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NR Bodenkunde

Quantifizierung von C-Vorräten

JH
von Jules H.

Was ist SOC, SOM und SIC (Definitionen)?

  • SOC: Soil Organic Carbon (organischer Kohlenstoff im Boden)

  • SOM: Soil Organic Matter (gesamte organische Bodensubstanz)

  • SIC: Soil Inorganic Carbon (anorganischer Kohlenstoff, v. a. Carbonate)


Was sind typische Quellen/Bestandteile von organischem C im Boden?

  • Humus, Streu/Litter, Wurzeln

  • Bodenmikroorganismen, Bodenflora/-fauna (Edaphon)

  • abgestorbene Biomasse

  • fire-derived / anthropogene C-Verbindungen


Wie ist C typischerweise im Bodenprofil verteilt?

  • organischer C akkumuliert v. a. im Oberboden

  • unter Wald: organischer C-Vorrat nimmt mit Bodentiefe ab


Warum sind „Bodentiefe“ und „Landnutzung“ zentrale Prüfungsaspekte bei SOC-Vorräten?


  • Landnutzung & Bodenbearbeitung beeinflussen die Verteilung stark

  • Vergleichbarkeit hängt davon ab, bis zu welcher Tiefe bilanziert wird


Warum gibt es „kein standardisiertes Verfahren“ zur SOC-Messung?

Vorgehen/Methoden variieren → Vergleichbarkeit begrenzt

Welche Bodenparameter brauchst du für Vorräte (nicht nur Konzentrationen)?

  • Schüttdichte

  • Feinbodenanteil

  • Steinanteil

  • Bodentiefe


Was wird bei direkten Verfahren typischerweise beprobt?

  • organische Schichten + Feinboden

  • häufig Vorbehandlung; ggf. getrennte SOC/SIC-Messung nötig


Warum sind „volumenbasierte Verfahren“ wichtig?

Vorräte brauchen einen Volumen-/Schichtbezug (z. B. über Schüttdichte und Schichtdicke)

Was bedeutet „Feinboden < 2 mm“ praktisch?

Proben werden gesiebt; ausgewertet wird die Fraktion < 2 mm

Wie hängen TC, SOC und SIC zusammen? (Merksatz/Formel)

SOC = TC − SIC

Welche Kern-Methoden solltest du sicher unterscheiden können?

  • Dry combustion (Analyzer) → TC (bzw. SOC bei nicht-carbonathaltigen Böden)

  • Calcimeter/Scheibler → SIC

  • LOI → SOC (105–550 °C) und SIC (550–800 °C) als Schätzverfahren

  • Walkley-Black → SOC (chemische Oxidation)


Was ist das Prinzip der Dry-combustion/Elementanalyse?

  • Probe wird stark erhitzt (bis > 1000 °C)

  • hohe Sensitivität (ppm), kleine Probengröße ((m)g)

  • Detektion z. B. über Wärmeleitfähigkeitsdetektor (TCD)


Was misst das Calcimeter (Scheibler-Methode) und warum?

SIC/Carbonate über CO₂-Freisetzung (gasvolumetrisch/über Druck)

Welche Beispiele für Carbonate werden genannt?

  • Calcit

  • Dolomit


Was ist die Grundidee von LOI?

  • Oxidation C-haltiger Bestandteile bei verschiedenen Temperaturstufen

  • C-Anteile werden über Masseverluste geschätzt


Welche Temperaturbereiche sind prüfungsrelevant (LOI)?

  • 105–550 °C → SOC-Schätzung

  • 550–800 °C → SIC/CaCO₃-Schätzung


Nenne die wichtigsten LOI-Limitierungen.

  • systematische Überschätzung möglich

  • Umrechnungsfaktor SOC/SOM ist kritisch

  • überlappende Temperaturschwellen organisch vs. anorganisch


Was ist das Prinzip der Walkley-Black-Methode?

Oxidation organischen C mit Kaliumdichromat (K₂Cr₂O₇) + Schwefelsäure

Welche typischen Limitierungen werden genannt (Walkley-Black)?

  • Reaktionstemperatur, saures Medium

  • Oxidationsgrad (nicht immer vollständig)


Welche Methode ist „kosteneffektiv, aber ungenauer“ (typisch)?

LOI: eher einfach/kosteneffektiv, aber Genauigkeit limitiert

Welche Methode liefert sehr genaue C-Bestimmung, braucht aber Gerätetechnik?

Gas-/Analyzer-basierte Dry combustion (Elementanalyse)

Was messen indirekte Methoden – und was nicht?

  • messen Gasflüsse (CO₂, N₂O, CH₄) zwischen Boden & Atmosphäre

  • messen nicht direkt den Bodenvorrat


Grundprinzip der Kammermethode?

  • statische oder dynamische Kammer schließt definierte Fläche ab

  • Konzentrationsänderung der Gase wird über Zeit gemessen


Nenne zentrale Vorteile der Kammermethode.

  • gut kontrollierbare Bedingungen

  • kleine Skalen (z. B. Blätter/Pflanzen)

  • automatisierte Kammern: kontinuierliche Zeitreihen, weniger Personal


Nenne zentrale Nachteile der Kammermethode.

  • invasiv (ändert Temperatur/Feuchte/Licht)

  • Hochskalierung auf Ökosystemebene schwierig

  • mangelnde Standardisierung → begrenzte Vergleichbarkeit

  • manuell: hoher Aufwand + Zeitlücken


Was misst Eddy Covariance (Grundidee) und welche Signalbasis nutzt die Methode?

  • turbulenten vertikalen Gasaustausch zwischen Vegetation, Boden und Atmosphäre → Flussdichte

  • turbulente Windfluktuationen

  • CO₂/H₂O/CH₄-Konzentrationsfluktuationen


Welche zentrale Zielgröße wird genannt (Eddy Covariance)?

Netto-Ökosystemaustausch (NEE)

Vorteile der Eddy-Kovarianz-Methode?


Nachteile der Eddy-Kovarianz-Methode?

Vorteile:

  • reale Bedingungen, zeigt Systemdynamiken

  • große räumliche Abdeckung (Fluxnet)

  • kontinuierliche Langzeitdaten, international standardisiert


Nachteile:

  • hohe Kosten, komplexe Datenverarbeitung

  • misst Gesamtfluss (Boden + Vegetation) → Trennung nur indirekt


Was ist das Prinzip der Spektral-Methode?

  • Sensor misst Reflexion in VIS, NIR, SWIR

  • daraus entsteht ein Spektrum, das mit SOC korrelieren kann


Welche Plattformen werden genannt – mit Kerneigenschaften (Spektral-Methode)?

  • Satellit: große Flächen, geringere räumliche Auflösung

  • Flugzeug: hohe spektrale Genauigkeit

  • Drohne: kleine Flächen, sehr hohe räumliche Auflösung


Wichtigste Vorteile der Spektral-Methode?


Wichtigste Nachteile/Unsicherheiten?

Vorteile:

  • schnell, kostengünstig, großflächig, wiederholbar

  • große Skalen bis global, regelmäßig verfügbare Daten

  • wichtig für MRV, skalierbar für Monitoring


Nachteile:

  • beeinflusst durch Feuchte, Rauigkeit, Vegetation, Wolken/Atmosphäre

  • SOC meist nur indirekt erfassbar

  • Validierung durch Bodenproben nötig


Merksatz zur Fernerkundung:

Fernerkundung kann SOC allein nicht exakt messen, ist aber zentral für großflächiges Monitoring & Modellinputs

Warum werden Modelle zur SOC-Änderungsquantifizierung genutzt?

verknüpfen Messdaten (direkt + indirekt), um SOC zu schätzen/simulieren

Nenne Modellbeispiele aus dem Vortrag.

  • RothC

  • Century

  • DayCent

  • PLSR

  • Random Forest


Welche typischen Eingabedaten brauchen SOC-Modelle?

  • Bodenmessungen (SOC, Bodendichte)

  • Klimadaten (Temperatur, Niederschlag)

  • Management

  • Fernerkundung (Produktivität, Vegetation, Landnutzung)


Welche Outputs liefern die Modelle (und Beispiele für Szenarien)?

  • SOC-Änderungen auf Parzellen/Region/Land

  • Vorhersagen (z. B. No-Till, Zwischenfrucht, Biochar)


Wofür steht MRV – und warum ist es wichtig?

  • Monitoring – Reporting – Verification

  • sichert Transparenz, Vergleichbarkeit, Genauigkeit in Projekten


Was umfasst „Monitoring“ im MRV-Konzept (im Vortrag)?

regelmäßige Datenerfassung (Bodeninventur + Spektralmethoden + EC/Kammern)

Was bedeutet „Reporting“ und „Verification“?

  • Reporting: Modelle + Fernerkundung zur Managementkontrolle; standardisierte Berichte (z. B. IPCC)

  • Verification: unabhängige Prüfung


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Jules H.

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