Coupled redox dynamics of natural organic matter and sulfur in peat soils during short term water table fluctuations and its impact on CH4 emissions
Final Report Abstract
Nördliche Moore tragen etwa 5-10 % zu den globalen Methanemissionen bei. Untersuchungen zeigten jedoch, dass die Methanproduktion in Torfen geringer ist als aufgrund stöchiometrischer Überiegungen zu erwarten. Es wurde die Hypothese entwickelt, dass mikrobielle Konkurrenz zwischen methanbildenden und sulfatreduzierenden Bakterien für diesen Effekt verantwortlich ist und dass die atmosphärische Sulfatdeposition diesen Effekt verstärkt. Eine Unterdrückung der Methanbildung erfordert jedoch einen internen Schwefelkreislauf im Torf, da die Sulfatpools klein sind und innerhalb von Tagen vollständig umgesetzt werden. In diesem Vorhaben wurde der Hypothese nachgegangen, dass geringe Schwankungen in der Bodenfeuchte und im Wasserspiegel, wie sie durch Regen und nachfolgende Trockenheit routinemäßig ausgelöst werden, zu einem internen Kreislauf des Schwefels und anderer redoxsensitiver Spezies und zur Unterdrückung der Methanbildung beitragen. Dieser Hypothese wurde mit intakten Torfsäulen in Laborexperimenten nachgegangen, in denen Wassergehaltsänderungen gezielt induziert und die Redoxdynamik der beteiligten Elemente identifiziert wurden. Die Studie konnte zeigen, dass Regenereignisse auf der Zeitskala von etwa einer Woche Oxidations-Reduktionszyklen auslösen können, die erheblich zur anaeroben Mineralisation von organischer Substanz durch Sulfatreduktion, Denitrifikation und Eisenreduktion beitragen. Es schien hierbei jedoch nicht unmittelbar zu einer Unterdrückung der Methanbildung zu kommen. Aufgrund methodischer Schwierigkeiten konnte die Rolle der Huminstoffe für die Redoxdynamik in innerhalb des Berichtszeitraums nicht geklärt werden. Die Auswertung aufgenommener Fluoreszenzspectra ist aber geplant. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die Stärke der Austrocknungs- und Wiederbefeuchtungseffekte abhängig ist von bodenphysikalischen Eigenschaften. In einem dichten Niedermoorboden kam es zu großen Schwankungen des Wasserspiegels, jedoch nur zu einer geringen Redoxdynamik aufgrund der schlechten Durchlüftung des ungesättigten Bodens mit Sauerstoff. Auswirkungen auf CO2 Flüsse traten bei Irrigation und Austrockung nicht auf, Effekte auf die Methanemission konnten aufgrund der sterilen Schwankungen der bestimmten Flüsse nur qualitativ betrachtet werden. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass auch kurzfristige Schwankungen in der Bodenfeuchte in Abhängigkeit von bodenphysiklaischen Eigenschaften in Moorökosystemen zu Redoxzyklen führen, die das Potential haben Methanemission zu verändern. Solchen Effekte sollte daher zukünftig in Studien nachgegangen werden, die auf bodenphysikalische Eigenschaften und eine statistische Absicherung der Effekte ausgelegt sind.
