Einer der global größten Kohlenstoffspeicher ist die organische Bodensubstanz (OBS), welche eine zentrale Quelle für die Pflanzennährstoffe Stickstoff (N) und Phosphor (P) darstellt. Bodenmikroorganismen sind die Hauptakteure beim Umsatz der OBS und damit ein zentrales Bindeglied zwischen Kohlenstoff- (C) und Nährstoffkreisläufen. Sie sind jedoch stark durch Phagen (also Viren, die Bakterien befallen) beeinflusst. In Ozeanen sterben täglich 20% der bakteriellen Zellen durch Phagen, was zu einem Umsatzpfad („viral shunt“) führt, der große Mengen organischer Substanz und damit assoziierter Nährstoffe aus bakterieller Biomasse freisetzt. Das erhöht die Produktivität der Ozeane und speichert C in bakteriellen Rückständen. Trotz ihrer hohen Abundanz in Böden wurden Phagen in der Bodenbiogeochemie kaum berücksichtigt. Meine Nachwuchsgruppe wird erstmals untersuchen wie die Biophysik des Mikrohabitats die Infektion durch Phagen und damit bakterielle Sterberaten steuert. Wir werden herausfinden, ob hierdurch ein vergleichbarer „viral shunt“ in Böden vorliegt und quantifizieren dessen Auswirkung auf Nährstoff- und CO2-Feisetzung sowie auch der Speicherung von C. Wir möchten gezielt über phänomenologische Beschreibungen hinausgehen und zugrundeliegende Mechanismen aufklären. Bodenmikrohabitate werden mit modernsten bildgebenden Verfahren zur Aufklärung mikroskaliger Strukturen charakterisiert: 3D Wasserverteilung im Habitat durch synchrotronbasierte Mikrotomographie, Verteilung der OBS mit Rasterelektronenmikroskopie und Mineralogie der Porenoberflächen mittels Raman-Mikrospektroskopie. Phagen aus Böden werden isoliert und ihre Phage-Habitat-Interaktionen erfasst, um so die Relevanz des Mikrohabitats für die Phagenausbreitung zu eruieren. Der Einfluss des Mikrohabitats auf die Infektionsrate und damit auf Stoffkreisläufe wird mittels der Kopplung molekularer Methoden mit Isotopenanwendungen untersucht werden, und zwar i) 18O-DNA Markierung (SIP) zur Erfassung der Phagenbildung sowie des bakteriellen Zellsterbens, ii) der Bestimmung der Abundanz relevanter funktioneller Gene und iii) der Quantifizierung der Mineralisationsraten durch Isotopenverdünnung. Der Einsatz isotopisch markierter Phagen (13C, 15N, 33P) wird die phageninduzierte Änderungen der Elementflüsse aufzeigen. Damit wird erstmal ein mechanistisches Verständnis erlangt, wie Bodenphagen in Interaktion mit ihrem Habitat biogeochemische Kreisläufe von globaler Bedeutung beeinflussen. Des Weiteren wird der Einfluss dynamischer Änderungen des Mikrohabitats auf Phagen untersucht sowie evolutionäre Anpassungen der Phagen an ihre Habitate. Detailliertes Prozessverständnis ist hier von höchster Relevanz um die Auswirkung anthropogener Aktivität oder des Klimawandels auf Bodenphagen vorherzusagen. Daher werden diese Erkenntnisse final in ein dynamisches Modell integriert, um erstmals die Vorhersage phageninduzierter Prozesse in Böden zu ermöglichen - für deren Einsatz in Landnutzung und Landwirtschaft.
In forest ecosystems ectomycorrhizal fungi are responsible for the mobilization of mineral nutrients from soil organic matter (SOM) resulting in a marked increase in productivity of their symbiotic host plants. In return the fungi obtain a significant amount of photosynthetic products from these plants, allowing the formation of an extensive hyphal system. These hyphae constitute a major part of soil biomass and, ultimately, a major source for SOM formation. While plant-fungal nutrient exchange has been analyzed extensively, this proposal is focused on the fungal contribution to SOM formation and on the processes leading to the acquisition of nutrients by the fungi. These two processes will be studied separately and in a quantitative way using isotopic labeling in soil bioreactors. Analysis of the fate of 13C labeled fungal material (Laccaria bicolor) in soil bioreactors will tell how fast and to what extent the various fractions of hyphal biomass are transformed into non-living SOM. As potential molecular or structural markers for SOM formation from fungal hyphae we will analyze characteristic remnants of fungal hyphae in SOM using scanning electron microscopy, DNAfragments using a PCR approach for the fungal rRNA internal transcribed spacerregions and biochemical markers like fatty acids and ergosterol. The impact of ectomycorrhizal mycelia supported by Pinus sylvestris plantlets on 13C- and 15N-labeled SOM and on microbial biomass will be analyzed in separate soil bioreactor experiments.
Die Schutzkulisse der Moor- und Anmoorböden dient zum Vollzug des Dauergrünlanderhaltungsgesetzes (DGLG) und zur Anwendung im Rahmen der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) der Europäischen Union in Bezug auf den Standard GLÖZ 2 (Schutz von Feuchtgebieten und Mooren). Die Karte der Moor- und Anmoorböden zeigt Flächen nach DGLG § 3 Abs. 1, Satz 1, Nr. 6 und 7 sowie nach dem GLÖZ 2 Standard der GAP als orientierende Darstellung. Sie dient der Landwirtschaftsverwaltung beim Vollzug der Regelungen und gibt den Landwirtinnen und Landwirten Auskunft über die zur Prüfung der Anträge verwendeten Unterlagen. Für die Zugehörigkeit zur Kulisse der Moor- und Anmoorböden gelten folgende Mindestanforderungen: Im Boden bis 40cm unter Flur gibt es eine mindestens 10cm mächtige Schicht mit mindestens 15% Humus. Diese Prozentzahl entspricht den bodenkundlichen Kriterien für einen anmoorigen Boden, für Moorböden werden 30% Humus in einer Mächtigkeit von 30cm gefordert. Dabei ist zu beachten, dass sich die humusreiche Schicht entsprechend der Definition nicht zwingend an der Geländeoberfläche befinden muss. Die Karte wurde aus vorhandenen Informationsgrundlagen abgeleitet und durch Beprobung und Laboranalytik abgesichert. Es wird nicht nach Anmoor und Moor und auch nicht nach der Mächtigkeit der humosen Schichten differenziert. Es werden zusammenhängende Flächen >2 ha dargestellt. Ausnahmen gelten für inhaltlich zusammengehörige Flächen, die durch topographische Elemente wie Straßen und Fließgewässer voneinander getrennt vorliegen. Bei ihnen muss die Summe der Einzelflächen >2 ha sein. Die Karte ist nicht auf die landwirtschaftlich genutzte Fläche beschränkt sondern zeigt die Moore und Anmoore über alle Nutzungsarten.
Stable isotope ratios of various elements including H ((D), C, N, and S have been related to origin and turnover of soil organic matter (OM), because incomplete (bio)chemical reactions fractionate stable isotopes. On a global scale, the (D values in precipitation are related to the number of rain events that water vapor undergoes on its way to the poles, across mountains or towards inland because of evaporation/condensation-related isotope fractionation. As plants rely on local water sources that reflect the global distribution of (D values in precipitation for biosynthesis, C-bonded H in soil OM might show a geographically ordered distribution of (D values on a global scale. However, C-bonded (D values in soil OM might locally be modified by organic matter turnover. Our objectives are to 1) establish a method for the analysis of (D values of C-bonded H in soil, 2) determine the relationship between (D values in precipitation and in C-bonded H of soil OM on a global scale, 3) quantify the effect of decomposition on C-bonded (D values in soil OM with laboratory incubations and by assessing the vertical distribution of (D values in C-bonded H of soil OM in different climates (litter to subsoil). The proposed project adds a novel quantitative tool in Physical Geography to improve our understanding of C sequestration and turnover at the global scale.
Die Gründung von Städten hat das Hirten-Nomadentum und die Umwelt in der Mongolei grundlegend verändert. Jedoch ist nicht bekannt, wie die Versorgung einer städtischen Bevölkerungsagglomeration im Herzen der mongolischen Steppe aufrechterhalten wurde und wie diese von der umgebenden Umwelt getragen wurde. In unserem Projekt werden wir daher die frühere Landnutzung und die Brandhistorie im Zusammenhang mit paläoklimatischen Veränderungen und dem Aufstieg und Niedergang der Städte erforschen. Auf lokaler Ebene wollen wir dabei untersuchen, ob und wie sich die Abfallentsorgung zwischen nomadischen und städtischen Haushalten zu bestimmten Zeiten unterscheidet. Zum Verständnis regionaler Prozesse analysieren wir kolluviale Ablagerungen in der Annahme, dort Hinweise auf die damalige Landwirtschaft zu finden. Durch Untersuchungen von Seekernen erwarten wir schließlich Informationen darüber, wie urbane und nicht-urbane Phasen mit überregionalen Brandereignissen und der Ausbreitung von Gehölzen korrelieren. Um diese Ziele zu erreichen, werden Nährstoffe, Isotopenzusammensetzungen und Biomarker analysiert, die in der Umwelt stabil sind: Zur Lokalisierung der organischen Abfälle untersuchen wir unterschiedliche P-Formen, zusätzlich liefern Sterole und Gallensäuren Informationen über deren Herkunft, z.B. menschlichen oder tierischen Ursprungs. Zum eventuellen Nachweis eines Anbaus von C4-Pflanzen, erfassen wir die Stabil Isotopen-Zusammensetzung der organischen Bodensubstanz; mittels Lignin-Analysen unterscheiden wir ehemals bewaldete und unbewaldete Gebiete. Zur Rekonstruktion von Feuerregimen werden Analysen von schwarzem Kohlenstoff und (methylierten) polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen durchgeführt. Insgesamt werden wir damit zu einem besseren Verständnis beitragen, wie die Versorgung der Städte mit den damaligen Umwelt- und Landnutzungsbedingungen zusammenhängt.
Bodenmikroorganismen können Phosphor (P) sowohl mobilisieren als auch immobilisieren und beeinflussen daher stark die P-Verfügbarkeit für Pflanzen. In diesem Projekt stellen wir die Hypothese auf, dass das Verhältnis vom mikrobiellen P zum labilen P, mit der Entwicklung von P erwerbenden zu P recycelnden Ökosystemen zunimmt. Mikrobielle und pflanzliche P-Aufnahme wird mittels 33P untersucht, der in pflanzlicher und mikrobieller Biomasse und in pflanzlichen und mikrobiellen Lipiden quantifiziert wird. In welchem Maß Mikroorganismen P während des Abbaus von organischer Bodensubstanz mineralisieren und immobilisieren, wird mit einem 14C/33P markiertem Monoester überprüft. Die saisonale Dynamik von tatsächlicher und potentieller P-Mobilisierung (33P-Verdünnung und Phosphatase-Aktivität) und mikrobieller P-Immobilisierung wird anhand von Böden, die den Übergang von erwerbenden zu recycelnden Ökosystemen repräsentieren, analysiert. Darüber hinaus wird der Beitrag des P aus der organischen Auflage zum mikrobiellen P anhand eines Feldexperiments untersucht. Die räumlichen Muster mikrobieller und pflanzlicher P-Mobilisierung in der Rhizosphäre werden anhand der Verteilung von saurer und alkalischer Phosphatase-Aktivität (Boden-Zymographie) und Rhizodeposition (14C-Imaging) analysiert.
Protisten stellen den größten Teil der eukaryotischen Vielfalt im Boden dar. Ihre Zellzahlen können Hunderttausende und mehr pro Gramm Boden erreichen, und sie weisen ein breites Spektrum funktioneller Gruppen auf, die eng mit terrestrischen Kohlenstoffflüssen verknüpft sind (z. B. Heterotrophe, Saprotrophe und sogar Phototrophe). Ihre Rolle im Kohlenstoffkreislauf im Leben, als mikrobielle Räuber, und insbesondere im Tod, als mikrobielle Nekromasse (NM), ist jedoch nahezu uncharakterisiert. Aufbauend auf dem Rahmen des SPP SoilSystems untersucht dieses Projekt die Rolle und den Beitrag der Protistanprädation und der Protistan-NM zu den Kohlenstoffflüssen im Boden. In einer Reihe kontrollierter Mikrokosmos-Experimente charakterisieren wir zunächst den Verbrauch von Protistan-NM im Vergleich zu Pilz- und Bakterien-NM durch das Bodenmikrobiom. Durch DNA-SIP mit 13C-markierter Protistan-Nekromasse identifizieren wir organismische Präferenzen und verfolgen den Kohlenstofftransfer innerhalb der mikrobiellen trophischen Netzwerke des Bodens für verschiedene NM-Pools. Mittels Kalorimetrie werden wir untersuchen, wie Protistan-NM im Vergleich zu den besser bekannten bakteriellen und pilzlichen NM-Pools zu den Energieflüssen im Boden beiträgt. In einem zweiten Mikrokosmos-Experiment werden wir untersuchen, ob der Gehalt an organischer Bodensubstanz als wichtige Randbedingung den Verbrauch von Protistan-NM durch Bodenmikrobiota und ihre Netzwerke beeinflusst. Schließlich werden wir im Rahmen des gemeinsamen Experiments „Funktionale Komplexität“ ermitteln, wie Bodenmanagement Bodenprotistan-Gemeinschaften moduliert, wie die Komplexität dieser Gemeinschaften zu emergenten Eigenschaften des Bodenmikrobioms (d. h. Resistenz und Widerstandsfähigkeit) durch Prädation beiträgt, und feststellen, ob die Dynamik von Protistan-Gemeinschaften nach Störungen den Kohlenstoffkreislauf über einen Komplexitätsgradienten hinweg beeinflusst. Zusammengenommen werden diese Experimente, die im Rahmen des SPP-Konsortiums kollaborativ durchgeführt werden, die Hypothesen AC von SoilSystems untersuchen und gleichzeitig die bislang umfassendste Analyse des Beitrags lebender und toter Protisten zum Kohlenstoffkreislauf und zu den Energieflüssen im Boden liefern.
It is well established that reduced supply of fresh organic matter, interactions of organic matter with mineral phases and spatial inaccessibility affect C stocks in subsoils. However, quantitative information required for a better understanding of the contribution of each of the different processes to C sequestration in subsoils and for improvements of subsoil C models is scarce. The same is true for the main controlling factors of the decomposition rates of soil organic matter in subsoils. Moreover, information on spatial variabilities of different properties in the subsoil is rare. The few studies available which couple near and middle infrared spectroscopy (NIRS/MIRS) with geostatistical approaches indicate a potential for the creation of spatial maps which may show hot spots with increased biological activities in the soil profile and their effects on the distribution of C contents. Objectives are (i) to determine the mean residence time of subsoil C in different fractions by applying fractionation procedures in combination with 14C measurements; (ii) to study the effects of water content, input of 13C-labelled roots and dissolved organic matter and spatial inaccessibility on C turnover in an automatic microcosm system; (iii) to determine general soil properties and soil biological and chemical characteristics using NIRS and MIRS, and (iv) to extrapolate the measured and estimated soil properties to the vertical profiles by using different spatial interpolation techniques. For the NIRS/MIRS applications, sample pretreatment (air-dried vs. freeze-dried samples) and calibration procedures (a modified partial least square (MPLS) approach vs. a genetic algorithm coupled with MPLS or PLS) will be optimized. We hypothesize that the combined application of chemical fractionation in combination with 14C measurements and the results of the incubation experiments will give the pool sizes of passive, intermediate, labile and very labile C and N and the mean residence times of labile and very labile C and N. These results will make it possible to initialize the new quantitative model to be developed by subproject PC. Additionally, we hypothesize that the sample pretreatment 'freeze-drying' will be more useful for the estimation of soil biological characteristics than air-drying. The GA-MPLS and GA-PLS approaches are expected to give better estimates of the soil characteristics than the MPLS and PLS approaches. The spatial maps for the different subsoil characteristics in combination with the spatial maps of temperature and water contents will presumably enable us to explain the spatial heterogeneity of C contents.
Basierend auf Laborversuchen zur Bindung von Schwermetallen an Huminstoffe wird versucht, die Bedeutung des Humus fuer die Festlegung oder Mobilisierung von Schwermetallen im Boden und somit fuer die Pflanzenverfuegbarkeit zu evaluieren. Als Methoden kommen Gefaessversuche, Sandkulturversuche und Naehrloesungsversuche zur Anwendung. Die Ergebnisse des ersten Gefaessversuches lassen einen Einfluss des Huminstoffsystems auf die Geschwindigkeit und Staerke der Festlegung von kuenstlich aufgebrachtem Zn und Cd erkennen.
Es handelt sich bei den Daten um einen inhaltlichen Auszug aus dem Entwurf der BÜK 250 (Stand 03/2015). Darstellung der Böden, die auf Veränderungen des Klimas empfindlich reagieren. Hierbei handelt es sich um Moore, Anmoore, Moorgleye und Gleye (Böden mit hohen Humusgehalten). Die Böden mit hohen Humusgehalten wurden der BÜK250 von Schleswig-Holstein entnommen. Die Karte ist nicht mit der Karte der Torf-, Moor- und Anmoorverbreitung von Schleswig-Holstein oder anderen Darstellungen mit organischen Böden gleichzusetzen. Die vorliegenden Daten entsprechen den Darstellungen des Landschaftsrahmenplans-SH 2019. Unter Umständen sind mittlerweile aktuellere Datensätze verfügbar.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 793 |
| Land | 82 |
| Wissenschaft | 12 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Agrarwirtschaft | 2 |
| Chemische Verbindung | 2 |
| Daten und Messstellen | 12 |
| Ereignis | 4 |
| Förderprogramm | 719 |
| Gesetzestext | 2 |
| Text | 62 |
| Umweltprüfung | 7 |
| unbekannt | 59 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 108 |
| offen | 754 |
| unbekannt | 5 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 734 |
| Englisch | 251 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 14 |
| Bild | 4 |
| Datei | 12 |
| Dokument | 52 |
| Keine | 599 |
| Unbekannt | 3 |
| Webdienst | 21 |
| Webseite | 224 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 812 |
| Lebewesen und Lebensräume | 783 |
| Luft | 526 |
| Mensch und Umwelt | 864 |
| Wasser | 521 |
| Weitere | 851 |