Wechselbeziehung zwischen biochemischen und physikochemischen Eigenschaften von Humusauflagen: Einfluss von SOM-Mineral-Assoziation und Interaktion

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Prietzel
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Forstwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457330647

Entgegen der weit verbreiteten Auffassung enthält der Auflagehumus von Waldböden neben der organischen Bodensubstanz (OBS) oft beträchtliche Anteile an anorganischen (Mineral)Komponenten. Wichtige physikochemische Auflagehumus-Eigenschaften wie Menge und Art der Minerale, räumliche Anordnung von OBS und Mineralen sowie Ausmaß und Art der OBS-Mineral-Assoziation werden wahrscheinlich durch Standortfaktoren (Nährstoffversorgung, Klima) gesteuert und durch Bodenmikroorganismen, Bodenfauna und Wurzeln vermittelt. Andererseits beeinflussen die physikochemischen Eigenschaften des Auflagehumus wahrscheinlich dessen biochemische Eigenschaften (z.B. funktionelle C-Gruppen, Umsetzungszustand der OBS, Nährstoffgehalt) und die Bereitstellung wichtiger Ökosystemleistungen (z.B. C-Sequestrierung, Wasser- und Nährstoffspeicher) durch Humusauflagen sowie ihre Anfälligkeit gegenüber Klimaerwärmung. In Projekt P3 werden diese Fragen durch Kombination eines beobachtenden Ansatzes mit einem experimentellen Ansatz untersucht. Gemeinsames Kernelement beider Ansätze ist die Anwendung einer neuen Dichtefraktionierungsmethode, die eine Unterscheidung und Quantifizierung von nicht-mineralassoziierter und mineralassoziierter OBS in Auflagehumus-Proben ermöglicht. Im beobachtenden Ansatz werden die Auswirkungen der Standortfaktoren Klima und P-Versorgungszustand auf Menge und Art der OBS-Mineral-Assoziationen im Auflagehumus und wichtige biochemische Auflagehumus-Eigenschaften quantifiziert. Dazu werden die 12 FOR 5315-Untersuchungsstandorte mit unterschiedlichen Kombinationen von Klima und P-Versorgungszustand bzw. geologischem Ausgangssubstrat untersucht und miteinander verglichen. Eine enge Zusammenarbeit mit anderen FOR 5315-Projekten (v.a. P2, P6, P7) ermöglicht die Identifizierung und Quantifizierung der Rolle von Baumwurzeln, Bodenfauna- und Mikroorganismengemeinschaften sowie standortspezifischer C- und N-Transformationen in der Humusauflage. Der experimentelle Ansatz basiert auf einer intensiven Zusammenarbeit mit den Projekten P2 und P6. Dabei werden an allen Untersuchungsstandorten Auflagehumus-Mesokosmen, welche in unterschiedlichen Varianten die Aktivität von Wurzeln, Makro- oder Mesofauna jeweils entweder zulassen oder verhindern, 0,5 und 1 Jahr nach ihrer Installation untersucht. Mit den oben beschriebenen Methoden werden die jeweiligen Auswirkungen von Wurzel-, Makrofauna- und Mesofauna-Aktivität auf die Bildung von OBS-Mineral-Assoziationen und damit verbundene Veränderungen biochemischer OBS-Eigenschaften sowie des Umsatzes von auf der Humusauflage oberflächig ausgebrachter isotopenmarkierter Streu (13C, 15N) in verschiedenen Auflagehumus-Horizonten und OBS-Fraktionen bewertet. Auf der Basis der neu erzielten Erkenntnisse wird in P3 ein umfassendes Konzept der OBS-Mineral-Assoziation in Humusauflagen in Abhängigkeit von standortspezifischen Mineral-Eintrags- und Transformationsprozessen (Bioturbation, Wurzelaktivität, SOM-Mineralisierung) entwickelt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5315: Humusauflage: Funktionsweise, Dynamik und Vulnerabilität im Wandel