REM-Aufnahme von "Artificial Soil"-Bodenaggregaten

DFG-Schwerpunktprogramm 1315

"Biogeochemical Interfaces in Soil"
REM-Aufnahme von "Artificial Soil"-Bodenaggregaten
Foto: Katharina Lehmann

Thema und Ziele

Unsere Böden sind belebte, heterogene Dreiphasensysteme aus festen, flüssigen und gasförmigen Bestandteilen. Sie bilden eine dynamische Grenzfläche zwischen Biosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre.

Die Forschung innerhalb des Schwerpunktprogramms "Biogeochemical Interfaces in Soil" widmet sich der systematischen strukturellen Charakterisierung und funktionalen Erforschung von biogeochemischen Grenzflächen in Böden sowie der Erkundung ihrer Rolle bezüglich Auswirkungen und Verbleib organischer Chemikalien.

Gemeinsames übergeordnetes Forschungsziel war, ein mechanistisches Verständnis des komplexen Wechselspiels physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse zu erlangen, die an biogeochemischen Grenzflächen in Böden ablaufen. Dabei interessierten wir uns für diejenigen Faktoren, die die komplexe Struktur der Grenzflächen bestimmen, die Prozesse auf molekularer und Organismenskala mit Phänomenen auf der Aggregatskala mechanistisch verknüpft und das mittel- bis langfristige Verhalten organischer Chemikalien in Böden innerhalb eines generellen mechanistischen Rahmens erklären. Der Forschung lagen folgende Hypothesen zugrunde:

  • Die grundlegenden Eigenschaften und Funktionen biogeochemischer Grenzflächen in Böden werden nur durch die Verknüpfung bodenphysikalischer, -biologischer und -chemischer Ansätze erkennbar.
  • Mikroorganismen nehmen aktiv an der Bildung und Neuorganisation biogeochemischer Grenzflächen teil.
  • Die systematische Erforschung und Charakterisierung von Architektur und Funktionsweisen biogeochemischer Grenzflächen ist essenziell, um die Transformations-, Akkumulations- und Regulationsfunktionen von Böden zu verstehen.
  • Molekulare Deskriptoren organischer Chemikalien in Verbindung mit Informationen über Struktur und Dynamik biogeochemischer Grenzflächen können zum generellen Verständnis des Verhaltens organischer Chemikalien beitragen.
  • Die komplexe biologische und chemische Zusammensetzung biogeochemischer Grenzflächen erschwert Untersuchungen vom Verbleib und zu Auswirkungen organischer Chemikalien.

Publikationen (Auswahl)

Inaugural-Paper
Totsche, K.U., Rennert, T., Gerzabek, M.H., Kögel-Knabner, I., Smalla, K., Spiteller, M., Vogel, H.J. 2010. Biogeochemical interfaces in soil: The interdisciplinary challenge for soil science. J. Plant Nutr. Soil Sc. 173, 88-99. DOI: https://doi.org/10.1002/jpln.200900105

Ritschel, T., Schlüter, S., Köhne, J. M., Vogel, H.-J., Totsche, K.U. 2018. Efficient Prediciton of Multidomain Flow and Transport in Hierarchically Structured Porous Media. Water Resour. Res. 54, 9033-9044, DOI: https://doi.org/10.1029/2018WR022694

Lehmann K., Schaefer S., Babin D., Köhne J. M., Schlüter S., Smalla K., Vogel H.-J. & Totsche K. U. (2018). Selective transport and retention of organic matter and bacteria shapes initial pedogenesis in artificial soil - A two-layer column study. Geoderma, 325, 37-48. DOI: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.03.016

Impressionen

REM-Aufnahme von "Artificial Soil"-Bodenaggregaten
Foto: Katharina Lehmann
"Two-Layer"-Reifungs-/Transportexperimente
Foto: Katharina Lehmann
Porenraumentwicklung in Bodensäulen, µCT-Analyse
Foto: Katharina Lehmann
Bodenprobenahme im Versuchsgut Scheyern
Foto: Katharina Lehmann
"Artificial Soil"-Mineralmischungen für Reifungsexperimente
Foto: Katharina Lehmann
Behandlung von "Artifical Soil"-Medien mit Kohlenstoffquellen/Modellsubstanzen
Foto: Robert Lehmann
DGGE-Gel (Ausschnitt): Effluent einer mit natürlichen mikrobiellen Bodengemeinschaften...
Foto: Katharina Lehmann
Schichtweise Probenahme einer Bodensäule, Regenwurmexperiment
Foto: Joanna Hanzel
REM-Aufnahme von Bodenaggregaten eines "Artificial Soil" mit Mikroorganismen (farblich...
Foto: Katharina Lehmann
Auf dem Weg zur Jahrestagung in Dornburg, 2010
Foto: Robert Lehmann
Beim Weltbodenkundekongress, Jeju, 2012
Foto: Benny Fischer

Kontakt

Kai Uwe Totsche, Prof. Dr.
Prof. Dr. Kai Uwe Totsche