Aufklärung der Ursachen für die hohe Stabilität der organischen Substanz in Plaggeneschen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Karsten Kalbitz; Professorin Dr. Ingrid Kögel-Knabner
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 377944221

Das Ziel des Projektes ist die Aufklärung der ungewöhnlich hohen Stabilität der organischen Bodensubstanz (OBS) in Plaggeneschen. Die Entstehung von Plaggeneschen ist mit einer historischen Form der Landnutzung, der Plaggenwirtschaft, verbunden, deren Beginn in NW Europa etwa im 10. Jh. n. Chr. angenommen wird. Um die Fruchtbarkeit von nährstoffarmen und sauren, wenig fruchtbaren Böden (z.B. Podsolen) zu verbessern, wurden Soden auf Grünland- und Heideflächen gestochen. Diese wurden als Einstreu in Tierställen verwendet, teilweise mit häuslichen Abfällen vermischt und kompostiert, und anschließend auf den Ackerflächen verteilt. Getreidestroh und Laubstreu wurden ebenfalls auf diese Weise als Plaggenmaterial genutzt. Durch diesen Materialauftrag entstand im Laufe der Jahrhunderte ein Plaggenhorizont, welcher selbst nach Beendigung der Plaggenwirtschaft vor mehr als 100 Jahren mit organischem Material (OM) angereichert ist. Plaggenesche sind daher wichtige Speicher organischen Kohlenstoffes (Corg), und bieten eine einzigartige Gelegenheit, die langfristige Stabilisierung der OBS in sandigen Ackerböden zu untersuchen. Ziel der Studie ist es aufzuklären, weshalb sandige Plaggenesche oftmals höhere Gehalte an OBS besitzen, als angrenzende Ackerböden mit sandiger Textur ohne frühere Plaggenbewirtschaftung. Das soll durch Analysen zum Corg Gehalt und Vorrat der Gesamtböden sowie durch Bestimmung der Zusammensetzung der OBS in der organo mineralischen Fraktion bearbeitet werden. Dabei wird geprüft, ob für die Speicherung der OBS vor allem rekalzitrante Rückstände der Soden, Holzkohlereste oder die Bindung an die Mineralphase relevant sind. Dabei soll auch geklärt werden, inwieweit Fe(hydr)oxide und Tonminerale, im Hinblick auf Kohlenstoffbindungen in organo-mineralischen Assoziationen, zur OBS Stabilisierung beitragen. Die Untersuchung von langfristigen Abbauprozessen durch ein Langzeit-Inkubationsexperiment soll Aussagen bezüglich der OBS Stabilität in Plaggeneschen ermöglichen. Wir simulieren zum ersten Mal eine Plaggendünung durch die Verwendung von (i) Haferstroh, (ii) Streu von Eichen und (iii) 13C markierte Heidestreu in Kombination mit tierische Exkremente. Ziel des Versuches ist es, das sandige Ackerbodenmaterial in Material eines Plaggenhorizonts umzuwandeln. Während der Inkubation wird auch der 14C Gehalt des freigesetzten CO2 bestimmt, um zu klären, ob die OBS in Plaggeneschen stabiler ist, als in benachbarten Ackerböden und ob dies mit einer spezifischen OM Fraktion (mineralassoziiertes OM) zusammenhängt. Die Ergebnisse unserer Studie ermöglichen neue und vielversprechende Ansätze zur Aufklärung der Prozesse, welche an der Stabilisierung der OBS beteiligt sind. Unsere Studie kann die Grundlage für die Entwicklung eines konzeptionellen Modells bilden, dass die relevanten Prozesse für die Stabilisierung der OBS in Plaggeneschen abbildet. Dies kann als Basis für zukünftige Ansätze dienen, die Kohlenstoffspeicherung in sandige Böden zu erhöhen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen