Der menschliche Einfluss durch Landnutzung hat global zu starken Veränderungen in der Bodenentwicklung geführt und verursachte Verluste von Kohlenstoff aus terrestrischen Ökosystemen. Trotz relativ langsamer netto-Änderungen ist organische Bodensubstanz eine der wichtigsten Speichergrößen für Kohlenstoff. Der heutige Stand der Forschung zeigt dass die Größe der Quellen- oder Senkenfunktion von Böden für atmosphärisches Kohlenstoffdioxid von Bodeneigenschaften abhängt, die wiederum das Ergebnis pedogenetischer Prozesse sind. Bisher wurden allerdings Landnutzung und Kohlenstoffspeicherung kaum hinsichtlich ihrer Verbindung mit pedogenetischen Prozessen erforscht. Ein Grund ist sicherlich dass es kaum Referenzflächen gibt, die sicher als natürlich bezeichnet werden können aber trotzdem vergleichbare Bedingungen zu genutzten Flächen aufweisen. In der Region Cusco in den peruanischen Anden haben wir solche natürlichen Flächen identifizieren können. Sie liegen an abgelegenen Berghängen und sind nur mit Bergsteigerausrüstung zu erreichen, sind aber direkt mit Flächen benachbart die seit Jahrtausenden durch extensive Weidewirtschaft gekennzeichnet sind. Unsere Hypothesen lauten (a) Landnutzung und assoziierte Veränderungen in der Vegetation beeinflussten die Bodenentwicklung so stark dass sich in natürlichen und genutzten Böden unterschiedliche Klassifikationseinheiten entwickelten und (b) Landnutzung und veränderte Bodenentwicklung haben die relative Bedeutung von Mechanismen der Stabilisierung organischer Bodensubstanz verschoben. Um diese Hypothesen zu untersuchen werden Bodenklassifizierung und Indikatoren der Profilentwicklung genutzt und mit der Verteilung der organischen Bodensubstanz in Fraktionen unterschiedlicher Stabilisierungsmechanismen in Verbindung gebracht. Die Verbindung von Aspekten der Bodengenese mit der Stabilisierung der organischen Bodensubstanz wird das Verständnis des menschlichen Einfluss auf Kohlenstofffestlegung im Boden verbessern und kann somit helfen Strategien zu entwickeln die den Landnutzungsinduzierten Verlust von Kohlenstoff in die Atmosphäre verringern.
Projektziel ist die Ermittlung der Umsetzungsdynamik sowie der Mineralisierung- und Stabilisierungsprozesse organischer Bodensubstanz unterschiedlicher Stabilität unter unterschiedlichen landwirtschaftlichen Bearbeitungsmaßnahmen. Trotz unseres bereits umfangreichen Wissensstandes über die Kohlenstoffdynamik im Boden, treten in aktuellen Kohlenstoff-Bilanzierungen immer wieder Unsicherheiten bezüglich der Größe und des Umsatzes von unterschiedlich stabilen Kohlenstoff-Pools im Boden auf. Zur Erstellung und Validierung von Kohlenstoff-Modellen liegen allgemein nur wenige sichere Daten vor. Relativ wenig bekannt sind im Besonderen die Mechanismen und Transferraten von Kohlenstoff-Fraktionen zwischen labilen Pools mit raschem Umsatz und stabileren Pools mit bis zu mehreren Jahrzehnten andauernden Umsätzen. Für die Evaluierung bzw. Verbesserung von bestehenden Kohlenstoffmodellen sind diese Pool-Größen und deren Umsetzungsraten allerdings von entscheidender Bedeutung. Der 14C-Freiland-Langzeitversuch, der bereits 1967 in Fuchsenbigl in Niederöstereich nahe Wien errichtet und seitdem konsequent geführt wurde, bietet die in Österreich einmalige Chance, den Umsatz und die Bilanz des 1967 ausgebrachtem, markiertem Dünger-Kohlenstoff unter unterschiedlichen Fruchtfolgesystemen (Schwarzbrache, Sommerweizen, Fruchtfolge) über eine Periode von 35 Jahren zu untersuchen. Aufgrund dieser ausgesprochen langen Versuchsdauer sollte es möglich sein, tiefergehende Erkenntnisse über die Kohlenstoffdynamik, im Besonderen über Kohlenstoff-Pools mit langsameren Umsetzungsraten, zu gewinnen. Ziel dieses Projektes ist daher, die Größe, Struktur und Umsetzungsdynamik von unterschiedlichen Kohlenstoffpools mittels Partikelgrößen-Fraktionierung an ausgewählten Bodenproben zweier Langzeitversuche mit unterschiedlicher Bewirtschaftung zu ermitteln. Diese Ergebnisse sollen mit chemischen, isotopischen und spektroskopischen Analysen des Gesamtbodens (ohne Fraktionierung) in Einklang gebracht werden. Im besonderen erscheint es wichtig, die Rolle des Bodenhumus im Kohlenstoff-Stabilisierungsprozess besser abschätzen zu können. Abschließend werden die über die ganze Versuchsdauer erhobenen Daten verwendet, um die Kohlenstoff-Bilanzierung der untersuchten Freilandversuche unter unterschiedlichen Bewirtschaftungsmaßnahmen zu erstellen. Schlussendlich sollen diese Daten in die Validierung und Verbesserung bestehender Kohlenstoffmodelle einfließen.
Soil organic matter is very important for many soil functions. How long carbon remains in the soil is a key factor, but until now this has been little understood. Samuel Abiven and his team would like to raise the understanding of the dynamics of soil carbon. They are particularly concerned with the reaction of the soil organic matter to climate change and to changes in land use. The soil organic matter consists of a mixture of organic molecules that come from plant residues, as well as micro-organisms that decompose these residues in the soil and transform them. The soil organic matter contains a significant amount of the carbon, which, in terms of quantity comes globally to almost three times more than the amount contained in the atmosphere in the form of carbon dioxide and methane. In the soil, the carbon is however turning over much more slowly than in the atmosphere or with plant biomass. Soils can therefore be a sink for carbon, but also serve as a source, if conditions change and decomposition is accelerated. Climate change, for instance, can modify micro-organism activity as well as the structure of the soil organic matter. Changes in land use can change the physico-chemical properties, as well as the kind of litter material that penetrates the soil. The investigations will be coordinated with the research team of Frank Hagedorn (WSL) and Tim Eglinton (ETH Zurich). It is currently difficult to characterise the development of soil organic matter underlying these changes. It depends to a large part on the vulnerability of the organic soil matter to these changes. The project examines the vulnerability of soils, which - just like forest soils - possess a very high level of organic matter and therefore have a higher risk of losing soil matter as a consequence of climate and land use changes. The team, in so doing, is searching for possibilities to ascertain the vulnerability of the soils by examining their properties. It is be possible in this way to identify the most endangered soils and take suitable protective measures.
Soil degradation threatens human resources under current global change regime. As such, indicators for soil degradation are urgently needed to survey and monitor short term and long term impacts on soils. With this proposed study we aim to delineate indicators for soil erosion and carbon degradation during soil erosion in grassland and forest soils of the Alps qualitatively and quantitatively. The latter will be investigated at two test site in the Swiss Alps (Goms, Canton Valais and Val Piora, Canton Ticino) where data on 137Cs based erosion rates are already available. We further aim to develop a concept to use isotope depth profiles as well as ash contents as indicators for wetland disturbance (draining, nutrient input or climate change warming). In combining stable isotope profiles and ash content data we aim to quantify carbon degradation due to disturbance by draining or nutrient input. A gradient of wetlands ranging from the northern most Europe 200 km north of the polar cycle down to the Alps will be investigated to test our hypotheses.
Ziel des Verbundes 'KULUNDA' ist die wissenschaftliche Aufarbeitung der Konversion von Steppen-Ökosystemen in großflächige agrarische Nutzung, wobei die Möglichkeiten einer verbesserten Nutzungsstrategie - unter Berücksichtigung absehbarer Effekte des Klimawandels - untersucht werden sollen. Das Vorhaben trägt dazu bei, die Entwicklung der Region auf soziale Stabilität, nachhaltige Nutzung und eine gezielte Regeneration natürlicher Ressourcen auszurichten. Der Beitrag der Universität Göttingen beinhaltet: (1) Untersuchungen zu C-Vorräten im Boden, Experimente zum C-Eintrag durch die Pflanzen im Boden und zur Stabilität des C. Untersuchen in Abhängigkeit von Landnutzung, Region und Bodentyp bzw. Bodeneigenschaften. (2) Es wird für Modellfarmen in 3 Steppenzonen die Betriebs-und Investitionsoptimierung durch agrarökonomische Modelle abgebildet und mit Farmern die Umsetzung bewertet.
Neuere Untersuchungen zeigen, daß pyrogener Kohlenstoff (Cpyr) häufig eine wichtige Komponente von stabilem Humus zu sein scheint, was im Hinblick auf die Quellen- und Senkenfunktion von Böden vor CO2 von Bedeutung ist. So fanden Schmidt et al. (1999), Glaser (1999) und Zech et al. (unveröffentlicht) bis zu 50 Prozent Cpyr in der organischen Substanz humusreicher Böden. Da Dauerversuche gute Voraussetzungen bieten, um die Mechanismen der Humusstabilisierung zu studieren, beabsichtigen wir die Rolle von Cpyr bei der Bildung von stabilem Humus in mitteleuropäischen Schwarzerden (sie enthalten bis u 45 Prozent Cpyr; Schmidt et al., 1999) der Projektstandorte Halle und Bad Lauchstädt zu studieren. Dazu werden Wechselbeziehungen von Cpyr mit mineralischen Komponenten der Feinerde und ausgewählten Fraktionen (Textur-, Aggregat-, Dichtefraktionen) untersucht. Um langfristige oxidative Veränderungen von Cpyr festzustellen, werden archivierte Bodenproben untersucht. Ein Langzeit-Inkubationsversuch mit isotopenmarkiertem Material soll Auskunft darüber geben, wie schnell sich Cpyr chemisch verändert und welche Faktoren steuernd wirken.
Die Nachhaltigkeit der Biogasproduktion im Hinblick auf die THG-Minderung wird entscheidend durch die Effekte des Substratanbaus auf die Veränderungen des organischen C-Gehaltes (Corg) des Bodens beeinflusst. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn im Rahmen von Landnutzungsänderungen mit einer Freisetzung großer CO2- und N2O-Mengen zu rechnen ist. Aber auch die Wahl der für die Substratproduktion eingesetzten Kulturart kann einen Effekt auf die Veränderung des Corg-Gehalt des Bodens haben. Trotz der immensen Bedeutung der Kohlenstoffflüsse im System Boden-Pflanze besteht noch erheblicher Forschungsbedarf was die Bewertung der Humuswirkung von Kulturpflanzenarten, insbesondere Mais, betrifft. Dies gilt speziell für Mais deshalb, weil die verfügbaren Daten zur Humusbilanz mehr als 30 Jahre alt sind und der Zuchtfortschritt der letzten Jahrzehnte damit nicht berücksichtigt ist. Das Ziel des Projektes besteht daher darin, in einem Feldexperiment die Effekte des in den letzten Jahrzehnten erfolgten Zuchtfortschritts von Mais auf dessen Wurzelmassenbildung, und damit auf die Humusreproduktionsleistung, erstmalig für nordwesteuropäisches Zuchtmaterial zu quantifizieren. In einem zweijährigen Feldversuch wird der Ertragsfortschritt von Wurzel- und Sprossmasse an einem Set von 10 mittelfrühen Silomaissorten geprüft, die in den letzten 40 Jahren zugelassen wurden. Hierzu wird mittels destruktiver und nicht-destruktiver Verfahren die Dynamik der Spross- und Wurzelmassenakkumulation quantifiziert. Ergänzende Erhebungen zu CO2-Flüssen (Gasaustausch, Bodenatmung) ermöglichen eine modellgestützte Ermittlung von sortenspezifischen C-Bilanzen.
Innerhalb des Projektes sind verschiedentlich aufbereitete Gärprodukte aus der Vergärung von Bioabfällen hinsichtlich ihrer Wirkung auf Boden und Pflanzen zu untersuchen. Eine Form der Aufbereitung der Gärprodukte stellt die Agglomeration der festen Phase dar, die insbesondere auf die Bereitstellung eines Düngemittels mit verbesserter Lager- und Transportfähigkeit abzielt. Die Untersuchung der Vergärung von Bioabfällen und die Aufbereitung der Gärprodukte werden im Labormaßstab (BTU, Lehrstuhl Geopedologie und Landschaftsentwicklung in Zusammenarbeit mit Dr. habil. C. Dornack, PTS Heidenau) und in praxisrelevanten Großanlagen (GICON) durchgeführt. Die Wirkung der Gärprodukte auf Boden und Pflanzen wird unter kontrollierten Gewächshausbedingungen in Gefäßversuchen (BTU, Lehrstuhl Geopedologie und Landschaftsentwicklung) und in praxisnahen Freilandparzellenversuchen (IASP) überprüft. Hierbei kommen nur die Gärprodukte zur Verwendung, die vorherige Toxizitätstests durchlaufen haben (IASP, BTU, Lehrstuhl Geopedologie und Landschaftsentwicklung). Es soll hierbei die Versorgung der Pflanzen mit den notwendigen Nährstoffen überprüft werden, was die Untersuchungen zur Nährstofffreisetzung aus den Gärprodukten sowie die sich entwickelnde Biomassemenge (TM) und -qualität einschließt. Außerdem werden die Kohlenstoffspeicherung im Boden bzw. die Humuswirkung der unterschiedlichen Gärprodukte überprüft (IASP, BTU, Lehrstuhl Geopedologie und Landschaftsentwicklung). Darüber hinaus soll auch der Effekt von Gärproduktgaben auf Bodenstruktur und bodenphysikalische Eigenschaften betrachtet werden (BTU, Lehrstuhl Geopedologie und Landschaftsentwicklung). Zur Ausbringung unbehandelter sowie aufbereiteter Gärprodukte werden vergleichende ökonomische Betrachtungen durchgeführt (IASP).
Die Speicherung von organischem C stellt eine bedeutende Ökosystemfunktion von Mangroven dar. SP 9 hat daher zum Ziel, innerhalb der Segara Anakan Lagune (Zentral-Java) die Auswirkung anthropogener Mangrovennutzung (unterschiedliche Nutzungsformen und Sekundärgesellschaften nach Nutzung) auf die C-Speicherung und zugrundeliegende Stabilisierungsmechanismen von organischer Substanz zu untersuchen. Durch den Abgleich der gewonnenen bodenbiogeochemischen Daten mit einfachen 'low-cost'-Parametern (z.B. makroskopische Faunen- und Florenzusammensetzung) soll ein Entscheidungswerkzeug zur Abschätzung des C-Speicherpotentials von Küstenmangroven entwickelt werden. Dieses soll in Payments for Environmental Services (PES) or Reduced Emissions from Deforestation and Degradation (REDD) Strategien implementiert werden. Die Kombination von physikalischen Bodenfraktionierungsverfahren (Dichtetrennung organischer C-Pools), 14C-Datierung, Analyse von Biomarkern (Ligninbürtige Phenole, Neutralzucker) sowie die Bestimmung der mikrobiellen Gemeinschaften mittels 454-Pyrosequenzing gibt detaillierte Auskunft zum Ursprung, Qualität, Transformation und Umsatz der organischen Substanz in Mangrovenökosystemen und den daran beteiligten Mikroorganismen. Diese Informationen werden durch feldbasierte Inkubationsexperimente ergänzt. Das gewählte Methodenspektrum erlaubt hierbei, die Faktoren des anthropogen-induzierten C-Verlustes sowie die zugrundeliegende Mechanismen zu identifizieren.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 29 |
| Europa | 2 |
| Wissenschaft | 15 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 29 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 29 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 19 |
| Englisch | 15 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 19 |
| Webseite | 10 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 29 |
| Lebewesen und Lebensräume | 28 |
| Luft | 22 |
| Mensch und Umwelt | 29 |
| Wasser | 21 |
| Weitere | 29 |