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Projekt
Experimentelle Untersuchungen der Denitrifikation in mehrskaligen porösen Medien und Boden
Antragsteller
Dr. Steffen Schlüter; Professor Dr. Hans-Jörg Vogel
Fachliche Zuordnung
Bodenwissenschaften
Förderung
Förderung von 2016 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270261188
Ziel dieses Projektes ist es, unser mechanistisches Verständnis der Denitrifikation in natürlichen, strukturierten Böden zu verbessern. Die Bedeutung der strukturellen Heterogenität für die Dynamik von Denitrifikationsprozessen wurde auf der Grundlage künstlicher poröser Medien und gepackter Böden während der ersten Projektphase untersucht.Jetzt untersuchen wir die Denitrifikation in ungestörten Bodenproben, wobei die poröse Struktur in den identischen Bodenproben mittels Röntgenmikrotomographie analysiert wird. Dies ermöglicht eine direkte Verbindung zwischen strukturellen Bodeneigenschaften und Denitrifikation. Die komplexe Struktur wird durch eine Abstandsverteilung vom luftgefüllten Porenraum in die wassergesättigte Bodenmatrix beschrieben, welche als Funktion des makroskopischen Wassergehalts berechnet wird. Unsere Hypothese ist, dass es sich hierbei um eine sinnvolle effektive Eigenschaft handelt, die in einem hochskalierten Modell verwendet werden kann, um die wichtigen strukturellen Materialeigenschaften abzubilden. Unsere Experimente werden zeigen, inwieweit dies möglich ist. Darüber hinaus testen wir zwei kritische Annahmen, die für die Modellierung der Denitrifikation in größeren Skalen erforderlich sind. Zum einen die räumliche Verteilung der Kohlenstoffquellen, die durch Osmiumfärbung in 3D für ungestörten Boden visualisiert wird, zum anderen die räumliche Verteilung der Mikroorganismen relativ zur porösen Struktur. Dies wird zeigen inwieweit vereinfachende Annahmen für die Modellierung gerechtfertigt sind. Diese Analysen sind nur in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern möglich. Ziel ist es letztlich, die N-Emissionen als in Abhängigkeit der atmosphärischen Randbedingungen und basierend auf den beobachtbaren strukturellen Eigenschaften des Bodens vorherzusagen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
