Speicherung und Anreicherung von Phosphor in Böden und Fließgewässer Sedimenten in landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebieten

01.11.2018 bis 31.10.2021

In unserer heutigen Kulturlandschaft werden beträchtliche Mengen an Phosphor (P) aus landwirtschaftlich genutzten Flächen infolge von Erosion und Oberflächenabfluss ausgetragen und gelangen so in die Vorfluter und Oberflächengewässer. Hierdurch wird P auch sukzessive in den Böden und Sedimenten zwischengeschalteter Gewässerrandstreifen, Drainagekanäle sowie kleinerer Bachläufe eingetragen und dort zunächst zwischengespeichert. Während die Retention und Speicherung von P entlang dieser mehrstufigen Transferkette eine bedeutende Ökosystemdienstleistung darstellt, kann P hier auch wieder infolge biogeochemischer Prozesse mobilisiert und ausgetragen werden. Als Resultat gelangt P verzögert in nachgeschaltete Oberflächengewässer, was zu Eutrophierungsproblemen führt und letztlich auch Maßnahmen zur Reduktion von P Einträgen entgegenwirkt. Um den zukünftigen Eintrag von P aus landwirtschaftlichen Flächen in Oberflächengewässer zu verringern, müssen wir nicht nur die zugrundeliegenden Speicherdynamiken in Ackerböden verstehen, sondern auch jene der nachgeschalteten P Transferkette. Hier herrschen aufgrund von Dynamiken im Wasserhaushalt unterschiedliche Umweltbedingungen vor, welche wiederum entscheidenden Einfluss auf die Speicherung von P in den verschiedenen Speicherpools haben (z.B. so wird an Eisenminerale gebundener P unter reduzierenden Bedingungen wieder freigesetzt). Aufgrund methodischer Limitierungen ist bisher jedoch nur wenig über die Veränderungen und Transferpfade innerhalb der jeweiligen P Speicher bekannt.
Ziel des Projekts ist es daher: I) Die Mechanismen zu erfassen die der dynamischen Speicherung von P in Drainagekanälen, Grünrandstreifen und aus Ackerflächen ausgetragene Bodenpartikel zugrunde liegen; II) sowie biotische und abiotische Prozesse zu unterscheiden, welche die Änderungen in diesen P Speichern kontrollieren. Um diese Ziele zu erreichen werden Inkubationsversuche durchgeführt, die auf einem innovativen, Isotopen-basierten Ansatz beruhen.
Durch die Analyse der Sauerstoffisotopensignaturen in Phosphat (δ18OPi) wird es ermöglicht, Veränderungen in den verschiedenen P Speicherpools von Böden und Sedimenten unter redoximorphen Bedingungen gezielt sichtbar zu machen.
Zusammenfassend wird so wertvolles Grundlagenwissen bezüglich des P Kreislaufs in landwirtschaftlich geprägten Einzugsgebieten erlangt, welches Aussagen bezüglich der langfristigen Stabilität der verschiedenen P Speicher in Abhängigkeit ihrer Lage innerhalb der Transferkette und den dort vorherrschenden Umweltbedingungen ermöglicht.