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Bodenökologische Risiken und Potentiale der Lignozellulose-Nutzung

Projektverantwortlich

Projektbeschreibung

Lignozellulose bildet die größte terrestrische Zufuhrquelle für organischen Bodenkohlenstoff. Durch Zersetzung wird Lignozellulose zusammen mit anderen organischen Molekülen in die organische Bodensubstanz (OBS) eingebaut, und spielt damit eine richtige Rolle für die ökologischen Eigenschaften von Boden. Jedoch weist die OBS ein breites Spektrum an Menge und der Zusammensetzung von Lignin auf. Unbekannt ist, wie Lignin Eigenschaften der OBS und die Funktionalität des Bodens beeinflusst. In diesem Projekt wird der direkte Einfluss von Lignin und Ligninszersetzungsprodukten auf zentrale Bodeneigenschaften quantifiziert. Wir stellen die Hypothese auf, dass der Ligningehalt der organischen Substanz die physikochemischen und biologischen Eigenschaften des Bodens verbessert. Entfernung von verholzter Biomasse aus Waldökosystemen wäre in diesem Fall nachteilig für die Bodeneigenschaften.

Beziehungen zwischen Ligninmarkern (extrahiert nach CuO Oxidation) und typischen Bodeneigenschaften werden durch eine Inventur von acht Buchenwäldern (Fagus sylvatica L.) in Südwestdeutschland und eine quantitative Analyse entlang eines Profils mit steigendem Ligningehalt geprüft. Untersuchte Bodeneigenschaften sind: Kationaustauschkapazität, Säureneutralisationkapazität, pH, verfügbares Wasser, Okklusion von OBS in Aggregate, Stabilität der Aggregate, und Pilzdiversität. Die Analyse des CuO-oxidierten Lignins wurde an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg durchgeführt.

Nach der ersten Untersuchungsphase in Buchenwäldern ist geplant, Lignin im Boden von Acker- und Plantagenbetrieben zu analysieren sowie eine Bio-Indikator Methode basierend auf Pilzen zur Bestimmung der Ligningehalte im Boden zu entwickeln. Die Ergebnisse werden in internationalen Zeitschriften und in Foren veröffentlicht, sowie auf Tagungen präsentiert.

Totholz in einem Fagus sylvatica Bestand. Bild: K Stutz, 2017.

Laufzeit

01. Jan 2015 bis 31. Dez 2017

 

 Veröffentlichungen

  • Stutz, K.P. (2023): Perspectives of the Fritz-Scheffer Awardee 2021: Profile- to ecosystem-scale perspectives on soil organic matter formation as demonstrated by woody debris in forest dynamics. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 186(3), 241-252.
    DOI: 10.1002/jpln.202300031
  • Stutz, K.P., Lang, F. (2023): Forest ecosystems create pedogenic patchworks through woody debris, trees, and disturbance. Geoderma 429, 116246.
    DOI: 10.1016/j.geoderma.2022.116246
  • Stutz, K.P., Kaiser, K., Wambsganss, J., Santos, F., Berhe, A.A., Lang, F. (2019): Lignin from white-rotted European beech deadwood and soil functions. Biogeochemistry 145(1-2), 81-105.
    DOI: 10.1007/s10533-019-00593-2
  • Wambsganß, J., Stutz, K.P., Lang, F. (2017): European beech deadwood can increase soil organic carbon sequestration in forest topsoils. Forest Ecology and Management 405, 200-209.
    DOI: 10.1016/j.foreco.2017.08.053
  • Stutz, K.P., Lang. F. (2017): Potentials and unknowns in managing coarse woody debris for soil functioning. Forests 8, 37.
    DOI: 10.3390/f8020037
  • Stutz, K.P., Dann, D., Wambsganss, J., Scherer-Lorenzen, M., Lang, F. (2017): Phenolic matter from deadwood can impact forest soil properties. Geoderma 288, 204-212.
    DOI: 10.1016/j.geoderma.2016.11.014