s/organische-bodensubstanz/Organische Bodensubstanz/gi
01.06.1 Bodenarten Beschreibung Die Bodenart eines Bodens wird durch die Korngrößenzusammensetzung ihrer mineralischen Bestandteile bestimmt. Dabei werden der Grobboden (Korndurchmesser > 2 mm) und der Feinboden (Korndurchmesser 2 mm sind. Der Anteil des Grobbodens wirkt sich auf die Wasserdurchlässigkeit, den Luft- und Nährstoffhaushalt und das Bindungsvermögen für Nähr- und Schadstoffe aus. Je höher der Anteil des Grobbodens ist, desto durchlässiger ist ein Boden aufgrund der großen Poren, während Bindungsvermögen und Nährstoffsituation von der Art des Feinbodens abhängen. Torfart Torfe entstehen im wassergesättigten Milieu durch Ansammlung unvollständig zersetzten Pflanzenmaterials. Sie zeichnen sich durch ein hohes Wasserspeichervermögen und eine sehr hohe Kationenaustauschkapazität aus. Entsprechend der Art der Pflanzenreste und der Entstehungsbedingungen werden unterschiedliche Torfarten differenziert. Niedermoortorfe sind basen- und nährstoffreich, teilweise sogar carbonatreich. Übergangsmoortorfe weisen Pflanzenreste sowohl von nährstoffarmen als auch von nährstoffreichen Standorten auf. Methode Die Bodenarten des Feinbodens, des Grobbodens und der Torfarten jeweils differenziert nach Ober- (0 – 10 cm Tiefe) und Unterboden (90 – 100 cm Tiefe) wurden für jede Bodengesellschaft bestimmt. Die Angaben wurden im Wesentlichen den Profilschnitten von Grenzius (1987) entnommen. Einige Werte sind gutachterlich ergänzt worden. Die kartierten Bodenarten des Feinbodens sind in Tab. 1 zusammengefasst. Da die Bodenarten im Ober- und Unterboden aufgrund des Ausgangsmaterials der Bodenbildung, der Bodenentwicklung und der Nutzung z. T. unterschiedlich sind, werden diese differenziert betrachtet. Außerdem werden innerhalb einer Bodengesellschaft häufig auftretende Bodenarten als Hauptbodenart und selten vorkommende Bodenarten als Nebenbodenart unterschieden. Durch Kombination der Bodenarten des Oberbodens mit den Bodenarten des Unterbodens wurden 14 Bodenartengruppen des Feinbodens (< 2 mm) gebildet, welche die Legendeneinheiten der Karte darstellen. Die Zuordnung von Bodenartengruppen erfolgte lediglich deshalb, um eine lesbare Karte mit einer überschaubaren Anzahl von Legendeneinheiten zu erzeugen. Für genauere Angaben oder weitere Berechnungen liegen differenziertere Daten vor. Es treten Bodengesellschaften auf, die sowohl im Oberboden als auch im Unterboden aus den gleichen Bodenarten bestehen. Die Mehrzahl der Bodengesellschaften unterscheidet sich jedoch hinsichtlich der Bodenarten im Ober- und Unterboden. Die Bodengesellschaften einer Bodenartengruppe können sich jedoch innerhalb dieser Gruppe hinsichtlich Torf- bzw. Steingehalt (Bodenskelett, Grobboden > 2 mm) des Ober- und Unterbodens unterscheiden, weshalb diese durch zusätzliche Signaturen dargestellt wurden. Die in den Böden Berlins vorkommenden Grobbodenarten sind in Tab. 2 zusammengestellt. Zwischen dem Vorkommen im Ober- bzw. Unterboden wird unterschieden. Die in Berlin vorkommenden Torfarten sind in Tab. 3 zusammengestellt. Zur Darstellung der ökologischen Eigenschaften und Ermittlung der Kennwerte wird unterschieden, ob Torf im Ober- und/oder im Unterboden vorkommt. Beschreibung Die nutzbare Feldkapazität (nFK) ist die Wassermenge in l/m² bzw. mm, die der Boden festzuhalten vermag und die für Pflanzen nutzbar ist. Dieser Teil des Wassers wird in den Porenräumen des Bodens gegen die Schwerkraft festgehalten und steht den Pflanzen zur Verfügung. Die nFK ist von der Bodenart, dem Humusgehalt, der Lagerungsdichte und dem Steingehalt abhängig. Feinkörnige Böden können über längere Zeiträume wesentlich mehr Wasser speichern als grobkörnige, sodass bei Letzteren das Niederschlagswasser rascher versickert und nicht für die Wasserversorgung der Pflanzen zur Verfügung steht. Hohe Humusgehalte und Torfanteile begünstigen die Wasserspeicherung. Methode Die nFK-Werte der Bodengesellschaften wurden nach der Vorgehensweise der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024) in Abhängigkeit von der Fein- und Grobbodenart (Tab. 1 und 2), dem Grobbodenanteil (Tab. 2) und dem Humusgehalt (Tab. 3) bestimmt. Dabei wird in eine Flachwurzelzone (0 – 30 cm) und eine Tiefwurzelzone (0 – 150 cm) unterschieden. Zusätzlich wurde die minimale nFK für die Flach- und Tiefwurzelzone aus der Bodenart der Bodengesellschaft, die die niedrigste nFK aufweist, berechnet. Als Karte dargestellt ist hier der durchschnittliche nFK-Wert der Flachwurzelzone. Diese berechnet sich nach nachfolgenden Gleichungen: GL.1: nFK Flachwurzelzone = nFK Oberboden * 0.1 + nFK Unterboden * 0.2 Gl. 2: nFk Oberboden = nFk Hb * 0.7 + nFk Nb * 0.3) * (1 – Sg Oberboden /100) + H real * 0.1 Gl. 3: nFk Unterboden = nFk Hb * 0.7 + nFk Nb * 0.3) *( 1 – Sg Unterboden /100) + H real * H dm – 0.1) mit nFk Oberboden = nFK des Oberbodens je dm in Abhängigkeit der Bodenart, Torfanteil und Grobbodenanteil nach KA6 in mm/dm mit nFk Unterboden = nFK des Unterbodens je dm in Abhängigkeit der Bodenart, Torfanteil und Grobbodenanteil nach KA6 in mm/dm mit nFk Hb = nFK der Hauptbodenart je dm in Abhängigkeit der Bodenart nach KA6 in mm/dm mit nFk Nb = nFK der Nebenbodenart je dm in Abhängigkeit der Bodenart nach KA6 in mm/dm mit Sg Oberboden = maximaler Grobbodenanteil in Vol.-% im Oberboden in Abhängigkeit der Grobbodenart nach KA6 mit Sg Unterboden = maximaler Grobbodenanteil in Vol.-% im Unterboden in Abhängigkeit der Grobbodenart nach KA6 mit H real = nFK-Zuschlag in Abhängigeit vom Humusgehalt des Bodens nach KA6 in Vol.-% mit H dm = Mächtigkeit der Humusschicht in dm Die Ergebnisse werden in sechs Stufen nach Grenzius (1987) zusammengefasst (Tab. 4), da in der 6. Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024) keine Stufung in Bezug auf die Flach- und Tiefwurzelzone aufgeführt ist. Beschreibung Die Beurteilung des Wasserhaushalts über die nutzbare Feldkapazität im effektiven Wurzelraum (nFK We ) ergibt eine differenzierte Betrachtung des pflanzenverfügbaren Wassers für den jeweiligen Standort. Dabei werden entsprechend der Bodenart und der Nutzung die unterschiedlichen Durchwurzelungstiefen und Wurzelräume berücksichtigt. So haben Wald- und Baumstandorte einen wesentlich größeren Wurzelraum als zum Beispiel Ackernutzungen. In Sandböden ist der effektive Wurzelraum geringer als in Lehmböden, sodass das Niederschlagswasser in Lehmböden länger gespeichert werden kann als in Sandböden. Hinsichtlich des Wasser- und Nährstoffhaushalts ist es für die Pflanzenwurzeln in lehmigen Substraten daher lohnend, sich einen etwas größeren Wurzelraum zu erschließen als in sandigen Substraten. Bei den moorigen Böden reicht der effektive Wurzelraum nur bis zu den grundwasserbeeinflussten Horizonten, sodass meist nur die obersten 20 – 30 cm als Wurzelraum dienen. Ursache für den geringen Wurzelraum ist der Luftmangel in den ständig wassergesättigten Horizonten. Die Pflanzenwurzeln, mit Ausnahme einiger Spezialisten, beschränken sich daher auf die oberen Horizonte, die sowohl ausreichend Luft als auch Wasser führen. Die zusätzliche Wasserversorgung der Pflanzen aus dem kapillaren Aufstieg des Grundwassers, die die nFK We bei geringen Flurabständen in der Vegetationszeit entscheidend beeinflusst, wurde hier bei der Ermittlung nicht berücksichtigt. Methode Die Grundlage für die Berechnung des nFKWe stellen die in Abhängigkeit von der Bodenart, dem Humusgehalt und des Grobbodenanteils berechnete nFK-Werte je dm für den Ober- und den Unterboden dar. Die Berechnung der nFK erfolgt basierend auf der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024). Zur Umrechnung von der nFK auf die nFK We werden die nFK-Werte aus Ober- und Unterboden entsprechend der Mächtigkeit des effektiven Wurzelraums aufsummiert. Der effektive Wurzelraum wird für Berliner Standorte in Abhängigkeit unterschiedlicher Nutzungen nach Plath/Dreetz (1988) aus Tabelle 1 entnommen. Die nFK We berechnet sich nach nachfolgender Gleichung: Gl. 1: nFK We [mm] = nFK Oberboden [mm/dm] * 0.1 [dm] + nFK Unterboden [mm/dm] * (We [dm] – 0.1 [dm]) mit nFK Oberboden = nFK des Oberbodens je dm in Abhängigkeit der Bodenart, Torfanteil und Grobbodenanteil nach KA6 mit nFK Unterboden = nFK des Unterbodens je dm in Abhängigkeit der Bodenart, Torfanteil und Grobbodenanteil nach KA6 mit We = Mächtigkeit effektiver Wurzelraum nach Platz/Dreetz (1988) in Abhängigkeit der Nutzung in dm Die Ergebnisse werden analog zur nutzbaren Feldkapazität für Flachwurzler und Tiefwurzler in sechs Stufen zusammengefasst (Tab. 2). Beschreibung Humus bezeichnet die Gesamtheit der organischen Substanz von abgestorbenen Pflanzen und Tieren im Boden und setzt sich unter anderem aus Streu und Huminstoffen zusammen. Das hohe Sorptionsvermögen der Huminstoffe, der hohe Anteil pflanzenverfügbarer Nährstoffe und die günstigen Eigenschaften für den Wasserhaushalt wirken prägend für viele Bodenfunktionen. Die Humusgehalte mineralischer Böden sind bestimmt durch die Bodengenese, den Wassergehalt und die Nutzung. Durch Nutzungen wie Gartenbau mit Einarbeitung von Kompost oder intensiver Grünlandwirtschaft wird die Humusanreicherung begünstigt, während bei anderen Nutzungen ein deutlich geringerer Gehalt an organischer Substanz zu erwarten ist (vgl. Tab. 1). Nasse Vegetationsstandorte, z.B. Auenböden und Moore haben eine hohe Biomasseproduktion, aber einen geringen Humusabbau. Die angereicherte organische Substanz liegt in Form von Torfen mit unterschiedlichem Zersetzungsgrad vor. Die An- und Niedermoore besitzen in Abhängigkeit von der Nutzung und dem Zersetzungsgrad der Torfe einen Gehalt an org. Substanz von 15 – 80 %. Voraussetzung für hohe Gehalte an organischer Substanz ist eine stetige Vernässung bis in den Oberboden, die eine Mineralisierung hemmt oder unterbindet, sowie eine naturnahe Nutzung, wie zum Beispiel extensive Wiesennutzung. Die Humusmenge stellt die Menge an abgestorbener organischer Substanz dar, die an einem Standort für eine definierte Bodenfläche in Abhängigkeit vom Bodentyp und der Flächennutzung vorliegt. Die Humusmenge ist vor allem ein Zeiger für den Stickstoffvorrat und den leicht mobilisierbaren Stickstoffanteil. Aber auch andere wichtige Nährstoffe wie Kalium, Calcium, Magnesium und Phosphor werden durch die Zersetzung und Humifizierung der organischen Substanz freigesetzt und für die Pflanzen verfügbar gemacht. Neben der Bereitstellung und der Speicherung von Nährstoffen ermöglicht der Humus auch eine Erhöhung der Wasser- und Schadstoffspeicherkapazität. Die Humusmenge eines Bodens ergibt sich aus dem Humusgehalt und der Mächtigkeit der humosen Horizonte und hängt vom Bodentyp und der Nutzung ab. So weisen z.B. feuchte, moorige Standorte mit einer hohen Biomasseproduktion und einer geringen Zersetzung eine hohe Humusmenge und sandige, trockene Böden mit geringer Vegetationsdecke eine niedrige Humusmenge auf. Methode Die durchschnittlichen aus der Nutzung zu erwartenden Humusgehalte der Mineralböden in Abhängigkeit von Bodentyp und Nutzung wurden durch Untersuchungen von Grenzius (1987) und Bodenuntersuchungen im Rahmen des Schwermetalluntersuchungsprogramms (1986, 1987) hergeleitet. Diese Daten wurden zunächst von Fahrenhorst et al. (1990) ausgewertet und die durchschnittlichen Humusgehalte für den charakteristischen Bodentyp der verschiedenen Bodengesellschaften unter unterschiedlichen Nutzungen ermittelt. Eine Erweiterung der Datenbasis unter Verwendung verschiedener Einzelkartierungen erfolgte 1993 (Aey 1993). Überarbeitet wurden die Eingangsdaten von Kaufmann-Boll et al. (2023) auf Basis der Untersuchungen im Rahmen des NatKoS- und des UEP-Projekts. Dabei erfolgte eine relative Erhöhung der bestehenden Werte bei den durch das NatKoS-Projekt besonders gut repräsentierten Nutzungen und Fallgestaltungen. Eine rein nutzungsabhängige grobe Orientierung ist in Tab. 1 zusammengestellt. Die Humusgehalte von Torfen, die sich auf nassen Standorten bilden, werden bei den Mineralböden nicht berücksichtigt, sie gehen gesondert mit ihren Gehalten und mit ihren Mächtigkeiten in die Ermittlung der Humusmenge ein. Die Humusmenge wurde aus dem Humusgehalt der Humusschicht unter Berücksichtigung des Torfanteils [Masse-%] und der effektiven Lagerungsdichte sowie der Mächtigkeit der organischen Horizonte ermittelt. Die ermittelten Humusmengen für die unterschiedlichen Standorte werden entsprechend Tab. 2 in sechs Stufen unterteilt. Beschreibung Die abgestorbene organische Substanz (Humus) im Boden besteht etwa zu 50 % aus organischem Kohlenstoff und ist für den Nährstoff- und Wasserhaushalt des Bodens von elementarer Bedeutung. Durch die Anreicherung, Speicherung und Freisetzung von organischer Substanz, und damit von organischem Kohlenstoff, spielen Böden eine zentrale Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Böden sind der größte terrestrische Kohlenstoffspeicher und somit neben den Ozeanen die größten Kohlenstoffspeicher der Erde (IPCC 2000). Große Auswirkungen auf die Kohlenstoffdynamik im Boden hat die Landnutzung. Böden in urbanen Gebieten unterliegen einem besonders hohen Nutzungsdruck und sind sehr stark anthropogen geprägt. Dadurch kommt es auf der einen Seite, beispielsweise durch gärtnerische Nutzung, zu höheren organischen Kohlenstoffgehalten als in natürlichen Systemen. Auf der anderen Seite wird durch die teilweise komplette Zerstörung der natürlichen Bodenfunktionen der Abbau bzw. die Mineralisierung des Humus und somit die Freisetzung von Kohlendioxid (CO 2 ) in die Atmosphäre verstärkt. Dies ist vor allem langfristig von besonderer klimatischer Bedeutung, da die Anreicherung von Humus und damit die klimawirksame Kohlenstoffbindung in Böden sehr lange Zeiträume in Anspruch nimmt. Böden haben als sogenannte Kohlenstoffsenken eine besondere Bedeutung im globalen Kohlenstoffkreislauf. Auch in urbanen Gebieten sind solche Kohlenstoffsenken zu finden. Dabei spielen vor allem hydromorphe Böden wie Moore eine besondere Bedeutung. Moore speichern potentiell bis zu zehnmal so viel Kohlenstoff wie andere Ökosysteme (Batjes 1996). Durch den veränderten Wasserhaushalt in Folge von Meliorationsmaßnahmen, wie Grundwasserabsenkungen landwirtschaftlich genutzter Flächen, emittieren viele Moore heute CO 2 und CH 4 (Methan). Daher ist Moorschutz für den lokalen, regionalen und globalen Klimaschutz von großer Bedeutung. Die Bedeutung der Moorböden – in Berlin nur der Nieder- und Übergangsmoorböden – wird daran deutlich, dass sie bei einem Flächenanteil von nur rund 7 % etwa 65 % des gesamten in den Böden Berlins gespeicherten organischen Kohlenstoffs enthalten. Aber auch Kleingärten und Standorte mit einer langen Bodenentwicklung, wie Friedhöfe, alte Waldbestände und Parkanlagen, sind wertvolle Kohlenstoffsenken, da sie als langfristige Kohlenstoffspeicher dienen. Durch die Funktion als Kohlenstoffsenke haben Böden eine wichtige Klimaschutzfunktion, die auch bei Planungs- und Genehmigungsverfahren Beachtung finden sollte (Dahlmann et al. 2012). Demnach ist es sinnvoll, kohlenstoffreiche Böden möglichst von negativ beeinflussender Nutzung, wie dem Überbauen von bisher unversiegelten Flächen, freizuhalten und die Rekultivierung von vorhandenen Strukturen, gerade von Mooren, zu fördern. Daher wird das Puffervermögen im organischen Kohlenstoffhaushalt auch bei der Bewertung der Puffer- und Filterfunktion (vgl. Karte 01.12.3 ) berücksichtigt. Die Berechnungen auf der Grundlage dieser Karte ergeben, dass in den Böden Berlins insgesamt 7,03 Millionen Tonnen Kohlenstoff gespeichert sind. Dies entspricht einem Äquivalent von 25,8 Millionen Tonnen CO 2 . Die Gesamt-CO 2 -Emissionen in Berlin betrugen ca. 14,6 Millionen Tonnen im Jahr 2020 (Amt für Statistik Berlin-Brandenburg 2022). Somit speichert der Boden mehr Kohlenstoff als in Berlin im gesamten Jahr 2020 durch den Primärenergieverbrauch ausgestoßen wurde. Methode Die Berechnung der organischen Kohlenstoffvorräte für Berlin wurde auf Grundlage der in der Berliner Bodendatenbank enthaltenen Humusmengen [kg/m 2 ] vorgenommen (vgl. Karte 01.06.5 Humusmenge ). Aufbauend auf den Ergebnissen des Forschungsvorhabens “Berliner Moorböden im Klimawandel” (Klingenfuß et al. 2015) wurde die Berechnung der organischen Kohlenstoffvorräte aus den Humusmengen 2015 zunächst in Anlehnung an die Bodenkundliche Kartieranleitung KA5 (2005) berechnet und in der vorliegenden Überarbeitung in Anlehnung an die Bodenkundliche Kartieranleitung KA6 (2024) auf den Umrechnungsfaktor 2 vereinheitlicht. Der Umrechnungsfaktor gilt bei Bodengesellschaften mit und ohne Torf. Um die organischen Kohlenstoffvorräte für ganz Berlin zu berechnen, wurden die Kohlenstoffmengen mit den Flächengrößen der Blöcke multipliziert. Die ermittelten organischen Kohlenstoffvorräte der Böden sind als Schätzung zu betrachten und methodisch bedingt z. T. relativ ungenau, da die in der Blockstruktur dargestellten Humusmengen auf einer Bodengesellschaftskarte basieren, die teilweise nur Konzeptcharakter hat (vgl. Karte 01.01 ). Zudem sind die Humusgehalte und die Mächtigkeiten der mineralischen humushaltigen Horizonte und der Torfauflagen sowie der Lagerungsdichten zum Teil abgeschätzt. Durch die Einarbeitung der Ergebnisse des Forschungsvorhabens “Berliner Moorböden im Klimawandel” (Klingenfuß et al. 2015) im Jahr 2014 und der Ergebnisse des NatKoS- und UEP-Projekts im Rahmen des NatKEV-Projekts im Jahr 2022/23 (Kaufmann-Boll et al. 2023) wurden Daten zur Lage, Ausdehnung, Torfmächtigkeit, Lagerungsdichte und zum Verhältnis Humusmenge / Kohlenstoffmenge von Mooren erheblich verbessert. Trotzdem kann die Karte 01.06.6 Organischer Kohlenstoffvorrat nur näherungsweise die Realität abbilden. Die ermittelten organischen Kohlenstoffvorräte werden entsprechend der Tab. 1 in sechs Stufen unterteilt. Beschreibung Der pH-Wert (negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration) beeinflusst die chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften des Bodens (Bodenreaktion). Er wirkt sich auf die Verfügbarkeit von Nähr- und Schadstoffen aus und gibt Auskunft über die Fähigkeit des Bodens, Säuren oder Basen zu neutralisieren. Er ist bedeutend für die Filter- und Pufferpotentiale der Böden. Bei niedrigen pH-Werten können im Boden keine Säuren neutralisiert werden, die Schwermetallverbindungen gehen zunehmend in Lösung und die verfügbaren Nährstoffe sind weitgehend ausgewaschen. Methode Die pH-Werte wurden für die Bodengesellschaften unter Berücksichtigung der Flächennutzung aus vorhandenen Unterlagen abgeleitet. Die Angaben wurden im Wesentlichen den Profilschnitten von Grenzius (1987) entnommen. Einige Werte sind gutachterlich ergänzt worden, meist unter Verwendung einer Vielzahl verschiedener bodenkundlicher Gutachten. Lagen keine Messwerte vor, wurden die Werte unter Verwendung von Daten vergleichbarer Nutzungen oder vergleichbarer Bodengesellschaften abgeschätzt. Zusätzlich zu den repräsentativen Werten (typische pH-Werte) für den Ober- und Unterboden wurden noch die jeweiligen Maximal- und Minimalwerte bestimmt. In der Karte wurde nur der pH-Wert für den Oberboden dargestellt; dieser hat für die Funktionsbewertung der Böden (vgl. Karten 01.12 ) eine höhere Bedeutung als der pH-Wert des Unterbodens und weist auch eine größere, meist nutzungsbedingte Differenzierung auf. Die Stufung der pH-Werte erfolgte nach der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024) in den Stufen 1 bis 13 von äußerst alkalisch bis äußerst sauer (vgl. Tab. 1). Über die Stufung kann die Bodenreaktion entsprechend ihrer Alkalinität oder Azidität differenziert werden. Beschreibung Die austauschbaren Kationen eines Bodens werden üblicherweise in saure und basische Kationen unterteilt. Zu ersteren gehören neben den Wasserstoff-Ionen (H + -Ionen) auch solche, die beim Austritt in die Bodenlösung eine Hydrolyse hervorrufen und damit H+-Ionen freisetzen, wie vor allem Aluminium Ionen (Al3 + ). Ihre Summe wird H-Wert genannt. Die basischen Kationen sind in erster Linie Calcium-Ionen (Ca 2+ ), Kalium-Ionen (K + ), Magnesium-Ionen (Mg 2+ ) und Natrium-Ionen (Na+), in Kulturböden (nach einer Düngung) auch Ammonium-Ionen NH 4 + (wobei Calcium-Ionen (Ca 2+ ) meist mit mehr als 80 % dominieren). Die Summe der basisch wirkenden Kationen bildet den S-Wert. Ihre Konzentration kann in cmol c /kg, die Menge in molc/m² angegeben werden. Der %-Anteil des S-Werts an den Austauschkationen insgesamt wird als Basensättigung bezeichnet. Der S-Wert beschreibt somit die Menge der vom Boden zur Verfügung gestellten und für die Pflanzenernährung relevanten Kationen und ist somit ein wichtiges Maß der Bodenfruchtbarkeit. Methode Die Menge der basisch wirkenden austauschbaren Ionen (S-Wert) für den Oberboden (hier: 0 – 30 cm Tiefe) wird durch Multiplikation der effektiven Kationenaustauschkapazität (KAK eff ) mit der Basensättigung (BS) unter Einbeziehung der Lagerungsdichte und des Grobbodenanteils berechnet. Die Berechnung der effektiven Kationenaustauschkapazität wird in der Karte 01.06.9 dargestellt. Die Basensättigung kann vom pH-Wert (in Calciumchlorid, CaCl 2 gemessen) abgeleitet werden. Zur Ermittlung wird der für den Standort typische pH-Wert des Oberbodens (vgl. Karte 01.06.7 ) herangezogen und nach Tab. 1 die Basensättigung bestimmt. Zwischen den pH-Stufen dieser Tabelle wird linear interpoliert. Die Stufung des S-Wertes erfolgt in den Stufen 1 – 10 (extrem gering bis sehr hoch) nach Tab. 2. Die Einteilung der geringen Werte erfolgt in sehr engen Stufen, um die für die Bewertung der Funktion „Lebensraum für naturnahe und seltene Pflanzengesellschaften“ ( vgl. Karte 01.12.1 ) notwendige feine Abstufung nährstoffarmer Böden zu erkennen. Beschreibung Die effektive Kationenaustauschkapazität (KAK eff ) stellt die Menge der an Bodenkolloide gebundenen Kationen unter Berücksichtigung der stark vom pH-Wert abhängigen Ladung der organischen Substanz dar. Dabei sind die austauschbaren Kationen an Tonminerale und Humuskolloide gebunden. In neutralen bis schwach sauren Böden dominieren Calcium (Ca 2+ ), Magnesium (Mg 2+ ), Kalium (K+) und Natrium (Na + ) den Sorptionskomplex, in sauren Böden, z. B. Kiefer- und Heidestandorten Aluminium (Al 3+ ), Wasserstoff (H + ) und Eisen (Fe 2+ / 3+ ). Das Bindungsvermögen der organischen Substanz ist deutlich höher als das der Tonminerale. Die Stärke der Bindung an die organische Substanz ist vom pH-Wert abhängig, während die Bindung an die Tonminerale unabhängig vom pH-Wert ist. So sinkt mit abnehmendem pH-Wert das Bindungsvermögen des Humus. Ton- und humusreiche Böden mit neutraler Bodenreaktion können daher wesentlich mehr Nähr- und Schadstoffe binden und eine Auswaschung dieser Stoffe in das Grundwasser verhindern als sandige humusarme Standorte. Die effektive Kationenaustauschkapazität ist daher geeignet, die Nähr- und Schadstoffbindungspotentiale von Böden zu beschreiben. Methode Die KAK eff der Bodengesellschaften wird aus der Hauptbodenart der Oberböden und Unterböden abgeleitet (Tab. 1). Für den Oberboden wird eine Tiefe von 0 – 30 cm angenommen, für den Unterboden 30 – 150 cm. Zu der ermittelten KAK der Hauptbodenart wird die Austauschkapazität des Humus (Tab. 3), korrigiert um einen pH-Wert abhängigen Faktor (Tab. 2) addiert. Da in Abhängigkeit von Bodengenese und Nutzung sowohl die Humusgehalte als auch die Mächtigkeit der Humusschicht unterschiedlich sind und diese ebenfalls zur Berechnung der KAK herangezogen werden, werden für jede Bodengesellschaft unterschiedliche nutzungsspezifische Werte ermittelt. Die ermittelten Werte wurden zur Darstellung in der Karte entsprechend der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA6 (2024) in sechs Stufen von sehr gering bis sehr hoch unterteilt (Tab. 4). Beschreibung Die gesättigte Wasserdurchlässigkeit (gesättigte Wasserleitfähigkeit, kf-Wert) kennzeichnet die Durchlässigkeit bzw. Permeabilität von vollständig wassergesättigten Böden. Sie hängt von der Bodenart und der Lagerungsdichte des Bodens ab. Lockere Böden mit hohen Sandgehalten haben daher eine wesentlich höhere Durchlässigkeit als tonreiche Böden, beispielsweise aus Geschiebemergel. Die gesättigte Wasserdurchlässigkeit ist wichtig für die Beurteilung von Staunässe, Filtereigenschaften, Erosionsanfälligkeit und Drainagewirksamkeit von Böden. Die Einheit der gesättigten Wasserdurchlässigkeit wird in cm/d oder m/s angegeben. In der Regel liegen bei den terrestrischen Böden aber ungesättigte Wasserverhältnisse vor, wobei nur ein Teil der Poren mit Wasser gefüllt ist. Bei ungesättigten Verhältnissen ist die Wasserbewegung deutlich geringer. Außerdem wird ein großer Teil des vorhandenen Wassers von den Pflanzen aufgenommen und steht für eine Verlagerung nicht mehr zur Verfügung. Da eine Messung der ungesättigten Wasserleitfähigkeit (ku) sehr aufwendig und kompliziert ist, und deshalb keine ableitbaren Daten in der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA5 (2005) vorliegen, wird in der wissenschaftlichen Praxis auf die abgesicherten Werte der gesättigten Wasserleitfähigkeit als grobes Maß zurückgegriffen. Der Einfluss des Grobbodens wurde nicht berücksichtigt. Methode Der kf-Wert wurde für die Hauptbodenart des Ober- (0 – 10 cm Tiefe) und Unterbodens (90 – 100 cm Tiefe) nach Tab. 1 abgelesen. Der kf-Wert für Ober- und Unterboden ist der harmonische Mittelwert aus kf-Ober- und kf-Unterboden. Den in der Tabelle in Abhängigkeit von der Bodenart aufgeführten kf Werten ist eine effektive Lagerungsdichte von Ld3 zugrunde gelegt, was im Mittel den Berliner Böden entspricht. Die Ergebnisse der gesättigten Wasserdurchlässigkeit wurden für die Darstellung in der Karte in sechs Stufen von sehr gering bis äußerst hoch (1 – 6) nach Tab. 2 zusammengefasst.
The general objective of the research is to improve our understanding of organic matter stabilisation in soil. In addition to well established mechanisms of soil organic matter stabilisation such as bonding to minerals or inclusion in aggregates, the applicants recently have disclosed significant and varying antibiotic/antioxidative properties, which could confer inherent chemical stability. However, the molecular fundamentals of these properties are currently unknown. Therefore, specific objectives are: -Quantify antibiotic/antioxidant capacity of soil organic matter in a number of soils from experimental work in the UK and Germany.-Molecular characterisation and quantification of potential antibiotic and/or antioxidant molecules in those soils.-Assess the extent to which the molecules in (2) can account for the measured capacities in (1).-Assess the extent to which the molecules in (2) have been derived from lignin, tannin and/or other plant constituents.-Investigate which enzymatic reactions are affected by the effective molecules identified in (2) to (4).
Mikrobielle Umsetzungsprozesse im Boden verlaufen fast ausschließlich unter Beteiligung einer gelösten Phase, da alle lebenden Zellen von einem Wasserfilm umgeben sind, durch den Substrate hindurchdiffundieren müssen, oder über den Exoenzyme und andere Exsudate abgegeben werden. Bei der Mineralisierung organischer Substanzen kommt daher der gelösten organischen Substanz (DOM) als Substrat für Mikroorganismen eine entscheidende Rolle zu. In dem Vorhaben wird der Frage nachgegangen, ob bestimmte streu- und wurzelbürtige DOM-Komponenten wie Kohlenhydrate oder Phenole darüberhinaus die mikrobielle Aktivität in einem Maße fördern oder hemmen können, daß von ihnen Auswirkungen auf den Abbau oder die Stabilisierung der organischen Bodensubstanz auftreten können. Zur Untersuchung solcher 'Priming Effekte' sollen umfangreiche Inkubationsversuche durchgeführt werden, bei denen die Wirkung unterschiedlicher gelöster 14C-markierter Einzelverbindungen und von DOM-Lösungen unterschiedlicher 13C-Signatur auf die Mineralisierung von Modellsubstanzen und der organischen Substanz verschiedener Bodenproben ermittelt wird. Ein daraus berechneter Priming Index gibt Auskunft darüber, inwieweit es durch die zugesetzten DOM-Lösungen zu einem verstärkten oder vermindertem Abbau der organischen Bodensubstanz kommt
In der organischen Substanz (Humus) von Böden wird Kohlenstoff gespeichert. Zur Darstellung der Humusmengen bzw. -vorräten in Böden dient die vorliegende Karte. Die Einheit ist Tonnen pro Hektar (t/ha). Die organischen Kohlenstoffvorräte (Corg-Vorräte) ergeben sich aus dem Produkt von Humusgehalten in Masse-% - Boden, der Trockenrohdichte des Bodens und der Betrachtungstiefe in cm (hier 100cm). Bei mineralischen Böden unter Wald erfolgt die Darstellung unter Einbeziehung der Humusauflage. Grundlage sind die Geometrien und Idealprofile (Leit- und Begleitböden) der Bodenübersichtskarte 1:250.000 von Schleswig-Holsteinl. Die Nutzungsinformationen stammen aus dem Datensatz Corine-Landcover (CLC 5 2018 des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie (BKG)) und wurden für diese Karte zu 5 Klassen aggregiert. Die Attributtabelle der Karte enthält zusätzlich die Information über absolute organische Kohlenstoffvorräte der Einzelflächen. Es werden Flächen bis zu einer Mindestgröße von 1 ha dargestellt. In Siedlungsgebieten und auf stark anthropogen beeinflussten Flächen weisen die Daten höhere Unsicherheiten auf, weshalb die Kartendarstellung in diesen Bereichen ausgegraut wurde. In der Attributtabelle der Flächendaten sind die entsprechenden Angaben enthalten.
a) Pflanzeninhaltsstoffe wie Zellulose, Lignin und Protein sind Ausgangsstoffe der organischen Bodensubstanz. Die Kenntnis ihrer Umwandlung zu Huminstoffen ist eine wichtige Grundlage zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit. Die Untersuchungen werden mit Pflanzenrueckstaenden, aber auch mit einzelnen Bestandteilen von Pflanzen oder Mikroorganismen durchgefuehrt. b) Synthese oder Gewinnung von Inhaltsstoffen und Pflanzen oder Mikroorganismen markiert durch die Isotope 14C, 15N oder 35S. Verfolgung des Abbaues und der Umwandlung im Boden oder durch bestimmte Mikroorganismen. Untersuchung der neugebildeten Huminstoffe hinsichtlich ihrer Isotopen-Verteilung und der weiteren Transformation und Mineralisation der markierten Bestandteile. c) Es handelt sich hierbei um langfristige Untersuchungen, die zum Teil in Zusammenarbeit mit in- und auslaendischen Forschungseinrichtungen durchgefuehrt werden.
Soil is the first component of the environment that can be effected by GM plants, because they do not only consume the nutritive substances from the soil, but also release there different compounds during a growing period, and leave in the soil their remains. If the plants are modified to increase their resistance to plant pathogens, particularly bacteria, they can also affect the other microorganisms important for plant development. Also there are no considerable data about possible effect of GM plants on soil organic matter and chemical processes in soil. For the experiment it is planned to use transgenic potato plants (Solanum tuberosum L. cv. Desiree) expressing a chimerical gene for T4 lysozyme for protection against bacterial infections; - obtaining and short-term growing of GM plants in laboratory conditions; - extraction and collection of root exudates and microbial metabolites from rhizosphere; - analysis of these exudates by Pyrolysis-Field Ionisation Mass Spectrometry (Py-FIMS) in comparison with the exudates of wild-type plants and transgenic controls not harbouring the lysozyme gene, and with dissolved organic matter from non-cropped soil; - creation of 'fingerprints' for each new transgenic line in combination with certain soil on the basis of marker signals. Expected impacts: - New highly cost-effective express testing system for the risk assessment of genetically modified plants at the earliest stages of their introduction; - The conclusion about safety/danger of GM plants for the soil ecosystems; - Model for prediction of possible risk caused by GM plants.
Versuchsziel: Mit dem Versuch wird geprüft, ob sich eine unterschiedliche N-Nachlieferung auch dann in entsprechenden extrahierbaren organischen N-Gehalten widerspiegelt, wenn der Humusgehalt im Boden ähnlich hoch ist. Hintergrundinformation: Für die Bestimmung der N-Nachlieferung gibt es noch keine sichere Methode. Auch die weit verbreitete EUF-Methode vermag lediglich zwischen Standorten mit stark unterschiedlichen Humusgehalten zu unterscheiden. Standorte mit etwa gleichem Humusgehalt, aber unterschiedlichem N-Nachlieferungspotential kann die Methode jedoch nicht differenzieren. Nach erfolgreichen Vorarbeiten mit der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Analyse geringer Zellulosemengen (= leicht abbaubarer C im Boden) soll untersucht werden, ob sich das unterschiedliche N-Nachlieferungspotential von Böden eines Standortes (fast gleicher Humusgehalt) mit der NIRS besser differenzieren lässt als mit der EUF-Methode. Als weitere Methode soll die Extraktion mit CaCl2 geprüft werden.
In Amazonien dominieren nährstoffarme Oxisole und Ultisole, die nur schwer nachhaltig nutzbar sind. Innerhalb dieser Bodenlandschaft kommen allerdings aufgrund langandauernder anthropogener Nutzung durch präkolumbische Indianer tiefhumose, nachhaltig bewirtschaftbare Böden vor. Unsere bisherigen Untersuchungen belegen, dass die hohen und stabilen Humusvorräte dieser Böden maßgeblich auf pyrogenen Kohlenstoff zurückzuführen sind. Ungeklärt ist bisher die Herkunft ihrer hohen Nährstoffgehalte (bes. N, P, Ca, Mg). Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es deshalb, durch die kleinräumige Analyse von Biomarkern und ihrer Stabilisotopenverhältnisse sowie von P-Bindungsformen Hinweise auf die Terra Preta-Genese zu bekommen. Insbesondere soll zwischen dem Eintrag menschlicher und tierischer Exkremente sowie zwischen aquatischer und terrestrischer Biomasse unterschieden werden. Von den Ergebnissen der Untersuchungen erwarte ich gezielte Aussagen über die Anreicherung der Terra Preta-Böden mit Nährstoffen sowie die Heterogenität der Eintragspfade.
Im Projekt soll der Einfluß oxydativer Exoenzyme von Pilzen und Mykorrhizen auf den Auf- und Abbau der organischen Bodensubstanz charakterisiert werden. Über die gesamte Dauer des SPP sind zwei Arbeitsetappen geplant. Zuerst werden Primer zum molekularbiologischen Nachweis von Boden- und Mykorrhizapilzen mit Laccase-Genen und zur Analyse der Expression dieser Gene in Böden entwickelt. Um die bodenökologische Aussagekraft der Methode zu gewährleisten, werden Protokolle zur Extraktion von DNA und mRNA aus Böden mit Proben von den SPP-Standorten optimiert und geeicht. In einem zweiten Arbeitsschritt werden die Methoden an den landwirtschaftlichen und forstwirtschaftlichen Böden der SPP-Standorte eingesetzt. Die Ergebnisse von Untersuchungen der Struktur und Funktionen der Pilzpopulationen werden im Zusammenhang mit Analysen anderer SPP-Teilnehmer interpretiert. Dabei sollen insbesondere Daten über Gehalt und Kreislauf der festen und gelösten organischen Bodensubstanz, über Fraktionierung natürlicher Isotope in den Phasen des Kreislaufs sowie über Aufbau- und Abbauvorgänge durch nicht pilzliche Bodenmikroorganismen und durch Bodentiere berücksichtigt werden. Die Beteiligung an Experimenten zum Abbau radioaktiv markierter Streu ist ebenfalls vorgesehen.
Soil organic matter is considered to become an increasingly important source of bioavailable phosphorus (P) with depletion of inorganic P within primary minerals. Current concepts on P cycling and mobilization of organic P largely ignore the formation of mineral-organic associations. This project aims to link processes occurring at the nanoscale on mineral surfaces with the bioavailability of organic P, with particular focus on the influence of biodiversity and establishment of functional niches by microbial communities on P recycling in soils. Along a soil P availability gradient the proportion of mineral-associated P as well as its composition (31P NMR and X-ray absorption near edge structure spectroscopy) will be determined and related to mineralogical soil properties. Based on adsorption and desorption experiments using both, monomeric and polymeric P sources, the recycling potential of mineral-bound organic P by various biotic communities (plants, mycorrhiza, bacteria) will be determined in mesocosm and field experiments. We expect to assess the relevance of mineral-associated organic P for the P recycling of forest ecosystems and to identify the major controlling abiotic and biotic variables.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 752 |
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| Wissenschaft | 12 |
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| Chemische Verbindung | 2 |
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