Long‐term soil management can produce anisotropic impacts on soil structure, resulting in differences in horizontal and vertical hydraulic conductivity. As limited data exist on these impacts, this study provides a broad‐scale assessment across 764 soil profiles under arable and grassland use in northern Germany (Federal State: Schleswig‐Holstein). The soils were sampled in the four geological regions: Weichselian glacial region, the sandy outwash region (Lower “Geest”), the Saalian glacial region (Higher “Geest”) and the marshland with alluvial deposits. Saturated hydraulic conductivity (Ks, either in a horizontal (Ks_h) or vertical direction (Ks_v)) and the pore‐size distribution were determined on undisturbed soil samples (100 cm3), whereas the grain size distribution was analysed on disturbed samples from the major soil horizons. This research work presents Ks_h and Ks_v values for representative soil types of the four geological regions down to a depth of 60 cm. Irrespective of the parent material in the four geological regions, arable soils showed a pronounced anisotropy of Ks in the horizontal direction. However, Ks_h and Ks_v also showed a high variability across the geological regions from approximately 1 to 800 cm d−1, whereas the ratio of Ks_h to Ks_v ranged from 0.1 to 500. In the marshland (dominated by Gleysols), the direction‐dependent values were superimposed by sedimentation processes of the marine material and/or structural development processes such as vertical shrinkage or bioturbation processes. Under grassland, the topsoils primarily indicated horizontally anisotropic flow conditions. In the “Geest” area with a high share of dairy farming, both top‐ and subsoils displayed the highest horizontal anisotropy values, indicating the stress‐induced formation of a platy structure caused by trampling, grass harvesting or slurry application with heavy machinery. Soil type (e.g., Stagnic Luvisols, Stagnosols or Anthrosols) and horizon‐dependent horizontal anisotropy were also more pronounced in arable than in grassland subsoils. Highlights Hydraulic conductivity in arable subsoils shows mostly horizontal behaviour. Hydraulic conductivity in grassland topsoils shows mostly horizontal behaviour. The anisotropic degree and its direction depend on land use type and clay content of the soils.

In der vorliegenden Arbeit werden Zusammenhänge zwischen lithogen, pedogen und anthropogen angereicherten Schwermetallen und ihren Konzentrationsgradienten dargestellt. Aus den vertikalen und horizontalen Verteilungsmustern der Schwermetalle lassen sich Rückschlüsse auf die Art bzw. Herkunft ihrer Anreicherung ziehen, von der auch ihre Mobilität entscheidend bestimmt wird. Lithogen angereicherte Schwermetalle zeigen relativ gleichmäßige wie auch geschichtete Konzentrationsgradienten im Profil. Vom Zentrum der lithogenen Anreicherung findet eine flächenhafte Verringerung der Gehalte in alle Richtungen statt. Pedogenetische Prozesse führen zu Konzentrationserhöhungen aller Elemente in bestimmten Bodenhorizonten. Lateraler Transport bewirkt den Anstieg der Schwermetallgehalte in den Böden der Senken im Vergleich zu den Kuppen. Anthropogen angereicherte Schwermetalle werden hauptsächlich in den Oberböden akkumuliert. Schwermetallanreicherung durch staubförmige Immissionen zeichnen sich durch eine deutliche Abnahme der Konzentrationen in Hauptwindrichtung aus. Schwermetallanreicherungen durch gezielten anthropogenen Eintrag folgen den Grundstücksgrenzen.

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Zusammenfassung Die Verbesserung der Humusspeicherung in Böden im Hinblick auf eine nachhaltige Landbewirtschaftung erfordert genaue Kenntnisse über den organischen Kohlenstoff(Corg)-Vorrat in Böden, wobei auch die Wechselwirkungen zwischen Bodentyp, geologischem Ausgangsgestein sowie Landnutzung berücksichtigt werden müssen. Auf der Grundlage von insgesamt 925 Bodenprofilen in den vier Hauptnaturräumen (Östliches Hügelland, Vorgeest, Hohe Geest und Marsch) Schleswig-Holsteins (Norddeutschland) wurde der Corg-Vorrat bis in eine Tiefe von 90 cm quantifiziert. Die horizontspezifischen Parameter (u. a. auch Trockenrohdichte und Korngrößenverteilung) wurden im Rahmen der seit ca. 1970 durchgeführten bodenkundlichen Leitprofilaufnahmen vom Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume Schleswig-Holstein (LLUR) und deren Vorgängerbehörden erhoben. Die vier Hauptnaturräume enthalten unterschiedliche Corg-Vorräte in den Bodentiefen 0–30, 30–60 und 60–90 cm. Insgesamt werden in Schleswig-Holstein mindestens 244 Mt Corg (0–90 cm Tiefe) gespeichert, wobei je nach Landnutzung, Bodentyp und geologischem Ausgangsgestein deutliche Unterschiede auftreten. Im Oberboden variieren die Corg-Vorräte von ca. 60 t/ha (Ackerböden der Marsch/des Östlichen Hügellands) bis ca. 130 t/ha (Grünlandböden der Geest). Im Unterboden verfügen neben den Mooren die humusreichen Marschböden, die Kolluvisole (Alt- und Jungmoränengebiet) und Gley-Podsole (Hohe Geest und Vorgeest) über die höchsten Corg-Vorräte bis 90 cm Tiefe. Das Speicher- und Verlustpotenzial von Humusmengen durch einen Landnutzungswechsel ist daher auch bodentypspezifisch zu bewerten.

Soil compaction arises from natural (geo-or pedogenic) or anthropogenic processes. Pedogenic processes can cause compacted horizons like (petro-) duric, plinthic, calcic or gypsic horizons (Blume & Fleige, 2016), while in North Germany they mainly result from leaching and translocation of substances, like in the argic subsoil (Bt) horizon of Luvisols due to clay accumulation. This is accompanied by the reduction of macropores or the air capacity (AC), as well as the decrease in air permeability and saturated hydraulic conductivity (K s ) in the subsoil,