Reconstruction of ancient use of Terra Preta using molecular markers and compound-specific stable isotope rations
Final Report Abstract
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.
Publications
-
(2002). The long term memory of soils - how Amazonian dark earths reflects past land-use. European Tropical Forest Research Network (ETFRN) News, 37, 25-27
Glaser, B.
-
(2002). The real dirt on rainforest fertility. Science, 297, 920-923
Mann, C.C.
-
(2003). Amazonian dark earth as carbon stores and sinks. Amazonian Dark Earths: Origin, Properties, Management. Lehmann, J., D. C. Kern, B. Glaser and W. I. Woods. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 125-140
Sombroek, W., M. De Lourdes Ruivo, P.M. Fearnside, B. Glaser and J. Lehmann
-
(2003). Amazonian Dark Earths: Origin, properties, management. Dodrecht, Kluwer Academic Publishers
Lehmann, J., D.C. Kern, B. Glaser and W.I. Woods, Eds.
-
(2003). Molecular archaeometric methods and the origin of Amazonian Dark Earths: Possibilities and Limitations. 68th SAA Meeting, Society for American Archaeology, Milwaukee, WI
Glaser, B. and W.I. Woods
-
(2003). Organic chemistry studies on Amazonian Dark Earths. Amazonian Dark Earths: Origin, Properties, and Management. Lehmann, J., D. Kern, B. Glaserand W. I. Woods. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 227-241
Glaser, B., G. Guggenberger and W. Zech
-
(2003). Soil organic matter stability in Amazon Dark Earth. Amazonian Dark Earths: Origin, properties, management. Lehmann, J., D. C. Kern, B. Glaser and W. I. Woods. Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 141-158
Glaser, B., G. Guggenberger, W. Zech and M. De Lourdes Ruivo
-
(2004). Amazonian Dark Earths: Explorations in space and time. Berlin, Springer
Glaser, B. and W.I. Woods, Eds.
-
(2004). History, current knowledge and future perspectives of geoecollogical research concerning the origin of Amazonian Anthropogenic, Dark Earths (Terra Preta). Amazonian Dark Earths: Explorations in space and time. Glaser, B., W.I. Woods. Berlin, Springer, 9-18
Glaser, B., W. Zech and W.I. Woods
-
(2004). Identifying the pre-Columbian anthropogenic input on present soil properties of Amazonian Dark Earths (Terra Preta). Amazonian Dark Earths: Explorations in space and time. Glaser, B. and W. I. Woods. Berlin, Springer, 145-158
Glaser, B., G. Guggenberger and W. Zech
-
(2007). Prehistorically modified soils of central Amazonia: a model for sustainable agriculture in the 21st century? Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 362, 187-196
Glaser, B.
-
(2007). Rekonstruktion von Besiedlungsmuster und -Intensität einer Terra Preta anhand der kleinräumigen Nährstoffverteilung. Mitteilungen der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft, 110, 643-644
Birk, J.J., H. Grosch, E. Neves, W. Teixeira and B. Glaser
-
(2008). Origin of nutrients in Amazonian Dark Earths as assessed by molecular markers. Sixth World Archaeological Congress, Dublin
Birk, J.J., W. Teixeira, E. Neves and B. Glaser
-
(2011). Faeces deposition on Amazonian Anthrosols as assessed from 5ß-stanols. Journal of Archaeological Science, 38, 1209- 1220
Birk, J.J., W.G. Teixeira, E.G. Neves and B. Glaser
-
(2012). Combined quantification of faecal sterols, stands, stanones and bile acids in soils and terrestrial sediments by gas chromatography-mass spectrometry. Journal of Chromatography A, 1242, 1-10
Birk, J.J., M. Dippold, G.L.B. Wiesenberg and B. Glaser
-
(2012). State of the scientific knowledge on properties and genesis of Anthropogenic Dark Earths in Central Amazonia (Terra Preta de Indio). Geochimica et Cosmochimica Acta, 82, 39-51
Glaser, B. and J.J. Birk
