Die C-Dynamik von Waldböden bei reduzierten Stoffeinträgen (Dachprojekt Solling)

Göttingen

Universität Göttingen. Forschungszentrum Waldökosysteme

2006

100 S.

36 Abb., 8 Tab., zahlr. Lit. Ang.

Bandaufführung

138002

Berichte des Forschungszentrums Waldökosysteme. Reihe A ; Nr. 198, 100 S.

Der CO2-Fluss zwischen Böden und der Atmosphäre stellt mit 68 Pg C y-1 den größten CO2-Fluss in terrestrischen Ökosystemen dar und der in Böden gebundene Kohlenstoff ist der größte C-Pool der terrestrischen Biosphäre. Im Zusammenhang mit den Diskussionen um globalen Klimawandel und im Rahmen des Kyoto-Protokolls kommt somit dem C-Haushalt der Böden und deren Funktion als CO2-Quelle oder -Senke große Bedeutung zu. Darüber hinaus sind in den überwiegenden Teilen Europas und zunehmend großen Teilen der Welt die Waldökosysteme hohen Stickstoffdepositionen ausgesetzt. Werden zukünftig die N-Einträge aufgrund fortschrittlicher Luftreinhaltungsmaßnahmen drastisch gesenkt, kommt es zu einer neuen Ursache-Wirkungs-Kette in den Waldböden, deren Dynamik noch weitgehend ungeklärt ist. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Aufklärung darüber, inwieweit sich reduzierte Stoffeinträge, insbesondere verminderte N-Depositionen, auf die C-Dynamik in einem versauerten Fichtenwaldboden (Picea abies Karst.) auswirken. Als Beispiel diente das Dachprojekt im Solling (51°31'N; 9°34'0). Die Messungen der Bodenrespiration ergaben mit 4,5 t C ha-1 y-1 auf der nährstoffreduzierten „clean rain" Dachfläche eine höhere CO2-Freisetzung (20 %) als auf der Kontrolldachfläche mit 3,8 t C ha-1 y-1. Damit nahm die Bodenrespiration seit der ersten Messung in 1994 auf der „clean rain" Dachfläche um 28 % und auf der Kontrolldachfläche hingegen nur um 8 % zu. Zudem trat eine deutliche saisonale Amplitude von 98 mg C m-2 h-1 (8-106 mg C m-2 h-1) auf, deren Ausprägungen eine starke Korrelation mit der Bodentemperatur zeigten. Durch die Partitionierung der Bodenrespiration für Juli 2004 konnte festgestellt werden, dass die autotrophe Respiration auf der „clean rain" Dachfläche einen Anteil von 27 % und auf der Kontrolldachfläche von lediglich 16 % hatte. Der übrige Anteil ist der heterotrophen Respiration zuzurechnen. Die anhand der CO2-Konzentrationen in der Bodenluft kalkulierte C02-Produktion des Bodens zeigte, dass auf der „clean rain" Dachfläche in einer Tiefe von 0-20 cm 47 % mehr CO2 produziert wurde als auf der Kontrolldachfläche (39,5 zu 26,8 mg C m-2 h-1) und 37 % mehr in 20-40 cm (16,5 zu 12,1 mg C m-1 h-1). In einer Bodentiefe von 40-60 cm werden mit 6,3 mg C m-2 h-1 auf der „clean rain" Dachfläche und 6,6 mg C m-2 h-1 auf der Kontrolldachfläche vergleichbare Mengen CO2 produziert. Die größten Unterschiede treten somit im Oberboden, in der Hauptdurchwurzelungszone, auf. Eine saisonale Dynamik war auch im chronologischen Verlauf der CO2-Produktion erkennbar, es konnte allerdings keine Korrelation mit der Bodentemperatur nachgewiesen werden. Die Untersuchung des Abbaus der organischen Substanz des Bodens ließ auf der „clean rain" Dachfläche in jeder Bodenfraktion, ausgenommen in in der 0l-Lage, eine höhere Abbaurate als auf der Kontrolldachfläche erkennen. Am deutlichsten trat dieser Unterschied in der Oh-Lage (5,4 mg C kg TS-1 auf der „clean rain" Dachfläche und 3,9 mg C kg TS-1 auf der Kontrolldachfläche) und im Bv-Horizont (0,52 mg C kg TS-1 auf der „clean rain" Dachfläche und 0,31 mg C kg TS-1 auf der Kontrolldachfläche) auf. Insgesamt konnte durch diese Untersuchungen gezeigt werden, dass sowohl die Bodenrespiration als auch die C02-Produktion im Boden sowie der Anteil der autotrophen Respiration an der Bodenrespiration auf der „clean rain" Dachfläche deutlich höher ausfielen als auf der Kontrolldachfläche. Als Ursache hierfür wird in erster Linie die deutlich höhere Feinwurzelmasse auf der „clean rain" Dachfläche angesehen, die sich in Folge des verminderten Nährstoffeintrages gebildet hat. Die Zunahme der Wurzelmasse führt zu einer gesteigerten Rhizosphärenrespiration und einem gesteigerten Wurzelstreueintrag. Weiter zeigte sich, dass der mikrobielle Abbau der organischen Substanz des Bodens unter den nährstoffreduzierten Bedingungen in den meisten Bodenfraktionen schneller verlief, woraufhin auf eine gesteigerte mikrobielle Aktivität geschlossen werden kann, die sowohl direkt mit dem veränderten bodenchemischen Milieu als auch mit dem höheren Wurzelstreueintrag in Beziehung steht. Das Szenario „clean rain" macht deutlich, dass eine Reduzierung der N-Deposition den C-Umsatz in versauerten Waldböden beschleunigt. Die daraus erwachsenden Konsequenzen bedürfen dringend der weiteren Analyse.