Bodenerwärmungs-Experiment Achenkirch

Bis heute ist noch nicht vollständig geklärt wie sich die Klimaerwärmung auf die Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe von Waldböden in den Alpen auswirkt. Alpine Waldböden speichern große Mengen Kohlenstoff, die im Zuge der globalen Erwärmung in die Atmosphäre gelangen könnten. Höhere Temperaturen regen die Aktivität von Mikroorganismen an, welche organische Substanzen im Boden zersetzten und dabei CO2 produzieren. Neben CO2 kann durch die Erwärmung auch die Produktion von anderen starken Treibhausgasen wie z.B. Lachgas (N2O) steigen. Wie stark sich die Treibhausgas-Produktion im Boden ändert hängt von der Intensität und Dauer der Erwärmung, aber auch von der verfügbaren Menge der organischen Bodensubstanz, deren chemischer Qualität, und der Reaktion der Mikroorganismen auf die Temperaturerhöhung ab. Durch die erhöhte mikrobielle Aktivität kann etwa die Verfügbarkeit von leicht abbaubarer organischer Substanz mit der Zeit abnehmen. Die Auswirkungen der Erwärmung können sich daher mit der Zeit verändern. Experimentelle Langzeit-Versuche im Freiland sind eine der wenigen Möglichkeiten um die langfristigen Auswirkungen der globalen Erwärmung auf den Kohlenstoff- und auf Nährstoff- Kreisläufe von Wäldern zuverlässig abzuschätzen. Im Bodenerwärmungs-Experiment Achenkirch wird seit 2004 ein Bodentemperaturanstieg um 4C simuliert. Der Waldboden wird dazu mit Hilfe von Heizkabeln erwärmt. Die künstliche Bodenerwärmung hat den CO2-Ausstoß aus dem Boden um ca. 40% erhöht, die N2O Freisetzung anfänglich sogar um ca. 50%. Im Gegensatz zu anderen Langzeitexperimenten hat der CO2 Ausstoß während der mittlerweile 10-jährigen Erwärmung nicht abgenommen. Dies ist vermutlich auf die ausgesprochen hohe, für alpine Waldböden typische, Kohlenstoffkonzentration im Boden zurückzuführen. Das beantragte Projekt sieht eine Verlängerung dieses einzigartigen Langzeit- Versuchs vor (weltweit gibt es nur eine Handvoll Experimente mit ähnlich langer Erwärmungsdauer). Die Verlängerung des Erwärmungsexperiments ermöglicht uns Veränderungen im Bodenkohlenstoff auf zweierlei Arten abzuschätzen, (i) aus den gemessenen Kohlenstoff-Flüssen, und (ii) aus dem Vergleich der Kohlenstoff-Pools auf erwärmten und unbehandelten Flächen. Der Bodenkohlenstoff von erwärmten und unbehandelten Flächen wird physikalisch in verschiedene, labile und stabile Pools, fraktioniert. Anschließend wird mittels Radiokarbon das Alter der unterschiedlichen Kohlenstoff- Pools bestimmt. Die Anwendung neuester biogeochemischer Modelle erlaubt uns, den Erwärmungseffekt auf verschiedene Kohlenstoff-Pools abzuschätzen. Wir werden ein besonderes Augenmerk auf die Interaktion von Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorkreisläufen legen. Erwärmungseffekte an der Schnittstelle Pflanze/Boden werden intensiv untersucht (Feinwurzel, Mycorrhizapilze) und die Auswaschung von Kohlenstoff und Nährstoffen wird quantifiziert. Durch die Integration von oberirdischen Komponenten kann eine langfristige Abschätzung der Folgen der Erwärmung auf das Wald-Ökosystems erfolgen eine Grundlage für künftige Treibhausgas- Berichterstattung.