Stabilization of organic matter by soil minerals - investigations of density and particle-size fractions from two acid forest soils

2002

S. 451-459

36 Lit. Ang.

Unselbständiges Werk

200093230

Wir gingen der Frage nach, inwieweit der Unterboden zur Speicherung organischen Kohlenstoffs in terrestrischen Ökosystemen beiträgt und welche Rolle dabei der Bindung an die Mineralphase zukommt. Untersucht wurden zwei Profile von Waldböden (Branerde-Podsol, schwach pseudovergleyte Braunerde). Wir bestimmten die Verteilung organischen Kohlenstoffs im Profil sowie in Dichte- und Korngrößenfraktionen. Außerdem wurde die Extrahierbarkeit von Kohlenstoff nach Zerstörung der Minerale mit Flusssäure (HF) ermittelt. Die Ergebnisse setzten wir mit chemischen Indikatoren der Mineralogie sowie der spezifischen Oberfläche in Beziehung, Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen in Kombination mit energiedispersiver Röntgensepktroskopie (REM-EDX) wurden zur Visualisierung der organischen Substanzen auf Mineraloberflächen und ihrer Assoziation mit Elementen der Mineralphasen verwendet. Auf die Unterböden entfiel ein großer Teil (40-50%) des in den untersuchten Profilen einschließlich der organischen Auflagen gespeicherten organischen Kohlenstoffs. Mit zunehmender Bodentiefe nahmen (1) die 14C-Alter zu und waren (2) zunehmende Anteile des Kohlenstoffs HF-löslich bzw. in der Dichtefraktion d > 1.6 g cm®ß und in den Tonfraktionen angereichert. Die C-Anteile in der Dichtefraktion d > 1.6 g cm®ß waren eng mit den Gehalten an oxalat- und dithionitlöslichem Eisen korreliert (r¬ = 0.93 bzw. 0.88, P < 0.001). Die REM-EDX-Untersuchungen zeigten, dass die Akkumulation von Kohlenstoff häufig auch mit Aluminiumanreicherungen einhergehen. Zonen mit Siliciumanreicherungen waren dagegen immer an Kohlenstoff angereichert. Die spezifische Oberfläche bzw. die Mikroporosität der Mineralmatrix nach Zerstörung der organischen Substanz waren weniger eng mit organischem Kohlenstoff korreliert als dies für extrahierbares Eisen der Fall war. Dies hängt möglicherweise mit der mit der Bodentiefe variierenden Kohlenstoffbelegung der Oberflächen infolge unterschiedlicher Einträge an organischer Substanz zusammen. Unsere Ergebnisse weisen Unterböden als wichtige Kohlenstoffspeicher terrestrischer Ökosysteme aus. Ursache ist die enge Bindung der organischen Substanz an sekundäre Aluminium- und Eisen-Hydroxidphasen, die zu einer Stabilisierung gegenüber biologischem Abbau führt.