Von Einzelfraktionen zu ungestörtem Boden: Bedeutung organischer Substanz für Denitrifikationsprozesse

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Böttcher; Professor Dr. Robert Mikutta
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270261188

Organische Bodensubstanz (OS) ist ein wichtiger Treibstoff der Denitrifikation, da organische Verbindungen als Elektronendonatoren fungieren und damit die Emission von N2O und N2 aus Böden steuern. Obgleich die Bedeutung der OS für Denitrifikationsprozesse hinreichend belegt ist, gibt es nur wenige Informationen über die Zusammenhänge zwischen Denitrifikation und verschiedenen funktionellen Fraktionen der OS (gelöste, partikuläre und mineral-assoziierte OS) im Hinblick auf deren Menge, Qualität sowie räumliche und zeitliche Verfügbarkeit. Ergebnisse aus der ersten Projektphase deuten an, dass alle Fraktionen zur Denitrifikation beitragen und selbst mineral-assoziierte OS einen quantitativ wichtigen Beitrag leistet. Werden lösliche Bestandteile aus Pflanzenresten künstlich entfernt, so vermindert sich das Ausmaß der Denitrifikation. Gelöste OS scheint daher von zentraler Bedeutung zu sein, wobei diese Fraktion verschiedenen Quellen entstammen kann (z.B. Freisetzung während des Streuabbaus, Desorption von Mineraloberflächen). Die zweite Projektphase zielt auf ein verbessertes mechanistisches Verständnis jener Prozesse ab und soll Qualitätsindikatoren liefern, welche den Beitrag der OS in Denitrifikationsmodellen abbilden können. Zum einen planen wir ein Streuabbauexperiment, bei dem der Einfluss der sich verändernden Qualität der gelösten und partikulären Fraktionen auf die Gasproduktion (CO2, N2O, N2) mittels standardisierter Inkubationen untersucht wird. Zum anderen soll der Beitrag mineral-assoziierter OS sowie eine mögliche C-Limitierung der Denitrifikation durch sorbierend wirkende reaktive Mineraloberflächen getestet werden. Jene kontrollierten Laborinkubationen werden nachfolgend auf Lysimeterversuche mit ungestörten Bodenproben erweitert, um die Eignung der abgeleiteten Qualitätsindikatoren für die OS zur Vorhersage der Denitrifikation auf der Pedonskala zu prüfen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2337: Denitrification in Agricultural Soils: Integrated Control and Modelling at Various Scales (DASIM)
• Mitverantwortlich: Dr. Klaus Kaiser