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Pflanzenverfügbare Stickstoffpools und mikrobielle Aktivität ausgewählter Nadel- und Laubwaldböden des Wienerwaldes

Martin Hampl

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Geographie

Betreuer*in

Erich Inselsbacher

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DOI

10.25365/thesis.56567

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-22751.56286.500861-8

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Kurzfassung Der Stickstoffkreislauf in Waldböden ist ein komplexes System, welches durch eine Vielzahl an Umweltfaktoren beeinflusst und verändert werden kann. Mikroorganismen im Boden und andere natürliche und auch anthropogene Faktoren sorgen durch den Prozess der Stickstofffixierung dafür, dass das Stickstoffgas, welches in der Atmosphäre vorliegt, in pflanzenverfügbares und anorganisches Ammonium umgewandelt wird. Ammonium wird mittels nitrifizierender Bakterien über Nitrit zu Nitrat umgewandelt. Nitrat kann weiters durch den Prozess der Denitrifizierung über Lachgas zu Stickstoffgas rückgewandelt oder durch die Assimilation mit der Hilfe von Pflanzen in Aminosäuren oder Proteine umgewandelt werden. Der gelöste organische Stickstoff, welcher unter anderem Aminosäuren inkludiert und eine wichtige Stickstoffquelle für Mikroorganismen ist, ist ebenfalls ein wichtiger Bestandteil des Stickstoffkreislaufs. Der gesamt gelöste Stickstoff ergibt sich aus der Summe des gelösten organischen Stickstoff und der anorganischen Komponenten: Nitrat, Nitrit und Ammonium. Die mikrobielle Biomasse, zu welcher Bakterien, Archaea und Pilze gehören, stellt einen weiteren wichtigen Abschnitt im Stickstoffkreislauf und zusätzlich einen wichtigen Speicher für Stickstoff und Kohlenstoff dar. Die Biomasse kann des Weiteren etwas über die Respiration aussagen. Die substratinduzierte Respiration, welche in der Masterarbeit die potentielle mikrobielle Aktivität im Boden repräsentiert, wird mittels des Entweichens von Kohlenstoffdioxid gemessen. Veränderungen in der mikrobiellen Biomasse können zu einem Ungleichgewicht in der Bodenatmung führen. Im Fokus dieser Arbeit stehen Stickstoffpools, mikrobielle Biomasse und potentielle mikrobielle Aktivität in ausgewählten Böden von Rotbuchen (Fagus sylvatica) und gemeinen Fichten (Picea abies) des Wienerwaldes. Es wurden insgesamt neun Parameter analysiert: Ammonium, Nitrit, Nitrat, gesamt gelöster Stickstoff, gelöster organischer Stickstoff, mikrobielle Biomasse (Stickstoff), mikrobielle Biomasse (Kohlenstoff), substratinduzierte Respiration und das Stickstoff-/Kohlenstoffverhältnis der mikrobiellen Biomasse. Insgesamt wurden zwei Buchenwald- und zwei Fichtenwaldstandorte untersucht. Pro Waldstandort wurden fünf kleinere Flächen zu je 1 m2ausgewählt, an denen jeweils drei Replikate entnommen wurden, wodurch sich eine Gesamtanzahl von 60 Bodenproben ergab. Die Bodenproben wurden ins Labor gebracht und anschließend sofort weiterverarbeitet. Ergebnisse zeigten, dass manche Stickstoffpools in Böden von Nadelwäldern geringer waren als in jenen von Laubwäldern. Signifikante Unterschiede (p<0,05) zwischen den Laub- und Nadelwaldstandorten wurden für Nitrat, gelösten organischen Stickstoff, gesamt gelösten Stickstoff und das C/N-Verhältnis gefunden. Diese Effekte sind auf Unterschiede im Alter der Waldstandorte sowie auf die Zusammensetzung des Unterwuchses zurückzuführen. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die verschiedenen pflanzenverfügbaren Stickstoffformen sehr stark durch die Vegetation beeinflusst werden. Zukünftige Studien sollen die Umsetzungsraten von Stickstoff und bestimmte Enzymaktivitäten, welche in den Stickstoffkreislauf involviert sind, betrachten, damit die zugrundeliegenden Mechanismen genauer untersucht werden können.

Abstract

(Englisch)

Abstract The nitrogen cycle is a complex system in forest soils, which is influenced by a variety of environmental factors. Microorganisms in soil and other natural and anthropogenic processes ensure that nitrogen gas, which is present in the earth’s atmosphere, is converted into ammonium. Ammonium is converted over nitrite to nitrate by the activity of nitrifying bacterias. Nitrate can be reconverted over nitrous oxide to nitrogen gas by the process of denitrification or can be transferred through assimilation with the help of plants to amino acids or proteins. Dissolved organic nitrogen, which includes amino acids and therefore is an important nitrogen source for microorganisms, is another essential component of the nitrogen cycle. The total organic nitrogen is the result of the sum of the dissolved organic nitrogen and the anorganic components: Nitrate, nitrite and ammonium .The microbial biomass, to which bacterias, archaea and and fungi belong, constitute another important segment of the nitrogen cycle and additionally an important storage for nitrogen and carbon. Furthermore the biomass can say something about the respiration in soil. The substrate induced respiration, which represents the master thesis’ potential microbial activity in soil, is measured by the volatilization of carbon dioxide. Changes in the microbial biomass lead to an imbalance in soil respiration. The focus of this master thesis is on nitrogen pools, microbial biomass and potential microbial activities in soils of selected European beech (Fagus sylvatica) and Norway spruce (Picea abies) forest sites within the Wienerwald-region. Altogether nine components of the nitrogen cycle have been analyzed: Ammonium, nitrite, nitrate, total dissolved nitrogen, dissolved organic nitrogen, microbial biomass (nitrogen), microbial biomass (carbon), the C/N ratio of the microbial biomass and substrate-induced respiration. In total, two beech and two spruce forests were chosen and at each location five sub-sites were chosen for sampling. At each sub-site three replicate soil samples were taken, resulting in a total amount of 60 soil samples. Soils were transferred to the laboratory and immediately processed. Results showed that some, but not all, nitrogen pools of spruce forest soils were lower than soils of beech forests. Nitrate, total dissolved nitrogen, dissolved organic nitrogen and the microbial biomass C/N-ratio showed significant differences between different locations. The most likely reasons for these findings are differences in forestage and different under story vegetation. The results of this preliminary study indicate that the relative importance of different plant-available nitrogen forms is strongly influenced by the vegetation. Future studies should consider estimating nitrogen transformation rates and specific enzyme activities involved in the nitrogen cycle in order to investigate the underlying mechanisms as well.

Autor*innen

Martin Hampl

Haupttitel (Deutsch)

Pflanzenverfügbare Stickstoffpools und mikrobielle Aktivität ausgewählter Nadel- und Laubwaldböden des Wienerwaldes

Publikationsjahr

2019

Umfangsangabe

83 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karte

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Erich Inselsbacher

Klassifikation

38 Geowissenschaften > 38.95 Umweltgeologie, Geoökologie

AC Nummer

AC15380958

Utheses ID

49970

Studienkennzahl

UA | 066 | 855 | |

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Schlagwörter