Kopplung von Biodiversität und biogeochemischen Kreisläufen (C-N Kreisläufen) im Grünland durch das Bodengefüge

Ziele

Charakterisierung der Bodenstruktur in unterschiedlich bewirtschafteten Grünlandböden durch Röntgen-Computermikrotomographie
Bezug morphologischer Eigenschaften der Bodenstruktur zu Verteilungsmustern von Bodenbiota
Vorhersage von C-N Dynamiken in Grünlandböden mit Hilfe von Simulationsmodellen basierend auf der Bodenstruktur

Hypothesen

H1. Hohe Regenwürmerhäufigkeiten in Grünlandböden sind verbunden mit hochstrukturierten Böden (Makroporen und Aggregate) und geänderten Kohlenstoffumsatz

H2. Das Makroporenvolumen in Grünlandböden steht mit der Gemeinschaftsstruktur und Häufigkeit nichtgrabender Mesofauna in Verbindung.

H3. The Analyse der Bodenstruktur erhöht das Verständnis der Umsatzprozesse im Boden.

Methoden

Erfassung der Bodenstruktur alle Grünland EPs mit Hilfe eines Röntgen-Computermikrotomographen (Genauigkeit 5-30 µm)
Morphometrische Analyse der CT Scans
Modellierung der C-N Transformationsprozesse mit CIPS (Kuka 2005) eingeführt in CANDY (Franko 1995)

Zusammenarbeit mit AG Schrumpf und Kandeler zur Analyse der Corg und mikrobieller Biomasse Erfassung der Makro- und Mesofauna in Zusammenarbeit mit der AG Wolters

Abbildung: Das Foto zeigt im April Zweitausendelf in der Schorfheide eine Wiese, auf der eine Beprobung durchgeführt wird. Im Vordergrund ist der grasbewachsene Randstreifen an einer asphaltierten Landstraße zu sehen. Dahinter liegt die Wiese, die links einen Hügel hinaufläuft, auf dem eine Herde Rinder weidet. Rechts auf der Wiese befinden sich Personen bei Beprobungs-Arbeiten. Hinter der Wiese sind unbelaubte Büsche und Bäume sowie weitere Wiesen und am Horizont bewaldete Hügel zu sehen.

Frühjahrsbeprobung in der Schorfheide (April 2011)

Abbildung: Das Foto zeigt auf einer gemähten Wiese ein metallenes Gerät zur Entnahme ungestörter Bodenproben. Der Unterteil des Geräts besteht aus drei Streben, die von oben betrachtet die Form eines Ypsilons ergeben. Dort, wo die Streben in der Mitte zusammentreffen, ragt eine Stativsäule nach oben. An dem Stativ ist höhenverstellbar die motorbetriebene Einheit angebracht, an der zum Vorschneiden der Probe die Schneid-Manschette und darin lage-fixiert zum Aufnehmen der Probe der Stech-Zylinder befestigt werden. Neben dem Gerät kniet ein Mitarbeiter der Verleih-Firma des Bohrgeräts. Auf dem Boden vor dem Mann steht die Schneid-Manschette aus Edelstahl. In der linken Hand hält der Mann einen klaren transparenten Stech-Zylinder aus Acrylglas.

Gerät zur Entnahme ungestörter Bodenproben im Grünlandboden (Frühjahr 2011)

Abbildung: Das Foto zeigt auf einer sonnenbeschienenen gemähten Wiese eine junge knieende Wissenschaftlerin, vor der eine Bodenprobe in einem klaren transparenten Acrylglas-Zylinder auf dem Gras steht. Mit einem Messer schneidet die Frau die Bodenprobe an ihrer Oberfläche auf die Größe des Probenbehälters zurecht.

Ungestörte Bodenprobe im Plastikzylinder

Abbildung: Das Foto zeigt auf einer großen gemähten Wiese zwei Männer, die bei Regenwetter ein Gerät zur Entnahme ungestörter Bodenproben bedienen. Einer der Männer kniet neben dem Gerät, der andere steht und drückt von oben auf die Stativsäule. Rechts am Bildrand ist von hinten eine weitere Person zu sehen, die zuschaut. Am Horizont ist eine Reihe unbelaubter Bäume zu sehen.

Bodenprobenahme im Regen (Frühjahr 2011)

Publikationen

Grassland management intensity determines root development, soil structure, and their interrelationship: Results of a regional study of Leptosols in the Swabian Alp

Kuka K., Joschko M. (2024): Grassland management intensity determines root development, soil structure, and their interrelationship: Results of a regional study of Leptosols in the Swabian Alps. Grassland Research 3 (2), 171-186. doi: 10.1002/glr2.12077

X-ray Computed Microtomography for the Study of the Soil–Root Relationship in Grassland Soils

Untersuchung der Bodenstruktur und der Wurzelentwicklung in unterschiedlich bewirtschafteten Grünlandstandorten mittels Röntgen-Computertomografie

Kuka K., Illerhaus B., Fox C. A., Joschko M. (2013): X-ray Computed Microtomography for the Study of the Soil–Root Relationship in Grassland Soils. Vadose Zone Journal 12 (4). doi: 10.2136/vzj2013.01.0014

A new method for the extraction of undisturbed soil samples for X-ray computed tomography

Maschinelle Entnahme ungestörter Bodenprobensäulen für die Röntgen-Computertomographie

Kuka K., Illerhaus B., Fritsch G., Joschko M., Rogasik H., Paschen H., Schulz H., Seyfarth M. (2013): A new method for the extraction of undisturbed soil samples for X-ray computed tomography. e-Journal of Nondestructive Testing 8, 1-8

Maschinelle Entnahme ungestörter Bodenprobensäulen für die Röntgen-Computertomographie

Kuka K., Illerhaus B., Fritsch G., Joschko M., Rogasik H., Paschen M., Schulz H., Seyfarth M. (2012): Maschinelle Entnahme ungestörter Bodenprobensäulen für die Röntgen-Computertomographie. ZfP-Zeitung 129

Datensätze

Öffentliche Datensätze

Microtomography anaylsis of soil structure and roots HEG grassland EPs , 2011

Kuka, Katrin; Illerhaus, Bernhard; Joschko, Monika; Franko, Uwe (2013): Microtomography anaylsis of soil structure and roots HEG grassland EPs , 2011. Version 2. Biodiversity Exploratories Information System. Dataset. https://www.bexis.uni-jena.de/ddm/data/Showdata/16586?version=2

Particle density of mineral soil an all grassland EPs, 2011

Kuka, Katrin; Joschko, Monika; Franko, Uwe (2013): Particle density of mineral soil an all grassland EPs, 2011. Version 2. Biodiversity Exploratories Information System. Dataset. https://www.bexis.uni-jena.de/ddm/data/Showdata/16566?version=2

Computerized Tomography of soil

Illerhaus, Bernhard; Kuka, Katrin; Joschko, Monika (2011): Computerized Tomography of soil. Version 2. Biodiversity Exploratories Information System. Dataset. https://www.bexis.uni-jena.de/ddm/data/Showdata/12966?version=2