Maier, Martin und Paulus, Sinikka und Nicolai, Clara und Stutz, kenton
(2017)
Was steuert die Methankonsumption im Waldboden: Physik oder Biologie? Er-gebnisse einer Studie der kleinräumlichen Variabilität von Treibhausgasflüssen.
In: Jahrestagung der DBG 2017: Horizonte des Bodens, 02.-07.09.2017, Göttingen.
Kurzfassung
Die Oxidation von Methan (CH4) im Boden stellt eine wichtige Senke für atmosphärisches CH4 dar. Die dafür verantwortlichen Mikroben sind trotz langjähriger Forschung weiterhin noch nicht auf Artniveau identifiziert. Dennoch stellen sich im bodenökologischen Kontext auch viele weitere Fragen, da die CH4 Oxidation einerseits ein biologisch gesteuerter Prozess ist, andererseits auch als transportlimitierter Prozess nicht ohne die zugrundeliegende Physik verstanden werden kann.
Zur Untersuchung der Steuergrößen der CH4 Oxidation wurde eine Studie der kleinräumigen Variabilität der Spurengasflüsse CO2, CH4 (&N2O) durchgeführt. Die Gasflüsse wurden auf einer 60mX50m Plot in einem Kiefernwald in einer ehemaligen Aue nahe Freiburg gemessen. Die Fläche weist starke Unterschiede in der Bodentextur und-struktur auf, die sich auch in der Bodenvegetation widerspiegelt. Gasflüsse wurden entlang von 3 Transekten an insgesamt 60 Positionen während einer Woche gemessen. Die zeitlich variablen Gasflüsse wurden anhand einer wiederholt gemessenen Referenzkammer normiert Die normierten Gasflüsse wurden auf ihre Zusammenhänge mit der erfassten Vegetation, Textur, bodenphysikalischen Parametern, und Streueigenschaften untersucht.
Der Boden war eine Quelle für CO2 und eine Senke für CH4 und N2O. Zwischen verschiedenen Vegetations-Straten wurden signifikante Unterschiede im CH4 und CO2 Flux gefunden. Innerhalb ähnlicher Vegetations-Straten nahm die CH4 Konsumptionsrate mit steigendem Diffusionskoeffizient erwartungsgemäß zu, was die Hypothese der physikalischen Transportlimitierung von CH4 Flüssen bestätigt. Bei gleicher Diffusivität zeigten sich im Schluff-dominierten Bereich höhere CH4 Oxidationsraten als im sandigen Bereich. Die CH4 Oxidationsrate war zudem mit dem CO2 Flux korreliert. Die Berechnung der Aktivität der Methanotrophen (basierend auf der Diffusivität und dem CH4-Flux nach von Fischer et al 2009 ), zeigte dass auch die Aktivität mit dem CO2 Flux zunahm. Die Zunahme war an den schluffigen Messstellen stärker als an den sandigen Stellen.
Wir schließen daraus, dass Schluff ein größeres Habitat-Potential für methanotrophe Mikroorganismen darstellt, was sich durch die größere Porenoberfläche aufgrund der komplexeren Porenstruktur im Vergleich zu sandiger Textur erklärt. Der Zusammenhang zwischen dem CH4 und CO2 Flux wirft die Frage auf, ob die Rhizosphäre und der abbaubarer Kohlenstoff als CO2 Quelle ein bevorzugtes Habitat darstellen oder indirekt ermöglichen.
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