Geoökologisches Kolloquium WS 2003/04

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Dr. Karsten Kalbitz
Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung
Thursday, 04.12.2003 16:15 H8

Beitrag der gelösten organischen Substanz zur Kohlenstoffspeicherung im Boden
Achtung Raumänderung!

Ein wesentlicher Eintragspfad von Kohlenstoff in den Mineralboden ist der Transport von gelöster organischer Substanz (dissolved organic matter: DOM) mit dem Sickerwasser. So werden in Waldböden bis zu 400 kg C ha-1 a-1 als DOM eingetragen. Demgegenüber ist der DOM-Austrag aus dem Mineralboden in aquatische Ökosysteme relativ gering. Im Mittel von 17 Waldstandorten Europas und Nordamerikas verbleiben somit ca. 200 kg C ha-1 a-1 im Mineralboden und können dort stabilisiert werden.
Die Abschätzung des Beitrages von DOM zur C-Speicherung im Boden erfordert zunächst Kenntnisse über die Höhe ihrer Flüsse im Boden und die sie steuernden Faktoren. Feldstudien im Fichtelgebirge und im Steigerwald zeigen, dass steigende Streufallmengen, erhöhte Temperaturen und steigende Wasserflüsse mit einem erhöhten Eintrag von DOM in den Boden verbunden sind, bei einer gleichzeitig veränderten stofflichen Zusammensetzung. Beides erhöht die Bedeutung von DOM für die C-Speicherung im Boden. Neben der Menge und Zusammensetzung der in den Boden perkolierenden DOM ist ihre Stabilität gegenüber mikrobiellem Abbau entscheidend für ihren Beitrag zur langfristigen C-Speicherung im Boden. Eine Vielzahl durchgeführter Inkubationsexperimente zeigte, dass die mikrobielle Stabilität von DOM positiv korreliert mit dem Anteil ligninbürtiger, aromatischer Strukturen, die sich auch während des DOM-Abbaus anreichern. Die DOM-Stabilität steigt mit zunehmender Bodentiefe und steigenden Konzentrationen an Aluminium in der Bodenlösung. Sorption von DOM am Mineralboden verringert den mikrobiellen Abbau auf 1/3 bis 1/6 des Abbaus in Lösung.
Die Verknüpfung von im Freiland gemessenen DOM-Flüssen mit im Labor ermittelten Abbaukonstanten ergab eine langfristige Stabilisierung von DOM durch Sorption am Mineralboden von 24 t C ha-1. Somit stammen 22 % des gesamten organischen C im Mineralboden dieses Standortes aus sorptiv stabilisierter DOM. Modellrechnungen an schwedischen Waldstandorten ergaben, dass bis zu 50 % des C im Mineralboden der DOM zugerechnet werden können. Diese Ergebnisse zeigen, dass über DOM ein bedeutender Anteil an C in den Mineralboden eingetragen und dort stabilisiert wird.


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