Zeitliche und stoffliche Variabilität von Podsolierungsprozessen

• Antragsteller: Professor Dr. Thilo Rennert
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 354721468

Podsole der mittleren und höheren Breiten sind Böden, die durch die Verlagerung gelöster und partikulärer organischer und anorganischer Stoffe vom Ober- in den Unterboden geprägt sind. Trotz intensiver wissenschaftlicher Beschäftigung gibt es keine umfassende Theorie zu Entstehung und Weiterentwicklung dieser Böden. Im beantragten Vorhaben sollen bereits diskutierte Mobilisierungs- und Immobilisierungsprozesse systematisch überprüft werden. Das Ziel des Vorhabens ist es, ein umfassenderes und integratives Verständnis der physikalischen und chemischen Mechanismen zu erlangen, die Entstehung und Entwicklung von Podsolen steuern. Die Haupthypothese zur Erlangung des Ziels ist, dass es sich bei der Podsolierung um ein Zusammenspiel physikalischer und chemischer Prozesse handelt, die variabel als Funktion der Zeit und der stofflichen Zusammensetzung des Bodens wirken. Zur Überprüfung der Hypothese sollen Böden unterschiedlichen Podsolierungsgrads (fünf, von saurer Braunerde bis Normpodsol) in einer Kombination von klassischer und spektroskopischer Bodencharakterisierung, einem experimentell-pedologischen Ansatz und geochemischer Modellierung untersucht werden. Die Böden sollen vollständig bodenkundlich charakterisiert werden (u.a. pH, Textur, KAK, Oxidgehalte). Ihre Oberböden werden in Säulenversuchen mit künstlichem Regenwasser beregnet, um den Austrag gelöster und partikulärer Stoffe quantitativ und qualitativ zu charakterisieren. Diese Daten werden mit dem NICA-Donnan-Modell zur Bestimmung metall-organischer Komplexierung ausgewertet. Organische und anorganische Partikel sollen auch im Gelände in situ gewonnen und anschließend infrarot- (IR) und kernspinresonanzspektroskopisch sowie mittels Nano-Sekundärionen-Massenspektrometrie (NanoSIMS) analysiert werden. Zur Untersuchung der Entstehung von Ae-Horizonten soll ein A(e)h-Horizont einer podsoligen Braunerde im Säulenversuch mit verdünnter Essigsäure beregnet werden, um ausgespülte gelöste und partikuläre Substanzen wiederum quantitativ und qualitativ zu analysieren. Zur Überprüfung von Immobilisierungsprozessen sollen Säulenversuche mit Mineralmischungen (Quarz, variabel belegter Illit, Ferrihydrit) durchgeführt werden, die mit einem Extrakt einer organischen Auflage beregnet werden. Die dabei entstehenden organo-mineralischen Assoziate sollen IR-spektroskopisch untersucht werden, zusätzlich sollen mineralische Bindungspartner der organischen Substanz auf der Sub-Mikronskala mittels NanoSIMS untersucht werden. Schließlich soll die Immobilisierung organischer Substanz in Unterböden von Podsolen durch physikalische Fraktionierung von B-Horizonten von Böden unterschiedlichen Podsolierungsgrads quantifiziert und spektroskopisch qualifiziert werden. Die Erkenntnisse aus diesem Vorhaben werden das Verständnis von Bildung, Eigenschaften und Dynamik von Podsolen und der dabei beteiligten Elemente (C, N, Fe, Si, Al, Mn) vertiefen, die an globalen Stoffkreisläufen teilnehmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen