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Impressum
Humusfraktionierung
Projekt
Förderkennzeichen: REFORDAT-137
Laufzeit: 07.12.2012
- 31.10.2013
Fördersumme: 20.000 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Stichworte: Boden, Klimawandel, MIRS
Im Rahmen des Humusmonitoring-Projektes wurde von der Universität Bonn ein Verfahren entwickelt, wie schneller abbaubare Humusfraktionen labortechnisch ermittelt werden und mittels einer infrarot-spektroskopischen Methode schneller und kostengünstiger Humusveränderungen abgeschätzt werden können. Dieses Verfahren wird zurzeit für die Untersuchungskampagne 2012 verifiziert und weiter verbessert. Wesentliche Ergebnisse der 1. Untersuchung waren: INRES-Bodenwissenschaften hatte in diesem Projekt zum einen die Aufgabe, mittels eines physikalischen Fraktionierungsverfahrens an 105 Proben (90 Intensiv-, 15 Extensivprogramm) verschiedene Fraktionen der partikulären organischen Substanz (POM) zu quantifizieren. Zum anderen sollte der Versuch unternommen werden, aus MIR-Spektren dieser Proben mittels multivariater Statistik (PLSR) ein Kalibrationsmodell zur Ableitung von POM-Fraktionen zu erstellen. Daneben sollten die Gehalte der Proben an schwarzem Kohlenstoff (Black Carbon, BC) mit Hilfe eines vorhandenen Kalibrationsmodells abgeleitet werden. In ähnlicher Weise wie die Gesamtgehalte an organischen Kohlenstoff weisen auch die drei untersuchten POM-Fraktionen (POM1: 2000-250 ¼m, POM2: 250-53 ¼m, POM3: 53-20 ¼m) eine deutliche regionale Differenzierung auf. In den lößgeprägten Regionen Niederrheinisches Tiefland (NT) und Rheinische Bucht (RB) sind sowohl die POM-Gehalte als auch die Anteile an Corg im Oberboden mit ca. 25 % nahezu gleich. Die Anteile sinken in der Reihenfolge POM3-C > POM1-C > POM2-C. In den sandigen, humusreichen Böden der Westfälischen Bucht (WB) sind die (labileren) POM1- und POM2-Fraktionen gegenüber NT und RB stark erhöht. Der Gehalt an POM3-C ist dagegen mit 0,12 % niedriger als in den anderen Regionen (Ø 0,14 %). Wir vermuten, dass die POM3-Fraktion in der WB mit Kohlenstoff gesättigt ist. Im Unterboden gehen die POM-C-Gehalte in den Regionen NT und RB auf ein Viertel bis ein Drittel zurück. In den Unterböden der WB sind trotz des vorrangigen C-Eintrags von oben - die labileren POM1- und POM-2-Fraktionen anteilig besonders stark vertreten. Die Ableitung von POM-C-Gehalten aus MIR-Spektren war insofern erfolgreich, als Kalibrationsmodelle berechnet werden konnten, die den in der Fachliteratur üblichen Qualitätskriterien (Bestimmtheitsmaße, RPD, RMSECV) entsprachen. Dennoch gelang es nicht, mit den durchaus sehr guten Kalibrationsmodellen des Intensivprogramms die POM-C-Gehalte für die Bodenproben des Extensivprogramms adäquat vorherzusagen. Obwohl eine Erweiterung des Kalibrationssets durch 15 Proben des Extensivprogramms die Vorhersage verbesserte, blieb die Qualität unbefriedigend. Für die Abschätzung von BC-Anteilen an Corg wurden drei vorhandene Kalbrationsmodelle verwendet, deren Eignung über die Mahalanobisdistanz (MD) geprüft wurde. Ein Modell, in dem alle bisher untersuchten Böden verwendet wurden, ist am besten geeignet; dennoch werden bei den Proben des Intensivprogramms nur für die Böden aus NT und RB valide BC-Anteile (im Mittel 77 g BC / kg Corg) berechnet. Eine Überprüfung der MIRS-basierten BC-Werte über Referenzanalysen ist, entgegen unserer ursprünglichen Erwartung, nicht verzichtbar. Mit der 2012 wiederholten Analyse von TOC und C-Pools in Ober- und Unterböden der 45 Standorte des Intensivprogramms konnte die zentrale Hypothese, dass für zeitliche Veränderungen des Humuskörpers labile C-Pools bessere Indikatoren sind als Gesamtgehalte an organischen Kohlenstoff, im Wesentlichen bestätigt werden. Bei detaillierter Betrachtung fällt auf, dass die Veränderungen teilweise deutlich stärker ausfallen als erwartet und teilweise auch nicht erwartete Entwicklungen zu beobachten sind, sodass eine weitere Beobachtung der Humusdynamik in unseren Ackerböden dringend erforderlich ist.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Bodenkunde
- Klimawandel
Förderprogramm
Ausführende Einrichtung
Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES)
