Description: Ziel dieses Projektes ist ein besseres mechanistisches Verständnis der Denitrifikation in strukturierten Böden. Es ist bekannt, dass die relevanten Prozesse von der räumlichen Heterogenität des Materials abhängig sind, insbesondere den Redoxbedingungen, der Gasdiffusivität sowie der relativen räumlichen Verteilung von Mikroorganismen und Kohlenstoffquellen. Diese Eigenschaften sind typischerweise unbekannt und schwer messbar. Für die Modellierung werden diese Steuergrößen daher in der Regel durch ''effektive'' Parameter beschrieben, die geschätzt oder kalibriert werden müssen. In diesem Projekt soll die Denitrifikation in verschiedenen, zunehmend komplexen Strukturen experimentell untersucht werden, wobei wir auf der untersten Ebene alle strukturellen Steuergrößen einstellen können. Dies liefert die nötige Datengrundlage, um die relative Bedeutung und die Sensitivität dieser Steuergrößen für eine Vorhersage der Denitrifikation als Funktion des hydraulischen Bodenzustandes zu beurteilen. Strukturelle Materialeigenschaften werden auf hierarchischen Skalen (Inter- und Intraaggregat-Skala) mittels Röntgen-Microtomographie (myCT) und 3D Bildanalyse quantifiziert. Daraus werden strukturelle Kenngrößen abgeleitet, die für die Parametrisierung von mechanistischen Modellen auf der Poren- und der Kontinuumskala geeignet erscheinen. Wenn dies gelingt, soll in einer zweiten Projektphase untersucht werden, inwieweit relevante Struktureigenschaften aus messbaren Bodeneigenschaften auf der Feldskala abgeleitet werden können. Letztlich soll die N-Dynamik für verschiedene Böden in der Landschaft als Funktion der atmosphärischen Randbedingungen mit überschaubaren Unsicherheiten vorhergesagt werden können.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Denitrifikation
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Kalibrierung
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Bildverarbeitung
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Bodenkunde
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Lagerstättenerkundung
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Prognose
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Ackerboden
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Bodenzustand
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Bodenqualität
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Verfahrenstechnik
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Mikroorganismen
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Modellierung
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Kenngröße
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Landwirtschaft
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Landschaft
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Atmosphärendynamik
?
Region:
Saxony-Anhalt
Bounding boxes:
11.7333° .. 11.7333° x 52° .. 52°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
Time ranges:
2016-01-01 - 2025-07-31
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Research group FOR 2337: Denitrification in Agricultural Soils: Integrated Control and Modelling at Various Scales (DASIM); Sub project: Experimental exploration of denitrification in multiscale porous media and soil
Description: The aim of this project is to improve our mechanistic understanding of denitrification in undisturbed structured soil. It is well known that this process depends on the spatial pattern of redox conditions, the gas diffusivity, and the relative distribution of microorganisms and substrate within soil at the scale of centimeters to decimeters. Since these controls are typically unknown, current modeling concepts rely on calibrated parameters that implicitly include these controls but cannot be measured independently. In this project we will experimentally investigate denitrification in materials with increasing structural complexity, where at the lower level we can adjust and systematically investigate all controls (i.e.spatial pattern of water saturated regions, microorganisms, organic matter and gas diffusivity). This will provide the required data base to explore which structural properties need to be measured at what accuracy to allow for a reliable prediction of denitrification as a function of the hydraulic state of soil. We will use state-of-the-art X-ray-microtomography (myCT) and image analysis for quantifying structural properties at hierarchical scales from intra- to inter-aggregate pore structures. The resulting structural descriptors will be input to model tools which will be developed for the pore scale and the continuum scale by project partners. If this approach is successful we will explore in a second project phase in how far the relevant structural properties can be inferred from proxies that are observable at the field scale. The ultimate goal is to predict N emissions from soil in the landscape based on the distribution of soil properties and the atmospheric forcing.
https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1079947
Resources
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