Wechselwirkungen zwischen Heterogenitätsmustern der Phosphor-Ausstattung von Böden aus Silikat- und Carbonatgestein und Durchwurzelungsmustern, P-Ernährungzustand und Wachstum von Buche und Fichte

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Prietzel
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Forstwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240711204

In Ergänzung zu den Ergebnissen aus dem laufenden Projekt sollen im vorgeschlagenen Anschlussprojekt wichtige Muster der räumlichen Variabilität der Phosphorausstattung (Gehalte und Bindungsformen) von Böden mit carbonatischem Ausgangsgestein auf verschiedenen Skalenebenen (Submikron- bis Profilskala) und die jeweils wichtigsten Steuerfaktoren der P-Heterogenität ermittelt werden. Die verschiedenartigen P-Bindungsformen werden durch Kombination nasschemischer Methoden mit modernen Analysetechniken (z.B. synchrotronstrahlen-basierte Röntgenpektro(mikro)skopie, NanoSIMS ) quantifiziert. Außerdem wollen wir in zwei Experimenten für Böden aus Silikat- und Carbonatgestein wichtige Beziehungen und Wechselwirkungen zwischen den räumlichen Heterogenitätsmustern der Boden-P-Ausstattung auf unterschiedlichen Skalenebenen (Submikron-, Profilskala) und dem P-Ernährungszustand sowie der Entwicklung von Biosystemen (Sämlinge von Buche und Fichte + assoziierte Mikroorganismengesellschaften) untersuchen. Die Wechselwirkungen zwischen mikroskaligen Heterogenitätsmustern der Boden-P-Ausstattung und dem Wachstum sowie dem P-Ernährungszustand von Fichtensämlingen im Initialstadium der Keimlingsentwicklung (0-30 Tage nach Keimung) werden in einem Laborexperiment mit gezielt mit P angereicherten Mineralen silikatischer bzw. carbonatischer Böden untersucht. Veränderungen der P-Heterogenitätsmuster während des Aufwachsens der Keimlinge werden u.a. mittels NanoSIMS und P-K-edge XANES untersucht. Die Wechselwirkungen zwischen Heterogenitätsmustern der Boden-P-Ausstattung auf der Profilebene und dem Wachstum, dem P-Ernährungszustand, sowie der Wurzelarchitektur von Buchen- und Fichtensämlingen im fortgeschrittenen Stadium der Keimlingsentwicklung (1-3 Jahre nach Keimung) werden in zwei Freilandexperimenten an einem Silikatstandort (Mitterfels) und einem Carbonatstandort (Achenpass) untersucht. In jedem der beiden Experimente werden jeweils in vier Wiederholungen vier verschiedene Varianten mit unterschiedlichen P-Bodenheterogenitätsmustern miteinander verglichen. Letztere wurden durch künstliche Anreicherung bestimmter Bodenbereiche mit Gesamt-P oder mit definierten P-Bindungsformen und nachfolgende Rekonstruktion der ursprünglichen Bodenhorizontierung geschaffen. Veränderungen der P-Heterogenitätsmuster während der Versuchslaufzeit (2,5 Jahre) werden durch kombinierten Einsatz nasschemischer P-Fraktionierungsmethoden, NanoSIMS und P K-edge XANES quantifiziert. Die Ergebnisse des Projekts werden maßgeblich zur Verringerung bestehender Wissensdefizite beitragen hinsichtlich (i) räumlicher P-Heterogenitätsmuster von Böden aus carbonatischem Ausgangsgestein mit unterschiedlichem Entwicklungszustand und (ii) Beziehungen und Wechselwirkungen zwischen räumlichen Heterogenitätsmustern der Boden-P-Ausstattung, Ernährungsstrategien von Waldökosystemen, dem P-Ernährungszustand wichtiger Waldbäume sowie dem Baumwachstum auf Silikat- und Carbonatstandorten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1685: Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen