Isotopen-Biogeochemie & Gasflüsse

 

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:

AgroFlux Sensor Plattform mit FluxCrane

Stabil ​Isotopenlabor 

Radionuklid Labor 

Inkubationsanlagen