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Stabilisierung der organischen Bodensubstanz im intrapartikulären Porenraum von Mineralclustern

Die Festlegung von gelöster organischer Substanz im intrapartikulären Raum von Mineralclustern, insbesondere in sogenannter Mikro- und Mesoporen (A kleiner 2-50 nm) kann über physikalischem Ausschluss von Exoenzymen zur Stabilisierung organischer Substanzen führen. Ziel der geplanten Arbeiten ist die Quantifizierung des Beitrags dieses Prozesses zur Bildung stabiler organischer Bodensubstanz. Dazu werden verschiedene Mineralphasen mit natürlicher organischer Substanz belegt. Diese Proben werden im Vergleich zu Bodenproben der vier Referenzstandorte hinsichtlich der Verteilung der organischen Bodensubstanz im intrapartikulären Porenraum untersucht. Gasadsorption (N2, CO2) und Hg-Porosimetrie erlauben Aussagen zur Inkorporation von organischer Substanz in Abhängigkeit von spezifischer Oberfläche, Porengrößenverteilung und Porengeometrie. Die Kombination verschiedener mikroskopischer (TEM, ESEM), mikrospektroskopischer Methoden (XPS, SANS/SAXS, ESI, EELS) liefert detaillierte Informationen zu Ausmaß und Art der Festlegung von organischer Substanz in den intrapartikulären Porenräumen. Die Arbeiten haben ferner zum Ziel, eine geeignete Strategie für zukünftige enzymatische Abbauversuche zu entwickeln, mit denen die Umsatzraten der so stabilisierten organischen Komponenten quantifiziert werden können.

Spurengasflüsse und Stickstoffumsetzungen in stark verwitterten Böden unter Regenwaldtransformationssystemen

An allen 32 Standorten soll Folgendes durchgeführt werden: (a) bodenphysikalische und -chemische Analysen bis zu einer Tiefe von 2 m anhand einer Kombination aus falsche Zeitreihen- und longitudi-nalen Ansätzen; (b) Messungen mikrobiell gesteuerter Stickstoffumsetzungen im Boden und mikro-bieller Biomasse im Oberboden; (c) ganzjährige in-situ Messungen von NO, N2O, CH4 und CO2- Flüssen sowie Messungen der entsprechenden Einflussgrößen; (d) Entwicklung von Regressionsmo-dellen zwischen jährlichen Spurengasflüssen und einfach zu messenden Proxy- Variablen der Kont-rollgrößen im Boden; und (e) Messungen der Boden-CH4 und -CO2-Flüsse sowie in-situ Inkubationen von Epiphyten auf Ölpalmen.

Untersuchung der physikochemischen und mechanischen Eigenschaften von vulkanischen Ascheböden in Südchile und der Konsequenzen für die daraus resultierende Erodibilität

Die Hauptzielsetzung dieses interdisziplinären Verbundprojektes besteht in der Untersuchung der physikochemischen und mechanischen Eigenschaften und der daraus resultierenden Erosionsneigung von vulkanischen Ascheböden in Südchile in Abhängigkeit von Alter, Entwicklungszustand und Nutzungsform der Böden. Aschenböden stellen in vielerlei Hinsicht wie Porosität, Verdichtbarkeit, Erosionsverhalten, Kornform, Benetzbarkeit, Dynamik der Bodenentwicklung Extremstandorte dar. Gemessen an der Verbreitung und der wirtschaftlichen Bedeutung dieser Böden liegen zwar einige bodenphysikalische und chemische Daten vor, doch können diese Erkenntnisse bisher kaum in allgemeine Kategorien übertragen und auch nicht hinsichtlich der räumlichen Vernetzung und Relevanz bewertet werden. Daher werden mit dem vorliegenden methodischen Ansatz an 12 Catenen mit je 2 Profilen signifikante physikalische Parameter zur Kennzeichnung des physikochemischen, mechanischen und hydraulischen Verhaltens dieser Böden identifiziert und bewertet (siehe Abb.1 im Anhang). Auf diese Weise soll die besondere Bedeutung physikalischer Parameter für die Materialumlagerungen von Ascheböden erfasst werden. Der Erkenntnisgewinn liegt folglich einerseits im verbesserten Prozessverständnis über chilenische Aschenböden, andererseits sollen aber auch die entwickelten und geprüften Methoden auf Aschenböden allgemein übertragbar sein. Damit würde zusätzlich ein wichtiger Beitrag zur Standardisierung der Methoden für Aschenböden im weltweiten Maßstab geleistet werden. Die Interaktion zwischen physikalischen und mechanischen Eigenschaften und deren Ausprägung in Landschaften zu quantifizieren sind Ziel dieses Antrags.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Schwerpunktprogramm SPP 1685: Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen

Mit diesem Schwerpunktprogramm will das Konsortium die ökosystemare Dimension der Pflanzenernährung untersuchen und der Frage nachgehen, was das viel benutzte Zitat 'Das Ganze ist mehr als die Summe der Einzelteile' für die Versorgung von Waldökosystemen mit Phosphor (P) ganz konkret bedeutet. Die Frage der P-Versorgung soll aus dem Blickwinkel 'Ökosystemernährung' betrachtet werden, dafür sollen neue Konzepte und innovative Methoden entwickelt werden. Es wird untersucht, ob es Anpassungsmechanismen an Standorten mit schlechter P-Versorgung gibt, die nicht auf der Anpassung der einzelnen Individuen beruhen, sondern auf sehr gut abgestimmter Zirkulation von P im System. Die Hypothese, die überprüft wird, ist, dass Lebensgemeinschaften auf P-armen Standorten durch hohe Recycling-Effizienz gekennzeichnet sind. Zentraler Bestandteil der wissenschaftlichen Untersuchung sind fünf Dauerbeobachtungsflächen forstlicher Landesanstalten in Baden-Württemberg, Bayern, Niedersachsen und Thüringen. Auf diesen Flächen werden P-Flüsse, die P-Versorgung der Bestände und das P-Recycling sowie die Steuergrößen der Recycling-Effizienz ermittelt und im Kontext der auf den Flächen seit Langem durchgeführten Erhebungen diskutiert. Dabei ist es für das Schwerpunktprogramm von großem Vorteil, auf diese Langzeituntersuchungen zurückgreifen zu können. Derartige Daten könnten im Rahmen eines zeitlich befristeten Verbundprojekts nicht erarbeitet werden, sind für die Interpretation der erzielten Ergebnisse aber essenziell. Von großer Bedeutung für die Bearbeitung der Fragestellung ist außerdem die enge Zusammenarbeit zwischen Vertreterinnen und Vertretern aus bodenwissenschaftlichen, pflanzenwissenschaftlichen, forstwissenschaftlichen und geowissenschaftlichen und umweltwissenschaftlichen Fachdisziplinen. In einem weiteren Schritt soll untersucht werden, wie menschliche Eingriffe (Baumartenwahl, Nutzungsintensität, Kalkung, Stoffeinträge, Klimawandel) die postulierten ökosystemaren Anpassungsstrategien beeinflussen. Außerdem stellen wir uns auch der Frage, ob wir von naturnahen Systemen auch etwas lernen können für effizientes P-Recycling in anthropogenen Systemen.

Bomben-14C als Informationsquelle für die Mechanismen der Kohlenstoffstabilisierung in Böden

Der Gang des durch atmosphärische Kernwaffentests erzeugten radioaktiven Kohlenstoffs 14C durch die Biosphäre und organische Bodenbestandteile bis hin zur refraktären Fraktion soll durch Beschleuniger-Massenspektrometrie-Messungen (AMS) verfolgt werden. Die geringen benötigten Probenmengen des AMS-Meßverfahrens (0,1 bis 1 mg Kohlenstoff) erlauben eine detaillierte Aufgliederung des Bodenmaterials in signifikante physikalische und chemische Fraktionen, wodurch die Dynamik der Stabilisierungsprozesse natürlicher organischer Substanzen in Böden sichtbar gemacht werden kann. Archivproben von landwirtschaftlichen Versuchsstandorten liefern Proben aus den letzten 50 Jahren, wodurch die Stabilisierungsprozesse mit unterschiedlichen Zeitkonstanten und geeigneter Zeitauflösung erfaßt werden können. Zudem wird hierdurch auch der Einfluß der Bodenvariabilität geklärt. Die Beprobung und Probenaufbereitung für AMS soll in enger Zusammenarbeit mit anderen am Schwerpunktprogramm beteiligten Forschergruppen geplant und durchgeführt werden.

Bodenkundliche Kennwerte 2001 (Umweltatlas)

Kennwerte zur Bodenchemie, zur Bodenphysik und zum Wasserhaushalt auf Grundlage der Blockkarte 1 : 50.000 (ISU50, Raumbezug Umweltatlas 2001), Bearbeitungsstand August 2005.

Bodenkundliche Kennwerte 2010 (Umweltatlas)

Kennwerte zur Bodenchemie, zur Bodenphysik und zum Wasserhaushalt auf Grundlage der Blockkarte 1 : 5.000 (ISU5, Raumbezug Umweltatlas 2010), Bearbeitungsstand November 2012.

Bodenkundliche Kennwerte 2015 (Umweltatlas)

Kennwerte zur Bodenchemie, zur Bodenphysik und zum Wasserhaushalt auf Grundlage der Blockkarte 1 : 5.000 (ISU5, Raumbezug Umweltatlas 2015), Bearbeitungsstand Dezember 2017.

Bodenkundliche Kennwerte 2005 (Umweltatlas)

Kennwerte zur Bodenchemie, zur Bodenphysik und zum Wasserhaushalt auf Grundlage der Blockkarte 1 : 5.000 (ISU5, Raumbezug Umweltatlas 2005), Bearbeitungsstand Februar 2009.

Bodenkundliche Kennwerte 1990 (Umweltatlas)

Kennwerte zur Bodenchemie, zur Bodenphysik und zum Wasserhaushalt auf Grundlage der Blockkarte 1 : 50.000 (ISU50, Raumbezug Umweltatlas 1990), Bearbeitungsstand Dezember 2000.

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