Exploratorien zur funktionellen Biodiversitätsforschung

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Wolfgang  Wilcke

Martin Schwarz
(Universität Bern)

Dr. Jan Siemens

Lisa Krüger

Daniela Pallischeck
(Universität Bonn)

Prof. Dr. Beate Michalzik

Sebastian Bischoff
(Universität Jena)

Elementkreisläufe in Wäldern und Grünländern der Biodiversitäts Exploratorien: Nachhaltige Bewirtschaftung von Ökosystemen wird durch geschlossene Element- und Nährstoffkreisläufe charakterisiert.

Hypothesen

1. Nährstoffeinträge und Elementkreisläufe im Ökosystem hängen mit der Landnutzungsintensität zusammen.

2. Die Nährelement- und Kohlenstoffauswaschung nimmt entlang eines Natürlichkeitsgradient von Wald- und Grünlandökosystemen und damit verbundener zunehmender Pflanzendiversität von Monokulturen zu naturnahen Pflanzengemeinschaften, ab.

Einleitung und Ziele

Element- und Nährstoffhaushalte von Ökosystemen gliedern sich in Eintrag (atmosphärische Deposition, Düngung), internen Umsatz und Transfer (Mineralisation, Verwitterung, Aufnahme durch die Biomasse, Translokation, Akkumulation) und Austrag (Auswaschung, gasförmige Emissionen, Ernteentzug). In natürlichen Ökosystemen tritt sowohl der interne Umsatz/Transport als auch der Export von Elementen und Nährstoffen hauptsächlich gelöst in Wasser auf.  Sowohl für die Bereitstellung als auch für die Retention von Nährstoffen sind vor allem Prozesse im Boden und im Kronenraum von Bedeutung und erfahren deshalb besondere Beachtung. Viele dieser Prozesse werden biologisch gesteuert und es wird vermutet, dass Synergien durch höhere Biodiversität das interne Recycling von Elementen und Nährstoffen begünstigen und somit Nährstoffverluste verringert werden. Deshalb werden wir Wasserflüsse und Nährstoffumsetzungsprozesse von drei unterschiedlich biodiversen Management-Systemen sowohl von Wald als auch von Grünland in jedem der drei Exploratorien bestimmen (insgesamt 54 Versuchsflächen).

Methoden

Zu diesem Zweck werden wir Freilandniederschlags-, Bestandesniederschlags- und Stammabflusssammler aufstellen, um sowohl den atmosphärischen Eintrag als auch Umsetzungsprozesse im Kronenraum zu bestimmen. Verwitterungsraten und Nährelementkreisläufe im Boden werden wir mit Hilfe von Streulysimetern und Saugkerzen aufklären. Nährelementumsätze und -quellen werden mit Stabilisotopenansätzen (?13C, ?15N, ?18O) untersucht.

Die Ergebnisse unserer Untersuchungen sind eine Voraussetzung dafür, Landnutzungs- und Biodiversitätseffekte von einander zu trennen und hinsichtlich der Auswirkungen auf Stoffkreisläufe zu bewerten.