Das Projekt "Short- and long-term effects of fire on soil organic matter along a toposequence on Mt. Etna, Sicily" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Zürich, Geographisches Institut durchgeführt. In Mediterranean ecosystems, soil organic matter (SOM) can be directly affected by wildfires, both in terms of quantity and quality. The combustion is often incomplete, leading to the formation of pyrogenic organic matter (PyOM), a highly heterogeneous material with prevailing aromatic nature and often long residence time in soil. Focusing our attention on PyOM, we investigate a soil toposequence on the north-eastern side of Mount Etna, Italy, with six sites ranging from 500 m to 1800 m asl. A previous study on the same sites based on the radiocarbon dating of charcoal fragments and the most refractory fraction of SOM, supported the hypothesis that fire frequency is historically higher at lower elevations due to a warmer and drier climate regime. In this work, we evaluate the long-term effect of fire on the chemical and physical characteristics of SOM and, to a lesser extent also shorter-term effects using two sites having a different recent fire history. Chemical oxidation of SOM using acid dichromate are performed to evaluate the contribution of pyrogenic organic carbon (PyOC) to total SOC. Furthermore, SOM density fractions are separated and characterised for principal composition, spectroscopic properties (DRIFT and NMR), and particle morphology (SEM).
Das Projekt "Klimaerwärmung und Kohlenstoffdynamik von Waldböden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungszentrum für Wald, Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft, Institut für Waldökologie und Boden, Abteilung für Bodenökologie durchgeführt. Wie sich die Klimaerwärmung auf den organischen Kohlenstoff (C) Pool von Waldböden auswirkt ist noch nicht vollständig geklärt. Höhere Temperaturen regen die Aktivität von Mikroorganismen an. Es wird mehr organischer C umgesetzt und die CO2-Emissionen aus dem Boden (Bodenatmung) steigen. Wie stark die Bodenatmung zunimmt, hängt von der verfügbaren Menge des organischen C (Vorrat und Eintrag), dessen chemischer Qualität und der Reaktion der Mikroorganismen auf die Temperaturerhöhung ab. Die Auswirkungen der Erwärmung verändern sich mit der Zeit. Durch die erhöhte Aktivität der Mikroben kann etwa die Verfügbarkeit von leicht abbaubarer org. Substanz mit der Zeit abnehmen. Die Struktur der Mikroorganismen-Gemeinschaft kann sich mit der Zeit verändern bzw. Mikroorganismen können sich physiologisch an höhere Temperaturen anpassen. Beide Prozesse, laufen langsam ab. Kurzfristige Reaktionen auf die Erwärmung weichen daher von langfristigen ab. Um die langfristigen Auswirkungen der Erwärmung auf den C-Kreislauf von Wäldern zuverlässig abschätzen zu können, sind experimentelle Simulationen im Freiland erforderlich. Im Erwärmungs-Experiment 'Achenkirch' wird seit 2004 ein Bodentemperaturanstieg um 4 C simuliert. Speziell in den ersten Jahren (2004 - 2007) hat die experimentelle Erwärmung den CO2 Ausstoß aus dem Waldboden stark erhöht (+40Prozent). In den letzten Jahren (2008, 2009) war ein leichter Rückgang des Effekts bemerkbar. Eine Fortführung der Erwärmung ermöglicht uns, langfristige Auswirkungen auf den C-Vorrat im Boden abzuschätzen. Das Experiment ist eines von sehr wenigen in situ Erwärmungs-Experimenten weltweit, in welchem langfristige Trends erforscht werden. Die Verlängerung des Erwärmungsexperiments ermöglicht uns C-Pool Veränderungen auf zweierlei Arten abzuschätzen, (i) aus den gemessenen C-Flüssen der letzten 9 Jahre, und (ii) aus dem Vergleich der C-Pools auf erwärmten und unbehandelten Flächen (2013). Durch die Integration von oberirdischen Komponenten kann eine langfristige Abschätzung der Folgen der Erwärmung auf C-Flüsse und Pools des Wald-Ökosystems erfolgen - eine Grundlage für künftige Kyoto Berichterstattung. Um funktionelle Abläufe im Boden besser zu verstehen ist es nötig, die heterogene organische Bodensubstanz in labile und stabile Fraktionen aufzutrennen. Die org. Substanz wird physikalisch fraktioniert und die Umsatzzeit der einzelnen Fraktionen wird mittels Radiokarbon (14C) Messung bestimmt. Die Umsatzzeiten der einzelnen Fraktionen geben Aufschluss über die Auswirkungen der Erwärmung auf labile und rekalzitrante C-Pools. Durch eine detailierte chemische Analyse der verschiedenen org. C-Pools sollen neue Einblicke in die Funktionsweise des Boden-C Kreislaufs gewonnen werden. usw.