Herzlich Willkommen

bei der AG Ökohydrologie und Stoffkreisläufe

Die Arbeitsgemeinschaft Ökohydrologie und Biogeochemie  gehört zum Institut für Landschaftsökologie (ILÖK) der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster.

Die Aufklärung von Wasser- und Stoffkreisläufen in Mooren und Oberflächengewässern steht im Mittelpunkt der international ausgerichteten Forschungen des Arbeitsbereiches. Zu diesem Zweck quantifizieren wir über hydrologische Ansätze Stoffflüsse und identifizieren und charakterisieren biogeochemische und geochemische Prozesse mit Hilfe chemisch-analytischer Methoden. Mathematische Simulationsmodelle und statististische Verfahren werden unterstützend eingesetzt um das Verhalten der untersuchten Systeme herauszuarbeiten. Das gewonnene Prozess- und Systemverständnis nutzen wir um die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf Moore und Oberflächengewässer auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Maßstäben abzuschätzen und zu prognostizieren. 

Konkret untersuchen wir:

  • kurz- und langfristige Auswirkungen von Dürre und Überflutung auf Kohlenstoff, Schwefel – und Eisenumsetzungen in Mooren,
  • Effekte langfristiger Stickstoffdeposition, erhöhter Temperaturen, oder Renaturierungsmaßnahmen nach Nutzung oder Abtorfung auf die Kohlenstoff- und Stickstofffestlegung in Mooren,
  • Auswirkungen des Grundwasserzustroms auf Stoffumsetzungen in sauren Restseen des Braunkohletagebaus und ihre chemische Beschaffenheit,
  • Redoxprozesse von Huminstoffen und deren Bedeutung für anaerobe Respiration und Spurengasflüsse in wassergesättigten Systemen
  • Steuerungsmechanismen der Sequestration von Kohlenstoff in Seen und Gasaustausch mit der Atmosphäre.
Aktuelles

aus der AG Ökohydrologie und Stoffkreisläufe

Klaus-Holger Knorr im Podcast der WWU

Moore - die unbekannten Klimaretter
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© Sophie Pieper

In einem Podcast der WWU [de] in der Reihe Nachhaltigkeit spricht Klaus-Holger Knorr über die Bedeutung der Moore in der Diskussion über den Klimawandel, ihre Bedrohung, ihr Wert und Möglichkeiten sie zu schützen und zu renaturieren.

Die Bedeutung der Moore für das Weltklima

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© WWU-MünsterView

In der Arbeitsgruppe Ökohydrologie und Stoffkreisläufe forschen wir an der Bedeutung der Moore für Treibhausgasflüsse und Kohlenstoffspeicherung. Dabei beleuchten wir auch Ansätze zur Renaturierung der in Deutschland oft stark degradierten und drainierten Moore und die Bedeutung von auftauendem Permafrost für Moore der hohen Breiten. Dies wurde im Zuge der Klimadiskussion nun von der WWU Pressestelle und auch von anderen Medien aufgegriffen. Wir freuen uns darüber, dass Moore verstärkt in den Fokus der gegenwärtigen Diskussionen kommen.

Neue Publikationen (Auswahl)

  • Mathijssen, P.J.H.; Gałka, M.; Borken, W.; Knorr, K.-H. (2019) Plant communities control long term carbon accumulation and biogeochemical gradients in a Patagonian bog. Science of The Total Environment, 684: 670-681, doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.05.310
  • Gao, C.; Sander, M.; Agethen, S.; & Knorr, K-H (2019): Electron accepting capacity of dissolved and particulate organic matter control CO2 and CH4 formation in peat soils. Geochimica et Cosmochimica Acta 245: 266-277, doi: 10.1016/j.gca.2018.11.004
  • Agethen, S.; Sander, M.; Waldemer, C.; Knorr, K.-H. (2018): Plant rhizosphere oxidation reduces methane production and emission in rewetted peatlands. Soil Biology & Biochemistry, 125, 125-135 doi: 10.1016/j.soilbio.2018.07.006
  • Agethen, S.; Knorr, K.-H. (2018): Juncus effusus mono-stands in restored cutover peat bogs - Analysis of litter quality, controls of anaerobic decomposition, and the risk of secondary carbon loss. Soil Biology & Biochemistry, 117, 139-152
  • Reithmaier, G.-M.S.; Knorr, K.-H.; Arnhold, S.; Planer-Friedrich, B.; Schaller, J. (2017): Enhanced silicon availability leads to increased methane production, nutrient and toxicant mobility in peatlands. Scientific Reports, accepted
  • Bonaiuti, S.; Blodau, C.; Knorr, K.-H. (2017): Transport, anoxia and end-product accumulation control carbon dioxide and methane production and release in peat soils. Biogeochemistry, in press, doi: 10.1007/s10533-017-0328-7
  • Birkel, C.; Broder, T.; Biester, H. (2017): Nonlinear and threshold-dominated runoff generation controls DOC export in a small peat catchment. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 122, doi:10.1002/2016JG003621
  • Borken, W.; Horn, M.A.; Geimer, St.; Bahamonde-Aguilar, N.A.; Knorr, K.-H. (2016): Associative nitrogen fixation in nodules of the conifer Lepidothamnus fonkii (Podocarpaceae) inhabiting ombrotrophic bogs in southern Patagonia. Scientific Reports, 6, 39072, doi: 10.1038/srep39072
  • Burger, M.; Berger, S.; Spangenberg, I.; Blodau, C. (2016): Summer fluxes of methane and carbon dioxide from a pond and floating mat in a continental Canadian peatland. Biogeosciences, 13, 3777–3791, doi:10.5194/bg-13-3777-2016
  • Estop-Aragones, C., Zajac, K., Blodau, C. (2016): Effects of extreme experimental drought and rewetting on CO2 and CH4 exchange in mesocosms of 14 European peatlands with different nitrogen and sulfur deposition. Global Change Biology 22(6), 2285-2300. doi: 10.1111/gcb.13228
  • Lehmann, J.R.K.*; Münchberger, W.*; Knoth, C.;  Blodau, C.; Nieberding, F.; Prinz, T.; Pancotto, V.A.; Kleinebecker, T.: High-Resolution Classification of South Patagonian Peat Bog Microforms Reveals Potential Gaps in Up-Scaled CH4 Fluxes by use of Unmanned Aerial System (UAS) and CIR Imagery. Remote Sens.2016, 8, 173. doi:  10.3390/rs8030173 * (equal authorship)
  • Zajac K., Blodau C. (2016): The fate of 15N-nitrate in mesocosms from five European peatlands differing in long-term nitrogen deposition rate. Biogeosciences 13: 707-722, doi:10.5194/bg-13-707-2016
  • Wei, S.; Bai, J.; Yang, C.; Zhang, Q., Knorr, K.-H.; Zhan, J., Gao, Q. (2015): Compound amino acids added in media improved Solanum nigrum L. phytoremediating Cd-PAHs contaminated soil. International Journal of Phytoremediation, accepted; doi: 10.1080/15226514.2015.1109592
  • Zhi-Guo Yu;  Orsetti,S.; Haderlein,S.B.;, Knorr,K.-H. (2015): Electron Transfer Between Sulfide and Humic Acid: Electrochemical Evaluation of the Reactivity of Sigma-Aldrich Humic Acid Toward Sulfide. Aquatic Geochemistry (online first) doi: 10.1007/s10498-015-9280-0
  • Bing Xia; Pengran Guo; Yongqian Lei; Tao Zhang; Rongliang Qiu; Knorr, K.H.(2015): Investigating speciation and toxicity of heavy metals in anoxic marine sediments - a case study from a mariculture bay in Southern China. Journal of Soils and Sediments (accepted). doi:  10.1007/s11368-015-1267-3
  • Yu, Zhiguo; Peiffer, Stefan; Göttlicher, Jörg ,  Knorr, K.-H. (2015): Electron transfer budgets and kinetics of abiotic oxidation and incorporation of aqueous sulfide by dissolved organic matter. Environ. Sci. Technol. doi:10.1021/es505531u
  • Knorr, K.H.; Horn, M.A.; Borken, W.  (2015): Significant non-symbiotic nitrogen fixation in Patagonian ombrotrophic bogs. Global Change Biology (accepted) doi: 10.1111/gcb.1284

Dr. Svenja Agethen mit dem Dissertationspreis der Fakultät ausgezeichtet

Svenja Dissertationspreis
© K.-H. Knorr

Svenja Agethen, ehemalige Doktorandin der Arbeitsgruppe Ökohydrologie und Stoffkreisläufe, wurde für ihre herausragende Arbeit mit dem Dissertationspreis des Rektorats für die beste Dissertation in der Fakultät Geowissenschaften ausgezeichnet. Wir gratulieren dazu und freuen uns auf eine weitere spannende Zusammenarbeit mit ihr und ihrem neuen Arbeitgeber.
Ihre Arbeit beschäftigte sich mit Treibhausgasflüssen aus landwirtschaftlich vorgenutzten, abgetorften Mooren nach der Renaturierung. Entwässerte Moore sind signifikante Kohlendioxid Quellen. Nach Wiedervernässung wachsen jedoch meist untypische, leicht zersetzbare Pflanzen, die im wassergesättigten Torf zu hoher Methanbildung führen können. Durch die starke Treibhauswirkung von Methan stehen wiedervernässte Moore daher im Verdacht das Klima zunächst stärker zu erwärmen als entwässerte Moore. Durch Untersuchungen auf detaillierter Prozessebene konnte Svenja Agethen zeigen, dass Wiedervernässung nicht nur den verbleibenden Torf konserviert, sondern dass verschiedene Mechanismen auch übermäßige Methanbildung bremsen. Die Arbeit relativiert somit den Ruf renaturierter (Hoch)Moore als „Hotspots“ von Treibhausgasemissionen.

Leitfaden zur Vermehrung von Bulttorfmoosen

Leitfaden zur Vermehrung von Bulttorfmoosen DBU
© DBU/Hölzel et al

Bulttorfmoose sind von zentraler Bedeutung für das Ökosystem Hochmoor. Wie Untersuchungen zum Renaturierungserfolg zeigen, kommt es vielfach auch nach über 30 Jahren nicht zur Etablierung von Bulttorfmoosen. Als wesentliche Ursache hierfür ist Ausbreitungslimitierung infolge anthropogener Habitatfragmentierung sowie einer generell geringen Bedeutung der generativen Vermehrung bei Bulttorfmoosen zu nennen.
Das Institut für Landschaftsökologie hat in einem Gemeinschaftsprojekt mit der Stiftung Lebensraum Moor und dem Substrathersteller Gramoflor GmbH & Co. KG, einen Leitfaden zur Vermehrung von Bulttorfmoosen für Renaturierungszwecke erstellt um diese gezielt in Renaturierungsflächen einbringen zu können. Im Rahmen des mit Mitteln der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projekts, wurden verschiedene Vermehrungsverfahren auf künstlich bewässerten Gewächshaustischen erprobt und beispielhaft ins Freiland übertragen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sind jetzt in einem von Norbert Hölzel, Till Kleinebecker, Klaus-Holger Knorr, Peter Raabe und Gabriela Gramann erstellten Leitfaden erschienen. Dieser Leitfaden richtet sich vor allem an Akteure im Moorschutz und in der Hochmoorrenaturierung.
Weiterführende Links:
DBU Download Link
Stiftung Lebensraum Moor