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Physikalische Stabilisierung der organischen Substanz durch Entstehung hydrophober Grenzflächen auf Aggregaten und Primärpartikeln

Die Literatur der letzten Jahre weist immer stärker darauf hin, dass Böden mit Benetzungshemmungen weiter als bisher angenommen weltweit verbreitet sind. Bereits geringe Anteile von organischer Substanz (SOM) können dabei in erheblicher Weise die Benetzbarkeit von Aggregaten oder Primärpartikeln von gut benetzbaren Oberflächen bis hin zu extremer Wasserabweisung verändern. Allgemein wird angenommen, dass Hydrophobie über mehrere Mechanismen die Abbaubarkeit von organischer Substanz und damit deren Stabilität beeinflussen kann. Daher kann der Grad der Hydrophobie als ein Indikatior der biologischer Abbaubarkeit von SOM verwendet werden. Weiterhin haben Benetzungshemmungen einen erheblichen Einfluß auf physikalische Prozesse in Böden. Extreme Benetzungshemmung führt häufig zu starkem Oberflächenabfluß und Erosion oder zu schnellem Auswaschen oberflächlich eingetragener Stoffe aus der Wurzelzone. Kenntnisse über das Benetzungsverhalten von Böden sind ebenfalls dann von Bedeutung, wenn generell das gleichzeitige Auftreten sehr feuchter und sehr trockener Zonen im Boden analysiert werden soll. Entsprechende Feuchtegradienten führen zu einem sehr unterschiedlichen physikalisch-chemischen Milieu in den entsprechenden Feuchte- und Trockenzonen, die wahrscheinlich erheblichen Einfluß auf die mikrobiellen Prozesse im Boden haben. Das Vorhaben beeinhaltet drei wesentliche Ziele: Erstens soll die Benetzbarkeit von Aggregatoberflächen und von Primarpartikeln der Böden des Schwerpunktprogramms bestimmt werden. Mittels Messung des Kontaktwinkels, der Oberflächenenergien und der Oberflächenladung soll eine möglichst vollständige Kennzeichnung erfolgen. In einem zweiten Abschnitt sollen Untersuchungen der Bodenlösung erfolgen. Es ist beabsichtigt, die Oberflächenspannung zu messen sowie den Einfluß der Bodenlösung auf die Grenzflächeneigenschaften von Bodenpartikeln und Modelloberflächen, etwa Quarzglasoberflächen, zu erfassen. Schließlich sollen die Ergebnisse zu den Oberflächeneigenschaften gemeinsam mit den Resultaten anderer Projektteilnehmer kombiniert oder ergänzt werden

Entwicklung von Fuzzy-Set-Theorie-basierten Verfahren für die Anwendung in einem Bodeninformationssystem

Methoden der Fuzzy-Set-Theorie können in unterschiedlichen bodenkundlichen Teildisziplinen den üblicherweise angewendeten Methoden der Klassifikation, Behandlung von Datenunsicherheiten und Modellierung deutlich überlegen sein, da sie bei geringeren Informationsverlusten einen flexibleren Umgang mit Parameterunschärfen erlauben. Derzeit besteht ein wachsender Bedarf an der Entwicklung von Verfahren, welche künftig die während der Datenverarbeitung in Bodeninformationssystemen auftretenden Informationsverluste minimieren, die Klassifikationsgüte erhöhen und eine direkte Qualitätsbeurteilung von Karten ermöglichen. In enger Kooperation mit Geologischen Landesämtern ist daher die Erarbeitung entsprechender, auf der Fuzzy-Set-Theorie basierender Verfahren zur automatisierten Bodenklassifikation nach der deutschen Bodenkundlichen Kartieranleitung sowie für die differenzierte Bewertung von Bodenfunktionspotentialen vorgesehen. Um die Ergebnisse hinreichend abzusichern und ihre Interpretationsfähigkeit zu gewährleisten, soll insbesondere die Überprüfung der verwendeten Fuzzy-Parameter und Operatoren im Zentrum der Arbeiten stehen. Unter Nutzung der auch in den Geologischen Landesämtern angewendeten geographischen Informationssysteme zur Durchführung des Vorhabens soll eine mögliche praktische Umsetzung der Ergebnisse im Rahmen von Bodeninformationssystemen untersucht werden.

Bodenkundliche Kennwerte 2020

Neben einer Übersicht über die Verteilung und Heterogenität der einzelnen Bodengesellschaften im Stadtgebiet (vgl. Karte 01.01 ) sind für Aussagen über Qualitäten, Empfindlichkeiten und Belastungen von Böden Angaben über deren ökologische Eigenschaften von großer Bedeutung. Dabei handelt es sich vor allem um Kennwerte zur Bodenchemie, zur Bodenphysik und zum Wasserhaushalt. Die Ausprägung dieser Kenngrößen wird durch die Bodengesellschaften vorbestimmt, durch die aktuelle Flächennutzung jedoch maßgeblich beeinflusst. Die hier beschriebenen bodenkundlichen Kenngrößen wurden aus den Bodengesellschaften unter Berücksichtigung der Flächennutzung (vgl. Karte 06.01 und 06.02 ) abgeleitet. Es wurde davon ausgegangen, dass die Ausprägung der Bodenkennwerte für eine bestimmte Bodengesellschaft bei einer bestimmten Flächennutzung im Rahmen der angestrebten Genauigkeit der Aussagen für alle Flächen dieser Kombination identisch ist. Für jede Kombination aus Flächennutzung und Bodengesellschaft wurden die Kenngrößen als repräsentative Werte aus vorhandenen Unterlagen bestimmt. Die Daten wurden vor allem dem Begleitband zur Karte der Bodengesellschaften (Dissertation von Grenzius 1987) entnommen, in der Landschaftsschnitte und Musterprofile zu den einzelnen Bodengesellschaften dokumentiert sind, die zum überwiegenden Teil auf Messungen des Instituts für Bodenkunde der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) beruhen. Verschiedene andere bodenkundliche Kartierungen wurden zusätzlich ausgewertet. Für die Humusgehalte und pH-Werte konnte außerdem auf umfangreiche Bodenuntersuchungen im Rahmen des Schwermetalluntersuchungsprogramms zurückgegriffen werden. Lagen für bestimmte Kombinationen keine Messwerte vor, wurden die Werte unter Verwendung von Daten vergleichbarer Nutzungen oder vergleichbarer Bodengesellschaften gutachterlich abgeschätzt. Durch die z. T. sehr unterschiedliche Anzahl der pro Kombination vorliegenden Messwerte und die Vielzahl von Analogieschlüssen ist die Genauigkeit der angegebenen Werte sehr variabel . Bei den meisten Kenngrößen wurden die Angaben getrennt auf den Oberboden (0 bis 10 cm) und den Unterboden (90 bis 100 cm) bezogen. Bei den Legendeneinheiten der Bodenkarte handelt es sich maßstabsbedingt um Bodengesellschaften, deren beteiligte Böden z. T. sehr heterogene bodenökologische Eigenschaften aufweisen. Die Komplexität der ökologischen Verhältnisse ist mit den zugeordneten typischen Werten, die sich auf einen charakteristischen Bodentyp der jeweiligen Bodengesellschaft beziehen, stark vereinfacht dargestellt . In der bodenkundlichen Datenbank sind deshalb zusätzlich zu dem repräsentativen Wert (z.B. typischer pH-Wert) noch die Maximal- und Minimalwerte abgelegt, die für entsprechende Auswertungen zur Verfügung stehen. Aus den genannten Gründen sind die Karten daher nur als Übersichtskarten für den Maßstab 1 : 50.000 gedacht und können flächenbezogene Untersuchungen im Einzelfall nicht ersetzen.

Boden-Dauerbeobachtung Stammdaten (Datensatz)

Die Boden-Dauerbeobachtung in Deutschland umfasst in den Bundesländern rund 700 Basisbeobachtungsflächen zur Merkmalsdokumentation und rund 90 Intensivbeobachtungsflächen zur Prozessdokumentation unter den Nutzungen Acker, Grünland, Forst und Sonderkulturen, Siedlungsbereich und sonstigen Nutzungen.

Die pflanzenbaulichen Standorteigenschaften kohlefuehrender Sedimentgemische des tertiaer auf Tagebauhalden

Die Rekultivierung des Haldenkomplexes war fehlgeschlagen. Es soll festgestellt werden, welche der Eigenschaften des Sedimentgemisches zu diesen Schwierigkeiten gefuehrt hat. Dazu muessen sowohl seine physikalischen wie seine chemischen Eigenschaften festgestellt werden. Insbesondere soll dem Gehalt an Kohle und Sulfid im Hinblick auf ihren Einfluss auf die Standorteigenschaften besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Daneben soll geprueft werden, auf welche Weise sich die aufgebrachten Meliorationsmittel auf die Standorteigenschaften der Halde auswirken.

Modellentwicklung zur regionalen Vorhersage der N2O-Emissionen aus bodenchemischen und bodenphysikalischen Parametern unter spezieller Berücksichtigung des oberflächennahen N2O-Gehaltes in Böden

Bisherige Ansätze zu Modellierung von Lachgasemissionen haben noch zu keinen zufriedenstellenden Ergebnissen geführt bzw. die Validierung von Modellen steht noch aus, da u.a. die Bestimmung der Gasdiffusion im Oberboden sowie der Gasübergang in Atmosphäre schwierig bestimmbar ist. Wir stellen für diesen Schritt einen empirischen Modellansatz zur Vorhersage von Lachgasemissionen aus oberflächennahen N2O-Gehalten des Bodens vor, der im Rahmen des Projektes zu einer allgemeinen Anwendbarkeit weiterentwickelt werden soll. Hierbei werden über empirische Transferfaktoren, die in Abhängigkeit von Bodenart, Wassergehalt und Temperatur ermittelt werden, die Emissionen aus Gasgehalten im Boden berechnet. Zur einfachen Bestimmung des N2O-Gehaltes im Oberboden steht ein in unserem Hause entwickeltes neuartiges Bodenprobenahmegerät zur Verfügung. Die Einfachheit der Probenahme und gleichzeitige Erfassung von Gas im Boden sowie den steuernden Größen Nmin und DOC, erlaubt zudem ein Monitoring der Spurengasemissionen auf regionaler Ebene sowie die Validierung bestehender Modelle.

Die Wirkung von Muellkompost auf landwirtschaftlich genutzte Flaechen

In einem Feldversuch wurden unterschiedliche Mengen und Arten von Muellkompost angewendet. In regelmaessigen Abstaenden wird der Einfluss dieser Materialien auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Bodens ermittelt, gleichzeitig werden Ertragsfeststellungen durchgefuehrt.

Dynamik feuchter Granulate

Erforscht wird die Dynamik feuchter Granulate, etwa feuchter Sand oder feuchte Böden. Es wird mit experimentellen, analytisch-theoretischen und numerischen Methoden versucht, die elementaren Mechanismen zu verstehen, die hinter Erdrutschen und Dünenwanderung, aber auch Wasserhaltefähigkeit von sandigen Böden, am Werk sind.

Bodenphysikalische und bodenmechanische Untersuchung von Lockergesteinen

Die verschiedenen Lockergesteine, angewitterte Felsgesteine bis Verwitterungslehm, Deckschichten, Auelehme, Sande, Kiese werden auf ihre physikalischen Eigenschaften untersucht. Das Ziel ist eine Sammlung von Daten als Grundlage fuer Fragen der Hydrogeologie und Grundwasserneubildung, Erdstatik und Baugrundbeurteilung, Hangstabilitaet und Hangmechanik.

Veraenderungen von physikalischen Bodeneigenschaften durch Einbringung von Reststoffen und die Auswirkungen auf den Ertrag

Die Einarbeitung organischer Reststoffe soll die physikalischen Eigenschaften der Boeden verbessern und damit die Ertragsleistung sichern helfen, b)Ermittlung der Wechselwirkungen zwischen Bodeneigenschaften, Ertrag und der Einbringung von Reststoffen; c)Gefaessversuche, Laboruntersuchungen.

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