«Anwendung spektroskopischer Methoden zur Analyse der räumlichen Verteilung von organischer Substanz und Nährstoffen in intakten Mikrostrukturen tropischer Böden»
Viele tropische Böden sind von geringen Nährstoffgehalten (z.B.: Phosphor, Stickstoff) und Humusgehalten (d.h. organischer Kohlenstoff) geprägt. Dies wirkt sich oftmals negativ auf die Bodenfruchtbarkeit aus. Amazonische Schwarzerde, auch als Terra Preta bekannt, ist dabei eine Ausnahmeerscheinung, weil sie als Produkt jahrhunderterlang menschlicher Bodenverbesserung von aussergewöhnlich hohen Nährstoff- und Kohlenstoff-gehalten geprägt ist. Dies macht Terra Preta zu einem interessanten Modellsystem um den Effekt menschlicher Aktivität auf Bodenprozesse zu verstehen, welche die Umwandlung organischen Kohlenstoffs in das klimaaktive Gas CO2 beeinflussen.
Im Rahmen eines Forschungsprojektes in der Gruppe für Bodenkunde am Geographischen Institut der Universität Bern wurden daher brasilianische Terra Preta Böden aus zwei unterschiedlichen Landnutzungen (Sekundärwald und Maniok Anbau) untersucht. In Kooperation mit dem Lehrstuhl für Bodenkunde an der Technischen Universität München wurde dabei ein besonderer Fokus auf die Ablagerung von isotopenmarkiertem Kohlenstoff (13C) an derselben Stelle mit anderen Nährstoffen in Mikrostrukturen des Bodens gelegt. Dies wurde erst durch die Anwendung von Nano Sekundärionen-Massenspektrometrie (NanoSIMS) möglich, welches Detailaufnahmen der flächenhaften Verteilung verschiedener Elemente und Isotope in intakten Bodenstrukturen erlaubt. Das ermöglichte es die Verteilung organischer Bodensubstanz, einiger Nährstoffe und des mikrobiell eingearbeiteten 13C auf der Mikroskala bei einer lateralen Auflösung von etwa 100 Nanometer zu erfassen. Dadurch können beispielsweise Rückschlüsse darauf gezogen werden, welche Bodeneigenschaften eine Stabilisierung von Kohlenstoff im Boden begünstigen oder wie die hohe Nährstoffverfügbarkeit der Terra Preta mit den hohen Kohlenstoffgehalten in Beziehung stehen.
Wir danken der UniBern Forschungsstifung für die finanzielle Unterstützung, welche die umfassende Analyse der Bodenproben erst ermöglichte.
Dr. Klaus Jarosch
Geographisches Institut
Gruppe für Bodenkunde
