Abteilung Bodenkunde

Projekte

Minderung von Stickstoffverlusten mittels optimaler Kalkversorgung im Boden

Forscher der TU Berlin und der CAU Kiel wollen gemeinsam nachweisen, dass der Pflanzennährstoff Stickstoff (N) im Ackerbau effektiver genutzt werden kann, wenn die Struktur des Bodens optimal ist. Diese Wirkung wird insbesondere bei schweren, lehmigen Böden erwartet, bei denen die Porenverteilung und Durchwurzelbarkeit Einfluss auf die Stickstoffdynamik im Boden und die Pflanzenaufnahme haben.Hohe N-Verlustraten im Ackerbau sind nicht nur ein vermeidbarer Kostenfaktor für den Landwirt, sondern auch eine Belastung für die Umwelt, wenn N beispielsweise als klimawirksames Lachgas in die Atmosphäre entlassen wird oder in Form von Nitrat das Grundwasser belastet. Aktuell liegt die sogenannte Stickstoffnutzungseffizienz (NUE) – also der Anteil des in die landwirtschaftliche Fläche eingetragenen Stickstoffs, der tatsächlich in der Nutzpflanze ankommt – teilweise unter 50%. Aktuelle Untersuchungen weisen darauf hin, dass auch der Kalkversorgungszustand vieler landwirtschaftlich genutzter Flächen nicht zufriedenstellend ist.  In einigen Regionen Deutschlands gelten etwa ein Drittel bis die Hälfte der Acker- und Grünflächen als nicht ausreichend gekalkt (Versorgungsstufe A und B nach VDLUFA-Konzept). Insbesondere auf diesen versauerten Flächen können durch eine Optimierung der Kalkversorgung die Stickstoffausnutzung verbessert und die Stickstoffverluste reduziert werden. Eine verbesserte Bodenstruktur führt nämlich zu einer erhöhten Stabilität des Bodens, wodurch Erosion und oberflächlicher Abfluss minimiert werden. Durch die Optimierung der Struktur und Porenraumverteilung im Boden wird auch die Durchlüftung des Bodens verbessert. Dadurch kommt es zu weniger an Sauerstoff verarmten Bodenzonen, welche wiederum die Umwandlung des pflanzenverfügbaren Nitrats in gasförmig entweichendes Lachgas (bzw. elementares N) fördern würden. Bei einer verbesserten, gleichmäßigen Durchwurzelung wird es kaum noch schlecht bzw. nicht durchwurzelte Zonen im Boden geben, die als Hauptquelle für Nitrat-Auswaschungsverluste gelten. Der Einfluss einer Kalkung auf die organische Substanz im Boden ist hingegen umstritten:

einerseits ist kurzfristig durch die Erhöhung des pH-Wertes eine Mineralisation und damit eine vermehrte Freisetzung an mineralischem N zu erwarten. Langfristig wird aber durch verbesserte Aggregierung (Schutz der organischen Substanz vor Abbau) und erhöhte pflanzliche Produktion (mehr Eintrag organischer Substanz über Ernte-Wurzel-Rückstände) ein erhöhter Humusgehalt im Boden erwartet.

Um die Hypothese zu prüfen, werden in den kommenden drei Jahren Feldversuche auf schweren, kalkbedürftigen Flächen durchgeführt. An 10 über Deutschland verteilten Standorten werden dazu Parzellen angelegt, denen jeweils verschiedene N-Düngerstufen und Kalkapplikationen verabreicht werden. Neben bodenphysikalischen Kennwerten (Wasser- und Luftleitfähigkeit, Aggregatstabilität uvm.) werden auch die N-Flüsse untersucht, also die gasförmigen Verluste (Ammoniak, Lachgas), die Auswaschungsverluste (Nitrat) sowie die N-Mengen in der Nutzpflanze. Aus den resultierenden Werten lässt sich errechnen, inwieweit die Kalkzufuhr die Bodenstruktur verbessert und sich daraus eine optimierte Nutzungseffizienz von N ergibt.

Kleinskalige und dynamische Analyse der mikrostrukturellen Rhizo- und Drillosphäreneigenschaften: Porosität und Physikochemie sowie deren Bedeutung für Wurzelwachstum, Nährstoffspeicherung und -lieferung

Ausprägung und Dynamik des Porenraumes haben eine große Bedeutung für den Transport von Gas, Wasser und darin gelösten Nährstoffen sowie als Lebensraum für Bodenmikroorganismen, die an der pedogenen Nährstoffnachlieferung beteiligt sind. Die Zugänglichkeit von Nährstoffen aus dem Unterboden ist dabei von der Entwicklung des Wurzelsystems und der intakten funktionalen Beziehung von mehr... 

Rückegassen als Feinerschließungssysteme im Wald – Optimierung durch natürliche Regeneration und technische Maßnahmen unter Berücksichtigung der Belange von Naturschutz und Landschaftsplanung – RÜWOLA [Projekt der HAWK Göttingen & der HS Osnabrück]

Der in sechs Teilprojekte untergliederte und auf fünf Jahre angelegte Forschungsschwerpunkt hat zum Ziel, praktische und planerische Maßnahmen zu entwickeln, mit denen die Bodenfunktionen auf forstlichen Rückegassen nachhaltig gesichert werden können und das Regenerationspotential gesteigert werden kann. mehr.. 

Soil-LT - automatische, kontinuierliche Bestimmung des Schrumpfungsverhaltens von Bodenproben mittels Lasertriangulationsverfahren

Böden unterliegen in Abhängigkeit von abiotischen und biotischen Faktoren sowie auch Bewirtschaftungsbedingungen (in Land- und Forstwirtschaft als auch durch Baumaßnahmen) intensiven Strukturveränderungen. Durch diese werden ganz wesentlich der Wasser- und Gashaushalt als auch die Grundwasserneubildung verändert.  mehr...

„Potenziale zur Förderung der Wassernutzungseffizienz und der Trockenstresstoleranz landwirtschaftlicher Kulturpflanzen durch verbesserte Düngemanagementsysteme unter besonderer Berücksichtigung physiko-chemischer Prozesse im Boden“

Aktuelle Klimamodelle sagen voraus, dass Häufigkeit und Dauer von Dürre- und Hitzeperioden in vielen Regionen zunehmen mehr...

Bedeutung der Gefügedynamik und Architektur von Poren- und Wurzelsystemen für den Gas-, Wasser-, und Stoffhaushalt

Ausprägung und Dynamik des Porenraumes haben eine große Bedeutung für den Transport von Gas, Wasser und darin gelösten Nährstoffen sowie für Lebensraumbedingungen für die an der Freisetzung beteiligten Bodenmikroorganismen. mehr...

Untersuchung der physikochemischen und mechanischen Eigenschaften von vulkanischen Ascheböden in Südchile und der Konsequenzen für die daraus resultierende Erodibilität

Die Hauptzielsetzung dieses interdisziplinären Verbundprojektes besteht in der Untersuchung der physikochemischen und mechanischen Eigenschaften und der daraus resultierenden Erosionsneigung von vulkanischen Ascheböden in Südchile in Abhängigkeit von Alter, Entwicklungszustand und Nutzungsform der Böden. mehr...

Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Beurteilung der Stabilität der Ufer bildenden Böden und ihrer vorgelagerten Sedimente im Bereich der Tideelbe Hamburg und Cuxhaven ~ ElbStabil ~

Mit dem Vorhaben soll die Stabilität der Ufer bildenden Böden sowie ihrer vorgelagerten Sedimente gegenüber hydro-mechanischer Belastung (z.B. Wellenschlag, Strömung) mit Hilfe rheologischer Messverfahren analysiert. parametrisiert, bewertet und regionalisiert werden. mehr...

Entwicklung einer Handlungsempfehlung zur Herstellung und zum langfristigen Erhalt der Bodenfunktionalität bei Erdbestattungen in repräsentativen hydrogeologischen Gebieten von Deutschland

Auch wenn der Flächenbedarf der Friedhöfe aufgrund der zunehmenden Zahl von Urnenbestattungen abnimmt, wird in Deutschland noch immer gut die Hälfte der Beisetzungen als Erdbestattung im Sarg vorgenommen. mehr...

„STABIL”- standortangepasstes und nachhaltiges Agrarbodenmanagement als Beitrag für eine deutlich erhöhte CO2-Speicherung-

Vor dem Hintergrund der Auswirkungen des zukünftigen Klimawandels und dem Ziel der Erhaltung und Weiterentwicklung der grenzüberschreitenden Natur- und Umweltqualitäten mehr... 

Ausweisung von potenziellen Flächen mit besonderer Archivfunktion des Bodens - hier Brauneisengleye, Plaggenesche

Im Rahmen eines Werkvertrages mit dem Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume (LLUR) des Landes Schleswig-Holstein wurden mehr...

Bodenkundliche Untersuchen im Einflussbereich der Wasserfassungen der Grundwasserentnahme des Wasserwerkes Wacken

Die langjährige Wasserentnahme aus unterschiedlichen Aquiferen durch das Wasserwerk Wacken hat aufgrund nicht geklärter Veränderungen der oberflächennächsten Grundwasserflurabstände zu erheblichen Konflikten mit ortsansässigen Landwirten geführt. mehr...

„Einfluss der K-, Mg-, Na- und S-Düngung auf die mechanische Bodenstabilität und modifizierte Wasserspeicherung in Böden – ein rheologischer Ansatz“

Die Betrachtung von Prozessen über mehrere Skalen hinweg findet in verschiedenen Disziplinen statt. Im Bereich der Bodenmechanik kann dieser Ansatz mit Hilfe der Rheometrie verfolgt werden, die eine Quantifizierung des Fließverhaltens vor allem viskoelatischer Substanzen auf der Ebene der Partikel ermöglicht.  mehr...

Wasserhaushalt geschichteter mineralischer Deponieabdichtungen – Das Beispiel Rastorf

Die sichere Abdichtung von Abfalldeponiekörpern kann durch den Einsatz von natürlich vorliegendem mineralischem Dichtmaterial vor allem bei sachgemäßer Anwendung auch langfristig eine genaue Steuerung der internen Wasserhaushaltssituation gewährleisten. mehr...