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New 'Frontiers in Soil Science' Special Issue announced:

"Organic and Inorganic Carbon Pools in Soils: response to management, spatial distribution, and modeling chronological changes"

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About this Research Topic

Organic carbon (SOC) and inorganic carbon (SIC) are the two components of the soil carbon pool. SOC includes organic compounds in various decomposition stages such as fine litter and roots, fauna, carbon (C) in microbial biomass, as well as simple sugars and polysaccharides, while SIC comprises carbonate-containing minerals and the dissolved H2CO3 species in soil solution. C stored in soils is the greatest C reservoir in most terrestrial ecosystems (~ 1500 Pg C in the top meter). The C level is a crucial component of soil health as it affects all physicochemical and biological properties and defines soil functioning in ecosystem services. Anthropogenic activities i.e., land management, usually lead to C loss but also recovery. Thus, monitoring changes in content, understanding the governing processes, and modeling future states of soil C depending on land management and climatic conditions are important for sustainable use of land resources, soil conservation, and mitigation strategies.

This Special Issue welcomes papers presenting innovative research or case studies dealing with Organic and Inorganic Carbon Pools in Soils. We invite researchers to contribute original articles presenting the most advanced progressions and interesting case studies regarding the following topics and beyond:

  • Soil Carbon
  • Soil health
  • Soil Quality
  • Digital Soil Mapping
  • Remote and Proximal Sensing
  • Modeling, mapping, and monitoring

Keywords: Soil Carbon Soil health Soil Quality Digital Soil Mapping Remote and Proximal Sensing Modeling, mapping, and monitoring



Internationaler Tag des Bodens

Pelosol ist der Boden des Jahres

Auf einer Festveranstaltung unter der Schirmherrschaft des Landes Baden-Württembergs wurde der Pelosol (oder Tonboden) in Berlin zum Boden des Jahres 2022 gekürt. Dieser Bodentyp kommt vor allem im südwestdeutschen Schichtstufenland auf Tongesteinen des Keupers und Juras vor.

Der Weltbodentag (englisch World Soil Day) ist ein internationaler Aktionstag mit dem ein jährliches Zeichen für die Bedeutung der natürlichen Ressource Boden gesetzt und für den Bodenschutz geworben wird. Durch die offizielle Vorstellung in der Hauptstadt, bei der der neue "Held der Bodenkunde" aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet und diskutiert wurde, führte Prof. Dr. Thomas Scholten.

Weitere Infos:



Die Wohltäter für Böden

Good for the earth

Die Arbeit zu biologischen Bodenkrusten im Naturpark Schönbuch wurde prominent in der neuesten Ausgabe des Forschungsmagazins Attempto der Universität Tübingen präsentiert:
Erosion zerstört Flächen weltweit. Für einen natürlichen Bodenschutz nehmen Tübinger Bodenkundler derzeit Moose in den Fokus: Wie schützende Decken halten diese Feuchtigkeit und ermöglichen eine Regeneration.

The biocrust research in the Schönbuch Nature Park conducted by our group was recently featured in Attempto:
Erosion causes significant land damage around the world. Soil experts at the University of Tübingen are investigating whether mosses could be used as a natural method of protecting soil. Like a protective blanket, moss retains moisture and promotes regeneration.



Mid-European Geomorphology Meeting (MGM)

Die Doktoranden Corinna Gall und Nicolas Riveras-Munoz vertraten die Arbeitsgruppe beim Mid-European Geomorphology Meeting vom 6. bis 8. November, welches 2021 an der TU München ausgerichtet wurde. Sie präsentierten unsere Ergebnisse zum Einfluss von Biokrustengemeinschaften auf Bodenstabilität und -erosion und konnten dabei auf umfangreiche Daten verschiedener DFG-Projekte (MesiCrust, EarthShape, BEF China) in Deutschland, Chile und China zurückgreifen.



Postdoctoral Researcher position in Pedometrics

The Chair of Soil Science and Geomorphology is offering a three-year PostDoc position

The Chair of Soil Science and Geomorphology is offering a three-year PostDoc position (full time for three years). Within the DFG-funded (German Research Foundation) project MLTRANS The candidate (m/w/d) will analyze complex interactions of soils and environment and how they can be modeled using machine learning. Main research question is about the causality and transferability of machine learning models in soil science. The research work in this project is focusing on soil landscape modeling including data analysis and spatial modelling of soil functions and properties using data sets from Europe, Germany and Iran.  

Your responsibilities are: 

  • Research on the application of machine learning for soil function and soil property mapping 
  • Develop novel machine learning methods to extrapolate soil information 
  • Documentation and publication of results in international peer reviewed journals 
  • Presentation of results at national and international scientific meetings 
  • Contribution to the teaching activities of the group to a limited extent 

We expect:  

  • Completed PhD in Soil Science, Geoinformatics, Remote Sensing, Agriculture, Geosciences, Environmental Sciences, or other closely related disciplines 
  • A research interest in the application of machine learning in soil science 
  • Expertise in spatial statistical analysis and big data modeling 
  • Experience in remote sensing of soil property 
  • Experience in programming (R and/or Python) and GIS software (QGIS) 
  • Very good communication skills (oral and written) in English 

We offer: 

  • An excellent, interdisciplinary and dynamic research environment in an international team ( and a vibrant city ( 
  • Close collaboration with the Tübingen cluster of excellence ‘Machine Learning for Science’ ( and the Collaborative Research Center ‘ResouceCultures’ (SFB1070) including interesting career opportunities and an extensive range of training and further education courses 

The appointment will be limited to December 2024 (36 month). Work place is Tübingen. Salary will be according to the German public service (TVL E13, 100 %). In case of equal qualification and experience physically challenged applicants are given preference. The University of Tübingen aims to increase the share of women in research and encourage female scientists to apply. For more information contact Dr. Ruhollah Taghizadeh ( Please send your application (one pdf-formatted document) with detailed curriculum vitae, and statement of research interests, certificates/transcripts before 22 November 2021 to Margaretha Baur ( 




Work of Tübingen's Soil Science Nominated for the Best Paper 2020

The Awards Committee of the Pedometrics Commission has received nominations from an open call for the Best Paper 2020 competition. A work of Tübingen's Chair of Soil Science and Geomorphology is among the five nominated papers:

Multi-task convolutional neural networks outperformed random forest for mapping soil particle size fractions in central Iran

The full post on the Pedometrics' homepage can be found here.



Impact Festival 2021

Prof. Dr. Thomas Scholten participated at the Impact Festival 2021

As europe's first community-based platform, the festival's purpose is to accelerate the green transformation by connecting the thought-leader of sustainability, especially innovators like green start-ups with corporates and investors. The Festival took place on September 16th and 17th brought together innovators, corporates, investors and thought-leaders to discuss and develop sustainable business. See the discussion on soil regeneration at the festival's main stage featuring Prof. Dr. Thomas Scholten in the video.

Impact Festival 2021 | Main Stage - Agriculture Technology, Expert Panel: Soil Regeneration

More information on the festival can be found here:




Water’s path from moss to soil

A multi-methodological study on water absorption and evaporation of soil-moss combinations

Within the MesiCrust project a new paper was published regarding the influence of moss structural traits such as leaf area, leaf frequency and shoot density on maximum water storage capacities and evaporation rates of five moss species typical for Central European temperate forests. Furthermore, we investigated species-specific effects on water absorption and evaporation patterns in moss layers, moss-soil-interfaces and soil substrates using biocrust wetness probes.

The paper can be found in the special issue on “Biocrust Hydrology” of the Journal of Hydrology and Hydromechanics (JHH) [direct link].



Projekt MesiCrust (Kopie 1)

Jahresexkursion der BLAM zum Feldberg

Ausdauerndes Protonema des Mooses Pogonatum aloides

In diesem Jahr führte uns die Jahresexkursion der Bryologisch-Lichenologischen Arbeitsgemeinschaft für Mitteleuropa e.V. (BLAM) zum Feldberg in den Schwarzwald. Im Rahmen von drei Ganztagesexkursionen lernten wir die Moos- und Flechtenflora am Schluchsee, dem atlantisch geprägten Westabhang des Schwarzwaldes bei Todtnau und im kontinental geprägten Schwarzwald um Neuglashütten kennen. Unter anderem konnten wir an verschiedenen Stellen beobachten, in welcher Form Moose biologische Bodenkrusten (Biokrusten) bilden und so zum Erosionsschutz beitragen.

Die Exkursion wurde von Seiten der BLAM für Nachwuchs-WissenschaftlerInnen zu 70 % gefördert, wofür wir uns an dieser Stelle herzlich bedanken möchten.

Mehr zum Projekt: MesiCrust: Mechanisms of Soil Erosion under Forest – The Role of Biological Soil Crusts



Nuit européenne des chercheurs

Follow the "European Researchers Night" on friday 24th september

Don't miss the "Nuit européenne des chercheurs" (24.09.2021):



New Paper in Science Advances

A publication by Wittwer et al. with Thomas Scholten and Steffen Seitz

New publication by Wittwer et al. with Thomas Scholten and Steffen Seitz demonstrates that different cropping systems provide opposing services, enforcing the productivity–environmental protection dilemma for agroecosystem functioning.



The Machine Learning Cluster has launched a new Platform

The Cluster of Excellence "Machine Learning: New Perspectives for Science" has a new Blog

The Cluster of Excellence "Machine Learning: New Perspectives for Science" has a new platform for its science communication. The cluster's aim is to apply machine learning to enable and accelerate scientific discoveries. It's primary goal is to develop algorithms that solve scientific problems, rather than commercial ones. With the new blog, the team intents to share its research with as many scientists and interested members of the public as possible and, ideally, get into a dialog with them.

The blog has three categories, each designed for a special purpose and with a specific target group in mind.

  1. The category Latest Research is where the Cluster groups present their papers to the wider scientific public. The authors explain why they started working on a particular topic, highlight their most important findings and make clear why their work is relevant in the context of machine learning in science.
  2. The Debate texts are opinion pieces by individual authors or groups of authors. The idea is to discuss aspects of machine learning that have an impact on society and science.
  3. The Science Stories are for the general, interested public. Here, scientists from the Cluster are introduced that give insights into their motivation and work.



New 'Agronomy' Special Issue announced:

"Recent Advances in Soil Monitoring and Mapping in Agriculture Systems"

"Recent Advances in Soil Monitoring and Mapping in Agriculture Systems" is a special issue of the open-access journal Agronomy (ISSN 2073-4395) published monthly online by MDPI. This new Special Issue belongs to the section "Precision and Digital Agriculture".

Manuscripts can be submissed until 15 April 2022.

More information.



"Recent Advances in Soil Monitoring and Mapping in Agriculture Systems"

Agronomy opens new special issue

Rapid population growth means that more food will be required to meet the demands of growing populations in an era of increasing climate uncertainty and environmental degradation. In this fast-changing world, and given the urgent need to ensure food security and nutrition, understanding and attaining sustainable soil management has never been more important. In this regard, soil mapping and monitoring provide the necessary information to sustain food safety and security.

Conventional methods for mapping and monitoring soil properties involve regular field visits to collect soil samples followed by laboratory analyses and are labor-intensive, time-consuming, and expensive. In recent decades, soil mapping and monitoring practices have largely transitioned toward the use of digital soil mapping approaches as a means to reduce the cost and time required to develop soil maps and leverage advances in modern technologies related to computing, remote sensing, UAVs, geostatistics, machine learning, and geographical information systems.

Novel methods, new applications, comparative analyses of models, case studies, and state-of-the-art review papers on topics pertaining to advances in soil monitoring and mapping in agriculture systems of agronomy are particularly welcomed.

Please check:



Reconstruction of the Laboratory of Soil Science and Geoecology

The reconstruction of our main lab has now begun

The reconstruction of our main lab has now begun. The ceilings have already been removed and most of the equipment is additionally installed in the west wing part of the lab for about 1 year. Space is now the biggest shortage. This means that we are still able to do lab-work, even if only to a limited extent. The new lab is scheduled for completion in summer 2022, so we are happy to take on the current work situation.



Stellenausschreibung des SFB1070 RessourcenKulturen

Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter

English version: see attached PDF below.

Im SFB1070 RessourcenKulturen der Eberhard Karls Universität Tübingen ist im Rahmen des Teilprojektes B07 Eine Jagd nach Rohstoffen? – Raummodelle in den RessourcenKulturen der nördlichen Peripherie Mesopotamiens zum 01. August 2021 befristet bis zum 30. Juni 2025 folgende Stelle zu besetzen:

Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftliche

– Entgeltgruppe 13 TV-L, 65% –

Das Projekt B07 untersucht die Ressourcen Böden, Siedlungen, Wasser und Wege in der nördlichen Rand- bzw. Nachbarregionen Mesopotamiens im nördlichen Irak im Rahmen einer interdisziplinären Kooperation von Bodenwissenschaften und Archäologie. Aus der ersten Förderphase des SFB1070 liegen umfangreiche Untersuchungen von Böden und Siedlungen vor, wobei eine überraschend hohe Anzahl von 529 alten Siedlungen bzw. archäologischen Fundstellen in dem 4400 km² großen Gebiet erstmals erfasst und intensiv betrachtet wurden. Erste Analysen deuten auf die herausragende Rolle der genannten vier Ressourcen und deren Zusammenwirken zu übergreifenden RessourcenKomplexen in der Region hin. Dies äußert sich im Befund des archäologischen Surveys der Untersuchungsregion in auffälliger Weise durch strukturell über die Epochengrenzen hinweg gleichbleibende Siedlungssysteme. Diese geht offenbar einher mit der besseren Qualität der Böden, deren Rolle für die strukturelle Kontinuität der Siedlungssysteme über Epochengrenzen hinweg bislang unklar ist. Um diese Zusammenhänge zu entschlüsseln, sollen die räumlichen Relationen zwischen den genannten Ressourcen analysiert und modelliert werden, wobei modernste Verfahren der Bodenanalytik für große Probenanzahlen (u.a. FTIR-Spektroskopie) und innovative Methoden des Maschinellen Lernens (ML, u.a. Deep Learning) für die Raummodellierung eingesetzt werden. Auf diese Weise sollen die charakteristischen Ressourcen-Konstellationen und deren Kontinuitäten und Diskontinuitäten ablesbar werden. Das Projekt möchte auf diese Weise zur Synthese des Gesamtkonzepts im SFB1070 beitragen und eine long durée-Perspektive in die Betrachtung von RessourcenKulturen einbringen.

Ihre Aufgabe ist äußerst spannend, vielseitig und anspruchsvoll, wobei Sie in allen Bereichen umfangreich durch den SFB1070 und die Arbeitsgruppen Bodenkunde und Geomorphologie sowie das Institut für die Kulturen des Alten Orients unterstützt werden. Die Arbeiten umfassen Geländeaufenthalte im nördlichen Irak mit anschließender Laborarbeitsphase zur Analyse der Bodenproben. Ein zweiter Aufgabenblock widmet sich der Erstellung von Raummodellen, wobei ML-Verfahren und GIS-Techniken angewendet werden. Die Laboranalysen werden durch studentische Hilfskräfte und Laborpersonal unterstützt. Die Modellierungsarbeiten werden von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem Exzellenzcluster „Maschinelles Lernen für die Wissenschaft“ an der Universität Tübingen begleitet.

Sie bringen ein wissenschaftliches Hochschulstudium in Bodenkunde, Geoökologie, Geographie, Archäologie, Informatik, Geowissenschaften oder einem verwandten Fach mit überdurchschnittlichem Ergebnis mit und streben eine Promotion an. Sie haben Interesse an der Arbeit mit anderen Kulturen und verfügen über Erfahrung in mindestens einem der genannten Forschungsbereiche. Sie wollen dieses Wissen vertiefen und erweitern und haben Interesse an einer Zusammenarbeit mit der Archäologie.

Informationen zum SFB 1070 RessourcenKulturen finden Sie unter Schwerbehinderte werden bei gleicher Eignung bevorzugt berücksichtigt. Die Universität Tübingen strebt eine Erhöhung des Anteils von Frauen in Forschung und Lehre an und bittet deshalb entsprechend qualifizierte Wissenschaftlerinnen um ihre Bewerbung. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Prof. Thomas Scholten (thomas.scholtenspam Ihre Bewerbung mit den üblichen Unterlagen (Anschreiben, Lebenslauf, Zeugnisse) richten Sie bitte in Form eines einzigen pdf-Dokuments per E-Mail bis zum 15.07.2021 an Margaretha Baur (margaretha.baurspam Die Einstellung erfolgt durch die Zentrale Verwaltung.

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Geography achieves very good ratings in this year's CHE ranking

Read the article of the 'Schwäbisches Tagblatt'

Download the article.



vEGU21: 19 to 30 April 2021

This year's virtuel EGU with over 18,000 paricipants from 136 countries took place in April

Here are the PICO contributions of the Soil Science & Geomorphology work group giving a colorful and quick overview of its recent reseach topics.



"Machine Learning in Digital Agriculture"

Agronomy opens new special issue

The journal Agronomy (ISSN 2073-4395, IF 2.603) is currently opening a special issue "Machine Learning in Digital Agriculture". Prof. Dr. Thomas Scholten, Dr. Karsten Schmidt, and Dr. Ruhollah Taghizadeh-Mehrjardi are serving as Guest Editors for this issue.


Agriculture plays an important role in sustaining all human activities. The rapid increase in the world's population will further exacerbate food, water, and energy challenges. Digital agriculture—with precision farming, data analytics, machine learning, and artificial intelligence—has the potential to address the challenges of sustainable agricultural use. Machine learning—the scientific field that gives machines the ability to learn without being strictly programmed—has the potential to make agriculture more efficient and effective. The increasing amount of sophisticated data (e.g., remote sensing and proximal sensing) makes it possible to bridge the gap between data and decisions within agricultural planning. On-demand representative sampling and modeling of useful soil information in an unprecedented resolution leads to an improvement in the decision-making processes of, for example, liming, irrigation, fertilization, higher productivity, reduced waste in food, and biofuel production. Additionally, sustainable land management practices are only as good as the data they are made of, and they help to minimize negative consequences such as soil erosion, soil compaction, and organic carbon and biodiversity loss. In the last few years, different machine learning techniques, different geophysical sensor platforms, as well as newly available satellite data have been tested and applied in precision agriculture. This Issue on Machine Learning in Digital Agriculture provides international coverage of advances in the development and application of machine learning for solving problems in agricultural disciplines such as soil and water management. Novel methods, new applications, comparative analyses of models, case studies, and state-of-the-art review papers on topics pertaining to advances in the use of machine learning in agriculture are particularly welcomed. For further reading, please follow the link:



Dr. Alexandre Wadoux receives Margaret Oliver Award 2021

Tübingen master's graduate of Soil-Science receives award for Early-Career Pedometricians

The Margaret Oliver Award is made biennially by the Pedometrics Commission of the International Union of Soil Sciences. It is named in honour of Professor Margaret Oliver, and to mark her particular commitment to developing and supporting young pedometricians. The award is made to an early-career scientist, active in pedometrics and in promoting and supporting the discipline who, at the time of nomination had held the degree of PhD for less than six years. In 2021 a total of four candidates were nominated for the award. They came from three continents, and each had an impressive CV evidencing a range and depth of interests, and original contributions to Pedometrics. 

This year, the committee has made the 2021 Margaret Oliver Award to Dr. Alexandre Wadoux. Alexandre graduated in Environmental Geography from the University of Angers, France, in 2012. He obtained Master's degrees in soil science at the University of Tübingen, and philosophy of science (Nantes, France) before graduating from Wageningen in 2019 with a PhD thesis entitled Sampling design optimization for geostatistical modelling and prediction under the supervision of Gerard Heuvelink and Dick Brus. These studies were undertaken within a highly competitive Marie Curie Initial Training Network (EU) programme, under which he gained experience as a visiting researcher at Sydney, the British Geological Survey, Delft University of Technology and Bristol University. Since the end of his PhD studies Alexandre has been employed as a Research Associate at the Sydney Institute of Agriculture & School of Life and Environmental Sciences, Australia. 

Read the full article written by Murray Lark and published by Nicolas Saby at



Mini-Graduate School: MUSTEIN

New Mini-Graduate School Modeling and Understanding SpatioTemporal Environmental INteractions

New MiniGrad School "Modeling and Understanding Spatiotemporal Environmental Interactions - MUSTEIN" funded with Martin Butz, Volker Franz, Bedartha Goswami, Hendrik Lensch, Nicole Ludwig, Georg Martius, Thomas Scholten, Carl-Johann Simon-Gabriel and Christiane Zarfl as Principle Investigators.

Newly funded Innovation Fund projects In the third round of calls for proposals within the framework of our intramural Innovation Fund, so-called "Mini Graduate Schools" are being funded for the first time - five of them were successful, as well as one individual project:




Der SWR zu Besuch in der Bodenkunde

Ein Beitrag mit Corinna Gall und Steffen Seitz

Sarah Beschorner und Michael Richmann vom SWR haben unsere Experimente zu biologischen Bodenkrusten, Bodenstabilisierung und Erosion in Augenschein genommen und verschiedene Akteure interviewt. Das Ergebnis kann man hier anhören:



New Press Release

Research on biological soil crusts featured as a press release by Tübingen University


Biologische Bodenkrusten bremsen Erosion

Tübinger Forschungsteam untersucht, wie natürliche „Teppiche“ Böden gegen das Wegschwemmen durch Regen schützen

Moosmatten mit einer im Gewächshaus angezogenen Moosart: Damit lassen sich Bodenoberflächen stabilisieren.

Durch Erosion gehen jährlich weltweit Milliarden von Tonnen an wertvollem Boden verloren, vieles davon lagert sich in Gewässern ab, die dadurch versanden oder verschlammen. Die in Deutschland gemessenen Bodenverluste reichen von 1,4 bis 3,2 Tonnen pro Hektar und Jahr, bei Extremwetter können es bis zu fünfzig Tonnen sein. Einen Schutzschirm gegen die Erosion bieten biologische Bodenkrusten, wie ein Forschungsprojekt von Geowissenschaftlern an der Universität Tübingen zeigt. Diese natürlichen „Teppiche“ bestehen aus Bakterien, Moosen, Flechten, Pilzen und anderen Organismen, die Erdpartikel zu zusammenhängenden Schichten verbinden.

Biokrusten sind nur wenige Millimeter dick, aber sie stabilisieren die Bodenoberfläche und schützen sie gegen den Abtrag durch Regen und Wind. Bislang wurden sie vor allem in trockenen Regionen erforscht, wo sie wegen ihrer Speicherfähigkeit für den Wasserhaushalt und als Schutz gegen Winderosion sowie als Staubfang besonders wichtig sind. Unter Leitung von Dr. Steffen Seitz vom Lehrstuhl für Bodenkunde und Geomorphologie untersuchten die Tübinger Wissenschaftler im baden-württembergischen Naturpark Schönbuch bei Stuttgart die Entwicklung biologischer Bodenkrusten auf kurz zuvor befahrenen „Rückegassen“.

Solche Schneisen, die durch Holzerntemaschinen entstehen, bilden zusammen mit Forstwegen und abgeholzten Flächen bevorzugte Habitate für Biokrusten. Zwar verursachen sie eine Störung des Waldbodens, aber sie haben den Vorteil, dass sich die forstwirtschaftlichen Eingriffe auf vorher festgelegte Strecken konzentrieren und die dazwischen liegenden Waldflächen geschützt werden.

Das Tübinger Team maß ein Jahr lang zu unterschiedlichen Jahreszeiten in den Rückegassen und an anderen Geländepunkten die Bodenzusammensetzung und führte Experimente mit Regensimulatoren durch. Die Ergebnisse belegen, wie wichtig Biokrusten für den Erhalt des Bodens sind: „Die Bodenerosion in den Rückegassen ist im Durchschnitt über alle Standorte und Messzeiten dreizehn Mal höher als im ungestörten Waldboden“, sagt Professor Thomas Scholten, der das Projekt am Lehrstuhl für Bodenkunde und Geomorphologie betreut. Doch gleichzeitig habe sich gezeigt, über welche Schutzmechanismen der Waldboden verfüge. „So siedelten sich in den Rückegassen schon bald, nachdem sie nicht mehr befahren wurden, biologische Bodenkrusten an, die die Erosion reduzieren.“

Diese entwickelten sich abhängig vom Standort sehr unterschiedlich, vor allem die Moose, die eine besonders wichtige Rolle für den Erosionsschutz spielen: Ihr Anteil an den Krustengemeinschaften lag je nach Messpunkt zwischen fünf und fünfzig Prozent. Auch die Vielfalt der beteiligten Moosarten schwankte stark, bedingt vor allem durch bodenchemische Unterschiede. Je größer die Vielfalt der beteiligten Arten, desto besser war im Allgemeinen der Erosionsschutz, den die Biokrusten boten. Es zeigte sich auch, dass sie eine Grundlage für weiteres Pflanzenwachstum darstellen: In den Sommermonaten wurden viele Biokrusten auf den Rückegassen durch höhere Vegetation wie Binsen, Gräser oder Baumkeimlinge abgelöst, die ebenfalls einen guten Erosionsschutz darstellen.

In einem weiteren Experiment in Kooperation mit dem Stuttgarter Unternehmen Reinhold Hummel brachten die Wissenschaftler in einigen Rückegassen Moosmatten einer im Gewächshaus angezogenen Moosart aus. Sie kann nicht nur viel Wasser speichern, sondern erwies sich unter 24 getesteten Moosarten auch als die wuchsfreudigste und widerstandsfähigste. Da sie sich außerdem wie Rollrasen aufbringen lässt, eignet sie sich besonders für den praktischen Umweltschutz. Die meisten dieser Moosmatten im Naturpark Schönbuch sind nach nunmehr einem Jahr eingewurzelt. „Unsere bislang gewonnenen Untersuchungsergebnisse zeigen, dass Biokrusten sich gut zur Reparatur und Stabilisierung von Oberflächen eignen. Das gilt nicht nur für Waldböden, auch Bergbaulandschaften oder Böschungen sind mögliche Einsatzgebiete“, so Thomas Scholten.


Corinna Gall, Martin Nebel, Thomas Scholten, Sonja M. Thielen, Steffen Seitz. On the effect of different
moss species on soil erosion, percolation and carbon relocation. HS1.1.5 – Experimental hydrology and hydraulics in Geosciences. Geophysical Research Abstracts Vol. 22, EGU2021-8389 (2021).

Sonja M. Thielen, Corinna Gall, Martin Nebel, Thomas Scholten, Steffen Seitz. Soil-Moss-Relations: The path of water from dripping to infiltration. HS10.5 – Water and solutes fluxes affected by vegetation canopies: patterns, processes, and interactions at the soil-atmosphere interface. Geophysical Research Abstracts Vol. 22, EGU2021-8390 (2021).

Anita Antoninka, Akasha Faist, Emilio Rodriguez-Caballero, Kristina E Young, V. Bala Chaudhary, Lea A. Condon, David A. Pyke. Biological soil crusts in ecological restoration: emerging research and perspectives. Restoration Ecology Volume 28, Issue S2 (2020), doi: 10.1111/rec.13201.

Henry S. Grover, Matthew A. Bowker, Peter Z. Fulé. Improved, scalable techniques to cultivate fire mosses for rehabilitation. Society for Ecological Restoration, 12982 (2019), doi: 10.1111/rec.12982.

Steffen Seitz, Martin Nebel, Philipp Goebes, Kathrin Käppeler, Karsten Schmidt, Zhengshan Song, Carla L. Webber, Bettina Weber, Thomas Scholten. Bryophyte-dominated biological soil crusts mitigate soil erosion in an early successional Chinese subtropical forest. Biogeosciences 14, 5775-5788, (2017), doi: 10.5194/bg-14-5775-2017.


Prof. Dr. Thomas Scholten
Fachbereich Geowissenschaften
Universität Tübingen

Dr. Steffen Seitz
Fachbereich Geowissenschaften
Universität Tübingen


Eberhard Karls Universität Tübingen
Dr. Karl Guido Rijkhoek

Antje Karbe
Telefon +49 7071 29-76789
Telefax +49 7071 29-5566




New SFB1070 RessourceCultures Preprint:

“Middle Bronze Age land use practices in the north-western Alpine foreland”

Middle Bronze Age land use practices such as ploughing, the presence of forest pasture mainly used for pig farming, livestock husbandry on fallow land and the use of fire for various purposes were reconstructed from soil properties, biogeochemical proxies of colluvial deposits and the archaeological record in SW Germany (Hegau).

“Middle Bronze Age land use practices in the north-western Alpine foreland ‐ A multi-proxy study of colluvial deposits, archaeological features and peat bogs” is available online at



New SFB1070 RessourceCultures Publication:

“What’s in a colluvial deposit? Perspectives from archaeopedology”

We used an archaeopedological multi-proxy approach on a multi-layered colluvial deposit in Southwest Germany to reconstruct from soil properties land use practices since the Neolithic such as deforestation, wood procurement, the use of fire and livestock farming, which simultaneously shaped the landscape and triggered colluvial deposition.

“What’s in a colluvial deposit? Perspectives from archaeopedology” is available online at doi: 10.1016/j.catena.2020.105040




Recent article highlighted on Soil Systems' frontpage:

"How Do Newly-Amended Biochar Particles Affect Erodibility and Soil Water Movement?"

Our new article on „How Do Newly-Amended Biochar Particles Affect Erodibility and Soil Water Movement?—A Small-Scale Experimental Approach “ was recently highlighted on the front page of the journal Soil Systems.

In this study, we demonstrate that biochar amendments immediately reduce soil degradation by water erosion without long-term incorporation of particles into the soil.



Nature Communications Publication:

Iron mineral dissolution releases iron and associated organic carbon during permafrost thaw


Bacteria release climate-damaging carbon from thawing permafrost

Researchers from the Universities of Tübingen and Bristol show that iron minerals fail to trap the organic carbon; vast source of CO2 and methane not included in global warming forecasts

The location from which the samples were taken: the peatland Stordalen mire, Abisko, Sweden.

Around a quarter of the ground in the northern hemisphere is permanently frozen. These areas are estimated to contain about twice as much carbon as the world’s current atmosphere. However, these permafrost soils are increasingly thawing out as the Earth becomes warmer. A University of Tübingen research team led by Professor Andreas Kappler, and Monique Patzner of the Center for Applied Geoscience, and Dr. Casey Bryce – now at the University of Bristol – has investigated the way this development affects the microorganisms in the soil. The results of their study have been published in Nature Communications.

The team worked on the assumption that thawing increases the availability of organic carbon for microorganisms to process, in turn releasing vast amounts of carbon dioxide and methane. These gases accelerate the greenhouse effect, leading to further permafrost thawing in a vicious cycle.

Rising temperatures lead to collapse of intact permafrost soils, resulting in landslides and the widespread formation of wetlands. In this latest study, the team investigated what happens to the carbon trapped in the soil when the permafrost thaws out. “The organic material naturally present in the samples accumulated as peat over thousands of years. With permafrost thaw, microbes become active and are able to decompose the peat,” says Kappler. “We also know that iron minerals preserve organic carbon from biodegradation in various environments – and thus they could be a carbon sink even after the permafrost has thawed.” The reactive iron is present as a kind of rust and might be expected to trap the organic material in what the scientists call a “rusty carbon sink.”

Investigations in Sweden

The team investigated the storage potential of the rusty carbon sink at a permafrost peatland at Stordalen mire, Abisko, Sweden. There, samples of the soil porewater and drill cores were taken of the active layer along a permafrost thaw gradient. The research team examined how much organic material was bound to reactive iron minerals, how stable these Fe-C-associations are with permafrost thaw, and whether the microorganisms present could use the material as a source of food and energy. The team also carried out experiments in the laboratory in Tübingen.

The team found that microorganisms are apparently able to use the iron as a food source, thereby releasing the bound organic carbon into the water in the soil. “That means the rusty carbon sink cannot prevent the organic carbon from escaping from the thawing permafrost,” says Andreas Kappler. “Based on data available from elsewhere in the northern hemisphere, we expect that our findings are applicable for permafrost environments worldwide,” says Casey Bryce, who headed the study. 

The lead author of the publication, Monique Patzner, summarizes: “The rusty carbon sink is only found in intact permafrost soils; this sink is lost during permafrost thaw.” Now the researchers are seeking to find out how this facilitates greenhouse gas emissions and thus global warming. “It appears that the previously iron-bound carbon is highly bioavailable and therefore, bacteria could immediately metabolize it into greenhouse gas emissions,” says Patzner. “This is a process which is currently absent from climate-change prediction models and must be factored in.”


Monique S. Patzner, Carsten W. Mueller, Miroslava Malusova, Moritz Baur, Verena Nikeleit, Thomas Scholten, Carmen Hoeschen, James M. Byrne, Thomas Borch, Andreas Kappler & Casey Bryce: Iron mineral dissolution releases iron and associated organic carbon during permafrost thaw. Nature Communications, 


University of Tübingen
Faculty of Science
Center for Applied Geoscience – Geomicrobiology

Professor Dr. Andreas Kappler
 Phone +49 7071 29-74992

Monique Patzner
 Phone +49 7071 29-74715

Dr. Casey Bryce

Contact for press:

Eberhard Karls Universität Tübingen
Public Relations Department
Dr. Karl Guido Rijkhoek

Janna Eberhardt
Research Reporter
Phone +49 7071 29-76753
Fax +49 7071 29-5566




Warm Advent greetings

to all colleagues, cooperation partners, friends and associates

We wish all colleagues, cooperation partners, friends and associates a contemplative Advent season and as stress-free as possible last working days before Christmas.

Our Advent wreath was made this year by PhD students Sonja Thielen and Corinna Gall from mosses they collected themselves in the Schönbuch forest.
Thanks a lot for this beautiful present.



Rain Drop Experiment

An observation of how rain drops interact with natural surfaces, mosses and soil substrates

In a cooperation between the working groups „Invertebrate Paleontology and Palaeoclimatology (IPP)“, „Biogeology (BG)“ and „Soil Science and Geomorphology (SSG)“ we set up a new experiment to observe how rain drops interact with different natural surfaces, especially different moss species and soil substrates. The idea was developed by Sonja Thielen (IPP) and Martin Ebner (BG) and the experiment was conducted together with Steffen Seitz and Corinna Gall (SSG).

Out of a height of two meters we produced a rain drop with a pipette which falls down onto different moss species (Amblystegium serpens, Oxyrrhynchium hians, Eurhynchium striatum, Plagiomnium undulatum, Brachythecium rutabulum) and soil substrates (on four different parent materials of the Naturpark Schönbuch). The samples were sprinkled in an air dried state and in a wet state while the droplet impingement was recorded by a high speed camera with 2.500 frames per second. In the next step, we will analyse the slow motion films in regard to drop behaviour on different natural surfaces.



Veröffentlichung: 'Resiliente und nachhaltige Lebensmittelversorgung'

Herausforderungen der Coronakrise

Die Auswirkungen der Corona-Pandemie auf unsere Nahrungsmittelversorgung sind Gegenstand einer Schrift der Deutschen Akademie für Technikwissenschaften (acatec) und werden im gerade erschienenen IMPULS "Resiliente und nachhaltige Lebensmittelversorgung" beschrieben. Wir sind vergleichsweise gut davongekommen, weil Deutschland die meisten Grundnahrungsmittel zu hundert Prozent oder mehr selbst produziert. Doch Resilienz in der Lebensmittelversorgung heißt auch, dass sich unsere Landwirtschaft auf den Klimawandel einstellen und mit Blick auf den Artenschutz umweltfreundlicher werden muss. Die beteilgten Expertinnen und Experten, zu denen auch Prof. Scholten gehört, zeigen Perspektiven für eine nachhaltige Intensivierung auf - dieser Brückenschlag zwischen Ertrag und Nachhaltigkeit gelingt nur durch Erneuerung mittels Wissenschaft und Technologien. [Link zum Download]



Projekt MesiCrust

Jahresexkursion der BLAM nach Saas-Almagell

Die diesjährige Exkursion der Bryologisch-Lichenologischen Arbeitsgemeinschaft für Mitteleuropa e.V. (BLAM) führte uns ins Schweizer Kanton Wallis nach Saas-Almagell. Dort bot sich uns die Möglichkeit, gemeinsam mit Bryologen und Lichenologen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz die einzigartige Moos- und Flechtenflora der Alpen zu erkunden. Unsere Tübinger Exkursionsgruppe bestehend aus Sonja Thielen, Verena Pietzsch (AG Nebelsick), Steffen Seitz und Corinna Gall (AG Scholten) ergänzte sich ganz hervorragend aufgrund unserer unterschiedlichen fachlichen Ausrichtungen (Biologie, Geoökologie, Bodenkunde und Geomorphologie).

Am ersten Exkursionstag lernten wir bei einer durch Herrn Martin Nebel geführten Tour viele verschiedene alpine Moosarten in Saas-Almagell kennen. Sehr erfreulich war auch ein kleiner Einblick in die heimische Fauna: Wir konnten ein paar Murmeltiere beim Entspannen beobachten. Der zweite Tag war stärker geomorphologisch geprägt. Wir machten uns in Eigenregie auf den Weg zum Schwarzberggletscher und untersuchten auf dem Rückweg die Biologischen Bodenkrusten auf der Lateralmoräne des Gletschers. Am dritten Tag wanderten wir unter Leitung von Martin Nebel und Michael Sauer von Saas-Almagell nach Saas-Fee und fuhren von dort aus mit der Seilbahn auf das 2989 Meter hohe Felskinn.

Die Exkursion wurde von Seiten der BLAM für die JungwissenschaftlerInnen mit 200 € gefördert, wofür wir uns an dieser Stelle herzlich bedanken möchten.



Publication: 'No-till Farming Systems for Sustainable Agriculture'

Challenges and Opportunities




Experiment on the interaction between mosses and soil in water absorption

BWP-sensor in soil surface and moss.

If you irrigate a soil substrate covered with moss, how is the water absorption working?  How much water is stored in the soil and how much in the moss? And are there any differences between moss species?

We, the PhD students Sonja Thielen (working group of Invertebrate Paleontology and Paleoclimatology) and Corinna Gall (working group of Soil Science and Geomorphology), try to answer these questions with a new experiment. During the irrigation process we measure moisture in the moss cover, soil surface and in 3 cm depth of the soil with a biocrust wetness probe (BWP). First, we observe the hydration process by adding six liters of water to each sample, and then we monitor the desiccation process over 72 hours. Afterwards we detach the mosses from the soil substrate and test the maximum water absorption of the different moss species. Furthermore, we took a soil sample with a core cutter and also test the maximum water absorption of the different soil substrates. In total we compare three soil substrates and four moss species.



Measuring Splash Erosion

After many years of research on splash erosion under vegetation influence, our group is still active in this exciting topic. After previous campaigns mostly measured erosion rates in the field with the Tübingen Splash Cup and vegetation characteristics manually, we are now breaking new ground. Together with our partners from the KIT in Karlsruhe and the University of Newcastle (Johannes Senn and Dr. Fabian Fassnacht), we are working on the determination of splash erosion, rain spectra, and tree traits using air- and land-based laser scanners. For this purpose, a concept paper was presented at the beginning of the year, whose assumptions are now being tested in the field. We have set up a new experiment in a forest area in Baden-Württemberg in which we calibrate modern measurement methods with classical splash measurements. The first results look very promising and we hope to report more about it soon.

Senn, J. A., Fassnacht, F. E., Eichel, J., Seitz, S., Schmidtlein, S. (2020): A new concept for estimating the influence of vegetation on throughfall kinetic energy using aerial laser scanning. Earth Surface Processes and Landforms. Earth Surface Processes and Landforms 45(7): 1487-1498. 

Link: doi: 10.1002/esp.4820




Das Landesmuseum Württemberg konzipiert derzeit eine Ausstellung zur Corona-Pandemie in der Region. Dazu werden Fotos von Objekten und Situationen gesammelt, die die gegenwärtige Situation besonders eindrücklich darstellen. Das Foto „Full House“, eingereicht von Steffen Seitz, wurde für die Ausstellung ausgewählt und ist bald im Museum der Alltagskultur in Waldenbuch zu sehen. Es zeigt Prof. Thomas Scholten in einer Online-Vorlesung vor zahlreichen Studenten, aber leerem Hörsaal auf der Morgenstelle. [Link]



EarthShape Annual Workshop

The annual workshop of the DFG-funded German-Chilean research initiative “EarthShape – Earth Surface Shaping by Biota” is currently held online via video-conferencing. Over the course of three days, all participating scientists will exchange their latest results. On the first day, PhD student Nicolas Riveras Munoz and PI Prof. Thomas Scholten presented the work of our subproject together with collaborators from Universidad de Chile, GFZ Potsdam, TU München and University of Copenhagen.

Please watch our video:



EGU 2020

„Sharing Geoscience Online“

EGU2020: Sharing Geoscience Online brings part of the activities of the cancelled EGU General Assembly 2020 online. From 4 to 8 May 2020 a broad number of scientific sessions show the diversity of the geosciences through various interactive presentations. Most are offered in a text-based chat system, but some sessions, short courses and debates are also shared by video conferences or on youtube. Everybody can join without registration fees.

The Soil Science and Geomorphology Group is active with many contributions and also available for questions and answers in the online discussions. Have a look at our contributions here:



Carina Becker et al.: Using multi-temporal Sentinel-2 data to predict chemical properties of the organic surface layer of forest soil

Laura Bindereif et al.: Synthetic sampling for spatio-temporal land cover mapping with machine learning and the Google Earth Engine in Andalusia, Spain

Zuonan Cao et al.: Soil and vegetation feedbacks on climate change in high mountain ranges of the Tibetan Plateau using near and mid-infrared spectroscopy (FT-NMIRS) in soil properties, phosphorus (P) as example

Corinna Gall et al.: Soil Erosion in Mesic Forests: How do Biological Soil Crusts affect sediment transport and surface runoff?

Philipp Gries et al.: Soil formation and biological soil crust development in glacier forelands of Svalbard (High Arctic)

Tobias Rentschler et al.: Volumetric soil quality modelling with machine learning in a diverse agricultural landscape in Andalusia, Spain

Nicolas Riveras Munoz et al.: Soil erosion controlled by biota along a climate gradient in Chile

Steffen Seitz et al.: Soil erosion monitoring at small scales: Using close range photogrammetry and laser scanning to evaluate initial sediment delivery

Ruhollah Taghizadeh-Mehrjardi et al.: Predicting and mapping of soil salinity using machine learning algorithms in central arid regions of Iran

A session on “Interactions between Geology, Biology and Climate at the Earth’s surface “ (SSS8.10) is organized by Steffen Seitz and Laurent Husson et al. on Friday, 8 May 08:30 – 10:15



Machine Learning Applications in Digital Agriculture

The journal Agronomy (ISSN 2073-4395, IF 2.259) is currently running a Special Issue entitled "Machine Learning Applications in Digital Agriculture”. Prof. Dr. Thomas Scholten, Dr. Ruhollah Taghizadeh-Mehrjardi and Dr. Karsten Schmidt are serving as Guest Editors for this issue.

Machine learning—the scientific field that gives machines the ability to learn without being strictly programmed—can make agriculture more efficient and effective. An increasing amount of sophisticated data, from remote sensing and especially from proximal sensing, make it possible to bridge the gap between data and decisions within agricultural planning. On-demand representative sampling and modeling of useful soil information in an unprecedented resolution leads to an improvement in the decision-making processes of, for example, liming, irrigation, fertilization, higher productivity, reduced waste in food, and biofuel production. Additionally, sustainable land management practices are only as good as the data they are made of, and help to minimize negative consequences like soil erosion, soil compaction, and organic carbon and biodiversity loss. In the last few years, different machine learning techniques (e.g., artificial neural networks, decision tree, support vector machine, ensemble models, deep learning), different geophysical sensor platforms, as well as newly available satellite data have been tested and applied in precision agriculture. This Special Issue on Machine Learning Applications in Digital Agriculture provides international coverage of advances in the development and application of machine learning for solving problems in agriculture disciplines like soil and water management. Novel methods, new applications, comparative analyses of models, case studies, and state-of-the-art review papers on topics pertaining to  advances in the use of machine learning in agriculture are  particularly welcomed. For further reading, please follow the link to the Special Issue Website at:




Das S-Projekt des SFB 1070 RessourcenKulturen unterstützt Folding@home

Folding@home ist ein globales Projekt zur Erforschung von Mechanismen der Proteinfaltung. Dies ist für viele medizinische Themen wie Alzheimer, Krebs und aktuell das Corona-Virus von großer Wichtigkeit. Mit den starken Workstations des SFB 1070 für das maschinelle Lernen wird damit ein Beitrag zur Datenanalyse im Großrechnerverbund geleistet.



A Distributed Neural Network Architecture for Robust Non-Linear Spatio-Temporal Prediction

We introduce a distributed spatio-temporal artificial neural network architecture (DISTANA). It encodes mesh nodes using recurrent, neural prediction kernels (PKs), while neural transition kernels (TKs) transfer information between neighboring PKs, together modeling and predicting spatio-temporal time series dynamics. Details

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World Soil Day

December 5th 2019

World Soil Day is held annually on 5 December as a means to focus attention on the importance of healthy soil and advocating for the sustainable management of soil resources.

World Soil Day, December 5th 2019



The TeaComposition Initiative

Samples from BEF China in the TeaComposition Initiative

Animation movie outlining the motivations and perspectives of the TeaComposition Initiative, in which we participate with samples from BEF China (Djukic, I., Kepfer-Rojas, S., Kappel Schmidt, I., Steenberg Larsen, K., Beier, C., Berg, B., Verheyen, K., TeaComposition Team with Scholten, T., Seitz, S. et al. (2018))

Klick here to see the movie.



Vier Wochen in Leutkirch

Teilprojekt B02 bei Grabungsarbeiten im Allgäu

Vier Wochen lang war das Teilprojekt B02 zusammen mit Studierenden der Ur-und Frühgeschichtlichen Archäologie in einem Waldstück nahe Leutkirch im Allgäu tätig. Untersucht wurden dieses Mal zwei Grabhügel aus der Bronze-oder Eisenzeit (2./1. Jahrtausend v. u. Z.). Die Analyse von Probenmaterial soll weitere Details über das Alter der Totenmonumente liefern [Presseartikel vom 22.10.2019]



Beitrag Attempto 51

Die Black Box hat ausgedient - Maschinelles Lernen verstehen




Wie Boden Wissen schafft

Ein Film mit Prof. Dr. Thomas Scholten und Sascha Scherer

Bodenwissenschaftliche Untersuchungen zur Entwicklung von Böden als zentrale Ressource für unser Verständnis von Geschichte und Gegenwart: Wie hat sich eine Bodenlandschaft vor dem Eingriff durch den Menschen entwickelt und wie hat der Mensch die Böden verändert? Geowissenschaftliche Analysen ermöglichen Aussagen über heutige und frühere Bodennutzungsformen. [Link]



4th International Workshop on Biological Soil Crusts

Corinna Gall and Steffen Seitz at the BioCrust4 conference in Australia

Successful presentation of current research on biological soil crust in mesic environments by Corinna Gall and Steffen Seitz at the BioCrust4 conference on Stradbroke Island in Australia. This workshop brought together leading scientists in biocrust research and was a great forum for the productive exchange of research ideas and to forge new collaborations. [Link]