Stock, S. and Köster, M. and Dippold, M. and Boy, J. and Matus, F. and Merino, C. and Nájera, F. and Spielvogel, S. and Gorbushina, A. and Kuzyakov, Y.
(2017)
Klima und Wurzelabstand bestimmen die Enzymaktivitäten und den Umsatz der organischen Bodensubstanz.
In: Jahrestagung der DBG 2017: Horizonte des Bodens, 02.-07.09.2017, Göttingen.
Abstract
In der chilenischen Küstenkordillera wurden entlang eines klimatischen Gradienten von 1500 km, von arid bis mäßig humid, natürliche Ökosysteme ausgewählt, um den Abbau der organischen Bodensubstanz (OBS) sowie die Nährstofffreisetzung zu untersuchen. Mikroorganismen können mithilfe extrazellulärer Enzyme organische Verbindungen aufspalten und Nährstoffe für Pflanzen bereitstellen. Es stellt sich die Frage, welchen Einfluss die Bodenfeuchte und der Kohlenstoffeintrag über das Wurzelsystem auf den mikrobiellen Abbau haben. Es wurde die Hypothese geprüft, dass feuchte Bodenbedingungen und Wurzelnähe den enzymatischen OBS-Abbau und die Nährstofffreisetzung fördern.
In zwei Klimaregionen, einem humid gemäßigtem und einem semiariden Waldgebiet, wurden entlang vertikaler (Bodentiefe) und horizontaler (Wurzelabstand) Gradienten folgende Parameter bestimmt: Bodenfeuchte, C- und N-Gehalte, d13C- und d15N-Werte sowie die Aktivitäten von sechs extrazellulären Enzymen, beteiligt in den C-, N- und P-Kreisläufen.
Höhere C- und N-Gehalte in Böden des humiden Ökosystems spiegeln dessen höhrere Produktivität gegenüber dem semiariden System wieder. Die Regressionen von d13C und –[ln(%C)] zeigen eine starke Isotopenfraktionierung von Ober- zu Unterboden im semiariden Ökosystem und weisen auf einen schnelleren OBS-Umsatz als im humiden Ökosystem hin. Die d15N-Tiefentrends lassen auf eine N-Limitierung in beiden Böden schließen, mit einer stärkeren Ausprägung im humiden Ökosystem. Die Aktivitäten der Enzyme, die für C-, N- und P-Kreisläufe zuständig sind, stiegen mit dem C-Gehalt an und nahmen von Ober- zu Unterboden und mit zunehmender Entfernung von der Wurzel ab. Nur die Tyrosin‑aminopeptidase Aktivitäten stiegen mit dem N-Gehalt und deuten zudem auf eine schnellere Substratumsetzung unter semiariden gegenüber humiden Klimabedingungen hin. Die Aktivitäten von Chitiniase und Phosphatase weisen dagegen auf einen schnelleren Umsatz unter humiden Bedingungen hin.
Wir schließen daraus, dass die N-Verfügbarkeit und der OBS-Umsatz im semiariden Ökosystem höher als im humiden System ist. Die Enzymaktivitäten zeigten nur einen indirekten Zusammenhang mit der Bodentiefe und werden vorwiegend von dem C-Gehalt bestimmt, der direkt über den C‑Eintrag der Wurzel beeinflusst wird.
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