FG Bodenschutz und Rekultivierung
Im Rekultivierungsbereich des Braunkohletagebaus Welzow-Süd wurde der Einfluss der Schnitttechnik auf die Biomassequantität, die Stockausschlagfähigkeit und die Entwicklung von Robinien Wurzelbrut untersucht.
Für diesen Zweck wurden die Folgen der Holzernte mittels Forstmulcher und Motorsäge miteinander verglichen.
Difficulties in quantitatively closing the water balance of catchments arise when upscaling point measurements and from insufficient knowledge of the physical boundaries, inner structure, and storage volumes of natural catchments. In addition, there is a strong need for generalizing the relationship between catchment characteristics and hydrological response. Therefore, experimental catchments with well-known boundaries and conditions could contribute valuable data to hydrological and critical zone research. One of the most well-established and largest constructed catchments is the Chicken Creek catchment (6 ha including a pond, Brandenburg, Germany) representing an initial ecosystem undergoing highly dynamic ecological development starting from clearly defined starting conditions. Directly after completion of the construction, extensive monitoring equipment was installed to track the ecosystem development and to capture the
spatiotemporal variability of meteorological, hydrological, ecological, and soil conditions and vegetation succession. In this study, we focused on the water balance dynamics of the Chicken Creek catchment for the period 2005 to 2015 as influenced by ecological development. Water storage in the catchment was calculated from a three-dimensional model of groundwater volumes, soil moisture measurements, and water level recordings of the pond. The catchment water balance equation was resolved for evapotranspiration, the only part that was not measured directly. Time series of meteorological, hydrological, and ecological data for 10 yr enabled us to characterize the transient development of the catchment and to evaluate the effect of different feedback mechanisms on catchment hydrology.
Global agricultural productivity depends on the use of finite phosphorus (P) resources of which not only the topsoil, but also subsoil, can hold immense reserves. To assess potential soil contribution to plant nutrition, we compared the P status of Stagnic Cambisol profiles in experimental plots that received different P fertilizer applications (control, triple superphosphate (TSP), compost, compost+TSP) for 16 years. Sequential fractionation was combined with P K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy to identify the chemical P speciation. Fertilized topsoils (21 to 69 kg P ha-1 a-1) showed P reserves larger by a factor of 1.2 to 1.4, and subsoil P reserves larger by a factor of 1.3 to 1.5 than those of the control. P-XANES revealed the predominance of inorganic P species such as moderately labile Fe- (46 to 92%), Al- (0 to 40%), and Ca- (0 to 15%) P compounds besides organic P (0 to 13%) in all treatments. The fertilizer application slightly altered P speciation throughout the profiles, but the type of fertilizer had no significant effect on it. Optimal plant growth requirements are restricted by the exchangeable P from the solid phase within the soil solution. Therefore, ongoing research focuses on the accessibility of P from P loaded amorphous Fe- and Al-hydroxides, previously identified as the predominant abiotic P forms. To assess their P desorption potential, P-33 rhizotron experiments combined with P-33 isotopic exchange kinetics (IEK) are underway. Preliminary results indicated that besides differences in P binding capacity of soil hydroxides, physical soil parameters, such as the matric potential, strongly control soil P availability, thus plant P acquisition rates can vary among different soil types. Our results gained new detailed information about P bioavailability under agricultural practice. The investigations towards P bioaccessibility may contribute to improved interpretation of soil P tests and reduced fertilizer recommendations.
Impact of crystallization of iron and aluminium hydroxides on the mechanisms of phosphate binding
(2017)
Für die pflanzenbauliche Bewertung von Agroforstsystemen spielen mögliche Effekte von Agroforst-Gehölzen auf die Erträge der Ackerkulturen eine entscheidende Rolle. Eine Beeinflussung der Ackerfruchterträge kann direkt (z.B. durch Beschattung) oder indirekt (z.B. durch zusätzliche Nährstoffeinträge oder eine Veränderung des Mikroklimas) erfolgen. Ziel dieser Studie war es, mögliche Einflüsse von Energieholzstreifen auf die Begleitvegetation einerseits und auf die Kohlenstoff- und Nährstoffgehalte des Bodens andererseits zu quantifizieren und ggf. mit räumlichen Ertragsdifferenzen in Beziehung zu setzen.
Derzeit lebt mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung in Städten, Tendenz weiter steigend. Die Sicherstellung der Versorgung dieser Menschen mit Nahrungsmitteln wird künftig den Druck auf die Landwirtschaft in ländlichen Gebieten weiter erhöhen. Die Nahrungsmittelproduktion wird dabei stärker als zuvor durch das Umweltbewusstsein der Verbraucher einerseits und andererseits durch die Verminderung landwirtschaftlicher Produktionsfläche zugunsten der Stadtentwicklung beeinflusst werden (Vira et al. 2015). Die Folgen des Klimawandels (u.a. reduzierte Wasserverfügbarkeit, höheren Verdunstung, Zunahme von Witterungsextremen) werden zu Ertragsschwankungen führen (EEA 2017) und so die Landwirtschaft vor neue Herausforderungen stellen. Dies gilt vor allem für ertragsschwächere Standorte mit einem hohen Risiko für klimawandelbedingte Witterungseinflüsse. Vor diesem Hintergrund kann die agroforstliche Landnutzung, durch eine höhere Adaptionsfähigkeit gegenüber der Klimavariabilität (Kanzler et al. 2016) und der Möglichkeit zur ökologischen Aufwertung von Ackerflächen, aktiv zu einer stabilen, leistungsfähigen Landwirtschaft beitragen. Der folgende Beitrag widmet sich Untersuchungsergebnissen aus der Vegetationsperiode 2017 zum Mikroklima auf einem agroforstlich genutzten Ackerstandort in der Lausitz, Brandenburg.
Eine zunehmende Knappheit ackerbaulicher Standorte und der zugleich steigende Bedarf an nachwachsenden Rohstoffen für die energetische und stoffliche Nutzung lösen verstärkt Konflikte zwischen der Nahrungsmittelproduktion und der Biomasseproduktion aus. Marginale Standorte kommen entsprechend immer stärker in den Blickpunkt als mögliche Erweiterungsflächen für die Biomasseproduktion. In der wissenschaftlichen Auseinandersetzung fehlt allerdings eine eindeutige Definition für derartige marginale Standorte. Gerade im Hinblick auf eine mögliche Reduzierung von Nutzungskonflikten ist die Abgrenzung zu stillgelegten, aber agrarisch nutzbaren Standorten oder zu natürlichen Badlands, mit naturschutzfachlichen Potentialen oftmals schwierig. Das EU H2020-Projekt SEEMLA untersucht Potentiale und Verfügbarkeit von marginalen Standorten europaweit. In Deutschland, Griechenland und der Ukraine wurden Pilotstandorte eingerichtet, auf denen der Anbau von Bioenergiepflanzen exemplarisch durchgeführt wird. Für eine erste Bewertung der Standortspotentiale und auch der Ursachen der Marginalität der Standorte wurden Bodenuntersuchungen an allen Pilotstandorten nach den Vorgaben des Muencheberger Soil Quality Rating-Verfahrens (SQR) (1) durchgeführt und die Standorte klassifiziert. Das SQR-Verfahren bewertet ausgewählte Boden- und Standortseigenschaften und bezieht zusätzlich mögliche limitierende Faktoren (Hazard Indicators) wie Versauerung, Versalzung, Vernässung etc. mit ein, um eine Gesamtbewertungszahl zur Bodenfruchtbarkeit zu ermitteln. Dieser Beitrag stellt anhand der SEEMLA-Standorte exemplarisch Böden marginaler Standorte vor. Mit Hilfe der SQR Hazard Indicators werden charakteristische limitierende Faktoren vorgestellt. Es wird zudem versucht, die untersuchten Standorte in eine mögliche Klassifikation marginaler Standorte einzupassen und ihre Eignung für die Biomasseproduktion einzuschätzen.