Efstathios Diamantopoulos: Betreute Abschlussarbeiten
Bachelorarbeiten | |
Eurich Johannes |
Biogenic VOCs emissions from soils Volatile organic components are classified independently of the process underlying their formation. Biological volatile components (BVOCs) are VOCs that are formed as a result of biological processes. The definition of these two groups of substances cannot be clearly distinguished from one another, as some VOCs can be produced both organically and inorganically. VOCs can also be formed from BVOCs through various reactions. For example, methane formed organically can be broken down by reacting with a hydroxyl radical in water and a methyl residue. This methyl residue would have been formed inorganically, i.e. a volatile organic component. This would not have been possible without the prior formation of methane organically. Many papers on the subject of BVOCs deal with emissions from plants. Other publications, such as Tang et al. (2019) directly look at the soil habitat and the biological processes taking place there and the organisms or parts of them involved. Other publications, such as Ruiz et al. (1998) also deal with the abiotic processes of BVOCs in soils. These interactions are based on, for example, the adsorption of gases on soil particles and the dissolution of the gases in water. This approach is also present in other papers, but represents a minority compared to the investigation of biological processes for the origin of VOCs. This work will investigate biological and abiotic VOC sources and sinks. This should lead to a better understanding of the processes in native soils and in the overlying soil layer of the atmosphere. Betreuer: Efstathios Diamantopoulos, Anke Nölscher |
Alina Langaki |
The effect of crop resiudes on soil hydraulic properties Betreuer: Frederic Leuther, Efstathios Diamantopoulos |
Juanita Voshage |
The influence of soil structure on reactive and conservative transport of chemicals in unsaturated soils Predicting the fate of chemicals in soils is a very difficult task, because effective reaction rates in soils depend on the soil heterogeneity , the dynamics of water flow in soils (hydraulic structure), the initial mixing of the reactants, and the speed of the reaction (Henri et al., 2024), among other factors (for example temperature). For this reason, experiments are needed to study reactivity of soils for different degrees of heterogeneity and different water fluxes. In this thesis, a second-order irreversible reaction is tested as a reactivity tracer for dynamic and static soil experiments. Betreuer: Efstathios Diamantopoulos, Ben Gilfedder |
Theresa Wittig |
The effect of soil structure on soil evaporation Betreuer: Frederic Leuther, Efstathios Diamantopoulos |
Lara Kersting (2024) |
The impact of root exudates on the soil hydraulic properties of soil and root water uptake Versorgung der wachsenden Weltbevölkerung mit Nahrungsmitteln eine große Herausforderung. Während Wasserknappheit und Bodendegradierung bereits jetzt den Ertrag beeinflussen, werden in Zukunft auch die Erweiterung der Agrarflächen in weniger fruchtbare Regionen der Erde und der Klimawandel dieses Problem verschärfen. Die Rhizosphäre als Schnittstelle zwischen Boden und Pflanzenwurzeln stellt durch ihre Anreicherung mit verschiedenen chemischen Verbindungen wie zum Beispiel Mucilage eine besondere Umgebung dar. Mucilage ist eine gelartige Substanz, welche von den Wurzelspitzen abgegeben wird und viele positive Eigenschaften besitzt.
Um möglichen Wasserstress abzuschätzen, werden zwei unterschiedliche Böden (lehmig und sandig) mit verschiedenen Konzentrationen von Mucilage auf Eigenschaften beim Austrocknen untersucht. Dazu werden Messinstrumente wie HYPROP und WP4C verwendet. Der Boden wird mit unterschiedlichen Konzentrationen von gefriergetrockneter Mais-Mucilage versetzt. Betreuer: Asegidew Akale, Mutez Ali Ahmed, Efstathios Diamantopoulos |
Ilvy Steinlein (2024) |
The effect of Arbuskular Mikoriza Fungi (AMF) on root water uptake and on soil hydraulic properties Die wachsende Weltbevölkerung und die steigende Nachfrage nach Nahrungsmitteln stellen bedeutende Herausforderungen dar, insbesondere im Kontext des Klimawandels. Da Trinkwasserressourcen zunehmend knapper werden, vor allem in bereits trockenen Regionen, und die Landwirtschaft für annähernd 70% des globalen Trinkwasserverbrauchs verantwortlich ist, wird nach nachhaltigen Lösungen für Landwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion gesucht. Die Untersuchung von im Boden lebenden Mikroorganismen, die mit Pflanzen und ihren Wurzeln interagieren, bietet einen möglichen Ansatz, um diesen Herausforderungen zu begegnen. Die Symbiose zwischen Pflanzen und Mykorrhizapilzen betrifft etwa 90% der Landpflanzen, insbesondere die Verbindung mit arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMF) ist für Nutzpflanzen interessant. AMF verbessern nicht nur die Nährstoffaufnahme der Pflanzen, sondern auch den Wasserstatus, besonders in trockenen Böden, weshalb Pflanzen in Symbiose ein geringeres negatives Blattwasserpotential und eine längere Wasseraufnahme im Vergleich zu Pflanzen ohne Pilzpartner aufweisen. Angesichts dieses Vorwissens wurden zwei Hypothesen aufgestellt:
Um diese Hypothesen zu testen, wurde ein Experiment mit Sorghum-Pflanzen unter kontrollierten Laborbedingungen durchgeführt, in dem repräsentative Sorghum-Pflanzen der gleichen Sorte ausgewählt und in zwei Gruppen unterteilt wurden. Eine Gruppe wurde in sterilisierte Erde ohne AMF-Sporen gepflanzt, während die andere Gruppe in sterilisierte Erde mit AMF-Sporen gepflanzt wurde. In der Klimakammer wurden so vergleichbare Wachstumsbedingungen für Pflanzen mit und ohne AMF-Symbiose sichergestellt. Das Experiment beinhaltet eine Trockenphase, während der die Blattwasserpotentiale und Blattflächen gemessen wurden. Nach dem Experiment werden die Wurzelkolonisierungsraten durch AMF mithilfe von Kaliumhydroxid (KOH) und anschließender Wurzelfärbung mit einer Tinten-Essig-Lösung bewertet. Zusätzlich werden die bodenhydraulischen Eigenschaften für beide Bodenbehandlungen untersucht und dabei Hyprop- und WP4C-Messungen verwendet, um mögliche Veränderungen in den bodenhydraulischen Parametern zu identifizieren. Betreuer: Anna Sauer, Mutez Ali Ahmed, Efstathios Diamantopoulos |
Anna Dürringer (2024) |
The effect of Arbuskular Mikoriza Fungi (AMF) on root water uptake and on soil hydraulic properties Die wachsende Weltbevölkerung und die steigende Nachfrage nach Nahrungsmitteln stellen bedeutende Herausforderungen dar, insbesondere im Kontext des Klimawandels. Da Trinkwasserressourcen zunehmend knapper werden, vor allem in bereits trockenen Regionen, und die Landwirtschaft für annähernd 70% des globalen Trinkwasserverbrauchs verantwortlich ist, wird nach nachhaltigen Lösungen für Landwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion gesucht. Die Untersuchung von im Boden lebenden Mikroorganismen, die mit Pflanzen und ihren Wurzeln interagieren, bietet einen möglichen Ansatz, um diesen Herausforderungen zu begegnen. Die Symbiose zwischen Pflanzen und Mykorrhizapilzen betrifft etwa 90% der Landpflanzen, insbesondere die Verbindung mit arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMF) ist für Nutzpflanzen interessant. AMF verbessern nicht nur die Nährstoffaufnahme der Pflanzen, sondern auch den Wasserstatus, besonders in trockenen Böden, weshalb Pflanzen in Symbiose ein geringeres negatives Blattwasserpotential und eine längere Wasseraufnahme im Vergleich zu Pflanzen ohne Pilzpartner aufweisen. Angesichts dieses Vorwissens wurden zwei Hypothesen aufgestellt:
Um diese Hypothesen zu testen, wurde ein Experiment mit Sorghum-Pflanzen unter kontrollierten Laborbedingungen durchgeführt, in dem repräsentative Sorghum-Pflanzen der gleichen Sorte ausgewählt und in zwei Gruppen unterteilt wurden. Eine Gruppe wurde in sterilisierte Erde ohne AMF-Sporen gepflanzt, während die andere Gruppe in sterilisierte Erde mit AMF-Sporen gepflanzt wurde. In der Klimakammer wurden so vergleichbare Wachstumsbedingungen für Pflanzen mit und ohne AMF-Symbiose sichergestellt. Das Experiment beinhaltet eine Trockenphase, während der die Blattwasserpotentiale und Blattflächen gemessen wurden. Nach dem Experiment werden die Wurzelkolonisierungsraten durch AMF mithilfe von Kaliumhydroxid (KOH) und anschließender Wurzelfärbung mit einer Tinten-Essig-Lösung bewertet. Zusätzlich werden die bodenhydraulischen Eigenschaften für beide Bodenbehandlungen untersucht und dabei Hyprop- und WP4C-Messungen verwendet, um mögliche Veränderungen in den bodenhydraulischen Parametern zu identifizieren. Betreuer: Anna Sauer, Mutez Ali Ahmed, Efstathios Diamantopoulos |
Lara Ketterer (2024) |
The effect of fluorinated ski wax on the wetting properties of sandy and loamy soils Skilanglauf, Alpinski und Biathlon sind beliebte Wintersportsarten. Um die Reibung zwischen Schneeoberfläche und den Ski zu verringern werden oft Skiwachse benutzt. Diese können über den Schnee bei der Schneeschmelze in den Boden gelangen.
Der Kontaktwinkel wird mit der „sessile drop“ Methode direkt gemessen und indirekt über den Kapillaraufstieg mit der „Washburn Gleichung“ berechnet. Dafür wird das Messgerät DCAT 11 benutzt. Für die Messungen werden zwei Wachsprodukte, die PFAs enthalten (Pulverwachs und Flüssigwachs) in verschiedenen Konzentrationen mit sandigem Boden gemischt. Die Konzentrationen basieren auf den PFA-Gehalten der Wachse und PFAs Konzentrationen, die im Boden unter Langlaufloipen ermittelt wurden. Betreuer: Frederic Leuther, Efstathios Diamantopoulos |
Masterarbeiten | |
Adina Rauscher |
Experimental and numerical investigation of the fate of insoluble pollutants in the rhizosphere Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) occur ubiquitously in terrestrial and aquatic ecosystems all around the world and are a group of chemicals among the so called “persistent organic pollutants” (POPs). PAHs comprise several hundred chemically related compounds and some of them are known to have toxic, mutagenic, and carcinogenic effects on humans and other living organisms Although PAHs are considered to be very poorly soluble in water, there appears to be transport of molecules in soil that allow them to be distributed, clog pores, or accumulate at the soil plant interface. Especially for high molecular weight PAHs, colloidal and particulate transport is assumed to be an important process. Little is known about the exact transport processes in soil and whether plants can influence this transport by suction Hypotheses
Methods To test the first hypothesis an experiment is to be carried out with undisturbed soil columns without plants. An irrigation head with needles will be used to supply water to the columns, which will also contain any tracers and particles. Three steps are planned: i nvisible tracer (e.g., chloride) chloride), p articles + PAH s, inv isible and visible tracer (brilliant blue) blue). For each step, the drainage at the bottom of the column will be collected and analysed, and at the end the distribution of the particle bound PAHs in the column will be investigated. To test the second hypothesis, undisturbed soil columns with maize plants are to be used. Again, particle bound PAHs will be supplied via the irrigation system; then drying and rewetting phases will follow. The drainage will be collected and analysed and the distribution of particle bo und PAHs around the root will be studied. Betreuer: Frederic Leuther, Efstathios Diamantopoulos, Eva Lehndorff |
Hai Anh Nguyen (2024) |
Simultaneous quantification of water states, fluxes and bVOCS emissions in agriculture soils Volatile organic compounds (VOCs) produced by living organisms via biological processes, which are known as biogenic volatile organic compounds (BVOCs), are an important group of chemicals that has significant influences on atmospheric chemistry, climate system, as well as the bioactivities of plants and animals. Whereas plant-emitted BVOCs have been widely studied for the past decades, the understanding of soil related BVOCs remains inadequate. A variety of abiotic and biotic processes taking place beneath the ground makes soil both a sink and a source for BVOCs. Hypotheses
Methods To test the two hypotheses, we conduct transient water drying and wetting experiments, and we quantify simultaneously BVOC sources and sinks, as well as soil water states and fluxes. Betreuer: Frederic Leuther, Anke Nölscher, Efstathios Diamantopoulos |