Charakterisierung von begrabener organischer Substanz
Characterization of Buried Soil Organic Matter
Wissenschaftsdisziplinen
Andere Naturwissenschaften (10%); Land- und Forstwirtschaft, Fischerei (90%)
Keywords
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Soil organic matter,
Density fractionation,
Agricultural samples,
Burial of organic carbon,
Incubation,
Erosion
Die Bildung von begrabenem Kohlenstoff verringert seinen Abbau aufgrund einer Kombination diverser Umweltbedingungen, wie z.B. erhöhte Feuchtigkeit, geringere Durchlüftung sowie chemische und physikalische Prozesse wie z.B. erhöhte Verdichtung und physikalischer Schutz der organischen Bodensubstanz innerhalb geformter Bodenaggregate. Das wissenschaftliche Programm in diesem Projektantrag ist auf begrabenen organischen Kohlenstoff in verschiedenen Ökosystemen gerichtet: Agrarwirtschaftliche Systeme, wo organischer Kohlenstoff über Bodenbearbeitung oder Erosion begraben ist und arktische Systeme, wo er über Gefriervorgänge begraben ist (Kryoturbation). Da unterschiedliche Prozesse an den Begrabungsvorgängen beteiligt waren, werden Unterschiede in den Charakteristika der gebildeten Pools der organischen Bodensubstanz erwartet. Vier Hypothesen werden während des Projekts untersucht werden, welche physikalische und biochemische Unterschiede sowie labile Anteile der begrabenen organischen Substanz betreffen (Hypothesen 1 und 2) sowie Faktoren, welche ihren Abbau beschränken (Hypothesen 3 und 4). Dichtefraktionierungen in Kombination mit Korngrößen- und Aggregatfraktionierungen werden eingesetzt zur Isolierung labiler und stabiler Pools organischer Bodensubstanz für anschließende biochemische Untersuchungen. Inkubationsversuche an Gesamtböden und ihrer getrennten Fraktionen sowie Wasserextrakte werden Aufschluss geben über die Stabilität der begrabenen organischen Bodensubstanz. Rock-Eval Pyrolyse wird Informationen über thermische Stabilität der organischen Bodensubstanz liefern sowie über Fragmente, welche während der Pyrolyse gebildet werden, Analysen von Aminozuckern über die Anreicherung mikrobieller Rückstände. Speziell die leichten Fraktionen der Dichtefraktionierungen werden genau untersucht werden, da sie als labiler Pool angesehen werden und daher äußerst wichtige Information über dasAbbauverhalten begrabener organischer Bodensubstanz liefern. Inkubationsversuche werden den biologisch verfügbaren Kohlenstoff in den verschiedenen Fraktionen organischer Bodensubstanz erfassen. Alkalische Extrakte werden aus ausgewählten Proben isoliert und es werden weitere Bestimmungen labiler Anteile organischer Bodensubstanz mit KMnO4 durchgeführt werden, um die biologischeren Daten mit den so gewonnenen chemischeren zu vernetzen. Spektroskopische Messungen mit 13C-NMR-, synchrotronbasierter Röntgenabsorptions- Nahkantenspektroskopie (XANES)- und mittlerer Infrarot-Spektroskopie werden molekulare Informationen über ausgewählte Boden- und Bodenfraktions-Proben liefern. Die erhaltenen Daten werden gemeinsam mit einfachen Modellrechnungen ein besseres Verständnis von begrabenem organischem Kohlenstoff und seine Mineralisierung ermöglichen. Neben der Vervollständigung der Analysen (alkalische Extrakte, KMnO4-Bestimmungen, Fortsetzung des Modelling und Infrarot- spektroskopische Messungen) wird die Rückkehrphase genutzt werden, um einen weiteren Projektantragzuverfassen, welcherdas gewonnene Wissen in die österreichische Forschungslandschaft einbringen wird. Weiters wird diese Zeit für den Bericht sowie für Publizieren in Peer-reviewten wissenschaftlichen Journalen genutzt werden.