Bodenkunde

Forschung

(ohne Berücksichtigung laufender Bachelor- oder Masterarbeiten)

Circular BIOmass CAScade to 100% - BIOCAS

(EU-Interreg North Sea Region Project)

Teil: Gärreste und Produkte

N.N., Doktorand/in, in Kooperation (innerhalb der CvO-Universität) mit
Rainer Buchwald, Institut für Biologie und Umweltwissenschaften
Thomas Klenke, Institut für Chemie und Biologie des Meeres
Michael Wark, Institut für Chemie

BIOCAS, an dem die Universität Oldenburg mit insgesamt 18 Einrichtungen aus Deutschland, Belgien, Dänemark und den Niederlanden beteiligt ist, zielt darauf ab, Biomasse im ländlichen Raum im Einklang mit der Natur zu produzieren und möglichst effektiv zu nutzen. Die Herausforderung ist, Biomasse in gut aufeinander abgestimmten Prozessen für verschiedene Produkte zu nutzen und diese unter anderem auch als Bodenkonditionierer Reststoffe wieder in die Böden einzubringen. In diesem Teilprojekt stehen die Reststoffe Gärreste aus Biogasanlagen und deren Umwandlung in poröse Kohlen  über den Prozess der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) im Fokus.

Im Mittelpunkt stehen I) Untersuchung verschiedener Gärreste und  HTC-Kohlen (unterschiedliche Ausgangsmaterialien und Prozessbedingungen) zur Verbesserung der Bodeneigenschaften (Nährstoffsorption, Wasserhaltekapazität etc.) charakteristischer Böden Norddeutschland II) Untersuchung der Rekalzitranz (Stabilität), mittetls δ13C-Signaturen, verschiedener HTC-Kohlen in Böden und Bodenkompartimenten und III) Untersuchung von Keimraten und Wachstum zur Verbesserung der Anzucht- und Wachstumsbedingungen verschiedener Kulturpflanzen unter Verwendung diverser HTC-Substratmischungen.

Verfahrensanalysen und Handlungsoptionen zur Verminderung von Treibhausgasemissionen und zum Schutz von Mooren für landwirtschaftlich genutztes Grünland – SWAMPS (EU-EFRE)

Teil: Quellen- bzw. Senkenfunktion von Nährstoffen und anderen redoxsensitiven Stoffen

Dipl.-Landschaftsökol. Sarah Landscheidt, Doktorandin, in Kooperation mit
Arno Krause, Grünlandzentrum
Rainer Buchwald, Carl von Ossietzky Universität, Oldenburg
Heinrich Höper, LBEG, Hannover
Gerd Lange, LWK Niedersachsen
Bärgel Tiemeyer, TI-AK, Braunschweig

Das Verbundprojekt SWAMPS zielt darauf ab, praktikable Handlungsoptionen auf landwirtschaftlich intensiv bewirtschafteten Grünlandstandorten zur Vermeidung von Treibhausgasemissionen und von Nährstoffbelastung angrenzender Ökosysteme zu erarbeiten, die gleichzeitig die Fortsetzung einer betriebswirtschaftlich orientierte Landwirtschaft erlauben sollen. Im Zentrum stehen dabei die Auswirkungen von Verfahren der kontrollierten Wasserstandsanhebung, Grünlandnarbenerneuerung und unterschiedlicher Landnutzung auf Bodeneigenschaften, Treibhausgasemissionen, Nähstoffausträge, Artenvielfalt und Agronomie. In diesem Projekt sind weitere Forschergruppen innerhalb als auch außerhalb der Universität beteiligt.

Nährstoffausträge, bzw. die Quellen- und Senkenfunktion von Nährstoffen und anderer redoxsensitiven Stoffe, stehen im Fokus dieses Teils des Verbundprojekts. Es ist zu erwarten, dass je nach Nutzung unterschiedliche P, N und Fe-Mengen freigesetzt werden, die auf angrenzende Ökosysteme negative Auswirkungen haben können. Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen deshalb Nährstoffgehalt, -mobilisierung und -austräge sowie Abschätzungen einer möglichen Eutrophierung und Verockerung.

Seed Forward – Ökologische Saatgutbeschichtung (EXIST – Existenzgründungen aus der Wirtschaft) (Bundeshaushalt und ESF)

Ausführung: Universität Oldenburg; Team J. Ritter, J.P. Bußmann, A.W. Noordanus; Mentorin: Prof. Dr. L. Giani

Keimlings- und Saatgutkrankheiten sind zerstörerische Plagen, die den Erhalt und Ertrag von Nutzpflanzen und Zierpflanzen beeinflussen. Dies führt weltweit zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten. Vor allem im Ökolandbau stehen dem Landwirt nur begrenzte Präventionsmaßnahmen- und Behandlungsmaßnahmen zur Verfügung, da der Einsatz chemisch-synthetischer Saatgutbehandlungs-, Dünge- und Pflanzenschutzmittel untersagt ist. In Zeiten von immer extremeren Wetterereignissen gewinnen widerstandsfähige Nutzpflanzen zunehmend an Bedeutung, jedoch setzt eine nachhaltige Produktion besonders die Resilienz und nachhaltige Funktionsfähigkeit der Produktionsgrundlage Boden heraus, die weltweit abnimmt. Das Team hat einen Lösungsansatz entwickelt, der sich sowohl positiv auf die Relilienz und Effizienz von Nutzpflanzen als auch auf die Verbesserung des Ökosystems Boden und damit längerfristig besseren Erträgen unter Einsatz weniger Dünger und Pestizide auswirkt. Es soll untersucht werden ob die spezielle Saatgutbeschichtung „OrgiseedFIX“, wie angenommen,  die Keimfähigkeit und die mikrobielle Aktivität erhöht sowie sich zusätzlich positiv auf Nährstoffeffezienz, Aussaatgenauigkeit und Wasserverbrauch auswirkt.

C-in and C-outputs, rates and mechanisms of C-sequestration and C-stabilization of post-agrogenic soils – exemplified by Luvisol chronosequences of Russia (DFG)

Dr. Olga Kalinina, wissenschaftliche Mitarbeiterin, in Kooperation mit Yakov Kuzyakow, Georg-August-Universität, Göttingen

Until recently arable land use decreased considerably in many countries of the world.Russia is at the top of the list of countries with abandonments of arable lands. There most abandonment applies to Luvisols of the deciduous forest zone. It is known that post-agrogenic soils show a high carbon(C) sequestration potential and that their properties as well as preconditions for soil organic carbon (SOC) stabilization and SOC sequestration change during development towards the natural occurrence. But mechanisms of SOC stabilization, rates of changes in C pools, and the relation to C input and C output are not well-understood. Hence, this research program aims at analyzing the changing processes of SOC pools, mechanisms of SOC stabilization, and microbial communities and their activities of post-agrogenic Luvisols of the deciduous forest zone of Russia. Given that the processes begin and stop at different points in time, that they do not run linearly a chronosequential approach with distinct periods of abandonment is a promising tool. The investigations cover SOC stocks, SOC sequestration, SOC accumulation rates, SOC enrichment of passive C pool, entering rates of new C into active and passive C pools, SOC mineralization in macro- and microaggregate, and microbial communities and their activities. The further focus of the study is the integration of these soil-intern processes into a broader ecosystem context by quantification of C inputs and C outputs. For evaluation the development of the SOC stocks exceeding the time spans of the chronosequences modeling will also be performed. Because Luvisols are the most widespread soils of temperate climate regions of Eurasian and America and represent the major group for potential arable lands, the findings of this study can be transferred to many areas worldwide

Chronosequenzielle Initialentwicklung von Böden einer Barriereinsel am Beispiel der Ostplate Spiekeroogs (DFG)

Dipl.-Geogr. Thomas Pollmann, in Kooperation mit Gudrun Massmann, Carl von Ossietzky Universität, Oldenburg

Durch die Energie von Wind, Wellen und Strömungen entstandene Barriereinseln gehören weltweit zu den sensibelsten Ökosystemen. Morphodynamische Veränderungen von Barriereinseln und deren Auswirkungen auf Böden und unterlagernde Süßwasserreservoire sind von großer Bedeutung für Küstenökosysteme. Die noch sehr junge Ostplate im Osten Spiekeroogs hat sich ausgehend von einer flachen, vegetationslosen Plate innerhalb der vergangenen 80 Jahre zu einem fast vollständig vegetationsbedecktem Gebiet mit einem weitgehend geschlossenen verlaufenden Hauptdünenzug entwickelt. Diese Entwicklung vollzog sich sukzessive von West nach Ost und ist durch Luftbilder und Vegetationskarten gut dokumentiert. Ziel des Vorhabens ist es, die an die geomorphologische Entwicklung gekoppelten initialen pedologischen und hydrogeologischen Prozesse der Entstehung von Böden und Süßwasservorkommen unterhalb einer Barriereinsel chronologisch nachzuvollziehen. Im Fokus der pedologischen Untersuchungen sind initiale Bodenbildungsprozesse und die chronosequenziellen Veränderungen von Böden der Dünen, Salzwiesen und zentralen Sandplatenflächen sowie für Letztere deren witterungs- und überflutungsbedingte Variabilität. Die stark geschützte, vom Menschen weitgehend unbeeinflusste Ostplate bietet für die geplanten Untersuchungen ideale Voraussetzungen, da die sehr dynamischen Entwicklungen in einem bekannten Zeitfenster stattfanden.

GäKoStiNi - Analyse der Gärrestwirkung auf den Kohlenstoff- und Stückstoffhaushalt in Böden unter besonderer Berücksichtigung des Nitrataustrages ins Grundwasser (BMELV)

M.Sc. Carolin Stasch, Doktorandin

Im Rahmen dieses Vorhabens soll die Auswirkung einer wiederholten Gärrestdüngung auf den Stickstoff- sowie den Kohlenstoffhaushalt unterschiedlich genutzter landwirtschaftlicher Flächen (Acker, Grünland) mit Schwerpunkt auf die Auswaschung von Nitratstickstoff ins Grundwasser untersucht werden. Im weiteren Fokus steht eine mögliche Veränderung der Stabilität der organischen Substanz (labil, stabil) mit Konsequenzen für die Stickstoffverteilung. Die praxisorientierten Untersuchungen sind auf sandigen Standorten mit einem erhöhten Nitrataustragspotenzial geplant.

Insbesondere in Hinblick auf einen zunehmenden Flächendruck sowohl hinsichtlich der Anpflanzung von Energiepflanzen als auch hinsichtlich der Lagerung und Ausbringung von Reststoffen aus Biogasanlagen, ist eine Analyse der Wirkung auf Boden und Grundwasser wichtig. Die Ergebnisse sollen zeigen, ob einer aus landwirtschaftlicher Sicht positiven Wirkung, durch eine mögliche Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit, eine negative Entwicklung in Richtung einer erhöhten Gefährdung des Grundwassers durch Nitrateinträge gegenüber steht. Auf Grund der Zusammenhänge zwischen organischer Bodensubstanz und Stickstoffgehalten im Boden soll im Rahmen dieses Projektes eine Analyse der Kohlenstofffraktionen im Boden, der Bodenaggregierung sowie eine Erfassung der Stickstoffgehalte im Boden bzw. im Sickerwasser im Verlauf einer zweijährigen Düngung auf erstmals mit Gärreste gedüngten Flächen durchgeführt werden. Darüber hinaus sollen Flächen mit vergleichbaren Bodeneigenschaften untersucht werden, die bereits über einen längeren Zeitraum hinweg mit Gärreste gedüngt wurden. Die gewonnen Ergebnisse sollen klären,

1) welchen Einfluss eine Gärrestdüngung auf die unterschiedliche Kohlenstofffraktionen im Boden hat.

2) inwieweit die Bodenaggregierung und damit das Porensystem des Bodens verändert wird.

3) ob ein Zusammenhang zwischen den Anteilen der Kohlenstofffraktionen und den Stickstoffgehalten im Boden besteht.

4) ob durch eine Gärrestdüngung ein erhöhter Austrag an Nitrat ins Grundwasser stattfindet.