Einfluss von N/P Zugaben auf die Dynamik von organischem P und dem P Status im Boden und in Pflanzen entlang eines Nährstoffgradienten

15.01.2017 bis 14.01.2020

Atmosphärische Stickstoff(N)-Deposition beeinflusst nicht nur den Stickstoff- sondern auch den Phosphorkreislauf in Wäldern. Daher ist das Hautpziel der zweiten Phase des Schwerpunktprogramms SPP 1685, die Wichtigkeit des Umsatzes von organischer Substanz auf den P-Kreislauf bei Umweltveränderungen zu untersuchen. Dies soll basierend auf Feldexperimenten in Lüss und Bad Brückenau getestet werden, in denen die Effekte von N-, P- und N+P-Zugaben auf die Dynamik des N- und P-Kreislaufes und der Waldernährung untersucht werden. Die größten Effekte werden für den Standort Lüss erwartet, der ein P-limitiertes Ökosystem darstellt und möglicherweise von einer rezyklierenden zu einer akquirierenden Strategie wechselt.
Die Ziele unseres gemeinsamen Antrags (AG Pflanzenernährung, ETH Zürich; AG Geoökologie, Universität Tübingen; AG Umweltmonitoring, FZ Jülich) sind während der drei Jahre der zweiten Phase des SPP 1685 zu untersuchen, welche biologischen Prozesse und in welchem Ausmaß diese Prozesse durch die Zugabe von mineralischem N und P beeinflusst werden und wie sich dies weiter auf die Pflanzenernährung auswirkt. Wir planen das Set der Standorte zu erweitern, da sich in einem Wald unter Freilandbedingungen am FZ Jülich die einzigartige Möglichkeit bietet, den Verbleib von Dünger-P durch radioaktive Isotope (P-32, P-33) nachzuvollziehen. Dieser Standort nimmt im Hinblick auf die P-Fraktionen im Boden eine mittlere Stellung im Vergleich mit Lüss und Bad Brückenau ein. Unsere Hypothesen sind, dass sich nach der Mineraldüngerapplikation die Verteilung von anorganischen und organischen P Spezies ändern wird und zwar ausgeprägter in Lüss im Vergleich zu Jülich und Bad Brückenau. Die standortspezifische Mineralogie und der anfängliche P-Status werden diese Veränderungen ebenfalls beeinflussen. Daraus folgend werden sich auch die Quellen für die N- und P-Versorgung der Pflanzen auf den Standorten Lüss, Jülich und Bad Brückenau unterscheiden. Prozesse im Boden und Flüsse im Boden sowie zwischen den Pflanzen und dem Boden werden sehr wahrscheinlich wegen des erhöhten Umsatzes der organischen Substanz auch kurzfristig (innerhalb der drei Jahre des Projektes) beeinflusst.
Wir planen mikrobiologische Methoden und P-31 NMR Analysen zusammen mit stabilen und radioaktiven Isotopentechniken einzusetzen. Durch das Nutzen dieser sich ergänzenden Werkzeuge können wir an exemplarischen Waldökosystemen, in denen N und P appliziert werden, P-Vorräte in den Pflanzen und im Boden quantifizieren, organische P-Spezies charakterisieren, die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft, welche Phosphatase-Gene beherbergen, bestimmen, P-Flüsse zwischen Boden- und Pflanzen quantifizieren und den Beitrag von verschiedenen Quellen für die Nährstoffversorgung von Pflanzen identifizieren.