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Wechselseitige Effekte von Regenwürmern und Klimawandel auf die Dynamik und Speicherung von organischem Kohlenstoff im Boden
Projekt
Förderkennzeichen: DFG-468483041
Laufzeit: 01.01.2021
- 31.12.2023
Forschungszweck: Experimentelle Forschung
Böden, als das größte terrestrische Kohlenstoffreservoir, speichern mehr Kohlenstoff (C) als Atmosphäre und Vegetation zusammen. Ob Böden letztendlich als C-Senke oder -Quelle fungieren, ist maßgeblich von der Bodenfauna und im Speziellen von Regenwürmern abhängig. Obwohl diese weltweit in vielen Ökosystemen vorkommen, wird ihr Einfluss auf die Kohlenstoffspeicherung im Boden meist vernachlässigt. Dies verzögert die Weiterentwicklung ökologischer und biochemischer Modelle und beeinflusst die Zuverlässigkeit, mit der solche Modelle die Kohlenstoffspeicherung im Boden über zeitliche und räumliche Skalen vorhersagen können. Regenwürmer beeinflussen Kohlenstoffdynamiken im Boden generell über eine Erhöhung der C-Mineralisierung, durch die Stimulierung der mikrobiellen Aktivität, Biomasse, und Diversität, und über eine Stabilisierung von C in von Regenwürmern produzierten Makro- und Mikroaggregaten. Die Nettoauswirkungen dieser Prozesse, die gegenläufige Effekte auf das C-Budget im Boden haben, sind allerdings weitgehend unbekannt. Auch wurde der Einfluss eines sich ändernden Klimas und verschiedener Landnutzungen auf diese Prozesse bisher nicht systematisch untersucht. Wissen über diese Zusammenhänge ist allerdings unerlässlich, um C-Dynamiken im Boden zu verstehen und vorherzusagen. Kürzlich publizierte Studien gehen davon aus, dass Regenwürmer die Stabilität und Zusammensetzung von C-Kompartimenten im Boden auf der molekularen Ebene beeinflussen, ohne zwangsläufig Auswirkungen auf grobskaligere Parameter, wie z.B. C des Gesamtbodens, zu haben. Deshalb werden wir die oben genannten Wissenslücken angehen, indem wir die Effekte von Regenwürmen auf der molekularen Ebene in realistischen Feldexperimenten untersuchen, unter heutigen und zukünftigen Klimabedingungen. Die interaktiven Effekte von Klimawandel und Regenwürmern werden wir in zwei verschiedenen Landnutzungssystemen testen, in stark bewirtschafteten (konventionelle Landwirtschaft) und in minimal bewirtschafteten Systemen (extensiv bewirtschaftetes Grasland). 13C-markierte Streu erlaubt es uns den Verbleib von C im Boden nachzuverfolgen. Nach einer Vegetationsperiode werden wir die Böden in verschieden stabile C-Kompartimente fraktionieren (aggregat- und mineral-assoziiert), C/13C- und Stickstoffgehalte messen und mikrobielle Biomarker extrahieren. Weiterhin werden wir in einem räumlich aufgelösten Probenahmeverfahren analysieren, ob sich der Regenwurmeffekt räumlich auf verschiedenen Skalen (cm bis dm und nm) bemerkbar macht. Komplementäre Laborinkubationen, die den Einfluss von individuellen Regenwürmern und Regenwurmgesellschaften untersuchen, runden das Versuchsdesign ab. Das geplante Projekt wird neue Einblicke in die kombinierten Effekte von Regenwürmern, Landnutzung und Klimawandel auf Kohlenstoffdynamiken und -speicherung im Boden geben, Wissen, das entscheidend zu einem effektiven, kohlenstoffbezogenen Ökosystemmanagement beitragen wird, zur Zeit aber nicht verfügbar ist.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Bodenkunde
- Klimawandel
Förderprogramm
Ausführende Einrichtung
Biology Centre CAS Soil & Water Research Infrastructure Biology
