Fein-kolloidaler und gelöster schwarzer Kohlenstoff in Agrarökosystemen: Projektbeschreibung und erste Ergebnisse

Schwarzer Kohlenstoff (BC) umfasst eine Vielzahl von organischen Verbrennungsruckstanden, welche durch atmospharischen Eintrag aus z.B. Vegetationsbranden oder durch die direkte Applikation von Biokohle in den Boden gelangen. Schwarzer Kohlenstoff ist schwer abbaubar und akkumuliert daher in Boden innerhalb von Jahrzehnten. Jedoch ist der Abbau und Verlust von BC in Boden nicht vollstandig verstanden. In den letzten Jahren konnten mehrere Studien zeigen, dass BC im Wasser in Form von „gelostem BC“ (DBC) existiert; als Quelle dieses DBCs wird BC-Abbau im Boden vermutet. Dies setzt jedoch voraus, dass BC im Boden in Form von wasserextrahierbarem BC (WEBC) vorliegt. Ich zeige hier ein Konzept, welches i) die Existenz und Bedeutung von WEBC in landwirtschaftlich genutzten Boden zeigen soll und ii) der Hypothese nachgeht ob WEBC durch mikrobiellen BC-Abbau im Boden entsteht. Um dies zu tun, werde ich Proben eines 5-Jahres-Labor-Inkubationsexperiment (inklusive sterilen und nicht sterilen Varianten) auf WEBC hin untersuchen. Dafur werde ich WEBC aus dem Boden extrahieren, < 450 nm filtrieren und anschliesend mittels Oxidation zu Benzolpolycarbonsauren (BPCA-Methode) analysieren. So erhalte ich Auskunft uber die WEBC-Gehalte und Zusammensetzung (Grad der aromatischen Kondensation). Ob die so gewonnen Erkenntnisse auch auf Feldproben ubertragbar sind, werde ich an Boden von Kurzumtriebsplantagen mit unterschiedlichem BC-Eintrag (0, 4,5 und 9 t Biokohle pro Hektar) testen. Erste Versuche zeigten, dass WEBC im Boden nachgewiesen werden kann, WEBC machte ca. 6% des Gesamt-BC aus. Durch dieses Projekt werde ich erste Aussagen daruber treffen konnen ob BC-Abbau zu WEBC im Zeitraum von Jahrzehnten relevant sein konnte fur BC-Verluste aus Boden und somit fur den globalen Kohlenstoffkreislauf. Es bleibt weiterhin zu testen, ob WEBC in Form von feinen Kolloiden oder Nanopartikeln vorliegt. Dies mochte ich durch den Einsatz einer praparativen Feld-Fluss-Fraktionierung (FFFprap) und anschliesender BC-Analyse nachweisen.