Figure 1
Management intensity and regulatory processes by soil biodiversity (modified from Bender et al., 2016). Arrows indicate the relation of resource inputs, losses, and soil regulatory processes conducted by soil microbes. (a) The extensive system is characterized by low resource inputs and losses and shows rich soil life, a high rate of internal regulatory processes, and low production. (b) The intensive system is characterized by high resource inputs and outputs and has a depleted soil life, a low rate of internal regulatory processes, but high production. (c) Ecological intensification in the ideal case integrates traits of both systems and leads to a sustainable system that is characterized by moderate resource inputs and has a rich soil life, a high rate of soil regulatory processes, low nutrient losses, and high productivity.
Abbildung 1. Managementintensität und regulatorische Prozesse durch Biodiversität im Boden (modifiziert nach Bender et al., 2016). Pfeile zeigen die Zuführung von Ressourcen und das Ausmaß von Verlusten und Bodenregulationsprozessen, die von Bodenmikroben durchgeführt werden. A) Das extensive System zeichnet sich durch geringe Ressourceneinträge und -verluste aus und zeigt eine reiche Bodenlebensdauer, eine hohe Rate an internen Regulierungsprozessen und eine geringe Produktion. B) Das intensive System zeichnet sich durch hohe Ressourceneinträge und -verluste aus und weist ein erschöpftes Bodenleben, eine geringe Rate an internen Regulierungsprozessen, aber eine hohe Produktion auf. C) Ökologische Intensivierung im Idealfall integriert Merkmale beider Systeme und führt zu einem nachhaltigen System, das sich durch moderate Ressourceneinträge auszeichnet und ein reichhaltiges Bodenleben, eine hohe Rate an Bodenregulationsprozessen, geringe Nährstoffverluste und hohe Produktivität aufweist.
Table 1
Combining global challenges and impacts on the soil ecosystem. By adding soil amendments (biochar, BC; zeolite, Z; lime, L), soil physical/chemical characteristics are improved to mitigate the challenges and improve the soil functions.
Tabelle 1. Kombination von globalen Herausforderungen und deren Auswirkungen auf das Ökosystem Boden. Durch den Einsatz von Bodenzusätzen (Biokohle, BC; Zeolith, Z; Kalk, L) werden die physikalischen/chemischen Bodeneigenschaften verbessert, um die Herausforderungen zu mildern und die Bodenfunktionen zu verbessern.
| Challenges | Impacts | Functions | Soil characteristics | Amendments |
|---|---|---|---|---|
| Soil aggregation (+) | High specific surface area | BC, Z | ||
| Soil aeration (+) | High porosity | BC, Z | ||
| Scarcity of fertile | Degraded soils | Infiltration rates (+) | Liming of acidic soils | BC, L |
| land | Compacted soil | pH of acidic soils (+) | CEC | BC, Z |
| C-sequestration (+) | Flocculation | |||
| Soil erosion (−) | Polymerization | |||
| Degraded soils | High specific surface area | BC, Z | ||
| Water increasingly | Stress resilience against desiccation (+) | BC, Z | ||
| Desertification of soil | High porosity | |||
| scarce | Reduced crop yield | Improve water-holding capacity and capillarity (+) | CEC | BC, Z BC, Z |
| High specific surface area | BC, Z | |||
| Inefficiency of fertil- | Degraded soils | Reduce leaching (sorption) (+) | High porosity | BC, Z |
| izer use | Overfertilization | Improve nutrient supply to plants (+) | CEC | BC, Z |
| crop yield per resource (+) | Buffer capacity | L | ||
| High specific surface area | BC, Z | |||
| Nutrient immobilization | High porosity | BC, Z | ||
| Reduce greenhouse | Compacted soil | Increased nutrient use efficiency (+) | CEC | BC, Z |
| gas emissions | Improve soil aeration (+) | Molecular sieve | ||
| Flocculation | ||||
| High specific surface area | ||||
| High porosity | BC, Z BC, Z | |||
| Detoxification (+) | CEC | BC, Z | ||
| Contaminated land | Contaminated soils | Sorption (+) | Molecular sieve | |
| Immobilization (+) | Buffer capacity | |||
| Declined solubility of metals in soil solution |