Carbonylsulfidaustausch in Böden

Die Bruttoprimärproduktion (GPP), das ist die Bruttoaufnahme von Kohlendioxid (CO2) durch Pflanzen, ist die primäre Steuergröße der momentanen Landkohlenstoffsenke. Leider ist es, zumindest auf der Skala von Ökosystemen, unmöglich diese direkt zu messen und so müssen indirekte Ansätze verwendet werden um die GPP abzuschätzen. Unter diesen werden seit jüngster Zeit Messungen des Carbonylsulfid (COS oder OCS) Austausch als neuartige und möglicherweise robustere Möglichkeit zur Abschätzung der GPP kolportiert. Dieser Ansatz basiert auf einer Reihe von Annahmen eine wesentliche dabei ist das Senken bzw. Quellen von COS in einem Ökosystem, abgesehen von Blättern, vernachlässigt werden können bzw. direkt gemessen oder auf Basis von einfach zu messenden Größen vorhergesagt werden können. Die klar am wichtigsten Senke/Quelle für COS die nicht den Blättern zuzuschreiben ist, sind Böden. Innerhalb der letzten Jahre hat sich gezeigt dass COS in Böden, gesteuert von biotischen wie auch abiotischen Prozessen, sowohl aufgenommen als auch abgegeben werden kann. Die relative Größenordnung dieser beiden Prozesse, in Verbindung mit der Konzentration von COS und der Diffusivität des Bodens, bestimmt ob ein Boden eine Quelle bzw. Senke für COS ist. Bis heute gibt es allerdings keine Übereinstimmung dahin gehend welche Umstände dazu führen dass ein Boden eine Senke oder eine Quelle für COS ist und auch die Größenordnung der verfügbaren Daten zur Senken/Quellenstärke von COS variieren stark zwischen den publizierten Studien. Um die Nutzung von COS als Annäherung für die GPP auf einen solide Basis zu stellen ist es das übergeordnete Ziel des beantragten Projekts zu verallgemeinerbaren Schlussfolgerung dahin gehend zu kommen, wo, wann und warum Aufnahme die Abgabe von COS in Böden überwiegt bzw. umgekehrt und wie dies den Austausch von COS durch die Boden-Atmosphäre-Schnittstelle beeinflusst. Dazu planen wir einen experimentellen Ansatz der die biotischen und abiotischen Beiträge zum gesamten COS Bodenfluss anhand der global wichtigsten Bodentypen quantifiziert, die bisher vernachlässigte Rolle von Wurzeln untersucht und all diese Daten einem bestehenden Modellansatz vereint, der im Feld mit experimentellen Daten getestet wird.

Die Bruttoprimärproduktion (GPP), das ist die Bruttoaufnahme von Kohlendioxid (CO2) durch Pflanzen, ist die primäre Steuergröße der momentanen Landkohlenstoffsenke. Leider ist es, zumindest auf der Skala von Ökosystemen, unmöglich diese direkt zu messen und so müssen indirekte Ansätze verwendet werden um die GPP abzuschätzen. Unter diesen werden seit jüngster Zeit Messungen des Carbonylsulfid (COS oder OCS) Austausches als neuartige und möglicherweise robustere Möglichkeit zur Abschätzung der GPP kolportiert. Dieser Ansatz basiert auf einer Reihe von Annahmen eine wesentliche dabei ist das Senken bzw. Quellen von COS in einem Ökosystem, abgesehen von Blättern, vernachlässigt werden können bzw. direkt gemessen oder auf Basis von einfach zu messenden Größen vorhergesagt werden können. Die klar wichtigste Senke/Quelle für COS die nicht den Blättern zuzuschreiben ist, sind Böden. Innerhalb der letzten Jahre hat sich gezeigt, dass COS in Böden, gesteuert von biotischen wie auch abiotischen Prozessen, sowohl aufgenommen als auch abgegeben werden kann. Die relative Größenordnung dieser beiden Prozesse bestimmt ob ein Boden eine Quelle bzw. Senke für COS ist. Bis heute gibt es allerdings keine Übereinstimmung dahin gehend welche Umstände dazu führen dass ein Boden eine Senke oder eine Quelle für COS ist und auch die Größenordnung der verfügbaren Daten zur Senken/Quellenstärke von COS variieren stark zwischen den publizierten Studien. Um die Nutzung von COS als Annäherung für die GPP auf eine solide Basis zu stellen war es das übergeordnete Ziel des beantragten Projekts zu verallgemeinerbaren Schlussfolgerung dahin gehend zu kommen, wo, wann und warum Aufnahme von COS in Böden gegenüber Abgabe überwiegt bzw. umgekehrt und wie dies den Austausch von COS durch die Boden-Atmosphäre-Schnittstelle beeinflusst. Dazu wurde eine Reihe von Experimenten mit Böden mit und ohne Pflanzenwurzeln, mit aus Böden isolierten Pilzen und mit Streu von verschiedenen Pflanzenarten durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Vorhandensein von Pflanzenwurzeln zu einer Aufnahme von COS führt, was wichtige Implikationen für die Abschätzung des globalen COS-Austausch durch Böden hat, da diese überwiegend auf wurzelfreien, gesiebten Bodenproben basieren. Unsere Untersuchungen zeigen weiter, dass es artspezifische Unterschiede zwischen typischen in Böden vorkommenden Pilzarten gibt und dass die Zusammensetzung der Pilzgemeinschaft Auswirkungen auf den COS-Austausch von Böden hat. Schlussendlich zeigen unsere Ergebnisse, dass UV-Licht zu einer Freisetzung von COS von Pflanzenstreu führt, was wiederum bedeutet dass Modelle zukünftig die Quantität und Qualität der den Pflanzenbestand durchdringenden Sonnenstrahlung simulieren sollten um diese abiotische Produktion von COS an der Bodenoberfläche simulieren zu können.