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Soil organic carbon (SOC) is the largest terrestrial carbon pool, holding a manifold of atmospheric carbon. The agricultural management of soils exerts a strong influence on this pool and thereby also on carbon fluxes between biosphere and atmosphere. Historically, land-use changes have caused large CO2 emissions from soils, which significantly contributed to global warming. The latter is expected to cause strong fluxes of CO2 from soils, due to enhanced microbial activity – the climate-carbon cycle feedback loop. This cumulative habilitation thesis focuses on the two major anthropogenic impacts on soil organic carbon as the largest terrestrial carbon pool: land use and global warming due to greenhouse gas emissions. Both have been steadily increasing with the expansion of human population and activity on the planet and are thus considered specific for the ‘Anthropocene’ as a synonym for the period in world history in which human activity leaves irreversible traces. Due to the importance of SOC and its management for climate change, but also for soil fertility and ecosystem resilience, it is crucial to understand i) which management options can maintain and increase SOC, ii) what are the mechanisms leading to SOC losses and stabilization, iii) how shall global net primary production (NPP) as a resource be used in a climate-smart and sustainable way, iv) how will global warming affect SOC dynamics. Together with several methodological aspects related to measuring, calculating and modelling SOC, the research presented in this thesis focuses on those four key questions.
Grazing animals alter natural processes by affecting ecosystems and at the same time fulfilling ecosystem functions, thus they are regarded as ecosystem engineers. Effects of grazing are mainly studied in managed systems, where grazing animals are restricted in their movement and thus limited to certain vegetation types. On the island of Asinara the grazing system is now, due to its history as agro-penitentiary, a natural grazing system with donkeys, horses, goats, mouflons and wild boars. This multitude of grazers poses a challenge for the Asinara National Park and its management. Therefore this dissertation takes an interdisciplinary approach to investigate grazing animals and their interrelations with different components of the island ecosystem to analyse their role on the island and evaluate their effects on the biodiversity. The composition and distribution patterns of the five grazing animal species have been investigated in the context of the land-cover types of the island ecosystem. In addition, the input on the vegetation through endozoochorous seed dispersal by donkeys and goats was analysed, and the impact of grazing animals on dung beetle assemblages was studied in three highly frequented vegetation units, taking into account the intensity of use by the grazing animals. The results derived from this work highlight the importance of studying grazing animals and their interrelations within an island ecosystem. Moreover, the insights given in this thesis concerning the interrelations of grazing animals with different components of the island should open up the view on grazers and their multifaceted effects on the biodiversity, thus leading to management implementations for a sound functioning of the island ecosystem as well as the conservation and maintenance of biodiversity.
Die Gewinnung von Erzen in Bergbaugebieten hat häufig eine Kontamination der nahe gelegenen Flussauen mit Schwermetallen zur Folge. Mit Schwermetallen belastete Sedimente werden während Niederschlags- und Hochwasserereignissen aus Bergbauhalden ausgespült und flussabwärts trans-portiert. Bei abnehmender Fließgeschwindigkeit kommt es zur Akkumulation der Schwebstoffe im Flussbett und auf den Auenböden. Durch folgende Hochwasserereignisse kann es zu einem weiteren Transport kommen.
Die Innersteaue ist durch die Folgen des historischen Erzbergbaus im Oberharz stark mit Schwer-metallen kontaminiert. Im Zusammenhang mit dem Bergbau und seinen Folgen wurden viele bauli-che Maßnahmen, wie z.B. Flussbegradigungen, an der Innerste durchgeführt. Das Untersuchungsge-biet erstreckt sich über ca. 67 km im nordwestlichen Harzvorland, zwischen dem nördlichen Rand des Harzes und der Mündung der Innerste in die Leine.
Ziel der Untersuchung ist die Erfassung des Einflusses verschiedener Landnutzungsarten auf den Schwermetall- und Nährstoffhaushalt in den Böden der Innersteaue. Unterschieden werden die Ein-flüsse von landwirtschaftlicher Nutzung, Siedlungsbereichen und Naturschutzgebieten.
Im Untersuchungsgebiet wurden elf Transekte quer zum Flussverlauf festgelegt. Entlang der Transekte wurden beidseitig der Innerste Bodenprofile in einer Distanz von 2-5 m zum Ufer und auf der Hälfte der Ausdehnung der Aue angelegt. Die Analysen der Bodenproben umfassten die Bestim-mung pedologischer Grundparameter, der Gesamtgehalte sowie der pflanzenverfügbaren Anteile ausgewählter Schwermetalle und der Nährstoffgehalte. Die Ergebnisse wurden mit Hilfe von Korrela-tionsanalysen (nach Spearman) und einem nichtparametrische Test (Kruskal-Wallis-Test) ausgewer-tet.
Die Mobilität der Schwermetalle in den Böden des Untersuchungsgebietes ist, u.a. aufgrund der pH-Werte im neutralen Bereich, als sehr gering einzustufen. Auch die vorliegenden Analyseergebnis-se der pflanzenverfügbaren Anteile weisen darauf hin. ...
