Auftaueffekte auf bodenorganischen Kohlenstoff in Permafrost-Mooren

Description: Permafrost-Moore sind Hotspots organischer Kohlenstoff-Vorräte. Das Auftauen von Permafrostböden fördert die Mineralisation des bodenorganischen Kohlenstoffs (SOC). Es besteht jedoch große Unsicherheit hinsichtlich der SOC-Verluste bzw. der SOC-Akkumulation in aufgetauten Permafrost-Mooren. Bislang wurde die SOC-Bilanz auftauendender Permafrost-Moore in nur sehr wenigen Regionen untersucht. Aus bisherigen Studien ist bekannt, dass die SOC-Bilanz sehr variable ist und Prognosen für auftauende Permafrost-Moore unsicher sind. Permafrost-Moore der Finnmark, der nördlichsten Provinz Norwegens, tauen derzeit schnell auf. SOC-Verluste und rezente SOC-Zuwächse wurden in den Permafrost-Mooren dieser Region bisher nicht quantifiziert. Wir werden in dieser Region Standorte untersuchen, die durch Thermokarst tief und durch aktive Schichtvertiefung oberflächennah aufgetaut sind. Bei der oberflächennahen Schichtvertiefung durch partielles Auftauen und Entwässerung entstehen oxidative Bedingungen, die den mikrobiellen SOC-Abbau fördern. Thermokarst mit anoxischen Bedingungen bildet sich, wenn das gesamte Bodenprofil auftaut, absinkt und mit Wasser gefüllt wird. Verschiedene Ansätze werden zur Quantifizierung der SOC-Verluste durch Auftauen verfolgt. Wir werden in-situ SOC-Mineralisationsraten verschiedener Torfschichten durch Messung von CO2-Emissionen und deren 14C-Signaturen quantifizieren. Diese Ergebnisse liefern Belege für die SOC-Mobilisierung beider Auftauregime in Permafrost-Mooren. Wir erwarten, dass Moore, die oberflächennah aufgetaut sind, aktuell höhere SOC-Verluste aufweisen als Thermokarst. Darüber hinaus werden Bodenkerne aus beiden Auftauregimen entnommen, i) um die Entwicklung der Torfakkumulation durch pflanzliche Makrofossilien und 14C-Datierung zu charakterisieren, ii) um SOC-Vorräte zu quantifizieren, iii) um Humifizierungsgrade der organischen Substanz zu charakterisieren und iv) um das Mineralisationspotenzial für SOC und gelösten organischen Kohlenstoff (DOC) zu bestimmen. Wir erwarten i) geringere SOC-Vorräte, ii) höhere Humifizierungsgrade, iii) geringere SOC- und DOC-Mineralisierungspotenziale und eine geringere mikrobielle Kohlenstoffnutzungs-Effizienz in Thermokarstmooren aufgrund der vorangegangenen SOC-Mineralisierung im Vergleich zu intakten Permafrost-Mooren. Schließlich werden rezente SOC-Akkumulationsraten durch 210Pb-Datierung bestimmt. Wir gehen davon aus, dass sich in Thermokarstmooren in jüngster Zeit SOC angereichert hat, die vorhergehende SOC-Verluste durch Auftauen teilweise kompensieren. Wir werden verschiedene Thermokarstmoore untersuchen, um zu überprüfen, ob die SOC-Akkumulationsrate nach dem Auftauen mit dem Grad der Bodenabsenkung zusammenhängt. Die Bilanzierung der SOC-Verluste und der SOC-Akkumulation sowie der Mineralisationspotenziale in den verschiedenen Auftauregimen kann einen wertvollen Beitrag zur Verbesserung von Prognosen zur zukünftigen Entwicklung von SOC-Vorräten in Permafrost-Regionen leisten.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Gelöster organischer Kohlenstoff ? CO2-Emission ? Norwegen ? Kohlenstoff ? Moor ? Bodenkunde ? Hydrogeologie ? Organisches Material ? Bodensenkung ? Bodenprofil ? Dränung ? Hydrochemie ? Limnologie ? Siedlungswasserwirtschaft ? Studie ? Permafrost ? Hydrologie ? Integrated Water Resources Management ? Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ? Soil Sciences ? Urban Water Management ? Water Chemistry ?

Region: Bavaria Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 11.5° .. 11.5° x 49° .. 49° 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• Universität Bayreuth, Fachgruppe Geowissenschaften, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Bodenökologie (Projektverantwortung)
• Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie (Projektverantwortung)

Time ranges: 2024-01-01 - 2025-09-14

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Thawing Effects on Soil Organic Carbon in Permafrost Peatlands
  Description: Permafrost peatlands are hotspots of soil organic carbon (SOC) stocks and their accelerated thaw promotes SOC mineralization potentially contributing to higher CO2 release to the atmosphere. However, there is great uncertainty regarding the magnitude of SOC loss and the accumulation of SOC from increased plant production following thaw in permafrost peatlands. So far, the SOC balance of thawing peatlands has only been studied in very few permafrost regions. It is known from previous studies that the SOC balance in different peatland types and thawing regimes is very variable and forecasts on SOC stocks dynamics for thawing permafrost are uncertain. Permafrost peatlands in Finnmark, Norway's northernmost county, are currently thawing rapidly, but SOC losses and recent SOC accumulation have not been quantified in this region. We will investigate permafrost peatlands in this region that have been deeply thawed by thermokarst or superficially thawed by active layer deepening. These thawing regimes reflect different mode of thaw and soil conditions. When the active layer deepens near the surface due to partial thaw and drainage, oxidative conditions arise for microorganisms that promote SOC mineralization. Thermokarst forms when the entire soil profile thaws, subsides and becomes water-logged resulting in anoxic conditions. Different approaches are independently pursued to quantify the SOC losses due to thaw. We will quantify in situ mineralization rates of previously-frozen SOC by measuring soil CO2 emissions and their 14C-CO2 signatures. These results provide evidence for SOC mobilization of both thaw regimes in permafrost peatlands. We expect peatlands that have thawed near the surface to show higher SOC losses than thermokarst. In addition, soil cores will be collected from undisturbed and thermokarst peatlands i) to characterize the development of peat accumulation by macrofossil analysis and 14C dating of plant litter, ii) to quantify SOC stocks, iii) to characterize the degree of humification of organic matter and iv) to characterize the mineralization potential for SOC and dissolved organic carbon (DOC). We expect i) lower SOC stocks, ii) higher degrees of humification, iii) lower SOC and DOC mineralization potentials and lower microbial carbon use efficiency in thermokarst peatlands due to enhanced SOC mineralization following thaw compared to intact permafrost peatlands. Finally, recent SOC accumulation rates are determined by 210Pb dating. We expect thermokarst peatlands to have recently accumulated SOC that partially compensates for previously-frozen SOC loss by thaw. We will study different thermokarst peatlands to verify whether the post-thaw SOC accumulation rate is related to the degree of peat subsidence. The balance of SOC loss and SOC accumulation as well as the mineralization potentials in the different thaw regimes can make a valuable contribution to improve forecasts of the future development of SOC stocks in permafrost regions. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138919

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/537682730 (Webseite)

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