Bodenorganische Substanz und Humus

Bodenorganische Substanz ist das kohlenstoffreiche Material, das aus sich zersetzenden Pflanzen-, Tier- und Mikrobenresten stammt, einschließlich der stabilisierten Fraktion, die als Humus bekannt ist, und sie untermauert die Bodenfruchtbarkeit, -struktur und Kohlenstoffspeicherung.

Definition

Bodenorganische Substanz ist die Gesamtheit des kohlenstoffhaltigen Materials im Boden, das aus lebenden und toten Organismen in allen Stadien der Zersetzung stammt; Humus ist die relativ stabile, zersetzte Fraktion, die einem weiteren schnellen Abbau widersteht.

Scope

Dieses Thema behandelt die Zusammensetzung und Fraktionen der organischen Bodensubstanz, die Bildung und Beschaffenheit von Humus, die Mechanismen, die organischen Kohlenstoff im Boden stabilisieren, und die Rolle der organischen Substanz für die Fruchtbarkeit und den globalen Kohlenstoffkreislauf. Es befasst sich sowohl mit den dynamischen, sich zersetzenden Pools als auch mit dem langlebigen stabilisierten Kohlenstoff.

Core questions

• Was sind die Zusammensetzung und Fraktionen der organischen Bodensubstanz?
• Wie wird Humus gebildet und was ist seine Beschaffenheit?
• Warum bleibt ein Teil des Bodenkohlenstoffs über Jahrhunderte bis Jahrtausende erhalten?
• Wie beeinflusst organische Substanz die Fruchtbarkeit und den Kohlenstoffkreislauf?

Key concepts

• Organischer Kohlenstoff im Boden und Fraktionen der organischen Substanz
• Humus und Humifizierung
• Partikuläre und mineralgebundene organische Substanz
• Aggregat- und Mineralschutz
• Kohlenstoffumsatz und -stabilisierung
• Kohlenstoffsequestrierung im Boden

Key theories

Persistenz als Ökosystemeigenschaft

Die langfristige Persistenz von organischem Kohlenstoff im Boden resultiert weniger aus intrinsischer molekularer Schwerzersetzlichkeit als vielmehr aus physikalischem Schutz innerhalb von Aggregaten, Assoziation mit Mineraloberflächen und umweltbedingten sowie biologischen Einschränkungen der Zersetzung.

Kohlenstoffsequestrierung im Boden

Böden können je nach Bewirtschaftung als Senke oder Quelle für atmosphärischen Kohlenstoff wirken; Praktiken, die den Eintrag und Schutz organischer Substanz erhöhen, können Kohlenstoff sequestrieren und gleichzeitig die Fruchtbarkeit und Ernährungssicherheit verbessern.

Mechanisms

Pflanzen- und Mikrobenreste werden von der Bodengemeinschaft zersetzt, wobei Kohlendioxid und Nährstoffe freigesetzt werden, während ein Teil in stabilere Formen umgewandelt wird. Dieser stabile Kohlenstoff bleibt nicht hauptsächlich erhalten, weil er chemisch inert ist, sondern weil er physikalisch in Bodenaggregaten eingeschlossen, an Ton- und Oxidmineraloberflächen gebunden oder an Stellen lokalisiert ist, an denen der mikrobielle Zugang und die Aktivität begrenzt sind. Das Gleichgewicht zwischen frischen Einträgen und Zersetzung sowie Stabilisierung bestimmt, ob sich organische Substanz anreichert oder abnimmt.

Clinical relevance

Bodenorganische Substanz verbessert die Nährstoffversorgung, die Wasserspeicherkapazität und die Struktur und stellt einen großen, handhabbaren Kohlenstoffpool dar; ihr Aufbau durch Rückstandsretention, Zwischenfrüchte und reduzierte Bodenbearbeitung fördert die Bodengesundheit und kann zur Minderung des Klimawandels beitragen, während ihr Verlust Böden degradiert und Kohlendioxid freisetzt.

History

Humus wurde lange Zeit als eine eigenständige Klasse von schwer abbaubaren Molekülen angesehen, die durch Humifizierung gebildet werden, aber Fortschritte in der Analyse und isotopischen Datierung, die um 2011 in einflussreichen Übersichten zusammengefasst wurden, verschoben die Ansicht hin zur Persistenz organischer Substanz als Eigenschaft des gesamten Bodenökosystems, mit großen Auswirkungen auf die Verwaltung des Bodenkohlenstoffs.

Debates

Molekulare Schwerzersetzlichkeit versus Ökosystemkontrollen der Kohlenstoffpersistenz

Eine langjährige Ansicht führte die Langlebigkeit des Bodenkohlenstoffs auf intrinsisch stabile Humusmoleküle zurück, während moderne Synthesen argumentieren, dass die Persistenz hauptsächlich durch physikalischen Schutz, Mineralassoziation und Umweltkontrollen bestimmt wird, was die Art und Weise, wie die Kohlenstoffspeicherung im Boden verstanden und verwaltet werden sollte, neu definiert.

Key figures

• Michael W. I. Schmidt
• Rattan Lal
• Selman Waksman

Seminal works

• schmidt2011
• lal2004
• brady2016

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen organischer Substanz und Humus?

Bodenorganische Substanz ist das gesamte Kontinuum kohlenstoffhaltigen Materials von frischen Rückständen bis zu vollständig zersetzten Produkten, während Humus sich speziell auf die stabilisierte, gut zersetzte Fraktion bezieht, die sich nur langsam abbaut und dem Oberboden einen Großteil seiner dunklen Farbe und Nährstoffhaltekapazität verleiht.

Kann der Aufbau von organischer Bodensubstanz zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen?

Die Erhöhung der organischen Kohlenstoffspeicher im Boden bindet Kohlenstoff, der sonst in der Atmosphäre wäre, und verbessert die Bodenfunktion, so dass sie zur Minderung des Klimawandels beitragen kann; der Effekt ist real, aber endlich und reversibel, da Gewinne verloren gehen können, wenn sich Management oder Bedingungen ändern.