Hintergrund und Zielsetzung

Die Erde erwärmt sich und die Weltbevölkerung wächst. Es ist wahrscheinlich, dass tauende Permafrostböden in naher Zukunft kultiviert werden. Derzeit ist völlig unbekannt, wie dies die Dynamik der organischen Bodensubstanz beinflussen wird. Des Weiteren ist nicht klar, wie die Bewirtschaftung jener nährstoffarmen Böden die Temperaturabhängigkeit des Abbaus der organischen Substanz beinflussen wird. Das Wissen darüber ist jedoch notwendig, um Flüsse zwischen Atmosphäre und Biosphäre in Klimawandelszenarien besser abbilden zu können. Deshalb soll in dem Projekt untersucht werden,

• wie sich C-Vorräte in Permafrost-beeinflussten und -unbeeinflussten Böden im Laufe der Zeit ändern
• wie Landnutzunswandel von borealem Nadelwald zu Acker oder Grünland die Bodentemperatur, die Tiefe des sommerlichen Auftaubodens sowie den potenziellen Streuabbau beeinflusst.
• wie sich mikrobielle C-Nutzungseffizienz, mikrobielle Gemeinschaft und die Temperaturabhängigkeit des mikrobiellen Abbaus nach Landnutzungswandel verändern.

Vorgehensweise

Das Yukon Territory im Nordwesten Kanadas weist eine mehr als 100-jährige Geschichte des Landnutzungswandels auf sehr kalten Böden auf. Somit können Änderungen der organischen Bodensubstanz nach Landnutzungswandel in einem Chronosequenz-Ansatz quantifiziert werden. Eine zusätzliche Thermosequenz ergibt sich aus dem Termperaturgradienten von Süden (weitgehend Permafrost-freie Böden) nach Norden (weitgehend Permafrost-beeinflusste Böden) des Yukon Territory. Mikrobielle Prozesse werden in Inkubationsexperimenten quantifiziert und die Ergebnisse werden in vorhandene C-Umsatzmodelle implementiert.

Ergebnisse

• Wenn Permafrost-beeinflusste Waldböden landwirtschaftlich genutzt wurden, kam es zu einem signifikanten Verlust and Boden-C (nicht jedoch im Fall von nicht Permafrost-beeinflussten Böden). Dies war sowohl unter Acker-, als auch Grünlandnutzung der Fall. Permfrost konnte in keinem der beprobten landwirtschaftlich genutzten Böden festegestellt werden (in den oberen 80 cm). Dies war ein deutliches Indiz dafür, dass die Entwaldung zum verstärkten Auftauen der Böden führt.
• Im Mittel waren landwirtschaftlich genutzte Böden 2°C wärmer als Wladböden, und der Streuabbau war zumindest in Ackerböden signifikant beschleunigt. Die Bewässerung könnte sich ebenfalls verstärkend auf Letzteres ausgewirkt haben, da der Effekt des Verstärkten Streuabbaus in den selten bewässerten Grünländern nicht signifikant war.
• Die mikrobielle Nutzungseffizienz war nach umnutzung signifikant erhöht, was auf die erhöhte Stickstoffverfügbarkeit und höhere pH-Werte zurückgeführt werden konnte. Erwärmung wirkte sich positiv auf die C-Nutzungseffizienz aus (verstärktes mikrobielles Wachstum).
• Insgesamt lässt sich feststellen, dass eine klimafreundliche Landwirtschaft in Gebieten des diskontinuierlichen Permafrosts nur funktioniert, wenn die Entwaldung auf Permafrostfreie Böden begrenzt wird. Durch Verbesserungen der Bodenbedingungen für mikrobiellen Metabolismus (sowie C-Importe) kann es in Permafrost-freien Böden sein, dass Landwirtschaft sich positiv auf C-Vorräte im Boden auswirkt.

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