Quantifizierung des Stickstoffkreislaufs im Boden zur Evaluierung des Stickstoffstatus von tropischen Wäldern
Final Report Abstract
Vorhersagen zufolge steigt die Deposition von atmosphärischem Stickstoff (N) in den Tropen in den nächsten Jahrzehnten um mehrere Hundert Prozent an. Vorangegangene Studien zeigten, dass der N-Status des Bodens der Schlüssel zur Abschätzung zukünftiger Reaktionen von tropischen Waldökosystemen auf den erhöhten N-Eintrag ist. Aus diesem Grund wurden die bodeninternen Brutto-N-Umsatzraten in tropischen Naturwäldern in Ecuador, Costa Rica und Panama mit Hilfe der 15N Pool Dilution Methode untersucht. Im Vorfeld wurde getestet, ob sich die in der Praxis übliche Lagerung von Bodenproben auf die Analyse der Brutto-N-Transformationsraten auswirkt. Hierfür wurde ein Teil der Bodenproben sofort nach der Probenahme im Wald verarbeitet (15N-Injektion und K2SO4-Extraktion) und in-situ inkubiert, wohingegen der andere Teil der Bodenproben vor der Verarbeitung zwei oder dreißig Tage gekühlt im Labor gelagert wurde. Die Lagerung führte zu einer Verminderung der Brutto-N-Mineralisierungsraten in den Proben sowie zu einem deutlichen Anstieg der Brutto-Nitrifikationsraten. Aus diesem Grund wurden die folgenden Messungen der Umsatzraten in Böden enflang zweier Andosol-Höhensequenzen in Ecuador und Costa Rica und einer Ferralsol-Höhensequenz in Costa Rica ausschließlich an nicht-gelagerten Proben vorgenommen. Während die Brutto-N-Mineralisierungsraten des Ando sol-Höhengradienten in Ecuador mit zunehmender Höhe abnahmen, stiegen sie entlang der Höhensequenz von Andosolen in Costa Rica an. Entlang der Ferralsol-Höhensequenz wurde eine Abnahme der Brutto-N-Mineralisienrug mit zunehmender Höhe festgestellt. Steuernde Faktoren hierfür waren das Klima, die organische Auflage, die Bodenentwicklung, sowie die Abundanz von Leguminosen. Bei dem Vergleich der zwei Bodentypen wiesen die Andosole deutlich höhere Raten der Netto-N-Mineralisierung auf als die Ferralsole. Der Grund hierfür liegt in einer geringeren NH4-Immobilisierung durch die mikrobielle Biomasse in den Andosolen. Im letzten Teil der Arbeit wurden die Effekte einer experimentell erhöhten N-Zufuhr auf die N-Umsatzraten in einem tropischen Regenwald im Tiefland Panamas untersucht. Der gesteigerte N-Eintrag erhöhte die Brutto-N-Mineralisierungsraten sowie die Konzentrationen an extrahierbarem N03 im Boden, wodurch das Risiko von N-Verlusten durch Gasemissionen und Auswaschung stark zunahm. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird erwartet, dass die Brutto-N-Mineralisierungs- und Nitrifikationsraten in den untersuchten Standorten in Ecuador und Costa Rica mit zunehmender N-Deposition ansteigen werden. Die zu erwartenden N-Verluste werden voraussichtlich dem Verlauf der Brutto-N-Mineralisierungsraten enflang der Höhensequenzen folgen.
Publications
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Internal nitrogen cycling in tropical forest soils. Dissertation, Universität Göttingen. 94 pp
Arnold, J.
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Internal nitrogen cycling in tropical forest soils. Annual meeting of the Association for Tropical Biology and Conservation. Global Change session. 2007 Morelia, Mexico
Arnold, J., Corre, M.D. and Veldkamp, E.
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Nitrogen cycling along toposequences in two different tropical forest soils and effects of elevated N input. Intemational NCCR Climate Summer School. 2007 Grindelwald, Schweiz
Arnold, J., Corre, M.D., and Veldkamp E.
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Nitrogen cycling along toposequences in two different tropical forest soils and effects of elevated N input. Jahrestagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft. 2007 Dresden
Arnold, J., Corre, M.D. and Veldkamp E.
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2008. Cold storage and laboratory incubation of intact soil cores do not reflect in-situ nitrogen cycling rates of tropical forest soils. Soil Biology & Biochemistry 40, pp. 2480-2483
Arnold, J., M.D. Corre, E. Veldkamp
