Beschreibung: Die Einbringung von Pflanzenkohle in Ackerböden kann viele positive Effekte nach sich ziehen (Steigerung der C-Sequestrierung, des Wasserhaltevermögens, der Nährstoffversorgung etc.), jedoch besteht bei einer oberflächennahen Ausbringung von Pflanzenkohle in trockenen Phasen immer die Gefahr der Winderosion der leichten und kleinen Pflanzenkohlepartikel mit vermutlich gesundheitsgefährdenden Folgen für die Bevölkerung. Eine gezielte Ausbringung von Pflanzenkohle in tiefere Bodenschichten, welche nicht durch die wiederkehrende Bodenbearbeitung in der Landwirtschaft berührt werden, könnte mehrere Vorteile der Pflanzenkohle kombinieren und Risiken vermeiden. Ziel des Projekts ist ein Gewächshausversuch in Töpfen, bei dem eine Ackerfrucht (z.B. Sommerweizen) in einen Boden gepflanzt wird, der eine geringe Wasserhaltekapazität hat und zur Nitratauswaschung neigt. Die Pflanzenkohle wird hierbei in die Tiefe (ca. 30-40 cm) unterhalt der üblichen Pflugtiefe eingebracht und mit einer Variante ohne Pflanzenkohle verglichen. Während des Wachstums der Ackerfrucht werden sowohl die pflanzliche Entwicklung und Nährstoffversorgung, der Austrag von Nitrat ins Durchflusswasser, als auch die Emission von klimarelevanten Gasen erfasst.
Das Projekt findet in Kooperation mit Prof. Claudia Kammann (Uni Geisenheim) statt.
Ökosystem: Acker
Praxis: 70% Arbeit im Gewächshaus, 30% Laboranalysen
Beginn: ab März 2021
Geeignet für M.Sc. (in Teilen auch für BodExp und B.Sc.)
Kontakt: Dr. Sven Marhan; sven.marhan@uni-hohenheim.de
Beschreibung: Neuere Studien weisen auf das Potential von Gesteinsmehl aus Basalt zur C-Sequestrierung (Kohlenstoff-Speicherung) in Ackerböden hin. Allerdings ist dieses Potential stark abhängig von der Verwitterung des Gesteinsmehls. Für tropische Regionen konnte schon eine relevante Verwitterung gezeigt werden, in gemäßigten Breiten ist die Geschwindigkeit der Prozesse und somit das Potential zur C-sequestrierung bisher unbekannt. In dieser Arbeit soll in einem Versuch unter kontrollierten Bedingungen (Temperatur, Feuchte etc.) in Mikrokosmen die C-Sequestrierungsleistung von Gesteinsmehl in Ackerböden untersucht werden. Im Vergleich hierzu soll das Sequestrierungspotential von Biochar (Pflanzenkohle) alleine und in Kombination mit Gesteinsmehl untersucht werden.
Das Projekt findet in Kooperation mit Prof. Thilo Rennert (Uni Hohenheim, FG Bodenchemie) statt.
Ökosystem: Acker
Praxis: 40% Arbeit in der Klimakammer, 60% Laboranalysen
Beginn: ab März 2021
Geeignet für M.Sc. (in Teilen auch für BodExp und B.Sc.)
Kontakt: Dr. Sven Marhan; sven.marhan@uni-hohenheim.de
Beschreibung: Organischer Kohlenstoff (SOC) ist in tieferen Bodenschichten (Unterboden) oft viel älter als im Oberboden. Mehrere Mechanismen für den geringeren SOC Umsatz im Unterboden werden derzeit diskutiert. So könnte die geringere mikrobielle Besiedlung des Unterbodens im Vergleich zum Oberboden und somit die räumliche Trennung von SOC und Mikroorganismen ein Mechanismus sein. In diesem Projekt sollen Proben aus einem Experiment untersucht werden, in dem in zwei Bodentiefen (Ober- und Unterboden) eines Buchenwaldes sterilisierter Boden in 24 Well Platten ausgebracht wurde. Durch den Vergleich der Wiederbesiedlung des sterilen Bodens mit Mikroorganismen, die aus der Bodenschicht darüber stammen, soll zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach Ausbringung, die räumliche Verteilung und die Sukzession der Bodenmikroorganismen untersucht werden.
Die Fragestellung des Projekts lautet: Erfolgt die Besiedlung des Unterbodens in ähnlicher Geschwindigkeit und Intensität und mit ähnlicher räumlicher Verteilung wie im Unterboden, oder sind auch diese im Unterboden reduziert? Während der Kooperationspartner an der Uni Bochum die mikrobielle Aktivität (Atmung, Enzymaktivität) bestimmt, soll in dem Projekt in Hohenheim die mikrobielle Abundanz und Gemeinschaftsstruktur mittels DNA Isolierung und quantitativer PCR bestimmt werden.
Herkunft Proben: Recolonization Experiment (RECO)
Ökosystem: Wald
Praxis: 100% Laboranalysen
Beginn: ab April 2021
Geeignet für BodExp, B.Sc. und M.Sc.
Kontakt: Dr. Sven Marhan; sven.marhan@uni-hohenheim.de
Beschreibung: Der Gehalt an organischen Kohlenstoff im Boden (SOC) ist in Oberböden in aller Regel deutlich höher als in Unterböden. Kolluvien bilden sich durch die Sedimentation von Oberbodenmaterial und zeichnen sich häufig durch hohe SOC Gehalte in tiefen Bodenschichten aus. Im Frühjahr 2021 wurde in einem Steinbruch in der Nähe von Markgröningen gemeinsam mit Peter Kühn von der Uni Tübingen ein Kolluvium beprobt. Interessant an diesem Aufschluss ist, dass das kolluvial abgelagerte Materiel eine vermutlich frühholozäne Schwarzerde überdeckt, deren fossiler Ah Horizont noch sehr deutlich zu erkennen ist. Die spannende Frage ist, warum nach vielen tausend Jahren dieser ehemalige Ah Horizont immer noch so hohe SOC Gehalte aufweist und warum der SOC nicht längst abgebaut wurde? Um dies zu untersuchen, wurden gestörte und ungestörte Bodenproben entnommen. In einem Mikrokosmenexperiment soll untersucht werden, ob gängige Erklärungsansätze wie physikalische Stabilisierung innerhalb von Aggregaten oder Energielimitierung der Bodenmikroorganismen in tiefen Bodenschichten die hohen SOC Gehalte erklären können. Es werden hierzu ungestörte und gestörte Stechzylinderproben (gesiebter Boden wieder befüllt in Stechzylinder) mit 13C-markierte Glukose beregnet und anschließend der Verbleib des 13C analysiert (CO2, mikrobielle Biomasse, PLFA, Sickerwasser).
Herkunft Proben: Kolluvium nahe Markgröningen
Ökosystem: Acker
Praxis: 100% Laborarbeit (Laborexperiment + Analysen)
Beginn: ab August 202
Geeignet für M.Sc
Kontakt: Dr. Christian Poll; christian.poll@uni-hohenheim.de
Beschreibung: Mikroorganismen sind wichtige Akteure im terrestrischen Kohlenstoffkreislauf. Neben verschiedenen Umsetzungs- und Umwandlungsprozessen organischer Verbindungen ist hierbei der finale Schritt die Oxidation des C zu CO2. Für ein umfassendes Verständnis des C-Kreislaufs ist es daher wichtig zu verstehen, aus welchen Quellen der veratmete C stammt und welche Bedingungen die CO2-Produktion regulieren. Eine gängige Methode, um diese Zusammenhänge zu untersuchen, ist der Einsatz von 13C-markierten Substanzen in Laborexperimenten. Bislang wurde die CO2-Produktion und der 13C-Gehalt des CO2 aufwendig über die Bindung in NaOH bestimmt. Mit Hilfe eines 13CO2-Analyzers kann diese Messung vereinfacht werden. Das am Institut vorhandene Gerät wurde bislang allerdings ausschließlich im Feld eingesetzt. Ziel dieser Arbeit ist es, der 13CO2-Analyzer für den Einsatz in Laborexperimenten zu testen und einen entsprechenden experimentellen Aufbau zu etablieren. Am Ende soll, wenn möglich ein Laborexperiment als Anwendungsbeispiel durchgeführt werden.
Herkunft Proben: -
Ökosystem: -
Praxis: 100% Methodenentwicklung
Beginn: ab Januar 2020
Geeignet für B.Sc, M.Sc
Kontakt: Dr. Christian Poll; christian.poll@uni-hohenheim.de
Beschreibung: Bodenmikroorganismen sind essentiell für viele Bodenfunktionen (z.B. Pestizidabbau, Nährstoffkreisläufe). Sie sind allerdings aufgrund der komplexen Natur des Bodens sehr heterogen verteilt, was es sehr schwierig macht, ihre Abundanz, Aktivität und Funktion zu messen und vorherzusagen. Für das vollständige Verständnis von mikrobiellen Prozessen in Böden ist dies aber Grundvoraussetzung. Wie also kann man die räumliche Verteilung mikrobieller Aktivität im Boden sichtbar machen? In dieser Arbeit soll eine Methode, die sogenannte Zymographie, weiterentwickelt werden, mit deren Hilfe Bereiche hoher und niedriger Enzymaktivität im Boden identifiziert werden können. Enzyme sind für Bodenmikroorganismen von essentieller Bedeutung, um extrazelluläre Ressourcen nutzen zu können. Sie stellen somit einen sehr guten Indikator für die mikrobielle Aktivität dar. Gegenstand der Arbeit wird es sein, sowohl zahlreiche Aspekte der praktischen Durchführung zu testen und weiterzuentwickeln als auch Methoden für die statistische Auswertung zu identifizieren und anzuwenden. Am Ende soll, wenn möglich, ein Laborexperiment als Anwendungsbeispiel durchgeführt werden.
Herkunft Proben: -
Ökosystem: -
Praxis: 100% Methodenentwicklung
Beginn: ab Februar 2021
Geeignet für B.Sc, M.Sc
Kontakt: Dr. Christian Poll; christian.poll@uni-hohenheim.de
Beschreibung: Erdkabel sind wichtige Bestandteile des Ausbaus des Stromnetzes bei gleichzeitiger Erhaltung der Akzeptanz innerhalb der Bevölkerung. Allerdings können die Erdkabel Auswirkungen auf den umgebenden Boden, oftmals landwirtschaftlich genutzte Böden, haben. In dem vom Land Baden-Württemberg geförderten Projekt CHARGE will die Uni Hohenheim zusammen mit dem Netzbetreiber TransnetBW diese Auswirkungen untersuchen. Die Untersuchungen finden an vier verschiedenen Standorten statt, die sich aufgrund ihrer Bodeneigenschaften deutlich unterscheiden. In dem studentischen Projekt (je nach Umfang BodExp, B.Sc., M.Sc.) sollen hierfür verschiedene bodenbiologische Parameter an einem dieser Standorte gemessen werden. Je nach Interesse kann die Arbeit dabei eher mikrobiologisch ausgerichtet sein (mikrobielle Biomasse, Enzymaktivitäten, PLFAs, N-Mineralisation) oder sich auf die Bodenfauna fokussieren (z.B. Regenwürmer).
Ökosystem: Acker
Praxis: 20% Feldarbeit, 80% Laboranalysen (je nach Ausrichtung)
Beginn: ab Sommer/Herbst 2021
Geeignet für BodExp, B.Sc. und M.Sc.
Kontakt: Dr. Sven Marhan; sven.marhan@uni-hohenheim.de, Dr. Christian Poll; christian.poll@uni-hohenheim.de
Beschreibung: Mikroorganismen übernehmen viele wichtige Funktionen im Stoffhaushalt von Böden. Durch die Intensität der landwirtschaftlichen Nutzung von Grünlandböden, wie z.B. Düngung, Mahd und Viehbesatz werden die Umweltbedingungen von Bodenmikroorganismen beeinflusst. Im Rahmen der Biodiversitäts-Exploratorien (http://www.biodiversity-exploratories.de/startseite/) wird im regelmäßigen Turnus der Einfluss der Grünlandnutzungsintensität auf mikrobielle Biomasse, Funktion und Zusammensetzung der Gemeinschaft in drei Gebieten in Deutschland (Schwäbische Alb, Hainich, Schorfheide-Chorin) untersucht. In diesem Projekt sollen Proben aus einer Probenahmekampagne im Mai 2021 untersucht werden (Beteiligung an der Probenahme möglich). Je nach Umfang des Projektes (B.Sc, M.Sc, BodExp) soll die mikrobielle Biomasse, die Enzymaktivität und die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft anhand Phospholipidfettsäureanalyse (PLFA) quantifiziert werden und die Daten entsprechend der Landnutzungsintensität der Grünlandflächen ausgewertet werden..
Herkunft Proben: Biodiversitäts-Exploratorien
Ökosystem: Grünland
Praxis: 20% Feldarbeit, 80% Laboranalysen
Beginn: ab Ende April 2021
Geeignet für BodExp, B.Sc. und M.Sc.
Kontakt: Dr. Sven Marhan; sven.marhan@uni-hohenheim.de
Beschreibung: Die Mineralosphäre ist ein wichtigstes Habitat für Bodenmikroorganismen. Bisher hat man sich jedoch hauptsächlich mit der mikrobiellen Besiedlung von Oberböden beschäftigt ohne solch spezifische Habitate zu berücksichtigen. Dieses Thema bietet die Möglichkeit, sich mit der Besiedlung der Minerale Goethit (Eisenoxid) und Illit (Tonmineral) zu beschäftigen, die bereits für fünf Jahre in Grünland- und Waldböden der Biodiversitätsexploratorien (http://www.biodiversity-exploratories.de) exponiert waren. Die Entnahme dieser Mikrokosmen in Grünland- und Waldböden der Schwäbischen Alb erfolgte im August 2020. Die Proben werden nun bodenmikrobiologisch auf Enzyme des C-, N- and P-Kreislaufes und auf die mikrobielle Abundanz und Gemeinschaftsstruktur (mittels Phospholipidfettsäureanalyse, PLFA) analysiert. Außerdem soll eine Charakterisierung der organischen Substanz, welche sich in den Mikrokosmen angesammelt hat, mittels MIRS (Infrarotspektroskopie) vorgenommen werden.
Ziel des Projekts ist es, die Abundanz und Funktion von Mikroorganismen an der Oberfläche von Mineralien zu verstehen, die durch unterschiedliche Landnutzungsintensität und Verfügbarkeit von adsorbierter organischer Substanz beeinflusst werden können.
Herkunft Proben: Schwäbische Alb, Hainich-Dün, Schorfheide-Chorin
Ökosystem: Grünland- und/oder Waldböden
Praxis: 100% Laboranalysen
Beginn: SoS 2021
Geeignet für B.Sc. / M.Sc.
Kontakt: Prof. Ellen Kandeler, kandeler@uni-hohenheim.de
Description: Isotope labeling allows us to trace the fate of elements and their incorporation into plant and microbial biomass. In this experiment we expect to understand the temporal dynamics of the incorporation of nitrogen and carbon from labelled litter into fungi, bacteria and plants, and photosynthesis-derived carbon incorporation into the microbial biomass. We will use special containers called hyphoboxes installed in the field with a series of compartments: a first outer compartment accessible to roots and microbes; a second compartment that prevents root growth but allows fungal hyphae and bacterial growth and a third compartment with the labelled litter, only accessible to microbes, isolated by a water-repellent membrane to avoid the flow of the labeled elements to the adjacent compartments. The hyphoboxes will be buried in spring 2021 and dug out in May/June 2021. The temporal series will allow us to understand: a) which microbes reach the litter compartment first and incorporate the labels into their biomass and b) how do fungi and bacteria interact and how their interaction is related to plant nutrition.
Herkunft Proben: Schwäbische Alb
Ökosystem: Grassland
Praxis: 10% Fieldwork, 90% Laboratory analyses
Beginn: März 2021
Geeignet für B.Sc. und M.Sc
Kontakt: Dr. Anna Abrahão, anna.abrahao@uni-hohenheim.de; Dr. Sven Marhan; sven.marhan@uni-hohenheim.de
Beschreibung: In einem neuen Forschungsverbundprojekt (NOcsPS) an der Uni Hohenheim soll untersucht werden, inwieweit Landwirtschaft ohne Pestizide möglich ist (https://www.uni-hohenheim.de/pressemitteilung?tx_ttnews[tt_news]=43804). Im Teilprojekt des Fachgebiets Bodenbiologie werden die Auswirkungen einer pestizidfreien Landwirtschaft auf Bodenorganismen (Regenwürmer) untersucht. Das NOcsPS wurde im Frühjahr 2019 auf dem Heidfeldhof etabliert. Hier wird bei verschiedenen Früchten eine konventionell bewirtschaftete Variante, mit Ökolandbau und einer pestizidfreien Variante verglichen. Ziel der Arbeit ist es erste Untersuchungen der Abundanz von Regenwürmern durchzuführen. Die praktische Arbeit hierzu wird, je nach Witterung im Frühjahr 2021 (März, April) stattfinden. Im Labor werden die Arten und die Biomasse der gefangenen Tiere bestimmt.
Herkunft Proben: NOPS Feldexperiment Heidfeldhof
Ökosystem: Acker
Praxis: 80% Feldarbeit, 20% Laboranalysen
Beginn: ab März 2021
Geeignet für BodExp, B.Sc. und M.Sc.
Kontakt: Dr. Sven Marhan, sven.marhan@uni-hohenheim.de
a) „Wirkung langjähriger Nitrifikationshemmstoffapplikation auf Prozesse des N-Umsatzes in einem ackerbaulich genutzten Boden“
b) „Wirkung langjähriger Nitrifikationshemmstoffapplikation auf non-target Organismen in einem ackerbaulich genutzten Boden“
Beschreibung: Nitrifikationshemmstoffe (NIs) können zur Minderung der Nitratauswaschung auf durchlässigen Standorten sowie zur Minderung der Lachgasfreisetzung auf schwereren Böden eingesetzt werden. Bisher ist aufgrund des Mangels an Langzeitversuchen unklar, inwiefern die NIs die Stoffumsetzungen in Böden bzw. inwiefern non-target Organismen beeinflusst werden.
Das Fachgebiet „Düngung und Bodenstoffhaushalt“ betreut seit 2007 einen Dauerversuch auf dem Heidfeldhof, bei dem jährlich der NI DMPP (Dimethylpyrazol-Phosphat; Handelsname: ENTEC 27©) ausgebracht wird. Daneben wurden im Laufe des Versuchs eine zusätzliche Behandlung etabliert, in der die DMPP Applikation erst in 2017 begonnen wurde. Weiterhin wurde eine Variante eingerichtet, in der DMPP zwischen 2007 und 2017 appliziert und seither ausgesetzt wurde.
Im Rahmen der Arbeiten sollen bodenmikrobiologische Untersuchungen zur mikrobiellen Diversität (Arbeit 2) bzw. zur funktionellen Diversität (Arbeit 1) durchgeführt werden. Die Hauptbetreuung der Arbeiten erfolgt durch das FG Bodenbiologie, Teilarbeiten sind aber auch am FG Düngung und Bodenstoffhaushalt vorgesehen.Ökosystem: Acker
Praxis: 100% Laboranalysen (je nach Ausrichtung)
Beginn: jederzeit
Geeignet für B.Sc. und M.Sc.
Kontakt: Dr. Sven Marhan; sven.marhan@uni-hohenheim.de, Dr. Reiner Ruser reiner.ruser@uni-hohenheim.de
Beschreibung: Im Rahmen des Projekts Elise wird von Prof. Dr. Hermann Ketterl ein autonomer, GPS gestützter Agrarroboter entwickelt, der Bodenproben entnimmt und anschließend mikroskopische Analysen der Abundanz von Bakterien und Pilzen in Ackerböden durchführen wird. In einer Zusammenarbeit mit der Universität Hohenheim ist es geplant, diese Daten mit unabhängigen bodenmikrobiologischen Methoden zur Bestimmung der bakteriellen und pilzlichen Abundanz zu vergleichen. Die Arbeit umfasst folgende Aufgaben: Probenahme von Böden in unterschiedlichen Ackerflächen, Siebung der Proben, Bestimmung der mikrobiellen Biomasse, des Ergosterolgehalts und der Phospholipidfettsäuren; statistischer Vergleich dieser Daten mit den Ergebnissen der mikroskopischen Untersuchungen, Verfassung der Abschlussarbeit in deutscher oder englischer Sprache.
Ökosystem: Acker
Praxis: 100% Labor
Beginn: Herbst 2021
Geeignet für M.Sc.
Kontakt: Prof. Dr. E. Kandeler