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Reduktive Prozesse in anmoorigen Böden eines bewaldeten Einzugsgebietes Reduktive Prozesse in Böden erzeugen Alkalinität und beeinflussen damit sowohl.

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Präsentation zum Thema: "Reduktive Prozesse in anmoorigen Böden eines bewaldeten Einzugsgebietes Reduktive Prozesse in Böden erzeugen Alkalinität und beeinflussen damit sowohl."—  Präsentation transkript:

1 Reduktive Prozesse in anmoorigen Böden eines bewaldeten Einzugsgebietes Reduktive Prozesse in Böden erzeugen Alkalinität und beeinflussen damit sowohl den Austrag von Nährstoffkationen als auch die Bodenversauerung. Gleichzeitig werden Eigenschaften von angrenzenden Systemen beeinflusst, wie die Qualität des Trink- und Oberflächenwassers durch Änderung des pH-Wertes, Mobilisierung bzw. Festlegung von Sulfat, Nitrat, Phosphat und Aluminium. Bodenlösung Zeitreihen: Die Gewinnung der Bodenlösung erfolgte 2-wöchentlich an 10 Messstellen mit Saugkerzen und wurde auf Hauptkationen und –anionen analysiert. Betrachtet von der Mesoskala (Bodenlösung, Suagkerze) finden gleichzeitig Nitrat-, Eisen- und Sulfatreduktion sowie Methanogenese statt. Die reduktiven Prozesse variieren allerdings räumlich und zeitlich sehr stark. Mikroskalig (Dialysekammer) ist die klassische Abfolge der reduktiven Prozesse zu beobachten. Orte mit wechselnden Redoxbedingungen und geringerer Schwefelspeicherung unterscheiden sich von Orten mit relativ konstanten reduktiven Bedingungen und hoher Schwefelspeicherung. Der Schwefel wird hauptsächlich in organischer Form gespeichert. Anmoorige Bereiche stellen eine wirkungsvolle Senke für Nitrat dar Alkalinitätsproduktion in den Mooren führt zu höheren pH-Werten und niedrigen Aluminiumkonzentrationen Nur eine Kombination der Methoden erlaubt Aussagen der Prozessabläufe über verschiedenen Zeitskalen Kombination der Methoden Schlussfolgerungen gegenläufige H 2 S- und SO 4 2- Kurven steile Zunahme der CH 4 -Konzentration mit der Tiefe Nitratkonzentrationen nur vereinzelt oberhalb der Nachweisgrenze red.anorg. Schwefelverbindungen: 2-12% von S tot (Daten nicht dargestellt) stark heterogene Schwefelfestlegung stark unterschiedliche Eisengehalte Dieses Projekt wurde vom Bundesminesterium für Bildung und Forschung (BMBF) Vorhaben-Nr. PT BEO unterstützt. Die zentrale Analytik des BITÖKs führte die Analysen der Bodenlösung durch. Fragestellung: Untersuchung der räumlichen und zeitlichen Heterogenität der reduktiven Bedingungen, insbesondere der Sulfatreduktion und die daraus resultierende Schwefelfestlegung in den anmoorigen Bereichen des Einzugsgebietes. Untersuchungsgebiet Lehstenbach, Fichtelgebierge: Größe: 4,2 ha davon 30% vermoort Böden: Podsole, podsolige Braunerden, Niedermoorgley, Anmoorgley Höhe: 877 m ü NN Jahresniederschlag: 1156 mm durch. Jahrestemperatur: 5°C Bestockung: 95% Fichte (Picea abies, (L.(Karst.)) Abbildung 4.a) FeS-Agarmasse nach Geländeeinsatz b) Aufnahme der anoxischen Bedingungen (=schwarz) an Messsstelle 4 ( Mai bis September 2002) 1 cm Abbildung 1. Untersuchungsfläche im Einzugsgebiet des Lehstenbachs. Tabelle 1. a) Gesmtschwefelgehalt ( S tot ) b) oxalatlösliches Eisen der Bodenfestphase [g kg –1 TG -1 ] Festphase Untersuchung auf CNS, oxalatlösliches Eisen, red. anorg. Schwefelverbindungen Monitoring anoxischer Bedingungen: FeS-Oxidationsstäbe In Stäbe mit einer Einkerbung wurde Eisensulfid haltiges Agar (schwarz) gegossen, welches unter oxischen Bedingungen zu gelben Eisenhydroxiden oxidiert wird 1. Nach 2 Wochen im Gelände wurde die Farbveränderung aufgenommen. ab 10 cm konstant anoxische Bedingungen an den Messstellen 3-5 (Ausnahme August: oxisch bis 1 m), stärker oxische Verhältnisse an Messstellen 1,2, 6,7,9 (Daten nicht dargestellt) Probekammer Kanal zur Probenentnahme Silikonstreifen Membran zur Diffusion Stahlrahmen Abbildung 3. a) Funktionsprinzip einer Dialysekammer. b) geochemisches Tiefenprofil Nitrat- und Aluminiumkonzentrationen lagen bis auf Ausnahmen unterhalb der Nachweisgrenze (Daten nicht dargestellt). starke räumliche + zeitliche Variabilität der Eisenkonzentrationen Sulfatkonzentration: hohe räumliche Heterogenität bei zeitlicher Konstanz der Messstellen Tiefenprofile: Mittels Dialysekammern wurden hochaufgelöst Tiefenprofile redoxsensitiver Spezies wie NO 3 -, Fe, SO 4 2-, H 2 S, CH 4 gemessen BN Abbildung 2. a) Eisenkonzentration und pH, b) Sulfatkonzentrationen der verschiedenen Messstellen (1-10) und Bestandesniederschlag (BN) von April bis August a b Methode nach Edenborn H.M. & Brickett L.A., Journal of Microbial Methods, 46, Tiefe Standort (cm) < < < < < < < < < ,2 0, ,5 1 0,1 0, , ,4 0,4 0,2 0,1 0,8 1 1 a) Schwefel b) Eisen Sonja Paul 1, Christine Alewell 2, Kirsten Küsel 1 1 Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung (BITÖK) Universität Bayreuth, 2 Institut für Geowissenschaften, Universität Basel a b


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