P1: Experimentelle Untersuchungen der Denitrifikation in mehrskaligen porösen Medien und Boden

In diesem Projekt wird der Prozess der Denitrifikation in natürlichen, strukturierten Böden experimentell untersucht. Es ist bekannt, dass die relevanten Prozesse von der räumlichen Heterogenität des Materials
abhängig sind, insbesondere den Redoxbedingungen, der Gasdiffusivität sowie der relativen räumlichen Verteilung von Mikroorganismen und Kohlenstoffquellen. Diese Eigenschaften sind typischerweise unbekannt und schwer messbar. Fu¨r die Modellierung werden diese Steuergrößen daher in der Regel durch ''effektive'' Parameter beschrieben, die geschätzt oder kalibriert werden müssen. In diesem Projekt soll die Denitrifikation in verschiedenen, zunehmend komplexen Strukturen experimentell untersucht werden, wobei wir auf der untersten Ebene alle strukturellen Steuergrößen einstellen können. Dies liefert die nötige Datengrundlage, um die relative Bedeutung und die Sensitivität dieser Steuergrößen fu¨r eine Vorhersage der Denitrifikation als Funktion des hydraulischen Bodenzustandes zu beurteilen. Strukturelle Materialeigenschaften werden auf hierarchischen Skalen (Inter- und Intraaggregat-Skala) mittels Röntgen-Microtomographie (µCT) und 3D Bildanalyse quantifiziert. Daraus werden strukturelle Kenngrößen abgeleitet, die fu¨r die Parametrisierung von mechanistischen Modellen auf der Poren- und der Kontinuumskala geeignet erscheinen. Wenn dies gelingt, soll in einer zweiten Projektphase untersucht werden, inwieweit relevante Struktureigenschaften aus messbaren Bodeneigenschaften auf der Feldskala abgeleitet werden können. Letztlich soll die N-Dynamik fu¨r verschiedene Böden in der Landschaft als Funktion der atmosphärischen Randbedingungen mit u¨berschaubaren Unsicherheiten vorhergesagt werden können.