Rekonstruktion der Terra Preta-Genese mittels molekularer Biomarker und ihrer substanzspezifischen Stabilisotopenverhältnisse
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Existenz von Terra Preta beweist, dass es prinzipiell möglich ist, unfruchtbare Böden (z.B. Ferralsole) nachhaltig landwirtschaftlich zu nutzen. Bisherige Untersuchungen belegen, dass die hohen und stabilen Gehalte an organischer Substanz in diesen Böden maßgeblich auf Black Carbon zurückzuführen sind. Ungeklärt war bisher die Herkunft ihrer hohen Nährstoffgehalte (bes. N, P, Ca, Mg) und die Rolle verschiedener Mikroorganismen bei der Genese ihres Humuskörpers. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens war es deshalb, durch die Analyse von Biomarkern und ihrer Stabilisotopenverhältnisse sowie von P-Bindungsformen Hinweise auf die Terra Preta-Genese zu bekommen. Mit Hilfe einer kleinräumigen P-Kartierung konnte in der 16 ha große Terra Preta "Hatahara" ein ca. 8 ha großer Kernbereich (Terra Preta) und ein ca. 8 ha großer Übergangsbereich (Terra Mulata) identifiziert werden. Ausgehend von einem Besiedlungszeitraum von 400 - 500 Jahren und einer eingetragenen Gesamtphosphormenge von 450 - 590 Tonnen, konnte eine durchschnittliche Besiedelungsdichte von 1300 - 2200 Personen pro Jahr berechnet werden. Mit Hilfe von delta13C-Analysen und n-Alkan-Muster konnten keine Hinweise auf die Applikation größerer Mengen aquatischer pflanzlicher Biomasse gefunden werden. Mithilfe von Sterol- und Gallensäure-Analysen bzw. der Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie konnten menschliche und tierische Fäkalien bzw. Knochenreste als Nährstoffquellen eindeutig nachgewiesen werden. Die Knochenreste stammen von Schildkröten, Fischen und Menschen. Mit Hilfe von Aminozucker-zu-Muraminsäure-Verhältnissen konnte gezeigt werden, dass saprotrophe Pilze eine bedeutende Rolle bei der Genese des Humuskörpers von Terra Preta spielen. Ferner konnte mithilfe der delts13C-Signatur von Benzolpolycarbonsäuren nach Inkubation und Abwesenseit von erhöhten Temperaturen eindeutig nachgewiesen werden, dass polykondensierte aromatische Strukturen (black carbon) in signifikanten Mengen auch biologisch gebildet werden (z.B. durch Aspergillus niger). Genese und Replikation von Terra Preta als Modell für nachhaltige Landwirtschaft interessiert in zunehmendem Maße die Öffentlichkeit. Die praktische Umsetzung des Wissens über die Terra Preta-Genese ("Von der Natur lernen") könnten zu folgenden praktischen Anwendungen führen: a) Erzeugung nachhaltig fruchtbarer Böden ("Terra Preta Nova"); b) Nutzung von Pflanzenkohle (enlg. Biochar, Black Carbon) als langfristige C-Senke (C-Sequestrierung, z.B. Biochar aus der Bioenergiegewinnung); c) Nutzung von Pflanzenkohle (Black Carbon) als technologisches Substrat (z. B. zur Bodensanierung oder zur Abwasserreinigung etc.); d) Kreislaufwirtschaft basierend auf der nachhaltigen regionalen Nutzung natürlicher Ressourcen einschließlich der Kaskadennutzung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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