Das Projekt "Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Oekosystemen. Teilprojekt A17: Untersuchungen zum Schwefelkreislauf in landwirtschaftlich genutzten Boeden mittels stabiler S-Isotope" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Sonderforschungsbereich Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Ökosystemen durchgeführt.
Das Projekt "Untersuchung zum Schwefelhaushalt von Waldoekosystemen (Schwarzwald) mittels stabiler Schwefelisotope" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Pflanzenökologie (Botanik II) durchgeführt. In benachbarten, in Groesse, Hoehenlage, Morphometrie, Bodenformenmosaik und Waldbestand vergleichbaren Wassereinzugsgebieten im Schwarzwald soll anhand der Analyse der Ver teilung der stabilen Schwefelisotope 34S und 32S in Vegetation und Boden der Schwefelhaushalt von Waldoekosystemen untersucht werden. Dabei wird die S-Isotopenverteilung im Schwefelbestand der verschiedenen Kompartimente eines Oekosystems (Luft, Niederschlag, Vegetation, Boden, Sickerwasser, Grundwasser) analysiert. Das Projekt ist eingebunden in das ARINUS-Projekt des Instituts fuer Bodenkunde und Waldernaehrungslehre der Universitaet Freiburg. Kontakte mit anderen europaeischen Arbeitsgruppen resultieren aus der Einbindung des Projekts in das ENCORE-Programm der EU. Die Wassereinzugsgebiete bestehen aus mehreren kleinen Teileinzugsgebieten, von denen jeweils eines mit sulfathaltigem Duenger geduengt wurde, dessen Schwefel an 34S angereichert ist, waehrend eines als unbehandelte Kontrolle dient. In diesem sowie in dem nicht geduengten Kontrollgebiet werden parallel der S-Flux sowie S-Umsetzungen in Boeden und Pflanzen erfasst. Durch einen Vergleich der S-Isotopenverhaeltnisse in den unterschiedlichen Schwefelfraktionen der geduengten und der nicht geduengten Gebiete soll ueber eine reine Bilanzierung der ein- und ausgetragenen Schwefelmenge hinaus eine qualitative Aussage ueber an der Umsetzung des Schwefels beteiligte Prozesse ermoeglicht werden. Durch den Vergleich der S-Gehalte und der S-Isotopenzusammensetzung von Nadeln aus einem Referenzwassereinzugsgebiet mit denen von den geduengten Flaechen kann der Uebergang des Duengerschwefels in die Nadeln verfolgt werden. Bei beiden Duengungsvarianten ist Duenger-S innerhalb eines halben Jahres nach der Duengung in den Nadeln nachweisbar. Mit Hilfe einer Isotopenbilanzierung kann der Anteil des Duengerschwefels am Gesamtschwefel in den Nadeln berechnet werden. Besonders deutlich ausgepraegt ist der Zusammenhang zwischen dem Duengerschwefel- und dem Gesamtschwefelgehalt der Nadeln und den entsprechenden 34S-Werten nach der MgSO4-Duengung. Fuer diesen Duenger ist ein rascher Austausch zwischen Duengerschwefel und natuerlich im Oekosystem vorhandenem Schwefel zu postulieren. Der Schwefel aus der (NH4)2SO4 - Variante gelangt dagegen nicht auf direktem Weg in die Nadeln. Vielmehr ist hier eine Zwischenspeicherung des Duengers in Schwefelfraktionen des Bodens denkbar. Im Boden ist die raeumliche Variabilitaet des S-Isotopenverhaeltnisses im Gesamtschwefel ebenso wie im anorganischen Schwefel abhaengig von der Bodentiefe. Nach der Duengung aendert sich die Streubreite der 34S-Werte sowohl des Gesamtschwefels als auch des anorganischen Schwefels in allen Tiefen. Die Erhoehung der Variabilitaet geht einher mit unterschiedlich stark ausgepraegten Aenderungen des 34S-Wertes im Bodenschwefel.
Das Projekt "Kopplung der Oxidation von reduzierten Schwefelverbindungen mit der Reduktion von Fe-Mineralen in anoxischen Sedimenten saurer Seen, Teilprojekt Geochemie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Hydrologie, Limnologische Station durchgeführt. Die Sedimente saurer Seen sind extreme Standorte für Mikroorganismen, da niedrige pH-Werte, hohe Sulfat- und Eisenkonzentrationen mit einem geringen Angebot an organischer Substanz zusammentreffen. Untersuchungen zu biogeochemischen Prozessen in solchen Sedimenten haben gezeigt, daß trotz bestehender Sulfatreduktion nur eine geringe Menge des gebildeten Sulfids im Sediment als Eisensulfid fixiert wird. Ein Großteil scheint unter anaeroben Bedingungen wieder zurückoxidiert zu werden zum Sulfat mit Eisen(III)-hydroxiden als terminalen Elektronenakzeptoren. Nach unserer Hypothese handelt es sich dabei um einen gekoppelten mikrobiologisch-geochemischen Vorgang, bei dem initial Sulfid zu Intermediaten des Schwefelkreislaufs (Thiosulfat, Tetrathionat, SO4) oxidiert wird, die in einer Folgereaktion zum Sulfat umgesetzt werden. Ziel dieses Forschungsantrags ist es, diese Vorgänge sowie die relative Bedeutung der mikrobiellen und der abiotischen Teilprozesse aufzuklären. Wir erwarten von diesen Untersuchungen grundsätzliche Erkenntnisse über die Kopplung biotischer und abiotischer Prozesse. Das Projekt gliedert sich in zwei Teilprojekte. Der Teil Geochemie wird an der Limnologischen Station der Universität Bayreuth bearbeitet, der Teil Mikrobiologie an BITÖK.
Das Projekt "Kopplung der Oxidation von reduzierten Schwefelverbindungen mit der Reduktion von Fe-Mineralen in anoxischen Sedimenten saurer Seen - Teilprojekt Mikrobiologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Biodiversität, Lehrstuhl Aquatische Geomikrobiologie durchgeführt. Die Sedimente sauerer Seen sind extreme Standorte für Mikroorganismen, da niedrige pH-Werte, hohe .Sulfat- und Eisenkonzentrationen mit einem geringen Angebot an organischer Substanz zusammentreffen. Untersuchungen zu biogeochemischen Prozessen in solchen Sedimenten haben gezeigt, dass trotz bestehender Sulfatreduktion nur eine geringe Menge des gebildeten Sulfids im Sediment als Eisensulfid fixiert wird. Ein Großteil scheint unter anaeroben Bedingungen wieder zurückoxidiert zu werden, zum Sulfat mit Eisen(lll)-(hydr)oxiden als terminalen Elektronenakzeptoren. Nach der Hypothese der Antragsteller handelt es sich dabei um einen gekoppelten mikrobiologisch-geochemischen Vorgang, bei dem initial Sulfid zu Intermediaten des Schwefelkreislaufs (Thiosulfat, Tetrathionat, So) oxidiert wird, die in einer Folgereaktion zum Sulfat umgesetzt werden. Ziel dieses Forschungsantrags ist es, diese Vorgänge sowie die relative Bedeutung der mikrobiellen und der abiotischen Teilprozesse aufzuklären. Die Antragsteller erwarten von diesen Untersuchungen grundsätzliche Erkenntnisse über die Kopplung biotischer und abiotischer Prozesse.