Jugend forscht – 1. Platz Regionalwettbewerb Mittlerer Neckar - Sparte Geo- und Raumwissenschaften
Regionalwettbewerb Jugend forscht (von links: Dr. Ralf Kirchner-Heßler, Julia Borns, Emily Moczko - Sindelfingen, 27.2.2026; Foto: Kirchner-Heßler)
Emily Moczko und Julia Borns vom Hegel-Gymnasium Stuttgart haben beim Regionalwettbewerb von „Jugend forscht Region Mittlerer Neckar“ am 27.2.2026 in Sindelfingen den 1. Platz in der Sparte Geo- und Raumwissenschaften gewonnen (Abbildungen 1, 2, 12). Im Zentrum ihrer Arbeiten stand die Forschungsfrage, wie die Bewirtschaftungsform (zum Beispiel organische Düngung versus Mineraldünger, Direktsaat versus Pflug) und Kulturart (Monokultur Mais, Fruchtfolge mit Winterweizen, Dauerkultur Miscanthus) den Humusgehalt im Boden – den wichtigsten terrestrischen Kohlenstoffspeicher – beeinflussen. Die praxisnahe Erkenntnis der Jungforscherinnen: Mehr Humus auf den Ackerflächen bedeutet mehr Klimaschutz – und das lässt sich durch eine angepasste Feldarbeit fördern.
Regionalwettbewerb Jugend forscht Mittlerer Neckar – Teilnehmer, -innen und Betreuer, -innen von rund 50 Wettbewerbsbeiträgen (Sindelfingen, 27.2.2026¸ Foto: Kirchner-Heßler)
Zur Reduzierung der Treibhausgase gibt es unterschiedliche Ansätze. Eine Möglichkeit zur Verringerung der Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Luft besteht darin, den infolge der Fotosynthese organisch gebundenen Kohlenstoff in Form von Humus im Boden anzureichern. Als Humus bezeichnet man die abgestorbene, organische Substanz im Boden. Die Humusbildung wird heute als Prozess der Speicherung organischer Substanzen in unterschiedlichem Abbaugrad in der Bodenstruktur verstanden.
Die beiden Jung-Forscherinnen der 12. Klassenstufe sind Mitglied der sechsköpfigen AG NwT (Arbeitsgemeinschaft Naturwissenschaft und Technik) des Hegel-Gymnasiums unter Leitung von Dr. Ralf Kirchner-Heßler. Die Untersuchungen starteten im Jahr 2024 mit der Probenahme auf zwei Versuchsbetrieben der Universität Hohenheim. Dr. Reiner Ruser (Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, Fachgebiet Düngung und Bodenstoffhaushalt) und Szandor Knecht von der Universität Hohenheim, unterstützen das Auffinden und die Probenahme von Marie Nitsche und Lina Vohl (Abbildungen 3, 4, 5).
Von den Schülerinnen und Schülern der AG NwT wurden im darauffolgenden Jahr 2025 am Hegel-Gymnasium die rund 80 Bodenproben zur Vorbereitung der nachfolgenden Analysen getrocknet, gemörsert und gesiebt (Abbildung 6).
Abbildung 6: David Emhardt mörsert die getrockneten Bodenproben am Hegel-Gymnasium (Foto: Kirchner-Heßler)
Ebenfalls an der Schule konnten die ersten Bestimmungen von Bodenfarbe (Abbildung 7) und pH-Wert (Abbildung 8) durchgeführt werden. Es wurde untersucht, inwieweit die Merkmale Bodenfarbe und pH-Wert Indikatoreigenschaften für den Humusgehalt besitzen.
Abbildung 7: Bestimmung der Bodenfarbe mit Farbtafel nach Munsell (Foto: Kirchner-Heßler)
Abbildung 8: Julia Borns und Michael Bayer bestimmen den des pH-Werts der Bodenproben (Foto: Kirchner-Heßler)
Die Masse des organischen Kohlenstoffs (Corg) in den Bodenproben wurde parallel mit zwei unterschiedlichen Methoden an der Universität untersucht. Dr. Reiner Ruser (Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, Fachgebiet Düngung und Bodenstoffhaushalt) begleitete und unterstützte die Arbeiten der Arbeitsgruppe.
Abbildung 9: Emily Moczko und Timo Gendreizig wiegen an der Universität Hohenheim Bodenproben für die Analyse des Humusgehalts durch Glühverlust ein (Foto: Kirchner-Heßler)
Abbildung 10: Vortrocknung der Bodenproben bei 106°C im Trockenschrank (Universität Hohenheim, Foto: Kirchner-Heßler)
Eine Methode zur Bestimmung des organischen Kohlenstoffs (Corg) in den Bodenproben bestand im „Vermuffeln“ der organischen Substanz. Dazu wurden die Proben nach der Vortrocknung (Abbildung 10) im Muffelofen für 4 Stunden einer Temperatur von 500°C ausgesetzt (Abbildung 11). Aus dem dann gemessenen Massenverlust lässt sich der Humusgehalt berechnen. Die zweite Analyse wurde mit einem organischen Elementaranalysator durchgeführt. Hierbei werden nach einer Hochtemperaturverbrennung (1200°C) die entstehenden Verbrennungsgase analysiert.
Abbildung 11: Bodenproben nach der Humusverbrennung bei 500°C im Muffelofen (Universität Hohenheim, Foto: Kirchner-Heßler)
Mit den Untersuchungen konnten wir u.a. folgende Zusammenhänge aufzeigen:
Die Ergebnisse zeigen, dass Bewirtschaftungsform, Düngung und Kulturart den Humusgehalt landwirtschaftlicher Böden maßgeblich beeinflussen. Die Zufuhr von organischem Dünger erhöht den Humusanteil des Bodens. Die ergänzende Zugabe von Mineraldünger zum organischen Dünger wirkt sich nicht spürbar positiv auf die Humusbildung aus. Die alleinige mineralische Düngung kann ebenso zu einer Humusanreicherung (organische Substanz durch Ernterückstände, Wurzeln) führen, die aber nur rund halb so groß ist wie eine vergleichbare Düngung mit organischem Dünger.
Die hohen organischen Kohlenstoffgehalte im Grünland (53 t/ha im Oberboden) sowie unter Miscanthus (65,1 t/ha) deuten darauf hin, dass dauerhafte Bodenbedeckung und ein durchgängiger Biomasseeintrag zur Stabilisierung und Erhöhung des Bodenkohlenstoffspeichers beitragen können. Allerdings muss hierbei beachtet werden, dass eine intensive Bewirtschaftung nicht zwangsläufig mit einer erhöhten Kohlenstoffspeicherung einhergeht, insbesondere wenn ein hoher Biomasseentzug erfolgt. Dies spiegeln die höheren Kohlenstoffgehalte der ungedüngten Flächen im Oberboden wieder, welche 10 Tonnen Kohlenstoff mehr speichern könnten.
Eine gezielte Einbringung von organischem Material in Ackerflächen durch Ernterückstände (z.B. Stroh, Bioenergiepflanzen), Kompost, Schnittgut aus der Landschaftspflege erhöht somit den Corg-Gehalt, reduziert den Anteil des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid und trägt zudem zur Verbesserung der Bodenqualität bei.
Die geringen Kohlenstoffwerte auf gepflügten Flächen unterstreichen die Bedeutung reduzierter Bodenbearbeitung für den Erhalt des organischen Kohlenstoffs im Boden. Vor dem Hintergrund des Klimaschutzes und einer nachhaltigen Landnutzung weisen die Ergebnisse darauf hin, dass extensivere Nutzungssysteme, mehrjährige Kulturen sowie reduzierte Bodenbearbeitung ein erhöhtes Potenzial zur langfristigen Kohlenstoffspeicherung im Boden haben.
Abbildung 12: Urkunde „jugend forscht“ von Julia Borns (Foto: Julia Borns)
Zuletzt aktualisiert: 29. Juli 2026 von Newsfeed
Mehr Humus – mehr Klimaschutz?
Jugend forscht – 1. Platz Regionalwettbewerb Mittlerer Neckar - Sparte Geo- und Raumwissenschaften
Emily Moczko und Julia Borns vom Hegel-Gymnasium Stuttgart haben beim Regionalwettbewerb von „Jugend forscht Region Mittlerer Neckar“ am 27.2.2026 in Sindelfingen den 1. Platz in der Sparte Geo- und Raumwissenschaften gewonnen (Abbildungen 1, 2, 12). Im Zentrum ihrer Arbeiten stand die Forschungsfrage, wie die Bewirtschaftungsform (zum Beispiel organische Düngung versus Mineraldünger, Direktsaat versus Pflug) und Kulturart (Monokultur Mais, Fruchtfolge mit Winterweizen, Dauerkultur Miscanthus) den Humusgehalt im Boden – den wichtigsten terrestrischen Kohlenstoffspeicher – beeinflussen. Die praxisnahe Erkenntnis der Jungforscherinnen: Mehr Humus auf den Ackerflächen bedeutet mehr Klimaschutz – und das lässt sich durch eine angepasste Feldarbeit fördern.
Zur Reduzierung der Treibhausgase gibt es unterschiedliche Ansätze. Eine Möglichkeit zur Verringerung der Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Luft besteht darin, den infolge der Fotosynthese organisch gebundenen Kohlenstoff in Form von Humus im Boden anzureichern. Als Humus bezeichnet man die abgestorbene, organische Substanz im Boden. Die Humusbildung wird heute als Prozess der Speicherung organischer Substanzen in unterschiedlichem Abbaugrad in der Bodenstruktur verstanden.
Die beiden Jung-Forscherinnen der 12. Klassenstufe sind Mitglied der sechsköpfigen AG NwT (Arbeitsgemeinschaft Naturwissenschaft und Technik) des Hegel-Gymnasiums unter Leitung von Dr. Ralf Kirchner-Heßler. Die Untersuchungen starteten im Jahr 2024 mit der Probenahme auf zwei Versuchsbetrieben der Universität Hohenheim. Dr. Reiner Ruser (Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, Fachgebiet Düngung und Bodenstoffhaushalt) und Szandor Knecht von der Universität Hohenheim, unterstützen das Auffinden und die Probenahme von Marie Nitsche und Lina Vohl (Abbildungen 3, 4, 5).
Von den Schülerinnen und Schülern der AG NwT wurden im darauffolgenden Jahr 2025 am Hegel-Gymnasium die rund 80 Bodenproben zur Vorbereitung der nachfolgenden Analysen getrocknet, gemörsert und gesiebt (Abbildung 6).
Ebenfalls an der Schule konnten die ersten Bestimmungen von Bodenfarbe (Abbildung 7) und pH-Wert (Abbildung 8) durchgeführt werden. Es wurde untersucht, inwieweit die Merkmale Bodenfarbe und pH-Wert Indikatoreigenschaften für den Humusgehalt besitzen.
Die Masse des organischen Kohlenstoffs (Corg) in den Bodenproben wurde parallel mit zwei unterschiedlichen Methoden an der Universität untersucht. Dr. Reiner Ruser (Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, Fachgebiet Düngung und Bodenstoffhaushalt) begleitete und unterstützte die Arbeiten der Arbeitsgruppe.
Eine Methode zur Bestimmung des organischen Kohlenstoffs (Corg) in den Bodenproben bestand im „Vermuffeln“ der organischen Substanz. Dazu wurden die Proben nach der Vortrocknung (Abbildung 10) im Muffelofen für 4 Stunden einer Temperatur von 500°C ausgesetzt (Abbildung 11). Aus dem dann gemessenen Massenverlust lässt sich der Humusgehalt berechnen. Die zweite Analyse wurde mit einem organischen Elementaranalysator durchgeführt. Hierbei werden nach einer Hochtemperaturverbrennung (1200°C) die entstehenden Verbrennungsgase analysiert.
Mit den Untersuchungen konnten wir u.a. folgende Zusammenhänge aufzeigen:
Die Ergebnisse zeigen, dass Bewirtschaftungsform, Düngung und Kulturart den Humusgehalt landwirtschaftlicher Böden maßgeblich beeinflussen. Die Zufuhr von organischem Dünger erhöht den Humusanteil des Bodens. Die ergänzende Zugabe von Mineraldünger zum organischen Dünger wirkt sich nicht spürbar positiv auf die Humusbildung aus. Die alleinige mineralische Düngung kann ebenso zu einer Humusanreicherung (organische Substanz durch Ernterückstände, Wurzeln) führen, die aber nur rund halb so groß ist wie eine vergleichbare Düngung mit organischem Dünger.
Die hohen organischen Kohlenstoffgehalte im Grünland (53 t/ha im Oberboden) sowie unter Miscanthus (65,1 t/ha) deuten darauf hin, dass dauerhafte Bodenbedeckung und ein durchgängiger Biomasseeintrag zur Stabilisierung und Erhöhung des Bodenkohlenstoffspeichers beitragen können. Allerdings muss hierbei beachtet werden, dass eine intensive Bewirtschaftung nicht zwangsläufig mit einer erhöhten Kohlenstoffspeicherung einhergeht, insbesondere wenn ein hoher Biomasseentzug erfolgt. Dies spiegeln die höheren Kohlenstoffgehalte der ungedüngten Flächen im Oberboden wieder, welche 10 Tonnen Kohlenstoff mehr speichern könnten.
Eine gezielte Einbringung von organischem Material in Ackerflächen durch Ernterückstände (z.B. Stroh, Bioenergiepflanzen), Kompost, Schnittgut aus der Landschaftspflege erhöht somit den Corg-Gehalt, reduziert den Anteil des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid und trägt zudem zur Verbesserung der Bodenqualität bei.
Die geringen Kohlenstoffwerte auf gepflügten Flächen unterstreichen die Bedeutung reduzierter Bodenbearbeitung für den Erhalt des organischen Kohlenstoffs im Boden. Vor dem Hintergrund des Klimaschutzes und einer nachhaltigen Landnutzung weisen die Ergebnisse darauf hin, dass extensivere Nutzungssysteme, mehrjährige Kulturen sowie reduzierte Bodenbearbeitung ein erhöhtes Potenzial zur langfristigen Kohlenstoffspeicherung im Boden haben.
Kategorie: Arbeitsgemeinschaften Tags: Jugend forscht, NWt