Untersuchung zu Nährstofflimitationen in einem tropischen Regenwald Ugandas

• Antragsteller: Dr. Oliver van Straaten, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Bodenwissenschaften ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324629712

Tropische Regenwälder sind hochproduktive Ökosysteme und spielen eine kritische Rolle bei der Aufnahme anthropogenen Kohlenstoffdioxids (CO2) aus der Atmosphäre. Bis zu 50% des von der terrestrischen Biosphäre sequestrierten Kohlenstoffs (C) wird von tropischen Wäldern absorbiert. Es gibt jedoch Anzeichen, dass die Kapazität zur C-Aufnahme dieser Wälder langsam zurückgeht, wodurch ihre Rolle als Puffer im Kampf gegen den globalen Klimawandel sinkt. Der regulatorische Einfluss von Nährstoffverfügbarkeit innerhalb eines Ökosystems auf dessen C-Assimilation und Nettoprimärproduktion (NPP) ist dabei von kritischer Bedeutung. Die genaue Richtung und das Ausmaß von Nährstofflimitationen sind jedoch kaum verstanden, insbesondere auf stark verwitterten Böden tropischer Wälder. Theoretische Modelle besagen, dass vor allem Phosphor (P) Dekompositionsprozesse und NPP limitieren sollte. Aus Messungen geht jedoch hervor, dass reichlich labiles P im Boden vorhanden ist, um den Ökosystembedarf zu decken. Verschiedene, bisher ungetestete Erklärungen für dieses P-Paradox reichen von biogeochemischer Heterogenität bis hin zur (Ko )Regulation von Ökosystemfunktionen durch andere Elemente wie z.B. Kalium (K). Im Gegensatz dazu reichern die meisten tropischen Wälder pflanzenverfügbaren Stickstoff (N) in Mengen an, die weit über den für das Wachstum benötigten Bedarf hinausgehen. Theoretisch sollte unter diesen Bedingungen die biologische N-Fixierung, die größte ökosystemare N-Quelle, reduziert werden, was jedoch nicht stattfindet. Nur wenige in-situ Experimente haben bisher die Zusammenhänge über Verfügbarkeit und/oder potentiellen Mangel von N, P und/oder K auf Ökosystemlevel in tropischen Wäldern untersucht. Die bisher durchgeführten Versuche deuten darauf hin, dass stark diverse tropische Wälder nicht Liebigs Minimumgesetz folgen, sondern, dass stattdessen vielfältige Ko-Limitationen existieren. Um den Einfluss von Nährstoffverfügbarkeit auf die C-Aufnahme in den bisher nur wenig erforschten tropischen Wäldern Afrikas, insbesondere auf stark verwitterten Böden, zu untersuchen, beantrage ich die Etablierung eines Nährstoffmanipulationsexperimentes (NME) auf Ökosystemlevel in dem Regenwaldgebiet Budongo Forest in Uganda. In diesem Untersuchungsgebiet plane ich ein faktoriell konzipiertes NME mit acht verschiedenen Nährstoffbehandlungen: Zugabe von N, P, K, sowie in Kombination als N+P, N+K, P+K und N+P+K, in jeweils vier Replikaten. Auf jeder der 32 40x40 m Untersuchungsflächen werde ich den Effekt der Nährstoffzugabe auf Veränderungen: a) in der NPP (work package 1), b) in pflanzenverfügbaren Nährstoffen im Boden (work package 2), sowie c) in der Nährstoffumwandlung bei der Laubverwitterung (work package 3) untersuchen. Damit wird das hier beantragte Projekt erst das zweite Experiment sein, bei dem ein NME in Afrika durchgeführt wird; das zweite, dass eine K-Behandlung beinhaltet; und das zweite, dass in einem wechselfeuchten tropischen Regenwald stattfindet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen