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Isotopen-Biogeochemie & Gasflüsse

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Zentrales Anliegen der Arbeitsgruppe ist die Untersuchung von Schlüsselprozessen, die den Stoff- und Wasserfluss innerhalb des Boden-Pflanze-Atmosphären-Kontinuums (SPAC) von Agrarlandschaften maßgeblich regulieren. Hierfür werden Isotopentechniken, Methoden zur Messung von Gasflüssen und pflanzenphysiologische Untersuchungen miteinander kombiniert. Die gezielte Verknüpfung dieser Ansätze und deren Weiterentwicklung in Rahmen interdisziplinärer sowie multiskaliger Vorhaben ermöglicht die integrative Analyse und Quantifizierung von Stoffflüssen entlang des SPAC sowie die Aufklärung von deren Regulation. Derzeitig werden in der Arbeitsgruppe Fragen zur Rolle der Erosion für die C- und N-Dynamik in Agrarlandschaften, zur Bedeutung von Rhizosphärenprozessen für die Rhizodeposition und Stoffaufnahme sowie zum Wasserhaushalt und zur Wassernutzungseffizienz von Ökosystemen untersucht.

 

C- und N-Dynamik in Agrarlandschaften

Vor allem auf Ackerflächen verursacht Erosion eine stetige Verlagerung von Oberboden. Das hat ein immer intensiver ausgeprägtes, kleinräumiges Muster von Geländepositionen zur Folge, die von starken Unterschieden in den Bodeneigenschaften geprägt sind. Ziel unserer Untersuchungen ist es herauszufinden, wie sich diese Unterschiede in den Bodeneigenschaften auf die C-und N-Flüsse und Vorräte im Boden sowie die Funktion dieser Positionen als Quelle und Senke von Treibhausgasen auswirken. Besondere Schwerpunkte stellen die exakte Quantifizierung des Einflusses der Bodenheterogenität und des Erosionszustandes auf die Dünger-N-Dynamik und -Nutzungseffizienz im System Boden-Pflanze und den Verbleib von Assimilaten im Boden dar.

 

Rhizosphärenprozesse

Das Wurzelsystem von Pflanzen und die Abgabe von Kohlenstoffverbindungen in die Rhizosphäre (Wurzelexsudation) spielen eine entscheidende Rolle für die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Boden. Diese Wirkungen werden sehr stark von den verschiedenen Formen des Wasserflusses im Boden mit bestimmt, da diese ihrerseits einen starken Einfluss auf die Verteilung der Wurzelexsudate und die Verfügbarkeit von Nährstoffen in der Rhizosphäre ausüben. Bis heute haben wir nur bruchstückhafte Kenntnisse über die räumlich-zeitliche Dynamik der Wurzelexsudatbewegung in der Rhizosphäre und darüber, wie diese mit den Wasserflüssen im Boden und der Aufnahme von Wasser und Nährstoffen durch die Wurzeln interagieren. Unser Ziel ist es daher, diese Zusammenhänge mithilfe von Isotopentechniken und bildgebenden Rhizosphärenverfahren aufzuklären.

 

Wasserhaushalt und Wassernutzungseffizienz von Ökosystemen​ 

Hydrologische Extremereignisse, wie Dürren, Starkregen und Überflutungen beeinträchtigen bereits heute die ökosystemare C Sequestrierung und die Produktivität von Agrarstandorten. Um abschätzen zu können, inwieweit die Beeinträchtigungen infolge des Klimawandels weiter zunehmen, bedarf es eines wesentlich umfassenderen, quantitativen und prozessbasierten Verständnis von Wasserflüssen im Boden-Pflanze-Atmosphären-Kontinuum entlang raumzeitlicher Skalen von der Einzelpflanze bis zur Landschaftebene. Wir wollen dazu vor allem durch die enge Verknüpfung von Kohlenstoff- und Wasserhaushalt einen Beitrag leisten. Wir kombinieren daher neuartige hochfrequente und automatisierte Gasfluss und Isotopentechnicken mit weiteren Methodiken aus dem Spektrum der Ökosystemphysiologie und Ökohydrologie um ein verbessertes Verständnis dynamischer SPAC Prozessrückkopllungen und deren Auswirkungen auf den Wasser und Kohlenstoffhaushalt und damit die Resilienz von Agrar- und anderen Ökosystemen zu erlangen.

 

Kerninfrastruktur:

Portalkran

Stabil ​Isotopenlabor 

Radionuklid Labor 

Inkubationsanlagen

 

 

 Publikationen AG

MyTitle: Modelling intra- and interannual variability of BVOC emissions from maize, oil-seed rape and ryegrass
MyLinkAnsehenUrl: https://doi.org/10.1029/2021MS002683, DOI-Namen auflösen
MyLinkPDFUrl: https://publications.zalf.de/publications/6fcd4516-1a49-4b07-ac2b-c56c952b244c.pdf, PDF take a look
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MyAutoren: Havermann, F., Ghirardo, A., Schnitzler, J.-P., Nendel, C., Hoffmann, M., Kraus, D., Grote, R. (2022)
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Modelling intra- and interannual variability of BVOC emissions from maize, oil-seed rape and ryegrass

Havermann, F., Ghirardo, A., Schnitzler, J.-P., Nendel, C., Hoffmann, M., Kraus, D., Grote, R. (2022)
MyTitle: Can the nation-wide COVID-19 lockdown help India identify region-specific strategies for air pollution?
MyLinkAnsehenUrl: https://doi.org/10.1007/s41324-021-00426-1, DOI-Namen auflösen
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MyAutoren: Saadat, M. N., Das, S., Nandy, S., Pandey, D., Chakraborty, M., Mina, U., Sarkar, A. (2022)
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Can the nation-wide COVID-19 lockdown help India identify region-specific strategies for air pollution?

Saadat, M. N., Das, S., Nandy, S., Pandey, D., Chakraborty, M., Mina, U., Sarkar, A. (2022)
MyTitle: Reviews and syntheses: gaining insights into evapotranspiration partitioning with novel isotopic monitoring methods
MyLinkAnsehenUrl: https://doi.org/10.5194/bg-18-3701-2021, DOI-Namen auflösen
MyLinkPDFUrl: https://publications.zalf.de/publications/bc0a240f-3e7b-48de-8db1-4db0877837f8.pdf, PDF ansehen
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MyAutoren: Rothfuss, Y., Quade, M., Brüggemann, N., Graf, A., Vereecken, H., Dubbert, M. (2021)
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Reviews and syntheses: gaining insights into evapotranspiration partitioning with novel isotopic monitoring methods

Rothfuss, Y., Quade, M., Brüggemann, N., Graf, A., Vereecken, H., Dubbert, M. (2021)
MyTitle: Erosion effects on soil carbon and nitrogen dynamics on cultivated slopes: a meta-analysis
MyLinkAnsehenUrl: https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115045, DOI-Namen auflösen
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MyAutoren: Holz, M., Augustin, J. (2021)
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Erosion effects on soil carbon and nitrogen dynamics on cultivated slopes: a meta-analysis

Holz, M., Augustin, J. (2021)
MyTitle: A novel robotic chamber system allowing to accurately and precisely determining spatio-temporal CO2 flux dynamics of heterogeneous croplands.
MyLinkAnsehenUrl: https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2020.108206, DOI-Namen auflösen
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MyAutoren: Vaidya, S., Schmidt, M., Rakowski, P., Bonk, N., Verch, G., Augustin, J., Sommer, M., Hoffmann, M. (2021)
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A novel robotic chamber system allowing to accurately and precisely determining spatio-temporal CO2 flux dynamics of heterogeneous croplands.

Vaidya, S., Schmidt, M., Rakowski, P., Bonk, N., Verch, G., Augustin, J., Sommer, M., Hoffmann, M. (2021)

 Projekte AG

MyTitle: VESBO - Folgenabschätzung der Vaskulärpflanzenbesiedlung auf den Wasser- und Kohlenstoffkreislauf Sphagnum dominierter Hochmoore
MyLinkAnsehenUrl: https://www.zalf.de/de/forschung_lehre/projekte/Seiten/details.aspx?iddp=2224, Ansehen
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MyTextfeld: Start: 01.05.2021
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VESBO - Folgenabschätzung der Vaskulärpflanzenbesiedlung auf den Wasser- und Kohlenstoffkreislauf Sphagnum dominierter Hochmoore

Start: 01.05.2021
MyTitle: Win-N - Wirkung von inhibiertem Ammoniumsulfat-Harnstoff (AS-HS) zur Erhöhung der Stickstoff-Nutzungseffizienz und Moderung von Ammoniak- und Lachgasemissionen bei der mineralischen Düngung Teilvorhaben 3: Messung gasförmiger-N-Verluste in On-Farm-/Inkubationsversuchen (Win-N)
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MyTextfeld: Start: 01.03.2021
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Win-N - Wirkung von inhibiertem Ammoniumsulfat-Harnstoff (AS-HS) zur Erhöhung der Stickstoff-Nutzungseffizienz und Moderung von Ammoniak- und Lachgasemissionen bei der mineralischen Düngung Teilvorhaben 3: Messung gasförmiger-N-Verluste in On-Farm-/Inkubationsversuchen (Win-N)

Start: 01.03.2021
MyTitle: Kleiner Maßstab, große Wirkung - Forschung zu Trockenreisanbau
MyLinkAnsehenUrl: https://www.zalf.de/de/forschung_lehre/projekte/Seiten/details.aspx?iddp=2168, Ansehen
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MyTextfeld: Start: 01.01.2021
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Kleiner Maßstab, große Wirkung - Forschung zu Trockenreisanbau

Start: 01.01.2021
MyTitle: CropRhizoSOM - Der Einfluss von Erosion auf die Kohlenstoff-Dynamik in einem Kontinuum aus Getreidepflanze, Rhizosphären-Mikrobiom und organischer Bodensubstanz
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MyTextfeld: Start: 01.02.2020
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CropRhizoSOM - Der Einfluss von Erosion auf die Kohlenstoff-Dynamik in einem Kontinuum aus Getreidepflanze, Rhizosphären-Mikrobiom und organischer Bodensubstanz

Start: 01.02.2020
MyTitle: Krumensenke - Verminderung der Umwelt-und Klimawirkung des Anbaus von Rohstoffpflanzen durch Nutzung der Vorteilswirkung optimierter Verfahren der Krumenvertiefung
MyLinkAnsehenUrl: https://www.zalf.de/de/forschung_lehre/projekte/Seiten/details.aspx?iddp=2115, Ansehen
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MyTextfeld: Start: 01.06.2019
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Krumensenke - Verminderung der Umwelt-und Klimawirkung des Anbaus von Rohstoffpflanzen durch Nutzung der Vorteilswirkung optimierter Verfahren der Krumenvertiefung

Start: 01.06.2019

 

  

Kontakt

 

Leitung der Arbeitsgruppe

Prof. Dr. Jürgen Augustin
T +49 (0)33432 82-376

 

Adresse

Leibniz-Zentrum für
Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.

Eberswalder Straße 84
15374 Müncheberg

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