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Über dieses Buch

Die vorliegende Studie zeigt, dass der Nährstoff Phosphor in Böden und Landschaften sehr ungleichmäßig verteilt ist. Dies wird auf seine unterirdische Verlagerung zurückgeführt. Die Ergebnisse von Christoph Weihrauch verdeutlichen damit, dass ein Umdenken bezüglich Phosphor in Böden nötig ist. Die Verlagerung dieses Nährstoffs hat vor allem Konsequenzen für die Düngung in der Landwirtschaft. Dort wird die ungleichmäßige Phosphor-Verbreitung bislang nicht in die Düngerplanung einbezogen, sodass Äcker teilweise über- bzw. unterversorgt werden. Dadurch wird viel Phosphor verschwendet, obwohl die notwendigen Rohstoffe bereits knapp werden. Noch in diesem Jahrhundert könnte daraus eine „Phosphor-Krise“ mit globalen Hungersnöten erwachsen. Diese Studie gibt Impulse dafür, wie Phosphor-Dünger ressourcenschonend, effizient und ohne Umweltbelastungen genutzt werden können. Damit leistet sie einen Beitrag dazu, die drohende „Phosphor-Krise“ abzuwenden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Ohne den Einsatz phosphorhaltiger Mineraldünger in der Landwirtschaft wäre es nicht möglich, Nahrungsmittel im heute gekannten Umfang zu produzieren (vgl. Filippelli 2017:16; Jasinski 2017:125; Vaccari & Strigul 2011:792; Cordell et al. 2009a:294; Morgan 1997:139). Der Grundstoff dieser künstlich hergestellten Nährstoffquellen sind besondere, phosphorhaltige Gesteine, die nicht durch andere Rohstoffe ersetzt werden können (vgl. Europäische Kommission 2014:6; Blume et al. 2010:412; Gilbert 2009:716; Abelson 1999:2015). Die globalen Vorräte dieser Gesteine sind allerdings begrenzt und werden Schätzungen zufolge schon in wenigen Jahrzehnten knapp (vgl. PhosphorusFutures 2016; Cordell et al. 2009a:292).

Christoph Weihrauch

Kapitel 2. Die gesellschaftliche Relevanz des Phosphors

Systematische Phosphor-Forschungen sind notwendig, da das Element für die Gesellschaft von großer Bedeutung ist. Die folgenden Kapitel verdeutlichen dies, indem sie zuerst seine biologische Funktion als Nährstoff und seine Rolle als unersetzbares Düngemittel erläutern. Anschließend wird die eingangs bereits angesprochene „Phosphor-Krise“ genauer umrissen.

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Kapitel 3. Phosphor im Boden

Böden haben ein durchschnittliches C:N:P-Verhältnis von 186:13:1 (vgl. Cleveland & Liptzin 2007, nach Reed & Wood 2017:258). P kommt in Böden also in sehr viel geringeren Mengen vor als andere Makronährstoffe. Dabei leiten sich die P-Gehalte ungedüngter Böden vor allem aus ihrem Ausgangsgestein, der Textur und ihrem Entwicklungsgrad her (vgl. Scheffer 2002: 295).

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Kapitel 4. Untersuchungsansatz und Methodik

Die räumliche Mobilität von P wurde anhand dreier Transekte aus Bodenprofilen in Mitteldeutschland untersucht. Literaturrecherchen bildeten die Grundlage für die Auswahl geeigneter Untersuchungsgebiete (Abb. 17). Folgende Standort- und Bodeneigenschaften erwiesen sich dabei als relevant für die P-Verteilung in Böden und Landschaften: Ausgangsgestein/-substrat, pH-Wert des Bodens, Korngrößenverteilung, Sorptionskapazität, Vegetation/anthropogene Nutzung.

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Kapitel 5. Untersuchungsgebiete

Die räumliche Dynamik von P in Böden und Landschaften wurde vergleichend am Beispiel von drei Untersuchungsgebieten in Hessen und Thüringen erforscht (Abb. 22). Wie in Kap. 4.1 erwähnt, unterscheiden sich diese Lokalitäten in der Konstellation ihrer P-relevanten Standortund Bodeneigenschaften (Tab. 6). Im Folgenden werden die drei Gebiete vorgestellt und anhand ihrer naturräumlichen Bedingungen charakterisiert.

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Kapitel 6. Ergebnisse der Profilansprachen

Im untersuchten Gebiet stehen mesozoische Sandsteine des Mittleren Buntsandsteins an. Am Unter- und Mittelhang handelt es sich um Gesteine der Detfurth-Folge, am Oberhang um Schichten der Hardegsen-Folge (vgl. Abb. 26). Bei einer vergleichenden Betrachtung von P-Gehalten der in Hessen verbreiteten Gesteinsgruppen stellten Pecoroni et al. (2014:91) für Sandsteine allgemein einen Median von rund 371 mg P/kg Trockensubstanz fest.

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Kapitel 7. Analyseergebnisse und Interpretation

Die Analyseergebnisse werden in jedem Untersuchungsgebiet nach Hanglagen gesondert vorgestellt. Der Fokus liegt dabei auf den drei P-Fraktionen. Die anderen untersuchten Elemente werden kursorisch behandelt.

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Kapitel 8. Diskussion und Synthese

Bei der detaillierten Betrachtung der verschiedenen P-Gehalte in den drei Untersuchungsgebieten zeigte sich generell, dass P in Böden kleinräumig sehr heterogen verteilt sein kann. Zu diesem Resultat kamen auch Stępień et al. (2013:63). Zudem ergibt sich dies aus zahlreichen geoarchäologischen Phosphatprospektionen (vgl. bspw. Zimmermann 2008:127; Jungmann 2002:488; Zimmermann 1992:109ff; Heinrich 1987:216; Kiefmann 1983a:188). Anhand der in Kap. 7 vorgestellten Profil-Transekte zeigte sich darüber hinaus, dass P-Verlagerungen und Veränderungen der P-Löslichkeit einen großen Einfluss auf die räumliche Verteilung des Nährstoffs haben können.

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Kapitel 9. Zusammenfassung und Ausblick

Im Rahmen der hier vorgestellten Studie wurden die Verteilungsmuster von unterschiedlich leicht löslichen P-Formen in Böden und Landschaften erforscht, um Rückschlüsse auf die chemische und räumliche Mobilität des Nährstoffs unterhalb der Geländeoberfläche zu ziehen. Dabei wurden die in Kap. 1.2 definierten Ziele erfüllt und:

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