Beziehungen zwischen Nährstoffkonzentrationen, Rohfasergehalten und Isotopensignalen von Grünlandbiomasse zu Biodiversitätsmustern, Ökosystemprozessen und der Landnutzungsintensität mit Hilfe multitemporaler Daten aus Nahinfrarot Spektroskopie (NIRS)


Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Norbert Hölzel

Dr. Till Kleinebecker

Dr. Valentin Klaus

(Universität Münster)

Ziele

Die AG Ökosystemforschung am Institut für Landschaftsökologie der Universität Münster beteiligt sich als Teilprojekt BioComp an den Biodiversitäts-Exploratorien. Es wird die zeitliche und räumliche Variabilität der kompositorische Eigenschaften in der Grünlandbiomasse untersucht und die gefundenen Muster in Beziehung zu Landnutzung, Diversität, Ökosystemprozessen gesetzt.

Hypothesen

1.    Delta-15N ist positiv mit der aktuellen und historischen Landnutzungsintensität korreliert; für  delta-13C gilt dieser Zusammenhang nicht.
2.    Delta-15N ist negativ mit dem Pflanzenartenreichtum korreliert und reichert sich mit sinkenden P Konzentrationen in der Biomasse ab; für delta-13C besteht dieser Zusammenhang nicht.
3.    Sowohl Nährstoffkonzentrationen als auch delta-15N und delta-13C in Grünlandbiomasse spiegeln interannuelle Witterungsschwanken wieder.
4.    Die jährliche Schwankung der Isotopensignale und der Nährstoffkonzentrationen ist in artenreichem geringer als in artenarmem Grünland.

Methoden

Die Messung von Pflanzeninhaltstoffen ist sehr zeit- und kostenintensiv, derartige Daten sind daher in der Regel nicht in großem Umfang bzw. ausreichender zeitlicher und räumlicher Auflösung vorhanden. Für die Deutung von Diversitätsmustern sind Informationen zur chemischen Zusammensetzung der Biomasse jedoch von zentraler Bedeutung. Um diese Beschränkungen zu überwinden hat BioComp in der ersten Projektphase (2009-2011) die innovative Technik der Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRS) zur günstigen und schnellen Messung der chemischen Zusammensetzung von Pflanzenbiomasse eingesetzt. Es wurden Vorhersagemodelle für C, N, P, K, Ca, Mg, NDF, ADF, ADL, Zellulose und den Aschegehalt entwickelt.
Das Fortsetzungsprojekt
(2011-2014) wird die bereits vorhandenen Vorhersagemodelle nutzen und darüber hinaus Kalibrationen für delta-15N und delta-13C in Grünlandbiomasse entwickeln. Diese Kalibrationen können auf bereits existierende sowie neu aufgezeichnete Spektren angewandt werden, so dass ein fünfjähriger Datensatz mit verschieden chemischen Charakteristika der Biomasse für die 150 Experimentier plots im Grünland erzeugt werden kann. Neben unseren eigenen Forschungsfragen, können die Kalibrationsmodelle von anderen Teilprojekten für eine schnelle und günstige Messung der chemischen Zusammensetzung von Grünlandbiomasse  genutzt werden, was vielfältige Möglichkeiten der synthetischen Datenauswertung eröffnet.

 

 

BioComp Bild
Ernte von Biomasse
Labor