Formation of mineral N (NH4+, NO3—) during mineralization of organic matter from coal refuse material and municipal sludge

In 1994, the 14 hectare plateau of a coal refuse bank in Landsweiler-Reden (Southwest-Germany) was covered with a mixture consisting of 80% (v/v) refuse materials, 10% (v/v) composted wood and 10% (v/v) of sewage sludge as part of a reclamation project. The amount of sludge dry matter applied was approximately 450 Mg ha−1 to a depth of 2 m. The approximate amount of nitrogen (N) applied with the substrate was 20 Mg ha−1 (total N). From April 1996 until November 1997, contents of mineral nitrogen and nitrogen mineralization were monitored down to a depth of 2 m. Nitrogen mineralization was monitored by means of a modified buried bag procedure using a retrievable cylindrical receptacle. The contents of NH4+- and NO3−-N were largest at the beginning of the observation period, reaching a peak value of 650 kg ha−1 in May 1996. Then, mineral N stabilized in 1997 at a level of 200 kg N ha−1, with the soil profile below 150 cm contributing about 75% to this amount. Net nitrogen mineralization was characterized by the same depth distribution. Other than in surface horizons, mineralization activity at the bottom of the profile continued into 1997 with the same intensity as in 1996. Variability among replicate buried bag incubations was high (CV > 100% on several occasions). Nitrogen loss through leaching was estimated at 630 kg N ha−1 over the observation period, averaging at 360 kg N ha−1 a−1. The reclamation procedure used in this study may have the potential to contaminate ground water in hydrologically sensitive areas. Stickstoffumsatz in einem Rekultivierungssubstrat aus Bergematerial, Holzkompost und Klärschlamm 1994 wurde das 14 Hektar große Plateau der Bergehalde Landsweiler-Reden im Zuge einer Rekultivierungsmaßnahme mit einer Mischung aus 80 Vol.-% Bergematerial, 10 Vol.-% Holzkompost und 10 Vol.-% Klärschlamm bedeckt. Dabei wurden etwa 450 Mg ha−1 Klärschlamm bis in eine Tiefe von 2 m eingebaut. Die dabei ausgebrachte Gesamtstickstoffmenge betrug etwa 20 Mg ha−1. In diesem Substrat wurden Mineralstickstoffgehalte und die Stickstoffmineralisation während des Zeitraumes von April 1996 bis November 1997 bis in eine Tiefe von 2 m beobachtet. Dies geschah mit Hilfe der „buried bag”︁-Methode unter Verwendung einer herausnehmbaren zylindrischen Brutkapsel. Die Gehalte an NH4+ und NO3− waren zu Beginn der Beobachtungsphase am höchsten, der Spitzenwert betrug 650 kg N ha−1 im Mai 1996. Der Mineralstickstoffgehalt stabilisierte sich während des Jahres 1997 bei 200 kg N ha−1. Der Profilbereich tiefer als 150 cm hatte daran einen Anteil von 75%. Die Nettostickstoffminera lisation war durch einen gleichgerichteten Trend gekennzeichnet. Im Gegensatz zu den Oberflächenhorizonten war die Mineralisa tions aktivität in den tiefen Bereichen des Profils im Jahr 1997 ebenso hoch wie im Jahr 1996. Die Variabilität zwischen den Einzelinkubaten war hoch (Variationskoeffizient an mehreren Terminen > 100%, n = 20 pro Tiefe). Stickstoffverluste mit dem Sickerwasser wurden für die gesamte Beobachtungsphase mit 630�kg N ha−1 (entsprechend 360 kg ha−1 a−1) geschätzt. Das hier benutzte Rekultivierungsverfahren kann daher nicht zur Anwendung in hydrologisch sensitiven Bereichen empfohlen werden.