Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 562: Dynamik von Bodenprozessen bei extremen meteorologischen Randbedingungen, Teilprojekt: Response of belowground carbon, sulphur and iron cycling in fen soils" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Hydrologie, Limnologische Forschungsstation.Climate models predict increases in summer drought and intensive rainfalls in temperate and northern latitudes, which may alter the hydrologic and redox regime of wetlands, the single most important terrestrial carbon storage. The impact of drying and rewetting and potential inundation on ecosystem production and belowground carbon cycling and the coupling with redox processes, in particular of sulfur and iron, is not well understood to date. In this project the hydrologic regime of a wetland will be altered experimentally and the consequences on carbon cycling be analyzed and simulated. To this end, changes in soil water contents, temperatures and respiration rates will be quantified during and after manipulation. The availability, production, and consumption of relevant electron acceptors for respiration, i.e. oxygen, nitrate, sulfate, ferric iron, humic substances, is studied, as their dynamics strongly influences methane production. A laboratory study will serve to analyze the impact of a range of temperatures and drying intensity and duration on respiration. The obtained data will be combined with the data of the previous controlled mesocosm and field study to simulate the impact of hydrologic change on carbon cycling and methane dynamics using the ecosystem model ECOSYS. The parameterized and tested model will be used to simulate and analyze the interaction of biogeochemical processes occurring during drying and rewetting and the impact on carbon cycling on the decadal time scale.
Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 562: Dynamik von Bodenprozessen bei extremen meteorologischen Randbedingungen, Teilprojekt: Structural and Functional Links between Denitrifiers, Fermenters and Methanogens: Impact on Greenhouse Gases" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Mikrobiologie (ifmb).Fens emit the greenhouse gases methane (CH4) and nitrous oxide (N2O). In the fen evaluated in the previous funding period, pore-water methane concentrations and methanogenic potentials were lower after experimental drying in 2006, whereas anaerobic CO2-production potentials, surface-near nitrate concentrations, and nitrous oxide emissions were higher. Thus, the methanogenic food chain and denitrification were affected by drying. The new objectives of the next funding period are to identify the effect of intensified drying and rewetting, as well as flooding on the structure and activity of (i) fermenters, (ii) methanogens, and (iii) denitrifiers. Denitrifier diversity will be identified by functional gene analysis (narG and nosZ) and cultivation methods. Novel organisms will be ecophysiologically characterized and taxonomically validated. Comparative mRNA and DNA based T-RFLP analyses of functional genes, qPCR, and 16S rRNA-based microarray analyses will be used to detect changes in community structure of active organisms. Michaelis-Menten-kinetics of fermenters, methanogens, and denitrifiers will be applied to identify community structure-related activity changes and thus elucidate structure-function relationship of greenhouse-gas producing organisms in fens.
Das Projekt "Auswirkung von Austrocknung und Wiederbefeuchtung auf Kohlenstoff, Schwefel und Eisenkreislauf in Niedermoorböden" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Fachgruppe Geowissenschaften, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Hydrologie.Klimamodelle sagen eine Zunahme von Sommertrockenheit mit Starkregenereignissen in mittleren und nördlichen Breiten vorher, die das hydrologische Regime von Feuchtgebieten, einem Kohlenstoffspeicher von globaler Bedeutung verändern. Die Auswirkungen von verstärkter Austrocknung und Wiederbefeuchtung, sowie möglicher Vernässung, auf Produktivität, Bodenatmung, Methanemissionen und die Kopplung des Kohlenstoffkreislaufes an Redoxprozesse im Boden ist bislang ungenügend verstanden. Im Projekt wird das hydrologische Regime eines Niedermoores experimentell verändert und die Konsequenzen für die wesentlichen Umsetzungen analysiert die zum Kohlenstoffkreislauf beitragen. Zu diesem Zweck wird die Veränderung in Bodenwassergehalten, -temperaturen und -respiration quantifiziert. Die Verfügbarkeit, Produktion und der Verbrauch von relevanten Elektronenakzeptoren für die Bodenatmung wird bestimmt, da diese die Methanbildungsrate im Boden maßgeblich beeinflussen. Eine Laborstudie dient der Untersuchung der Wirkung einer Bandbreite von Austrocknungsbedingungen auf Respirationsraten. Diese und zuvor gewonnen Datensätze werden genutzt um Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf mit dem Ökosystemmodell ECOSYS zu analysieren. Hierbei steht zunächst die kausale Prozessanalyse und schließlich die Simulation von zu erwartenden Veränderungen auf der Zeitskala von Jahrzehnten im Vordergrund. Hauptauftragnehmer im Ausland: University Guelph; Guelph; Kanada.
Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 562: Dynamik von Bodenprozessen bei extremen meteorologischen Randbedingungen, Teilprojekt: Prozesse der OBS-Transformation durch extreme Austrocknung und Wiederbefeuchtung untersucht durch substanz-spezifische Stabiliosotpenanalyse" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Bodenbiogeochemie.In neuerer Zeit werden Extremklimaereignisse wie z. B. extreme Trockenheit gefolgt von heftigen Niederschlägen auch in Europa beobachtet, wie von Klimamodellen vorausgesagt wurde. Veränderungen im Niederschlagsregime können Veränderungen der Bodenstruktur und der Qualität und des Umsatzes an organischer Bodensubstanz zur Folge haben, insbesondere in Ökosystemen, die unter dem gegenwärtigen Klima eigentlich im Gleichgewicht sind wie z. B. Waldökosysteme. In der Literatur findet man widersprüchliche Ergebnisse, was die Effekte von Austrocknung und Wiederbefeuchtung diesbezüglich betrifft. Um diese Ergebnisse zu verifizieren, erscheint die Kombination von Radio- und stabilen Isotopen mit Biomarkeranalysen die Methode der Wahl. Hierzu werden wir Tracerexperimente (13C und 15N) in den Austrocknungs- und Wiederbefeuchungsflächen sowie unter kontrollierten Bedingungen im Labor (14C, 13C und 15N) durchführen und die Isotopensignatur nicht nur in den Gesamtproben, sondern auch in chemisch definierten Pools der organischen Bodensubstanz durchführen, wie z. B. pflanzlichen und mikrobiellen Zuckern, Phospholipidfettsäuren und Benzolpolycarbonsäuren. Die Kombination von Biomarker- und Isotopenanalyse erlaubt nicht nur den Umsatz an organischen Substanzen zu quantifizieren, sie dient auch der Identifizierung der daran beteiligten Prozesse und mikrobiellen Gruppen.
