Überprüfung und Optimierung der Spektroskopie im nahen und mittleren Infrarotbereich zur Bestimmung der Zusammensetzung, Eigenschaften und Umsetzbarkeit der organischen Bodensubstanz
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die organische Bodensubstanz (OBS) nimmt in Hinblick auf die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften von Böden und damit für eine nachhaltige Landnutzung einen zentralen Stellenwert ein. Die quantitative Erfassung ihrer Zusammensetzung, Eigenschaften und Umsetzbarkeit ist häufig nur durch hohen Zeit- und Kostenaufwand bzw. durch Modellberechnungen, die jedoch nicht allgemein akzeptiert sind, möglich. Ziel des Projekts war es daher, die Eignung der Spektroskopie im nahen (NIRS) und mittleren Infrarotbereich (MIRS) zur Erfassung verschiedener Pools der OBS zu überprüfen und zu optimieren. Beide Techniken erwiesen sich als geeignet, chemischen Eigenschaften wie C- und N-Gehalte für unterschiedliche Probenmaterialien (Böden, Streu, Komposte, Torfe, Kohlen) vorherzusagen bzw, zwischen verschiedenen Kohtenstofffraktionen (Alkyl-, O-Alkyl-, Carbonyl-, aromatischer C) oder C und N unterschiedlicher Herkunft (Oh-Material, verschiedene Kohlen) zu differenzieren. Für biologische Eigenschaften wie die mikrobielle Biomasse (Vorhersage nicht erfolgreich) oder die Freisetzung an gelöstem organischem C (zufriedenstellend) lieferten die NIRS und MIRS vergleichbare Ergebnisse. Für die NIRS konnte gezeigt werden, dass insbesondere die Bestimmung biologischer Größen durch Verwendung von feldfrischem oder schockgefrostetem Material verbessert werden kann. Die Vorhersage der Phytotoxizität von Torfen mittels NIRS und der N-Nettomineraltsierungsraten durch NIRS und MIRS war nicht oder nur eingeschränkt möglich. Für die Bestimmung des Pathogenensuppressionspotentials von Komposten und von Ertragsdaten konnte ein deutliches Potential der NIRS aufgezeigt werden. Für Böden des landwirtschaftlichen Dauerversuchs in Halle wurde gefunden, dass mittels NIRS sowohl Isotopendaten in Böden als auch die Pools des Rothamsted Carbon Models DPM, RPM, BIO, HUM und IOM erfolgreich abgeschätzt werden können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Ludwig, B., Schmiiewski, G., and Terhoeven-Urselmans, T. 2006. Use of nearinfrared spectroscopy to predict chemical parameters and phytotoxicity of peats and growing media. Scientia Horticulturae 109, 86-91.
- Michel, K,, Bruns, C., Terhoeven-Urselmans, TM Kleikamp, B., and Ludwig, B. 2006. Determination of chemical and biological properties of composts using near infrared spectroscopy. Journal of Near Infrared Spectroscopy 14, 251-259.
- Terhoeven-Urselmans, T., Michel, K., Helfrich, M., Flessa, H., and Ludwig, B. 2006. Near-infrared spectroscopy can predict the composition of organic matter in soil and litter. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 169, 168-174.
- THOMAS TERHOEVEN-URSELMANS (2007): Usefulness of near-infrared spectroscopy to assess the composition and properties of soil, litter and growing media. Dissertation, Universität Kassel
