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Wadden Sea carbon stock dynamics during thirty years of summer polder restoration

Salt marshes along the Wadden Sea coast are often shaped by anthropogenic alterations to their hydrology and sedimentation. To investigate the effects of hydrological restoration through summer dike openings on soil carbon storage capacities, soil samples were collected from four study sites along the Lower Saxony Wadden Sea coast, Germany. Each site featured restored areas, i.e., former summer polders reconnected to tidal exchange, and reference salt marshes adjacent to the polders. The polders varied in restoration age, i.e., 0 (control, not restored), 8, 14, and 28 years, forming a chronosequence for temporal analysis, while the reference salt marshes remained unchanged. Soil samples were taken along transects that represented different marsh zones, including pioneer, lower salt marsh, and upper salt marsh. The soil samples covered soil layers down to a depth of 100 cm and were collected in five sections of 20 cm using an Edelman corer. Total carbon, organic carbon, and inorganic carbon were analyzed using CN-elementary analysis and calcimeter methods. This dataset provides valuable insights into the potential of hydrological restoration measures to enhance soil carbon sequestration in salt marshes.

Analytical data from stepped thermal analysis of agricultural soils in Saxony

The continuous agricultural soil monitoring program (BDF) by the Saxon State Office for Environment, Agriculture, and Geology (LfULG) is operational since 1995, collecting and analysing samples periodically from 60 monitoring sites across Saxony, Germany. Stepped thermal analysis allows for the fast and cost-effective determination of different carbon fractions of ground soil samples. This dataset reports the analysis of 902 archive samples from the Soil Monitoring Program of the State Office for Environment, Agriculture, and Geology (LfULG) collected between 1995 and 2023, and 462 samples collected during a sampling campaign in September 2023. We report the thermal soil carbon fractions TOC400, ROC (ROC600), and TIC900 measured in air-dried and ground samples according to DIN19539 / DIN EN 17505 using an Elementar soliTOC cube. This dataset is part of a mid-infrared soil spectral library for agricultural soils in Saxony, Germany.

Diffuse reflectance spectra of agricultural soils in Saxony

The continuous agricultural soil monitoring program (BDF) by the Saxon State Office for Environment, Agriculture, and Geology (LfULG) is operational since 1995, collecting and analysing samples periodically from 60 monitoring sites across Saxony, Germany. Mid-Infrared Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy (mid-DRIFTS) is a promising analysis technique that allows for the determination of several soil properties simultaneously using chemometric models. For the calibration of such models, a Soil Spectral Library (SSL) including both soil spectra and analytical reference data is required. This dataset consists of soil spectra of 902 archive samples from the Soil Monitoring Program of the State Office for Environment, Agriculture, and Geology (LfULG), which were collected between 1995 and 2023, as well as soil spectra of 462 samples collected during an intensive sampling campaign in September 2023. Mid-IR spectra were recorded from 7500 cm⁻¹ to 400 cm⁻¹ at a resolution of 1 cm⁻¹ from air-dried and ground fine soil samples, using a Bruker Alpha II DRIFT with 32 device-internal replicate scans and averaging the spectra of four sample replicates. This dataset is part of a mid-infrared soil spectral library for agricultural soils in Saxony, Germany.

SaxSSL: A mid-infrared Soil Spectral Library for the agricultural soils of Saxony, Germany

This dataset presents a mid-Infrared Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy (mid-DRIFTS) Soil Spectral Library (SSL) for agricultural soils in Saxony, Germany. The SSL was developed using archive soil samples from the Soil Monitoring Program of the State Office for Environment, Agriculture, and Geology (LfULG). A total of 123 physicochemical soil properties (with varying availability) are included in the presented dataset, covering soil organic carbon, total nitrogen, various total and extractable elemental contents, soil pH, cation exchange capacity, particle size distribution, bulk density and soil water retention. In addition to archive samples, the dataset includes supplementary soil samples collected during an intensive sampling campaign in September 2023, which also incorporates soil physical properties data. Mid-IR spectra were recorded from 7500 cm-1 to 400 cm⁻¹, using a Bruker Alpha II DRIFT. All samples were (re-) analysed using stepped thermal analysis according to DIN 19539 / DIN EN17505. The presented SSL was built as part of the LfULG project FuE 42-Z771/2 and constitutes the foundation for integrating quantitative mid-DRIFTS as an analytical tool in Saxony's agricultural soil monitoring program.

Biologische Sanierung von belasteten Boeden

Belasteter Boden wird in der Regel verbrannt oder deponiert. Durch spezielle Bakterien und Hefen koennen die Belastungen zum Teil sehr erheblich abgebaut werden. Im Vordergrund dieses Projektes steht die Analyse der Boeden. Eine Pilotanlage ist in Planung. Der erste Abschnitt der Forschungsarbeit umfasst die Analyse von Boeden auf Mineraloelkohlenwasserstoffen in ihrer Konzentration und Zusammensetzung. Die Sanierung der Bodenproben stellte sich je nach Art der Kohlenwasserstoffe unterschiedlich dar. Der zweite Schritt der Forschungsarbeit umfasst die Analyse von Boeden auf Ruestungs- und Sprengstoffrueckstaende. Erste Erkenntnisse der Sanierungserfolge sind fruehestens Ende 1996 zu erwarten.

Ressortforschungsplan 2023, Analytik von Bodenproben auf Mikroplastik für die Erarbeitung von Hintergrundgehalten für Deutschland

Im Refoplanvorhaben FKZ: 3720 72 288 0 wurden von 2020 bis 2024 Bodenproben von 600 nach statistischen Vorgaben ermittelten Standorten in Deutschland genommen und eingelagert. Die eingelagerten Bodenproben werden im vorliegenden Projekt aufbereitet, extrahiert und analysiert. Es werde sowohl Partikelanzahlen als auch Massenanteile der Kunststoffe erfasst. Die Ergebnisse sollen dazu verwendet werden, das Ausmaß der Kunststoffgehalte in Böden mit nichtspezifischer Belastung darzustellen und die Hintergrundbelastung zu beschreiben.

Festigkeiten nichtbindiger Böden

Herleitung von Korrelationen zur realitätsnahen Beurteilung der Festigkeiten nichtbindiger Böden Die Datenbasis bestehender Korrelationen zur Ermittlung der Festigkeiten nichtbindiger Böden anhand von Drucksondierungen ist gering. Mittels Untersuchungen in einer Versuchsgrube sowie Labor- und Feldversuchen sollen Korrelationen aufgestellt werden, um eine sichere und wirtschaftliche Bemessung zu ermöglichen. Aufgabenstellung und Ziel Das maßgebliche Kriterium zur Bemessung von Bauteilen sowie zur Beurteilung von Standsicherheiten ist neben dem Grundwasserstand die Festigkeit, d. h. die Scherfestigkeit und die Kompressibilität der anstehenden Böden. Während bei Festgestein und bindigen Böden (Tone und Schluffe) vornehmlich direkte Elementversuche an entnommenen Bodenproben im Labor ausgeführt werden, kommen bei nichtbindigen Böden (Sande und Kiese) indirekte Verfahren mittels Sondierungen in Verbindung mit Korrelationen zur Anwendung. Von den unterschiedlichen Sondierverfahren kommt heutzutage überwiegend die Drucksondierung (CPT – Cone Penetration Test) zur Anwendung, um auf die Festigkeiten und die Schichtenfolge der Böden in situ zu schließen. Wie Untersuchungen (z. B. Melzer 1968; Lunne et al. 1997) gezeigt haben, ist das Sondierergebnis einer CPT, d. h. der Spitzenwiderstand und die Mantelreibung, abhängig von diversen Eigenschaften des anstehenden Bodens, wie z. B.: Kornform, Kornverteilung, Lagerungsdichte, Chemismus, Grundwasserstand. Derzeitige Korrelationen (z. B. DIN EN 1997-2, 10/2010) gehen auf einige der Parameter, insbesondere die Kornverteilung, ein. Die Datengrundlage zur Herleitung der derzeit verwendeten Korrelationen basiert lediglich auf oberflächennahen Untersuchungen; die Datenbasis ist gering. Eine Interpretation durch den Sachverständigen für Geotechnik auf Grundlage lokaler Erfahrungen wird daher in den Normen empfohlen. In der norddeutschen Tiefebene stehen regionaltypische nichtbindige Böden in weiten bauwerksrelevanten Bereichen an. Zur realitätsnahen Beurteilung der Festigkeiten dieser Böden sind systematische experimentelle Untersuchungen von Drucksondierungen in einem labortechnischen Druckbehälter (Bild 1) durchzuführen und folglich eigene Korrelationen aufzustellen. Hierbei ist in die unterschiedlichen Ablagerungsmilieus, wie z. B. marine Sedimente, glaziale Schmelzwassersande und Beckensande zu unterscheiden. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) In der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) werden Aufschlüsse für die Erkundung des Baugrunds in großem Umfang als Sondierungen ausgeführt und bilden die Grundlage für die Bewertung des Baugrundes. Nur durch eine zutreffend ermittelte Scherfestigkeit und Kompressibilität des Baugrundes können Bauteile wie Uferwände, Baugrubenwände und -sohlen, Rückverankerungen, Pfähle, etc. wirtschaftlich und ressourcenschonend und gleichzeitig sicher dimensioniert werden. Des Weiteren können mithilfe einer besseren Kenntnis der Festigkeitseigenschaften von Böden Standsicherheiten bestehender Strukturen realitätsnäher berechnet werden, was z. B. bei bestehenden übersteilen Böschungen an Kanälen das Entscheidungskriterium für die weitere Vorgehensweise (Erhalt, Beobachtungsmethode, Ertüchtigung, Neubau) ist. Abschließend kommt den o. g. Parametern in der Planung eine bedeutende Rolle bei der Festlegung geeigneter Bauverfahren zu. Untersuchungsmethoden Es sind experimentelle Untersuchungen in einem labortechnischen Druckbehälter, auch Kalibrierkammer genannt (Bild 1), zur Erstellung eigener Korrelationen vorgesehen. Hierbei sind unter definierten Bedingungen unterschiedliche Korngemische zu untersuchen, um verschiedene Einflussparameter wie z. B. Kornverteilung, Korngröße, Kornform, Lagerungsdichte, etc. und auf das Sondierergebnis zu untersuchen. (Text gekürzt) Herleitung von Korrelationen zur realitätsnahen Beurteilung der Festigkeiten nichtbindiger Böden Die Datenbasis bestehender Kor

Ein Pollenprofil aus dem Hafenbecken von Elaia/Pergamon als Schlüssel zur Erforschung des Vegetationswandels in der Nordwesttürkei in den letzten 7500 Jahren

Ein bereits bestehendes und nach sedimentologischen Kriterien analysiertes Bohrprofil aus dem geschlossenen Hafenbecken von Elaia, der ehemaligen Hafenstadt Pergamons, soll im Rahmen dieses Antrags palynologisch analysiert werden. Ziel ist es, die vegetationsgeschichtliche Entwicklung der Region zu rekonstruieren. Über dieses Gebiet in der Nordwesttürkei gibt es bisher keine verlässlichen paläobotanischen Befunde, so dass das Projekt eine Wissenslücke schließt. Eine Vorstudie hat gezeigt, dass das Geoarchiv Hafenbecken sich bestens zur Pollenanalyse eignet, da es (i) pollenhöffig ist, (ii) eine chronologisch kontinuierliche Schichtenfolge aufweist und (iii) die letzten 7500 Jahre, also die Zeit seit dem späten Atlantikum, umfasst. Damit könnte es helfen, die bedeutende Frage nach dem Einfluss des Klimas einerseits und des Menschen andererseits einer Klärung näher zu bringen. Elaia erlebte als Militär- und Handelshafen von Pergamon eine Blüteperiode im Zeitraum 300 v. Chr. - 300 n. Chr. Ein besonderer Fokus der Untersuchungen liegt daher auf den Vegetations- und Umweltveränderungen durch die Gründung, Blüte und Aufgabe der Siedlung.

Rückstandsgehalte und Verteilung von subtherapeutischen Antibiotika in Feedlot-Böden

Feedlots sind v.a. in Nordamerika verbreitete Tierproduktionsbetriebe mit intensivster Freilandhaltung. Es wird vermutet, dass Feedlots Brennpunkte einer Umweltbelastung mit pharmazeutischen Antibiotika sind, da große Tierbestände gehalten werden, die regelmäßig Antibiotika erhalten. Es wurden Bodenproben von einer Grasland-Kontrolle sowie Boden- und Tierdung-Proben von Bodenprofilen eines gewerblichen und eines experimentellen Feedlots entnommen und analysiert. Rückstände der üblicherweise verwendeten Antibiotika Sulfamethazin, Chlortetracyclin und Tylosin wurden mit unterschiedlichen Konzentrationen in Dung, Boden und Wasser gefunden. Die Ergebnisse weisen auf eine nicht unerhebliche Persistenz, Tiefenverlagerung und insbesondere Oberflächenabfluss der Antibiotika Sulfamethazin und Chlortetracyclin hin.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Sub project: Core Project 9 'Soil' Linking biodiversity and land use to soil functions

Böden sind als Standort für Pflanzen und Lebensraum für eine Vielzahl von Mikroorganismen ein integraler Bestandteil von Ökosystemen. Das Kernprojekt Boden stellt grundlegende Daten über Bodeneigenschaften und Bodenfunktionen bereit. Wir organisieren zudem koordinierte Bodenprobenahmen auf den Experimentier-Flächen (EP) und beteiligen uns an der Synthese in den Biodiversitäts Exploratorien (BE). Im Vordergrund steht dabei die Fragestellung, wie sich Landnutzung und Biodiversität auf den Eintrag, die Speicherung und die Stabilität von Kohlenstoff und Nährstoffen im Boden auswirken. In der vergangenen Projektphase der BE haben wir 2017 die koordinierte Bodenprobenahme auf allen EP wiederholt und grundlegende Bodenparameter für weitere Projekte zur Verfügung gestellt. Wir haben zudem das Monitoring des Streufalls auf allen Waldflächen fortgesetzt. Wir konnten zeigen, dass der Streufall in den ungenutzten Wäldern größer als in genutzten Wäldern war, wozu insbesondere die größere Menge an Zweigen, Ästen und Früchten im ungenutzten Wald beitrug. Die Umsatzzeiten von Kohlenstoff in der organischen Auflage zeigen, dass diese sowohl durch den Standort (z.B. pH Wert, Nährstoffverfügbarkeit) als auch durch die Qualität der Streu beeinflusst werden. Der Abbau von organischer Substanz wurde auf allen Experimentier-Flächen in situ durch Messung der Bodenatmung bestimmt. Durch die Trockenheit im Sommer 2018 waren die gemessenen Bodenatmungsraten gering. Trotzdem konnten im Wald Effekte der Untersuchungsregion, der Landnutzung und der Hauptbaumart nachgewiesen werden. Die Nährstoffauswaschung wurde mit Austauscherharzen im Jahr 2018/19 kumulativ bestimmt, so dass die Analyse noch nicht abgeschlossen ist. In der kommenden Projektphase werden wir das Bodenmonitoring auf allen EP fortsetzen. In enger Kooperation mit anderen Projekten werden wir eine weitere Bodenprobenahme auf allen 300 EP organisieren. Diese Probenahme wird dann auch die neu etablierten Wald- und Grünlandexperimente einschließen. Auf allen Flächen werden wir grundlegende Bodeneigenschaften und Indikatoren für die Bodenqualität bestimmen, auch um die Vergleichbarkeit der neuen Versuchsflächen mit den bisherigen Untersuchungsflächen (den Kontrollflächen) sicherzustellen. Wir werden das Bodenprobenarchiv sowie das Streufall-Monitoring in den BE fortführen. Da die zentrale Frage des Waldexperiments ist, inwiefern ein Lückenschlag durch geänderte Resourcenverfügbarkeit die Biodiversität beeinflusst, werden wir in den neu etablierten Lücken sowohl den Streueintrag, als auch die Nährstoffverfügbarkeit im Boden bestimmen. Wir werden überprüfen, ob diese Änderungen in der Nährstoffverfügbarkeit durch den Abbau von organischer Bodensubstanz bedingt werden. Dazu werden wir die Bodenatmung, Enzymaktivitäten, den Streuabbau und die Aktivität der Bodenfauna bestimmen. Zusätzlich zu unseren bisherigen Synthese-Aktivitäten werden wir dann zur gemeinsamen Bewertung des Waldexperimentes beitragen.

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