TP05: Nährstoffdynamik im Boden

01.01.2024 bis 31.12.2027

Im Zuge des Klimawandels nimmt die Häufigkeit von Extremereignissen wie Hochwasser oder Dürren zu, welche die Wasserverfügbarkeit und damit zwangsläufig die Nährstoffkreisläufe im Boden beeinflussen. Die Mehrheit der bisherigen Studien zeigte eine erhöhte Nährstoffverfügbarkeit bei der Wiederbefeuchtung nach einer Dürre, wodurch die Nährstoffauswaschung gefördert und die Wasserqualität nach einer Dürre beeinträchtigt werden kann. Das Ausmaß der gesteigerten Nährstoffverfügbarkeit hängt mit der Nährstoffdynamik von Pflanzen und Bodenmikroorganismen zusammen und wird bestimmt durch die gegensätzlichen Prozesse während der Dürre (= Resistenz) und nach der folgenden Wiederbefeuchtung (= Erholung).
Die Ziele unseres Teilprojektes (TP05) sind (i) die Resistenz und Erholung der Nährstoffdynamik der Bodenmikroorganismen jeweils während bzw. nach einer Dürre zu erfassen, (ii) den Effekt der Pflanzendiversität auf diese Resistenz und Erholung zu testen und mit derjenigen anderer Organismen (Pflanzen, Bodenfauna) zu verknüpfen und (iii) die Langzeiteffekte der Pflanzendiversität auf die Nährstoffdynamik im Boden in Anbetracht verschiedener Extremereignisse zu verfolgen. Unsere Hypothesen sind, dass die Bodenmikroorganismen während der Dürre die Nährstoffaufnahme verringern und Nährstoffe freisetzen. Nach der Dürre nehmen die Bodenmikroorganismen schnell Nährstoffe auf. Die Nährstoffdynamik der Bodenmikroorganismen erholt sich also schnell und zwar umso schneller, je höher die Pflanzendiversität ist. Die Nährstoffdynamik von Bodenmikroorganismen und anderen Organismen ist insbesondere bei hoher Pflanzendiversität komplementär, also zeitlich asynchron. Dementsprechend stabilisiert die Pflanzendiversität über längere Zeiträume die Nährstoffdynamik trotz häufiger Extremereignisse.
Um diese Hypothesen zu testen, werden wir die gemeinsamen Plattformen in der Forschungsgruppe nutzen (ResCUE Experiment; Main Experiment). Außerdem werden wir die Nährstoffdynamik in Bezug auf Resistenz, Erholung und Stabilität in verschiedener zeitlicher Auflösung untersuchen. Wir werden Standardmethoden (Nährstoffgehalte in den Bodenmikroorganismen), die Markierung mit stabilen Isotopen und die natürliche Abundanz von stabilen Isotopen nutzen. Unser TP wird von den Synergien profitieren, die sich aus den Kooperationen mit anderen TPen innerhalb der Forschungsgruppe ergeben. TP05 wird übergreifend Facetten beitragen, mit denen die zentrale Hypothese getestet wird, dass die multifunktionale Stabilität in hoch diversen Plots wegen einer Vielzahl an Formen der ökologischen Komplementarität am höchsten ist. Die stabilisierenden Effekte der Pflanzendiversität durch ökologische Komplementarität können die Dürre-induzierte gesteigerte Nährstoffverfügbarkeit minimieren und damit geschlossene Nährstoffkreisläufe erhalten. Schlussendlich könnte die Pflanzendiversität die nachteiligen Begleiterscheinungen von Extremereignissen für Oberflächengewässer reduzieren.