Biozugänglichkeit und Umsatz von Phosphor in Wald-Unterböden

• Antragsteller: Professor Dr. Wulf Amelung; Dr. Hans Lewandowski
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240910370

In diesem Projekt wird die Hypothese getestet, dass Bäume verstärkt Phosphor aus dem Unterboden aufnehmen, wenn die Oberböden an P verarmt sind. Die Analyse der Sauerstoffisotopenzusammensetzung von HCl-extrahierbarem Bodenphosphat weist darauf hin, dass tatsächlich im Oberboden die delta18O-Werte der Bodenphosphate den Gleichgewichtswerten von biologisch umgesetztem Phosphat entsprechen, nicht aber im tiefen Unterboden. Insbesondere deuten die Ergebnisse an, dass es eine zunehmende Umwandlung der Phosphate aus dem Gestein in sehr großer Bodentiefe (einige Meter) gibt, wenn Standorte phosphatlimitiert sind. In den gut versorgten Standorten ist dies nicht zu beobachten. Darüber hinaus weisen unsere Ergebnisse darauf hin, dass die mikrobielle Nutzung von P im Unterboden v.a. von fehlenden C- und N-Quellen limitiert wird und weniger durch die Festlegung von P in sog. stabilen Bindungsformen. In der zweiten Phase dieses SPP wollen wir diese Erkenntnisse erhärten und werden i) die delta18O Werte von Phosphat in bis zu 29 Metern Tiefe mit Veränderungen der P-Bindungsformen in Verbindung setzen, ii) die Hypothese testen, dass mikrobiologischer Umsatz von P im tiefen Unterboden durch die Zugabe von C und N stimuliert wird, iii) den Einfluss der Minerale im Unterboden auf die 18O Austauschraten zwischen mikrobiologischen und abiotischen Phosphat untersuchen, und zusätzlich unsere Expertise aus der ersten Phase des SPP nutzen, um iv) die Sauerstoffisotopenzusammensetzung von Phosphat im Xylemsaft als Indikator für die Aufnahme von Phosphor aus dem Unterboden Plimitierter Standorte zu verwenden. Um diese Ziele zu erreichen, arbeiten wir weiter an Bodenproben der SPP-Standorte, an tiefen Bodenkernen und mit Xylemsaft, und wir führen Inkubationsstudien mit 18O- angereichertem Wasser in An- und Abwesenheit zusätzlicher C- und N-Quellen durch. Die Bestimmung der delta18O-Werte und -Isotopenaustauschreaktionen erfolgt mittels Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (IRMS), ergänzt durch SekundärionenMassenspektrometrie auf der Nanoskala und durch RamanSpektroskopie mit Laseranregung im nahen infraroten und tiefen ultravioletten Frequenzbereich.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1685: Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Christian von Sperber