Impact of Soil Physico-chemical Properties on Nitrogen Cycling in a Glacially Shaped Agricultural Landscape

Der Rückzug der Gletscher hat weltweit stark heterogene geomorphologische Strukturen hinterlassen, die eine ausgeprägte räumliche Variabilität der Bodenentwicklung und damit der biogeochemischen Prozesse prägen. In glazial geformten Agrarlandschaften wie Brandenburg führen kleinräumige Unterschiede in Bodentextur, Wasserverfügbarkeit und organischer Substanz zu einer hohen Heterogenität der Kohlenstoff- und Stickstoffdynamik. Stickstoff ist ein zentraler Nährstoff für Pflanzen, dessen Nutzungseffizienz in landwirtschaftlichen Systemen jedoch gering ist und mit steigendem Düngemitteleinsatz weiter abnimmt. Dies verursacht erhebliche Umweltwirkungen, insbesondere durch erhöhte N₂O-Emissionen. Diese Dissertation untersucht, wie langfristige Bodeneigenschaften (Textur, SOM), mittelfristige Prozesse wie Bodenerosion und kurzfristige Bewirtschaftungsmaßnahmen die Stickstoffdynamik und N₂O-Emissionen beeinflussen. In vier Studien wird gezeigt, dass zeitliche („hot moments“) und räumliche („hot spots“) Emissionsspitzen einen wesentlichen Anteil an den Gesamtemissionen ausmachen. Auf kleinräumiger Ebene bestimmen vor allem Bodentextur und Feuchtigkeit die N₂O-Emissionen, während auf Feldskala Kulturart und Management dominieren. Bodenerosion verändert die N-Retention und N-Flüsse standortspezifisch und beeinflusst sowohl mikrobielle Prozesse als auch Emissionsraten. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Zugabe amorpher Kieselsäure als Managementinstrument die saisonalen N₂O-Emissionen während der Vegetationsperiode um etwa 30 % reduziert. Insgesamt verdeutlichen die Ergebnisse, dass N₂O-Emissionen in glazial geprägten Agrarlandschaften aus einem komplexen, skalenabhängigen Zusammenspiel von Bodenentwicklung, Erosion und Bewirtschaftung resultieren. Effektive Minderungsstrategien erfordern daher einen bodenfunktionalen, standort- und zeitbezogenen Ansatz.