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15N-isotope fractionation in warmed forest soils
Michaela Bachmann
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Wolfgang Wanek
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.71263
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16547.31906.573965-9
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Klimawandel und biogeochemische Kreisläufe sind eng miteinander verknüpft. Der anthropogen bedingte Anstieg des atmosphärischen CO2 verbindet den Kohlenstoff- mit dem Stickstoffkreislauf, da eine Klimaerwärmung mikrobielle Zersetzungsprozesse organischer Bodensubstanz beschleunigen kann. Dies wirkt sich auf biogeochemische Prozesse in allen Ökosystemen aus. Besonders hohe und in hohen Breitengraden gelegene Ökosysteme wie beispielsweise Bergwälder sind überproportional betroffen, da sie be- sonders empfindlich auf steigende Temperaturen reagieren. Um das vorhandene Wissen über die Reaktionen des terrestrischen Stickstoffkreislaufs und dessen Prozesse auf den Klimawandel zu festigen, zielte diese Masterarbeit darauf ab, die Auswirkungen von Klimaerwärmung auf den Stickstoffkreislauf in montanen Waldböden zu untersuchen. Dazu wurden in einem Langzeitversuch zur Bodenerwärmung in Achenkirch, Österreich, natürliche 15N-Isotopenhäufigkeiten (ausgedrückt als δ15N-Werte) von Bodenstickstoffpools gemessen. Neben einem signifikanten saisonalen Effekt auf die δ15N-Signaturen aller Pools konnte ich einen Erwärmungseffekt auf die Isotopensignaturen des Wurzelstickstoffs und des Boden-NH4+ -Pools, d.h. eine 15N-Anreicherung in diesen Pools, finden. Da Wurzeln nur als Integrator anorganischer Bodenstickstoffprozesse interpretiert werden können, deuten die Ergebnisse auf erhöhte Isotopenfraktionierung im NH4+ -Pool durch gesteigerte Nitrifizierung und damit auf eine Öffnung des Stickstoffkreislaufs in erwärmten Plots mit höheren Bodenstickstoffverlusten hin. Studien zur natürlichen 15N-Häufigkeit bergen ein großes Potenzial für die Bewertung des Status quo des Stickstoffkreislaufs in terrestrischen Ökosystemen und für die Überwa- chung von in situ Reaktionen auf den Klimawandel mit minimaler Invasion. Um potenzielle Veränderungen im biogeochemischen Stickstoffkreislauf, die durch den Klimawandel ausgelöst werden, vollständig zu erfassen, müssen mehr Ökosysteme untersucht und in globalen Metaanalysen zusammengefasst werden.
Abstract
(Englisch)
Climate change and biogeochemical cycles are strongly interlinked. The anthropogenical- ly induced rise of atmospheric CO2 connects the carbon with the nitrogen cycle as climate warming may accelerate microbial decomposition processes of soil organic matter. This affects biogeochemical processes in all ecosystems on a global scale. Especially high alti- tude/latitude ecosystems like montane forests are disproportionately affected, as they are particularly sensitive to increasing temperatures. To consolidate the existing knowledge about the responses of terrestrial nitrogen cycling processes to climate change, this mas- ter thesis aimed to study the effects of long-term soil warming on the nitrogen cycle in montane forest soils. For this, natural 15N-isotopic natural abundances (expressed as δ15N values) of soil nitro- gen pools were measured in a long-term soil warming experiment in Achenkirch, Austria. Besides a significant seasonal effect on δ15N signatures of all pools, I found a warming ef- fect on the isotopic signatures of root nitrogen and the soil NH4+ pool, i.e. a 15N enrichment in these pools. As roots can only be considered an integrator of inorganic soil nitrogen pro- cesses, the results suggest elevated isotope fractionation in the NH4+ pool through increa- sed nitrification and therefore an opening of the nitrogen cycle in warmed plots with greater soil nitrogen losses. Natural 15N abundance studies hold great potential for evaluating the status quo of the ni- trogen cycle in terrestrial ecosystems and to monitor in situ responses to climate change with minimal invasion. To fully grasp potential changes in the biogeochemical nitrogen cycle triggered by climate change, more ecosystems need to be studied and synthesized in global meta-analyses.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Deutsch)
Klimawandel 15N Isotop Langzeit-Erwärmungsexperiment Stickstoffzyklus Nitrifizierung.
Schlagwörter
(Englisch)
Climate Change 15N natural abundance long time warming N-cycle nitrification
Autor*innen
Michaela Bachmann
Haupttitel (Englisch)
15N-isotope fractionation in warmed forest soils
Paralleltitel (Deutsch)
15N-Isotopenfraktionierung in erwärmten Waldböden
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
57 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Wolfgang Wanek
Klassifikationen
42 Biologie > 42.90 Ökologie: Allgemeines ,
42 Biologie > 42.91 Terrestrische Ökologie ,
43 Umweltforschung, Umweltschutz > 43.12 Umweltchemie
AC Nummer
AC16551995
Utheses ID
62503
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |
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