Auftaueffekte auf bodenorganischen Kohlenstoff in Permafrost-Mooren (TESOCPe)

• Antragsteller: Professor Dr. Werner Borken; Dr. Cristian Estop Aragonés
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537682730

Permafrost-Moore sind Hotspots organischer Kohlenstoff-Vorräte. Das Auftauen von Permafrostböden fördert die Mineralisation des bodenorganischen Kohlenstoffs (SOC). Es besteht jedoch große Unsicherheit hinsichtlich der SOC-Verluste bzw. der SOC-Akkumulation in aufgetauten Permafrost-Mooren. Bislang wurde die SOC-Bilanz auftauendender Permafrost-Moore in nur sehr wenigen Regionen untersucht. Aus bisherigen Studien ist bekannt, dass die SOC-Bilanz sehr variable ist und Prognosen für auftauende Permafrost-Moore unsicher sind. Permafrost-Moore der Finnmark, der nördlichsten Provinz Norwegens, tauen derzeit schnell auf. SOC-Verluste und rezente SOC-Zuwächse wurden in den Permafrost-Mooren dieser Region bisher nicht quantifiziert. Wir werden in dieser Region Standorte untersuchen, die durch Thermokarst tief und durch aktive Schichtvertiefung oberflächennah aufgetaut sind. Bei der oberflächennahen Schichtvertiefung durch partielles Auftauen und Entwässerung entstehen oxidative Bedingungen, die den mikrobiellen SOC-Abbau fördern. Thermokarst mit anoxischen Bedingungen bildet sich, wenn das gesamte Bodenprofil auftaut, absinkt und mit Wasser gefüllt wird. Verschiedene Ansätze werden zur Quantifizierung der SOC-Verluste durch Auftauen verfolgt. Wir werden in-situ SOC-Mineralisationsraten verschiedener Torfschichten durch Messung von CO2-Emissionen und deren 14C-Signaturen quantifizieren. Diese Ergebnisse liefern Belege für die SOC-Mobilisierung beider Auftauregime in Permafrost-Mooren. Wir erwarten, dass Moore, die oberflächennah aufgetaut sind, aktuell höhere SOC-Verluste aufweisen als Thermokarst. Darüber hinaus werden Bodenkerne aus beiden Auftauregimen entnommen, i) um die Entwicklung der Torfakkumulation durch pflanzliche Makrofossilien und 14C-Datierung zu charakterisieren, ii) um SOC-Vorräte zu quantifizieren, iii) um Humifizierungsgrade der organischen Substanz zu charakterisieren und iv) um das Mineralisationspotenzial für SOC und gelösten organischen Kohlenstoff (DOC) zu bestimmen. Wir erwarten i) geringere SOC-Vorräte, ii) höhere Humifizierungsgrade, iii) geringere SOC- und DOC-Mineralisierungspotenziale und eine geringere mikrobielle Kohlenstoffnutzungs-Effizienz in Thermokarstmooren aufgrund der vorangegangenen SOC-Mineralisierung im Vergleich zu intakten Permafrost-Mooren. Schließlich werden rezente SOC-Akkumulationsraten durch 210Pb-Datierung bestimmt. Wir gehen davon aus, dass sich in Thermokarstmooren in jüngster Zeit SOC angereichert hat, die vorhergehende SOC-Verluste durch Auftauen teilweise kompensieren. Wir werden verschiedene Thermokarstmoore untersuchen, um zu überprüfen, ob die SOC-Akkumulationsrate nach dem Auftauen mit dem Grad der Bodenabsenkung zusammenhängt. Die Bilanzierung der SOC-Verluste und der SOC-Akkumulation sowie der Mineralisationspotenziale in den verschiedenen Auftauregimen kann einen wertvollen Beitrag zur Verbesserung von Prognosen zur zukünftigen Entwicklung von SOC-Vorräten in Permafrost-Regionen leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Klaus-Holger Knorr