In situ Charakterisierung organischer Bodensubstanz an Oberflächen von präferentiellen Fließwegen, Bodenaggregaten und Bioporen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Vorhabens wurde eine DRIFT spektroskopische Einheit mit einem XY-Positioniereinheit kombiniert, um die OBS auf intakten Gefügeoberflächen zu charakterisieren. Damit konnte das ursprünglich auf Transekte ausgerichtete Vorhaben auf die Erstellung von mm-skaligen räumlichen Verteilungen „DRIFT-Mapping“ der OBS- Zusammensetzung ausgeweitet werden. Die flächenhafte Charakterisierung zeigte räumliche Unterschiede in der OBS Zusammensetzung zwischen Oberflächen von Risse und Bioporen. Vergleichsmessungen mit etablierten Verfahren (Standard-DRIFT-Analysen, FTIR-Mikroskopie) belegten die Anwendbarkeit der Methode für intakte und nicht homogenisierte und ebene Oberflächen. Die lokale Variabilität der OBS-Zusammensetzung wurde hinsichtlich der relativen Anteile hydrophiler und hydrophober funktioneller Gruppen in der OBS als Maß für die potenzielle Benetzbarkeit dieser Oberflächen ausgewertet. Einflüsse der Mikrotopographie und der Korngrößenverteilung und der Porosität auf die Signalintensitäten der DRIFT Spektren konnten mit radiometrischen und geometrischen Verfahren auf Basis eines Höhenmodells korrigiert werden. Die DRIFT-Mapping Analyse von Gefügeoberflächen aus 8 unterschiedlichen Unterböden erlaubte erstmals eine Übersicht über die Beschaffenheit der OBS auf diesen intakten Gefügeoberflächen. Die Unterschiede zwischen der OBS der Oberflächen von Regenwurmgängen, Wurzelbahnen und Tonkutanen auf Aggregaten sowie Rissen spiegelten auch Unterschiede im Bodenausgangsmaterial (Löß, Geschiebelehm) und in der Nutzung (Wald, Acker) wider. Die Zusammensetzung der OBS erklärt wiederum Unterschiede in Austausch- und Benetzungseigenschaften der Oberflächen. Die kleinräumige Verteilung der Benetzungs- und Austauscheigenschaften der OBS auf Gefügeoberflächen könnte zur besseren Erklärung von präferenziellen Transportvorgängen in strukturierten Böden beitragen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2009. In situ DRIFT characterization of organic matter composition on soil structural surfaces. Soil Sci. Soc. Am. 73, 331-340 [+ Erratum]
Ellerbrock, R.H., Gerke, H.H., Böhm C.
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2010. DRIFT Mapping of Organic Matter Composition at Intact Soil Aggregate Surfaces. Vadose Zone J. 9, 317–324
Leue, M. Ellerbrock, R.H., Gerke, H.H.
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2010. Impact of Soil Microstructure Geometry on DRIFT Spectra: Comparisons with Beam Trace Modeling. Soil Sci. Soc. Am. J. 74, 1976–1986
Leue, M. Ellerbrock, R.H., Bänninger, D., Gerke, H.H.
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2011. Correcting microtopography effects on DRIFT mapping signals of organic matter at intact soil aggregate surfaces. Soil Sci. Soc. Am. J. 75, 1626-1639
Leue, M. Ellerbrock, R.H., Gerke, H.H.
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2013. Characterization of Organic Matter Composition of Soil and Flow Path Surfaces Based on Physicochemical Principles - A Review. Advances in Agronomy, Volume 121, 117-177. ISSN 0065-2113
Ellerbrock R.H. Gerke H.H.
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2013. Millimeter-scale distribution of organic matter composition at intact biopore and crack surfaces. Europ. J. Soil Sci. 757- 769
Leue, M., Gerke, H.H., Ellerbrock, R.H.
