Kohlenstoffflüsse in Humusauflagen

• Antragsteller: Dr. Frank Hagedorn
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457330647

Die Humusauflage (FF = Forest Floor) ist das aktivste Kompartiment von Böden mit den schnellsten Umsatzraten der organischen Bodensubstanz. Pflanzlicher Detritus wird zu CO2 mineralisiert, als DOC ausgewaschen, durch Mikroorganismen in stabilere organische Substanz umgewandelt oder durch Bodentiere in den Mineralboden verlagert und dort stabilisiert. Die Bedeutung dieser C-Flüsse ist nicht genau bekannt und hängt von den Umweltbedingungen ab. Das Projekt P2 zielt darauf ab, die Pfade des Kohlenstoffkreislaufs im FF zu quantifizieren und deren kontrollierenden Faktoren zu ermitteln. Der experimentelle Ansatz von P2 ist es, (1) die C-Flüsse sowie die natürliche Isotopenabundanz entlang der Umweltgradienten der RU zu messen, und (2) in einem RU-übergreifenden Versuch mit isotopisch markierter Buchenstreu, das streubürtige Signal in den C-, N- und H-Flüssen des FF und des oberen Mineralbodens zu verfolgen. Das Projekt P2 wird den CO2 Fluss aus dem Boden und die DOC Auswaschung sowie deren stabile Isotopensignaturen (13C, 15N, 2H) und 14C Gehalte auf 8 Standorte messen, die die Hauptgradienten der RU (Temperatur, Ausgangsgestein, Phosphorvorrat) beinhalten. Zusätzlich analysiert P2 die natürliche Abundanz von 14C, 13C, 15N, 2H in Fraktionen der organischen Auflage und des oberen Mineralbodens, welche von P3 separiert werden. (2) In dem Versuch mit isotopisch markierter Streu wird P2 die markierte Streu für die gesamte RU produzieren. Anschliessend wird P2 den Verbleib der 13C, 2H and 15N markierten Buchen-Blattstreu in den C-Flüssen (zusammen mit P1) und in den Dichtefraktionen des FF und oberen Mineralbodens verfolgen (mit P3). Die Flussdaten werden mit dem Transport markierter Streu durch Bodenfauna (P6) und der 15N-Aufnahme durch Mikroorganismen sowie durch Mycorrhiza und Feinwurzeln (P8) und von Bäumen (P9) verknüpft. Gesamthaft ermöglicht dies eine holistische Erfassung des C-, H-, N-Kreislaufes im FF und oberen Mineralboden. Die zu erwartenden Ergebnisse von P2 sind es, die Pfade und Bildungsrates von FF-Komponenten und der organischen Bodensubstanz des mineralischen Oberbodens zu quantifizieren. Die Verknüpfung mit den klimatischen Verhältnissen und den Bodeneigenschaften der Standorte erlauben es, die kontrollierenden Faktoren der Flüsse organischer Substanz zu identifizieren. In der zweiten Phase der RU plant P2, den Versuch mit markierter Streu fortzuführen, neue Baumarten hinzuzunehmen, das Isotopensignal in spezifischen Komponenten zu analysieren, und die Reaktion der Kohlenstoffflüsse auf Trockenheit zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5315: Humusauflage: Funktionsweise, Dynamik und Vulnerabilität im Wandel
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Kooperationspartner: Dr. Patrick Schleppi