Steuergrößen der Kohlenstoffdynamik im Boden und in der Vegetation von Auwäldern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Auenökosysteme sind aufgrund von hoher Nettosedimentation und Biomasseakkumulation besonders bedeutsam als potenzielle Kohlenstoffspeicher. Trotz dieser Relevanz sind die Mechanismen der Kohlenstoffallokation in Flussauen bisher nur unzureichend verstanden. Das DFG-Vorhaben hatte zum Ziel, die Steuergrößen der Dynamik des organischen Kohlenstoffs in Auwaldökosystemen aufzudecken. Hierfür wurden Kohlenstoffvorräte und -Zuwachs in der oberirdischen Biomasse sowie in Flusssedimenten für drei Jahre auf 48 Dauerflächen im Nationalpark Donau-Auen gemessen. Zusätzlich wurden die Kohlenstoffvorräte und -Zuwächse der Feinwurzeln bestimmt. Als weiterer Untersuchungsblock wurde mittels dendrogeomorphologischer Methoden an 96 Probebäumen im Gebiet die Kohlenstoffakkumulation der letzten 150 Jahre im Sediment und in der forstlichen Biomasse abgeschätzt. Im Untersuchungsgebiet wurden durchschnittlich 361 t/ha organischem Kohlenstoff im Boden und in der Gehölzvegetation nachgewiesen. Die Kohlenstoffvorräte im Boden nahmen mit steigender Entfernung zum Fluss zu, während die oberirdische Biomasse abnahm. Überraschenderweise verhielten sich die jährlichen Kohlenstoffzuwächse im Jahr teilweise invers zu den Vorratsdaten. So stellte sich eine klare Abnahme des Zuwachses im Sediment mit der Distanz vom Fluss heraus mit jedoch stark ansteigenden Gehalten von organischem Kohlenstoff. Langfristige Kohlenstoffspeicherung hängt demnach offensichtlich mehr von der Qualität des Sediments als von der Quantität ab. Der Kohlenstoff der Feinwurzelbiomasse nahm dem gegenüber aufgrund höherer Grundwasserstände vom Fluss in Richtung Auenrand zu. Der Zuwachs des Kohlenstoffs in der oberirdischen Biomasse war schwieriger vorherzusagen. Indirekt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Grundwasserstände und dessen Schwankung die wichtigsten Faktoren für die oberirdische Biomasseallokation sind. Entgegen der ursprünglichen Annahmen war das Vorhandensein des Hochwasserdeichs nicht entscheidend in den berechneten Kohlenstoffmodellen. Viel ausschlaggebender waren die Geomorphologie, das Grundwasserregime und die Bestandsstruktur der Auwälder für die Vorhersage der Kohlenstoffdynamik. Die längerfristigen dendrogeomorphologischen Messungen erwiesen sich im Projekt meist als wissenschaftlich ergiebiger als die nur drei Jahre umfassenden Dauerflächenversuche. Das ist darauf zurückzuführen, dass besonders die extremen Hochwasserereignisse die Geomorphologie und damit auch die Kohlenstoffdynamik in der Aue prägen, die besser abgebildet werden, wenn längerfristige Datenreihen berücksichtigt werden. Trotzdem entsteht durch das Projekt erstmals ein differenziertes Bild der Kompartimentierung und der relevantesten Flüsse von organischem Kohlenstoff in Auen. Über die Zusammenhänge aus Geländegradienten, Grundwasserverhältnissen und Vegetation mit der Kohlenstoffdynamik können zudem die Ergebnisse mittels Fernerkundungsmethoden auf höheren räumlichen Skalen modelliert werden, wie dies in Anfängen bereits während der Projektzeit passiert ist. Das Projekt liefert damit eine fundierte wissenschaftliche Grundlage für einen bisher noch nicht systematisch beleuchteten Aspekt in der Auenökologie. Es trägt dazu bei, dass die Funktion dieses Ökosystems als potenzieller Kohlenstoffspeicher künftig besser im Auenschutz Berücksichtigung finden kann.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Fine root and aboveground carbon stocks in riparian forests: the roles of diking and environmental gradients. Plant and Soil
Rieger, I., Lang, F., Kleinschmit, B., Kowarik, I. & Cierjacks, A.
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/sl 1104-013-1638-8) - (2012): Knowledge-based classification of remote sensing data for the estimation of below- and above-ground organic carbon stocks in riparian forests. Wetlands Ecology and Management 20: 151-163
Suchenwirth, L., Förster, M., Cierjacks, A., Lang, F. & Kleinschmit B.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s11273-012-9252-8) - (2012): Kohlenstoffvorrat in Flussauen. In: Scholz, M., Mehl, D., Schulz-Zunkel, C., Kasperidus, H.D., Born, W. & Henle, K. (2012): Ökosystemfunktionen von Flussauen. Naturschutz und Biologische Vielfalt 124, pp. 73-85. ISBN 978-3-7843-4024-1
Scholz, M. Cierjacks, A., Kasperidus, H.D., Schulz-Zunkel, C , Rupp, H., Steinmann, A. & Krüger, F.
