title: Influence of soil erosion on greenhouse gas emissions and carbon sequestration in a heterogeneous arable landscape
Creators: name: Vaidya, Shrijana
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2025
Subjects: subject: Böden
subject: Klima
subject: THG-Emissionen
subject: Kohlenstoffsequestrierung
subject: Soils
subject: Climate
subject: GHG emissions
subject: Carbon sequestration
subject: 333.7 Landflächen, Naturräume für Freizeit und Erholung, Naturreservate, Energie

description: Böden sind nicht überall gleich. Die Bodeneigenschaften variieren je nach Klima, Landnutzung, Bewirtschaftung und Topografie, was in den meisten terrestrischen Gebieten zu einer heterogenen Ackerlandschaft führt. Besonders in welligen Ackerflächen tragen topografische Merkmale wie Höhe und Neigung zur seitlichen Umverteilung von Boden durch Erosion bei. Während dieses Prozesses entstehen unterschiedliche Erosionszustände, die durch Unterschiede in den physikochemischen Bodeneigenschaften (z.B. Bodentextur, organischer Kohlenstoff, Nährstoffgehalt und Umweltbedingungen) gekennzeichnet sind. Diese Veränderungen der Bodeneigenschaften beeinflussen nicht nur die Bodenfruchtbarkeit und die Ertragsfähigkeit, sondern wirken sich auch auf die Emissionen von Treibhausgasen (THG) aus. Es gibt Anzeichen dafür, dass dies Möglichkeiten bietet, die Auswirkungen auf das Klima zu minimieren, doch ist die Forschung über den Einfluss erosionsbedingter Bodenunterschiede bei der Erforschung von Strategien zur C-Sequestrierung oder zur Minderung von Treibhausgasemissionen begrenzt. Daher zielt diese Arbeit darauf ab, den Einfluss erosionsbedingter kleinräumiger räumlicher Heterogenität auf THG-Emissionen und C-Speicherung zu verstehen. Diese Arbeit umfasst drei Studien: (i) Einfluss von Erosionszuständen (nicht erodiert, erodiert, abgelagerter Boden) und N-Düngerformen (organisch (ORG), organisch + mineralisch (MIX), mineralisch (MIN)) auf die Lachgas (N2O)-Emission; (ii) Bewertung eines neuartigen Roboterkammer-Systems zur Erfassung von Unterschieden in THG-Emissionen (beispielhaft für Kohlendioxid (CO2)-Emissionen) mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung, wodurch der Effekt von Bewirtschaftungspraktiken und kleinräumigen räumlichen Unterschieden aufgelöst werden kann; (iii) Nutzen eines solchen Systems zur Bewertung des Potenzials der C-Speicherung durch Verdünnung der Oberböden durch Beimischung von Unterböden unter Berücksichtigung von Erosionszuständen und N-Düngerformen.
description: Soils are not everywhere the same. The soil properties vary depending on the climate, land use, management, and topography, resulting in a heterogeneous arable landscape in most terrestrial areas. Especially in undulating croplands, the topographical features such as elevation and slope contribute to the lateral redistribution of soil through erosion. During this process, varying degrees of erosion states are created, characterized by differences in physicochemical soil properties (e.g., soil texture, organic carbon, nutrient content, and environmental conditions) which affect not only soil fertility and crop productivity but also influence greenhouse gas (GHG) emissions. There are indications that this present opportunities to minimize the climate impact yet, research on the influence of erosion-induced soil differences while exploring C sequestration strategies or mitigate GHG emissions is limited. This research gap is noteworthy since such information is crucial for adopting site-specific management decisions in a heterogeneous arable landscape. Therefore, this thesis aims to understand the influence of erosion-induced small-scale spatial heterogeneity on GHG emissions and C sequestration. This thesis comprises three studies: (i) influence of erosion states (non-eroded, eroded, depositional soil) and nitrogen (N) fertilization forms (organic (ORG), organic + mineral (MIX), mineral (MIN)) on nitrous oxide (N2O) emission; (ii) evaluation of robotic chamber for detecting differences in GHG emissions (exemplarily for carbon dioxide (CO2) emission) with high temporal and spatial resolution, thus enabling to disentangle the effect of management practices and erosion states; (iii) benefit of such a system to evaluate the potential of C sequestration through topsoil dilution by subsoil admixture accounting erosion states and N-fertilization forms.