Kohlenstoffdynamik gehen die Untersuchungen über die reine Bilanzierung
bzw. den Vergleich von Bearbeitungsvarianten hinaus. Es werden weitere Parameter erhoben, die Mechanis-
men der Stabilisierung von organischem Kohlenstoff im Boden sowie Erklärungsansätze für die ermittelten
Unterschiede liefern sollen. In Bezug auf die Humusanreichung bei RT/NT werden die folgenden Mechanis-
men und Wirkkomplexe vorgeschlagen bzw. untersucht (Übersicht: V
ON LÜTZOW et al. 2008, KÖGEL-KNABNER
et al. 2008, SIX et al. 2002, STOCKMANN et al. 2013):
Wie in zahlreichen Studien nachgewiesen wurde, bieten RT/NT-Systeme deutliche Vorteile im Hinblick auf
die Vorbeugung von Erosion (S
CHMIDT ET AL. 2002, NITZSCHE et al. 2002). Je höher der Bodenbedeckungs-
grad der Bodenoberfläche, desto besser ist der (humusreiche) Oberboden vor Erosion geschützt. Weiterhin
wirkt sich eine intakte Bodenstruktur, wie sie für RT/NT-Systeme beschrieben wird, positiv auf die Infiltrati-
onskapazität des Oberbodens aus. Dies liegt zum einen am stärker ausgeprägten Porensystem, zum ande-
ren an der stärkeren Aggregierung des Bodens, welche eine Auswirkung höherer Humusgehalte an der Bo-
denoberfläche ist. Der Verschlämmung der Bodenoberfläche, wie sie insbesondere für schluffreiche Boden-
arten typisch ist, wird dadurch vorgebeugt. Je nach Relief und Intensität der Umlagerung von humusreichem
Oberbodenmaterial kommt es durch Erosion zu einem C-Verlust, der insbesondere die wendend bearbeite-
ten erosionsgefährdeten Standorte betrifft.
Je intensiver die Bodenbearbeitung, desto stärker ist die Belüftung des Bodens und desto schneller ist die
Erwärmung im Frühjahr zu Beginn der Wachstumsperiode aufgrund der geringeren Bodenbedeckung. Bei-
des bewirkt eine höhere Umsatzdynamik der organischen Reste bzw. eine Mineralisierung organischer Sub-
stanz und damit unter dem Strich einen schnelleren Humusabbau, wie er für leichte Böden und warme Re-
gionen charakteristisch ist. S
CHINNER & SONNLEITNER (1996b: 67) gehen davon aus, dass der Umsatz von
Ernterückständen in tieferen Bereichen der Krume aufgrund von stabileren Temperatur- und Feuchtebedin-
gungen rascher abläuft als an der Oberfläche.
Die Bodenbearbeitung hat Auswirkungen auf die Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft im Boden.
Häufig wurde dabei eine Förderung von Pilzen zu Lasten von Bakterien durch flache Bodenbearbeitung be-
obachtet. H
EINZE (2009) hingegen wies in ihrer Untersuchung eine Förderung saprothropher Pilze durch den
Pflugeinsatz nach. Auch Fragen zur Substratnutzungseffizienz der einzelnen Organismengruppen sowie de-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 30
ren Auswirkung auf Umsatzparameter der mikrobiellen Biomasse sind wissenschaftlich noch nicht abschlie-
ßend geklärt.
Die Stabilisierung von OS im Boden findet u.a. durch die Bildung von organo-mineralischen Komplexen statt
(L
ORENZ & LAL 2012), innerhalb derer die OS besser vor mikrobiellem Abbau geschützt ist, als wenn sie als
freie OS im Boden vorliegt. In diesem Zusammenhang wird häufig auf den Tongehalt des Bodens als wich-
tigsten Parameter verwiesen, wobei hohe Tongehalte i.d.R. höhere Gehalte an OS zur Folge haben. Auch
organo-metallische Verbindungen spielen bei der Stabilisierung von OS eine Rolle, diese scheint aber ge-
ringer zu sein als jene der Ton-Humus-Komplexe (P
RONK et al. 2013).
Bis vor einiger Zeit galt die chemische Rekalzitranz als wichtigster Faktor für die Verweildauer von organi-
schen Verbindungen im Boden. Dabei wird davon ausgegangen, dass bestimmte Arten von Zellverbindun-
gen aus Gründen ihrer (chemischen) Struktur schwerer abbaubar sind als andere (S
CHEFFER & SCHACHT-
SCHABEL
2002: 57 f.). Dazu gehören insbesondere aromatische Pflanzeninhaltsstoffe wie Lignin oder Pilz-
melanine sowie aus diesen aufgebaute organische Substanzen. In diesem Zusammenhang ebenfalls zu
nennen ist pyrogener Kohlenstoff, welcher unter dem Oberbegriff „Black Carbon“ aktuell die Debatte um C-
Sequestrierung im Boden geradezu beherrscht. M
ARSCHNER et al. (2008) kommen auf der Basis ihrer Unter-
suchung allerdings zu dem Schluss, dass die Stabilisierung von OS hauptsächlich über pyrogenes C sowie
Organo-mineralische Komplexe stattfindet, wohingegen die chemische Rekalzitranz kaum eine Rolle spielt.
In den letzten Jahren wurde der Stabilisierungsmechanismus der physikalischen Trennung zwischen Sub-
strat und Zersetzer (S
CHEFFER & SCHACHTSCHABEL 2002: 60) intensiv untersucht und als Hauptmechanismus
der C-Stabilisierung identifiziert. Dabei kommt es im Innern von Mikroaggregaten, welche bei geringer Bear-
beitungsintensität wiederum von Meso- und insbesondere Makroaggregaten zusammengehalten werden, zu
dieser räumlichen Trennung. Dabei entfalten die für Mikroorganismen häufig ungünstigen Feuchte- und
Luftbedingungen in Mikroaggregaten eine hemmende Wirkung für den Abbau von OS (B
ALESDENT et al.
2000, B
EARE et al. 1994, GOEBEL et al. 2005, GOEBEL et al. 2009, HUANG et al. 2010, JACOBS et al. 2010,
L
ORENZ & LAL 2012, MORDHORST 2013, OORTS et al. 2007, PUGET et al. 1995 und 2000, SIX et al. 2000).
Durch Bodenbearbeitungsmaßnahmen, insbesondere mit dem Pflug, kommt es zu einer (Zer)Störung von
Makroaggregaten, welche die in diesen enthaltenen Mikroaggregaten der Befeuchtung und Belüftung aus-
setzen und dadurch den mikrobiellen Abbau der enthaltenen OS befördern.
SCHMIDT et al. (2011) beschreiben die OS-Dynamik im Boden als Ökosystemparameter, indem sie die hier
aufgeführten Mechanismen zusammenfassen und die Interaktionen zwischen verschiedenen Wirkkomple-
xen betonen. Demnach müsse die Erforschung der OS-Dynamik ganzheitlich erfolgen und alle Wirkmecha-
nismen berücksichtigen.
2.2.4
C-Sequestrierungspotenziale
Neben der Beschreibung der Wirkmechanismen der Stabilisierung und des Abbaus organischer Substanzen
im Boden stellt sich sowohl im Hinblick auf die landwirtschaftliche Humusbilanzierung als auch im Hinblick auf
die Sequestrierungspotenziale von klimawirksamen Gasen wie CO
2
und CH
4
die Frage der Quantifizierung.
Dabei nennen K
OLBE & ZIMMER (2015: 12), auf Basis der Auswertung von ca. 240 Dauerversuchen aus Mittel-
europa (K
OLBE 2012), gewichtete Einflussfaktoren auf die Humusgehalte von Ackerböden:
Klima/Witterung mit meistens über 50 % (höhere Umsatzraten bei höheren Temperaturen, geringere Um-
satzraten bei höheren Niederschlägen; C
org
- bzw. Humusgehalte in Dauerversuchen liegen in warmen Jah-
ren i.d.R. niedriger als in kühlen)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 31
Eigenschaften des Bodens mit 20 - 30 % (i.d.R. höhere C-Gehalte bei größerem Feinbodenanteil aufgrund
der Bildung von Ton-Humus-Komplexen)
Maßnahmen der Bewirtschaftung (Fruchtfolge, Düngung, Bodenbearbeitung) mit 5 – 30 %
In einer aktuellen Studie zu den C-Gehalten und -Vorräten in Nordrhein-Westfalen berichten S
TEINMANN et al.
(2016) von einer mittleren Abnahme um 0,56 t C ha
-1
Jahr
-1
im Zeitraum zwischen 2005 und 2013. Diese Ab-
nahme war unabhängig von der Bodenart und widerspricht den errechneten Zahlen der Humusbilanzierung für
diesen Zeitraum. Sie wird von den Autoren als Spätfolge einer häufigen Praxis der Umwandlung von Grünland
in Ackerland in den 1980er und 1990er Jahren interpretiert. Demnach habe sich häufig noch kein neues C-
Gleichgewicht im Boden eingestellt, was ein weiteres Absinken der C-Vorräte zur Folge hat.
In Bezug auf ein neues Equilibrium der OS im Boden geben einige Autoren einen Zeitraum von 15 –
20 Jahren nach Bewirtschaftungsumstellung an (W
EST & POST 2002). Nach POEPLAU et al. (2011) ist die
Hauptveränderung nach 17 Jahren abgeschlossen, ein neues Equilibrium werde aber unter mitteleuropäi-
schen Klima- und Bodenbedingungen ggf. erst nach ca. 100 Jahren erreicht.
Das Sequestrierungspotenzial von RT- bzw. NT-Systemen gegenüber CT-Systemen wird auf der Basis von
Literaturangaben mit 0,4 t C ha
-1
Jahr
-1
angegeben (FREIBAUER et al. 2004). Die Akkumulation hängt stark von
der Bewirtschaftung (C-Input über Wurzelmasse, Erntereste und organische Dünger) sowie der Bodenart und
dem Klima ab. Dabei können tonreiche Böden in kühleren Klimaten einfacher und schneller C
org
speichern.
Die größten Effekte durch RT/NT wurden demnach bei der Kombination von relativ hohen C
org
-Gehalten in
Kombination mit relativ hohen Umsatzraten erzielt (z. B. Norddeutschland, Niederlande). Die Sequestrierung
läuft dabei nicht linear ab, sondern ist, je nach Maßnahme, i.d.R. in den ersten Jahren am größten und er-
reicht nach 20 – 100 Jahren ein neues Equilibrium (F
REIBAUER et al. 2004: 13 ff.). So wird das
C-Sequestrierungspotenzial für Förderperioden von ca. 5 Jahren mit 0 - 0,8 t C ha
-1
Jahr
-1
angegeben (FREI-
BAUER
et al. 2004: 20).
Auch S
TOCKMANN et al. (2013: 93) geben für humides gemäßigtes Klima ein C-Sequestrierungspotenzial
durch konservierende Bodenbearbeitung von 0,5 - 1 t C ha
-1
Jahr
-1
an. MAZZONCINI et al. (2016) ermittelten im
Rahmen der Auswertung eines Langzeitexperimentes in Italien mit einer Laufzeit von 28 Jahren eine mittlere
C-Sequestrierungsrate des NT-Systems von 0,4 t C ha
-1
Jahr
-1
, bei allerdings um ca. 25 % höheren Erträgen
und entsprechend höheren C-Inputs durch die Erntereste im Vergleich zum CT-System.
Nach einer aktuellen Studie liegt der C-Umsatzkoeffizient von RT um 37 % niedriger als jener von CT (L
EGATO
et al. 2015: 3560). Zudem müssen aber auch die veränderten Erträge, welche Veränderungen des C-Inputs
bewirken, berücksichtigt werden. Diese liegen nach Ergebnissen der gleichen Studie für Mais in ganz Europa
bei RT um 10 % niedriger als für CT und für Wintergetreide nördlich von 55° N (Norddeutschland) bei RT um
5 % niedriger als für CT (L
EGATO et al. 2015: 3560). Das C-Sequestrierungspotenzial von RT-Systemen wird
insgesamt mit 1 - 5 t C ha
-1
bis 2050 angegeben (LEGATO et al. 2015: 3561). In Kombination mit Strohinkorpo-
rierung wurde für ganz Europa ein C-Sequestrierungspotenzial von 0,5 Gt C bis 2050 ermittelt, wobei die
höchsten Raten nach ca. 5 Jahren der Implementierung mit 0,16 - 0,31 t C ha
-1
Jahr
-1
ermittelt wurden (ebd.).
Nach Zahlen des KTBL (D
ÖHLER 2009: 189) können die Erträge bei NT- bzw. RT-Verfahren je nach Vorfrucht
und aktueller Feldfrucht höher oder niedriger sein als bei CT. Dabei sind insbesondere bei Zuckerrübenanbau
sowie beim Anbau von Weizen direkt nach Weizen um 10 - 15 % niedrigere Erträge für NT im Vergleich zu CT
und RT zu verzeichnen. Folgt der Weizenanbau hingegen auf eine andere Vorfrucht (Zuckerrübe, Acker-
bohne), werden sogar höhere Erträge erzielt.
Bei der Kohlenstoffbilanzierung der verschiedenen Bodenbearbeitungsverfahren müssen, neben der reinen
C-Bilanz des Bodens, auch die C-Bilanzen der eingesetzten Produktionsmittel (Treibstoff, Energie, Dünge-
mittel, etc.) mit berücksichtigt werden, um eine Bewertung im Hinblick auf die Sequestrierung von klimarele-
vantem CO
2
vorzunehmen (SCHLESINGER 2000). Zudem wird in Bezug auf die Klimawirksamkeit häufig ein

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 32
weiterer wichtiger (negativer) Effekt reduzierter Bodenbearbeitungsverfahren ins Spiel gebracht: So kommt es
zu höheren NO
2
-Emmissionen aufgrund stärkerer Denitrifizierung im stärker anaeroben Milieu, welche einen
erheblichen Teil (ca. 50 - 60 %) der positiven Klimagasbilanz von RT/NT-Systemen wieder zunichtemachen
(F
REIBAUER et al. 2004: 14).
2.2.5
Auswirkungen des einmaligen bzw. periodischen Pflugeinsatzes in Systemen reduzierter Bo-
denbearbeitung
Eine wichtige praxisrelevante Fragestellung, welche auch zentral für die vorliegende Untersuchung ist, betrifft
die C-Dynamik nach einer ein- oder mehrmaligen wendenden Bearbeitung von langjährig konservierend oder
in Direktsaat bewirtschafteten Flächen. Der periodische Einsatz des Pfluges geschieht dabei häufig zum
Zweck der Lockerung von Bodenverdichtungen sowie insbesondere aus phytosanitären Gründen zur Bekämp-
fung von Unkräutern sowie Schnecken und Mäusen, welche eine Folge der Akkumulation von Ernteresten an
der Bodenoberfläche sein können (S
TOCKFISCH et al. 1999). Zudem können politisch-rechtliche Aspekte wie
das Auslaufen von Förderperioden bei der Entscheidung für den Pflugeinsatz eine wichtige Rolle spielen.
Diesbezüglich steht die wissenschaftliche These im Raum, dass C-Zugewinne unter RT/NT zeitlich begrenzt
bleiben, wenn die Flächen, z. B. bei Förderung bzw. dem Auslaufen derselben, episodisch oder periodisch
umgebrochen werden (L
AL et al. 2001: 124; FREIBAUER et al. 2004: 16).
L
AL et al. (2001: 663) formulieren dies als Forschungsfrage: „
While conservation tillage is useful, it is also im-
portant to know what happens to SOC sequestered when a long-term no-till field is tilled
Während zu den mittel- und langfristigen Auswirkungen verschiedener Bodenbearbeitungsverfahren sowie
Fruchtfolgen und Düngemitteln auf die C-Dynamik sehr viele Untersuchungen und Daten vorliegen, wurden
die Auswirkungen eines erneuten Umbruchs bisher nur vereinzelt untersucht. Dies liegt vermutlich nicht zu-
letzt daran, dass durch eine einmalige wendende Bearbeitung die weitere Verwendung langjähriger Versuchs-
flächen für Fragen zur reduzierten Bodenbearbeitung stark eingeschränkt würde.
In einer frühen Arbeit (P
IERCE et al. 1994) wurden bereits 1986 und 1987 Teilschläge einer Fläche in Michigan
(USA), die seit 1980 in Direktsaat bewirtschaftet worden waren, einmalig umgebrochen. Dabei wurden die
Nährstoffe P und K sowie C
org
innerhalb der obersten 20 cm des Bodens umverteilt, eine Stratifizierung bis
50 cm Tiefe blieb aber erhalten. Zudem wurde eine verstärkte N-Mineralisierung festgestellt. Bei einer Nach-
untersuchung ca. 4 - 5 Jahre nach dem Umbruch konnte für die meisten untersuchten Parameter kein Unter-
schied zum NT-System festgestellt werden, wobei die Gehalte von C und N in der Oberkrume etwas geringer
waren als beim nicht umgebrochenen NT-System. Zudem waren die C
org
-Vorräte in den obersten 50 cm im
Rahmen der Nachuntersuchung (1991) in allen Varianten um 3 - 5 t C ha
-1
geringer als zum Zeitpunkt der
Originalmessung. Da die Beprobungen zum jeweils gleichen Zeitpunkt im Jahr sowie innerhalb der Fruchtfolge
durchgeführt wurde, können diese Aspekte als Ursachen für die Schwankung ausgeschlossen werden. Wie in
zahlreichen anderen Untersuchungen traten auch hier Schwankungen der C
org
-Vorräte zwischen den Jahren
auf, die nicht ohne weiteres aus der Bewirtschaftung oder der Witterung erklärt werden können. Diese Unter-
schiede erreichen dabei annähernd die Größenordnung des Unterschiedes zwischen den Bearbeitungsvarian-
ten CT und NT von 7,1 t C ha
-1
.
V
ANDENBYGAART & KAY (2004) berichten vom Umbruch einer 22 Jahre lang in Direktsaat bewirtschafteten
Fläche in Ontario (Kanada), welche unmittelbar vor sowie drei Tage, sieben Monate und 18 Monate nach dem
Umbruch beprobt wurde. Auch durch diesen Umbruch wurden die Stoffkonzentrationen in der Krume homo-
genisiert und die typische Stratifizierung aufgebrochen. Gleichwohl konnte auch 18 Monate nach dem Um-
bruch keine signifikante Veränderung der C-Massen festgestellt werden. Für den tonärmsten bzw. sandigsten
Bereich der Untersuchungsfläche konnte allerdings ein Rückgang der C-Massen um 3 t ha
-1
festgestellt wer-
den, welcher sich hauptsächlich in der Tiefe zwischen 15 und 30 cm zutrug. Dies entspricht im Vergleich zu

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 33
den Referenzflächen in etwa zwei Dritteln des über die Versuchsdauer von ca. 25 Jahren durch die Direktsaat
im Vergleich zu CT akkumulierten Kohlenstoffs.
Beide genannten Untersuchungen fanden im Umfeld der Großen Seen Nordamerikas statt und damit in einer
Klimazone, die jener Mitteleuropas vergleichbar ist, wenngleich mit im Vergleich zu Sachsen höheren jährli-
chen Niederschlagssummen sowie längeren bzw. kälteren Wintern.
Weitere Untersuchungen in Nordamerika (C
AMPBELL et al. 1995, LARNEY et al. 1997) wurden einerseits in Re-
gionen durchgeführt, deren Klima sich erheblich vom mitteleuropäischen unterscheidet, sodass die Übertrag-
barkeit der Ergebnisse fraglich ist. Zudem war die hier diskutierte Fragestellung nur ein untergeordneter As-
pekt in diesen Untersuchungen bzw. die gewählten Beprobungstiefen reichen nach heutigem Wissensstand
nicht aus, um eine abschließende Beantwortung der Frage zu gewährleisten.
In Deutschland wurde diese Fragestellung am Institut für Zuckerrübenforschung (IfZ) in Göttingen untersucht
(S
TOCKFISCH et al. 1999), wobei die Klima- und Bodeneigenschaften des Versuchsstandortes jenen der vorlie-
genden Untersuchung sehr ähnlich sind. Dabei wurden vor dem Umbruch für die obersten 50 cm des Bodens
um ca. 5 t ha
-1
höhere C-Massen für die etwa 20 Jahre flach konservierend (6 - 8 cm) bewirtschaftete Fläche
(RT) im Vergleich zu CT (insgesamt ca. 65 t ha
-1
) ermittelt. Die Stickstoffmassen lagen bei NT um ca. 1 t ha
-1
höher als bei CT (insgesamt 6,8 t ha
-1
). Während der Umbruch zunächst die Stratifizierung der OS bzw. der C-
Gehalte aufhob, wurde bereits wenige Monate nach dem Umbruch im Verlauf eines relativ milden Winters die
gesamte zusätzliche C-Masse mineralisiert. Als möglicher Grund für den schnellen Abbau wird die chemische
und strukturelle Zusammensetzung der akkumulierten C-Massen genannt, welche größtenteils als freie
OS (POM) vorliegen und dem labilen bzw. kurzfristig umsetzbaren C-Pool zuzurechnen sei.
In einer Folgeuntersuchung
des IFZ (KOCH & STOCKFISCH 2006) wurden drei über 6 - 8 Jahre nichtwendend
bearbeitete Teilflächen (nichtwendende Bearbeitung bis 30 cm Tiefe) einmalig gepflügt. Unmittelbar vor sowie
an drei Termine bis max. 2,5 Jahre nach dem Umbruch wurden die C- und N-Massen bestimmt. Dabei wurden
schon nach wenigen Monaten ein Rückgang der C-Massen um 2 % und ein Rückgang der N-Massen um 5 %
im Bereich von 0 - 45 cm festgestellt. Zum letzten Beprobungstermin 1,5 - 2,5 Jahre nach dem Umbruch wa-
ren die Verluste im Vergleich zum Ausgangswert auf 6 % (C) bzw. 10 % (N) angestiegen.
In dieser letztgenannten Untersuchung konnten die Ergebnisse von S
TOCKFISCH et al. (1999) bestätigt werden,
diese widersprechen allerdings den Ergebnissen der beiden Untersuchungen aus Nordamerika. Es herrscht
also, ähnlich wie bei der Frage nach den Unterschieden der C-Dynamik zwischen den Bodenbearbeitungsva-
rianten, auch im Hinblick auf die Auswirkung von Umbrüchen auf die C-Dynamik kein wissenschaftlicher Kon-
sens.
Trotz dieser widersprüchlichen Ergebnisse sowie der insgesamt sehr begrenzten Anzahl an Untersuchungen
besteht in Deutschland ein gewisser (wissenschaftlicher) Konsens, dass periodisches Pflügen im Abstand von
i.d.R. fünf bis zehn Jahren die C-Sequestrierungseffekte konservierender Bodenbearbeitungsverfahren rück-
gängig macht (H
ÜTTL et al. 2008: 74).
2.2.6
Das Konzept der Bodenqualität
In Verbindung mit reduzierter Bodenbearbeitung wird häufig auch auf eine Verbesserung der Bodenqualität
verwiesen (z. B. S
PARGO et al. 2008). Der Begriff, der insbesondere im angloamerikanische Raum seit den
späten 1980er Jahren Verbreitung gefunden hat, verweist auf ein übergeordnetes Konzept der Bewertung von
Böden, bei welchem die Aufrechterhaltung der Funktionen des Bodens, insbesondere der Bodenfruchtbarkeit
im Hinblick auf landwirtschaftliche Produktion, im Zentrum steht (R
EEVES 1997). Häufig wird der Begriff auch
mit dem Begriff bzw. Konzept der Nachhaltigkeit verknüpft (L
EWANDOWSKI 1999). Der NRCS (Natural Re-
sources Conservation Service) der USA definiert Bodenqualität im Jahr 2008 wie folgt (zitiert nach: S
Á & LAL
2009):

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 34
‘‘the capacity of a specific kind of soil to function, within natural or managed ecosystem boundaries, to sustain
plant and animal productivity, maintain or enhance water and air quality, and support human health and habi-
tation’’
Eine hohe Bodenqualität wird dabei i. d. R. mit den folgenden Eigenschaften in Verbindung gebracht (LE-
WANDOWSKI
1999: 1f):
Hohe Humusgehalte sowie hohe biologische Aktivität
Krümelige Bodenstruktur mit stabilen Aggregaten
Gute Durchwurzelbarkeit
Hohe Infiltrationskapazität
Geringer Unkraut- und Schädlingsdruck
Diese Eigenschaften werden dabei als Folge von Bewirtschaftungsmaßnahmen bewertet. Als Maßnahmen zur
Gewährleistung einer hohen Bodenqualität werden dabei die folgenden angesehen (L
EWANDOWSKI 1999: 2):
Hohe organische Düngung
Vermeidung von häufigem Befahren der Fläche sowie von intensiver Bodenbearbeitung
Möglichst permanente Bedeckung der Bodenoberfläche mit Pflanzenbestand oder Ernteresten
Erhöhung der ökologischen Diversität durch Fruchtfolgen, Mischkulturen sowie Grünstreifen (Pufferzonen)
Dabei sind insbesondere die Maßnahmen 2 und 3 aus dieser Liste direkt mit Systemen der konservierenden
Bodenbearbeitung bzw. Direktsaat verknüpft bzw. eine Folge derselben.
Zur Bewertung der Bodenqualität wurden verschiedene Indikatoren vorgeschlagen. Diese werden gemeinhin
in die Bereiche chemische, physikalische und biologische Indikatoren unterteilt. Als besonders sensitiv für
Bewirtschaftungseinflüsse bzw. -änderungen wurden dabei die folgenden Indikatoren identifiziert (L
E-
WANDOWSKI
1999: 15):
Partikuläre organische Substanz (POM) bzw. leichte umsetzbare organische Substanz
Infiltrationskapazität
Aggregatstabilität
Mikrobielle Biomasse
Sowohl der chemische Indikator der leicht umsetzbaren organischen Substanz als kurzfristiger und der ge-
samten organischen Substanz als mittel- bis langfristiger Indikator als auch jener der mikrobiellen Biomasse
kamen in der vorliegenden Untersuchung zum Einsatz.
Die konservierende Bodenbearbeitung bzw. Direktsaat stellt eine zentrale Bewirtschaftungsoption im Hinblick
auf die Eigenschaften einer hohen Bodenqualität und auf die Maßnahmen, mit der diese zu erreichen sind,
dar. Sie wird daher auch häufig als erste und wichtigste Option zur Verbesserung der Bodenqualität genannt
(L
EWANDOWSKI 1999: 41). Zudem finden sich viele der wichtigsten Indikatoren der Bodenqualität in den Unter-
suchungen zu den Auswirkungen von RT/NT-Systemen wieder.
In wissenschaftlicher Hinsicht bleibt das Konzept der Bodenqualität jedoch aufgrund seiner Breite schwer ope-
rationalisierbar. Zudem sind wissenschaftliche Untersuchungen häufig auf die Erhebung einzelner oder meh-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 35
rerer Parameter in Abhängigkeit von konkreten Bewirtschaftungsmaßnahmen sowie auf die Erklärung und
Interpretation dieser Ergebnisse ausgerichtet. Aussagen zur Bodenqualität hingegen haben letztlich v a. be-
wertenden Charakter und sind daher häufig in politischen Kontexten anzusiedeln. Aus diesen Gründen wird in
der vorliegenden Untersuchung das Konzept der Bodenqualität nicht verwendet, gleichwohl viele der erhobe-
nen Parameter und Ergebnisse im Hinblick auf eine Ausweisung unterschiedlicher Bodenqualitäten herange-
zogen werden könnten.
2.2.7
Das Konzept des Stratifizierungsverhältnisses (Stratification ratio)
Ein weiteres, in der Literatur zur Untersuchung der C- Dynamik unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren
häufig vorkommendes Konzept, ist das des Stratifizierungsverhältnisses (stratification ratio, SR). Es wird häu-
fig auch als Indikator für Bodenqualität genannt (F
RANZLUEBBERS 2002, SÁ & LAL 2009). Dabei wird davon
ausgegangen, dass die Akkumulation von OS an der Bodenoberfläche und die daraus resultierende Stratifizie-
rung der C-Gehalte als Funktion der Tiefe natürlichen Prozessen eher entspricht als die durch intensive Bo-
denbearbeitung stattfindende Homogenisierung von Stoffgehalten in der Krume. Die C-Anreicherung nahe der
Oberfläche sei zudem mit positiven Effekten wie besserer Aggregierung und Belüftung verbunden, welche die
Bodenqualität erhöhen (F
RANZLUEBBERS 2002). Im Gegensatz dazu führe die intensive Bodenbearbeitung
(CT) zu einer Zunahme der Mineralisierung, Zerstörung von Aggregaten sowie Bodenerosion, welche sich
negativ auf die Bodenqualität auswirken (ebd.).
Zudem wurde mit dem SR-Konzept auf Kritik eingegangen, die am Indikator C- bzw. Humus-Gehalte zur Be-
wertung der Bodenqualität aufkam. Dabei ging es insbesondere um die Frage, ob der C-Gehalt eines Bodens
aussagekräftig in Bezug auf die Produktivität des Standortes sei (F
RANZLUEBBERS 2002: 96). Unabhängig von
den Gesamtgehalten bzw. -massen an C bzw. Humus drückt der neu eingeführte Indikator SR lediglich das
Verhältnis der Masse an oberflächennaher OS zur Masse an OS in der jeweiligen Beprobungsschicht aus.
Aufgrund der erwähnten Bedeutung relativ hoher C-Gehalte in der obersten Bodenschicht sind dabei höhere
SR-Werte als positiv zu bewerten und entsprechen gewissermaßen naturnahen Verhältnissen.
In vielen Arbeiten wird dabei der C-Gehalt der Schicht 0 - 5 cm (F
RANZLUEBBERS 2002, SÁ & LAL 2009) oder
gar 0 - 2,5 cm (S
PARGO et al. 2008) zu jenen der (bzw. einer) anderen Beprobungsschicht(en) ins Verhältnis
gesetzt. Dabei werden für CT-Systeme SR-Werte von 1,1 - 1,8 für die Schicht 12,5 – 20 cm angegeben
(F
RANZLUEBBERS 2002: 98), wobei die SR-Werte der untersuchten Standorte mit abnehmenden jährlichen
Niederschlägen, abnehmenden Durchschnittstemperaturen und zunehmenden C-Gehalten zunehmen. Für
NT-Systeme sind die SR-Werte höher (2,1 - 3,4), wobei die Unterschiede zwischen den Systemen mit zuneh-
menden C-Gehalten der Standorte abnehmen. F
RANZLUEBBERS (2002) schlägt daher einen SR-Wert von 2 als
Richtwert vor, wobei Standorte mit SR-Werten > 2 eine gute Bodenqualität anzeigen.
S
Á & LAL (2009) konnten bei ihrer Untersuchung der C-Dynamik von landwirtschaftlichen Böden in Südbrasili-
en unter subtropischen Klimabedingungen nachweisen, dass ein signifikanter linearer Zusammenhang zwi-
schen der zeitlichen Dynamik der C-Vorräte, der C-Sequestrierungsrate sowie den SR-Werten bestand. Zu-
dem wurde eine lineare Korrelation zwischen der C-Sequestrierungsrate und bodenbiologischen Parametern
festgestellt. Auf dieser Grundlage schlagen sie SR als Indikator für C-Sequestrierungsvorgänge vor, wobei
sich die Sequestrierung auf die Schicht 0 - 10 cm bezieht.
Für CT (nach 22 Jahren) wurden im Rahmen dieser Untersuchung in den Schichten 5 - 10 / 10 - 20 /
20 - 40 cm SR-Werte für C
org
von 1,12 / 1,23 / 1,51 ermittelt (SÁ & LAL 2009: 50). Für NT (nach 22 Jahren)
liegen die entsprechenden SR-Werte für diese drei Schichten bei 1,76 / 2,13 / 2,14. Damit konnte der SR-
Richtwert von 2 nach F
RANZLUEBBERS (2002) in etwa bestätigt werden, zumal an diesem Standort aufgrund
hoher durchschnittlicher Temperaturen und Niederschläge sowie niedriger C-Gehalte die Bedingungen für die
Ausbildung von hohen SR-Werten nach F
RANZLUEBBERS (2002) ungünstig sind. Für den Bereich natürlicher
Vegetation wurden im Rahmen der Studie SR-Werte von 1,27 / 1,48 / 1,9 ermittelt, was diese Aussagen unter-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 36
legt. Zudem konnten in allen Bearbeitungsvarianten eine Zunahme der SR-Werte mit der Tiefe festgestellt
werden.
S
PARGO et al. (2008) ermittelten unter ebenfalls subtropischen Klimabedingungen in Virginia (USA) für die
Schichten 0 - 2,5 cm / 7,5 - 15 cm nach 10 Jahren NT-Bewirtschaftung SR-Werte von 2,6 - 3,8, wobei diese im
Schnitt um 0,133 Jahr
-1
zunahmen. Dabei zeigten die gröberen Bodenarten höhere SR-Werte als die feineren.
Aufgrund der flachen Beprobungstiefe von 15 cm sind allerdings auch die Ergebnisse dieser Untersuchung im
Hinblick auf die ermittelte C-Sequestrierungsrate (ca. 0,3 t C ha
-1
Jahr
-1
) sowie die Bedeutung der SR-Werte
als Indikator für C-Sequestrierung nur unter Vorbehalt zu akzeptieren.
Die These der Validität der SR-Werte als Indikator für Bodenqualität bzw. die C-Dynamik im Boden wurden für
einen Untersuchungsstandort in Bayern ebenfalls bestätigt (L
EIFELD & KÖGEL-KNABNER 2005).
Das Konzept des Stratifizierungsverhältnisses ist in der wissenschaftlichen Untersuchung von Auswirkungen
unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren auf die C-Dynamik weit verbreitet und akzeptiert. Dabei wer-
den höhere SR-Werte als Indikator für eine höhere Bodenqualität sowie eine voranschreitende
C-Sequestrierung akzeptiert, allerdings in Abhängigkeit der Bodenart und des Klimas. Dabei ist die Indikator-
wirkung für Aspekte wie eine verbesserte Bodenstruktur sowie weitere mit höheren oberflächennahen
C-Gehalten verbundene pflanzenbauliche Vorteile unbestritten. Ob das SR-Konzept auch bei größeren Be-
probungstiefen nebst Bilanzierung der C-Gesamtvorräte sowie in Bezug auf weitere bodenchemische und -
biologische Parameter (C
hwl
, C
mik
) als verlässlicher Indikator für C-Sequestrierungsvorgänge anzusehen ist,
bleibt eine offene Forschungsfrage. Die jeweiligen SR-Grenzwerte müssten dabei einer starken Differenzie-
rung nach Klimaparametern, Bodenarten sowie Bewirtschaftungsparametern unterliegen.
2.3 Kennzahlen der Bodenbearbeitung und der Erträge in
Sachsen und Deutschland
2.3.1
Kennzahlen für den Freistaat Sachsen
Nach Schätzungen wird davon ausgegangen, dass im Jahr 2014 von den insgesamt 715 190 ha Ackerfläche
in Sachsen ca. 50 % pfluglos bearbeitet wurden, wobei der Anteil in einzelnen Regionen des Landes (z. B.
Vorerzgebirge und Erzgebirge) bei bis zu zwei Drittel (S
ÄCHSISCHER AGRARBERICHT 2015) bzw. bis zu 100 %
der Ackerfläche liegen dürfte. Eine Förderung der dauerhaft pfluglosen Bearbeitung im Rahmen des Förder-
programms „Agrarumweltmaßnahmen und Waldmehrung“ (AuW) wurde im Jahr 2014 für 34,6 % der Ackerflä-
che Sachsens (ca. 250 000 ha) in Anspruch genommen
(SÄCHSISCHER AGRARBERICHT 2015).
Die Förderung der pfluglosen Bewirtschaftung läuft dabei aktuell im Freistaat Sachsen im Rahmen der Richtli-
nie Agrarumwelt- und Klimamaßnahmen (RL AUK) innerhalb des Entwicklungsprogramms für den ländlichen
Raum (EPLR) mit Mitteln aus dem Europäischen Landwirtschaftsfonds für die Entwicklung des ländlichen
Raums (ELER) auf Basis der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) der EU, deren aktuelle Förderperiode sieben
Jahre umfasst (2014 - 2020).
In diesem Rahmen wird eine Förderung von 80 € ha
-1
für Streifensaat/Direktsaat sowie 100 € ha
-1
für das Be-
lassen von Stoppel- und Ernterückständen bis Mitte Februar des Folgejahres bei einer Umsetzungsverpflich-
tung über mindestens 5 Jahre gewährt, wobei im Gegensatz zur abgelaufenen AuW-Förderperiode eine Rota-
tion der Fläche möglich ist.
Unabhängig vom Bodenbearbeitungssystem wurden zudem die Erträge einzelner Feldfrüchte erhoben. Die
mittleren Getreideerträge (inkl. Mais) für das Land Sachsen (S
TATISTISCHES LANDESAMT DES FREISTAATES
SACHSEN 2015) sahen für den Untersuchungszeitraum wie folgt aus:

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 37
2012: 66,3 dt ha
-1
2013: 63,6 dt ha
-1
2014: 80,7 dt ha
-1
2015: ca. 73 dt ha
-1
Für Zuckerrüben wurden folgende mittlere Erträge in Sachsen erzielt (S
TATISTISCHES LANDESAMT DES FREI-
STAATES
SACHSEN 2015):
2012: 683,2 dt ha
-1
2013: 588,1 dt ha
-1
2014: 845,7 dt ha
-1
2.3.2
Kennzahlen für die Bundesrepublik Deutschland
In Deutschland wurde im Wirtschaftsjahr 2009/2010 auf 38 % der Ackerfläche (4 469 300 ha) eine nichtwen-
dende Form der Bodenbearbeitung angewendet, wobei 34 % der Betriebe zumindest teilweise und 12 % der
Betriebe vollständig auf den Einsatz des Pfluges verzichteten (S
TATISTISCHES BUNDESAMT 2010). Der Einsatz
nichtwendender Bodenbearbeitung stieg dabei mit zunehmender Betriebsgröße. Direktsaatverfahren kamen
auf 146 300 ha und damit weniger als 1 % der Ackerfläche zum Einsatz. Aufgrund der Fördermaßnahmen
sowie der Bestrebung vieler landwirtschaftlicher Betriebe, Produktionskosten (Arbeitszeit, Maschinen, Diesel)
zu reduzieren, ist davon auszugehen, dass der Anteil der Betriebe bzw. Fläche mit nichtwendender Bodenbe-
arbeitung seit der letzten Erhebung gestiegen ist. Die Ergebnisse der aktuellen Agrarstrukturerhebung 2016
liegen zum Zeitpunkt dieses Berichtes noch nicht vor.
2.4 Landwirtschaftliche Dauerversuchsflächen
Zahlreiche landwirtschaftliche Fragestellungen werden aufgrund der Mittel- und Langfristigkeit vieler insbe-
sondere bodenphysikalischer und -chemischer Prozesse anhand von Dauerversuchsflächen untersucht. Da-
bei sind die Länge der Laufzeit des Versuches sowie die Versuchsgüte entscheidend für die Erzielung von
statistisch absicherbaren Ergebnissen bzw. langfristigen Trends (K
OLBE 2012: 18). Es kann unterschieden
werden zwischen Dauerfeldversuchen, die i.d.R. von Einrichtungen der Wissenschaft betrieben werden und in
eine große Anzahl relativ kleiner Parzellen unterteilt sind, auf welche die einzelnen Prüffaktoren (z. B. Boden-
bearbeitung, Fruchtfolge, Düngung) so verteilt werden, dass eine statistische Auswertung mit Versuchswie-
derholungen ermöglicht wird. Zudem existieren Testflächen der landwirtschaftlichen Praxis, auf welchen ein-
zelne Prüffaktoren auf meist relativ großen und daher heterogenen Parzellen unter praxisüblicher Bewirtschaf-
tung umgesetzt und untersucht werden. Die Übergänge zwischen diesen beiden Versuchstypen sind dabei
fließend und es existieren weder national noch international feste Vorgaben oder Regeln für die Anlage sol-
cher Dauerversuche.
Zu den ältesten und wichtigsten landwirtschaftlichen Dauerversuchen zählt jener in Rothamsted in England,
wo seit 1843 landwirtschaftliche Experimente durchgeführt werden (BBSRC 2016). In Deutschland zählt der
Statische Düngungsversuch in Bad Lauchstädt mit ca. 40 ha Gesamtfläche zu den bekanntesten und wichtigs-
ten Dauerfeldversuchen, nicht zuletzt aufgrund seiner Lage im Nordostdeutschen Schwarzerdegebiet, wel-
ches eine hohe Bodenfruchtbarkeit sowie eine damit verbundene hohe Produktivität des Bodens beherbergt
(S
CHÄDLER 2016).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 38
2.4.1
Datenerhebung auf Dauerversuchsflächen
Bei der Auswertung solcher Dauerfeldversuche stellen sich in methodischer Hinsicht zahlreiche Herausforde-
rungen. Diese betreffen zum einen die Anzahl der Einflussgrößen (Variablen), wobei zu den im Versuchsauf-
bau angelegten Prüffaktoren weitere Streuungsursachen wie Witterungs- und Klimaschwankungen bzw. -
änderungen sowie Boden- und Reliefheterogenitäten zählen. Zum anderen ergeben sich zahlreiche methodi-
sche Probleme bei der Erhebung der Daten (E
LLERT et al. 2008):
Eine möglichst schonende Vorgehensweise bei der Beprobung, um den Versuch nicht zu stören (dies betrifft
sowohl den Pflanzenbestand als auch den Boden)
Festlegung und Markierung möglichst repräsentativer Beprobungspunkte und -zeitpunkte, gerade auch im
Hinblick auf Zeitreihen bzw. Wiederholungsmessungen
Parallele Erhebung möglichst vieler Einflussgrößen auf den jeweiligen Messparameter
Festlegung der Anzahl an Feld- und Messwiederholungen
Umrechnung / Übertragung von Punktdaten bzw. Stoffgehalten in die Tiefe und in die Fläche (Flächenmas-
sen bzw. Vorräte)
Die Entnahme von Bodenproben erfolgt dabei meist mit einem Pürkhauer-Bohrstock, weil damit bis in land-
wirtschaftlich relevante Tiefen mit geringem Aufwand Proben entnommen werden können, ohne das durch die
Öffnung von Profilgruben der Boden gestört wird. Zur Eliminierung von räumlichen Heterogenitäten sowie zur
Erlangung von ausreichend Bodenmaterial (je nach Analytik) wird dabei häufig eine Mischprobe aus mehreren
Einstichen gebildet.
Die Festlegung von Beprobungspunkten kann entweder nach bestimmten Kriterien wie der repräsentativen
Abdeckung verschiedener Reliefeinheiten oder Bodeneinheiten, oder nach einem bestimmten (geometri-
schen) Raster erfolgen (E
LLERT et al. 2008: 27). Teilweise kommen auch Verfahren der Zufallsermittlung von
Beprobungspunkten zum Einsatz. Das Wiederfinden der Beprobungspunkte erfolgt heutzutage i. d. R. mittels
GPS-Geräten, es können aber auch Markierungen auf dem Feld bzw. Abstände zu markanten Objekten bzw.
den Rändern der Fläche genutzt werden. Dabei muss sichergestellt werden, dass nicht der exakt gleiche
Punkt mehrmals beprobt wird, da dieser durch die vorhergehende Beprobung bereits gestört ist.
Ein Vergleich von unterschiedlichen Prüfgliedern, z. B. Bodenbearbeitungsvarianten, kann entweder über den
Vergleich mehrerer Beprobungszeitpunkte nach Implementierung der differenzierten Bewirtschaftung erfolgen
oder über den direkten Vergleich beider bzw. mehrerer Prüfglieder zum gleichen Zeitpunkt (E
LLERT et al.
2001: 133). Im ersten Fall werden zwar absolute Veränderungen mit der Zeit, z. B. von Stoffvorräten, gemes-
sen, diese können aber nicht ohne weiteres auf das entsprechende Prüfglied reduziert werden. Sie können
auch andere bzw. weitere Ursachen haben, z. B. veränderte Produktivität aufgrund von Witterungseinflüssen.
Im zweiten Fall können direkte Aussagen über die Unterschiede in den Stoffvorräten zwischen den Prüfglie-
dern abgeleitet werden. Die zeitliche Veränderung der Stoffvorräte, z. B. im Vergleich zum Versuchsbeginn,
wird hingegen nicht erfasst. Nach I
ZZAURRALDE et al. (2001: 556) sind die Daten aus beiden Messkonzeptio-
nen wertvoll für die Beantwortung von Fragen zur C-Sequestrierung im Boden. Dies gilt insbesondere vor dem
Hintergrund von Klimaveränderungen, welche zugleich als Ursache und Wirkung der C-Dynamik im Boden
interpretiert werden können.
Die Erhebung zusätzlicher Einflussgrößen, insbesondere der Witterung sowie der Bewirtschaftung, erfolgt
über entsprechende Klimastationen sowie die jeweiligen Bewirtschaftungsberichte. Wissenschaftliche Dauer-
feldversuche weisen heutzutage meist eigene Klimastationen auf und erheben möglichst viele relevante Daten
direkt. Für die Testflächen der landwirtschaftlichen Praxis kann i.d.R. auf Daten aus staatlichen Klimastationen
zurückgegriffen werden, die sich in der Nähe der Fläche befinden und deren Daten frei verfügbar sind bzw.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 39
angefragt werden können. Die Bewirtschaftungsdaten werden von den jeweiligen Flächenbewirtschaftern er-
hoben, wobei die Quantität und Qualität der Daten stark von diesen abhängig ist.
Die Anzahl der Feld- und Messwiederholungen sollte möglichst groß sein, um die statistische Aussagekraft
der Ergebnisse zu optimieren. Dieser Forderung sind allerdings durch begrenzte Kapazitäten der Probenahme
und Analyse Grenzen gesetzt. Beim Vergleich von zwei bzw. mehreren Varianten, z. B. der Bodenbearbei-
tung, wird häufig mit sog. paired samples (E
LLERT et al. 2008: 29) gearbeitet. Dabei weisen die jeweiligen Paa-
re (Beprobungspunkte) möglichst viele Gemeinsamkeiten auf und unterscheiden sich lediglich in Bezug auf
den zu untersuchenden Prüffaktor (z. B. Bodenbearbeitung).
In Abhängigkeit von der Anzahl an Proben kann der kleinste ermittelbare Unterschied (Minimum detectable
difference, MDD) zwischen zwei Probenkollektiven in Bezug auf den jeweiligen Parameter berechnet werden
(S
CHRUMPF et al. 2011). Die MDD ist der geringste Unterschied, welcher z. B. mit 80 % Zuverlässigkeit (1 – β
= 0,80) und α = 0,05 ermittelt werden kann. Dabei ist α das Signifikanzniveau und β die Wahrscheinlichkeit
eines Fehlers vom Typ II.
S
CHRUMPF et al. (2011) ermittelten in ihrer europaweiten Studie die Anzahl von 100 Einzelproben (Bohrungen)
als ausreichend, um Veränderungen der C-Gehalte bzw. -Vorräte im Boden in einem Zeitraum von 5 - 10 Jah-
ren zuverlässig bestimmen zu können.
S
TEINMANN et al. (2016) nahmen zum Vergleich der Veränderung der C-Gehalte bzw. -Vorräte von 268 Stand-
orten in Nordrhein-Westfalen nach 9 Jahren differenzierter Bewirtschaftung jeweils 10 Proben pro Standort,
welche zu einer Mischproben zusammengefasst wurden.
Die MDD ist stark von der Heterogenität des jeweiligen Parameters in der Fläche bzw. Tiefe sowie vom Grad
der Abhängigkeit des Messparameters vom jeweiligen Prüffaktor abhängig. So wurde von Y
ANG et al. (2008)
für den Einfluss der Bodenbearbeitung auf die C
org
-Gehalte des Unterbodens (unterhalb des Pflugbereiches)
bei einem Variationskoeffizienten der C-Gehalte von 15,5 % eine Zahl von 40 Proben ermittelt, die nötig sind,
um signifikante Unterschiede zwischen mehreren Standorten auszuweisen. Bei höheren Variationskoeffizien-
ten erreichen die nötigen Probenzahlen eine Größenordnung, welche im Rahmen der meisten Untersuchun-
gen aus zeitlichen, personellen und finanziellen Gründen nicht zu leisten sind. Für die Krume konnte an drei
Untersuchungsstandorten nur für die obersten beiden Beprobungschichten (0 - 5 cm, 5 - 10 cm) die notwendi-
ge Anzahl an Proben genommen werden, um eine Signifikanz der Unterschiede zwischen den Varianten nach
dem Konzept der MDD zu ermitteln (Y
ANG et al. 2008). Anders ausgedrückt war bei einer relativ geringen Pro-
benzahl (10 - 20) pro Variante der mittlere Unterschied zwischen den Varianten kleiner als die MDD und die
ermittelten Unterschiede ließen sich nicht statistisch absichern.
Neben der Anzahl der Beprobungspunkte sowie der Anzahl der Proben pro Prüffaktor bzw. Parzelle sind die
Beprobungstiefe, die Unterteilung der beprobten Tiefe in mehrere Schichten sowie die Vorgehensweise bei
der Beprobung von entscheidender Bedeutung für die Aussagekraft der Ergebnisse.
So wurde in vielen frühen aber auch aktuellen Arbeiten zu Kohlenstoffhaushalt und -dynamik von Ackerböden,
insbesondere in Nordamerika, nach der in der Landwirtschaft üblichen Praxis verfahren, welche auf die
schnelle und mit geringem Aufwand verbundene Ermittlung von Nährstoffgehalten der (Ober)Krume für die
Düngebedarfsermittlung ausgerichtet ist. Dabei wurden i.d.R. Proben bis zu einer Tiefe von max. 30 cm ent-
nommen (V
IRTO et al. 2012: 19), welche in eine oder zwei Schichten unterteilt auf ihre Gehalte an C
org
und
Nährstoffen untersucht wurden. Auf der Basis der ermittelten Gehalte wurden dann u.a. Vergleiche von Bo-
denbearbeitungsverfahren sowie die Berechnung von zeitlichen Dynamiken der C
org
-Vorräte vorgenommen
(z. B. M
CCONKEY et al. 2012).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 40
Diese Vorgehensweise geriet in die wissenschaftliche Kritik, weil sie
den Unterboden als durchwurzelten und, je nach Bearbeitungstiefe, z.T. noch bearbeiteten Bereich des Bo-
dens nicht mit einbezieht
aufgrund der wenigen Unterteilungen eine tiefen- bzw. schichtendifferenzierte Auswertung der Stoffgehalte
bzw. -vorräte nicht ermöglicht
keine Erfassung der Trockenrohdichte (TRD) bzw. Lagerungsdichte des Bodens vornimmt, sodass die
Stoffgehalte nicht in Vorräte umgerechnet werden können und die Vergleiche von Varianten sich aufgrund
unterschiedlicher Lagerungsdichten nicht auf gleiche Bodenmassen beziehen
2.4.2
Das Konzept der äquivalenten Bodenmassen
Insbesondere der letztgenannte Kritikpunkt fand Ausdruck im Konzept der äquivalenten Bodenmassen (equi-
valent soil masses, ESM), welches ursprünglich von P
OWLSON & JENKINSON (1981) formuliert und später von
E
LLERT & BETTANY (1995) weiter ausgearbeitet wurde. Dabei weisen die letzteren Autoren daraufhin, dass
neben der Erfassung der Trockenrohdichte auch ein Bezug der C-Vorräte auf die gleiche Bodenmasse vorge-
nommen werden muss, um eine Vergleichbarkeit zwischen Varianten herzustellen. Sie schlagen daher die
folgende Vorgehensweise vor:
Auf der Basis der beprobten Tiefe bzw. Schichtdicke und der ermittelten Trockenrohdichte werden die jeweili-
gen Bodenmassen der Schichten berechnet. Die Masse der Schicht mit der größten Bodenmasse wird als
Referenzmasse (100 %) gesetzt bzw. definiert. Für die andere(n) Variante(n) muss ein zusätzliches, unterhalb
der Schicht gelegenes Bodenpaket in die Bestimmung der C-Vorräte mit einbezogen werden. Die Dicke dieser
Zusatzschicht ergibt sich aus der zur Referenzmasse fehlenden Bodenmasse sowie der TRD der Zusatz-
schicht. Später (z. B. E
LLERT et al. 2008) wurde eine insofern veränderte Vorgehensweise vorgeschlagen, als
nunmehr die Masse der Bodenschicht mit der geringsten Bodenmasse als Referenzmasse definiert wird und
die entsprechende Schichtdicke in den anderen Varianten abgezogen wird.
In den folgenden Jahren wurden zahlreiche kleinere Weiterentwicklung und Veränderungen an dieser Vorge-
hensweise vorgeschlagen bzw. vorgenommen. Dabei wurden z.B. die Ergebnisse verglichen, wenn die Refe-
renzmasse sich auf die minimale oder maximale Bodenmasse der unterschiedlichen Varianten bezieht (L
EE et
al. 2009). Auch weitere Autoren (A
PPEL 2011, GIFFORD & RODERICK 2003, WENDT & HAUSER 2013, WUEST
2009) sowie E
LLERT selbst (z.B. ELLERT et al. 2002, ELLERT et al. 2008) unterzogen die Methodik verschiede-
nen Überprüfungen und Weiterentwicklungen, welchen sowohl theoretische als auch praktische Aspekte zu-
grunde liegen. Im Kern wurde das Ergebnis der ursprünglichen Publikation aber bestätigt und es gehört daher
mittlerweile zum guten methodischen Standard, C-Vorräte auf der Basis äquivalenter Bodenmassen (statt auf
der Basis festgelegter Tiefen) zu berechnen.
Zudem hat es sich in den letzten Jahren durchgesetzt, die Vorräte bis in eine Tiefe, die unterhalb des Bearbei-
tungshorizontes liegt, zu bestimmen, also zumindest bis 40 cm, häufig sogar 50 oder 60 cm unter der Gelän-
deoberfläche. Je mehr Einzelschichten dabei differenziert werden, desto feiner kann die Verteilung der Stoff-
gehalte bzw. -vorräte im Tiefenprofil aufgelöst werden. Auf der Basis dieser Verteilung können zudem weitere
Parameter wie das Stratifizierungsverhältnis (s.o.) berechnet werden. Der Großteil der (v. a. älteren) Untersu-
chungen zu diesem Thema basiert aber noch auf ungenügenden Beprobungstiefen. So schreiben V
IRTO et al.
auf Basis ihrer Metastudie (92 Untersuchungen) im Jahr 2012: „
Studies providing data beyond this depth
[30 cm; Anm. d. Verf.]
could be of great value in this sense, and are scarce in the literature
“, wobei nur bis
Ende 2009 publizierte Untersuchungen mit einer Mindestlaufzeit von fünf Jahren berücksichtigt wurden. Dies

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 41
unterstreicht die Langfristigkeit der Erhebung von C-Dynamiken sowie die Verzögerung, mit der methodische
Weiterentwicklungen Eingang in die Daten finden.
J
ACOBS et al. (2015) untersuchten die C
org
-Vorräte an fünf Standorten, u.a. Lüttewitz, bis in eine Tiefe von
45 cm. Auch aufgrund von nicht erklärbaren großen Unterschieden in den C
org
-Gehalten bzw. -Vorräten im
Unterboden zu unterschiedlichen Beprobungszeitpunkten schlagen sie eine einheitliche, für landwirtschaftliche
Pflanzenproduktion relevante Beprobungstiefe von 60 cm vor.
Die Vorgehensweise nach dem Prinzip der äquivalenten Bodenmassen sowie einer ausreichenden Bepro-
bungstiefe ist insbesondere für Vergleiche von Bodenbearbeitungsvarianten essentiell. Dies hat zum einen mit
dem typischen Verteilungsmuster der OS und der Nährstoffe im Boden zu tun: Während diese in NT/RT-
Systemen zu einer Akkumulation nahe der Oberfläche bzw. Stratifizierung als Funktion der Tiefe tendieren
(s. o.), finden sich in CT-Systemen i.d.R. homogene Verteilungen dieser Stoffe in der Krume bzw. Bearbei-
tungsschicht. In Folge dessen kommt es bei zu flacher Beprobung zu einer Überschätzung der C
org
- bzw. der
Nährstoffe-Vorräte in den NT/RT-Systemen, wie B
AKER et al. (2007) darlegen. APPEL (2011) schätzt auf der
Grundlage einer Modellrechnung, dass dieser Fehler in Kombination mit einem Tiefen- statt Massebezug in
einer Tiefe von ca. 15 - 20 cm sein Maximum erreicht und dabei u.U. über 10 t C ha
-1
betragen kann. Zum
anderen weisen intensiver und tiefer gelockerte Böden i.d.R. geringere Trockenrohdichten auf als nicht oder
nur flach bearbeitete Böden. Dies hat zur Folge, dass das zu beprobende Bodenpaket bis in eine größere
Tiefe reicht als bei den weniger intensiv gelockerten Böden. Ohne eine Korrektur nach dem Prinzip der äqui-
valenten Bodenmassen würden die C-Vorräte in den dichter lagernden Varianten daher überschätzt werden
(A
PPEL & BAI 2015).
All diese Überlegungen gehen von der Annahme aus, dass die beprobten Bodenmassen über den Bepro-
bungszeitraum zum überwiegenden Teil erhalten bleiben und lediglich eine Veränderung der Dichte stattfin-
det. Zeitliche Veränderungen der C
org
-Vorräte beruhen dabei größtenteils auf biologisch-chemischen Vorgän-
gen (Humifizierung, Mineralisierung) und nicht auf geomorphologischen. Bei erheblichen Umlagerungen von
Bodenmaterial durch Erosionsprozesse müssen diese quantifiziert und in die Rechnung einbezogen werden,
um insbesondere die zeitliche Veränderungsdynamik der C
org
-Vorräte analysieren zu können (ELLERT et al.
2008: 36).
Ein weiteres methodisches Problem stellt sich, wenn die zu beprobenden Schichten substantielle Anteile an
Grobboden (> 2 mm) enthalten. Das Problem ergibt sich daraus, dass bei der Berechnung der äquivalenten
Bodenmassen aus den ermittelten Trockenrohdichten die Grobbodenanteile mit einbezogen werden (sofern
diese nicht über die Größe der verwendeten Stechzylinder hinausgehen). Bei der Ermittlung der Stoffkonzent-
rationen (z. B. C-Gehalt) wird hingegen nur der Feinboden (< 2mm) analysiert. Wird keine Korrektur bei der
Berechnung der Stoffvorräte durchgeführt, ergibt sich ein Fehler, dessen Ausmaß proportional zum Anteil an
Grobboden in der jeweiligen Beprobungsschicht bzw. dem beprobten Profil ist.
Nach einer Auswertung durch T
HROOP et al. (2012: 69) von 45 Artikeln, die sich mit der Berechnung von
C-Vorräten in landwirtschaftlich genutzten Böden befassen, wird in 43 dieser Artikel bzw. Untersuchungen die
Stechzylindermethode zur Ermittlung der Trockenrohdichte verwendet und in 32 dieser 43 keine Angabe zur
Trennung von Fein- und Grobboden bei der Dichtebestimmung gemacht. In 8 von 43 Artikeln werden die
Masse und das Volumen des Grobbodens bei der Berechnung abgezogen, wodurch sich alle Angaben inkl.
der Stoffvorräte lediglich auf den Feinbodenanteil des Bodens beziehen. In diesem Sinne ermitteln z. B.
B
REULMANN et al. (2016) die Grobbodenanteile im Rahmen ihrer Untersuchungen im Grünland anhand von
Eimerproben in der jeweiligen Tiefe bzw. Beprobungsschicht. Die ermittelte „echte Trockenrohdichte“ bzw.
Masse des Feinbodens ergibt sich dann, in Anlehnung an D
ON et al. (2007), aus der Verrechnung der jeweili-
gen Massen und Volumina des Feinbodens und Grobbodens sowie einer mittleren Dichte der Grobbodenan-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 42
teile von 2,6 g cm
-3
nach der Formel TRD (Feinboden) = Masse (Feinboden) / Volumen (Feinboden). Nach
T
HROOP et al. (2012) sollte hingegen am besten die Masse des Feinbodens zum Gesamtvolumen des
Stechzylinders in Beziehung gesetzt werden, um flächen- bzw. volumenbezogene Stoffvorräte im Boden be-
rechnen zu können. Dieses Vorgehen wird auch von E
LLERT et al. (2001: 136) für die Berechnung der TRD in
steinreichen Böden vorgeschlagen.
W
ALTER et al. (2016) untersuchen und vergleichen verschiedene Methoden zur exakten Bestimmung der
Trockenrohdichte von Ackerböden, allerdings für vier Standorte bzw. Böden in Deutschland mit sehr geringen
Grobbodenanteilen, sodass der Faktor Grobboden nicht beachtet wird.
L
AL & KIMBLE (2001: 42) schlagen vor, neben der Korrektur der Trockenrohdichte, die Stoffgehalte (i. d. F.
C-Gehalte) anhand der ermittelten Grobbodenanteile in effektive Stoffgehalte umzurechnen.
Idealerweise sollten die Trockenrohdichte, die Grobbodenanteile und die jeweiligen Stoffgehalte an der glei-
chen Probe ermittelt werden (E
LLERT et al. 2001: 139). Dies ermöglicht sowohl die Korrektur der Stoffgehalte
bzw. -vorräte anhand des Grobbodenanteils als auch die Korrektur der Trockenrohdichten ohne einen zusätz-
lichen Fehler durch Unterschiede in den Grobbodenanteilen.
3 Untersuchungsstandorte
Die beiden Untersuchungsstandorte Lüttewitz und Methau befinden sich im nördlichen Teil des Landkreises
Mittelsachsen im Freistaat Sachsen. Es handelt sich um zwei Dauerversuchsflächen, auf denen jeweils seit
1992 die Auswirkungen unterschiedlicher Grundbodenbearbeitungsverfahren auf unterschiedliche Aspekte der
landwirtschaftlichen bzw. ackerbaulichen Nutzung untersucht werden. Dazu zählen insbesondere Fragen der
Vorbeugung von Erosionsereignissen sowie des Pflanzenertrages nebst damit zusammenhängender Teilas-
pekte wie der Bodenfruchtbarkeit, der Bodenfeuchte sowie der mechanischen bzw. chemischen Unkrautbe-
kämpfung.
Der Fokus der vorliegenden Untersuchung liegt auf den Auswirkungen der unterschiedlichen Grundbodenbe-
arbeitungsverfahren auf die Kohlenstoff- und Nährstoffdynamik. Zum besseren Verständnis der Vorgehens-
weise bei der Beprobung und der Auswertung der Daten werden beide Standorte im Hinblick auf ihre natur-
räumlichen Voraussetzungen und ihren Versuchsaufbau vorgestellt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auch auf der
Herausarbeitung von Unterschieden zwischen beiden Standorten.
Beide Standorte liegen, nach der aktuellen Einteilung des LfULG, in der Agrarstrukturregion 3 „Mittelsächsi-
sches Lössgebiet“ (L
FULG 2012). Diese umfasst mit ca. 570 000 ha etwa 31 % der Landesfläche und weist
einen Anteil von 63 % landwirtschaftlicher Fläche auf. Sie umfasst damit 38 % der landwirtschaftlich genutzten
Fläche Sachsens.
Der Jahresniederschlag für diese Region wird mit ca. 700 mm und leicht steigender Tendenz angegeben, die
Jahresmitteltemperatur mit ca. 9° C und ebenfalls steigender Tendenz. Die Vegetationszeit umfasst
ca. 220 Tage, in welcher die klimatische Wasserbilanz mit -175 mm (1991 - 2005) negativ ausfällt. Der mittlere
Humusgehalt unter Ackerland wird mit 2,9 % angegeben (C
org
: 1,68 %), die mittlere Hangneigung unter Acker-
land mit 3,8 %. Die durchschnittliche Ackerzahl liegt bei 57.
3.1 Lüttewitz
Die Dauerversuchsfläche Lüttewitz, welche 1992 von der Südzucker AG angelegt und seitdem in nahezu un-
veränderter Form betrieben wird, liegt zwischen den drei Orten Lüttewitz / Petersberg, Prüfern und Markritz in
der Lommatzscher Pflege, einer Subregion des Mittelsächsischen Lösshügellandes.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 43
Die Lommatzscher Pflege ist, insbesondere aufgrund der fruchtbaren Böden („Dunkelbraune Parabrauner-
den“, M
ANNSFELD 2008) das leistungsfähigste Agrargebiet Sachsens und wird traditionell als „Kornkammer
Sachsens“ bezeichnet. Der Untersuchungsschlag hat eine Gesamtfläche von ca. 30 ha und eine maximale
Ausdehnung von ca. 1000 m von Nord nach Süd sowie von ca. 600 m von Ost nach West (Abbildung 1). Die
Ackerzahl liegt bei 75 (T
EIWES 2005).
Abbildung 1: Lage des Untersuchungsstandortes Lüttewitz
3.1.1
Klima
Das Untersuchungsgebiet gehört zur feuchtgemäßigten Klimazone mit leicht kontinentalem Einfluss (warmen
Sommern), welcher für Gebiete im Osten Deutschlands aufgrund der Lage im Lee der Mittelgebirge charakte-
ristisch ist. Allgemein werden für die Region Eckdaten von 8,3 - 8,8° C als jährliche Durchschnittstemperatur
sowie 600 - 700 mm Niederschlag als langjähriges Mittel angegeben (H
AASE & MANNSFELD 2008). In Vorarbei-
ten zu dieser Untersuchung werden die langjährigen Mittel von Niederschlag und Temperatur mit 643 mm und
8,1° C (K
ELLER 2006, SCHMIDT ET AL. 2002) bzw. 607 mm und 9,2° C (THIEL 2010 für den Zeitraum 1993 bis
2007) angegeben. K
OCH (2010) gibt für den Standort mit 572 mm Niederschlag und 8,6° C (Zeitraum: 1961 -
1990) gar noch niedrigere Werte an.
Im Rahmen dieser Untersuchung wurden Messdaten der vom Auftraggeber betriebenen Klimastation in Nos-
sen ausgewertet, für welche Daten seit April 1999 online verfügbar sind (F
REISTAAT SACHSEN 2016) und wel-
che ca. 9 km vom Untersuchungsschlag entfernt liegt. Basierend auf diesen Daten betrugen die langjährigen
Mittel (1999 bis 2015) von Niederschlag und Temperatur 698 mm und 9,5° C. Für den Untersuchungszeitraum
von 2012 bis 2015 wurden Mittelwerte von 666 mm Jahr
-1
und 9,7° C errechnet. Dabei traten erhebliche Un-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 44
terschiede zwischen den Einzeljahren auf, welche im Detail dem Klimadiagramm entnommen werden können
(Abbildung 2).
Einige Besonderheiten sollen an dieser Stelle aufgrund ihrer Relevanz für die Auswertung dennoch hervorge-
hoben werden:
Der Winter 2012 / 2013 war sehr kalt im Vergleich zum langjährigen Mittel, insbesondere die Monate De-
zember bis März
Im Frühjahr 2013 traten mehrere Starkniederschlagsereignisse (> 25 mm Tag
-1
) auf (insbesondere zwischen
dem 30.05. und dem 03.06.). Die Monate Mai und Juni 2013 weisen mit zusammen ca. 330 mm Nieder-
schlag etwa die Hälfte des mittleren Jahresniederschlages auf, wobei allein 192 mm auf den Zeitraum vom
25.5. bis 03.06. entfallen und weitere 70 mm auf den Zeitraum vom 20.06. bis 26.06.
Die Winter 2013/2014 und 2014/2015 waren relativ warm und relativ niederschlagsarm im Vergleich zum
langjährigen Mittel
Der Herbst 2014 (September - November) sowie der Sommer 2015 (Juli / August) waren sehr warm im Ver-
gleich zum langjährigen Mittel
3.1.2
Geologie
Die Region des Mittelsächsischen Lösshügellandes ist durch eine mächtige weichselzeitliche Lössbedeckung
geprägt, welche in günstigen Reliefpositionen (Dellen) zusammen mit älteren Lössablagerungen Mächtigkei-
ten von bis zu 20 m erreichen kann (H
AASE 2008). Dabei nimmt die Mächtigkeit der Lössbedeckung von der
Lössrandstufe nach Süden sowie mit ansteigender Höhe über NN ab (W
OLF 2009: 64). Der Löss in der Region
um Lommatzsch hat eine typische Korngrößenverteilung von 5 - 6 % Sand (v.a. Feinsand), 75 – 80 % Schluff
und 15 – 20 % Ton (M
ESZNER 2008). Lüttewitz liegt, nach älteren Einteilungen in Lössprovinzen (LIEBEROTH
1963), an der Grenze der Mulde-Lössprovinz zur Elbe-Lössprovinz, wobei letztere die größten Mächtigkeiten
an kalkhaltigem Löss in Sachsen aufweist. Der Standort kann daher als repräsentativ für die mittelsächsischen
Lössgebiete angesehen wird.
Das unter dem Löss liegende Grundgebirge, welches lediglich in Flusstälern sowie in stark erodierten Kuppen
zum Vorschein kommt, ist insbesondere durch Schiefergesteine gekennzeichnet. Auf der Versuchsfläche sind
dies im wesentlichen Grauwackenschiefer (T
EIWES 1997), welche im zentralen Bereich der Fläche in einer
Kuppenposition oberflächennah anzutreffen sind.
Die Relief- und Bodenentwicklung der Region und der Untersuchungsfläche ist stark von den Lössablagerun-
gen geprägt.

image
Abbildung 2: Witterung in der Region des Untersuchungsstandortes Lüttewitz im Untersuchungszeitraum 2012 bis 2015
(Datengrundlage: Daten der Klimastation Nossen des LfULG; eigene Darstellung)

image
3.1.3
Relief
Der Untersuchungsschlag umfasst Höhen von 250 - 280 m ü. NN (Abbildung 3). Dabei befinden sich die
höchstgelegenen Flächenanteile im Norden und im Südwesten der Fläche sowie auf einer zentralen Kuppe.
Eine Delle im Südosten der Fläche, welche das Quellgebiet des weiter östlich entspringenden Markritzer Ba-
ches darstellt, beherbergt die am niedrigsten gelegenen Flächenanteile. Die Fläche zählt zum Einzugsgebiet
des Ketzerbaches.
Die maximalen Hangneigungen liegen bei ca. 15 % und finden sich im Hangbereich zwischen der zentralen
Kuppe und der Delle im Südosten der Fläche. M
ESZNER (2008: 53) gibt für die Lössgebiete der Lommatzscher
Pflege durchschnittliche Hangneigungen von 4 - 7° (ca. 7 - 12 %) an. Insofern kann der Untersuchungsschlag
als repräsentativ für das Untersuchungsgebiet angesehen werden.
Abbildung 3: Digitales Höhenmodell der Untersuchungsfläche in Lüttewitz
(Datengrundlage: DGM2 GeoSN 2012, eigene Darstellung)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 47
3.1.4
Böden
Das bodenbildende Substrat in der Untersuchungsregion ist Löss bzw. Lösslehm, aus welchem sich unter
spätholozänen (feuchten) Klimabedingungen die für dieses Ausgangssubstrat typischen Parabraunerden und
Fahlerden gebildet haben, teilweise mit Übergängen zum Pseudogley. Bis zum Spätatlantikum dominierte
unter kontinentalen Klimabedingungen vermutlich die Bildung von Schwarzerden (M
ESZNER 2008: 33). Die
Bodenprofile sind i.d.R., je nach Reliefposition, durch die lange und intensive agrarische Nutzung verkürzt
bzw. kolluvial überdeckt (M
ESZNER 2008: 34). Daraus ergibt sich ein kleinräumiges Bodenmosaik, welches
durch erhebliche Unterschiede in der Wasserhaltekapazität und Nährstoffversorgung gekennzeichnet ist.
Aufgrund der Auswaschung der Karbonate im humiden spätholozänen Klima wird allgemein für das Mittel-
sächsische Lösshügelland eine Karbonatfreiheit bis 1,5 - 2 m unter GOF angegeben (T
EIWES 1997), wobei
Untersuchungen auf dem Schlag eine Karbonatfreiheit bis mindestens 1 m unter GOF ergaben (T
EIWES 1997,
T
EIWES 2005). MESZNER (2008: 34) gibt eine durchschnittliche Entkalkungstiefe von 1,6 m für die Lommatz-
scher Pflege an.
Nach BK 50 (L
FULG 2012) sind auf der Versuchsfläche drei verschiedenen Bodentypen vertreten:
Kolluvisol aus ungelagertem Schluff (Kolluvialschluff)
Parabraunerde aus periglaziärem Schluff über periglaziärem Ton (Lösslehm)
Pseudogley-Parabraunerde aus periglaziärem Schluff (Lösslehm)
Für die Untersuchungsfläche sind keine bodenkundliche Aufnahmen bzw. Profile durch das LfULG beschrie-
ben.
Ein Vergleich der Bodenkarten nach LfULG (2012) und T
EIWES (1997) (Abbildung 4) ergibt für die Karte von
T
EIWES eine stärkere räumliche und inhaltliche Differenzierung, welche insbesondere eine starke Korrelation
der Bodentypen mit den Reliefmerkmalen aufweist. Vor dem Hintergrund eines zu erwartenden starken Ein-
flusses von reliefabhängigen Prozessen der Verlagerung von Oberbodenmaterial auf die Gehalte bzw. Vorräte
verschiedener Stoffe im Boden, wie ihn auch T
HIEL (2002: 66 ff.) bereits feststellte, kann diese stärkere Diffe-
renzierung für eine Auswertung der Beprobungspunkte nach Gruppen oder Clustern nützlich sein. Die Festle-
gung der Beprobungspunkte durch T
HIEL (2002) bzw. KELLER (2006) erfolgte dabei in der Weise, dass die
verschiedenen Relief- und Bodentypen möglichst repräsentativ abgebildet werden.

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 48
Abbildung 4: Bodenkarten der Untersuchungsfläche in Lüttewitz nach LfULG (2012) und Teiwes (1997)
Die dominierende Bodenart auf der Untersuchungsfläche ist nach T
EIWES (1997) ein mittel toniger Schluff
(Ut3) sowie teilweise, insbesondere im Unterboden, auch ein stark toniger Schluff (Ut4). Diese Bodenarten
wurden mittels Fingerprobe von K
ELLER (2006) bestätigt. Diese Bodenarten können als typisch für landwirt-
schaftlich genutzte Parabraunerden aus Löss gelten, für welche das KTBL als Faustzahlen eine Textur mit
5 % Sand, 75 % Schluff und 20 % Ton angibt (D
ÖHLER 2009: 183).
Im einem kleinen Hangbereich südlich der zentralen Kuppe wurden zudem erhebliche Grobbodenanteile fest-
gestellt, welche im Ap-Horizont aus 15 - 40 Masse-% Grus sowie 15 - 40 Masse-% kantigen Steinen und Blö-
cken bestehen (T
EIWES 1997). Diese Grobbodenanteile steigen mit der Tiefe im Bodenprofil weiter an. Im Be-
reich der von T
EIWES mit dem Bodentyp Braunerde-Parabraunerde klassifizierten Flächenteile, ebenfalls un-
mittelbar südlich der zentralen Kuppe gelegen, wurden erst ab einer Tiefe von ca. 50 cm unter GOF Grobbo-
denanteile festgestellt.
Aufgrund der geringen räumlichen Verbreitung dieser Grobbodenanteile wurden sie im Rahmen der vorlie-
genden Untersuchung bei der Berechnung der Stoffvorräte nicht berücksichtigt.
Die Böden der Untersuchungsfläche werden mit einer durchschnittlichen Bodenzahl von 75 nach Bodenschät-
zung bewertet (T
EIWES 1997).

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 49
3.1.5
Bewirtschaftung
Der Untersuchungsschlag wurde bis 1992 einheitlich konventionell mit dem Pflug bearbeitet. 1992 wurden zu
Untersuchungszwecken vier Nord-Süd-ausgerichtete Streifen mit unterschiedlichen Grundbodenbearbei-
tungsverfahren angelegt (Abbildung 5).
Von West nach Ost sind dies folgende Parzellen (mit Angabe der Fläche):
Pflug (P) - 9,6 ha
Direktsaat (D) - 8,2 ha
Konservierend (Mulchsaat) (K) - 7,5 ha
Konservierend Locker (KL) - 5,6 ha
Abbildung 5: Lage der Bodenbearbeitungsparzellen auf dem Untersuchungsschlag Lüttewitz

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 50
Die Fruchtfolge ist seit 1999 Winterweizen (WW) - Winterweizen - Zuckerrübe (ZR), mit der Zwischenfrucht
Ackersenf zwischen dem WW und der ZR. Alle Maßnahmen außer der Bodenbearbeitung, also Düngung,
Unkrautbekämpfung etc., erfolgen für alle Parzellen gleich. Die für diese Untersuchung zentralen Bewirtschaf-
tungsmaßnahmen (Kulturart, Bodenbearbeitung, Düngung, Aussaat- und Erntetermine sowie Erträge) sind für
den Untersuchungszeitraum in Abbildung 8
dargestellt. Die Nebenprodukte bzw. Erntereste (Stroh, Zucker-
rübenblatt) verbleiben in allen Varianten auf der Fläche.
In der Variante Pflug (P) findet eine regelmäßige (jährliche) Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug bis
max. 30 cm Tiefe statt.
In der Variante Direktsaat (D) findet keine Grundbodenbearbeitung statt. Lediglich zur Aussaat der ZR (und
damit alle drei Jahre) findet ein flaches Grubbern mit einem Köckerling Exaktgrubber bis ca. 4 cm Tiefe statt.
In der Variante Konservierend (K) findet eine regelmäßige (jährliche) Bodenbearbeitung mit dem Grubber bis
max. 15 cm Tiefe statt.
In der Variante Konservierend Locker (KL) findet eine regelmäßige (jährliche) nichtwendende Bodenbearbei-
tung mit dem Grubber bis max. 25 cm Tiefe sowie eine periodische Tiefenlockerung mit dem Tiefenmeißel bis
max. 40 cm Tiefe statt. Letztere Maßnahme wurde im Untersuchungszeitraum einmalig am 30.09.2015 durch-
geführt.
Die Grenze zwischen den Bearbeitungsvarianten Pflug und Direktsaat kann i.d.R. nach der Ernte aufgrund
des Bedeckungsgrades erkannt werden, wie in Abbildung 6
aus dem Herbst 2015 ersichtlich wird.
Abbildung 6: Grenze zwischen den Bearbeitungsparzellen Pflug und Direktsaat im Herbst 2015
(Foto: Fabian Kirsten)
Auf der Basis der Feldbücher wurden die mittleren Erträge für den Zeitraum 2002-2015 für die beiden Frucht-
arten Zuckerrübe (n = 5) und Winterweizen (n = 9), nach Bodenbearbeitungsvarianten differenziert, berechnet
(Tabelle 1):

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 51
Tabelle 1: Mittlere absolute und relative Erträge am Standort Lüttewitz im Zeitraum 2002 bis 2015
(Datengrundlage: Bewirtschaftungsberichte Südzucker AG)
Fruchtart
Variante
mittlerer Ertrag [dt ha
-1
]
Differenz zu P [dt ha
-1
]
Ertrag [%] (P=100%)
ZR P 761,65
100,0
D 725,27 -36,38 95,2
K 743,76 -17,89 97,7
KL 681,33 -80,32 89,5
WW P 89,28
100,0
D 87,06 -2,21 97,5
K 88,73 -0,55 99,4
KL 84,62 -4,66 94,8
Erläuterungen – Tabelle 1: P: Pflug; D: Direktsaat; K: konservierend; KL: konservierend locker
Die Variante Pflug erzielte bei beiden Fruchtarten im Mittel die höchsten Erträge, die Variante KL die niedrigs-
ten. Der Unterschied beträgt für die Zuckerrübe ca. 80 dt ha
-1
, für Winterweizen ca. 5 dt ha
-1
, was ca. 90 %
(ZR) bzw. 95 % (WW) des Ertrages der Pflugparzelle entspricht. Die Variante K weist für beide Fruchtarten die
zweithöchsten mittleren Erträge auf, welche um ca. 18 dt ha
-1
(ZR) bzw. 0,5 dt ha
-1
(WW) unter jenen der
Pflugparzelle liegen. Die mittleren Erträge der Variante D liegen um ca. 36 dt ha
-1
(ZR) bzw. 2 dt ha
-1
(WW)
unter jenen der Pflugparzelle. Die mitunter erheblichen Schwankungen der Erträge zwischen den Jahren so-
wie die jeweiligen Unterschiede zwischen den Parzellen sind dabei stark von der Witterung beeinflusst.
J
ACOBS et al. (2015: 4) geben als mittlere Erträge für den Zeitraum 1997 - 2001 folgende Werte an:
Winterweizen (n = 8, 85 % TM):
P = 85 dt ha
-1
D = 80 dt ha
-1
K = 84 dt ha
-1
Zuckerrübe (n = 4, Frischmasse):
P = 650 dt ha-1
D = 600 dt ha-1
K = 630 dt ha-1
Die Erträge lagen folglich in den ersten Versuchsjahren (1997 bis 2001) etwas niedriger als im späteren Ver-
suchsverlauf. Der mittlere Unterschied zwischen beiden Zeiträumen beträgt in allen Varianten ca. 5 dt ha
-1
für
den Winterweizen und ca. 100 dt ha
-1
für die Zuckerrübe. An den relativen Ertragsunterschieden zwischen den
Varianten haben sich hingegen nur minimale Veränderungen ergeben. Neben dem Einfluss der Witterung in
den Einzeljahren spricht dies für eine bewirtschaftungsbedingte Erhöhung des Ertragsniveaus bzw. der Pro-
duktivität in allen (drei) Bodenbearbeitungsvarianten.
3.1.6
Erosionsproblematik
H
AASE & MANNSFELD (2008: 138) geben für die Lommatzscher Pflege bzw. das Mittelsächsische Lösshügel-
land mit typischen Schlaggrößen von über 50 ha aufgrund der intensiven ackerbaulichen Nutzung in Kombina-

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 52
tion mit verschlämmungs- und erosionsbegünstigenden Bodenarten eine hohe Erosionsanfälligkeit als Haupt-
risikofaktor der Landnutzung an. Die aus bis zu 5 dm mächtigen Kolluvien sowie gekappten Profilen abgeleite-
te starke historische Erosionsdynamik, welche sich in der Gegenwart fortsetzt, führt zu einer hohen Über-
schwemmungshäufigkeit sowie starken Nährstoffeinträgen in die Vorfluter. Hinzu kommt die für die Region
charakteristische Windoffenheit, welche eine lokal sehr ungleiche Feuchteanreicherung im Boden als Folge
von Schneeverwehungen führt, aus welcher eine Verstärkung der Bodenerosion in der Auftauphase im Früh-
jahr resultieren kann (H
AASE & MANNSFELD 2008: 140).
Die Mechanismen und Ursachen sowie die Verbreitung und Formen der Erosion in der Untersuchungsregion
können z. B. bei W
OLF (2009: 40 ff.) nachgelesen werden. Dieser beschreibt die landwirtschaftliche Bodenbe-
arbeitung zunächst als Auslöser rezenter Erosionprozesse. Zugleich werden aber linienhafte Erosionsformen
durch Bodenbearbeitungsmaßnahmen verfüllt und dadurch, zumindest vorübergehend, beseitigt. Diese For-
men tragen, solange sie noch verfüllbar sind, den Namen
Ephemeral Gully
(W
OLF 2009: 47). Gleichwohl wird
das erodierte Oberbodenmaterial durch Unterbodenmaterial ersetzt, was auf Dauer zu einer Kappung des
kleinräumigen Oberflächenreliefs führt und an Oberhängen bzw. Kuppen zu nahezu komplett erodierten A/C-
C-Profilen führen kann.
Auch auf der Untersuchungsfläche konnten zu mehreren Zeitpunkten während der Untersuchung flächen- und
linienhafte Erosionsprozesse bzw. -formen beobachtet werden. Wie bei W
OLF (2009) beschrieben schließt an
eine linienhafte Erosionsform bei nachlassender Hangneigung bzw. Transportkapazität (häufig) ein Sediment-
fächer an. Diese traten z.B. im Frühjahr 2012 im Bereich einer kleinen, nach Westen ausgerichteten Delle im
Nordwesten der Fläche im Bereich der Pflugparzelle auf (Abbildung 7). Für diesen Bereich der Fläche hat
bereits T
HIEL (2002: 71) linien- und flächenhafter Erosionsformen dokumentiert.
Abbildung 7: Schwemmfächer auf der Pflugparzelle im Frühjahr 2012 am Standort Lüttewitz
(Foto: Susann Förster)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 53
WEGENER (2001: 51) berechnete mit dem Modell „Erosion 2D“ für die Pflugparzelle auf dem Untersuchungs-
schlag bei Zuckerrübenanbau für den Zeitraum Anfang Mai - Anfang September eines Referenzjahres einen
Nettofeststoffaustrag von 10,3 t Boden ha
-1
. In den anderen drei Bodenbearbeitungsvarianten fand hingegen
kein nennenswerter Feststoffaustrag statt. Für ein Extremereignis mit einer Wiederkehrwahrscheinlichkeit von
fünf Jahren wurde, ebenfalls mit Erosion 2D, ein Nettofeststoffaustrag aus der jeweiligen Parzelle von 5,1 t
Boden ha
-1
für die Variante P ermittelt, gegenüber 0,23 t ha
-1
in der Variante KL, 0,19 t ha
-1
in der Variante K
und 0,14 t ha
-1
in der Variante D.
Die Erosionsproblematik der Region sowie die Möglichkeiten der Prävention durch konservierende Bodenbe-
arbeitungsverfahren konnten für Mittelsachsen in zahlreichen Studien nachgewiesen werden (M
ACHULLA &
N
ITZSCHE 2008, NITZSCHE et al. 2002, SÄCHSISCHE LANDESANSTALT FÜR LANDWIRTSCHAFT 2004, SCHMIDT ET AL.
2002). Die konservierende Bodenbearbeitung gilt daher auch weiterhin als eine zentrale Maßnahme zur Ver-
hinderung von Erosion sowie des landwirtschaftlichen Boden- und Gewässerschutzes in Sachsen.
3.1.7
Ausgangsdaten
Für den Standort Lüttewitz existieren zahlreiche Bodendaten aus Voruntersuchungen. Dies sind zum einen
Untersuchungen des Institutes für Zuckerrübenforschung (IfZ), welches den Dauerfeldversuch Lüttewitz seit
Versuchsbeginn (1992) wissenschaftlich betreut. Zum anderen handelt es sich um Untersuchungen der Säch-
sischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) bzw. in deren Nachfolge des Landesamtes für Umwelt, Land-
wirtschaft und Geologie (LfULG), i. d. R. in Kooperation mit wissenschaftlichen Einrichtungen. Hierbei sind
insbesondere die Diplomarbeiten (Universität Leipzig, Institut für Geographie) von T
HIEL (2002) sowie KELLER
(2006) sowie die daran anknüpfende Dissertation (Universität Halle, Institut für Agrar- und Ernährungswissen-
schaften) von T
HIEL (2010) zu nennen.
Eine Vergleichbarkeit der genannten Datensätze untereinander sowie zu den Ergebnissen der vorliegenden
Untersuchung ist nur eingeschränkt gegeben. Dies liegt zum einen an der jeweils unterschiedlichen Anzahl
und Verortung der Beprobungspunkte auf der Fläche und zum anderen an den unterschiedlichen Vorgehens-
weisen bei der Beprobung selbst sowie der Auswertung (Beprobungstiefen, Labormethoden, Umrechnung von
Gehalten in Vorräte bzw. Massen).
Im Folgenden werden die vorhandenen Daten in zumeist tabellarischer Form dar- und einige zentrale Ergeb-
nisse herausgestellt. Dabei werden die Datenquelle, die Variante, die Beprobungstiefe bzw. -schicht, die An-
zahl der Beprobungspunkte sowie die jeweiligen Gehalte bzw. Vorräte an Kohlen- und Stickstoff sowie der
Makronährstoffe aufgeführt. Liegt keine Information vor, wird dies mit einem Fragezeichen gekennzeichnet.
Eine ausführliche Diskussion sowie insbesondere ein Vergleich zu den eigenen Daten erfolgt im Kapitel Dis-
kussion.
Mehrere Beprobungskampagnen wurden durch das IfZ in Göttingen durchgeführt. Die Vorgehensweise sowie
die Ergebnisse können zum großen Teil in J
ACOBS et al. (2015) bzw. KOCH (2010, unveröffentlicht) nachgele-
sen werden. Ergänzende Daten wurden mit freundlicher Genehmigung des IfZ für diesen Bericht zur Verfü-
gung gestellt (Persönliche Mitteilung I
FZ 2016).
Zunächst wurden im Jahr 1995 durch das IfZ innerhalb jeder der vier Bodenbearbeitungsparzellen (P, D, K,
KL) vier repräsentative Messpunkte ausgewählt, an denen mittels Mischproben die bodenchemischen Para-
meter C
t
, N
t
, P (CAL) und K (CAL) in den Schichten 0-10 cm, 10-20 cm sowie 20-30 cm erhoben wurden. Bei
der Berechnung der jeweiligen Stoffvorräte für C
org
bzw. N
t
erfolgte, neben der Verrechnung mit den ebenfalls
erhobenen Trockenrohdichten, eine Korrektur auf eine einheitliche Bodenmasse. Dadurch wird ein direkter
Vergleich zwischen den Varianten ermöglicht.
Für die Beprobung im Jahr 2005 wurde von T
EIWES in den Parzellen P, D und K je ein repräsentatives Mess-
feld mit den Ausmaßen 40 m x 40 m ausgewiesen (T
EIWES 2005). Die Messfelder wurden so ausgewählt,

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 54
dass die Bodeneigenschaften innerhalb bzw. zwischen den Messfeldern möglichst homogen sind, um eine
von den Standortheterogenitäten unabhängige Vergleichbarkeit zwischen den Bodenbearbeitungsvarianten zu
gewährleisten. Je Messfeld wurden, neben der Trockenrohdichte, die Parameter C
t
, N
t
, pH-Wert, Carbonatge-
halt sowie P (CAL), K (CAL) und Mg (CaCl
2
) in den Schichten 0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm und 30-45 cm
bestimmt. Aus der Differenz von C
t
und C
anorg
(Karbonat) wurde der C
org
-Gehalt berechnet. Die Mischproben
bestanden aus drei Teilproben je Messfeld.
Im Jahr 2010 wurde eine weitere Beprobung durch das IfZ durchgeführt. Dabei wurden, aus Gründen der Ver-
gleichbarkeit, sowohl die vier Messpunkte aus dem Jahr 1995 als auch die Messfelder aus dem Jahr 2005 mit
der jeweiligen Methodik erneut beprobt. Für diesen Termin liegen allerdings keine Daten für die Nährstoffgeh-
alte vor. Zudem wurde die Variante KL nicht berücksichtigt.
Alle nachfolgend aufgeführten Daten des IfZ können in Tabelle 2 und Tabelle 3 nachvollzogen werden. Im
Rahmen der Beprobung 1995/1996 wurden am Standort Lüttewitz in der Tiefe 0-30 cm C
t
-Gehalte zwischen
0,94 % (KL) und 1,01 % (D) ermittelt. Die N
t
-Gehalte lagen bei 0,10 (P, K, KL) bzw. 0,11 % (D). Aus der Ver-
rechnung mit der Trockenrohdichte sowie der Anpassung auf eine äquivalente Bodenmasse von
ca. 4100 t ha
1
ergab sich eine C
t
-Masse zwischen 39,1 (D) und 41,7 t ha
-1
(K). Die C
t
-Masse der Variante P
lag mit 40,4 t ha
-1
dazwischen, für die Variante KL wurden keine Vorräte berechnet. Die korrigierten bzw. bo-
denmasseäquivalenten N
t
-Massen lagen bei 4,25 (P), 4,45 (D) sowie 4,12 t ha
-1
(K). Die pflanzenverfügbaren
Phosphorgehalte (CAL) lagen zwischen 13,7 (K) und 18,8 mg 100 g
-1
Boden (KL) (Gehaltsklasse E), die
pflanzenverfügbaren Kaliumgehalte (CAL) zwischen 9,7 (P) und 15 mg 100 g
-1
Boden (KL) (Gehaltsklassen B
und C).
Im Jahr 2010 wurden für die Gesamtfläche (gleiche Beprobungspunkte wie 1995/1996) und eine geringfügig
höhere äquivalente Bodenmasse von 4170 t ha
-1
C
org
-Massen von 44,0 (P), 48,0 (D) und 48,7 t ha
-1
(K) ermit-
telt. Die entsprechenden N
t
-Massen lagen bei 5,22 (P), 5,72 (D) und 5,64 t ha
-1
(K). Für das Bodenpaket bis
45 cm Tiefe bzw. eine äquivalenten Bodenmasse von 6440 t ha
-1
wurden Vorräte von 66,3 (P), 55,9 (D) und
66,5 t ha
-1
(K) ermittelt. Die entsprechenden N
t
-Massen lagen bei 7,85 (P), 6,83 (D) und 7,75 t ha
-1
(K). In die-
sem Fall führten ein vergleichsweise geringer ermittelter C
org
-Gehalt von 0,34 % sowie N
t
-Gehalt von 0,048 %
im Unterboden (30-45 cm) der Variante D zu den gegenüber den anderen beiden Varianten im Gesamtprofil
sehr niedrigen C
org
- und N
t
-Vorräten.
Bei der Beprobung der Messfelder im Jahr 2005 wurden für die Tiefe 0-30 cm bzw. eine äquivalente Boden-
masse von ca. 4200 t ha
-1
C
org
-Massen von 50,6 (P), 55,3 (D) bzw. 49,7 t ha
-1
(K) ermittelt (Tabelle 3). Die
entsprechenden N
t
-Massen lagen bei 5,91 (P), 6,35 (D) und 5,88 t ha
-1
(K). Wird der Unterboden bis 45 cm
Tiefe mit einbezogen und werden die Stoffvorräte für die obersten 6550 t Boden ha
-1
berechnet, ergeben sich
C
org
-Massen von 66,6 (P), 70,0 (D) und 58,9 t ha
-1
(K). Die entsprechenden N
t
-Massen lagen bei 8,12 (P), 8,47
(D) und 7,44 t ha
-1
(K). Die im Vergleich zu den Varianten P und D sehr geringen C
org
-Vorräte im Unterboden
der Varianten K ergeben sich durch einen ermittelten C
org
-Gehalt von 0,38 % in dieser Schicht, im Vergleich
zu 0,69 bzw. 0,68 % in den Varianten P und D.
Im Rahmen der erneuten Beprobung der Messfelder im Jahr 2010 wurden für das Bodenpaket bis 30 cm Tiefe
bzw. eine äquivalente Bodenmasse von 4290 t ha
-1
C
org
-Massen von 45,6 (P), 48,3 (D) und 51,3 t ha
-1
(K)
ermittelt. Die entsprechenden N
t
-Massen lagen bei 5,15 (P), 5,46 (D) und 6,03 t ha
-1
(K). Für das Bodenpaket
bis 45 cm Tiefe, welches eine äquivalenten Bodenmasse von 6420 t ha
-1
umfasste, wurden C
org
-Vorräte von
57,8 (P), 70,0 (D) und 67,8 t ha
-1
(K) ermittelt. Die entsprechenden N
t
-Vorräte lagen bei 6,70 (P), 7,56 (D) und
8,06 t ha
-1
(K) (Tabelle 3).

Tabelle 2: Ergebnisse der Bodenuntersuchungen des IfZ in den Jahren 1995/1996 sowie 2010 auf der Untersuchungsfläche Lüttewitz
Probenahmetermin
Beprobungsdesign
Variante
Tiefe
n
C
org
C
org
C
org
korrigiert
N
t
N
t
N
t
korrigiert
P (CAL)
K (CAL)
[%]
[t ha
-1
]
[t ha
-1
]
[%]
[t ha
-1
]
[t ha
-1
]
[mg 100 g
-1
]
[mg 100 g
-1
]
1995/1996
Gesamtfläche
Bodenmasse 4100 t ha
-1
P 0-30 4 0,99 40,38 40,38 0,1 4,25 4,25 13,8 9,7
D 0-30 4 1,01 43,77 39,11 0,11 4,68 4,45 15,7 12,2
K 0-30 4 0,96 40,03 41,7 0,1 4,22 4,12 13,7 11
KL 0-30 4 0,94 0,1
18,8 15
2010
P
0‐10
4
1
14,07
0,119
1,67
Gesamtfläche
D
0‐10
4
1,44
20,13
0,168
2,35
K
0‐10
4
1,34
19,4
0,152
2,21
P
10‐20
4
1,07
15,11
0,127
1,79
D
10‐20
4
1,04
15,64
0,128
1,92
K
10‐20
4
1,15
16,69
0,129
1,87
P
20‐30
4
1,09
14,77
0,13
1,75
D
20‐30
4
0,88
12,86
0,103
1,51
K
20‐30
4
0,88
13,4
0,108
1,66
P
30‐45
4
0,99
22,38
0,116
2,64
D
30‐45
4
0,34
7,7
0,048
1,1
K
30‐45
4
0,76
17,66
0,09
2,09
Bodenmasse 4170 t ha-1
P
0‐30
4
43,95
43,95
5,22
5,22
D
0‐30
4
48,63
48,04
5,79
5,72
K
0‐30
4
49,48
48,7
5,74
5,64
Bodenmasse 6435 t ha
-1
P
0‐45
4
66,33
66,33
7,85
7,85
D
0‐45
4
56,33
55,89
6,88
6,83
K
0‐45
4
67,14
66,54
7,82
7,75

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 56
Tabelle 3: Ergebnisse der Bodenuntersuchungen des IfZ in den Jahren 2005 sowie 2010 auf der Untersuchungsfläche Lüttewitz (Messfelder)
Probenahmetermin
Beprobungsdesign
Variante
Tiefe
n
C
org
C
org
C
org
korrigiert
N
t
N
t
N
t
korrigiert
P (CAL)
K (CAL)
Mg (CaCl
2
)
[%]
[t ha
-1
]
[t ha
-1
]
[%]
[t ha
-1
]
[t ha
-1
]
[mg 100 g
-1
]
[mg 100 g
-1
]
[mg 100 g
-1
]
2005
P
0‐10
3
1,15
15,62
0,14
1,86
7,25
6,1
9,83
Messfelder Teiwes
D
0‐10
3
1,61
23,18
0,17
2,52
8,05
11,59
8
K
0‐10
3
1,53
21,8
0,16
2,34
5,81
14,41
8,53
P
10‐20
3
1,21
17,01
0,14
2
7,53
7,4
9,83
D
10‐20
3
1,17
17,78
0,14
2,09
5,57
4,9
7,83
K
10‐20
3
1,04
16,04
0,13
1,97
3,84
5,21
9,17
P
20‐30
3
1,23
17,97
0,14
2,06
7,24
9,01
10,37
D
20‐30
3
1
15,15
0,12
1,85
5,19
3,14
9,7
K 20-30 3 0,83 12,61 0,11 1,66 3,11 3,78 13,67
P
30‐45
3
0,69
16,04
0,1
2,21
4,58
4,67
10,37
D
30‐45
3
0,63
14,35
0,09
2,08
2,71
2,7
12,97
K
30‐45
3
0,38
8,9
0,07
1,52
1
4,48
20
Bodenmasse 4222 t ha
-1
P
0‐30
3
50,61
50,61
5,91
5,91
D
0‐30
3
56,11
55,25
6,46
6,35
K
0‐30
3
50,44
49,7
5,98
5,88
Bodenmasse 6546 t ha
-1
P
0‐45
3
66,64
66,64
8,12
8,12
D
0‐45
3
70,46
69,97
8,53
8,47
K
0‐45
3
59,34
58,86
7,5
7,44

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 57
2010
P
0‐10
3
1,04
15,14
0,117
1,72
Messfelder Teiwes
D
0‐10
3
1,52
19,93
0,171
2,24
K
0‐10
3
1,5
22,82
0,174
2,64
P
10‐20
3
1,12
16,42
0,127
1,87
D
10‐20
3
1,01
14,69
0,113
1,65
K
10‐20
3
1,06
16,18
0,126
1,92
P
20‐30
3
1,04
14,05
0,116
1,56
D
20‐30
3
0,93
13,52
0,107
1,55
K
20‐30
3
0,86
12,98
0,104
1,57
P
30‐45
3
0,57
12,19
0,073
1,55
D
30‐45
3
0,98
21,96
0,095
2,14
K
30‐45
3
0,7
16,79
0,086
2,05
Bodenmasse 4290 t ha
-1
P
0‐30
3
45,61
45,61
5,15
5,15
D
0‐30
3
48,14
48,34
5,44
5,46
K
0‐30
3
51,99
51,25
6,12
6,03
Bodenmasse 6420 t ha
-1
P
0‐45
3
57,79
57,79
6,7
6,7
D
0‐45
3
70,1
69,98
7,58
7,56
K
0‐45
3
68,78
67,79
8,18
8,06

Im Rahmen von Untersuchungen an der sächsischen LfL bzw. dem LfULG Sachsen wurden zunächst in den
Jahren 1999-2001 Daten zu den C
t
-Gehalten an sog. stationären Dauermessplätzen in den Tiefen 0-30 cm
sowie 30-60 cm erhoben (T
HIEL 2002: 66), wobei die Werte der drei Jahre jeweils zu einem Mittelwert pro
Parzelle zusammengefasst wurden. Diese Daten wurden von T
HIEL im Rahmen der Untersuchungen für seine
Diplomarbeit durch eine flächenhafte Beprobung ergänzt, welche je Parzelle sieben (K, KL) bzw. acht (P, D)
Beprobungspunkte umfasste. Dabei wurden die Tiefen 0-5 cm, 5-30 cm sowie 30-60 cm differenziert. Im
Rahmen dieser Flächenbeprobung wurde neben dem Parameter C
t
zusätzlich der Parameter N
t
ermittelt. Die
hier angegebenen C
t
-Gehalte ergeben sich aus der Verrechnung der bei THIEL angegebenen Humusgehalte
mit dem Faktor 1,724. Die Humusgehalte wurden von Thiel anhand der ebenfalls ermittelten Trockenrohdich-
ten in Stoffvorräte umgerechnet. Eine Korrektur auf äquivalente Bodenmassen erfolgte nicht.
Für die Messungen an den stationären Dauermessplätzen der LfL liegen mittlere C
t
-Gehalte für die obersten
30 cm in den vier Bodenbearbeitungsvarianten vor; diese wurde nicht mit Hilfe von Trockenrohdichten in Koh-
lenstoffmassen umgerechnet. Demnach weisen die Varianten P und KL mit jeweils 1,06 % etwas höhere Ge-
halte auf als die Variante K mit 1,03 % (Tabelle 4). Für die Variante D wurde mit 0,96 % der geringste C
t
-
Gehalt ermittelt. Für den Unterboden (30-60 cm) werden C
t
-Gehalte zwischen 0,26 % (D) und 0,48 % (P) an-
gegeben, die C
t
-Gehalte in den Varianten K und KL liegen mit 0,39 bzw. 0,32 % dazwischen.
Im Rahmen der Flächenbeprobung von T
HIEL im Jahr 2002 wurde hingegen für die obersten 30 cm in der Va-
riante P mit 0,98 % der niedrigste mittlere C
t
-Gehalt ermittelt. Die Varianten D und KL wiesen nach eigener
Berechnung mit 1,08 bzw. 1,09 % höhere C
t
-Gehalte auf, während die höchsten mittleren C
t
-Gehalte in der
Variante K mit 1,15 % gemessen wurden (Tabelle 4). Für die Tiefe 0-60 cm wurden auf Basis der Daten von
Thiel ebenfalls die niedrigsten mittleren C
t
-Gehalte für die Variante P berechnet (0,83 %), die höchsten für die
Variante K (0,99 %). Die C
t
-Gehalte der Varianten D und KL nehmen mit 0,88 bzw. 0,92 % eine Mittelstellung
ein. Die mittleren N
t
-Gehalte liegen in den obersten 30 cm zwischen 0,15 % (P) und 0,18 (K), im Bereich zwi-
schen 30 und 60 cm zwischen 0,11 % (P, D und KL) und 0,13 % (K). Es finden sich keine Angaben über die
sich aus den ermittelten Dichten ergebenden N
t
-Massen (Tabelle 4).
Für die obersten 30 cm wurde auf Basis der Daten von T
HIEL (2002: 70) Kohlenstoffmassen zwischen
40,6 t ha
-1
(P) und 50,2 t ha
-1
(K) berechnet. Auch bei den C
t
-Massen nehmen die Varianten D und KL mit
rund 47 bzw. 45,8 t ha
-1
eine Mittelstellung ein. Erweitert man die Berechnung auf den Bereich zwischen 0 und
60 cm liegen die C
t
-Massen zwischen 70,5 t ha
-1
(P) und 89,7 t ha
-1
(K). Auch für dieses Bodenpaket liegen
die C
t
-Massen in den Varianten D und KL mit 78,1 bzw. 81,8 t ha
-1
zwischen jenen der Varianten P und K
(Tabelle 4).
K
ELLER (2006) führte die Untersuchungen von THIEL im Jahr 2005 fort. Dabei wurde die Anzahl der Bepro-
bungspunkte je Parzelle erweitert und lag zwischen 10 (Variante K) und 14 (Variante P). Die vertikale Auflö-
sung der Tiefenstufen war sehr hoch, es wurden die Tiefen 0-2,5 cm, 2,5-5cm, 5-10 cm, 10-15 cm, 15-20 cm,
20-30 cm sowie >30 cm differenziert. Anhand der Mischproben wurden die Gehalte an C
t
und N
t
erhoben und
diese, mittels der ebenfalls erhobenen Trockenrohdichten, in Stoffvorräte umgerechnet. Ein Bezug der ermit-
telten Stoffmassen auf gleiche bzw. äquivalente Bodenmassen wird von Keller zwar angekündigt und durch-
geführt, es bleibt aber methodisch unklar, wie dieser konkret umgesetzt wurde. Zudem werden die Stoffvorräte
im humosen Pflughorizont (Ap) zwischen den Bodenbearbeitungsvarianten verglichen, wobei dessen spezifi-
sche untere Grenze anhand optischer Kriterien (v. a. Bodenfarbe) ausgemacht wurde.
Für die obersten 5000 t Boden ha
-1
, was bei einer mittleren Trockenrohdichte von 1,5 g cm
-3
, einer Schichtdi-
cke von 33,3 cm entspricht, gibt Keller für das Jahr 2005 mittlere C
t
-Gehalte zwischen 0,86 % (P) und
0,93 % (K) an (Tabelle 5). Verrechnet mit den entsprechenden Trockenrohdichten liegen die C
t
-Massen zwi-
schen 42,8 t ha
-1
(P) und 46,3 t ha
-1
(K). Die Variante D und KL nehmen mit 45,5 t ha
-1
bzw. 43,6 t ha
-1
eine
Mittelstellung ein. Die entsprechenden N
t
-Gehalte liegen zwischen 0,109 % (P) und 0,115 % (K), die N
t
-
Massen zwischen 5,43 t ha
-1
(P) und 5,73 t ha
-1
(K). Auch bei N
t
nehmen die Varianten D und KL sowohl für
die Gehalte als auch die Massen eine Mittelstellung zwischen den Varianten P und K ein (Tabelle 5).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 59
Tabelle 4: Kohlen- und Stickstoffgehalte sowie Kohlenstoffmassen in vier Bearbeitungsvarianten-
Standort Lüttewitz für die Jahre 1999-2002 nach Daten von THIEL (2002)
Quelle/
Datengrundlage
Variante
Tiefe
AnzahlBeprobungspute(n)
C
t
C
t
N
t
[cm]
[%]
[t ha
-1
]
[%]
LfL 1999-2001
stationäre
Messplätze
P 0-30 ? 1,06
D 0-30 ? 0,96
K 0-30 ? 1,03
KL 0-30 ? 1,06
P 30-60 ? 0,48
D 30-60 ? 0,26
K 30-60 ? 0,39
KL 30-60 ? 0,32
Thiel Frühjahr 2002
Flächenbeprobung
P 0-5 8 0,99 6,09 0,15
D 0-5 8 1,40 9,51 0,19
K 0-5 7 1,41 8,64 0,21
KL 0-5 7 1,21 6,90 0,18
P 5-30 8 0,98 34,51 0,15
D 5-30 8 1,01 37,47 0,15
K 5-30 7 1,10 41,59 0,17
KL 5-30 7 1,06 38,92 0,16
P 30-60 8 0,68 29,87 0,11
D 30-60 8 0,69 31,09 0,11
K 30-60 7 0,83 39,44 0,13
KL 30-60 7 0,76 35,96 0,11
Berechnung Kirsten
P 0-30 8 0,98 40,60 0,15
D 0-30 8 1,08 46,98 0,16
K 0-30 7 1,15 50,23 0,18
KL 0-30 7 1,09 45,82 0,16
P 0-60 8 0,83 70,48 0,13
D 0-60 8 0,88 78,07 0,13
K 0-60 7 0,99 89,68 0,15
KL 0-60 7 0,92 81,79 0,14

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 60
Tabelle 5: Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte bzw. -massen in den obersten 5000 t Boden je Hektar in
vier Bodenbearbeitungsvarianten am Standort Lüttewitz im Frühjahr 2005 (nach KELLER
2005)
Variante
Bodenmasse
Anzahl Beprobungspunkte
(n)
C
t
C
t
N
t
N
t
[t ha
-1
]
[%]
[t ha
-1
]
[%]
[t ha
-1
]
P 5000 14 0,86 42,83 0,109 5,43
D 5000 12 0,91 45,53 0,113 5,67
K 5000 10 0,93 46,38 0,115 5,73
KL 5000 11 0,87 43,64 0,112 5,6
3.1.8
Einordnung des Standortes
Im Vergleich zu den Kennzahlen der Agrarstrukturregion Mittelsächsisches Lössgebiet (s.o.) weist der Stand-
ort Lüttewitz bei etwas niedrigeren Niederschlägen und gleichen mittleren Temperaturen höhere Hangneigun-
gen auf. Der mittlere Humus- bzw. C
org
-Gehalt liegt hingegen deutlich niedriger als in der Region. Gleichwohl
ist die Ackerzahl mit 75 größer als die Vergleichszahl der Region.

image
image
Abbildung 8: Bewirtschaftungsmaßnahmen auf der Untersuchungsfläche Lüttewitz im Untersuchungszeitraum, differenziert nach Bodenbearbeitungsvari-
anten

image
image
3.2 Methau
Die Dauerversuchsfläche Methau, welche 1992 vom LfULG angelegt wurde, liegt im Mulde-Lösshügelland an
der Grenze zwischen dem Rochlitzer Muldeland und dem Mittweidaer Lössplateau (H
AASE & MANNSFELD
2008: 142) südlich der Ortschaft Hermsdorf in der Gemeinde Zettlitz. Die in drei Teilschläge unterteilte Ver-
suchsfläche hat eine Ausdehnung von ca. 100 x 160 m und umfasst damit eine Fläche von ca. 1,6 ha
(Abbildung 9).
Abbildung 9: Lage des Untersuchungsstandortes Methau

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 63
3.2.1
Klima
Grundsätzlich weist der Standort Methau ähnliche Klimadaten auf wie der Standort Lüttewitz. Im Rahmen von
Voruntersuchungen werden langjährige Jahresmittel von 690 mm Niederschlag und 8° C genannt (L
FULG
2012). Zu Beginn des Versuches im Jahr 1992 wurde ein langjähriges Mittel von ca. 600 mm, basierend auf
Daten der Versuchsstation Methau, angegeben (S
CHMIDT 1993: 12).
Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wurden Messdaten der vom Auftraggeber betriebenen Klimastati-
on in Methau ausgewertet, für welche Daten seit Oktober 1993 online verfügbar sind (F
REISTAAT SACHSEN
2016) und welche ca. 2 km vom Untersuchungsschlag entfernt liegt. Basierend auf diesen Daten betrugen die
langjährigen Mittel (1993 - 2015) von Niederschlag und Temperatur 682 mm und 9,2° C. Für den Untersu-
chungszeitraum von 2012 - 2015 wurden Jahresmittelwerte von 660 mm und 9,8° C errechnet. Dabei traten
erhebliche Unterschiede zwischen den Einzeljahren auf, welche im Detail dem Klimadiagramm entnommen
werden können (Abbildung 10). Auf Basis dieser Angaben scheint, im Vergleich zum langjährigen Mittel bis
1992, eine deutliche Zunahme der mittleren jährlichen Niederschlagssummen um 10-15 % vorzuliegen, wel-
che vermutlich auch eine Veränderung der Umsatzdynamik im Boden zur Folge hat(te).
Die klimatisch relevanten Besonderheiten sind dabei ähnlich wie für den Standort Lüttewitz und werden daher
hier nicht erneut aufgeführt.
3.2.2
Geologie
Das Grundgebirge südlich von Methau wird von einem variszischen Granulitkomplex gebildet, welcher von
einem am Standort Methau anstehenden Mantel aus Gneisglimmerschiefer, Glimmerschiefer und Phyliten
umgeben ist (H
AASE & MANNSFELD 2008: 143). Dieser Mantel wird von känozoischen Lockersedimenten, ins-
besondere Löss und dessen Derivaten, bedeckt. Der Standort liegt in der Mulde-Lößprovinz nach L
IEBEROTH
(1963), welche durch geringe Mächtigkeiten von weichselzeitlichem kalkhaltigem Löss gegenüber der Elbe-
Lössprovinz gekennzeichnet ist.
Auf den Hochflächen des Mulde-Lösshügellandes findet sich eine nahezu geschlossene Lössdecke mit einer
Mächtigkeit von 2 - 5 m. In den aufgrund der Stauwirkung des Erzgebirges im Vergleich zum mittelsächsi-
schen Lösshügelland feuchteren Bedingungen wurden die kalkigen Anteile des Lösses schneller ausgewa-
schen und es kam zu einer rascheren Veränderung desselben. Bei den heutigen Ausbildungen handelt es
sich i.d.R. um Lössderivate bzw. Lösslehm. Diese entstammen, je nach Reliefposition, verschiedenen Ablage-
rungs- und Umwandlungsphasen, wobei neben der Bodenbildung auch Solifluktionsprozesse eine große Rolle
spielten. An den Hängen haben, je nach Exposition und Lössmächtigkeit, periglaziale Prozesse sowie, je nach
Nutzung, neuzeitliche Bodenerosion zu einer starken Überformung geführt.

image
Abbildung 10: Witterung am Untersuchungsstandort Methau im Untersuchungszeitraum 2012 bis 2015
(Datengrundlage: Daten der Klimastation Methau des LfULG; eigene Darstellung)

image
image
3.2.3
Relief
Die Region des Mulde-Lösshügellandes ist durch flachwellig-hügelige Plateauflächen mit darin eingetieften
Tälern der aus dem Erzgebirge stammenden Flüsse gekennzeichnet (H
AASE & MANNSFELD 2008: 141f). Die
Untersuchungsfläche selbst liegt auf einem nach Süden bis Südosten exponierten Hang (Abbildung 11), wel-
cher die nördlich bzw. nordwestlich gelegene Hochfläche mit der südlich gelegenen Tiefenlinie verbindet. In
dieser Letzteren verläuft ein kleiner Zufluss in den Aubach, welcher wenige Kilometer weiter westlich in die
Zwickauer Mulde mündet. Die Untersuchungsfläche umfasst dabei sowohl den Kulminationsbereich des Han-
ges, den Bereich stärkster Hangneigung (max. 19 %) sowie den Hangfuß (S
CHMIDT 1993). Es werden Höhen
zwischen 270 und 290 m ü. NN erreicht.
Abbildung 11: Digitales Höhenmodell der Untersuchungsfläche in Methau
(Datengrundlage: DGM2 GeoSN 2012, eigene Darstellung)
3.2.4
Böden
Wie in Lüttewitz sind die natürlichen Bodentypen des Untersuchungsraumes die Parabraunerde sowie als
Resultat von Tonverlagerung und Verdichtungsphänomenen Stauwasserböden sowie in Tiefenlinien Grund-
wasserböden. Es treten auch Fahlerden auf (H
AASE & MANNSFELD 2008: 146f).
Die BK 50 (L
FULG 2012) weist für die Untersuchungsfläche die Bodenform der Pseudogley-Parabraunerde
aus periglaziärem, Grus führendem Schluff mit Lösslehm und metamorphen Festgesteinen als Ausgangssub-
straten aus.
Detaillierte Bodenansprachen im Rahmen von Voruntersuchungen (L
FULG 2012, GUMPERT 2012) ergaben
unterschiedliche Bodentypen für die Untersuchungsfläche, welche häufig durch geschichtete Profile gekenn-
zeichnet sind. Neben der klassischen Parabraunerde bzw. Parabraunerde-Pseudogley wurden insbesondere
auch Kolluvisole gefunden. Basierend auf den zwei beschriebenen Catenen sowie einer eigenen Bohr-

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 66
stocksondierung muss davon ausgegangen werden, dass die Mächtigkeiten der Bodenprofile sowie deren
Aufbau bzw. Schichtung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung des Hanges sehr heterogen verlaufen.
Abbildung 12 zeigt das Bodenprofil in einer Profilgrube am Mittelhang zwischen den Blöcken 2 und 3. Darauf
sind deutlich ein homogener dunkelbrauner Ap-Horizont, ein darunter liegende hellerer (Al-Sw-)Horizont, ein
etwas dunklerer und tonigerer (Bt-Sd-)Horizont sowie insbesondere der rötlich gefärbte Cv-Horizont (aus der
Verwitterung des Phyllits) erkennbar.
Abbildung 12: Bodenprofilgrube der Catena 2 des LfULG zwischen den Blöcken 2 und 3 im Bereich
der Probenahmepunkte am Standort Methau;
(Foto: Susann Förster 2012)
Aus den Profilaufnahmen des Freistaates Sachsen zur Erstellung der Bodenkarte 1:50 000 (BK 50) wurde für
den Standort Methau im Jahr 2003 ein Profil (P.261) im Mittelhangbereich beschrieben, welches sich im Be-
reich der Parzelle P3 befindet (s. Abbildung 11). Im Bereich bis 59 cm werden dabei folgende Horizonte aus-
gewiesen:
1. Ap bis 29 cm Tiefe (Bodenart Ut2, Gr2, X1, Herkunft: Lösslehm)
2. Al+Bt-Sdw bis 45 cm Tiefe (Bodenart Ut3, Gr2, Herkunft: Lösslehm)
3. Bt-Swd bis 59 cm Tiefe (Bodenart Sl2, Gr5, X2, Herkunft: Phylit, Mittellage)
Die Bodenzahl der Untersuchungsfläche wird aktuell mit 65 angegeben (L
FULG 2012), zu Beginn des Versu-
ches wurde eine Bodenzahl von 70 und eine Ackerzahl von 63 ermittelt (S
CHMIDT 1993: 5). Allerdings beste-
hen erhebliche Unterschiede je nach Reliefposition bzw. -merkmalen. Im Rahmen von Nachschätzungen auf
Basis der Profilgruben wurden dabei Bodenzahlen zwischen 50 (Oberhang) und 80 (Hangfuß) erzielt (G
UM-
PERT
2012). Die Angabe einer mittleren Bodenzahl für die gesamte Fläche erscheint aufgrund der erwähnten
Heterogenität als schwierig.
Die dominierenden Feinbodenarten in der Krume sind Ut3 oder Ut4 (mittel- stark toniger Schluff). Im Mittel-
hangbereich, welcher im Rahmen der vorliegenden Untersuchung beprobt wurde, nehmen die Tongehalte
(alle folgenden Werte als Mittelwerte aus Ober- und Unterhang nach L
FULG 2012: 49) in der Krume von
Block 1 (ca.21 %) zu Block 3 (ca. 18 - 19 %) nach Block 2 (ca. 17 %) ab. Der Schluffgehalt der Krume ist in

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 67
Block 2 mit 78 % am höchsten, gefolgt von Block 1 (ca. 72 %) und Block 3 (69 %). In Block 3 wurde der
höchste Sandgehalt (ca. 12 %) ermittelt, gefolgt von den Blöcken 1 (6 %) und 2 (5 %). Zur besseren Übersicht
sowie aufgrund der möglichen Relevanz für die Interpretation der Daten werden die Werte für den Mittelhang
nochmal in einer Übersicht aufgeführt:
Block 1: 21 % T, 72 % U, 6 % S
Block 2: 17 % T, 78 % U, 5 % S
Block 3: 19 % T, 69 % U, 12 % S
Bei den Profilbeschreibungen im Rahmen der Erstellung der BK 50 für den Freistaat Sachsen wurden aller-
dings für alle Profile auf bzw. neben der Untersuchungsfläche (BP177, BP178, P260, P261, P.262, P.263) für
die Ap-Horizonte geringere Tongehalte ermittelt, sodass durchgängig die Feinbodenart Ut2 (8 - 12 Masse-%
Ton) angegeben wird.
Der Anteil des Grobbodens (Skelett) variiert sehr stark auf der Untersuchungsfläche. Auf Basis der Profilgru-
ben und der analysierten Catenen (L
FULG 2012, GUMPERT 2012) ist am Mittelhang von 10 - 20 Vol. % Grob-
boden im Pflughorizont (Ap) auszugehen. Dieser Anteil nimmt dabei im Längsverlauf des Hanges von oben
nach unten sowie im Querverlauf von Westen (Block 3) nach Osten (Block 1) merklich ab. Im darunter liegen-
den Horizont (Al-Sw bzw. Bt-Sw) sind die Grobbodenanteile in den Mittelhangprofilen geringer als jene des
Ap-Horizontes. Je nach Lage der Horizont- bzw. Schichtungsgrenzen variieren diese zwischen 1 und >10%.
Die Böden der Untersuchungsfläche sind bis mindestens 1 m u. GOF karbonatfrei (L
FULG 2012).
3.2.5
Bewirtschaftung
Die seit 1992 differenziert bewirtschaftete Dauerversuchsfläche ist in drei jeweils 27 m breite Blöcke unterteilt
(Abbildung 11), wobei jeder der drei Blöcke wiederum in sich unterteilt ist: Je ein 9 m breiter Streifen wird kon-
ventionell mit dem Pflug bearbeitet (P1 - P3), je ein 18 m breiter Streifen wird (seit 2009) einheitlich konservie-
rend mit dem Schwergrubber bearbeitet (K1 - K3). Von 1992 bis 2009 war dieser letztere Streifen nochmals in
drei Varianten unterteilt (L
FULG 2012), wobei alle drei Varianten nichtwendend bearbeitet wurden und daher
der konservierenden Bodenbearbeitung zuzurechnen sind. Die Bearbeitung erfolgt grundsätzlich hangab-
wärts.
Seit 2009 rotiert die Fruchtfolge WW, WG, Mais (mit Zwischenfruchtanbau in der Variante Konservierend nach
WG bzw. vor Mais) über die drei Blöcke (1992 bis 2009: ZR statt Mais). Die Nebenernteprodukte bzw. Ernte-
reste verbleiben in allen Varianten auf der Fläche.
Eine Gleichbehandlung in Bezug auf Düngergaben, Unkrautbekämpfung sowie Aussaat- und Erntetermin ist
innerhalb der Blöcke jeweils gegeben.
Die für diese Untersuchung zentralen Bewirtschaftungsmaßnahmen (Kulturart, Bodenbearbeitung, Düngung,
Aussaat- und Erntetermine sowie Erträge) sind für den Untersuchungszeitraum für die drei Blöcke in der
Abbildung 13, Abbildung 14 und Abbildung 15 dargestellt.
3.2.6
Ausgangsdaten
Bei Anlage des Versuches im Herbst des Jahres 1992 wurden, für die vier Hangabschnitte Kuppe, Oberhang,
Unterhang und Hangfuß in den drei Tiefen 0-30 cm, 30-60 cm und 60-90 cm verschiedene bodenchemische
Parameter (mit n = 12 je Hangabschnitt) ermittelt (S
CHMIDT 1993). Davon relevant für die vorliegende Untersu-
chung sind insbesondere die Parameter Humus bzw. C
org
, N
t
, ph-Wert sowie die pflanzenverfügbaren Gehalte
der Makronährstoffe Phosphor, Kalium und Magnesium. Es erfolgte keine getrennte Untersuchung der in der
Folge differenziert bearbeiteten Parzellen innerhalb der Blöcke, sodass spätere Variantenvergleiche (Pflug vs.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 68
konservierend) sich je Block nur auf einen gemeinsamen Ausgangswert pro Parameter (und Hangabschnitt)
beziehen können.
In Tabelle 6
sind die Humus/C
org
- sowie N
t
-Gehalte dargestellt. Die N
t
-Gehalte liegen lediglich für Block 1 vor.
Die angegebenen C
org
-Gehalte wurden mit dem Faktor 1,724 aus den Humusgehalten errechnet.
Tabelle 6: Humus/C
org
- sowie N
t
-Gehalte der Versuchsfläche Methau im Herbst 1992 (Versuchs-
beginn)
Block
Hangabschnitt
Tiefe
Humus
C
org
N
t
[%]
[%]
[%]
1
Kuppe
0‐30
1,8
1,04
0,08
Oberhang
0‐30
1,65
0,96
0,10
Unterhang
0‐30
1,9
1,10
0,10
Hangfuß
0‐30
2,2
1,28
0,10
Kuppe
30‐60
1,15
0,67
0,12
Oberhang
30‐60
0,65
0,38
0,09
Unterhang
30‐60
0,7
0,41
0,09
Hangfuß
30‐60
0,85
0,49
0,07
2
Kuppe
0‐30
2,4
1,39
Oberhang
0‐30
2,1
1,22
Unterhang
0‐30
2,15
1,25
Hangfuß
0‐30
1,95
1,13
Kuppe
30‐60
1,65
0,96
Oberhang
30‐60
0,6
0,35
Unterhang
30‐60
0,65
0,38
Hangfuß
30‐60
0,75
0,44
3
Kuppe
0‐30
2,1
1,22
Oberhang
0‐30
2
1,16
Unterhang
0‐30
1,8
1,04
Hangfuß
0‐30
2,1
1,22
Kuppe
30‐60
1,1
0,64
Oberhang
30‐60
0,6
0,35
Unterhang
30‐60
0,8
0,46
Hangfuß
30‐60
0,9
0,52
Die C
org
-Gehalte liegen in der Krume (0-30 cm) in den drei Blöcken zwischen 0,96 und 1,39 %. Auffällig ist,
dass die Gehalte in Block 2 in den Hangabschnitten Kuppe, Oberhang und Unterhang jeweils am höchsten
sind, am Hangfuß jedoch am geringsten. Block 1 weist am in der Krume auf den oberen beiden Hangabschnit-
ten die geringsten Gehalte auf (Tabelle 6).

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 69
Im Unterboden (30-60 cm) liegen die C
org
-Gehalte in allen drei Blöcken im Hangabschnitt Kuppe erheblich
höher als in den anderen Hangabschnitten, wobei diese in Block 2 nochmals deutlich höher liegen (0,96 %)
als in den Blöcken 1 und 3 (0,67 bzw. 0,64 %) (Tabelle 6).
Die N
t
-Gehalte in Block 1 liegen in der Krume durchgängig bei 0,10 %, lediglich im Hangabschnitt Kuppe mit
0,08 % etwas niedriger. Im Unterboden weist die Kuppe mit 0,12 % erheblich höhere N
t
-Gehalte auf als die
beiden zentralen Hangbereiche (0,09 %) sowie der Hangfuß (0,07 %).
Die pH-Werte liegen in allen Blöcken und Hangabschnitten bis in eine Tiefe von 60 cm bei ca. 6 (S
CHMIDT
1993). Die pflanzenverfügbaren Phosphorgehalte (DL) liegen in den Blöcken 1 und 3 im Oberboden bei ca.
8 mg 100 g
-1
, im mittleren Block 2 bei ca. 12 mg 100 g
-1
. Für den Unterboden wurden für alle Blöcke Gehalte
von ca. 2 mg 100 g
-1
ermittelt. Die pflanzenverfügbaren Kaliumvorräte (DL) in der Krume liegen bei 14 – 20 mg
100 g
-1
, wobei in Block 2 im Mittel etwas höhere Gehalte als in den Blöcken 1 und 3 ermittelt wurden. Die
pflanzenverfügbaren Magnesiumgehalte liegen bei 8 - 15 mg 100 g
-1
, wobei in Block 2, entgegen der Situation
beim Phosphor und Kalium, etwas geringere Gehalte als in den Blöcken 1 und 3 ermittelt wurden.
Für das Profil 5 der Catena 2 am Standort Methau, welches im Exkursionsführer zur Exkursion der Bodenspe-
zialisten (L
FULG 2012: 40 f.) ausführlich beschrieben ist und sich am Mittelhang im Bereich der Beprobungs-
punkte dieser Untersuchung zwischen Block 2 und 3 befindet, werden folgende Analysedaten angegeben:
1. Ap-Horizont bis 25 cm: C
org
1,18 %; N
t
0,15 %; pH-Wert 5,7; P (CAL) 2,5 mg 100 g
-1
; K (CAL) 5,4 mg
100 g
-1
; Mg (CaCl2) 10,8 mg 100 g
-1
2. Al-Sw-Horizont 25 - 50 cm: C
org
0,29 %; N
t
0,05 %; pH-Wert 6,0, P (CAL); P (CAL) 0,4 mg 100 g
-1
, K
(CAL) 3,3 mg 100 g
-1
, Mg (CaCl
2
) 12,5 mg 100 g
-1
3.2.7
Einordnung des Standortes
Der Standort Methau kann naturräumlich als bedingt typisch für das Mulde-Lösshügelland gelten.
Im Vergleich zu den Kennzahlen der Agrarstrukturregion Mittelsächsisches Lössgebiet (s.o.) weist er bei et-
was niedrigeren Niederschlägen und gleichen mittleren Temperaturen deutlich höhere mittlere Hangneigun-
gen auf. Der mittlere Humus- bzw. C
org
-Gehalt liegt, wie in Lüttewitz, deutlich niedriger als in der Region. Die
Ackerzahl liegt mit 63 nur geringfügig höher als die Vergleichszahl der Region.

image
Abbildung 13: Bewirtschaftungsmaßnahmen im Block 1 der Untersuchungsfläche Methau im Untersuchungszeitraum, differenziert nach Bodenbearbei-
tungsvarianten

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 71
Abbildung 14: Bewirtschaftungsmaßnahmen im Block 2 der Untersuchungsfläche Methau im Untersuchungszeitraum, differenziert nach Bodenbearbei-
tungsvarianten

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 72
Abbildung 15: Bewirtschaftungsmaßnahmen im Block 3 der Untersuchungsfläche Methau im Untersuchungszeitraum, differenziert nach Bodenbearbei-
tungsvarianten

4 Methodik
Die beiden Dauerversuchsflächen Lüttewitz und Methau wurden aufgrund ihres unterschiedlichen Aufbaus
nach verschiedenen Schemata beprobt. Im Fokus stand dabei der direkte Vergleich der verschiedenen Bo-
denbearbeitungsverfahren im Hinblick auf die Kohlenstoff- und Nährstoffdynamik („Basisbeprobungen“). Hinzu
kommt die Fragestellung der Kohlenstoff- und Nährstoffdynamik bei Pflugeinsatz nach langjähriger Direktsaat
(„Umbruchversuch“), welche lediglich am Standort Lüttewitz untersucht wurde.
4.1 Bodenprobenahme
4.1.1
Basisbeprobungen
Im Untersuchungszeitraum 2012 - 2015 wurden an den folgenden vier Terminen Basisbeprobungen an beiden
Standorten durchgeführt:
Frühjahr 2012
Herbst 2012
Frühjahr 2013
Herbst 2015
Die genauen Beprobungstermine für beide Standorte können der jeweiligen Bewirtschaftungsübersicht ent-
nommen werden.
Dazu wurden am Standort Lüttewitz je neun Beprobungspunkte pro Bodenbearbeitungsparzelle (n = 9) aus-
gewählt (Abbildung 16). Die Auswahl und Benennung der Punkte basieren auf den Arbeiten von T
HIEL (2002)
und K
ELLER (2006) am gleichen Standort. Es wurden je neun Beprobungspunkte ausgewählt, welche aufgrund
ihrer Lage im Relief sowie ihrer Bodeneigenschaften repräsentativ für die Parzelle sind. Die Beprobungspunk-
te liegen im zentralen und nördlichen Teil des Schlages. Die Delle im Süden bzw. Südosten der Fläche wurde
vermieden, weil in den dortigen Kolluvien mit starker Akkumulation von kohlen- und nährstoffreichem Oberbo-
denmaterial zu rechnen ist. Dabei muss auch von einer nennenswerten Umlagerung von Oberbodenmaterial
zwischen den Parzellen ausgegangen werden. Dieser Effekt würde direkte Auswirkungen der Bodenbearbei-
tung auf die Kohlen- und Nährstoffdynamik des Bodens vermutlich überprägen und damit die Untersuchungs-
ergebnisse verfälschen.
Grundsätzlich stellt sich bei Untersuchungen auf Dauerversuchsflächen mit Großparzellen, welche praxisüb-
lich bewirtschaftet werden, das Problem der Flächenrepräsentativität sowie der Messwiederholungen. Bei
Parzellengrößen von 5 - 10 ha wie in Lüttewitz sind heterogene Relief- und Bodenverhältnisse innerhalb der
Parzellen in den meisten Landschaften Mitteleuropas unvermeidlich. Auch zwischen den Parzellen gibt es
landschaftsbedingte Unterschiede. Um diese Probleme auszugleichen, sollten die Parzellen so angelegt wer-
den, dass sie die unterschiedlichen Relief- und Bodenverhältnisse möglichst gleich und flächenrepräsentativ
abbilden. Das gleiche gilt für die Auswahl der Beprobungspunkte, welche aufgrund der Heterogenitäten inner-
halb der Parzelle nicht als echte Messwiederholungen im statistischen Sinne aufgefasst werden können. So
lag die mittlere Hangneigung der je neun Beprobungspunkte pro Parzelle in der Variante Pflug bei 5,34 %, in
der Variante Direktsaat bei 3,99 %, in der Variante Konservierend bei 4,99 % und in der Variante KL bei 6,19.
Der sehr hohe Wert in der Variante KL ist insbesondere durch die Beprobungspunkte KL5 (11,95 %) sowie
KLZ2 und KLZ 3 (9,38 bzw. 9,37 %) bedingt.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 74
Abbildung 16: Räumliche Verteilung der Beprobungspunkte (Basisbeprobungen) auf der Unter-
suchungsfläche Lüttewitz
Es muss davon ausgegangen werden, dass die Faktoren Boden(art) und Relief starken Einfluss auf die meis-
ten im Rahmen der vorliegenden Untersuchung erhobenen Parameter haben. Während höhere Tongehalte
i.d.R. zu einer Stabilisierung der OS beitragen, weisen Bereiche höherer Hangneigung ein erhöhtes Risiko für
die Erosion von humus- und nährstoffreichem Oberbodenmaterial auf. Bei der Auswertung der Daten aufgrund
der Heterogenität der Faktoren Bodenart und Relief mit relativ starken Streuungen der Messwerte der einzel-

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 75
nen Parameter innerhalb der Parzellen bzw. Bodenbearbeitungsvarianten zu rechnen. Gleichwohl wird, basie-
rend auf der flächenrepräsentativen (nicht zufälligen) Auswahl der Beprobungspunkte die Vergleichbarkeit
bestimmter deskriptiver statistischer Maße (arithmetisches Mittel, Median) für die Varianten postuliert und
vorausgesetzt. Weiterführende statistische Analysen (z.B. Varianzanalysen) werden hingegen durch diese
starken natürlichen Streuungen erschwert.
Auch am Standort Methau finden sich innerhalb der drei Blöcke bzw. sechs Parzellen sehr unterschiedliche
Relief- und Bodenbedingungen. Dabei ist aufgrund der Lage am Hang mit starken Erosionseffekten am Hang
bzw. im Kulminationsbereich sowie mit starken Akkumulationseffekten am Unterhang bzw. Hangfuß zu rech-
nen. Wie am Standort Lüttewitz ist davon auszugehen, dass die Auswirkungen von Erosion und Akkumulation
die Ergebnisse des Variantenvergleichs stark überprägen können. In Absprache mit dem LfULG wurde die
Lage der Beprobungspunkte am Mittelhang gewählt, wo die Hangneigungen zwischen 12 und 18% liegen.
Folgt man den Ergebnissen von W
OLF (2009) für die von ihm untersuchten Dellensysteme bei Lommatzsch,
könnte der Mittelhang der Bereich mit den höchsten Erosionsraten sein, allerdings in Abhängigkeit von der
Bodenbearbeitung und Bodenart.
Abbildung 17: Räumliche Verteilung der Beprobungspunkte (Basisbeprobungen) auf der Untersu-
chungsfläche Methau;
(Datengrundlage: DGM2 GeoSN 2012)

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 76
Für den Standort Methau wurden je drei diagonal versetzte Beprobungspunkte pro Parzelle ausgewählt (n = 3)
(Abbildung 17), welche nur wenige Meter voneinander entfernt liegen. Zusätzlich wurden, ebenfalls am Mittel-
hang, drei Beprobungspunkte auf dem Grünlandstreifen zwischen den Blöcken 1 und 2 angelegt (G1 - G3). In
Bezug auf das Relief kann also von annähernd homogenen Bedingungen in allen Parzellen ausgegangen
werden.
Die Bodeneigenschaften auf der Untersuchungsfläche Methau variieren nicht nur, wie in Voruntersuchungen
(G
UMPERT 2012) anhand einer Catena zwischen den Blöcken 2 und 3 beschrieben, mit dem Hangverlauf,
sondern auch quer zu diesem. Dies zeigen sowohl die Ergebnisse zur Korngrößenverteilung aus Vorarbeiten
(L
FULG 2012, s.o.) als auch eigene Feldbeobachtungen. Dies gilt insbesondere auch für die Grobbodenantei-
le (>2 mm), welche eine hohe kleinräumige Variabilität aufweisen. Ein direkter Vergleich der beiden Varianten
innerhalb der drei Blöcke ist allerdings aufgrund des geringen räumlichen Abstandes von max. 20 m trotzdem
möglich und sinnvoll. Ein direkter Vergleich der Blöcke hingegen ist sowohl aufgrund der Bodenheterogenität
als auch der unterschiedlichen Bewirtschaftung in den einzelnen Jahren nur wenig aussagekräftig.
Um allgemeine Aussagen zum Variantenvergleich für den Standort zu treffen, werden im Rahmen der vorlie-
genden Untersuchung deskriptive statistische Maße (arithmetisches Mittel) der drei Parzellen pro Variante
gebildet. Dadurch werden sowohl die unterschiedlichen Bodeneigenschaften als auch die Unterschiede in der
Bewirtschaftung jeweils zu gleichen Teilen im Variantenvergleich berücksichtigt. Dies führt, wie am Standort
Lüttewitz, zu relativ großen Streuungen innerhalb der Messwerte der einzelnen Parameter, wodurch die statis-
tische Überprüfbarkeit der Ergebnisse (Varianzanalysen) erschwert wird.
Die Koordinaten der Beprobungspunkte in Methau wurden mit einem GPS-Gerät mit einer Genauigkeit von
ca. 1 m eingemessen bzw. zu jeder Beprobung neu markiert. Eine Mehrfachbeprobung des exakt gleichen
Punktes würde dabei zur Beprobung eines gestörten Profils führen. Daher wurde zu jedem der vier Bepro-
bungstermine ein Abstand von 1 m zum markierten Beprobungspunkt in vier unterschiedliche Himmelsrich-
tungen gewählt (Abbildung 18). So wurde sichergestellt, dass trotz der genannten Ungenauigkeit bei der
GPS-Positionsbestimmung jeweils ein ungestörtes Profil beprobt wurde.
Abbildung 18: Beprobungsschema Basisbeprobungen auf der Untersuchungsfläche Methau

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 77
4.1.2
Umbruchversuch
Am Standort Lüttewitz wurden vom Herbst 2013 bis zum Frühjahr 2015 die Auswirkungen des erneuten ein-
bzw. zweimaligen Umbruchs einer langjährigen Direktsaatfläche untersucht. Dies wird im Rahmen dieses
Berichtes als Umbruchversuch bezeichnet.
Dabei wurden im Herbst 2013 innerhalb der Direktsaatparzelle an der Grenze zur Pflugparzelle drei 5,5 x
10 m große Pflugstreifen eingemessen und einmalig gepflügt (DP1 - DP3). Die Lage der Streifen wurde so
gewählt, dass unterschiedliche Reliefformtypen (Tiefenbereich, Hang, Kulminationsbereich) repräsentiert sind
(Abbildung 19). Die Breite von 5,5 m entspricht dabei in etwa zwei Pflugbreiten. Die Länge von 10 m wurde so
gewählt, dass innerhalb des Streifens genug Raum zur Verfügung stand, um bei Vermeidung von Randberei-
chen mehrere Beprobungen durchführen zu können. Als Vergleich wurden zudem in räumlicher Nähe zu den
drei Streifen jeweils drei Beprobungspunkte in der Pflugvariante (PU1 - PU3) sowie in der (unveränderten)
Direktsaatvariante (DU1 - DU3) angelegt (Abbildung 19).
Abbildung 19: Lage der Pflugstreifen sowie Referenzpunkte (Umbruchversuch) auf der Untersu-
chungsfläche Lüttewitz;
(Datengrundlage: DGM2 GeoSN 2012)
Im Versuchsjahr 2013 wurden folgende Beprobungen (mit Beprobungstermin) in den Streifen DP1 - DP3 so-
wie an den Punkten PU1 - PU3 sowie DU1 - DU3 durchgeführt:
1. Herbst 2013: vor dem Umbruch (25./26.09.2013)
2. Herbst 2013: direkt nach dem Umbruch (02./03.10.2013)
3. Herbst 2013: 4 Wochen nach dem Umbruch (30./31.10.2013)
4. Frühjahr 2014: 6 Monate nach dem Umbruch (02./03.04.2014)

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 78
Die Variante Direktsaat bzw. die Punkte DU1 - DU3 wurden zum Termin „Herbst 2013 direkt nach dem Um-
bruch“ nicht beprobt. Da in dieser Variante keine Bodenbearbeitung stattfand, wurden innerhalb des kurzen
Zeitraums von ca. einer Woche zum vorhergehenden Beprobungstermin nur sehr geringe Veränderungen im
Boden erwartet.
Das Beprobungsschema (Abbildung 20) an den Punkten PU1 - PU3 sowie DU1 - DU3 sah dabei wie bei den
Basisbeprobungen aus. Allerdings wurde der Abstand zum markierten Beprobungspunkt im Herbst 2013 mit
jeder weiteren Beprobung jeweils um einen Meter erhöht (Abbildung 20).
Abbildung 20: Beprobungsschema Referenzpunkte (Umbruchversuch) – Untersuchungsfläche Lütte-
witz
Innerhalb der Pflugstreifen (DP X) wurden jeweils drei Beprobungspunkte (DP X.1 - DP X.3) als Messwieder-
holungen angelegt (Abbildung 21). Dabei wurden bei der ersten Beprobung ca. 1 m vom (östlichen) Rand des
Streifens drei Beprobungspunkte angelegt, bei der zweiten Beprobung ca. 2 vom östlichen Rand usf. Die bei-
den äußeren Beprobungspunkte hatten dabei jeweils ca. 1 m Abstand zum Rand des Pflugstreifens. Der Ab-
stand zwischen den je drei Beprobungspunkten betrug ca. 1,5 m.
Im Herbst 2014 wurden, als Wiederholung des Umbruchversuches, drei weitere Pflugstreifen (DP4 - DP6) mit
den gleichen räumlichen Maßen wie im Herbst 2013 markiert und neu angelegt (Abbildung 19). Auch die Lage
dieser drei Pflugstreifen wurde so gewählt, dass die unterschiedlichen Reliefformtypen der Untersuchungs-
fläche repräsentiert sind.
Die Pflugstreifen DP1 - DP3 aus dem Herbst 2013 wurden im Herbst 2014 ein zweites Mal gepflügt. Da es
sich im Jahr 2014 bei der Fruchtart um die Zuckerrübe handelt, folgten die Bodenbearbeitung sowie die Aus-
saat der Folgekultur (WW) unmittelbar auf die Ernte (26./27.10.).
Im zweiten Versuchsjahr wurden folgende Beprobungen (mit Beprobungstermin) in den Streifen DP1 - DP6
sowie an den Punkten PU1 - PU3 sowie DU1 - DU3 durchgeführt:

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 79
1. Herbst 2014: vor dem Umbruch (20./21.10.2014)
2. Herbst 2014: direkt nach dem Umbruch (04./07.11.2014)
3. Herbst 2014: 4 Wochen nach dem Umbruch (04./05.12.2014)
4. Frühjahr 2015: 6 Monate nach dem Umbruch (15./16.04.2015)
Zum Termin „Herbst 2014 vor dem Umbruch“ erfolgte aufgrund des dichten Zuckerrüben-Bestandes keine
Beprobung des Unterbodens (Beprobungsschicht 5, s.u.).
Abbildung 21: Beprobungsschema Pflugstreifen (Umbruchversuch) – Untersuchungsfläche Lüttewitz
Bei allen Beprobungen wurden fünf Schichten beprobt, deren Schichtumfang bzw. untere Grenze nach dem
Prinzip äquivalenter Bodenmassen ermittelt wurde. Dazu wurden vorab die folgenden Bodenmassen für die
fünf Schichten definiert:
1. 750 kg ha
-1
2. 750 kg ha
-1
3. 1500 kg ha
-1
4. 1500 kg ha
-1
5. 4500 kg ha
-1
Diese Bodenmassen entsprechen, bei einer idealtypischen TRD von 1,5 g cm
-3
den folgenden Tiefen:
1. 0 - 5 cm
2. 5 - 10 cm
3. 10 - 20 cm
4. 20 - 30 cm
5. 30 - 60 cm
Um eine Beprobung und Auswertung nach dem Prinzip äquivalenter Bodenmassen zu gewährleisten, wurde
unmittelbar vor jeder Mischprobenahme eine Bestimmung der Trockenrohdichte durchgeführt. Die Bestim-

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 80
mung erfolgte mittels Stechzylindern mit einem Volumen von 100 cm
3
nach DIN 19 672-1. Dies geschah an
drei Beprobungspunkten je Parzelle in zwei Tiefenstufen (0 - 10 cm und 20 - 30 cm) mit je drei Messwieder-
holungen pro Tiefe und Beprobungspunkt.
Die ermittelten Trockenrohdichten wurden für die einzelnen Bodenbearbeitungsvarianten nach dem folgenden
Schema in Schichtumfänge bzw. (untere) Grenztiefen der Schichten übersetzt:
P: Mittelwert aus TRD 0 - 10 und TRD 20 - 30
Umfang/Tiefe Schichten 1 - 4
D: Mittelwert aus TRD 0 - 10 und TRD 20 - 30
Umfang/Tiefe Schichten 1 - 4
K: TRD 0 - 10
Umfang/Tiefe Schichten 1 - 2; TRD 20 - 30
Umfang/Tiefe Schichten 3 - 4
KL: TRD 0 - 10
Umfang/Tiefe Schichten 1 - 3; TRD 20 - 30
Umfang/Tiefe Schicht 4
Für Schicht 5 wurden mit der von K
ELLER (2005) ermittelten TRD von 1,5 g cm
-3
für alle Varianten gearbeitet,
wie sie für Lössböden typisch ist. Diese Werte konnten durch J
ACOBS et al. (2015: 5) bestätigt werden, welche
für die Tiefe 30 - 45 cm Trockenrohdichten zwischen 1,53 (Variante D) und 1,55 g cm
-3
(Varianten P und K)
ermittelten.
Für den Standort Methau wurde die gleiche Methodik angewandt, auch wenn aufgrund der Heterogenität der
Fläche in Bezug auf die Grobbodenanteile eine Korrektur einzelner Proben in Bezug auf die ermittelte Tro-
ckenrohdichte nach dem Prinzip von T
HROOP et al. 2012 (s.o.) möglich gewesen wäre. Im Hinblick auf den
Vergleich gleicher Bodenmassen, welche eben auch Grobbodenanteile beinhalten, statt gleicher Bodenvolu-
mina, wurde die nachträgliche Korrektur der jeweiligen Stoffvorräte (s.u.) als sinnvoller angesehen als eine
Korrektur der Trockenrohdichten.
Die Trockenrohdichten für die einzelnen Termine können dem Kapitel Ergebnisse entnommen werden.
Das folgende Beispiel soll die Vorgehensweise veranschaulichen:
Für die erste Beprobung im April 2012 ergaben sich für den Standort Lüttewitz aus den ermittelten TRD die
aufgeführten unteren Grenzen (Grenztiefen) der jeweiligen Beprobungsschichten (Tabelle 7).
Eine Bestimmung der Trockenrohdichte sowie der Stoffgehalte nebst mikrobiellen Parametern an genau der
gleichen Probe, wie von E
LLERT et al. (2001: 139) vorgeschlagen, konnte in dieser Untersuchung nicht umge-
setzt werden. Zum einen stand nicht für alle Beprobungen ein entsprechendes Tiefenbohrgerät mit Ramm-
kernsonde zur Verfügung. Zum anderen konnte selbst bei Nutzung jener Rammkernsonde mit dem größten
Volumen keine ausreichende Probenmenge je Beprobungsschicht erzielt werden, um alle geplanten Analysen
daran durchzuführen. Nicht zuletzt hätten sich auch Widersprüche in der Probenverarbeitung (Trocknung vs.
Kühlung) ergeben.
Bei den Mischprobenahmen wurde eine ca. 35 - 40 cm tiefe kleine Profilgrube ausgehoben. Die Schichten
1 - 4 wurden nach den zuvor ermittelten spezifischen Grenztiefen an der Profilwand beprobt. Eine Holzlatte
auf der Bodenoberfläche diente dabei als Richtscheit zur Nivellierung derselben (Abbildung 22).
In aller Regel korrespondierte die variantenspezifische Untergrenze der vierten Beprobungsschicht mit der
visuell deutlich erkennbaren Grenze zwischen der Krume und dem Unterboden (Abbildung 22). Dadurch konn-
te die korrekte Umsetzung der Vorgehensweise im Feld bestätigt werden, da bei langjährig ähnlicher Bearbei-
tungstiefe mit dem Pflug nebst Ausbildung einer entsprechenden Bearbeitungsgrenze in allen Varianten etwa
gleiche Bodenmassen oberhalb dieser Grenze zu erwarten sind.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 81
Tabelle 7: Trockenrohdichten sowie Grenztiefen der Beprobungsschichten im April 2012 auf der Un-
tersuchungsfläche Lüttewitz
Variante
P
D
K
KL
Beprobungsschicht
Trockenrohdichte (g cm
-3
)
0 - 10 cm
1,38
1,49
1,44
1,33
20 - 30 cm
1,44
1,50
1,54
1,55
Unterboden 1,5 1,5 1,5 1,5
Grenztiefe Beprobung (in cm u. GOF)
1 (750 t ha
-1
) 5,3
5,0 5,2 5,6
2 (750 t ha
-1
) 10,7
10,0 10,4 11,3
3 (1500 t ha
-1
) 21,3
20,1 20,2 22,5
4 (1500 t ha
-1
) 32,0
30,1 29,9 32,2
5 (4500 t ha
-1
) 62,0
60,1 59,9 62,2
Abbildung 22:
Profilgrube während der Probenahme auf der Untersuchungsfläche Lüttewitz
(Foto: Susann Förster 2012)
Schicht 5 wurde zu den meisten Beprobungsterminen mit Hilfe eines Pürkhauer-Bohrstocks oder einer hyd-
raulisch betriebenen Rammkernsonde (Abbildung 23) beprobt. Zu einzelnen Terminen standen diese Hilfs-
mittel nicht zur Verfügung, sodass die Profilgruben bis ca. 65 - 70 cm Tiefe ausgehoben wurden und die
Mischprobe von Schicht 5 ebenfalls an der Profilwand entnommen wurde.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 82
Die Mischproben wurden noch im Feld in je zwei bis vier Teilproben unterteilt und in Polyethylen-
Gefrierbeuteln ins Labor verbracht.
Abbildung 23: Unterbodenbeprobung mittels Rammkernsonde im April 2013 auf der Untersuchungs-
fläche Lüttewitz;
(Foto: Ines Walter 2013)
Die Ergebnisse der Laboranalytik (s. u.), welche als Gehalte in Masse-% des Feinbodens vorliegen, können
bei dieser Methodik mit der Masse der jeweils beprobten Schicht direkt in Stoffvorräte umgerechnet werden.
Die Vorräte müssen, wie von manchen Autoren (z.B. C
HEN et al. 2009) richtigerweise angemerkt, ggf. anhand
der Grobbodenanteile korrigiert werden. Aus Gründen der Vergleichbarkeit und Übertragbarkeit auf die Fläche
wurde in dieser Untersuchung aber zunächst mit den direkten Messwerten gearbeitet, die einer idealisierten
Feldsituation (ohne Skelettanteil) entsprechen, wie sie für den Standort Lüttewitz auch gegeben ist.
In einem zweiten Schritt werden, für den Standort Methau, die jeweiligen Vorräte mit verschiedenen Korrek-
turfaktoren für den Steingehalt berechnet. Dadurch können, bei bekannten Steingehalten für die unterschiedli-
chen Blöcke bzw. Parzellen und Hangbereiche, Aussagen zu den jeweiligen Stoffvorräten getroffen werden.
Je nach Fragestellung können diese Aussagen mit dieser Vorgehensweise entweder kleinräumig differenziert

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 83
oder generalisiert werden. Eine direkte Übertragbarkeit von Punktmessungen in die Fläche erscheint für einen
bodenkundlich so heterogenen Standort wie Methau wenig praktikabel und sinnvoll.
4.2 Probenverarbeitung
Die Teilproben zur Bestimmung der Parameter Bodenfeuchte und mineralischer Stickstoff wurde ab dem Zeit-
punkt der Bodenprobenahme im Feld gekühlt. Sie wurden im Labor feldfrisch verarbeitet.
Die Teilproben zur Bestimmung der Parameter C
t
, N
t
, pH, P (CAL), K (CAL), Mg (CaCl
2
), C
hwl
/N
hwl
wurden im
Labor luftgetrocknet. Stichproben ergaben, dass die Restfeuchte der Proben 1 - 2 % betrug. Die Proben wur-
den im trockenen Zustand auf 2 mm (Feinboden) gesiebt. Der Grobboden sowie gröbere organische Bestand-
teile (Stroh, Wurzeln, etc.) wurden ausgesiebt und verworfen.
Die Teilproben zur Bestimmung der Parameter C
mik
und DHA wurden ab dem Zeitpunkt der Bodenprobenah-
me im Feld gekühlt. Sie wurden im Labor bis zur Verarbeitung bei -18° C tiefgefroren. Vor der Analytik wurden
die Proben schonend aufgetaut (72 h bei 4° C) sowie zur Wiederherstellung der mikrobiellen Biomasse bzw.
Aktivität inkubiert (7 Tage bei 22° C). Unmittelbar vor der Fumigation bzw. Extraktion wurden grobe organi-
sche Reste sowie der Grobboden entfernt. Die Fumigation bzw. Extraktion fand am naturfeuchten bzw. feldfri-
schen Proben statt, eine Nivellierung der Feuchte erfolgte nicht.
4.3 Laboranalytik
Die gesiebten Teilproben wurden im Labor der BfUL in Nossen auf die Parameter C
t
, N
t
, pH, P (CAL), K
(CAL), Mg (CaCl
2
), Bodenfeuchte und N
min
untersucht. Die Messwerte bzw. Gehaltsangaben für C
t
, N
t
, P
(CAL), K (CAL), Mg (CaCl
2
) beziehen sich dabei jeweils auf den lufttrockenen Boden. Aufgrund der geringen
Restfeuchte von 1 - 2 % erfolgte keine Bestimmung der probenspezifischen Restfeuchte nebst Korrektur der
Werte.
Die Untersuchung der Parameter C
mik
, DHA und C
hwl
/N
hwl
wurde von Mitarbeitern des Instituts für Geographie
der Universität Leipzig durchgeführt. Die Umrechnung der Werte auf die jeweilige Trockenmasse der Proben
erfolgte anhand der in der BfUL ermittelten Werte für die Bodenfeuchte.
Die Untersuchung der Gesamtgehalte an Phosphor (P
t
), Kalium (K
t
) und Magnesium (Mg
t
) wurde im Rahmen
von Qualifikationsarbeiten (F
ÖRSTER 2012 und WANG 2012) von den beiden Bearbeiterinnen am Probenkollek-
tiv dieser Untersuchung aus dem Frühjahr 2012 durchgeführt.
Es erfolgten im Rahmen dieser Untersuchung keine weiteren bodenphysikalischen Messungen, insbesondere
keine Bestimmung der Korngrößen bzw. Bodenarten an den jeweiligen Proben. Für diese Daten wurden die
entsprechenden Vorarbeiten (G
UMPERT 2012, LFULG 2012, Teiwes 1997, THIEL 2010) herangezogen.
Es kamen folgende Labormethoden zum Einsatz:
C
t
/N
t
: Trockene Verbrennung bei ca. 1000° C (nach DIN ISO 13878 für Nt bzw. DIN ISO 10694 für Ct) mit
Vario MACRO Cube (Elementar) (bis Juni 2012 TrueSpec CN (Leco))
pH: Bestimmung in 0,0125 M CaCl2-Lösung (nach VDLUFA Verbandsmethode A 5.1.1), Messung mit WTW
pH197i, pH - Einstabmesskette A 162 (SI Analytics), in System MINILAB (Rohasys)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 84
P(CAL) & K(CAL): Bestimmung von Phosphor und Kalium im Calcium-Acetat-Laktat-Auszug (VDLUFA Ver-
bandsmethode A 6.2.1.1), Messung an Continuous Flow Analysator (CFA) (SEAL AutoAnalyser 3)
Mg(CaCl
2
): Bestimmung von Magnesium im Calciumchlorid-Auszug (nach VDLUFA Verbandsmethode A
6.2.4.1), Messung an Continuous Flow Analysator (CFA) (Skalar SAN ++)
Bodenfeuchte: Bestimmung des Wassergehaltes von Bodenproben mittels Gravimetrie (Trockenschrankme-
thode) (nach VDLUFA Verbandsmethode C 1.1.1)
N
min
: Bestimmung von mineralischem Stickstoff (Nitrat und Ammonium) in Bodenprofilen (N
min
-
Labormethode) mittels CaCl
2
(0,0125 M)-Extraktion (nach VDLUDA Verbandsmethode A 6.1.4.1), Messung
an Continuous Flow Analysator (CFA) (Skalar SAN ++)
C
hwl
/N
hwl
: Heißwasserextrahierbarer Kohlenstoff und Stickstoff (nach VDLUFA Verbandsmethode A 4.3.2);
Extraktion in zweifacher Laborwiederholung; Messung der Extrakte am MultiNC (AnalytikJena)
C
mik
: Bestimmung des Biomasse-Kohlenstoffs mit der Fumigations-Extraktions-Methode (nach VANCE et al.
1987 bzw. DIN ISO 14240-2), Extraktion in dreifacher Laborwiederholung; Messung der Extrakte am Mul-
tiNC (AnalytikJena); Berechnung der Ergebnisse mit Kec= 0,45
DHA: Bestimmung der Dehydrogenaseaktivität mit TTC (nach THALMANN 1968 bzw. DIN ISO 23753 -
1:2005) in dreifacher Laborwiederholung (Einwaage: 1 g Boden), photometrische Messung der Extrakte bei
485 nm mit UV/VIS-Spektrometer von AnalytikJena (bis 2013) bzw. mit DR 6000 (HachLange) (ab 2014)
P
t
, K
t
und Mg
t
: Extraktion in Königswasser löslicher Spurenelemente (nach DIN ISO 11466), Messung mit-
tels Inductively-Coupled-Plasma(ICP)-Optical-Emission-Spektrometry (OES) (Perkin Elmer Optima 7300
DV)
Alle angegebenen Gehalte und Massen beziehen sich in diesem Bericht jeweils auf das Feinmaterial (< 2 mm)
des Bodens.
4.4 Datenkontrolle und -bearbeitung
Insgesamt wurden für diese Untersuchung 1915 Einzelproben bzw. Datensätze analysiert bzw. erhoben. Da-
von stammen 1495 vom Standort Lüttewitz und 420 vom Standort Methau.
Für die fehlende Werte von Schicht 5 zum Termin „Herbst 2014 vor Umbruch“ (Beprobung des Unterbodens
aufgrund des ZR-Bestandes nicht möglich) wurden die Werte des nachfolgenden Termins „Herbst 2014 direkt
nach Umbruch“ eingesetzt („Dummy“), damit die Bilanzen für das Gesamtprofil gerechnet werden konnten. Es
wird davon ausgegangen, dass im nicht bearbeiteten Unterboden innerhalb von ca. einer Woche nur geringfü-
gige Veränderungen stattfanden und die Werte somit Gültigkeit beanspruchen können.
Für den Termin „Herbst 2013 direkt nach Umbruch“ wurden in der Direktsaatvariante (DU1 - DU3) die Mess-
werte des Termins „Herbst 2013 vor Umbruch“ genutzt bzw. gesetzt. Es wird davon ausgegangen, dass auf-
grund der nicht erfolgten Bodenbearbeitung innerhalb von ca. einer Woche zwischen den beiden Terminen
nur sehr geringfügige Veränderungen im Boden auftraten, die den erheblichen Mehraufwand einer erneuten
Beprobung und Analytik nicht rechtfertigten. Im Herbst 2014 wurde, aufgrund der höheren Eingriffsintensität
bei der Zuckerrübenernte, die Direktsaatvariante zu beiden Terminen (vor und direkt nach der Ernte bzw. dem
Umbruch) beprobt.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 85
Im Rahmen der Labormessungen der oben genannten Parameter kamen sowohl Boden- als auch Extrakti-
onsstandards zum Einsatz. Dadurch wurden die Messungen im Hinblick auf die Höhe und Reproduzierbarkeit
der Messwerte permanent überprüft.
Im Rahmen der Auswertung von Daten der Ringversuche des VDLUFA wurde eine laborübergreifende „Unte-
re Grenze der Vergleichbarkeit“ von verschiedenen Parametern statistisch ermittelt (VDLUFA 2012: 11). Diese
wird auch als (untere) „Bestimmungsgrenze unter Vergleichsbedingungen“ bezeichnet. Für die im Rahmen
dieser Untersuchung erhobenen Parameter werden dabei die folgenden Werte angegeben:
P(CAL): 2,2 mg 100 g
-1
K(CAL): 3,0 mg 100 g
-1
Mg(CaCl2): 0,37 mg 100 g
-1
N
t
: 0,075 % TM
Nitrat (CaCl
2
): 1,4 mg kg
-1
Dabei werden folgende Regressionsgleichungen für die Berechnung der konzentrationsspezifischen erweiter-
ten Messunsicherheit (U) angegeben:
P(CAL): U = 2 (0,32 + 0,0543 x gemessene P-Konzentration)
K(CAL): U = 2 (0,43 + 0,0392 x gemessene K-Konzentration)
Mg(CaCl
2
): U = 2 (0,08 + 0,0498 x gemessene Mg-Konzentration)
C
org
bzw. C
t
: U = 2 (0,05 + 0,0641 x gemessene C-Konzentration)
N
t
: U = 2 (0,011 + 0,0214 x gemessene N-Konzentration)
Nitrat (CaCl
2
): U = 2 (0,36 + 0,0446 x gemessene NO
3
-Konzentration)
Der jeweils vorangestellte Faktor 2 erweitert die einfach Messunsicherheit, welche dem errechneten Ver-
gleichsvariationskoeffizienten entspricht, sodass diesem Maß der erweiterten Messunsicherheit zu etwa 95 %
vertraut werden kann (VDLUFA 2012: 2). Die Messunsicherheit nimmt dabei prozentual mit steigenden Kon-
zentrationsniveaus ab.
So ergibt sich für den Parameter C
org
bei einem gemessenen Gehalt von 1,0 % eine erweiterte (absolute)
Messunsicherheit von 0,2282 Gehalts-%. Dies entspricht 22,8 % des Messwertes. Für einen gemessenen
C
org
-Gehalt von 2 % liegt die erweiterte (absolute) Messunsicherheit bei 0,3564 Gehalts-%, was 17,3 % des
Messwertes entspricht.
Für die durch die BfUL bereit gestellten Parameter pH, C
t
, N
t
, P (CAL) und K (CAL) wurde eine Fehleranalyse
mittels Box-Whiskers-Plots für die einzelnen Varianten und Beprobungschichten durchgeführt. Alle Ausreißer
(Werte = 1,5 - 3facher Interquartilsabstand) und Extremwerte (Werte > 3facher Interquartilsabstand) wurden
einer inhaltlichen Plausibilitätsprüfung unterzogen. In einzelnen Fällen konnten systematische Fehler wie das
Vertauschen einzelner Proben bzw. Beprobungspunkte ausgemacht werden, die behoben wurden. War dies
nicht der Fall, wurden die in Zweifel stehenden Proben einer Nachmessung unterzogen. Dies betraf für die

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 86
genannten Parameter 45 Einzelproben. Bei starker Abweichung zwischen den Werten der Originalmessung
und der Nachmessung wurde eine zweite Nachmessung durchgeführt.
Bei geringer (prozentualer) Abweichung zwischen dem Wert der Originalmessung und jenem der Nachmes-
sung wurde der Originalmesswert beibehalten. Nach einer zweiten Nachmessung wurde je nach Lage der drei
Messpunkte i. d. R. der Mittelwert der beiden näher beieinander liegenden Messwerte gebildet.
Für die je drei Messwerte der Analytik zur mikrobiellen Biomasse (C
mik
) (fumigierte und nicht fumigierte Pro-
ben) und zur Dehydrogenaseaktivität (DHA) wurden die Standardabweichung sowie der Variationskoeffizient
(CV) berechnet. Lag der CV über 10 %, wurden diejenigen Werte als Ausreißer definiert, deren Differenz zum
mittleren Messwert (Median) mehr als doppelt so groß war wie jene des dritten Messwertes zum Median.
Beispiel (Frühjahr 2015, Punkt PU1, Schicht 5, fumigierte Proben):
Messwert 1: 42,08 mg l
-1
Messwert 2: 38,19 mg l
-1
Messwert 3: 27,29 mg l
-1
SA: 7,67
CV: 21,38 %
Differenz Messwert 1 - Messwert 2 (Median): 3,89 mg l
-1
Differenz Messwert 3 - Messwert 2 (Median): 10,9 mg l
-1
2 x 3,89 mg l
-1
= 7,78 mg l
-1
7,78 mg l
-1
< 10,9 mg l
-1
Messwert 3 = Ausreißer
Als Ausreißer in diesem Sinne definierte Messwerte wurden eliminiert. Aus den verbleibenden zwei bzw. drei
Messwerten wurde der arithmetische Mittelwert gebildet und dieser als Grundlage der weiteren Berechnung
genutzt. Negative Messwerte wurden ebenfalls eliminiert, da sie nicht plausibel sind.
Für je zwei Messwerte der Analytik zum heißwasserlöslichen Kohlen- bzw. Stickstoff wurde die Differenz zwi-
schen beiden Werte berechnet. Lag diese Differenz über 10 % des kleineren Messwertes wurde eine weitere
(dritte) Laborwiederholung durchgeführt. Für die nun drei Messwerte wurde wie bei den Messwerten der mik-
robiellen Analytik (s.o.) vorgegangen. Lag die Differenz unter 10 % des kleineren Messwertes, wurde der
arithmetische Mittelwert aus beiden Messwerten gebildet und als Grundlage der weiteren Berechnung genutzt.
4.5 Statistische Datenanalyse
Für alle Daten wurde eine umfangreiche deskriptive Statistik erhoben, welche aus dem Stichprobenumfang n,
der Wertespanne, dem arithmetischen Mittelwert (MW), dem Median (MN) und der Standardabweichung (SA)
besteht. Diese Daten wurden nach Standorten, Blöcken (am Standort Methau) sowie Bearbeitungsvarianten
und Terminen differenziert.
Für den Standort Methau wurden keine weiteren statistischen Test aus dem Bereich der schließenden Statis-
tik durchgeführt, da der geringe Stichprobenumfang (n = 3) je Block und Variante zu gering ist, um die Vo-
raussetzungen der Normalverteilung und Varianzhomogenität zu testen bzw. zu erfüllen. Der Vergleich von

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 87
Bodenbearbeitungsvarianten sowie Blöcken erfolgt über die arithmetischen Mittelwerte. Auch Zeitreihenanaly-
sen wurden aufgrund der unterschiedlichen Beprobungszeitpunkte innerhalb der Fruchtfolge sowie des Ka-
lenderjahres nicht durchgeführt.
Für beide Standorte wurde jeweils eine Korrelationsmatrix der untersuchten Parameter aufgestellt, in welcher
der Stichprobenumfang, der Korrelationskoeffizient nach Pearson sowie das Signifikanzniveau angegeben
sind.
Für die Basisbeprobungen am Standort Lüttewitz wurden für die Parameter C
t
, N
t
, P
t
, K
t
, sowie die Anteile von
P(CAL) an P
t
und von K(CAL) an K
t
bei einem Stichprobenumfang von n = 9 je Termin und Variante bzw.
n = 36 je Variante (für alle vier Termine) und gegebener Normalverteilung nach Shapiro-Wilk und Varianzho-
mogenität nach Levene einfaktorielle Varianzanalysen durchgeführt. Wenn diese Signifikanzen von p < 0,05
aufwiesen, wurden Post-Hoc-Tests nach SCHEFFÉ mit α = 0,05 durchgeführt, um zu überprüfen, zwischen
welchen Bodenbearbeitungsvarianten die signifikanten Unterschiede auftraten und welche homogenen Unter-
gruppen gebildet werden können.
Für die Ergebnisse des Umbruchversuches wurde genauso verfahren, wobei hierbei für die Parameter C
t
, N
t
C
hwl
, C
mik
getestet wurde. Dabei wurden jeweils getrennt zunächst für alle acht Termine die Pflugstreifen DP1-
DP3 sowie für die vier Termine ab Herbst 2014 für die Pflugstreifen DP4-DP6 gegenüber den Referenzvarian-
ten P und D getestet.
Wenn über die deskriptive Statistik extreme Ausreißer identifiziert wurden, wurde diese aus den Hypothesen-
tests ausgeschlossen, da sie i.d.R. zu einer Verletzung der Voraussetzungen der Normalverteilung und Vari-
anzhomogenität führen. Eine gesonderte Besprechung dieser Extremwerte erfolgt im Rahmen der Fehlerdis-
kussion (Kapitel Diskussion).
Dies betrifft im Einzelnen folgende Datensätze der Untersuchungsfläche Lüttewitz:
Beprobungspunkt P2, Frühjahr 2012, Beprobungsschicht 5 (C
t
)
Beprobungspunkt DP4.1, Frühjahr 2015, Beprobungsschicht 4 (C
t
, C
hwl
)
Beprobungspunkt DP1.2, Herbst 2013 direkt nach Umbruch, Beprobungsschicht 5 (C
mik
)
Beprobungspunkte DP6.1, Herbst 2014 4 Wochen nach Umbruch, Beprobungsschicht 5 (C
mik
)
Die gesamte statistische Datenbearbeitung erfolgte mit der Software SPSS Statistics 23 von IBM.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 88
5 Ergebnisse
Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt getrennt für die einzelnen Parameter und innerhalb dieser immer zu-
nächst für den Standort Lüttewitz (Basisbeprobungen und Umbruchversuch) und in der Folge für den Standort
Methau. Am Ende des Kapitels werden die Korrelationen zwischen den zentralen bodenchemischen Parame-
tern, nach Standorten getrennt, anhand von zwei Matrizen dargestellt.
Die Ergebnisse für den Standort Methau werden größtenteils nach Blöcken getrennt dargestellt, da sich diese
insbesondere in Bezug auf die sonstige Bewirtschaftung (Kulturart, Düngung, etc.) als auch in Bezug auf den
oberflächennahen Untergrund teilweise erheblich unterscheiden.
Die jeweiligen Stoffvorräte für den Standort Methau werden, wie bereits im Abschnitt zur Methodik dargelegt,
zunächst jeweils auf einen idealisierten Boden bezogen, welcher lediglich Feinmaterial mit Korngrößen
< 2 mm enthält. In einer Tabelle werden jeweils am Ende der Abschnitte die korrigierten Vorräte für verschie-
dene Grobbodenanteile bzw. Korrekturfaktoren von 5 - 50 % aufgeführt. Dabei wird zwischen der Krume (Be-
probungsschicht 1 - 4) und dem Unterboden (Beprobungsschicht 5) differenziert. Eine weitere Differenzierung
der Stoffvorräte nach Beprobungsschichten innerhalb der Krume, Parzellen oder Beprobungspunkten wäre
anhand der spezifischen Grobbodenanteile möglich. Im Hinblick auf Aussagen bzgl. der Stoffvorräte auf der
gesamten Untersuchungsfläche bzw. der Übertragbarkeit auf vergleichbare Standorte erscheint das gewählte
Maß an Generalisierung aber sinnvoll. Dies gilt auch für den Vergleich zu anderen Untersuchungen zu diesem
Thema, welche sich häufig auf den Krumenbereich (0 - 30 cm) beziehen.
Die Ergebnisse für die Parameter Mg(CaCl
2
) und Mg
t
sowie N
min
wurden im Rahmen der vorliegenden Unter-
suchung mit erhoben, werden in diesem Bericht aber nicht dargestellt, da sie nicht im Zentrum der Untersu-
chung standen.
5.1 Trockenrohdichte
Als Trockenroh- oder Lagerungsdichte (ρt) wird die Masse des bei 105° C getrockneten Bodens bezogen auf
das Gesamtvolumen bezeichnet (A
D-HOC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005: 126, SCHEFFER & SCHACHTSCHABEL
2002: 163). Sie wird in g cm
-3
angegeben.
Im Rahmen landwirtschaftlicher Aktivitäten kommt es dabei sowohl zu Absenkungen der Bodenoberfläche
(Zunahme von ρt), z. B. durch den Einsatz von schweren Maschine mit entsprechender Auflast, als auch zu
Anhebungen derselben (Abnahme von ρt), z. B. durch Bodenbearbeitungs- bzw. Bodenlockerungsmaßnah-
men oder lockernd wirkende Fruchtarten.
In der Bodenkunde wird die Trockenrohdichte (TRD) in Deutschland üblicherweise in 5 Stufen eingeteilt (A
D-
H
OC-ARBEITSGRUPPE BODEN 2005: 126):
< 1,2 g cm
-3
ρt1 (sehr gering)
1,2 – 1,4 g cm
-3
ρt2 (gering)
1,4 – 1,6 g cm
-3
ρt3 (mittel)
1,6 – 1,8 g cm
-3
ρt4 (hoch)
> 1,8 g cm
-3
ρt5 (sehr hoch)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 89
Für die an den Untersuchungsstandorten vorliegenden Böden auf bzw. aus Lösslehm werden häufig Trocken-
rohdichten von ca. 1,5 g cm
-3
angegeben. Im Rahmen von bodenphysikalischen Messungen auf der Untersu-
chungsfläche in Lüttewitz (T
EIWES 2005) wurden in der Krume (bis 3,5 dm unter GOF) Trockenrohdichten in
den Stufen ρt2-3 (1,2 - 1,6 g cm
-3
) sowie im Unterboden in der Stufe ρt3 ermittelt. Die größere Streuung in der
Krume ist dabei im Wesentlichen ein Effekt der (differenzierten) Bodenbearbeitung sowie der Lage im Relief
und des Bodentyps.
5.1.1
Lüttewitz
5.1.1.1 Basisbeprobungen
Die Trockenrohdichten in den oberen 10 cm des Bodenprofils unterscheiden sich erheblich zwischen den Va-
rianten und den Terminen (Abbildung 24). Die Variante Direktsaat (D) weist dabei aufgrund der minimalen
Bodenbearbeitung bzw. Lockerung durchgängig die höchste TRD aller Varianten auf. Sie liegt zu den beiden
Terminen des Jahres 2012 bei ca. 1,5 g cm
-3
, im Frühjahr 2013 und Herbst 2015 etwas niedriger bei etwa
1,4 g cm
-3
. Die Pflugvariante (P) weist zu den beiden Frühjahrsterminen jeweils eine etwas höhere TRD von
ca. 1,4 g cm
-3
auf, zu den Herbstterminen nach dem Umbruch bodenbearbeitungsbedingt eine geringere TRD
von 1,3 (Herbst 2012) bzw. 1,2 g cm
-3
(Herbst 2015). Für die tiefengelockerte Variante KL wurden für beide
Termine 2012 Werte zwischen 1,3 und 1,35 g cm
-3
ermittelt, für die Termine im Frühjahr 2013 mit 1,2 g cm
-3
und für den Herbst 2015 mit 1,1 g cm
-3
hingegen erheblich geringe Dichten. Die Variante Konservierend (K)
schließlich zeigt ein Abnahmetendenz der TRD über alle Termine von 1,45 g cm
-3
im Frühjahr 2012 bis zu
1,1 g cm
-3
im Herbst 2015.
Für die bearbeiteten Varianten P, K und KL ist zu beachten, dass aufgrund der zeitlichen Nähe der beiden
Herbstbeprobungen zu den Bodenbearbeitungsmaßnahmen (im Herbst 2012 ca. eine Woche vor der Bepro-
bung, im Herbst 2015 ca. drei Wochen vor der Beprobung) die ermittelten Dichten lediglich eine Momentauf-
nahme darstellen. Es ist davon auszugehen, dass in der Folge durch Setzungs- und Verdichtungsprozesse
wieder höhere Dichten vorlagen. Vor diesem Hintergrund liegen die für das Frühjahr 2013 ermittelten Dichten
in den Varianten K und KL nicht im Erwartungsbereich. Vielmehr würde man erwarten, dass die Dichten zum
Frühjahr ansteigen, wie es bei der Variante P der Fall ist. Möglichweise handelt es sich um einen Effekt der
ungewöhnlich kalten Witterung in den ersten Monaten des Jahres 2013, welche durch ein Auffrieren des ober-
flächennahen Untergrundes zu einer Lockerung desselben geführt hat. Dies wäre dann allerdings auch für die
bearbeitete Variante P zu erwarten.
In der Tiefenstufe 20 - 30 cm sind die Schwankungen innerhalb der Varianten zwischen den Terminen gerin-
ger (Abbildung 25). Dies gilt insbesondere für die in dieser Tiefe nicht mehr bearbeiteten Varianten D und K.
Für diese wurden über alle Termine stabile Werte zwischen 1,5 und 1,55 g cm
-3
ermittelt. Die Variante KL
weist im Frühjahr 2012 ähnliche Werte auf, diese nehmen aber im Verlauf der Untersuchung stetig ab und im
Herbst 2015 wurden Werte von 1,25 g cm
-3
ermittelt, welche sogar unter jenen der Pflugvariante liegen. Letz-
tere Variante zeigt ebenfalls eine stetige Abnahme der Dichten in dieser Tiefe, die aber weniger stark ausge-
prägt ist als in der Variante KL. Sie weist dabei Werte von 1,45 g cm
-3
(Frühjahr 2012) bis 1,3 g cm
-3
(Herbst
2015) auf.

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 90
Abbildung 24: Mittlere Trockenrohdichten in der Oberkrume (0-10 cm), differenziert nach Bodenbear-
beitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im Rahmen der Ba-
sisbeprobungen
Abbildung 25: Mittlere Trockenrohdichten in der Unterkrume (20-30 cm), differenziert nach Bodenbe-
arbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im Rahmen der
Basisbeprobungen

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 91
5.1.1.2
Umbruchversuch
Für die Schicht 0 - 10 cm wurden auch im Rahmen des Umbruchsversuches für die Variante Direktsaat (D)
relativ konstante Dichten von 1,4 - 1,5 g cm
-3
ermittelt (Abbildung 26). Die Kurven der Dichten für die Varian-
ten P und DP zeigen in dieser Schicht einen nahezu identischen Verlauf mit Anfangswerten von 1,45 g cm
-3
,
welche durch den Umbruch auf ca. 1,1 g cm
-3
reduziert werden. Im Verlauf des nächsten Jahres steigt die
Dichte wieder auf 1,45 g cm
-3
an, wird aber im Rahmen der Rübenernte und des Umbruchs im Herbst 2014
auf 1,2 - 1,25 g cm
-3
reduziert. In der Folge steigt die TRD in beiden Varianten wieder leicht an.
In der Unterkrume (20 - 30 cm) hingegen unterscheiden sich die Variante P und DP deutlicher voneinander
(Abbildung 27): Während in der Variante P relativ konstante Dichten zwischen 1,3 und 1,4 g cm
-3
ermittelt
wurden, reduziert der Umbruch im Herbst 2013 die Dichte in der Variante DP in dieser Schicht auf ca.
1,1 g cm
-3
. Bereits 4 Wochen nach dem Umbruch hat sich die Dichte aber wieder jener der Variante P ange-
glichen. Für das Frühjahr 2014, den Termin 4 Wochen nach dem 2. Umbruch sowie das Frühjahr 2015 wur-
den wiederum Werte ermittelt, die im Bereich der Variante D lagen, welche auch in dieser Tiefe konstante
Dichten von 1,45 - 1,5 g cm
-3
aufweist.
Die Schwankungen in der Variante DP in dieser Tiefe sind ein Hinweis darauf, dass nach ein- bzw. zweimali-
gem Pflügen (noch) keine homogenen (Dichte-)Verhältnisse in der Krume vorliegen. Zudem geht der zweite
Umbruch im Herbst 2014 weder in der Variante P noch in der Variante DP mit einer Verringerung der Dichte in
dieser Tiefe einher, wie es zu erwarten wäre. Dies kann ein Hinweis darauf sein, dass vergleichsweise flach
gepflügt und eine Durchmischung nur bis ca. 20 cm unter GOF durchgeführt wurde.
Abbildung 26: Mittlere Trockenrohdichten in der Oberkrume (0-10 cm), differenziert nach Bodenbe-
arbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im Rahmen des
Umbruchversuches

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 92
Abbildung 27: Mittlere Trockenrohdichten in der Unterkrume (20-30 cm), differenziert nach Bodenbe-
arbeitungsvarianten und Beprobungsterminen, am Standort Lüttewitz im Rahmen des
Umbruchversuches
5.1.1.3 Unterboden
Die TRD des Unterbodens (> 30 cm) wurde einmalig im Frühjahr 2015 ermittelt. Da dieser Teil des Profils
nicht von der Bodenbearbeitung erfasst wird, ist davon auszugehen, dass die ermittelten Werte über längere
Zeiträume stabil sind und somit für alle Beprobungstermine Gültigkeit haben.
Für alle drei Varianten (P, D, DP) wurde ein Wert von 1,45 g cm
-3
ermittelt. Die Bodenbearbeitung hat also
keinen oder nur sehr geringen Einfluss auf die TRD des Unterbodens. Zudem wurde der Wert von 1,5 g cm
-3
,
mit dem für die vorangegangenen Beprobungen zur Berechnung der Schichtgrenzen gearbeitet wurde, mit
einer Abweichung von 0,05 g cm
-3
bestätigt. Diese Abweichung entspricht einem Dreißigstel des zugrunde
gelegten Bodenpakets, was bei einer Bodenmasse von 4500 t ha
-1
und der Dichte von 1,5 g cm
-3
einer Abwei-
chung von 1 cm entspricht.
5.1.2
Methau
Für diesen Standort liegen nur wenige Vergleichswerte aus Voruntersuchungen für die Trockenrohdichte vor.
Aufgrund der Feinbodenart (Ut4) und der landwirtschaftlichen Bodennutzung ist jedoch grundsätzlich von ei-
nem ähnlichen Wertebereich wie am Standort Lüttewitz auszugehen. Für das Profil P.261, welches als Leitbo-
denprofil für die Erstellung der BK 50 im Jahr 2003 am Mittelhang im Bereich der Pflugparzelle in Block 3 auf-
genommen wurde (Datengrundlage: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Stand
August 2016), wird für den Ap-Horizont bis 27 cm Tiefe eine effektive Lagerungsdichte von 1,3 - 1,6 g cm
-3
angegeben, bei einer Feinbodenart Ut2. Im darunter befindlichen Al+Bt-Sw-Horizont wurde als Feinbodenart
Ut3 sowie eine effektive Lagerungsdichte von 1,6-1,8 g cm
-3
festgestellt. Aus weiteren eigenen und fremden
Voruntersuchungen (G
UMPERT 2012) wird aber deutlich, dass die Bodenarten sowie die Lagerungsdichten auf
der Fläche sehr heterogen verteilt sind. Dies gilt insbesondere auch für die Grobbodenanteile, welche mit der
Tiefe sowie im Längs- und Querverlauf des Hanges stark variieren. Der Grobboden wurde, bis auf größere

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 93
Steine, bei der Entnahme der Stechzylinder mit erfasst und sorgt aufgrund seines hohen spezifischen Gewich-
tes für eine Erhöhung der TRD-Werte. Eine Korrektur der Werte (z.B. im Sinne von T
HROOP et al. 2012) fand
nicht statt, da der Grobboden als integraler Bestandteil des Bodens und folglich die ermittelte Lagerungsdichte
als Zustandsparameter desselben aufgefasst wird.
Aufgrund der Heterogenität des Standortes wurde, wie bei den anderen Parametern, die Dichte für jeden der
drei Streifen sowie beide Bodenbearbeitungsvarianten (P, K) innerhalb derselben separat ermittelt. Dabei
wurde, wie am Standort Lüttewitz, die Dichte unmittelbar vor jeder Mischprobenahme in dreifacher Feldwie-
derholung in zwei Tiefen (0 - 10 cm, 20 - 30 cm) mit jeweils drei Messwiederholungen, ermittelt.
Im Herbst 2012 konnten im straßennahen Block 1 in der Variante Pflug keine Stechzylinder entnommen wer-
den. Es wurden zur Berechnung der Beprobungstiefen die Dichten von 1,2 g cm
-3
für die Schicht 0 – 10 cm
und 1,3 g cm
-3
für die Schicht 20 - 30 cm angenommen. Diese Werte sind vor dem Hintergrund der zwei Wo-
chen zuvor erfolgten Bodenbearbeitung realistisch und liegen in der Größenordnung der für die Blöcke 2 und
3 für diese Variante ermittelten Trockenrohdichten.
Die Dichte im Grünlandstreifen (G) wurde lediglich zu den Terminen im Frühjahr 2013 und im Herbst 2015
ermittelt.
5.1.2.1 Oberkrume (0 - 10 cm)
Für die obere Krume (0 - 10 cm u. GOF) ergibt sich in der Variante Pflug (P) für die drei Blöcke ein relativ ein-
heitliches Bild (Abbildung 28): So liegen die Dichten in allen drei Blöcken im Frühjahr 2012 bei 1,4 - 1,5 g cm
-3
.
Sie sinken zum Termin im Herbst 2012 deutlich ab, was auf die vorausgegangene Bodenbearbeitung (Um-
bruch) zurückzuführen ist. Dieser liegt in den Blöcken 1 (straßennah) und 2 (Mitte) ca. 2 Wochen vor der Pro-
benahme, in Block 3 (straßenfern) ca. 6 Wochen vor Probenahme. Die TRD wird durch diese Maßnahme je-
weils auf ca. 1,2 - 1,3 g cm
-3
reduziert, wobei der Unterschied zwischen beiden Terminen im Block 2 am ge-
ringsten ausfällt. Zum Frühjahr 2013 steigen die Dichten der Variante P in allen drei Blöcken wieder deutlich
an und erreichen in etwa die Werte des Frühjahrs 2012. Im Herbst 2015 wurden für die Blöcke 2 und 3 Werte
zwischen 1,2 und 1,3 g cm
-3
ermittelt, die wiederum auf eine kurz vor der Beprobung durchgeführte intensive
Bodenbearbeitung zurückzuführen ist. Diese war zum Beprobungszeitpunkt in Block 1 (straßennah) noch nicht
durchgeführt worden, was die vergleichsweise hohe TRD von ca. 1,45 g cm
-3
erklärt.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 94
Abbildung 28: Mittlere Trockenrohdichten in der Oberkrume (0-10 cm), differenziert nach Bodenbear-
beitungsvarianten und Blöcken, am Standort Methau
Die Schwankungen der TRD in der oberen Krume sind in der Variante Konservierend (K) nicht so stark aus-
geprägt wie in der Variante P. So wurde für den straßennahen Block 1 eine für alle Termine nahezu konstante
TRD von 1,35 g cm
-3
ermittelt. Im mittleren Block 2 ist hingegen eine bodenbearbeitungsbedingte leichte Ver-
ringerung von 1,3 auf 1,2 g cm
-3
vom Frühjahr zum Herbst 2012 zu verzeichnen. Diese liegt, analog zur
Variante P, im Frühjahr 2013 wieder etwas höher, um schließlich im Herbst 2015 ca. drei Wochen nach der
Bodenbearbeitung erneut Werte von ca. 1,2 g cm
-3
anzunehmen. Ähnlich verhält es sich in Block 3, wobei die
für das Jahr 2012 ermittelten Werte mit 1,5 g cm
-3
(Frühjahr) und 1,3 g cm
-3
(Herbst) höher liegen als jene von
Block 2. Auch in Block 3 wiederholt sich aber das bekannte Muster der Erhöhung der TRD zum Frühjahr 2013
und des Rückgangs zum Herbst 2015, welcher mit einem Mittelwert von 1,15 g cm
-3
(zwei Wochen nach der
Bodenbearbeitung) besonders stark ausfällt.
Für die Oberkrume ist also in beiden Varianten, mit Ausnahme der Variante K im Block 1, ein typisches Muster
von niedrigen (1,2 - 1,3 g cm
-3
) Trockenrohdichten im Herbst kurze Zeit nach der Bodenbearbeitung und höhe-

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 95
ren TRD im Frühjahr erkennbar. Dabei sind die Schwankungen zwischen den Terminen in der Variante P
normalerweise etwas stärker ausgeprägt als in der Variante K.
5.1.2.2 Unterkrume (20 - 30 cm)
Abbildung 29: Mittlere Trockenrohdichten in der Unterkrume (20-30 cm), differenziert nach Bodenbe-
arbeitungsvarianten und Blöcken, am Standort Methau
In der Unterkrume (20 - 30 cm u. GOF) ergibt sich für die Variante P ein ähnliches Bild (Abbildung 29) wie in
der Oberkrume. So liegen die Trockenrohdichten zu den Frühjahrsterminen in allen drei Blöcken bei 1,45 -
1,55 g cm
-3
und nehmen zu den Herbstterminen aufgrund der Bodenbearbeitungsmaßnahmen auf 1,2 -
1,3 g cm
-3
ab. Eine Ausnahme hiervon bildet der straßennahe Block 1 im Herbst 2015 mit einem Wert von
1,65 g cm
-3
, was auf die zum Beprobungszeitpunkt noch nicht erfolgte Bodenbearbeitung zurückzuführen ist.
In der Variante Konservierend (K) wurde für die Unterkrume Dichten zwischen 1,4 und 1,6 g cm
-3
ermittelt, bei
wesentlich geringeren saisonalen Schwankungen als in der Varianten P. Dies ist auf die in dieser Variante
flachere Bodenbearbeitung zurückzuführen, welche die Unterkrume normalerweise nicht erreicht. Für die

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 96
Termine Herbst 2012 im Block 2 (1,35 g cm
-3
) sowie Herbst 2015 im Block 3 (1,4 g cm
-3
) wurde dennoch je-
weils ein deutlicher Rückgang der TRD im Vergleich zum vorherigen Termin ermittelt. Dies lässt darauf
schließen, dass die Bodenbearbeitung zu diesen Terminen auch Teile der Unterkrume mit erfasst hat.
5.1.2.3 Grünland
Die mittleren Trockenrohdichten im Grünland am Standort Methau (Abbildung 30) weisen für die Oberkrume
(0-10 cm) im Herbst 2015 etwas höhere Werte (1,35 g cm
-3
) als im Frühjahr 2013 (1,25 g cm
-3
) auf. Die sehr
lockere Lagerung im Frühjahr 2013 könnte, ähnlich wie in den Varianten K und KL in Lüttewitz (s.o.) ein Effekt
des strengen Winters sein, welcher durch ein Ge- und Auffrieren der obersten Bodenschicht zu einer Locke-
rung derselben geführt hat. In der Unterkrume (20-30 cm) bzw. im Unterboden (> 30 cm) hingegen liegen die
Trockenrohdichten im Grünland stabil bei 1,45 bzw. 1,5 g cm
-3
.
Abbildung 30: Mittlere Trockenrohdichten in drei Tiefenstufen an zwei Beprobungsterminen in der
Variante Grünland am Standort Methau

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 97
5.2 Kohlenstoff
Der organisch gebundene Kohlenstoff (C
org
) im Boden ist ein Hauptbestandteil der organischen Bodensub-
stanz (Humus) und wird in aller Regel stellvertretend für diese als zentraler Parameter in Untersuchungen zu
vielfältigen bodenkundlichen und landwirtschaftlichen Fragestellungen verwendet. Die organische Bodensub-
stanz hat einen großen Anteil an wichtigen Funktionen im bzw. des Bodens wie Nährstoff- und Wasserspei-
cherkapazität, Schadstofffilter, Gefügebildung sowie Widerstandsfähigkeit gegen Erosion. Dadurch ist der
Humus für biologische Prozesse im bzw. auf dem Boden im Allgemeinen und landwirtschaftliche Produktion
im Speziellen von zentraler Bedeutung.
Die landwirtschaftlich genutzten Böden in Sachsen sind grundsätzlich tiefgründig entkalkt. Für beide Untersu-
chungsstandorte konnte dies im Rahmen zahlreicher vorangegangener Untersuchungen belegt werden
(L
FULG 2012, TEIWES 1997, THIEL 2010).
Aufgrund der regelmäßigen Ausbringung von carbonathaltigem Dünger (Carbokalk) in Lüttewitz kann aller-
dings nicht ausgeschlossen werden, dass der ermittelte Kohlenstoffgehalt zu einzelnen Terminen bzw. in ein-
zelnen Proben Anteile von anorganischen Kohlenstoff (C
anorg
) enthält. Dies gilt insbesondere für die beiden
Beprobungstermine nach dem Umbruch im Herbst 2013, welche unmittelbar auf die Ausbringung von
ca. 128 dt Carbokalk ha
-1
am 30.09.2013 folgten, sowie für den Termin im Frühjahr 2014 am Standort Lütte-
witz. Bei einem Kalziumkarbonatgehalt (CaCO
3
) von 45 - 55 % (WASNER 2009: 24) entspricht dies ca. 690 -
840 kg C
anorg
ha
-1
, was etwa 1 % der C-Gesamtvorräte im beprobten Bodenpaket (9000
t ha
-1
) entspricht.
Konsequenterweise wird in diesem Bericht daher für den Standort Lüttewitz der Summenparameter Gesamt-
kohlenstoff (C
t
) verwendet, welcher sich aus C
org
und C
anorg
zusammensetzt. In aller Regel ist dabei allerdings
C
t
= C
org
. Für den Standort Methau wird grundsätzlich C
t
= C
org
angenommen.
Zur Umrechnung von C
org
in Humus wird in Deutschland häufig die Formel C
org
[%] x 1,724 = Humus [%] ver-
wendet. Da die Kohlenstoffanteile an der organischen Substanz aber Schwankungen unterliegen, wird im
wissenschaftlichen Rahmen i.d.R. mit der Angabe des organischen Kohlenstoffgehaltes gearbeitet. Dies ge-
währleistet auch die direkte Vergleichbarkeit zu anderen Arbeiten, unabhängig von möglichen Umrechnungs-
faktoren.
Die Gehalte an organischer Substanz bzw. der Humusgehalt können nach Bodenkundlicher Kartieranleitung
(AG
BODEN 2005) in Humusgehaltsstufen (HGS) eingeteilt werden. Diese wurden hier mit dem Faktor 1,724 in
C
org
-Gehalte umgerechnet, um sie auf die C-Messwerte beziehen zu können. Bei Torfen und Auflagehumus
(H6 und H7) wird hingegen der Umrechnungsfaktor 2 verwendet (AG
BODEN 2005: 111). Die Humusgehalts-
stufen H1 - H7 untergliedern sich demnach wie folgt (K
OLBE & ZIMMER 2015: 11):
H1 (Sehr schwach humos)
< 1 % Humus (< 0,58 % C
org
)
H2 (schwach humos)
1 - 2 % Humus (0,58 - 1,15 % C
org
)
H3 (mittel humos)
2 - 4 % Humus (1,16 - 2,31 % C
org
)
H4 (stark humos)
4 - 8 % Humus (2,32 - 4,63 % C
org
)
H5 (sehr stark humos)
8 - 15 % Humus (4,64 - 8,69 % C
org
)

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 98
H6 (extrem humos, anmoorig)
15 - 30 % Humus (8,7 - 15 % C
org
, Faktor 2)
H7 (organisch)
> 30 % Humus (> 15 % C
org
, Faktor 2)
Ackerstandorte liegen in Deutschland i.d.R. in den HGS H1 - H3, Grünlandstandorte in den HGS H4 und H5
(K
OLBE & ZIMMER 2015: 11).
5.2.1
Lüttewitz
Die Kohlenstoffgehalte der Pflugvariante zeigen in den oberen vier Beprobungsschichten über alle 12 Bepro-
bungstermine (n = 59) eine sehr homogene Verteilung (Abbildung 31). Die Mittelwerte (MW) und Mediane
(MN) der drei obersten Schichten liegen zwischen 1,0 und 1,1 % bei einer Standardabweichung (SA) von je-
weils 0,15 %. Schicht 4 weist geringfügig niedrigere Werte von 0,9 - 1,0 % auf (mit einer höheren SA von
0,21 %). Alle vier Schichten liegen damit in der Humusgehaltsstufe (HGS) H2 (schwach humos). Die fünfte
Schicht (Unterboden) unterscheidet sich deutlich von den darüber liegenden mit einem Mittelwert von 0,33 %
bzw. einem Median von 0,30 %. Sie liegt in der HGS H1 (sehr schwach humos). Diese homogene Verteilung
in der Krume ist das Ergebnis der langjährigen wendenden und mischenden Grundbodenbearbeitung mit dem
Pflug.
Die Kohlenstoffgehalte der Direktsaatvariante zeigen im Gegensatz zur Pflugvariante über die 12 Termine
(n = 60) eine deutliche Stratifizierung (Abbildung 32). Die oberste Schicht 1 weist mit einem Mittelwert von
1,96 % (MN 1,95 %) die höchsten Gehalte auf. Der Mittelwert der Schicht 2 liegt mit 1,48 % (MN 1,47 %) deut-
lich darunter. Beide Schichten liegen in der HGS H3 (mittel humos). Zudem ist auffällig, dass in den obersten
beiden Schichten der Direktsaatvariante die Schwankungen zwischen den Messwerten (Beprobungspunkte
bzw. Termine) deutlich größer sind als in den darunter liegenden Schichten bzw. als in der Pflugvariante. So
ist die Standardabweichung der obersten Schicht 0,28 %, jene der Schicht 2 0,21 %. Die Schicht 3 liegt mit
einem Mittelwert von 0,99 % und einem Median von 0,98 (SA 0,13 %) in der Größenordnung der Pflugvarian-
te. Schicht 4 liegt mit einen Mittelwert von 0,85 % (MN 0,84 %, SA 0,13%) unterhalb des Wertes der Pflugva-
riante. Damit liegen Schicht 3 und 4 in der HGS H2. Schicht 5 liegt mit einem Mittelwert von 0,40 % (MN
0,39 %, SA 0,14 %) etwas höher als in der Pflugvariante, gleichwohl in der HGS H1. Diese mit der Tiefe strati-
fizierte Verteilung ist das Ergebnis des langjährigen Verzichtes auf Grundbodenbearbeitung, welches zu einer
Konzentration des organischen Kohlenstoffs in den obersten Beprobungsschichten geführt hat.

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 99
Abbildung 31: Kohlenstoffgehalte der Variante Pflug in fünf masseäquivalenten Beprobungschichten
am Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine, Beprobungsschichten s. Kapitel 4.1)
Abbildung 32: Kohlenstoffgehalte der Variante Direktsaat in fünf masseäquivalenten Beprobungs-
schichten am Standort Lüttewitz (12 Beprobungstermine, Beprobungsschichten
s. Kapitel 4.1)
Die Kohlenstoffgehalte der Variante Konservierend über alle 4 Termine (n = 36) zeigen eine Verteilung, wel-
che jener der Direktsaatvariante ähnelt (Abbildung 33).
Allerdings liegen die Gehalte der Schichten 1 (MW 1,67 %, MN 1,67 %, SA 0,27 %) und 2 (MW 1,54 %, MN
1,52 %, SA 0,19 %) etwas enger beieinander, mit allerdings ähnlich großen Schwankungen wie in der Direkt-
saat. Beide Schichten liegen damit in der HGS H3. Die C
t
-Gehalte in den Schichten 3 (MW 1,05 %, MN
1,06 %, SA 0,10 %) und 4 (MW 0,85 %, MN 0,85 %, SA 0,13 %) ähneln ebenfalls der Direktsaatvariante sehr

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 100
stark und liegen wie bei dieser in der HGS H2. Die Schicht 5 liegt mit einem mittleren C
t
- Gehalt von 0,38 %
(MN 0,34 %, SA 0,12 %) in der HGS H1. Wie in der Direktsaatvariante ist die stratifizierte Verteilung das Er-
gebnis einer nur geringen Bodenbearbeitungsintensität bis max. 15 cm Tiefe. Diese erklärt die starke Ähnlich-
keit der C
t
-Gehalte in den obersten beiden Schichten im Vergleich mit der Direktsaatvariante.
Die Kohlenstoffgehalte der Variante Konservierend Locker (Abbildung 34)
über die 4 Beprobungstermine
(n = 36) liegen in den obersten beiden Schichten zwischen jenen der Pflugvarianten und jenen der Variante
Konservierend: Schicht 1 (MW 1,36 %, MN 1,36 %, SA 0,18 %) und Schicht 2 (MW 1,33 %, MN 1,34 %, SA
0,16 %) liegen noch in der HGS H3, wohingegen die Werte der Schichten 3 (MW 1,06 %, MN 1,08 %, SA
0,14 %) und 4 (MW 0,71 %, MN 0, 67 %, SA 0,18 %) der HGS H2 zuzurechnen sind. In Schicht 5 (MW
0,32 %, MN 0,32 %, SA 0,09%) finden sich die für den Unterboden typischen Werte, die der HGS H1 entspre-
chen.
Abbildung 33: Kohlenstoffgehalte der Variante Konservierend in fünf masseäquivalenten Bepro-
bungsschichten am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine, Beprobungsschichten
s. Kapitel 4.1)

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 101
Abbildung 34: Kohlenstoffgehalte der Variante Konservierend Locker in fünf masseäquivalenten Be-
probungsschichten am Standort Lüttewitz (4 Beprobungstermine, Beprobungsschich-
ten s. Kapitel 4.1)
5.2.1.1 Basisbeprobungen
Der Vergleich der mittleren Kohlenstoffgehalte in den fünf Beprobungsschichten im Verlauf der Basisbepro-
bungstermine (Abbildung 35) zeigt für die Pflugvariante die größten Schwankungen in der Schicht 4. Während
die Gehalte der obersten drei Schichten recht konstant bei 1,0 - 1,2 % liegen, sinkt der C
t
-Gehalte der
Schicht 4 zum Frühjahr 2013 auf ca. 0,8 % ab, steigt allerdings zum Herbst 2015 wieder an und liegt zu die-
sem Zeitpunkt auf dem gleichen Niveau wie die Beprobungsschichten 1 - 3. Die Schwankungen in der Schicht
5 sind zwar prozentual relativ groß, bei absoluten Werten zwischen 0,2 und 0,4 % aber insgesamt vergleichs-
weise gering. Nichtsdestotrotz haben diese Schwankungen aufgrund der großen Bodenmasse der Schicht
(4500 t ha
-1
) erhebliche Auswirkungen auf die daraus resultierenden Kohlenstoffmassen.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 102
Abbildung 35: Mittlere Kohlenstoffgehalte von fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten an den
vier Basisbeprobungsterminen in der Variante Pflug am Standort Lüttewitz
Im Gegensatz zur Pflugvariante sind die Schwankungen der mittleren C
t
-Gehalte der einzelnen Beprobungs-
schichten in der Direktsaatvariante in den oberen beiden Schichten am stärksten ausgeprägt (Abbildung 36).
Die Mittelwerte schwanken im Bereich von ca. 1,7 - 2,3 % (Schicht 1) bzw. 1,3 - 1,7 % (Schicht 2). Die höchs-
ten C
t
-Gehalte wurden dabei im Frühjahr 2012 und im Herbst 2015 ermittelt, die geringsten im Frühjahr 2013.
Die absoluten Schwankungen der unteren drei Schichten sind hingegen sehr gering und liegen bei maximal
0,1 % im Untersuchungszeitraum.
Es zeigt sich zudem, dass die fünf Beprobungsschichten in der Direktsaat zu allen Beprobungsterminen eine
durchgängig stratifizierte Verteilung der C
t
-Gehalte aufweisen, jede Beprobungsschicht also zu jedem Termin
einen höheren C
t
-Gehalt aufwies als die direkt darunter liegende Schicht.
Die Variante K (Abbildung 37) weist für die ersten drei Termine ähnliche Werte auf wie die Variante D, sodass
die C
t
-Gehalte der fünf Beprobungsschichten ebenfalls durchgängig stratifiziert sind. Auffällig ist die Abnahme
des mittleren C
t
-Gehaltes insbesondere in der obersten Schicht von ca. 2 % auf ca. 1,5 % innerhalb eines
Jahres (Frühjahr 2012 bis Frühjahr 2013), auch in der Schicht 2 wird in diesem Zeitraum eine leichte Abnah-
me (ca. 1,7 % auf ca. 1,4 %) sichtbar. Nach weiteren 2,5 Jahren liegen die Werte im Herbst 2015 allerdings
wieder etwas höher, wobei die Trendlinien durch die Mittelwerte aufgrund des langen Zeitraumes zwischen
den Beprobungsterminen nicht als durchgängige lineare Trends in den jeweiligen Schichten interpretiert wer-
den sollten. Auffällig ist, dass Schicht 1 zum letzten Beprobungstermin geringfügig geringere mittlere Gehalte
aufweist als Schicht 2. Die Erklärung hierfür liegt vermutlich in der ca. 3 Wochen vor der Beprobung durchge-
führten Bodenbearbeitung bis ca. 15 cm Tiefe. Die Schichten 3, 4 und 5 zeigen in der Variante K kaum

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 103
Schwankungen der C
t
-Gehalte zwischen den Terminen, wobei diese mit Werten von ca. 1,1 % (Schicht 3),
0,8 - 0,9 % (Schicht 4) sowie 0,3 - 0,4 % (Schicht 5) ebenfalls eine deutliche Stratifizierung bzw. Abnahme mit
der Tiefe aufweisen.
Abbildung 36: Mittlere Kohlenstoffgehalte von fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten an den
vier Basisbeprobungsterminen in der Variante Direktsaat am Standort Lüttewitz
Auch in der Variante Konservierend Locker (KL) (Abbildung 38) zeigt sich der deutliche Abnahmetrend der
mittleren C
t
-Gehalte vom Frühjahr 2012 bis zum Frühjahr 2013 in den oberen beiden Beprobungschichten.
Der absolute Unterschied in den C
t
-Gehalten zwischen den Varianten ist dabei gering und die C
t
-Gehalte
nehmen in beiden Schichten von ca. 1,5 % auf ca. 1,2 % ab. Auch hier lässt sich über den langen Zeitraum
ohne Probenahme bis zum Herbst 2015 eine leichte Zunahme auf ca. 1,3 % feststellen. Die Schichten 3, 4
und 5 zeigen in der Variante KL kaum Schwankungen zwischen den Terminen und sind deutlich stratifiziert
mit Werten von ca. 1,1 % (Schicht 3), 0,7 - 0,8 % (Schicht 4) sowie 0,3 % (Schicht 5).

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 104
Abbildung 37: Mittlere Kohlenstoffgehalte von fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten an den-
vier Basisbeprobungsterminen in der Variante Konservierend am Standort Lüttewitz
Abbildung 38: Mittlere Ct-Gehalte von fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten an den vier Ba-
sisbeprobungsterminen in der Variante Konservierend Locker am Standort Lüttewitz

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 105
In Tabelle 8 sind die mittleren C
t
-Gehalte im Mittel aller Beprobungstermine für die vier Bodenbearbeitungsva-
rianten angegeben. Sowohl in der Krume mit 1,02 bzw. 1,04 % als auch im Gesamtprofil mit 0,67 bzw. 0,68 %
weisen die Varianten P und KL annähernd gleiche C
t
-Gehalte auf. Dies gilt ebenso für die Varianten D und K
mit C-Gehalten von 1,19 bzw. 1,17 % in der Krume sowie 0,80 bzw. 0,77 % im Gesamtprofil.
Tabelle 8: Mittlere Kohlenstoffgehalte über alle Basisbeprobungstermine in fünf Beprobungsschichten
und vier Bodenbearbeitungsvarianten am Standort Lüttewitz
Variante
P
D
K
KL
Beprobungsschicht
C
t
[Masse-%]
1. (750 t ha
-1
/ 0-5 cm)
1,02
1,96
1,67
1,36
2. (750 t ha
-1
/ 5-10 cm)
1,05
1,48
1,54
1,33
3. (1500 t ha
-1
/ 10-20 cm)
1,08
0,99
1,05
1,06
4. (1500 t ha
-1
/ 20-30 cm)
0,93
0,85
0,85
0,71
Mittelwert Krume (4500 t ha
-1
/ 0-30)
1,02
1,19
1,17
1,04
5. (4500 t ha
-1
/ 30-60 cm)
0,33
0,41
0,38
0,32
Mittelwert Gesamtprofil (9000 t ha
-1
/ 0-60 cm)
0,67
0,80
0,77
0,68
Abbildung 39: Mittlere Kohlenstoffvorräte in fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten differen-
ziert nach Bodenbearbeitungsvarianten am Standort Lüttewitz (4 Basisbeprobungs-
termine)

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 106
Aufgrund der unterschiedlichen Verteilungsmuster im Bodenprofil (homogenisiert vs. stratifiziert) sowie
Schwankungen der Gehalte in den Schichten werden für Vergleiche zwischen den Bodenbearbeitungsvarian-
ten die jeweiligen C
t
-Massen bzw. -Vorräte berechnet. Diese Vorräte (je Beprobungspunkt) ergeben sich aus
der Addition der C
t
-Massen der fünf Schichten, welche sich aus den ermittelten C
t
-Gehalten und der jeweiligen
Bodenmasse errechnet. Im Mittel der vier Varianten bzw. Basisbeprobungen (n = 36) ergeben sich dabei die
folgenden C
t
-Massen (Abbildung 39):
Die Varianten Direktsaat und Konservierend weisen ähnliche große mittlere C
t
-Massen auf, die bei ca.
70 t C
t
ha
-1
liegen. Mit 61 - 62 t C
t
ha
-1
liegen die Varianten Pflug und Konservierend Locker ca. 10 % darunter.
Auffällig ist dabei, dass Varianten D und K in der Schicht 5 (Unterboden) um ca. 2 - 3 t C
t
ha
-1
höhere C
t
-
Massen aufweisen als die Varianten P und KL, was etwa einem Drittel des Gesamtunterschieds entspricht.
Aufgrund der starken Schwankungen der C
t
-Massen zwischen den Probenahmeterminen, welche bereits beim
Vergleich der C
t
-Gehalte der einzelnen Beprobungsschichten erkennbar waren (s.o.), wurden die mittleren C
t
-
Gesamtmassen der vier Varianten im Verlauf der Termine (n = 9 pro Termin) miteinander verglichen
(Abbildung 40).
Abbildung 40: Mittlere Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach Bo-
denbearbeitungsvarianten und Basisbeprobungsterminen am Standort Lüttewitz
Dabei wird deutlich, dass einerseits auch bei dieser Darstellungs- und Betrachtungsweise sowohl die Varian-
ten D und K als auch die Varianten P und KL jeweils über alle Termine in einer Größenordnung hinsichtlich
des C
t
-Gehaltes liegen. Dies gilt für den Herbst 2015 allerdings nur mit Einschränkung, hier ist die Reihenfolge
der Varianten D > K > P > KL, mit relativ gleichmäßigem Abstand zwischen den Varianten von jeweils etwa
3 - 5 t C
t
ha
-1
. Andererseits fällt auf, dass sich für die Varianten P und D ein nahezu paralleler zeitlicher Verlauf
abzeichnet, welcher durch eine starke kontinuierliche Abnahme um jeweils etwa 15 t C
t
ha
-1
vom Frühjahr

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 107
2012 über den Herbst 2012 zum Frühjahr 2013 gekennzeichnet ist. Zum Herbst 2015 steigen die Gesamt-
massen dann aber wieder deutlich an und erreichen nahezu das Niveau aus dem Frühjahr 2012 (D: 66 -
67 t C
t
ha
-1
; P: 66 - 68 t C
t
ha
-1
). Der absolute Unterschied zwischen beiden Varianten bleibt dabei über alle
Termine etwa gleich und liegt bei ca. 10 t C
t
ha
-1
.
Die mittleren C
t
-Massen der Varianten K und KL liegen zum Zeitpunkt der ersten beiden Beprobungen jeweils
wie beschrieben auf dem Niveau der Varianten D (K) bzw. P (KL), zeigen aber zum Frühjahr 2013 eine we-
sentlich geringere Abnahmetendenz (KL) bzw. nehmen sogar leicht zu (K). Daraus resultierend fällt auch die
Zunahme zum Herbst 2015 nur gering aus (KL) bzw. stellt sich gar ein leichte Abnahme ein (K).
Ein wichtiges Kriterium für die Aussagekraft und Zuverlässigkeit dieser Daten stellt die Streuung der Einzel-
werte (n = 9) innerhalb der Varianten und Termine dar (Abbildung 41).
Abbildung 41: Streuung der Kohlenstoffvorräte im Gesamtprofil (9000 t Boden / ha) differenziert nach
Bodenbearbeitungsvarianten und Basisbeprobungsterminen am Standort Lüttewitz
Es wird deutlich, dass die Streuung innerhalb der Varianten und Termine erheblich ist und teilweise größer als
die mittleren Unterschiede zwischen den Varianten. Dies gilt grundsätzlich für alle vier Varianten, wobei das
Ausmaß der Streuung je nach Termin von Variante zu Variante stark schwankt. Diese Streuung resultiert
hauptsächlich aus der Relief- und Bodenheterogenität des Untersuchungsschlages, welche bereits im Kapitel
„Untersuchungsstandorte“ dargelegt wurde. An dieser Stelle bleibt festzuhalten, dass aufgrund der Schwan-
kungen innerhalb der Varianten (Feldheterogenität) und zwischen den Jahren die Interpretation von mittleren
Gehalten bzw. Massen über alle Beprobungspunkte bzw. über mehrere Jahre nur eingeschränkt sinnvoll ist.
Vielmehr müssen die Beprobungspunkte weiter untergliedert (geclustert) werden, um weitere Ursachen der
Streuung (z. B. Hangneigung, Exposition, etc.) sichtbar zu machen.

Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 108
Die Varianzanalyse mit Post-Hoc-Test nach SCHEFFÉ ergab, bei einzelner Betrachtung der vier Beprobungs-
termine (n = 9 je Variante), signifikante Mittelwertunterschiede der C
t
-Gesamtmassen für die Varianten P und
K zum Termin Frühjahr 2013 sowie für die Varianten P und D sowie D und KL für den Termin Herbst 2015.
Wird die Varianzanalyse für alle vier Termine zusammen durchgeführt (n = 36 für die Varianten D, K und KL,
n = 34 für Variante P), ergeben sich signifikante Unterschiede zwischen den Varianten P und D bzw. K, D und
KL sowie K und KL (Tabelle 9). Die statistisch homogenen Untergruppen P und KL sowie D und K weisen
dabei jeweils sehr ähnliche Mittelwerte auf, wie bereits aus Abbildung 39
ersichtlich wurde. Die Matrix der
Signifikanzen für den Post-Hoc-Test nach S
CHEFFÉ sieht dabei wie folgt aus:
Tabelle 9: Matrix der Signifikanzen zwischen Kohlenstoffvorräten der vier Bodenbearbeitungsvarian-
ten über vier Basisbeprobungstermine aus Post-Hoc-Test nach Scheffé
Variante
P
D
K
KL
P
0 0,001 0,978
D
0 0,976 0,001
K
0,001 0,976 0,005
KL
0,978 0,001 0,005
5.2.1.1.1 Stratifizierungsverhältnisse
Die Stratifizierungsverhältnisse (SR) der drei Beprobungsschichten des Oberbodens bzw. der Krume, die
Schichten 2 - 4, sind für die vier Bodenbearbeitungsvarianten in Abbildung 42
dargestellt.
In der Variante Pflug (P) liegen diese, aufgrund der Homogenisierung, für alle drei Schichten und alle vier
Termine bei ca. 1. Lediglich Schicht 4 weist zum Frühjahr 2013 ein etwas höheres Stratifizierungsverhältnis
auf. Dies ist vermutlich auf die im Herbst 2012 eingemischten Erntereste des Winterweizens zurückzuführen,
welche eine leichte (relative) Akkumulation von C
org
in dieser Schicht zur Folge hatten.
In der Variante Direktsaat (D) liegt das SR der Schicht 2 konstant bei 1,3 - 1,5, wodurch die stabilen Verhält-
nisse in der Oberkrume in dieser Variante zum Ausdruck kommen. Der SR-Wert von Schicht 3 liegt zu beiden
Terminen im Jahr 2012 bei über 2, sinkt zum Frühjahr 2013 allerdings deutlich auf ca. 1,7 ab. Im Herbst 2015
liegt das SR dieser Schicht wieder auf dem Niveau des Jahres 2012. Schicht 4 weist zu allen Terminen die
höchsten SR-Werte in dieser Variante auf. Sie liegen durchgängig bei ca. 2,5, wobei auch für diese Schicht im
Frühjahr 2013 der geringste Wert ermittelt wurde.
In der Variante Konservierend (K) weist Schicht 2 sehr stabile SR - Werte von ca. 1,2 über alle vier Termine
auf. Für Schicht 3 wurden für die beiden Termine des Jahres 2012 SR - Werte von 1,8 - 1,9 ermittelt, welche
allerdings zum Frühjahr 2013 auf 1,5 sinken. Auch im Herbst 2015 lag das SR dieser Schicht bei ca. 1,5.
Schicht 4 weist auch in dieser Variante zu allen Terminen die höchsten SR - Werte auf. Diese liegen im Jahr
2012 bei 2,2 - 2,3, sinken danach aber, analog zu Schicht 3, auf ca. 1,7 ab und liegen auch im Herbst 2015
nur geringfügig höher (1,8). In dieser Variante hat im Verlauf des Winters 2012/2013 eine deutliche relative
Abreicherung von C
t
der Unterkrume (10 - 30 cm) im Vergleich zur Oberkrume stattgefunden. Im Gegensatz
zur Variante D sind die SR-Werte zum Herbst 2015 allerdings nicht wieder auf das Niveau des Jahres 2012
angestiegen.
Die SR-Werte von Schicht 2 lagen in der Variante Konservierend Locker (KL) über alle 4 Termine bei ca. 1,1.
Auch in Schicht 3 gab es, bei SR-Werten von 1,2 - 1,4 nur geringe Schwankungen, wobei eine leichte Ab-
nahme zum Frühjahr 2013 zu verzeichnen ist. Die SR-Werte von Schicht 4 lagen vom Frühjahr 2012 bis zum
Frühjahr 2013 bei ca. 1,8 und stiegen zum Herbst 2015 auf ca. 2,0 an. In dieser Variante macht sich die Ab-

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 109
nahme der C
t
-Massen zum Herbst 2012 und zum Frühjahr 2013 im Gegensatz zu den Variante D und K kaum
in den SR-Werten der Schichten 3 und 4 bemerkbar.
Abbildung 42: Mittlere Stratifizierungsverhältnisse (SR) der Kohlenstoffgehalte der Krume differenziert
nach Bodenbearbeitungsvarianten und Basisbeprobungsterminen am Standort Lüttewitz
5.2.1.1.2 Einfluss der Hangneigung
Aufgrund des zu vermutenden Einflusses der Hangneigungen durch Erosion bzw. Akkumulation von Oberbo-
denmaterial an den einzelnen Beprobungspunkten auf die Kohlenstoffmassen wurden diese, jeweils als Mit-
telwert der vier Termine und nach Bearbeitungsvarianten differenziert, als Punktdiagramm dargestellt
(Abbildung 43).

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 110
Die Hangneigungen liegen insgesamt zwischen 1 und 12 %, wobei ein Großteil der Punkte im Bereich zwi-
schen 2 und 10 % liegt. Dabei ist zunächst keine klare Verteilung der C
t
-Massen nach Hangneigungen bzw.
Bodenbearbeitungsvarianten erkennbar. Bei höheren Hangneigungen treten allerdings erwartungsgemäß
etwas niedrige C
t
-Massen auf, diese liegen bei Hangneigungswerten > 6 % nicht über 70 t ha
-1
. Drei der Punk-
te mit den höchsten Hangneigungen befinden sich in der Variante KL, was ein möglicher Grund für die niedri-
geren mittleren C
t
-Massen in dieser Variante sein könnte (s.o.), insbesondere im Vergleich zur Variante D, in
welcher der Punkt mit höchsten Hangneigung bei 7,25 % liegt.
Abbildung 43: Gesamtkohlenstoffvorräte in Abhängigkeit von der Hangneigung und Bodenbearbei-
tungsvariante im Mittel der vier Basisbeprobungstermine am Standort Lüttewitz
Auf Basis der Hangneigungsklassen nach Bodenkundlicher Kartieranleitung (AG
BODEN 2005) wurden die
Beprobungspunkte in die Hangneigungsklassen N0 - N3 eingeteilt (Abbildung 44). Für die vier Basisbepro-
bungstermine lagen für die Hangneigungsklasse N0 (0 - 2 %) 24 C
t
-Werte, für die Klasse N1 (2-3,5 %) 20 C
t
-
Werte, für die Klasse N2 (3,5 - 9 %) 84 C
t
-Werte und für die Klassen N3 (>9 %) 23 C
t
-Werte vor.
Innerhalb der Hangneigungsklassen treten dabei erheblich Streuungen der ermittelten C
t
-Massen auf. Für die
Klasse N0 wurde ein Mittelwert von 72,2 t C ha
-1
ermittelt, für die Klasse N1 ein Mittelwert von 64,0 t C ha
-1
,
für die Klasse N2 ein Mittelwert von 66,1 t C ha
-1
und für die Klasse N3 ein Mittelwert von 60,2 t C ha
-1
. Bei
gegebener Normalverteilung nach S
HAPIRO-WILK sowie Varianzhomogenität nach LEVENE ergab die Vari-
anzanalyse nebst Post-Hoc-Test nach S
CHEFFÉ signifikante Mittelwertunterschiede zwischen den Hangnei-
gungsklassen N0 und N3.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 111
Abbildung 44: Streuung der Gesamtkohlenstoffvorräte in vier Hangneigungsklassen im Mittel der vier
Basisbeprobungstermine am Standort Lüttewitz
5.2.1.2 Umbruchversuch
Vergleicht man zunächst die C
t
-Gehalte der fünf Beprobungsschichten in den drei Varianten über alle acht
Beprobungstermine zeigt sich die erwartete Verteilung:
Die Variante Pflug (P) weist im Mittel (n = 3) in den obersten 4 Beprobungsschichten durchgängig C
t
-Gehalte
zwischen 0,8 und 1,2 % auf (Abbildung 45).
Auffällig ist eine starke Zunahme des C
t
-Gehaltes (von ca. 0,5 % auf 1,0 %) in der Schicht 4 im Herbst 2013
vom Termin direkt vor dem Umbruch zum Termin direkt nach dem Umbruch, zwischen denen ca. eine Woche
liegt. Es handelt sich offensichtlich um eine bodenbearbeitungsbedingte Umverteilung von organischem Mate-
rial in die Unterkrume, welche allerdings nicht mit einer entsprechenden Abnahme der ermittelten Gehalte für
die Oberkrume einhergeht. Ein Blick in die Einzeldaten zeigt für den Termin vor Umbruch Messwerte von
0,59 % (PU1), 0,30 % (PU2) und 0,74 % (PU3).
Es bleibt zunächst unklar, warum zu diesem Termin drei für diese Bodenbearbeitungsvariante und Bepro-
bungsschicht untypisch niedrige Werte ermittelt wurden, wobei insbesondere der Wert für den Punkt PU2 als
Ausreißer anzusehen ist. Nach dem Umbruch wurde hingegen die für diesen Bearbeitungszustand (kurz nach
Umbruch) typische homogene Verteilung mit den höchsten Gehalten in den Schichten 3 und 4 erzielt. Auch
die Schicht 5, welche bei einer Pflugtiefe von max. 30 cm von der Bearbeitung ausgenommen sein sollte, zeigt
fast eine Verdopplung der mittleren C
t
-Gehalte und damit auch -Massen. Während sich die Veränderungen
der C
t
-Gehalte und -Massen in den oberen drei Schichten über beide Termine in etwa die Waage halten, wur-
de für die Schichten 4 und 5 zusammen eine C
t
-Zunahme um ca. 13,5 t ha
-1
ermittelt (Abbildung 46). Aufgrund
dieser Überlegungen scheint der große Sprung in den Gehalten der Schichten 4 und 5 sowie der sich daraus
ergebenden Gesamtmassen für den ersten Termin vor Umbruch (s.u.) eher das Resultat einer Beprobungs-
bzw. Messungenauigkeit denn einer tatsächlichen kurzfristigen Änderung der Kohlenstoffgehalte bzw. -
massen zu sein.

image
image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 112
Abbildung 45: Mittlere Kohlenstoffgehalte in der Variante Pflug (PU) im Verlauf der acht Beprobungs-
termine, differenziert nach fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten, im Rahmen
des Umbruchversuches am Standort Lüttewitz
Abbildung 46: Mittlere Kohlenstoffvorräte differenziert nach fünf masseäquivalenten Beprobungs-
schichten in der Variante Pflug am Standort Lüttewitz im Herbst 2013

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 113
Im weiteren Verlauf der Beprobungstermine gibt es nur noch geringe Schwankungen der C
t
-Gehalte in den
Beprobungsschichten, lediglich zum letzten Beprobungstermin im Frühjahr 2015 zeigen insbesondere die
Schichten 1, 3 und 4 eine deutliche Abnahme im Vergleich zum Herbst/Winter 2014 (Abbildung 45). Dies
hängt möglicherweise mit der raschen Umsetzung und Mineralisierung der stickstoffreichen Blätter und Wur-
zeln der Zuckerrübe zusammen.
Die Variante Direktsaat (D) zeigt auch während des Umbruchversuches eine Verteilung der C
t
-Gehalte, wie
sie bereits im Rahmen der Basisbeprobungen festgestellt wurde (Abbildung 47):
Die fünf Beprobungsschichten weisen eine durchgehende Stratifizierung bei sehr hohen C
t
-Gehalten in den
Schichten 1 und 2 auf. Auffällig ist, im Verlauf der Termin, ein starker Anstieg der C
t
-Gehalte vom
Herbst/Winter 2013 zum Frühjahr 2014. Dieser Anstieg betrifft alle fünf Beprobungsschichten, wobei er in den
Schichten 1 (um ca. 0,4 %) und 2 (um ca. 0,5 %) am deutlichsten ausfällt. In den anderen drei Schichten stei-
gen die Gehalte um jeweils ca. 0,1 - 0,2 %. Dieser Anstieg kann womöglich mit dem relativ warmen und tro-
ckenen Winter 2013/2014 erklärt werden, welcher zu einer vergleichsweise raschen Umwandlung bzw. Humi-
fizierung organischer Reste (Stroh, Wurzeln, etc.) sowohl an der Oberfläche als auch im Boden geführt hat.
Sollte dies die Ursache des Anstieges sein, bleibt allerdings fraglich, warum die Gehalte der Variante Pflug
keinen solchen Anstieg zum Frühjahr 2014 aufweisen (Abbildung 45).
Abbildung 47: Mittlere Kohlenstoffgehalte in der Variante Direktsaat (DU) im Verlauf der acht Bepro-
bungstermine, differenziert nach fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten, im
Rahmen des Umbruchversuches am Standort Lüttewitz

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 114
Die Variante Direktsaat gepflügt (DP) mit den drei Streifen DP1 - DP3 zeigt in den mittleren C
t
-Gehalten
(n = 9) den Übergang von der stratifizierten Verteilung der Direktsaat zur homogenisierten Verteilung der
Pflugvariante (Abbildung 48). Nachdem die C
t
-Gehalte insbesondere in der Schicht 3 direkt nach dem ersten
Umbruch mit ca. 1,4 % noch deutlich über jenen der Schichten 1, 2 und 4 liegen, nähern sich diese im Verlauf
des Jahres 2014 einander an. Spätestens nach dem 2. Umbruch im Herbst 2014, welcher im Gegensatz zum
ersten Umbruch kaum kurzfristige Veränderungen der C
t
-Gehalte in der Krume bewirkte, haben sich die Ge-
halte in den Schichten 1 - 4 einander auf ca. 0,2 % angenähert und liegen allesamt zwischen 1,1 und 1,3 %.
Die Unterbodenschicht 5 zeigt im Verlauf des Versuches einen kontinuierlichen, aber sehr langsamen Anstieg
der mittleren C
t
-Gehalte um insgesamt ca. 0,1 %.
Abbildung 48: Mittlere Kohlenstoffgehalte in der Variante Direktsaat gepflügt (DP) im Verlauf der acht
Beprobungstermine, differenziert nach fünf masseäquivalenten Beprobungsschichten,
im Rahmen des Umbruchversuches am Standort Lüttewitz
Vergleicht man die mittleren Gesamtmassen des Kohlenstoffs zwischen den drei Varianten ergibt sich die
folgende Situation (Abbildung 49):
Die C
t
-Gehalte der Varianten D und DP liegen zu allen drei Terminen im Herbst 2013 sehr eng beieinander bei
ca. 65 t C
t
ha
-1
. Zum Frühjahr 2014 ergibt sich ein erheblicher Anstieg in beiden Varianten, der in der Variante
D, wie bereits im Rahmen der Einzelgehalte diskutiert, deutlich stärker ausfällt (auf über 80 t C
t
ha
-1
). In der
Variante DP fällt dieser Anstieg auf ca. 70 t C
t
ha
-1
wesentlich moderater aus. Zum Herbst 2014 nähern sich
beide Varianten einander wieder bis auf ca. 5 t C
t
ha
-1
an, zeigen aber zum Winter 2014 bzw. Frühjahr 2015
eine leichte kontinuierliche Zunahmetendenz, sodass im Frühjahr 2015 C
t
-Gesamtmassen von
ca. 80 t C
t
ha
1
(D) bzw. 75 t C
t
ha
-1
(DP) ermittelt wurden.

image
Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2018 | 115
Die Variante Pflug (P) weist über alle Termine deutlich geringere C
t
-Gesamtmassen auf als die anderen Vari-
anten. Der Unterschied zu den Varianten DP bzw. D beträgt dabei