Refraktäre und labile Substanzen besitzen wichtige Rollen in der Dynamik
der organischen Bodensubstanz und haben sehr verschiedene ökologische
Funktionen. Es sind jedoch nur wenige Informationen bezüglich der
Interaktionen zwischen labilen Substraten und Pflanzenkohle verfügbar.
Dieses Informationsdefizit erschwert Prognosen über Bodenprozesse und
kritische Beurteilungen von Pflanzenkohlegaben zur Verbesserung der
Bodenqualität.Dieser Antrag strebt eine Identifikation der
Transformationspfade für Substrate ansteigender Komplexität in der
Folge  niedermolekulare organische Substanzen, Mucilage, Feinwurzeln und
Grobwurzeln in Kontakt mit Pflanzenkohle in Inkubationen an. Ein
mechanistisches Verständnis der resultierenden biologischen,
biophysikalischen und biochemischen Reaktionen wird durch den Einsatz
dualer Isotopenmarkierung für Pflanzenkohle (C-13) und Substrate (C-14)
und der Nachverfolgung der Umsätze durch Verwendung biologischer
Analysen und Bodenfraktionierungen in Dichte- und Aggregatfraktionen
erreicht. Die faktoriellen experimentellen Designs in Kombination mit
den bodenbiologischen, biophysikalischen und biochemischen Analysen
werden es ermöglichen, die Effekte der Substrate, der
Substratapplikationsrate, der Pflanzenkohlealterung und der Bodenfeuchte
auf die Interaktionen und Reaktionspfade
aufzuklären.Infrarotspektroskopische Analysen im Nah- und Mittelinfrarot
in verschiedenen Messmodi werden eingesetzt, um die Substrate, reine
(frisch produzierte) Pflanzenkohle, leichte Fraktionen der Mischungen
von Böden und Pflanzenkohle während der Alterung und Mischungen aus
Böden, Mucilage und frischer bzw. gealterter Pflanzenkohle mittels
Zuordnungen von Banden zu charakterisieren. Zudem werden verbesserte
quantitative Bestimmungen unter Verwendung der Vollspektren mit einem
Fokus auf reine, oberflächlich belegte und gealterte Substanzen durch
Optimierungen chemometrischer Ansätze erreicht.Die Ergebnisse der
Ansätze mit dualer Isotopenmarkierung in Kombination mit den
spektroskopischen Ansätzen werden zu einem mechanistischen Verständnis
der Schlüsselprozesse führen, die die C-Stabilisierung durch
Pflanzenkohlen erklären. Dieses Projekt liefert die Werkzeuge, um die
Auswirkungen von reinen und gealterten Pflanzenkohlen auf die
Bodenprozesse zu differenzieren und wird eine verbesserte
Quantifizierung und Bewertung der Verwendung von Pflanzenkohlen in der
Landwirtschaft ermöglichen.