Eisendynamik in unterschiedlich alten Reisböden: Effekte auf stabile Eisen-Isotop-Signaturen und chemische Speziierung

• Antragstellerin: Dr. Bei Wu
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391749090

Reisboden-Ökosysteme sind künstlich angelegte Feuchtgebiete, welche Nahrung für ungefähr die Hälfte der Weltbevölkerung bereit stellen. Diese Ökosysteme sind durch langfristige Trocken-Nass-Zyklen gekennzeichnet, welche spezifische Redoxreaktionen und biogeochemische Prozess nach sich ziehen. Reisböden zeigen daher eine einzigartige Eisen- (Fe)- Dynamik. Eine Rekonstruktion der Fe-Kreisläufe ist bislang aber nicht erreicht. In diesem Projekt prüfen wir die Hypothese, dass sich die Fe-Isotopensignaturen und Fe-Spezies in Reisböden als Funktion der Landnutzungsdauer skalieren lassen. Insbesondere nehmen wir an, dass i) Fe-Isotopensignaturen von Reisbodenprofilen und von benachbarten Nicht-Reisböden unterschiedlich sind, und dass ii) Reisböden mit unterschiedlichem Entwicklungsalter unterschiedliche Fe-Isotopensignaturen mit zunehmendem Alter und Grad der Bodenentwicklung aufzeigen. Der Untergrund wird hierbei vermutlich zunehmend mit leichten Fe-Isotopen angereichert. iii) Fe-Speziation und Fe-Isotopensignaturen von Fe Plaques zeigen vermutlich einen konstanten Bias zu Reiswurzeln und oberirdischen Pflanzenorganen, unabhängig vom Grad der Bodenentwicklung. iv) Die mikrobielle Gemeinschaft steuert die Plaque-Bildung und -Funktion, was wiederum die Fe-Isotopensignaturen der Fe-Plaque beeinflusst. Um diese Hypothesen zu testen, analysieren wir eine bis zu 2000-Jahre alte Reiseboden-Chronosequenz, mit Nicht-Reisböden (bis zu 700 Jahre alt) sowie Marschböden und natürlichen Feuchtgebieten als Kontrolle. Wir verwenden hierbei sowohl archivierte Bodenkerne, beproben aber auch geflutete Standorte neu, und analysieren die Fe-Isotopensignaturen in Böden und Pflanzen mittels Multikollekor- Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (deutscher Partner), um die Auswirkungen der wiederholten Redoxzyklen auf die Fe-Isotopenfraktionierung aufzuzeigen. Ausgewählte Boden- und Pflanzenproben sowie Fe-Plaques werden zusätzlich am Synchrotron mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie (von beiden Partnern zusammen) analysiert, um die Entwicklung von Fe-Spezies entlang der Bodenentwicklung aufzuzeigen 3) Die mikrobielle Gemeinschaft von Fe oxidierenden und reduzierenden Bakterien in den Reisböden und Fe-Plaque werden vom chinesischen Partner untersucht, um ihre Bedeutung für Fe-Isotopenfraktionierungen zu erforschen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Huaiying Yao, Ph.D.
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Wulf Amelung