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Boden-Dauerbeobachtung

Im Rahmen des vorsorgenden Bodenschutzes werden zur Kennzeichnung und Beobachtung von Veränderungen in Böden in Schleswig-Holstein seit 1989 37 Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) betrieben. Das Untersuchungsprogramm umfasst bodenkundliche Feldaufnahmen, bodenphysikalische und bodenchemische Untersuchungen, Wasserstandsmessungen und die Dokumentation betriebsbezogener Daten (Schlagkarteien) sowie vegetationskundliche, flechtenkundliche, bodenzoologische und bodenmikrobiologische Untersuchungen. Die Ziele der Boden-Dauerbeobachtung sind · die Beschreibung des aktuellen Zustandes der Böden, · die langfristige Überwachung der Veränderung der Böden und · die Ableitung von Prognosen für die zukünftige Entwicklung.

Bodenübersichtskarte der Bundesrepublik Deutschland 1:1.000.000 (BÜK1000DE)

Die BÜK1000 stellt bundesweit die Verbreitung der Böden und deren Vergesellschaftung in einheitlicher Form auf dem Aggregierungsniveau der Leitbodenassoziationen dar. Die Kartengrafik liegt in digitaler Form vor. In der Textlegende, die 71 bodenkundliche Legendeneinheiten umfasst, sind Angaben zu Gründigkeit, Bodenarten, Wasserverhältnissen, Ausgangsgestein sowie Leit- und Begleitböden enthalten. Die Parameter der Legendenbeschreibung und der 71 Referenzprofile (mit je 6 auf Bodenformen und 19 auf Horizonte bezogenen Angaben) sind in einer relationalen Datenbank abgelegt. Die Version 2.1 basiert auf den topographischen Grundlagen der Digitalen Topographischen Karte 1:1.000.000 (DTK1000-V) des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie, welche von der BGR in Teilen modifiziert wurde. Zur Verbesserung der Lagegenauigkeit wurde die Geometrie der BÜK1000 am 23.12.2013 leicht überarbeitet.

Integrative Kennzeichnung der mikrobiellen Ökophysiologie in Böden Deutschlands

Für landwirtschaftlich genutzte Böden Schleswig-Holsteins, Hessen und Bayerns werden sich ergänzende, strukturell bedeutsame bodenmikrobiologische Kenngrößen erhoben und integrativ zu einer Bewertung der Bodenqualität aus bodenmikrobiologischer Sicht überprüft bzw. aufbereitet. Diese Untersuchungen sollen in erster Linie zeigen, wie Struktur, Diversität und Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaften zusammenhängen. Neue Methoden wie molekularbiologische Techniken und Enzymbesteckmuster sollen hierzu einen besonderen Beitrag liefern. Die Daten, auf das Bodentrockengewicht bezogen, werden (i) zu Quotienten von bodenmikrobiologischen Kenngrößen kombiniert und (ii) in Sterndiagrammen vergleichend gewichtet. Darüber hinaus wird versucht, Vergleichs- und Grenzwerte und -bereiche zur Abschätzung der Bodenqualität abzuleiten. Mikrobielle Informationen werden in Quotienten zusammengefasst, um die Messgrößenvariabilität zur Bewertung der Bodenqualität zu integrieren und um gleichzeitig im Sinne der praktischen Umsetzung, die Anzahl der Eingangsgrößen in den Sterndiagrammen gering zu halten.

Bodenmikrobiologische Untersuchungen waehrend der Umstellungsphase eines Betriebes von konventioneller auf alternative Wirtschaftsweise

Auf einem Betrieb, der 1980 auf biologisch-dynamische Wirtschaftsweise umgestellt wurde, werden Boeden zweimal jaehrlich auf ihre Aktivitaet untersucht. Folgende Methoden kommen dabei zur Anwendung: Gesamtkeimzahl, Azotobacterkeimzahl, Atmung, Dehydrogenaseaktivitaet, Zellulosezersetzung (seit 1985 Katalase und alk. Phosphatase). Eine Veraenderung der Aktivitaeten auf den einzelnen Standorten wurde bis jetzt nicht festgestellt.

Produktion und Konsumption (Flüsse) der klimarelevanten Spurengase, Lachgas und Methan in einem Dauergrünland unter steigender atmosphärischer CO2-Konzentration

Außer dem bekannten Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) existieren weitere stark klimawirksame Spurengase biologischen Ursprungs, z.B. Lachgas (N2O) und Methan (CH4), die mikrobiell im Boden produziert (N2O, CH4) oder im Falle des Methans auch verbraucht (oxidiert) werden. Die steigende atmosphärische CO2-Konzentration kann sich über die Pflanzen in vielfacher Weise auf die bodenmikrobiellen, Spurengasproduzierenden Prozesse auswirken. So ist beispielsweise nachgewiesen worden, dass der Wasserverbrauch der Pflanzen unter erhöhtem CO2 häufig sinkt und die Abgabe von leicht zersetzbarem Kohlenstoff an den Boden (Wurzelexudation) steigt. Beides könnte die Denitrifikation und damit die N2O-Produktion begünstigen, ebenso die Methanproduktion, wenn im Boden anaerobe Bedingungen (z.B. durch Überflutung) eintreten. Steigende Bodenfeuchte würde zugleich die Sauerstoff-abhängige Methanoxidation im Oberboden hemmen. Zu diesem Thema existieren bislang weltweit nur Kurzzeit- und Laborstudien. Im hier vorgestellten Projekt werden im Freilandexperiment die Langzeitauswirkungen steigender atmosphärischer CO2-Konzentrationen über das System Pflanze-Boden auf die Flüsse der klimawirksamen Spurengase N2O und CH4 in einem artenreichen Dauergrünland untersucht. Hierzu gelangt ein im Institut für Pflanzenökologie neuentwickeltes Freiland-CO2-Anreicherungssystem (FACE) zur Anwendung, bei dem die CO2-Konzentration in drei Anreicherungsringen seit Mai 1998 um etwa 20 Prozent gegenüber den drei Kontrollringen erhöht wurde. Über die Jahresbilanzierungen der Spurengasflüsse sowie über begleitende Prozessstudien soll geklärt werden, wie und auf welche Weise erhöhtes CO2 auf die N2O- und CH4-Spurengasflüsse rückwirkt. Die ersten Ergebnisse zeigen deutlich, dass in einem etablierten artenreichen Ökosystem wie dem untersuchten Feuchtgrünland zuerst die unterirdischen Prozesse auf die steigenden CO2-Konzentrationen reagierten (Bestandesatmung). Die oberirdische Biomasse zeigte erst nach etwa 1,5 Jahren der CO2-Anreicherung einen signifikanten Zuwachs gegenüber den Kontrollflächen. Im Jahr 1997, vor dem Beginn der CO2 -Anreicherung, waren sowohl die N2O-Emissionen als auch die CH4 Flüsse auf den (späteren) Anreicherungs- und den Kontrollflächen fast identisch. Seit Beginn der Anreicherung hingegen sind die N2O-Emissionen vor allem während der Vegetationsperiode dramatisch angestiegen: auf 278 Prozent der Emissionen der Kontrollflächen. Die Methanoxidation war rückläufig unter erhöhtem CO2: Mittlerweile oxidieren die CO2 Anreicherungsflächen 20 Prozent weniger CH4 als die Kontrollflächen (Jahr 2000), wobei auch hier der größte Unterschied während der Vegetationsperiode auftrat. Eine erhöhte Bodenfeuchte kommt als Erklärung nicht in Frage, da sich diese nicht geändert hat.

Soil Map of the Federal Republic of Germany 1:1,000,000 (BUEK1000EN)

The first country wide soil map at a scale of 1:1,000,000 (BUEK1000) has been compiled on the basis of published soil maps of the former German Democratic Republic and the pre 1990 federal states of Germany. To do this, it was necessary to match the soil systems used in East and West Germany and to develop standardized descriptions of soil units. A relatively homogeneous map has resulted, which permits uniform assessment of the soils throughout Germany. The map shows 71 soil mapping units, described in the legend on the basis of the German and FAO soil systems. Each soil unit has been assigned a characteristic soil profile (Leitprofil) as an aid to map interpretation. For the first time the subdivision of the country into 12 soil regions has been represented on the map. This subdivision was coordinated with the state Geological Surveys. These soil regions will represent the highest hierarchic level of nation wide soil maps in future. The colours of soil units correspond to the standards of the 'Bodenkundliche Kartieranleitung' (KA 3; Guidelines for Soil Mapping). The various hues characterize differences in relief or soil humidity. The BUEK1000 was produced digitally. It is an important part of the spatial database integrated in the Soil Information System currently being established at the Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (FISBo BGR). It can be used together with the characteristic soil profiles to derive thematic maps related to nation wide soil protection. The scale of the BUEK1000 makes it especially suitable for small scale evaluations at federal or EU level.

Einfluss von Klima und Bewirtschaftung auf bakterielle N-Umsetzungsprozesse und die Zusammensetzung daran beteiligter Populationen in buchendominierten Laubwäldern

Bodenmikrobiologische N-Umsetzungsprozesse nehmen eine zentrale Stellung im N-Kreislauf von Wäldern ein, da sie einerseits als N-Lieferanten für den Bestand fungieren, andererseits aber auch mit diesem um N konkurrieren. Bisher lagen keine systematischen Untersuchungen über den Einfluss von Klimafaktoren (Temperatur, Niederschlagsverteilung) und Bewirtschaftungsmaßnahmen (Schirmhieb) auf (a) bakterielle N-Umsetzungsraten im Boden, (b) die an sie gekoppelten gasförmigen N-Verluste, (c) die Konkurrenzsituation zwischen Baumwurzel-Aufnahme und bakteriellen N-Umsetzungsprozessen um im Boden vorhandenen Stickstoff wie auch (d) Zusammensetzung der am N-Kreislauf in Buchenwäldern beteiligten bakteriellen Populationen vor. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen die bisher durch Freiland- und Laboruntersuchungen auf den Kernflächen des auslaufenden Sonderforschungsbereichs 433 (K1: NO-exponiert und K2: SW-exponiert) gewonnenen Ergebnisse um Untersuchungen auf der NW-exponierten Satellitenfläche S erweitert werden, um belastbare Aussagen über den Einfluss von Klima bzw. Bewirtschaftung auf die o.g. Parameter treffen zu können. Die eigenen und in engster Zusammenarbeit mit weiteren Disziplinen (Hildebrand/Bodenkunde, Mayer/Meteorologie, Rennenberg/Baumphysiologie gewonnenen Freiland- und Labor-Datensätze werden dazu genutzt, ein im IFU vorhandenes prozessorientiertes Modell zur Simulation der biogeochemischen N- und C-Umsetzungen in Waldböden und der an sie gekoppelten gasförmigen N- und C-Emissionen so weiterzuentwickeln, dass es zur Berechnung der genannten Umsetzungen/Emissionen auf der lokalen Skala, d.h. der Skala der Untersuchungsflächen, eingesetzt werden kann.

Daten zur Boden-Dauerbeobachtung

Im Rahmen der Boden-Dauerbeobachtung werden eine Vielzahl von Daten und Messwerten erhoben und gespeichert. Dazu gehören unter anderem - Lage der Boden-Dauerbeobachtungsfläche - Informationen zum Bodenaufbau einschließlich chemischer und bodenphysikalischer Parameter - Nutzung und Bewirtschaftungsdaten - Zusammensetzung der Bodenflora und -fauna - Vorkommen von Flechten im Umfeld

Transformation und Stabilisierung organischer Substanz durch Bodenarthropoden: Mikrobielle Aktivitäten und Funktion der alkalischen Abschnitte im Darm humusfressender Käfer- und Dipterenlarven

Die streu- und humusfressende Makrofauna spielt eine wichtige Rolle beim Abbau und bei der Stabilisierung organischer Substanz im Boden. Anhand ausgewählter Modellorganismen (Käfer- und Dipterenlarven) soll untersucht werden, welche Rolle den besonderen physikochemischen Verhältnissen in den Intestinaltrakten dieser Tiere, insbesondere den extrem alkalischen Darmabschnitten, sowie der ausgeprägten Darmmikrobiota bei den Stabilisierungsprozessen zukommt. Mit chromatographischen und spektro-skopischen Methoden sollen die chemische und mikrobielle Transformation der organischen Substanz und der mikrobiellen Biomasse des Bodens verfolgt werden. Weitere Schwerpunkte liegen bei der Rolle von Humin-stoffen als Mediatoren der mikrobiellen Reduktion von Eisenverbindungen sowie beim Beitrag der mikrobiellen Produk-tion des Darms zur refraktären organischen Substanz in den Ausscheidungen der Tiere. Die Untersuchungen beinhalten den Einsatz von Mikrosensoren, die Mikroinjektion von Radiotracern und Fütterungsexperimente mit Huminstoff-Modellverbindungen.

Nutzungsdifferenzierte Bodenübersichtskarte der Bundesrepublik Deutschland 1:1.000.000 - Auszug Ackerböden

Die BÜK1000N - Auszug Ackerböden in der Version 2.31 stellt bundesweit die Verbreitung der Böden und deren Vergesellschaftung in einheitlicher Form auf dem Aggregierungsniveau der Leitbodenassoziationen und der generalisierten und angepassten Landnutzungsklassen aus CORINE Land Cover 1990 dar und ist 2007 als analoge Karte erschienen. Ergänzt wird die digitale Kartengrafik durch Klimagebiete, Bodenregionen und Bodengroßlandschaften. Die Gesamtlegende umfasst 69 bodenkundliche Legendeneinheiten (mit Angaben zu Gründigkeit, Bodenarten, Wasserverhältnissen, Ausgangsgestein, Leit- und Begleitböden), geordnet nach Bodenverbreitungsgebieten, Teillegenden Acker, Grünland und Wald: jeweils untergliedert nach Klimagebieten, (mit Angaben zu Ausgangsgestein, Leit- und Begleitböden). Die flächenbezogenen Inhaltsdaten des Teilauszugs Ackerböden setzen sich aus 78 Acker-Referenzprofilen mit je 3 auf Bodenformen und 16 auf Horizonte bezogenen Parametern zusammen und sind in einer relationalen Datenbank abgelegt. Ein zusätzliches, 54 Seiten umfassendes Begleitheft mit Erläuterungen zur BÜK1000N kann bei Bedarf über die GeoCenter Touristik Medienservice GmbH in 70565 Stuttgart bezogen werden. Zur Verbesserung der Lagegenauigkeit wurde der Datensatz der BÜK1000N am 22.02.2013 leicht überarbeitet.

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