Wer an Archive denkt, hat oft staubige Akten und alte Bücher im Kopf. Doch auch Böden können Archive sein – voller spannender Spuren vergangener Zeiten. Sie bewahren Zeugnisse der Naturund Kulturgeschichte, oft direkt unter unseren Füßen. Böden bestehen aus Mineralen, organischen Stoffen, Wasser, Luft und Lebewesen. Ihre Entwicklung hängt von vielen Faktoren ab: vom Gestein über das Klima bis zur Nutzung durch den Menschen. Naturereignisse, Klimawandel , Landwirtschaft oder auch kleinere Dinge wie ein Hausbau hinterlassen dabei erkennbare Spuren in unseren Böden. Wer sie lesen kann, entdeckt Geschichten aus Tausenden von Jahren. Veröffentlicht in Flyer und Faltblätter.
Der Datensatz zum Informationssystem Rohstoffübersichtskarte von Nordrhein-Westfalen 1:500.000 [IS RÜK 500] gibt einen generalisierten Überblick über die Verteilung der Rohstoffvorkommen in dem Bundesland. Das Kartenwerk zeigt aktuell und historisch relevante Rohstoffvorkommen von Kohle und Gas, der Steine und Erden sowie von Steinsalz, Erzen und Mineralen.
The field capacity of a soil specifies the amount of water that remains in the soil after gravity has drained all excess water following, for instance, a major rain event. It is defined as the water content of a soil at pF 1.8. Water content at field capacity as shown in this dataset is added up for all soil horizons down to 1 m below the surface and later classified into groups ranging from very low to very high. For mineral soils, field capacity values are computed by pedotransfer functions using soil texture type, humus content and effective packing density information. Share of coarse fragments and hard rock are considered as non-water holding volume. The input parameter are themselves estimates made by soil surveyors in the field from soil material collected using soil augers.
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.
Die semiaride argentinische Pampa umfasst verschiedene Vegetationstypen, die sich auf humusreichen Böden äolischen Ursprungs etabliert haben und periodisch von natürlich auftretenden Bränden betroffen sind. Diese Übergangszone zwischen regengespeister Landwirtschaft und trockeneren, meist als Weide genutzten Flächen, weist kleinräumig heterogene Bodeneigenschaften auf. Während die Lössböden mit teilweise hohem Feinsandgehalt als stabil gelten, solange sie durch die dichte natürliche Graslandvegetation oder physikalische und biologische Krusten geschützt sind, führt zunehmender Landnutzungsdruck einschließlich Landwirtschaft und Beweidung zur Zerstörung der Vegetationsdecke. Gerade die gemeinsamen Auswirkungen von Landnutzungsdruck, klimawandelbedingter erhöhter Niederschlagsvariabilität und häufigerem Feuer können die Empfindlichkeit des gesamten Ökosystems erhöhen, sind aber bisher nicht umfassend erforscht und bewertet worden. Als einen Schlüsselfaktor untersuchen wir die Auswirkungen von Bränden auf die Erodierbarkeit des Bodens, einschließlich der damit in Verbindung stehenden Emissionen von Staub und Feinstaub auf lokaler bis regionaler Skala. Wir konzentrieren uns auf verschiedene Bodenoberflächen mit den Vegetationstypen Grasland, Buschland und lichter Wald mit entsprechenden Schlüsselparametern in Bezug auf prozentuale Oberflächenbedeckung, dem Anteil und der Stabilität von Krusten, der Rauheit und dem Substrat. Außerdem erforschen wir Variabilitäten in Bezug auf die räumlich-zeitliche Ausdehnung und die Temperatur der Brände auf Boden und Oberfläche sowie deren Auswirkungen auf Winderosion und Staubemissionen. Auf der Grundlage von Messungen vor und nach einem Brand, einschließlich erodiertem Material, Bodenproben und mobilen Windkanalmessungen erheben wir dringend benötigte Daten bezüglich des Zusammenspiels der genannten Faktoren. Die Proben werden quantitativ und qualitativ analysiert, um Informationen über die Umverteilung von mineralischem und organischem Material zu gewinnen. Um die lokal erhobenen Daten auf eine regionale Skala zu skalieren, werden GIS-Anwendungen und eine angepasste Modellierung eingesetzt. Ziel des Projektes ist ein vertieftes Prozessverständnis des intensiv anthropogen beeinflussten Landschaft-Boden-Feuer-Nexus Pampa einschließlich der Quantifizierung von mobilisierten Sedimenten und Nährstoffen.
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.
Spinel-structured oxides (hereafter referred to as ‘spinels’) are a group of nominally anhydrous minerals characterized by a wide range of solid solutions. To allow the analysis of hydrogen in spinels by secondary ion mass spectrometry, Relative Sensitivity Factors (RSFs), which are typically matrix-dependent, need to be determined. Anticipating analysis of the OH- dimer rather than the H+ monomer, we present here RSF values of 16O2H relative to 18O for five natural spinels, including franklinite, Fe-bearing spinel, Mg-chromite, magnetite, and jacobsite. The Al2O3 content in the matrix of these crystals ranged from 0.09 wt% to 67.54 wt%. Our data indicate increasing RSF values with increasing Al2O3 content, from 2.76 x 10^20 to 2.72 x 10^21 atoms per cm3, with an RSD for two repeat analyses of about 4.3%. The increase of RSF with Al2O3 follows a second order polynomial form: RSF = 2.27x10^17 Al2O3^2 + 2.05 x10^19 Al2O3 + 3.02 x10^20. Further analyses at other instruments under different analytical conditions will be required to understand how robust the accuracy of these data can be considered. Expanded analyses of the here presented spinels, including depth-profiling, are reported in Zellmer et al. (2025).
Reaktive Stofftransportmodelle sind wichtig für die Vorhersage von Mineralauflösungsreaktionen, der Entwicklung des Porennetzwerks, des Strömungsfelds und der Durchlässigkeit, was u.a. für die Verwitterung in der kritischen Zone, die Entwicklung von Karstsystemen und die technische Kohlenstoffspeicherung von Bedeutung ist. Die Zuverlässigkeit reaktiver Transportmodelle mit Mineralauflösung hängt von der Berücksichtigung der reaktiven Oberflächen ab. Dies in reaktiven Transportmodellen auf der Kontinuumsskala zu berücksichtigen ist schwierig, da die intrinsische Variabilität der Oberflächenreaktivität auf der Mikrometerskala schwer zu quantifizieren ist und die Auswirkungen des Zusammenspiels zwischen der kleinräumigen Variabilität von Strömung und Reaktivität auf den effektiven reaktiven Stofftransport auf größeren Skalen unbekannt sind. Ziel des Projekts ist es daher, die intrinsische Oberflächenreaktivität in reaktiven Transportmodellen zu implementieren, um die Vorhersagbarkeit der Mineralauflösung im Mikrometer- bis Zentimetermaßstab zu verbessern. Auf der Mikrometerskala wird der Einfluss der Oberflächen-Nanotopografie auf die Kalzitauflösung mit zwei Parametrisierungen der Nanorauigkeit bewertet: eine basierend auf der Standardabweichung der Oberflächenhöhe, die andere auf der Verteilung der Oberflächenneigung. Die reaktiven Transportmodelle im Mikrometermaßstab werden auf Testfälle der Mineralauflösung von einzelnen Kristallen bis zu komplexen Porennetzwerken angewandt, für die Datensätze mit gemessener Nanotopografie und Netto-Lösungsraten existieren. Als nächstes schlagen wir eine Upscaling-Strategie vor, um die Variabilität der intrinsischen Oberflächenreaktivität auf der Mikrometerskala in Simulationen auf der Zentimeterskala zu berücksichtigen. Es werden neue Beziehungen zwischen der Porosität und der Permeabilität aufgrund der mikrometerskaligen Simulationen entwickelt. Die hochskalierten Reaktionsraten und die petrophysikalischen Beziehungen werden in Modellen auf der Zentimeterskala implementiert, um die Vorhersagbarkeit der Mineralauflösung zu verbessern. Mit den entwickelten reaktiven Transportmodellen sollen experimentell abgeleitete heterogene Ratenverteilungen und beobachtete bevorzugte Auflösungsmuster reproduziert werden. Schließlich werden wir die Abhängigkeit der Mineralauflösungskinetik von räumlichen und zeitlichen Skalen in Systemen mit heterogener intrinsischer Oberflächenreaktivität untersuchen. Es werden Sensitivitätsstudien durchgeführt, um die Skalenabhängigkeit der effektiven Kalzitauflösung beinicht aufgelöster Variabilität der intrinsischen Oberflächenreaktivität zu verstehen. Für verschiedene Bedingungen werden wir eine Längenskala angeben, von der an die Heterogenität der intrinsischen Oberflächenreaktivität homogenisiert werden kann, was zu konstanten effektiven Koeffizienten führt. Wir erwarten, die allgemeine Anwendbarkeit der entwickelten reaktiven Stofftransportmodelle zu bestätigen.
Magnetic properties of ferrimagnetic minerals depend on their crystal lattice, anisotropy, chemical composition and grain size. The latter parameter is strongly controlled by microstructures, which are significant for the interpretation of the magnetic properties of shocked magnetic minerals. Fracturing and lattice defects are the main causes for magnetic domain size reduction and generate an increase in coercivity and the suppression of magnetic transitions (e.g. 34 K transition in pyrrhotite, Verwey transition in magnetite).Especially for an adequate investigation of shock-induced modifications in ferromagnetic minerals, a combination of microstructural and magnetic measurements is therefore essential.This project focusses on two significant aspects of extreme conditions - the consequence of shock waves on natural material on Earth and on the magnetic mineralogy of exotic magnetic minerals in iron meteorites. In order to obtain general correlations between deformation structures and magnetic properties, the specific magnetic properties and carriers as well as microstructures of samples from two impact structures in marine targets (Lockne and Chesapeake Bay) will be compared with shocked magnetite ore and magnetite-bearing target lithologies from outside the crater (Lockne) as well as from undeformed megablocks within the crater (Chesapeake Bay). We will test the hypothesis if shock-related microstructures and associated magnetic properties can significantly be overprinted by postshock hydrothermal alteration. We especially want to focus on the Verwey transition (TV) as lower TVs are described for shocked impact lithologies. Hence, the main focus of this study lies on magneto-mineralogical investigations which combine low- and high-temperature magnetic susceptibility and saturation isothermal remanent magnetization with mineralogical and microstructural investigations. The same methods will then be used for the investigation of iron meteorites, whose magnetic properties are often controled by exotic magnetic minerals like cohenite, schreibersite and daubreelite in addition to the metal phases. Magnetic transition temperatures of those phases are poorly documented in relation to their chemical composition as well as to their crystallographic and microstructural configuration. For a general understanding of shock-related magnetization processes in extraterrestrial and terrestrial material, however, it is crucial to obtain a general correlation between the initial 'unshocked' state and the subsequent shock- and alteration-related overprints.
This data publication is supplementary to a study on microbial weathering of Fe-bearing minerals in the deep biosphere of a semi-arid environment (Chile). The dataset contains mineralogical, geochemical, microbiological and thermodynamic data of an 87 m deep drill core profile located in the Chilean Coastal Cordillera (Santa Gracia (SG)). The drilling campaign was conducted in March-April 2019 as part of the German Science Foundation (DFG) priority research program SPP 1803 “EarthShape: Earth Surface Shaping by Biota”. The project focused on how microorganisms contribute to mineral weathering and thus shape Earth´s surface. Aim of the drilling campaign was to recover the continuous weathering profile from surface to weathering front and to pinpoint as well as disentangle weathering processes at depth. For this purpose, extractable Fe pools, water-extractable organic carbon and nitrate, energy yields of Fe redox reactions, in situ microbial Fe(III) reduction, microbial Fe(III) reduction extent in microcosms, as well as community compositions of in situ and microcosms derived 16S rRNA gene amplicon sequence variants (ASVs) were determined.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 2024 |
| Land | 209 |
| Wissenschaft | 205 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 94 |
| Daten und Messstellen | 765 |
| Förderprogramm | 960 |
| Gesetzestext | 11 |
| Infrastruktur | 48 |
| Kartendienst | 1 |
| Taxon | 1 |
| Text | 250 |
| Umweltprüfung | 25 |
| unbekannt | 247 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 974 |
| offen | 1249 |
| unbekannt | 135 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1896 |
| Englisch | 1444 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 128 |
| Bild | 8 |
| Datei | 759 |
| Dokument | 165 |
| Keine | 843 |
| Multimedia | 1 |
| Unbekannt | 3 |
| Webdienst | 31 |
| Webseite | 1293 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 2358 |
| Lebewesen und Lebensräume | 1671 |
| Luft | 917 |
| Mensch und Umwelt | 2358 |
| Wasser | 1071 |
| Weitere | 2186 |