Chronosequenzielle Veränderungen von Eigenschaften sich selbst-restaurierender, post-agrarischer Albeluvisole der Taiga und Calcisole und Solonetze der trockenen Steppe Russlands, unter besonderer Berücksichtigung der Humusdynamik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Gegenstand dieses Forschungsvorhabens war die Untersuchung chronosequenzieller Veränderungen von Eigenschaften sich selbst-restaurierender, post-agrarischer Podsole und Albeluvisole der Taiga, Tschernoseme der semi-humiden Steppe, sowie Calcisole und Solonetze der semi-ariden Steppe Russlands, unter besonderer Berücksichtigung der Humusdynamik. Die Pflanzensukzession entwickelte sich in Richtung ihrer jeweiligen Klimax-Stadien. Ehemalige homogene Pflughorizonte entwickelten eine vertikale Stratifizierung ihrer morphologischen und chemischen Eigenschaften in Richtung der natürlichen Ausprägung. Veränderungen waren umso größer, je stärker die Eigenschaften der Ackerstandorte von den natürlichen Böden abwichen. Entsprechend kann festgestellt werden, dass Selbst-Restaurierung zur Steigerung der Pedodiversität führt. Charakteristisch für die Podsol-Chronosequenz war die Podsolierung, einhergehend mit Rohhumusbildung, Versauerung, Eluvial- und Illuvialprozessen sowie Nährstoffverlusten. Post-agrarische Albeluvisole zeigten durch die Bildung von moderartigen Auflagehorizonten, stark durchwurzelten Ah-Horizonten und Ae-Merkmalen eine ähnliche morphologische Umstrukturierung und Nährstoffumverteilung. Charakteristisch für die Tschernosem-Chronosequenz war eine rasche Krümelgefügeentwicklung ohne wesentliche Erholung der okkludierten OC-Fraktion, während sich andere Bodeneigenschaften, abgesehen von der Kationenaustauschkapazität kaum veränderten. Auch die post-agrarischen Böden der Calcisol/Solonetz-Chronosequenzen zeigten keine signifikanten Veränderungen bezüglich chemischer Eigenschaften und der Nährstoffdynamik, jedoch eine Gefügeentwicklung in Richtung natürlicher Ausprägung. Mit Ausnahme der Chernozemen blieben Spuren der Ackernutzung in Form von Pflugsohlen in allen anderen Chronosequenzen sichtbar. Die OC-Vorräte nahmen im chronosequenziellen Verlauf grundsätzlich zu, so dass Selbst-Restaurierung eine C-Senke darstellt. Für die Podsole ergab sich sogar eine Überkompensation der OC-Vorräte am Ende der Chronosequenz. Modellierungen deuten bei ungestörter Entwicklung für die Taiga auf ca. 150 und für die Steppe ca. 100 Jahre für eine Angleichung der OC-Vorräte an natürliche Verhältnisse. In der Taiga wurden beschleunigte OC-Zunahmen mit Etablierung der Waldvegetation vor allem in Form von zunehmenden Auflagehorizonten festgestellt, in der Steppe bei Einführung typischer Steppen-Species durch OC-Gewinne in den obersten 0-0,2 cm Mineralbodens. Alle OC-Fraktionen (aktiver (freie partikuläre organisches Material (POM); POM in Aggregaten; C in Sand, grob/mittel Schlufffraktion) und passiver C-Pool (C in Feinschluff- und Tonfraktion)) nahmen mit signifikant positiver Korrelation zum Gesamt-C zu. Partikulärer OC in Aggregaten und vor allem freier partikulärer OC erwiesen sich als die sensitivsten Fraktionen für Veränderungen während Selbst-Restaurierung. Eine relative Veränderung der Fraktionen war nur für Aggregaten-C in der Solonetz-Chronosequenz feststellbar. Obwohl Selbst-Restaurierung in Richtung natürlicher Ausprägung verläuft, war eine komplette Restaurierung aller Eigenschaften meistens nicht erreicht, was darauf hindeutet, dass Selbst-Restaurierung langwierig ist und durch anthropogene als auch natürliche Ereignisse verzögert oder verhindert werden kann.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2008. Chronosequential alterations of post-agrogenic sandy southern taiga soils of Russia under self-restoration. Book of Abstrats, Eurosoil, Wien, 177
Kalinina, O., Goryachkin, S.V., Karavaeva, N.A., Lyuri, D.I., Giani, L.
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2009. Chronosequential alterations of properties post-agrogenic sandy soils in the southern taiga of Russia under natural afforestation. III International Forest soil science conference “Productivity and resistance of forest soils”, 7-11 September 2009. Petrosavodsk, Russia. 247-248
Kalinina, O., Goryachkin, S.V., Karavaeva, N.A., Lyuri, D.I., Najdenko, L., Giani, L.
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2009. Chronosequentielle Dynamik sich selbst-restaurierender post-agrarischer Tschernoseme in der Kursk Steppenzone (Russland). Berichte der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft. In: Böden eine endliche Ressource, Sept. 2009, Bonn
Krause, S.-E., Goryachkin, S.V., Kalinina, O., Karavaeva, N.A., Lyuri, D.I., Giani, L.
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2009. Chronosequenzielle C-Dynamik sich selbst-restaurierender, post-agrarischer Böden verschiedener Klima- und Bodenzonen Russlands. Berichte der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft. In: Böden eine endliche Ressource, Sept. 2009, Bonn
Kalinina, O., Goryachkin, S.V., Karavaeva, N.A., Lyuri, D.I., Giani, L.
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2009. Self-restoration of post-agrogenic sandy soils in the southern Taiga of Russia: Soil development, nutient status, and carbon dynamics. Geoderma. 152, 35-42
Kalinina, O., Goryachkin, S.V., Karavaeva, N.A., Lyuri, D.I., Najdenko, L., Giani, L.
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2010. Chronosequntial alterations of properties of post-agrogenic Chernozems of the Kurks step zone of Russia under self-restoration. 19th World Congr. Soil Sci., Brisbane, Australia
Kalinina, O., Goryachkin, S.V., Krause, S.-E., Lyuri, D.I., Giani, L.
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2010. Dynamics of carbon pools in post-agrogenic sandy soils of southern taiga of Russia. Carbon Balance and management. 5:1, 1-9.
Kalinina, O., Goryachkin, S.V., Karavaeva, N.A., Lyuri, D.I., Giani, L
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2011. Self-restoration of post-agrogenic Chernozems of Russia: Soil development, carbon stocks, and dynamics of carbon pools. Geoderma. 162, 196-206
Kalinina, O., Krause, S.-E., Goryachkin, S.V., Karavaeva, N.A., Lyuri, D.I., Giani, L.
