Den Boden im Blick: ein Monitoring-Sensornetzwerk fuer den CO2/O2-Gehalt im Boden zur Untersuchung von Bodenprozessen

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Freudiger
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559318039

Die Bodenatmung ist eine Schlüsselfunktion für viele andere Prozesse im Boden. Obwohl die Bodenatmung für das Verständnis des Kohlenstoffumsatzes in Böden von grundlegender Bedeutung ist, wird die „vergessene Hälfte“ dieses Flusses, der Gegenstrom von Luftsauerstoff (O2) in den Boden, selten untersucht. Das Verhältnis von produziertem Kohlendioxid (CO2) zu verbrauchtem O2 (qO2) in einem Boden, qCO2/qO2, wird als Respirationsquotient RQ bezeichnet. Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass der RQ im Durchschnitt bei etwa 1,1 liegt und von Standort zu Standort erheblich variieren kann, was als Schlüssel zur Identifizierung oder möglicherweise sogar Quantifizierung verschiedener anderer Prozesse dienen könnte. Es gibt jedoch mehrere abiotische Prozesse, die die CO2- und O2-Flüsse und damit das eigentliche biotische RQ-Signal verschleiern können. Während die CO2-Flüsse mit verschiedenen Methoden wie mikrometeorologischen Methoden oder Kammermethoden zuverlässig gemessen werden können, ist die Schätzung der O2-Flüsse aufgrund des hohen Hintergrunds von 20,95 % O2 in der Atmosphäre eine größere Herausforderung. Die In-situ-Überwachung von CO2 und O2 im Bodenprofil ist eine weitere Methode, die zur Untersuchung der Flüsse zwischen Boden und Atmosphäre und des RQ eingesetzt werden kann und wertvolle Einblicke in den laufenden Prozess bietet. Im Rahmen der vorgeschlagenen Zusammenarbeit im Nahen Osten ist es unser übergeordnetes Ziel, eine systematische Untersuchung der CO2-O2-Flüsse im Feld durchzuführen, und die Eignung von RQ als ökophysiologischer Schlüssel zum Verständnis der räumlich-zeitlichen Muster und der zugrunde liegenden Prozesse in den Böden zu untersuchen. Wir wollen ein Sensornetzwerk aus Boden-CO2-O2-Profilsonden und ein Kammersystem zur Messung der CO2-O2-Flüsse entwickeln. Diese wollen wir in einer ersten halbkontrollierten Studie in einem großen Lysimetersystem einsetzen, in dem wir die Auswirkungen von Grundwasseränderungen untersuchen werden. In der anschließenden Feldstudie werden wir die räumlichen und zeitlichen Muster mit einem CO2-O2 Sensornetzwerk und die CO2 -O2-Flüsse mit einer mobilen Respirationskammer kartieren. Dafür haben wir stark unterschiedliche 4 Standorte ausgewählt, je 2 karbonatische und 2 saure Böden, davon jeweils ein Standort in einem gemäßigten Wald und einer in einem mediterranen Wald.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Dr. Elad Levintal