<abstract xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"><p>Dwindling natural resources, growing population pressure, climate change, and degraded soils threaten agricultural production. In order to feed the growing world population, we have to develop strategies to sustainably intensify current agricultural production while reducing the adverse effects of agriculture. Currently, a number of amendments have come into focus for improving structure and fertility of soils. Zeolites, biochar (BC), lime, and nitrification inhibitors (NIs) are reviewed for their properties. Zeolites and BC share many characteristics, such as a high cation exchange capacity (CEC), high specific surface area, and high porosity. Lime, on the other hand, works above all through its buffering capacity and can improve aggregate stability. Although the latter amendments change soil physicochemical characteristics, NIs do not act on soil properties but constrain a chemical/enzymatic reaction directly. These amendments are potential strategies to mitigate ongoing soil degradation and to secure soil fertility, under the global challenges. While the ecological effects of these soil amendments are studied intensively, the extent to which they can contribute to sustainable intensification is not fully explored. We want to contribute to the debate by providing an overview that seeks to integrate ecological evidence with the agronomic perspective.</p></abstract>

Dwindling natural resources, growing population pressure, climate change, and degraded soils threaten agricultural production. In order to feed the growing world population, we have to develop strategies to sustainably intensify current agricultural production while reducing the adverse effects of agriculture. Currently, a number of amendments have come into focus for improving structure and fertility of soils. Zeolites, biochar (BC), lime, and nitrification inhibitors (NIs) are reviewed for their properties. Zeolites and BC share many characteristics, such as a high cation exchange capacity (CEC), high specific surface area, and high porosity. Lime, on the other hand, works above all through its buffering capacity and can improve aggregate stability. Although the latter amendments change soil physicochemical characteristics, NIs do not act on soil properties but constrain a chemical/enzymatic reaction directly. These amendments are potential strategies to mitigate ongoing soil degradation and to secure soil fertility, under the global challenges. While the ecological effects of these soil amendments are studied intensively, the extent to which they can contribute to sustainable intensification is not fully explored. We want to contribute to the debate by providing an overview that seeks to integrate ecological evidence with the agronomic perspective.

Nachhaltige Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion: ein Überblick vier verschiedener Bodenzusätze

University of Natural Resources and Life Sciences Vienna, Austria

<trans-abstract xml:lang="de" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"><p>Schwindende natürliche Ressourcen, steigender Druck durch Bevölkerungswachstum, der Klimawandel und degradierte Böden gefährden die landwirtschaftliche Produktion. Um die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren, müssen wir Strategien entwickeln, um die landwirtschaftliche Produktion nachhaltig zu intensivieren, dabei aber gleichzeitig die negativen ökologischen Auswirkungen der Landwirtschaft verringern. Zurzeit fokussieren Bemühungen für die Verbesserung der Bodenstruktur und -fruchtbarkeit auf Zusätze wie zum Beispiel Zeolite. Hier werden vier solche Zusätze – Zeolite, Biokohle, Kalk und Nitrifikationsinhibitoren – vorgestellt. Zeolite und Biokohle sind insofern ähnlich, als beide über eine hohe Kationenaustauschkapazität, eine hohe spezifische Oberfläche und eine hohe Porosität verfügen. Kalk hingegen wirkt durch seine hohe Pufferkapazität pH-regulierend und kann Bodenaggregate stabilisieren. Während die vorhin genannten Bodenzusätze auf die physiko-chemischen Parameter der Böden wirken, wirken Nitrifikationsinhibitoren selbst nicht direkt auf Bodeneigenschaften, beeinflussen aber direkt eine chemische/enzymatische Reaktion. Der Einsatz dieser verschiedenen Zusätze ist eine mögliche Strategie, um die voranschreitende Bodendegradation hintanzuhalten und die Bodenfruchtbarkeit in Anbetracht der oben erwähnten globalen Herausforderungen zu erhalten. Während die ökologischen Effekte dieser Zusätze intensiv untersucht werden, wird die agronomische Perspektive vernachlässigt. Ohne diese ist allerdings eine Abschätzung des Beitrags dieser Zusätze zu einer nachhaltigen Intensivierung der Landwirtschaft nicht möglich. Dieser Artikel möchte einen Überblick über ökologische Auswirkungen geben und einige agronomische Erwägungen zur Diskussion stellen.</p></trans-abstract>

Schwindende natürliche Ressourcen, steigender Druck durch Bevölkerungswachstum, der Klimawandel und degradierte Böden gefährden die landwirtschaftliche Produktion. Um die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren, müssen wir Strategien entwickeln, um die landwirtschaftliche Produktion nachhaltig zu intensivieren, dabei aber gleichzeitig die negativen ökologischen Auswirkungen der Landwirtschaft verringern. Zurzeit fokussieren Bemühungen für die Verbesserung der Bodenstruktur und -fruchtbarkeit auf Zusätze wie zum Beispiel Zeolite. Hier werden vier solche Zusätze – Zeolite, Biokohle, Kalk und Nitrifikationsinhibitoren – vorgestellt. Zeolite und Biokohle sind insofern ähnlich, als beide über eine hohe Kationenaustauschkapazität, eine hohe spezifische Oberfläche und eine hohe Porosität verfügen. Kalk hingegen wirkt durch seine hohe Pufferkapazität pH-regulierend und kann Bodenaggregate stabilisieren. Während die vorhin genannten Bodenzusätze auf die physiko-chemischen Parameter der Böden wirken, wirken Nitrifikationsinhibitoren selbst nicht direkt auf Bodeneigenschaften, beeinflussen aber direkt eine chemische/enzymatische Reaktion. Der Einsatz dieser verschiedenen Zusätze ist eine mögliche Strategie, um die voranschreitende Bodendegradation hintanzuhalten und die Bodenfruchtbarkeit in Anbetracht der oben erwähnten globalen Herausforderungen zu erhalten. Während die ökologischen Effekte dieser Zusätze intensiv untersucht werden, wird die agronomische Perspektive vernachlässigt. Ohne diese ist allerdings eine Abschätzung des Beitrags dieser Zusätze zu einer nachhaltigen Intensivierung der Landwirtschaft nicht möglich. Dieser Artikel möchte einen Überblick über ökologische Auswirkungen geben und einige agronomische Erwägungen zur Diskussion stellen.

Die Bodenkultur: Journal of Land Management, Food and Environment

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

Sustainable intensification of agricultural production: a review of four soil amendments

Dwindling natural resources, growing population pressure, climate change, and degraded soils threaten agricultural production. In order to feed the growing...

Nachhaltige Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion: ein Überblick vier verschiedener Bodenzusätze

Article Category: Research Article

Publié en ligne: 30 nov. 2018

Pages: 141 - 153

Reçu: 22 juin 2018

Accepté: 21 sept. 2018

DOI: https://doi.org/10.2478/boku-2018-0013

Mots clés
soil health, climate change, food security, environmental protection, nitrogen cycling

© 2018 Katharina Maria Keiblinger, Rosana Maria Kral, published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

Nachhaltige Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion: ein Überblick vier verschiedener Bodenzusätze

Article Category: Research Article

Publié en ligne: 30 nov. 2018

Pages: 141 - 153

Reçu: 22 juin 2018

Accepté: 21 sept. 2018

DOI: https://doi.org/10.2478/boku-2018-0013

Mots cléssoil health, climate change, food security, environmental protection, nitrogen cycling

© 2018 Katharina Maria Keiblinger, Rosana Maria Kral, published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 License.

Mots clés
soil health, climate change, food security, environmental protection, nitrogen cycling