Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6766

Einfluß von Klima und Bewirtschaftung auf am N-Umsatz beteiligte mikrobielle Prozesse in Waldböden

Anita Heidenfelder

Zusammenfassung
Diese Arbeit wurde im Rahmen des SFB 433 „Buchendominierte Laubwälder unter dem Einfluß von Klima und Bewirtschaftung“ erstellt. Die SFB-Versuchsflächen, ein Nordosthang (NO) und ein Südwesthang (SW) lagen beiderseits eines schmalen Tales im Südwesten der Schwäbischen Alb in der Nähe von Tuttlingen. An jedem Hang wurde ein Schirmhieb vorgenommen und eine unbehandelte Kontrollfläche ausgewiesen. Die Schirmhiebsmaßnahme führte zu einer Erhöhung der Bodenfeuchte und der Bodentemperatur.

Im Rahmen der Arbeit wurden Netto- und Brutto-Ammonifikations- sowie –Nitrifikations-raten, mikrobielle N-Immobilisierung und Gehalte an mikrobiellem Biomasse-N untersucht. Im Vergleich der Kontrollflächen beider Hänge neigten die Böden des SW-Hanges mit Ausnahme der Netto-Ammonifikationsrate zu höheren N-Umsatzraten und höheren Gehalten an mikrobiellem Biomasse-N. Im Vergleich der Schirmhiebsflächen beider Hänge wurden ebenfalls für den SW-Hang höhere Netto-N-Umsatz- und Brutto-Nitrifikationsraten und ein höherer Gehalt an mikrobiellem Biomasse-N beobachtet. Die Brutto-Ammonifikationsraten und die N-Immobilisierung lagen in den Böden des NO-Hanges höher. Die Schirmhiebsmaßnahme führte auf dem SW-Hang zu einer Verringerung der Brutto-N-Umsatzraten und niedrigeren Gehalten an mikrobiellem Biomasse-N, aber zu einer Erhöhung der Netto-N-Umsatzraten. Die Schirmhiebsmaßnahme auf dem NO-Hang ergab erhöhte Brutto-N-Umsatzraten und eine höhere N-Immobilisierung, aber niedrigere Netto-Ammonifikationsraten und geringere Gehalte an mikrobiellem Biomasse-N.

In Laborversuchen wurde ein größerer Einfluß der Bodenfeuchte als der Bodentemperatur auf die Brutto-N-Umsatzraten beobachtet. Die höchsten Brutto-Ammonifikations- und –Nitrifika-tionsraten wurden bei 30 bzw. 45 % Bodenwassergehalt gemessen. Die Freilandmessungen zeigten zunehmende Ammonifikationsraten und abnehmende Nitrifikationsraten mit zunehmender Bodenfeuchte und stimmten in hohem Maße mit den Labordaten überein. Signifikante Unterschiede der Brutto-Ammonifikationsraten zwischen den Hängen bzw. den Bewirtschaftungsvarianten konnten im wesentlichen auf die Veränderungen des Bodenwasserregimes zurückgeführt werden.

Die Modellierung des N-Kreislaufes und der Vergleich der simulierten Raten mit den Ergebnissen der Laborversuche ergaben eine gute Übereinstimmung, zeigten aber auch die Bedeutung des schnellen Mineralisations-Immobilisierungs-Kreislauf (MIT) in diesen Böden auf.

Influence of climat and treatment on microbial processes involved in the N-cycle of forest soils

Abstract
This study was carried out within the framework of the SFB 433: “Beech dominated deciduous forests under the influence of climate and management”. The SFB sites for field measurements, one north-east slope (NE) and one south-west slope (SW) at both sides of a narrow valley, are located in the south-west of the “Schwäbische Alb” near Tuttlingen, Germany. At each slope a thinning treatment was applied whereas an untreated site was used as control. It was found that the thinning lead to higher values of soil moisture contents and soil temperatures.

During this study gross and net ammonification and nitrification, microbial N-immobilisation and the amount of microbial biomass-N were examined.

Comparing the control sites of the two slopes the soils of the SW slope tended to result in higher N-transformation rates - except for the net ammonification - and higher amounts of microbial biomass-N. Comparing the thinned sites of the two slopes, higher net ammonification, net and gross nitrification rates and higher amounts of microbial biomass-N were observed mainly for the SW slope. However, gross ammonification rates and N-immobilisation were higher at the soils of the NE slope. Thinning at the SW slope lead to lower gross N-transformation rates and smaller amounts of microbial biomass-N, but higher net ammonification and nitrification rates. Thinning at the NE slope resulted in significantly higher gross N-transformation rates and N-immobilisation, but reduced net ammonification rates and the amounts of microbial biomass-N.

Laboratory studies on gross N-transformation rates revealed a stronger influence of soil moisture than of soil temperature. The highest values for gross nitrification and gross ammonification rates were reached at soil water contents of 30 and 45 %, respectively. Field measurements showed increasing ammonification rates and decreasing nitrification rates with increasing soil moisture content and were in good agreement with laboratory data. Significant differences in gross ammonification rates between the slopes as well as between the different treatments could be mainly explained by changes in soil moisture contents.

Modelling the N-cycle and comparing the simulated rates with results from laboratory investigations showed a good agreement, but also revealed the importance of a fast mineralisation-immobilisation-turnover in these soils.

VOLLTEXT

BIBLIOTHEK