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Nitrogen transformations during litter decomposition
Maria Mooshammer
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Wolfgang Wanek
Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30238.27897.736354-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Prozesse des Stickstoffkreislaufes haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Funktion und Struktur von Ökosystemen. Streuabbau und die folgende mikrobielle Nährstoffausschüttung sind komplexe Prozesse, die durch viele Faktoren, u.a. die Aktivität und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft und die Qualität der Streu, reguliert sind. Wir führten ein 6-monatiges Streuabbauexperiment durch. Dafür verwendeten wir unterschiedliche Buchenstreu, die sich in elementarer und stöchiometrischer Qualität (C:N:P) unterschieden. Die mittlere Verweildauer von Aminosäuren, Ammonium und Nitrat reichte von 0,4 bis 38,3 h. Die Bruttoraten von Proteindepolymerisierung, N Mineralisierung und Nitrifizierung zeigten eine signifikante Korrelation mit den zugehörigen Bruttoimmobilisierungsraten (R²≥20,2%, P≤0,0036). Die Bruttonitrifizierungsraten waren stark korreliert mit den Brutto-N-Mineralisierungs- und den NH4+-Immobilisierungsraten (R²≥57,6%, P<0,0001). Bruttoraten von Proteindepolymerisierung, N-Mineralisierung und Nitrifizierung waren negativ mit dem C:N-Verhältnis von der Streu korreliert (R²≥12,8%, P≤0,0234). Dabei waren die Zusammenhänge der anorganischen N-Umsetzungsraten stärker als die von der Proteindepolymerisierung (R²≥36,4%, P<0,0001). Die Bruttoproteindepolymerisierungsrate war negativ mit dem mikrobiellen C:N-Verhältnis korreliert (R²=27,4%, P=0,0005). Im Vergleich dazu zeigten Bruttoraten von N-Mineralisierung und Nitrifizierung eine positive Korrelation mit dem mikrobiellen C:N-Verhältnis (R²≥29,8%, P≤0,0003). Die Ergebnisse zeigen, dass die löslichen N-Pools während des Streuabbaus sehr dynamisch waren. Der mikrobielle N-Bedarf und das N-Angebot waren stark co-reguliert. Die Faktoren, die die N-verbrauchenden und -produzierende Prozesse kontrollieren, beeinflussen während des Streuabbaus gleichermaßen die Umsetzungsraten sowie die dazugehörigen Immobilisierungsraten. In dieser Studie wurden 50% des während des Streuabbaus produzierte Ammoniums nitrifiziert. Die Ergebnisse deuten auf eine Veränderung in der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft während dem Streuabbau hin, die zu veränderten N-Ausschüttungen geführt haben könnte. Die Prozesse, die metabolisch kontrolliert sind (anorganischer N-Kreislauf) waren stärker durch die Ressourcestöchiometrie kontrolliert als die Prozesse, die durch extrazelluläre Enzyme katalysiert sind.
Abstract
(Englisch)
Nitrogen cycling processes have a profound effect on ecosystem function and structure. Litter decomposition and the subsequent N release by the microbial decomposer community are complex processes which are regulated by many factors including the activity and structure of the microbial community and the quality of litter. We conducted a mesocosm-experiment over a period of 6 months using beech litter varying in elemental and stoichiometric quality (C:N:P). The mean residence times for amino acids, ammonium and nitrate ranged between 0.4 and 38.3 h. Gross protein depolymerization, N mineralization and nitrification rates were significantly correlated with the respective gross immobilization rates (R²≥20.2%, P≤0.0036). Gross nitrification rate was highly correlated with gross N mineralization and NH4+ immobilization rate (R²≥57.6%, P<0.0001). Gross protein depolymerisation, N mineralization and nitrification rates were negatively related to litter C:N ratio (R²≥12.8%, P≤0.0234), where the correlations were stronger for inorganic N cycling processes than for gross protein depolymerization (R²≥36.4%, P<0.0001). Gross protein depolymerization rate was negatively correlated with microbial C:N ratio (R²=27.4%, P=0.0005). In contrast, N mineralization and nitrification were positively correlated with microbial C:N ratio (R²≥29.8%, P≤0.0003). These results show that the soluble N pools were highly dynamic. The microbial N demand and N supply were tightly co-regulated and factors controlling N consumptive and productive processes equally affected N transformation rates and their respective immobilization rates in decomposing litter. In this study a major fate of NH4+ produced by N mineralization during litter decomposition was nitrification. The results indicate a shift in the microbial community structure which might account for the different N release patterns. Controls of resource stoichiometry were stronger on the processes being metabolically controlled (inorganic N cycling) than catalyzed by extracellular enzymes.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Gross rates beech microbial immobilization nitrification nitrogen mineralization ecological stoichiometry protein depolymerization nitrogen cycling litter decomposition
Schlagwörter
(Deutsch)
Bruttoraten Buche Mikrobielle Immobilisierung Nitrifizierung Stickstoffmineralisierung Ökologische Stöchiometrie Proteindepolymerisierung Stickstoffkreislauf Streuabbau
Autor*innen
Maria Mooshammer
Haupttitel (Englisch)
Nitrogen transformations during litter decomposition
Paralleltitel (Deutsch)
Stickstoffumwandlungen während des Streuabbaus
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
51 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Wolfgang Wanek
Klassifikation
42 Biologie > 42.91 Terrestrische Ökologie
AC Nummer
AC08451318
Utheses ID
11568
Studienkennzahl
UA | 444 | | |
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