Soil Physics. Graphik: Lisa Vogel

Department Bodenphysik


Der Boden ist ein wesentlicher Teil unserer terrestrischen Umwelt und bestimmt maßgeblich die Kreisläufe von Wasser, Kohlenstoff und Nährstoffen sowie die Mobilität von Schadstoffen. Für die landwirtschaftliche Produktion, als Filter für sauberes Grundwasser und als Habitat einer enormen Vielfalt von Organismen erfüllen unsere Böden weitere unverzichtbare Funktionen. Wie tragen die Wechselwirkungen von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen zu diesen Funktionen bei? Und welche Auswirkungen hat unsere Beanspruchung von Böden auf diese Funktionen?


Antworten auf diese Fragen zu finden, ist für eine nachhaltige und optimierte Nutzung unserer Böden unentbehrlich – weltweit nimmt die Fläche fruchtbarer Böden durch Bebauung und Degradation stetig ab, während die Ansprüche einer wachsenden Weltbevölkerung an die Ressource Boden zunehmen. Dabei ist es wichtig, den Boden als komplexes System zu betrachten. Das bedeutet, dass wir zum einen die grundlegenden Prozesse in einem stofflich heterogenen, porösen Medium wie dem Boden verstehen müssen. Zum anderen gilt es zu erklären, wie das Gesamtsystem einschließlich seiner Stabilität gegenüber Störungen durch Bodennutzung oder Klimaänderungen im Zusammenspiel all dieser Prozesse funktioniert.

Im Department Bodenphysik untersuchen wir Wasser-, Gas- und Stofftransporte in Böden, den Umsatz von organischer Substanz sowie die Wechselwirkungen zwischen Boden und Pflanze als Teil des gesamten Systems. Die experimentellen Arbeiten koppeln wir dabei eng an die Weiterentwicklung von Modellkonzepten. Ein Schwerpunkt liegt auf der Struktur von Böden – vom Porennetzwerk über Aggregate bis zum Bodenprofil. Diese Struktur beeinflusst alle physikalischen und biologischen Prozesse und ist dabei selbst Produkt dieser Prozesse. Für die Strukturanalyse wurden die Technik der Röntgentomographie sowie Methoden der Bildanalyse weiterentwickelt. Als Bindeglied zwischen Labor- und Felduntersuchungen setzen wir unterschiedliche Bautypen von Lysimetern ein.

Auf der Skala von Landschaften ist die Wechselwirkung zwischen der räumlichen Verteilung funktional verschiedener Böden und der Fließwege von Wasser entscheidend dafür, wie Stoffe zwischen den benachbarten Kompartimenten Atmosphäre, Boden und Grundwasser transportiert werden. In Kooperation mit anderen Departments führen wir verschiedene Methoden von der Geophysik über die Fernerkundung bis zur standortkundlichen Bewertung zu einem Konzept der „Boden-Landschaft-Modellierung“ zusammen. Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Modellierung terrestrischer Systeme.

Die nachhaltige Nutzung unserer Böden ist auch Ziel der BMBF-Fördermaßnahme BonaRes (Böden als natürliche Ressource für die Bioökonomie), die vom UFZ-Department Bodenphysik koordiniert wird.