Gross ammonification, gross nitrification and N net mineralization in temperate forest soils at low temperatures
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Jüngere Befunde deuten auf eine erhebliche Bedeutung von N-Umsätzen bei niedrigen Bodentemperaturen in Waldböden der temperierten Zone hin. Bisher wurden solche Umsätze vielfach vernachlässigt. Zur Temperaturabhängigkeit der N-Umsätze bei tiefen Temperaturen ist bisher wenig bekannt. In der durchgeführten Arbeit wurden folgende Hypothesen überprüft: 1) Die Netto-N-Mineralisation während der Winterperiode leistet einen relevanten Beitrag zur jährlichen Netto-N-Mineralisation. 2) Die Brutto-Ammonifikation von Substraten schlechterer Qualität (Oh-/Ah-Horizont) ist stärker temperaturabhängig als die von Substraten besserer Qualität (L/Of-Horizont). 3) Bei hoher Substratverfügbarkeit sind Brutto-Ammonifikation und Brutto-Nitrifikation stärker temperaturabhängig als bei niedriger Substratverfügbarkeit. 4) Die Temperaturabhängigkeit der Brutto-Nitrifikation ist höher als die der Brutto-Ammonifikation. Die Bestimmung der winterlichen in situ Netto-N-Mineralisation am Fichten- und Buchenstandort erfolgte mit der sequential coring Methode von November 2011 bis April 2012. Brutto-Ammonifikation und Brutto-Nitrifikation wurden in einem Inkubationsexperiment mittels der 15N pool dilution technique in homogenisierten Proben des Buchen- und Fichtenbodens bestimmt. Q10-Werte wurden mittels der Arrhenius-Funktion berechnet. Die erhöhte Substratverfügbarkeit bei der Brutto-Ammonifikation wurde durch Zugabe von Glycin erreicht, für die Brutto-Nitrifikation wurde Ammoniumsulfat bzw. -phosphat zugegeben. Die winterliche in situ Netto-N-Mineralisation betrug unter Buche 44 kg N ha^-1 6 Monate^-1 und unter Fichte 11 kg N ha^-1 6 Monate^-1 und lieferte damit einen Anteil von etwa 15 % /Fichte) und 30% (Buche) der gesamtjährlichen Netto-N-Mineralisation. Durch die sehr hohen Q10 Werten der Mineralisation bei geringen Temperaturen wird ein Anstieg der winterlichen Temperaturen in Zukunft daher v.a. bei Laubwäldern den N Haushalt beeinflussen. Brutto-Ammonifikation und -Nitrifikation aus dem Inkubationsversuch deuteten ebenfalls auf erhebliche N-Umsätze bei Temperaturen um den Gefrierpunkt hin, wobei die Brutto-Ammonifikation in Buche L/Of deutlich höher als in Fichte L/Of war. Die Q10-Werte beider Prozesse lagen zwischen 3 und 18 und waren höher in Substraten besserer Qualität. Dies deutet darauf hin, dass neben der Substratqualität die Substratverfügbarkeit die Temperaturabhängigkeit in unseren Böden maßgeblich beeinflusst. Damit einhergehend erhöhten Glycinzugaben den Q10-Wert der Brutto-Ammonifikation um Faktor 2, allerdings waren die Raten so hoch, dass ein Anwachsen der mikrobiellen Biomasse vermutet wurde, und die Q10-Werte somit nicht mehr als „reine Temperaturabhängigkeit“ interpretiert werden konnten. Eine Ammonium-Gabe konnte die Brutto-Nitrifikation unter Fichte hingegen nicht erhöhen. Dies deutet darauf hin, dass die Nitrifikation in sauren Fichtenböden bei tiefen Temperaturen nicht substratlimitiert ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2014: Substantial net N mineralization during the dormant season in temperate forest soils. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 177,4, August 2014, Pages 566-572
Marianne Schütt, Werner Borken, Claus Florian Stange, Egbert Matzner
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2014: Temperature sensitivity of C and N mineralization in temperate forest soils at low temperatures. Soil Biology and Biochemistry 69, 320-327
Marianne Schütt, Werner Borken, Oliver Spott, Claus Florian Stange, Egbert Matzner
