Räumlich hochaufgelöste Messung von Vegetationsabhängigen Wasserumverteilungsprozessen im Boden: Entmystifizierung von hydraulischer Umverteilung

• Antragsteller: Dr.-Ing. Matthias Beyer; Professor Dr. Matthias Bücker
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ; Bodenwissenschaften ; Forstwissenschaften ; Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 583572060

Ziel dieses Vorhaben ist es, mittels eines gezielten Feldexperimentes mit geophysikalischen und auf stabilen Wasserisotopen basierenden Methoden Wasserumverteilungsprozesse im Boden zu beobachten. Ein Hauptfokus liegt hierbei auf der Messung und Quantifizierung der nächtlichen Umverteilung (HR) von Wasser durch Pflanzenwurzeln (hydraulische Umverteilung, HR). Dieser Prozess wurde häufig beobachtet und in Labor- und Setzlingstudien bewiesen, aber die Relevanz von HR für Ökosysteme konnte bisher kaum beurteilt werden, da es schlicht nicht möglich war, den Prozess größerskalig zu messen. In Vorexperimenten in einem europäischen Waldsystem sowie einem urbanen Ökosystem haben wir es erstmals geschafft, den Prozess in einem realen Ökosystem flächig zu messen. Dafür verwendeten wir geophysikalische Messungen (ERT), die speziell auf die Detektion geringer Wasserveränderungen und kontinuierliche Messungen angepasst wurden. Zusätzlich kombinierten wir dies mit auf stabilen Wasserisotopen basierenden Ansätzen und ökohydrologischen Messmethoden. Im urbanen Ökosystem konnten wir so nächtliche Umverteilungsprozesse klar nachweisen- im beobachteten Zeitraum kam es zu einer deutlichen Wasserbewegung hin zur Wurzelzone der Bäume in der Nacht. In dem Vorhaben soll der kombinierte geophysikalische-Isotopen-Ansatz in einem tropischen Trockenwald wiederholt und die Eignung der Methodik erneut getestet werden. An diesem Standort wurden bereits tiefe Wurzeln nachgewiesen, zudem sind die Gradienten in Boden und Atmosphäre während der Trockenzeit deutlich größer. Sollte die Methodik sich als erfolgreich erweisen, würde dies - nach mehreren Dekaden der Forschung zur Relevanz von HR auf größeren Skalen - einen Meilenstein in der Erforschung von HR bedeuten. Die Ziele des Vorhabens sind daher, HR sowohl auf der Punkt- als auch Plotskala zu messen und quantifizieren und zweifelsfrei zu zeigen, dass es sich um HR und nicht Wassertransport durch die Bodenmatrix handelt. Mit dem im Vorhaben vorgeschlagenen methodischen Ansatz wird dies möglich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen