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SPP 1685:  Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen

Fachliche Zuordnung Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
Förderung Förderung von 2013 bis 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220238996
 
Die enge Kreislaufführung von Phosphor (P) als endliche Ressource ist Gegenstand vieler aktueller Debatten. Waldökosysteme weisen in der Regel eine hohe P-Nutzungseffizienz auf, die dafür verantwortlichen Prozesse sind jedoch weitestgehend unbekannt. Um diese Prozesse zu erforschen haben die Teilnehmer des SPP 1685 das Konzept der „Ökosystemernährung“ aufgegriffen und weiterentwickelt. Die auf unterschiedlichen Skalen gewonnenen Erkenntnisse einzelner Fachdisziplinen sollen zusammengeführt und somit ein ganzheitliches Verständnis der Phosphorernährung von Waldökosystemen ermöglicht werden. Ziel der ersten Phase war die Identifikation von Prozessen, Wechselwirkungen und Rückkopplungen im Zusammenhang mit der P-Ernährung vom Waldökosystemen der gemäßigten Breiten. Es wurde die Hypothese untersucht, dass Lebensgemeinschaften von Pflanzen und Mikroorganismen auf P-reichen Standorten eine Ernährungsstrategie verfolgen, die darauf basiert P aus primären Mineralen zu mobilisieren und in den biogeochemischen Kreislauf einzuführen. Mit abnehmender P-Versorgung durch das Ausgangsmaterial, verschiebt sich die Ernährungsstrategie zugunsten eines engen P-Recyclings.Zur Überprüfung dieser Hypothese wurden 5 Buchenwald-Standorte mit unterschiedlichem, saurem Ausgangsgestein und daraus resultierenden unterschiedlichen P-Vorräten (160 – 900 g P m-2, bis 1 m Bodentiefe) analysiert. Viele Informationen bezüglich des P-Status und der räumlichen Heterogenität der Böden, der Reaktion von Pflanzen, Pflanzenwurzeln und Mikroorganismen und der Phosphorflüsse im Ökosystem auf unterschiedlichen räumlichen (µm - km) und zeitlichen (Sekunden bis Jahrmillionen) Skalen konnten bereits gesammelt werden. Sie weisen tatsächlich darauf hin, dass auf den P-reichen Standorten eine intensive Akquisition von P stattfindet, während auf den P-armen Standorten das Recycling von P aus der organischen Substanz eine wichtigere Rolle spielt. Änderungen in der der Diversität, Aktivität und räumlichen Verteilung von Bodenorganismen und in der P-Aufnahmeeffizienz der Pflanzenwurzeln sowie des P-Transfers innerhalb der Pflanzen scheinen die zugrundeliegenden Prozesse zu sein. Dabei verändern die Organismen die Bodeneigenschaften wie z.B. die Umsetzungsrate der organischen Auflage, die Qualität der organischen Substanz, die räumliche Verteilung und Speziierung von P im Boden, sowie die P-Flüsse. Eine besondere analytische Herausforderung stellen die häufig sehr geringen P-Konzentrationen in Waldökosystemen dar. Im Zuge des SPP 1685 wurden dementsprechend Messmethoden neu entwickelt oder speziell adaptiert. Die Ergebnisse und methodischen Entwicklungen aus der ersten Phase bieten sehr gute Voraussetzungen, die Steuerungsgrößen der Phosphorernährungsstrategien zu identifizieren und offene Fragen zur Phosphordynamik auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen, zur Kopplung von P- und C-Dynamik in Wäldern oder bezüglich des menschlichen Einflusses auf die P-Ernährung zu beantworten.
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