Impact of long-term N deposition on nitrogen transformation and translocation in a northern peatland
Final Report Abstract
Nährstoffarme Moore nördlicher Breiten werden häufig nur aus der atmosphärischen Deposition mit Nährstoffen versorgt. Gegenwärtig sind sie über weite Flächen erhöhter und in Zukunft einer noch zunehmenden Deposition von Stickstoff (N) ausgesetzt. Diese kann zu einem Zustand der Stickstoffsättigung und zu erhöhter Mobilität von N in gelöster anorganischer und in gasförmiger Form führen, mit negativen Konsequenzen für Treibhausgasbilanzen und die Qualität von Oberflächengewässern. Über die Mobilität und Transformation von Stickstoff unter chronischer N Belastung in diesem global wichtigen Ökosystemtyp ist gegenwärtig nur wenig bekannt. Das Forschungsprojekt analysierte die Umsetzungen und die Mobilität des Elements in seinen verschiedenen Formen unter verschiedenen langfristigen N Depositionsniveaus und den damit assoziierten Veränderungen der Vegetation. Dies geschah mit Hilfe von Bodentemperatur- und - feuchtemessungen, 15N-Tracerexperimenten, der Analyse von Porenwässern, sowie der Bestimmung von CO2 und CH4 Konzentrationen im Boden. Die Arbeiten zeigten, dass Veränderungen in der Vegetations- und Bodenstruktur zu einer Verringerung der Bodentemperatur und –feuchte, sowie der CO2 Konzentrationen in der Bodenluft und wahrscheinlich einer Intensivierung und Tiefenverlagerung der Wurzelaktivität von Sträuchern führen. Bei gleichzeitiger hoher Verfügbarkeit von Phosphor und Kalium über einen Zeitraum von 7 Jahren wurden erst bei einer hohen N Deposition > 3.2 N gm-2 yr-1 ein nennenswerter Export von Stickstoff in anorganischer Form aus den oberflächennahen Bodenhorizonten festgestellt. Obwohl solche Depositionsraten auf den Experimentalflächen nach siebenjähriger Düngung zu einem Verlust der Moosschicht führten, wurde die Aufnahme von N bei geringeren Depositionsraten ferner durch eine erhöhte Stickstoffaufnahme und Biomasse von Sträuchern kompensiert. Der verringerte Rückhalt von N und geringfügig erhöhte Konzentrationen an Nitrat und Ammonium auf ausschließlich N gegenüber NPK gedüngten Flächen und Kontrollflächen (1.6 g N m-2 yr-1) zeigte die Bedeutung der Phosphor- und Kaliumverfügbarkeit für die Aufnahme von Stickstoff aus. Insgesamt zeigte das Projekt, dass die Gefahr von anorganischem Stickstoffexport aus diesen Systemen bei mäßiger atmosphärischer Deposition gering ist, dass jedoch sehr rasch unerwünschte Veränderungen in Vegetationsgemeinschaften auftreten, deren langfristige Auswirkungen auf den Stickstoffhaushalt noch weitgehend unbekannt sind.
Publications
-
American Geophysical Union, Jahrestagung 2008, San Francisco, Vortrag
Yangping Xing
-
European Geophysical Union Jahrestagung 2008, Wien, Poster
Sybille Wendel
-
Annual Mer Bleue Workshop 2009, Montreal, Vortrag
Yangping Xing
-
Conference on “Reclamation and Restoration of Boreal Peatland and Forest Ecosystems: Toward a Sustainable Future”, 2010, Edmonton, Poster
Dimitre Dimitrov
-
Effects of long-term nitrogen, phosphorus, and potassium addition on summer soil temperature, water content, and soil CO2 and CH4 concentration in a northern bog. Biogeosciences
Wendel, S., Moore, T.R., Bubier, J., Blodau, C.
-
The fate of 15N-nitrate in a northern peatland impacted by long term experimental nitrogen, phosphorus and potassium fertilization, Biogeochemistry
Xing, Y., Bubier, J., Moore, T.R., Murphy, M., Basiliko, N., Wendel, S., Blodau, C.
