Aktuelle Drittmittelprojekte der AG Bodengeographie/Bodengeoökologie

Aktuelle Drittmittelprojekte der AG Bodengeographie/Bodengeoökologie

Linking soil architecture formation with changing permafrost regime to carbon turnover in high latitude soils at multiple spatial scales (DFG-Einzelförderung)
Antragstellerin: JProf. Dr. Sandra Spielvogel, Laufzeit: 2013-2017. Bearbeiterin: Alevtina Evgrafova.
Permafrostböden speichern große Mengen an Kohlenstoff, aufgrund des dauerhaft gefrorenen Unterbodens und aufgrund eines Mangels an Sauerstoff in der aktiven Lage. Sie zeigen jedoch keine komplexe Bodenstruktur. Steigende Bodentemperatur und -durchlüftung könnte deren allerdings den Aufbau einer hierarchischen Bodenstruktur begünstigen, wodurch die Kohlestoffmineralisierung zumindest teilweise ausgeglichen werden könnte. Mit diesem Forschungsvorhaben soll die Entwicklung von mineral-organischen Assoziationen und Aggregaten bei unterschiedlich starkem Permafrosteinfluss, sowie deren Bedeutung für die C-Stabilisierung und resultierende C-Flüsse in Permafrostgebieten untersucht werden. Die Untersuchungsergebnisse sollen auf Faktoren bezogen werden, die den Kohlenstoffumsatz auf der Pedon- und Bestandesskala steuern, um Skalenübergänge zu überbrücken. Es werden Proben einer Toposequenz von Permafrostböden mit zunehmender Auftautiefe sowie 13C markierte Proben eines Inkubationsversuchs analysiert. Mit Hilfe dieses Projektes soll ein skalenübergreifendes Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs in Permafrostgebieten erlangt werden.

Spatial heterogeneity of phosphorus concentration and speciation in German forest soils: Dependence on soil P status and effect on P nutrition and growth of Picea abies and Fagus sylvatica (Teilprojekt im DFG-Schwerpunktprogramm 1685: “Ecosystem Nutrition: Forest Strategies for Limited Phosphorous Resources”).
Antragsteller: JProf. Dr. Sandra Spielvogel, Prof. Dr. Jörg Prietzel (TU München), Laufzeit:  2013-2017. Bearbeiter: Florian Werner (TU München), Moritz Köster (Universität Koblenz-Landau) .
In diesem Projekt soll mittels synchrotron-strahlenbasierter Röntgenspektroskopie sowie geostatistischer Auswerteverfahren die räumliche Heterogenität der P-Ausstattung (Gesamt-P und P-Speziierung) von Waldböden mit unterschiedlichem P-Versorgungszustand auf unterschiedlichen Skalenebenen (Bodenaggregate bis Bodenprofil) erfasst werden. Des Weiteren sollen die Effekte einer kleinräumig auf unterschiedlichen Skalen heterogenen P-Ausstattung von Waldböden auf die P-Versorgung (P-Aufnahme von fichten und Buchensämlingen) und den P-Austrag aus den Flächen untersucht werden.

Development and degradation of Kobresia root mats and their effects on C and N turnover and C sequestration (Teilprojekt im DFG-Schwerpunktprogramm 1372: “Tibetan Plateau: Formation, Climate, Ecosystems”).
Antragsteller: Prof. Dr. Georg Guggenberger, Leibniz Universität Hannover, Laufzeit:  2012-2014. Bearbeiter: JProf. Dr. Sandra Spielvogel.
Die Kobresia-Grasländer des Tibetischen Plateaus sind das größte alpine Ökosystem und dienen als Weide für große Herden von Herbivoren. Spezifische Eigenschaften der Wurzelmatten von Kobresia sichern die Langzeitstabilität dieser Ökosysteme, schützen diese gegen Degradation sogar bei Überweidung und führen zu hohen C und N-Vorräten im Boden. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind kaum bekannt bzw. bleiben blieben bisher beschreibend, da prozessbasierte Studien fehlten. Mittels einer Reihe morphologischer, chronologischer, Isotopen- (13C, 15N, Bomben-14C) und Biomarker-Methoden wurden in diesem Projekt die Mechanismen und Funktionen der Wurzelmatten und deren Reaktion auf den Klimawandel analysiert. Zur räumlichen und zeitlichen Extrapolation der Ergebnisse wurden Biomarkermethoden an Sediment-Archiven eingesetzt, um die Verbreitung von Kobresia in einen Zusammenhang mit der klimatischen Entwicklung und Beweidung während des Holozäns zu stellen. Mit Beweidungsstrategien, die aus den Ergebnissen erarbeitet werden soll den Folgen der Überweidung und Landdegradation in Kobresia-Graslandökosystemen bei einem sich wandelnden Klima entgegengewirkt werden.

Bodenart und Landnutzung als potentielle Mechanismen zur Eutrophierungs-steuerung in Fließgewässern (Forschungsinitiative RLP)
Antragsteller: Dr. René Gergs, JProf. Dr. Sandra Spielvogel, Dr. Carola Winkelmann, Laufzeit 2014-2016. Bearbeiterin: Daniela Mewes
Eutrophierung hat weitreichende Folgen für die Biodiversität und Funktionalität von Fließgewässerökosystemen. Da das Gewässerumfeld die Menge der eingetragenen Nährstoffe bestimmt, sollen in diesem interdisziplinären Projekt der Einfluss der umlandbasierten Steuerungsfaktoren Bodenart und Landnutzung auf das Periphyton und die Gewässerfunktionalität analysiert werden.

Untersuchungen von Auenböden, Sedimenten und Vegetation zur Ableitung historischer Referenzzustände an Bundeswasserstraßen mittels Analyse und substanzspezifischer Datierung verschiedener Biomarker (Förderung durch die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG), Koblenz).
Antragstellerin: JProf. Dr. Sandra Spielvogel, Laufzeit:  2013-2015. Bearbeiterinnen: Anna Sesterheim, Nadine Günther.
Im Rahmen dieses Projektes soll geprüft werden, ob ein Set verschiedener Biomarker (n-Alkane, n-Alkohole, Cutin und Suberin, Lignin und Tannine) genutzt werden kann, um  historische Vegetationszustände an Flüssen und ihren Auen abzuleiten (Testgebiet ist die Kühlkopfaue bei Bonn).

Kohlenstoffsequestrierung in Waldböden: Bestimmung von Kohlenstoffum-satzraten in δ13C Tiefenprofilen und Transformationswege der organischen Sub-stanz vor dem Hintergrund der globalen Klimaerwärmung (Promotionsstipendium der Lotto Rheinland-Pfalz-Stiftung)
Antragstellerin: Melanie Brunn, Laufzeit: 2012-2014. Betreuerinnen: JProf. Dr. Sandra Spielvogel, Prof. Dr. Yvonne Oelmann (Universität Tübingen).
Das Promotionsprojekt untersucht die Anwendbarkeit von δ13C-Werten im Tiefenprofil des Bodens als Proxies für C-Umsatzraten vor dem Hintergrund des Klimawandels. An den entlang eines Temperatur- und Niederschlagsgradienten gewonnenen Bodenproben wird der Einfluss der klimatischen Ausgangsbedingungen auf die Anwendbarkeit von δ13C-Werten im Bodenprofil als Proxies für C-Umsatzraten untersucht. Die dabei erzielten Ergebnisse sind von großer Bedeutung für die Weiterentwicklung und Validierung von prozessorientierten Modellen zur Vorhersage der Veränderungen der C-Speicherfunktion von Waldböden. Darüber hinaus geht das Projekt der Frage nach, wie schnell sich die nachgewiesenen δ13C-Tiefenprofile in den Böden von Waldbeständen etablieren. Dies wird mittels eines Chronosequenzansatzes (Probenahme entlang einer Bodenentwicklungsreihe in Neuseeland) untersucht. In einem weiteren Ansatz werden die erzielten Ergebnisse mit einer Biomarkerstudie (Analyse spezifischer δ13C-Werte von Cutin- und Suberinmonomeren mittels GC-irMS) kombiniert.

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