Einfluss der langfristigen Bodenerwärmung auf die Dynamik der organischen Bodensubstanz in einem subarktischen Waldökosystem

Description: Der Klimawandel bewirkt auch eine Erwärmung des Bodens, wodurch es zu einem verstärkten Abbau der organischen Substanz kommt. Dies könnte zu einem der stärksten Feedback-Mechanismen des Klimawandels werden, da durch diesen Prozess große Mengen CO2 emittiert würden. Ob tatsächlich Böden in sämtlichen Ökosysteme bei anhaltender Erwärmung zu Netto-CO2 Quellen werden, ist allerdings umstritten und sehr unsicher. Die am Umsatz der organischen Substanz beteiligten biogeochemischen Prozesse, und deren Änderung durch Erwärmung sind nicht im Detail verstanden. Dies liegt vor allem an den Schwierigkeiten der experimentellen Umsetzung von Bodenerwärmung. Besonders über lange Zeiträume, sowie in Unterböden, gibt es global kaum Beobachtungen zur Wirkung von Bodenerwärmung. Gerade ersteres erschwert die Abschätzung von neuen Gleichgewichtszuständen. Auch sogenannte Kipppunkte sind mit einer einzigen Erwärmungsstufe nicht zu ermitteln. Im Projekt AWESOME soll ein natürlicher (geothermaler) Erwärmungsgradient im kanadischen Yukon Territory genutzt werden, um wesentliche Erkenntnisse über die komplexen Wirkungen von Erwärmung auf die Interkation zwischen autotrophen und heterotrophen Organismen und der Mineralphase zu gewinnen. Erste Ergebnisse aus Voruntersuchungen zeigten, dass sich in dem geothermal erwärmten Boden unter subarktischem Laubwald Kohlenstoff um bis zu 22% reduziert war, während der Gesamtstickstoff im Boden unverändert blieb. Dabei kam es allerdings zu einer Stabilisierung des Stickstoffs in organischer Substanz an der Mineralphase. Vier Erwärmungsstufen mit einer Temperaturspanne von 8°C sind bereits etabliert und ein in-situ Mikrokosmenexperiment mit isotopisch markierter Streu wurde bereits im Sommer 2019 gestartet. Ein grundlegend verbessertes Verständnis dieser Beobachtungen und der Wirkung von jahrhundertelanger Erwärmung im Boden auf Umsetzungsprozesse der organischen Bodensubstanz soll durch dieses Projekt gewonnen werden. Sowohl Veränderungen der Vegetation und des Kohlenstoffeintrags, als auch der mikrobiellen Physologie, Gemeinschaft, deren Anpassung sowie der Qualität der organischen Bodensubstanz stehen im Fokus. Änderungen der Hydrologie (Bodenfeuchte) sowie der Mineralogie (Verwitterung) sollen als erklärende Variablen ebenfalls über den gesamten Erwärmungsgradienten abgebildet werden. Mit Hilfe mehrerer Kooperationspartner, modernsten Methoden der bodenkundlichen und mikrobiellen Forschung sowie einem idealen Versuchsstandort soll das Projekt AWESOME wichtige Fortschritte in einem zentralen Zukunftsthema liefern. Die Ergebnisse werden schließlich in Bezug zu einem weiteren geothermalen Erwärmungsexperiment auf Island gesetzt, um Unterschiede und Gemeinsamkeiten herauszuarbeiten.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Vegetation ? Humus ? Kohlenstoff ? Stickstoff ? Island ? Bodenkunde ? Bodentemperatur ? Gesamtstickstoff ? Waldökosystem ? Unterboden ? Bodenökosystem ? Laubwald ? Mineralogie ? Bodenfeuchte ? Verwitterung ? Hydrologie ? Klimawandel ? Lebewesen ? Klimakipppunkt ? Soil Sciences ?

Region: Lower Saxony

Bounding boxes: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Johann Heinrich von Thünen-Institut (Projektverantwortung)
• Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Biodiversität (Projektverantwortung)
• Leibniz Universität Hannover (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-12-15

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: A long-term Warming Experiment to elucidate Soil Organic Matter dynamics in a subarctic forest Ecosystem
  Description: Climate change is leading to a pronounced warming of soils, which is accelerating and increasing the decomposition of soil organic matter (SOM). This could become one of the strongest Climate-Carbon Cycle feedback mechanisms, since this process could emit large amounts of CO2. However, it is still highly uncertain, if soils in all ecosystems will become a CO2 source due to global warming. The warming response of the various biogeochemical processes involved in SOM turnover are not understood in sufficient detail. This is also due to experimental difficulties and barriers related to soil warming. Especially long-term and deep-soil warming observations are scarce, which hampers reliable estimates of new steady-state situations after the onset of warming. Also tipping points related to warming intensity cannot be investigated when only one level of experimental soil warming is applied. In the AWESOME project, we will make use of a natural, geothermal soil warming gradient in the Canadian Yukon Territory to gain essential insights on the complex interplay of autotrophic and heterotrophic organisms and the mineral soil matrix as affected by increasing temperature. First results showed that organic carbon was reduced by up to 22% in the geothermally warmed soils under subarctic deciduous forest, while the soil nitrogen stock remained constant. However, nitrogen was found to be more stabilized in the mineral associated organic matter fraction with increased warming. Four different warming intensities with a total temperature range of approximately 8°C are already established and an in-situ microcosm experiment with labeled litter was initiated in summer 2019. The ultimate aim of the project is to establish a new conceptual framework of organic matter cycling in century-scale warmed subarctic forest soils that could potentially tested in other ecosystems in the future. Changes in vegetation and carbon inputs, microbial physiology, community composition and adaptation as well as organic matter quality will be the focus of the project. Warming effects on soil hydrology (moisture) and mineralogy (weathering) will be evaluated as explanatory variables across the whole warming gradient. In cooperation with several partners, by using state of the art methods in soil science and microbiology, as well as an ideal research site, the AWESOME project is expected to bring about significant progress in a topic that will be highly relevant in the 21st century. The results will be compared to findings from another geothermal warming experiment (on Iceland) to elucidate differences and commonalities and come up with a more generic framework of long-term warming effects on biogeochemical cycling in soils. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140668

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/526118859 (Webseite)

Status

Aktiv

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