Effect of organic residues on soil properties of loamy topsoil of haplic Luvisol in Northern Germany

Figure 1

Soil characteristics after the application of the organic residues to loam: (i) 80% maize and 20% sugar beet (80m20b), (ii) 20% maize and 80% sugar beet (20m80b), and (ii) 20% winter wheat and 80% sugar beet (20w80b); compost (com); and sewage sludge (sl) for two repeated measurements each, and symbol ± corresponds to the standard deviation_ Differences in mean values compared to loam were significant at p<0_05 (*), p<0_01 (**), p<0_001 (***), and p<0_0001 (****) for ANOVA_Tabelle 2_ Bodeneigenschaften nach der Zuführung der organischen Rückstände zum Lehm: (i) 80 % Mais und 20 % Zuckerrübe (80m20b), (ii) 20 % Mais und 80 % Zuckerrübe (20m80b) und (iii) 20 % Weizen und 80 % Zuckerrübe (20w80b), Kompost (com) und Klärschlamm (sl) mit jeweils zwei Messwiederholungen und das Symbol ± entspricht der Standardabweichung_ Abweichungen zum Mittelwert des Lehms sind bei der ANOVA signifikant bei p<0,05 (*), <0,01 (**), <0,001 (***), <0,0001 (****)_

Parameters	Loam	com	sl	80m20b	20m80b	20w80b
pHCaCl2 (−)	6.79 ± 0.3	6.87 ± 0.3	6.75 ± 0.3	6.62 ± 0.4	6.59 ± 0.6	6.65 ± 0.3
CECpot (cmolc kg−1)	9.39 ± 1.4	11.1 ± 1.5*	9.78 ± 0.7	10.2 ± 0.8	9.58 ± 0.6	9.68 ± 0.6
Na (cmolc kg−1)	0.11 ± 0.1	0.12 ± 0.1	0.11 ± 0.1	0.25 ± 0.1****	0.12 ± 0.1	0.12 ± 0.1
K (cmolc kg−1)	0.64 ± 0.1	0.83 ± 0.1**	0.68 ± 0.1	1.23 ± 0.1****	1.24 ± 0.2****	1.19 ± 0.2****
Mg (cmolc kg−1)	2.35 ± 0.1	2.38 ± 0.3	2.39 ± 0.2	2.58 ± 0.3	2.61 ± 0.2	2.51 ± 0.3
Ca (cmolc kg−1)	7.71 ± 0.9	8.56 ± 0.7	8.21 ± 1.1	8.24 ± 0.9	8.31 ± 0.8	7.97 ± 0.9
OC (g kg−1)	12.4 ± 1.4	13.5 ± 1.9	12.2 ± 1.1	14.1 ± 1.7	14.3 ± 1.5*	13.2 ± 1.2
Ntotal (g kg−1)	1.19 ± 0.1	1.28 ± 0.1	1.31 ± 0.1	1.52 ± 0.2	1.61 ± 0.1	1.48 ± 0.1
C/N ratio	10 ± 0.4	10 ± 0.6	10 ± 0.6	9 ± 0.3	9 ± 0.4	9 ± 0.3

Porosity, ε, air capacity, AC, plant available water capacity, AWC, and saturated hydraulic conductivity, Ks, after the application of the organic residues to the loam for 8–10 repeated measurements each_ Differences in mean values compared to loam were significant at p<0_05 (*), p<0_01 (**), p<0_001 (***), and p<0_0001 (****) for ANOVA_ The symbol ± corresponds to the standard deviation; abbreviations of residues are listed in Table 1_Tabelle 3_ Porosität, ε, Luftkapazität, AC, nutzbare Feldkapazität, nFK, und gesättigte Wasserleitfähigkeit, Ks, nach der Zuführung der organischen Rückstände zum Lehm mit jeweils 8–10 Messwiederholungen_ Abweichungen zum Mittelwert des Lehms sind bei der ANOVA signifikant bei p<0,05 (*), <0,01 (**), <0,001 (***), <0,0001 (****)_ Das Symbol ± entspricht der Standardabweichung; Abkürzungen sind in Tabelle 1 aufgeführt_

Residues	ε	AC	AWC	Ks
	(cm3 cm−3)	(cm3 cm−3)	(cm3 cm−3)	(cm d−1)
Loam	0.462	0.142	0.143	54 ± 11
com	0.438	0.154	0.114**	58 ± 12
sl	0.439	0.151	0.122*	40 ± 14
80m20b	0.447	0.143	0.130	55 ± 21
20m80b	0.473	0.191***	0.111***	59 ± 23
20w80b	0.445	0.122	0.145	79 ± 31

Model parameter, LogM, N, and blocked air-filled pore space, εb, after the application of organic residues for 8–10 repeated measurements each at pressure heads, h, of −60, −300, and −15,000 hPa and in dry stage (105°C)_ Differences in mean values compared to loam were significant at p<0_05 (*), p<0_01 (**), p<0_001 (***), and p<0_0001 (****) for ANOVA_ The symbol ± corresponds to the standard deviation, and r2 indicates the coefficient of determination; abbreviations of residues are listed in Table 1_Tabelle 5_ Modellparameter, Log M, N and blockiertes Porenvolumen, εb, nach der Zuführung der organischen Rückstände für jeweils 8–10 Messwiederholungen bei Druckstufen, h, von −60 hPa, −300 hPa, −15000 hPa und im getrockneten Zustand (105°C)_ Abweichungen zum Mittelwert des Lehms sind bei der ANOVA signifikant bei p<0,05 (*), <0,01 (**), <0,001 (***), <0,0001 (****)_ Das Symbol ± entspricht der Standardabweichung und r2 dem Korrelationskoeffizienten; Abkürzungen sind in Tabelle 1 aufgeführt_

Residue	LogM	N	εb	r2
	(−)	(−)	(cm3 cm−3)	(−)
Loam	121	1.200	0.0079	0.96
com	158***	1.231	0.0074	0.99
sl	180****	1.328	0.0073	0.98
80m20b	121	1.081	0.0077	0.99
20m80b	175****	1.276	0.0072	0.97
20w80b	75****	1.017*	0.0084	0.98

Basic characteristics of loam and organic residues: (i) 80% maize and 20% sugar beet (80m20b), (ii) 20% maize and 80% sugar beet (20m80b), and (iii) 20% winter wheat and 80% sugar beet (20w80b); compost (com); and sewage sludge (sl) with two repeated measurements each and symbol ± corresponds to the standard deviation_Tabelle 1_ Grundlegende Eigenschaften des Lehms und der organischen Rückstände: (i) 80 % Mais und 20 % Zuckerrübe (80m20b), (ii) 20 % Mais und 80 % Zuckerrübe (20m80b) und (iii) 20 % Weizen und 80 % Zuckerrübe (20w80b), Kompost (com) und Klärschlamm (sl) mit jeweils zwei Messwiederholungen und das Symbol ± entspricht der Standardabweichung_

Parameters	Loam	com	sl	80m20b	20m80b	20w80b
pHCaCl2 (−)	6.79 ± 0.3	8.08 ± 0.6	7.47 ± 0.3	7.74 ± 0.3	7.72 ± 0.3	7.78 ± 0.4
OC (g kg−1)	11.96 ± 2.3	-	-	-	-	-
dm (%)	-	52.0 ± 4	-	5.51 ± 0.2	5.38 ± 0.3	5.38 ± 0.1
NH4-N (kg m3 om−1)	-	-	-	1.95 ± 0.3	2.09 ± 0.3	2.08 ± 0.4
Ntotal (kg m3 om−1)	-	1.24 ± 0.2	4.02 ± 0.3*	2.82 ± 0.1	2.87 ± 0.2	2.32 ± 0.1
P (g kg dm−1)	-	1.97 ± 0.2	2.46 ± 0.2*	23.5 ± 1.1	23.6 ± 1.8	27.3 ± 1.9
K (g kg dm−1)	-	5.95 ± 0.5	3.49 ± 0.3*	71.9 ± 3.4	75.1 ± 2.9	74.4 ± 3.1
Mg (g kg dm−1)	-	4.03 ± 0.4	1.96 ± 0.1*	10.1 ± 0.9	10.4 ± 1.1	13.0 ± 0.8
Ca (g kg dm−1)	-	21.9 ± 1.6	-	28.3 ± 1.4	28.7 ± 2.1	31.5 ± 1.8
Na (g kg dm−1)	-	-	-	3.24 ± 0.2	3.03 ± 0.1	3.59 ± 0.1
C/N (–)	10 ± 0.9	-	-	8.02 ± 0.3	7.97 ± 0.2	9.98 ± 0.2

Pore continuity indices c2 and c3 after the application of organic residues for 8–10 repeated measurements each at pressure heads, h, of −60, −300, and −15,000 hPa and in dry stage (105°C)_ Differences in mean values compared to loam were significant at p<0_05 (*), p<0_01 (**), p<0_001 (***), and p<0_0001 (****) for ANOVA_ The symbol ± corresponds to the standard deviation, and r2 indicates the coefficient of determination; abbreviations of residues are listed in Table 1_Tabelle 4_ Porenkontinuitätsindizes c2 und c3 nach der Zuführung der organischen Rückstände für jeweils 8–10 Messwiederholungen bei Druckstufen, h, von −60 hPa, −300 hPa, −15000 hPa und im getrockneten Zustand (105°C)_ Abweichungen zum Mittelwert des Lehms sind bei der ANOVA signifikant bei p<0,05 (*), <0,01 (**), <0,001 (***), <0,0001 (****)_ Das Symbol ± entspricht der Standardabweichung und r2 dem Korrelationskoeffizienten; Abkürzungen sind in Tabelle 1 aufgeführt_

Residue	c2 (μm2)				c3 (μm2)
	−60	−300	−15,000	dry105°C	−60	−300	−15,000	dry105°C
	(hPa)	(hPa)	(hPa)	(hPa)	(hPa)	(hPa)	(hPa)	(hPa)
Loam	341	533	953	904	2.147	2.667	3.110	1.888
com	214****	398***	903	835	1.215****	1.860****	3.155	1.831
sl	244****	485	828*	907	1.357****	2.176**	2.823	1.972
80m20b	290**	544	628****	823	1.799**	2.712	2.168****	1.781
20m80b	279**	390***	888	857	1.468****	1.697****	3.018	1.843
20w80b	315	592	906	814	2.237	3.412***	3.168	1.759