Einfluss von Wasserregime, Düngung und Buchenwachstum auf die Phosphor-Mobilisierung in sauren Waldböden

• Antragstellerin: Dr. Heike Puhlmann
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Forstwissenschaften ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320362218

In natürlich gelagerten Böden, mit der ihnen typischen kleinräumigen Heterogenität, ist die Bodenfeuchte der wesentliche Umweltfaktor. Zusammen mit der Verfügbarkeit von organischem Kohlenstoff bestimmt sie das Auftreten von mikrobiellen Hot-spots und -Moments und damit auch Abbauraten und Nährstoffkreisläufe auf einer größeren Skala. Damit beeinflusst die Bodenfeuchte, und insbesondere der Wechsel zwischen trockenen und nassen Bedingungen, den Austrag, die mikrobielle Fixierung und die Pflanzenaufnahme von P. Extremere Bodenfeuchteschwankungen, als eine mögliche Auswirkung des Klimawandels, können den P-Verlust von Waldböden verstärken. Zusätzlich steuert die Bodenfeuchte redox-sensitive abiotische Reaktionen mit Eisenverbindungen und dem darin gebundenen P, insbesondere in stark aggregierten Unterböden.Unser übergeordnetes Ziel ist die Untersuchung, wie verschiedene Bodenfeuchteregime die P-Mobilisierug und -Fixierung in versauerten Waldböden steuern und wie sich dies auf den P-Austrag und die P-Verfügbarkeit auswirkt. In einer ersten Versuchsserie untersuchen wir die P-Mobilisierung im Oberboden und deren Beeinflussung durch unterschiedliche Mineralisierung von organischem Kohlenstoff. Hierfür planen wir Versuche mit natürlich gelagerten Bodensäulen, welche an den drei SPP-Standorten Lüss, Vessertal und Bad Brückenau entnommen und mit Buchensetzlingen von den gleichen Standorten bepflanzt werden. Die Bodensäulen werden unterschiedlichen Bodenfeuchteregime ausgesetzt, welche drei verschiedene konstante Bodenfeuchteniveaus sowie verschiedene Beregnungsimpulse beinhalten. Wir werden untersuchen, wie diese Regimes (i) den P-Austrag und die P-Aufnahme durch die Buchen, (ii) die Heterogenität des P-Mobilisierungspotenzials sowie (iii) die Konkurrenz um P zwischen Mikroben und Buchen beeinflussen. In einem zweiten Versuch mit natürlich gelagerten Proben aus dem aggregierten B-Horizont in Vessertal wollen wir die P-Mobilisierung und -Fixierung im Unterboden und deren Abhängigkeit von variablen Redoxverhältnissen in Bodenaggregaten untersuchen. Die konvektive Ent- und Beladung der Aggregatoberflächen durch Makroporenfluss sowie die diffusive Ent- und Beladung von und zum Aggregatinneren wird in schrittweisen Perkolationsexperimenten bestimmt. Wir werden außerdem Teile der Düngevarianten des zentralen SPP-Feldversuches in unsere Säulenversuche integrieren. Mit einer N-Düngungsvariante bei unseren Experimenten mit Oberböden werden wir die Hypothese testen, dass der Effekt einer weiterhin andauernden N-Deposition auf die P-Mobilisierung von der Bodenfeuchte abhängt. In den Unterbodenexperimenten simuliert die konvektiv/diffusive Beladung von P-Pools im Inneren der Bodenaggregate den möglichen P-Eintrag mit dem Sickerwasser aus dem Oberboden. Letztlich werden wir mit Feldmessungen des P-Mobilisierungspotentials auf der Mikro-Skala bei zwei Bodenfeuchteniveaus im gemeinsamen SPP-Düngeversuch zur Abschätzung von N- und P-Düngeeffekten beitragen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1685: Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Mitverantwortliche: Dr. Jörg Luster; Privatdozent Dr. Klaus von Wilpert