Genese von Andosolen: Der Übergang von silandischen zu aluandischen Eigenschaften und die damit einhergehende Veränderung des organischen Kohlenstoffvorrates.

• Antragsteller: Dr. Klaus Kaiser; Professor Dr. Martin Kaupenjohann
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414785220

Andosole sind in silandische und aluandische Andosole zu unterscheiden, welche als Endglieder der Andosolgenese angesehen werden. Silandische Andosole enthalten hauptsächlich organo-mineralische Verbindungen aus organischer Bodensubstanz (OM) und imogolitähnlichen Phasen, zu welchen Allophane, Imogolite und Protoimogolite zählen. Aluandische Andosole enthalten hauptsächlich Aluminium-Organo-Komplexe (Al‒OM Komplexe). In beiden Subtypen ist das Resultat eine enge Verbindung von OM und der mineralischen Matrix des Bodens. Die aktuelle Theorie besagt, dass silandische und aluandische Eigenschaften direkt aus der Primärverwitterung resultieren, mit anderen Worten, dass sie aus zwei verschiedenen Entwicklungslinien entstehen.Aufgrund vorliegender eigener Ergebnisse vermuten wir hingegen, dass die silandisch geprägten Horizonte in aluandisch geprägte Horizonte transformiert werden. Dies geschieht durch saure gelöste organische Substanz (DOM), die mit dem Sickerwasser in den Unterboden gelangt und dort die Auflösung imogolitähnlicher Phasen befördert. Das dabei freigesetzte Al reagiert dann mit DOM zu unlöslichen Al‒OM Komplexen.Im Rahmen unseres Vorhabens möchten wir diese Hypothese prüfen und die Faktoren bestimmen, welche diesen Prozess beeinflussen. Die Untersuchungen werden an einem ungeschichteten ecuadorianischen Andosol vorgenommen, welcher aluandische Eigenschaften im Oberboden und silandische Eigenschaften im Unterboden aufweist. Zunächst werden wir mit Hilfe von Sorptionsexperimenten überprüfen, in wie weit die Unter- und Oberböden mit OM gesättigt sind. Danach wird die In situ-Transformation von silandischen zu aluandischen Eigenschaften in einem Perkolationsexperiment unter Beregnung mit einer sauren DOM-Lösung (pH-Wert, bei dem imogolitähnliche Minerale instabil sind) nachgestellt.Die Veränderung der Mineralphase werden wir mit einer Kombination unterschiedlicher Verfahren verfolgen. Sowohl imogolitähnliche Phasen als auch Al‒OM Komplexe sind aufgrund schwacher Kristallinität und geringer Kristallgröße in Bodenproben schwer zu charakterisieren und zu quantifizieren. Zudem sind beide Phasen oftmals eng miteinander vergesellschaftet. Zur Identifizierung und Quantifizierung werden wir deshalb Dichtfraktionierung, Extraktionen, bildgebende (Transmissionselektronenmikroskopie in Kombination mit Elementanalyse) und moderne spektroskopische Verfahren (Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie, Photoelektronenspektroskopie, synchrotronbasierte Al-K-Kanten-Röntgenabsorptionsspektroskopie) kombinieren. Wir erwarten dadurch neuartige Erkenntnisse zur Genese von Andosolen sowie zur Bildung und Umwandlung schwachkristalliner Mineralphasen. Diese leisten nicht nur in Andosolen einen entscheidenden Beitrag zu Akkumulation und Stabilisierung von organischer Substanz, sondern auch in vielen anderen Böden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen