Soil organic carbon and microbial biomass after six years of reduced tillage under organic farming

Konservierende Bodenbearbeitung (Direktsaat und Reduzierte Bodenbearbeitung, RT) verringert die Bodenerosion und trägt dazu bei, Bodenfruchtbarkeit zu bewahren. Im Oberboden wird organischer Kohlenstoff (Corg) angereichert, die mikrobielle Biomasse und Aktivität steigen an. Obwohl konservierende Bodenbearbeitung ökologische und ökonomische Vorteile bietet, ist die konventionelle Bodenbearbeitung mit Pflug (CT) nach wie vor Standard auf ökologisch wirtschaftenden Betrieben. In dieser Arbeit werden die Auswirkungen von Bodenbearbeitung (CT vs. RT), Düngung (Gülle vs. Mistkompost) und biologisch-dynamischen Präparaten (mit vs. ohne Präparate) auf die Bodenfruchtbarkeitsindikatoren Corg, mikrobielle Biomasse und mikrobielle Aktivität und Bodennährstoffgehalte von Phosphor (P) und Kalium (K) nach der ersten Fruchtfolgeperiode (sechs Jahre) untersucht und Nährstoffbilanzen berechnet. Der Langzeitversuch befindet sich auf tonigem Boden in Frick, Schweiz, die Summe der Jahresniederschläge beträgt im Mittel 1000 mm. Bei RT stieg Corg in 0-10 cm Bodentiefe von 2,16 % (w/w) im Jahr 2002 auf 2,61 % im Jahr 2008 (p<0.001), keine Veränderungen gab es bei CT. Corg war in 10-20 cm Bodentiefe bei beiden Bodenbearbeitungsvarianten unverändert. Die Gehalte an mikrobiellem Kohlenstoff und mikrobiellem Stickstoff lagen bei RT in 0-10 cm Bodentiefe um 37 % (p<0.01) beziehungsweise 35 % (p<0.05) über den Werten von CT, die mikrobielle Aktivität war um 57 % (p<0.05) erhöht. Die Gehalte an löslichem und pflanzenverfügbarem P waren bei RT in 0-10 cm Bodentiefe 75 % (p<0.05) und 27 % (p<0.05) höher als bei CT, die Unterschiede bei löslichem und pflanzenverfügbarem K betrugen + 40 % (p<0.1) und + 23 % (p<0.05). Die Düngung hatte keinen Einfluss auf die untersuchten Eigenschaften, der Einsatz von biologisch-dynamischen Präparaten erhöhte das Verhältnis von mikrobiellem Kohlenstoff zu mikrobiellem Stickstoff um 7 % (p < 0.05) in 0-10 cm Bodentiefe. Die Ergebnisse zeigen, dass RT geeignet ist, um die Bodenfruchtbarkeit in der Ökologischen Landwirtschaft zu steigern. Die kombinierten Effekte von RT und einer ökologischen Bewirtschaftung mit einer abwechslungsreichen, auf Futterleguminosen basierenden Fruchtfolge und organischer Düngung bedürfen noch weiterer Forschung.No-tillage (NT) and reduced tillage (RT) systems are well-known management tools for preventing soil erosion and conserving soil fertility. NT and RT cause a stratification of soil organic carbon (Corg) and microbial properties in the soil profile. NT and RT may improve the environmental and economic performance of organic farming but they are still not common practice among organic farmers. This paper presents the effects of tillage (RT vs. conventional tillage, CT), fertilization (slurry vs. manure compost) and biodynamic preparations (with vs. without) on soil fertility indicators such as Corg, microbial biomass and microbial activity, soil nutrients (available fractions of P and K) and nutrient budgets in an organic farming system during the first crop rotation period (6 years) of a long-term experiment on a clayey soil in a temperate climate. Under RT, Corg in the 0-10 cm soil layer increased from 2.19% to 2.61% (w/w) (p < 0.001) from 2002 to 2008 whereas it remained constant under CT. In both tillage treatments Corg remained constant in 10-20 cm soil depth. Microbial biomass C and N were increased by 37% and 35% respectively under RT in 0-10 cm soil depth. Microbial activity (dehydrogenase activity = DHA) was even increased by 57%. Soluble and plant-available phosphorus were 72% (p < 0.05) and 27% (p < 0.05) higher in 0-10 cm under RT when compared to CT, soluble potassium was 40% (p < 0.1) and plant available potassium 23% (p < 0.05) higher under RT in 0-10 cm soil depth. Soil microbial biomass C and DHA in 10-20 cm were also higher under RT (+ 10% and + 17% respectively). There were no differences in soil microbial biomass N and contents of plant available nutrients in the 10-20 cm soil depth layer. Fertilization showed no effects, biodynamic preparations increased the Cmic-Nmic ratio by 7% (p < 0.05) in 0-10 cm soil depth. Nutrient budgets for P were balanced in all treatments; the N budget showed a higher deficit and the K budget a lower surplus under RT compared to CT due to higher yields under RT. Thus we conclude that RT is a suitable method for increasing soil fertility in organic farming systems. The combined effects of RT and an organic farming system with a diverse, ley-based crop rotation and organic fertilization merit further assessment.by Florian GadermaierZsfassung in dt. SpracheWien, Univ. für Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2009(VLID)103619