Does energy, water and gas transport determine carbon sequestration and methane release in anoxic peatland soils? - Testing a novel hypothesis.

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus-Holger Knorr, seit 8/2016
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232357513

Die Moore der temperierten und borealen Zone stellen global einen der wichtigen Kohlenstoffspeicher und eine wesentliche Methanquelle dar. Die Auswirkung von klimatisch bedingten hydrologischen Änderungen auf den Kohlenstoffhaushalt dieser Systeme und die dahinter liegenden biogeochemischen Mechanismen sind daher von erheblichem wissenschaftlichem Interesse. Wissensdefizite bestehen vor allem hinsichtlich der Auswirkung veränderter Transportraten von Wasser, gelösten Stoffen und Gasen auf die Methanbildung und den anaeroben Abbau organischer Substanz. Beide Prozesse sind für kurz- und langfristige Treibhausgasbilanzen entscheidend. Wir werden diese Forschungsdefizite mit Hilfe von Untersuchungen an Labormodelsystemen untersuchen, in denen geochemische Bedingungen und Transportraten gezielt variiert und die Auswirkung auf methanbildende Abbauprozesse identifiziert werden. Vorarbeiten zeigen, dass es in Abwesenheit von Wassertransport zu einer Inaktivierung des methanbildenden Abbaus organischer Substanz kommen kann; die systematische Untersuchung der Auswirkungen erhöhter Transportraten und die kausalanalytische Deutung der Befunde ist jedoch dringend geboten. Es ist das übergeordnete Ziel dieses Vorhabens den Zusammenhang zwischen methanbildenden Abbauprozessen, antreibender Energie und Wasserflüssen aufzuklären. Die spezifischen Ziele des Projektes sind- zu überprüfen ob die Akkumulation von Kohlendioxid und Methan in wassergesättigten, schwer abbaubaren Torfen zu einer Inhibierung des methanbildenden Torfabbaus führt und kausalanalytisch herauszuarbeiten ob dieser Effekt auf einen Mangel an freier Energie zurückzuführen sind,- zu bestimmen in welchem Maße geochemische und physikalische Faktoren die produktinduzierte Inhibierung des Torfabbaus beeinflussen. Zu diesen Faktoren zählen die Temperatur, die Bodenazidität, die chemische Beschaffenheit der Torfe und die Anwesenheit von Oxidationsmitteln, - zu identifizieren in welchem Maße die Aktivität von Enzymen, die den Torfabbau einleiten, von Produktakkumulation und geochemischen Faktoren kontrolliert wird, - quantitativ herauszuarbeiten wie der Torfabbau von Lösungs- und Gastransport gesteuert wird,- zu ermitteln ob die Aufenthaltszeiten von Wasser in Torfböden zur Vorhersage der Geschwindigkeit des Torfabbaus genutzt werden können. Über die Bedeutung der empirischen Befunde hinaus wird das Vorhaben eine Grundlage für eine Verbesserung bestehender Modelle des Kohlenstoffkreislauf in Moorökosystemen ermöglichen. Dies ist erforderlich um Effekte eines zukünftig nasseren Klimas in diesen wichtigen Umweltsystemen vorherzusagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Christian Blodau, bis 8/2016 (†)