Faktoren der Phosphorverfügbarkeit und deren Relevanz für die Phosphorernährung von Waldbeständen

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Bauhus; Privatdozent Dr. Klaus von Wilpert
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Forstwissenschaften ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241239807

1. ProblemstellungIm Zuge der Waldboden-Entwicklung nehmen sowohl die Verfügbarkeit als auch die Gesamtmengen an Phosphor (P) ab und werden limitierend für die biologische Aktivität. Waldökosysteme passen sich an diese Verknappung durch die Entwicklung effektiver Recyclingmechanismen an, insbesondere durch die Bildung stabiler P-Speicher und optimierte P-Aufnahme. Diese Evolution ist in Mitteleuropa wegen einer durch anthropogenen Säureeintrag beschleunigten Bodenversauerung gefährdet. Die schnell verlaufende Abnahme der P-Versorgung vieler Wälder unterstützt diese These.2. ZieleFür Fichte und Buche wird untersucht, ob und durch welche Mechanismen die P-Aufnahme- und P-Mobilisierungseffizienz entlang eines Gradienten von “jungen” Böden mit hoher Verfügbarkeit primärer P-Minerale zu “alten” Böden mit begrenzter mineralischer P-Verfügbarkeit zunimmt. Weitere Schwerpunkte sind i) der Einfluss chemischer und physikalischer Randbedingungen auf die Effizienz des P-Recyclings, d.h. Erhaltung der P-Verfügbarkeit bei gleichzeitiger Minimierung von Auswaschungsverlusten, und ii) Variation bzw. Störung von P-Aufnahme und -Mobilisierung als Folge künstlich beschleunigter Versauerung durch N-Düngung oder einer verbesserten Säurepufferung durch Kalkung. Wir wollen die folgenden konkurrierenden Prozesse quantifizieren: i) Speicherung/Fixierung von P im Boden, ii) P-Export mit dem Sickerwasser und iii) aktive Erschliessung der P-Vorräte durch Wechselwirkungen zwischen Wurzeln bzw. Mykorrhiza-Hyphen und der Mykorrhizosphäre. Alle drei Prozesse weisen in natürlichen Waldböden eine ausgeprägte räumliche Heterogenität auf, die in unseren Experimenten soweit erhalten wird wie es zur Beurteilung der Relevanz auf Ökosystemebene nötig ist.3. Material und MethodenEs werden Mesokosmenversuche mit Böden von zentralen Standorten des SPP und 1- bis 2- jährigen Buchen- oder Fichtensämlingen durchgeführt: (i) In ungestörten Bodensäulen werden Veränderungen von Pflanzenaufnahme und Auswaschung im Verhältnis zu totalen und labilen P-Vorräten entlang P-Verfügbarkeits-Gradienten untersucht. Der Vergleich von Versuchen mit und ohne Auflagehorizont erlaubt die Beurteilung der relativen Bedeutung von organischer Auflage und Mineralboden für die P-Ernährung. Der Einfluss von Kalkung und N-Düngung wird für die zwei Extrema des sauren Standortsgradienten untersucht. (ii) Die Bedeutung von Aggregatstruktur und Durchlüftung im Mineralboden wird durch einen Vergleich von natürlich strukturiertem Boden aus dem B-Horizont eines sauren Standorts mit gesiebtem Boden bei unterschiedlichen Wasserspannungen untersucht. (iii) Experimente mit gesiebtem Boden aus der Hauptwurzelzone in Rhizoboxen zielen auf eine detaillierte Erfassung der Pflanzen-induzierten Heterogenität in der Mykorrhizosphäre bezüglich Versauerung/Alkalinisierung, dem Auftreten potentieller Pmobilisierender Substanzen, P-Mobilisierung und der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1685: Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Beteiligte Personen: Dr. Beat Frey; Professor Dr. Emmanuel Frossard; Dr. Klaus Kaiser; Professorin Dr. Friederike Lang; Dr. Jörg Luster; Professorin Dr. Yvonne Oelmann; Dr. Andreas Pohlmeier; Professor Dr. Heinz Rennenberg; Professor Dr. Jan Siemens