Böden spielen im globalen Kohlenstoffkreislauf eine wichtige Rolle, da sie in der organischen Substanz viel Kohlendioxid (CO2) speichern können. Wir erforschen, ob Böden durch den Klimawandel und Bodennutzungsänderungen zu CO2-Quellen oder Senken werden.
Inhalt ¶
In der Schweiz speichern Böden etwa 80% des terrestrischen Kohlenstoffs in der organischen Bodensubstanz und mehr als 7-8 Mal so viel Kohlenstoff wie die Atmosphäre als CO2. Die Umsetzung von Bodenkohlenstoff hängt von der Temperatur, der Feuchte sowie der Menge und Qualität des Streueintrags ab. Klima- und Landnutzungsveränderungen wirken sich deshalb auf den Austausch von Kohlenstoff zwischen Atmosphäre, Vegetation und Böden aus. Insbesondere bei Waldstörungen durch Stürme, Insektenbefall oder intensive Waldbewirtschaftung können grosse Mengen an Kohlenstoff aus Böden verloren gehen.
Wir erforschen … ¶
…wie viel und in welcher Form Schweizer Waldböden Kohlenstoff speichern.
…wie sich Erwärmung, Trockenheit und Störungen auf den Bodenkohlenstoff auswirken.
…welche Folgen klimabedingter Vegetationswandel auf die Kohlenstoffspeicherung hat.
…wie Aufforstung und Bewirtschaftung den Bodenkohlenstoff verändert.
…wie sich das Auftauen des Permafrosts auf die CO2-Bilanz alpiner Böden auswirkt.
Um diese Prozesse zu verstehen… ¶
…manipulieren wir Temperaturen und Wasserverfügbarkeit in Freiland- und Laborversuchen und messen die Reaktion der Kohlenstoff-Flüsse.
…setzen wir stabile Isotope und Radiocarbon ein, um den Kohlenstoff-Umsatz in Böden genau zu verfolgen und damit das Prozessverständnis zu verbessern.
… messen wir auf Langzeit-Monitoring-Flächen die Kohlenstoff-Flüsse in Waldökosystemen.
…bestimmen wir in systematischen Erhebungen die Kohlenstoff-Vorräte Schweizer Waldböden.
Die Böden des Tessins speichern pro Fläche am meisten Kohlenstoff in den Schweizer Waldböden. Die schwarze Farbe stammt von den hohen Gehalten an ‚Black Carbon’ – Überbleibsel und Zeugen häufiger Waldbrände. Photo: Marco Walser, WSL.
Organische Bodensubstanz ist ein Kontinuum von frischer Streu bis zu stark umgewandeltem 'Humus', und reicht von einfachen niedermolekularen Komponenten bis zu komplexen, hochmolekularen Verbindungen. Die langfristige Kohlenstoffspeicherung wird vor allem durch die Wechselwirkungen organischer Bodensubstanz mit Mineralen bestimmt. Foto: Beat Frey, WSL
Mit einem grossen Netz sammeln wir Laubstreu, die wir vorgängig mit Isotopen markiert haben. Die Laubstreu wird wieder auf verschiedenen Waldböden verteilt. Damit können wir verfolgen, wie viel der Streu abgebaut, ausgewaschen oder durch Bodenfauna in den Mineralboden eingebaut wird. Bild: Frank Hagedorn, WSL
In einem Bewässerungsversuch in einem trockenen Föhrenwald (Pfynwald, Wallis) hüllten wir 100 Jahre alten Föhren in Plastikfolien ein. Anschliessend setzten wir sie hochmarkiertem 13CO2 aus. Vier Tage später erreichte diese Markierung den Boden und verteilte sich bis zu 6 m Entfernung von dem Föhrenstamm. Trockenheit verlangsamte und reduzierte den Kohlenstofftransfer in den Boden. Bild: Frank Hagedorn, WSL
Kontakt ¶
Publikationen ¶
Guidi C., Frey B., Brunner I., Meusburger K., Vogel M.E., Chen X., … Hagedorn F. (2022) Soil fauna drives vertical redistribution of soil organic carbon in a long‐term irrigated dry pine forest. Glob. Chang. Biol. 28(9), 3145-3160. https://doi.org/10.1111/gcb.16122 Institutional Repository DORA
Hagedorn F., Gavazov K., Alexander J.M. (2019) Above- and belowground linkages shape responses of mountain vegetation to climate change. Science. 365(6458), 1119-1123. https://doi.org/10.1126/science.aax4737 Institutional Repository DORA
Hagedorn F., Krause H.M., Studer M., Schellenberger A., Gattinger A. (2018) Boden und Umwelt: organische Bodensubstanz, Treibhausgasemissionen und physikalische Belastung von Schweizer Böden. Thematische Synthese TS2 des Nationalen Forschungsprogramms «Nachhaltige Nutzung der Ressource Boden» (NFP 68): Vol. 2. Bern: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung. 93 p. Institutional Repository DORA
Gosheva S., Walthert L., Niklaus P.A., Zimmermann S., Gimmi U., Hagedorn F. (2017) Reconstruction of historic forest cover changes indicates minor effects on carbon stocks in Swiss forest soils. Ecosystems. 20(8), 1512-1528. https://doi.org/10.1007/s10021-017-0129-9 Institutional Repository DORA
Hiltbrunner D., Zimmermann S., Hagedorn F. (2013) Afforestation with Norway spruce on a subalpine pasture alters carbon dynamics but only moderately affects soil carbon storage. Biogeochemistry. 115(1-3), 251-266. https://doi.org/10.1007/s10533-013-9832-6 Institutional Repository DORA
