Erfassung der Umsetzung und Stabilisierung von Polysaccharid-Monomeren in Böden anhand von Tracerexperimenten und der natürlichen 13C-Verteilung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes wurde eine Methode entwickelt, die es erlaubt, die Flüssigkeitschromatographie-Oxidation-Isotopenverhältnismassensprektrometrie auf Zucker aus Bodenextrakten anzuwenden. Dies war notwendig, um eine ausreichend hohe Messgenauigkeit zu erreichen, um in Böden eines natürlichen Langzeitmarkierungsexperiments nach C3-C4 Vegetationswechsel unterschiedliche Umsatzdynamiken einzelner Zucker in verschiedenen Dichtefraktionen des Bodens nachweisen zu können. Die Ergebnisse zeigen, dass vor allem Xylose durch pflanzliche Einträge bestimmt ist und eine höhere Umsatzdynamik zeigt, als die Zucker, deren Umsatz vor allem durch mikrobielle Aktivität bestimmt ist. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die die Verweildauer einzelner Substanzen nicht direkt mit der Verweildauer des zugrundeliegenden Kohlenstoffs zusammenhängt, sondern die Neubildung einzelner Substanzen stark aus „alter“ bodenorganischer Substanz gespeist sein kann. Es konnte auch gezeigt werden, dass die Bildung von Bodenaggregaten sehr stark an mikrobielle Aktivität gespeist durch Zufuhr frischer organischer Substanz gebunden ist. In einem Langzeit-Inkubationsexperiment über 2,5 Jahre wurde gefunden, dass die Umsatzdynamik aller Zucker (auch der pflanzlich dominierten Xylose und Arabinose) durch mikrobielle Einträge beeinflusst wird. Die lange Verweildauer des eingebrachten Tracers in den einzelnen Zuckern zeigt, dass die Umsatzdynamik der Zucker sehr stark durch Recycling geprägt ist. Insbesondere fiel auf, dass die CO2-Verluste im späteren Versuchsverlauf (6 Monate und länger) geringere Anteile des Tracers aufwiesen, als in der mikrobiellen Biomasse gefunden wurde. Dies zeigt, dass das Substrat sehr effektiv recycelt wurde und dabei nur relativ langsam mineralisiert wurde. Aufgrund der hohen zeitlichen Auflösung der Messungen konnten außerdem unterschiedliche Dynamiken für Fucose und Mannose auf der einen Seite und Galactose und Rhamnose auf der anderen Seite identifiziert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Compound-specific δ 13C analysis of monosaccharides of soil extracts by LC-O-IRMS, JESIUM, Leipzig, 02.-07. September 2012
Basler, A., Dyckmans, J.
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(2013), Compound-specific δ13C analysis of monosaccharides from soil extracts by high-performance liquid chromatography/isotope ratio mass spectrometry. Rapid Commun. Mass Spectrom., 27: 2546–2550
Basler, A. and Dyckmans, J.
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(Vortrag): Stabilisierung von pflanzlichen und mikrobiellen Kohlenhydraten in Böden mit C3-C4 Vegetationswechsel; ASI, Braunschweig, 30. September – 02.Oktober 2013
Basler, A., Dyckmans, J.
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Turnover of soil monosaccharides: Recycling versus Stabilization, EGU, Wien, 27. April – 02. Mai 2014
Basler, A., Dyckmans, J.
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Assessment of recycling and stabilisation processes of polysaccharide monomers in soil using LC-O-IRMS, Diss. Georg-August-Universität Göttingen, 2015
Basler, Anna
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Microbial carbon recycling: an underestimated process controlling soil carbon dynamics. Biogeosciences Discuss., 12, 9729–9750, 2015
Basler, A., Dippold, M., Helfrich, M., Dyckmans, J.
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Recycling vs. stabilisation of soil sugars – a long-term laboratory incubation experiment. Biogeosciences Discuss., 12, 8819–8847, 2015
Basler, A., Dippold, M., Helfrich, M., Dyckmans, J.
