TY - THES T1 - Die Rolle des Porenraums im Kohlenstoffhaushalt anthropogen beeinflusster Niedermoore des Donaurieds A1 - Höll,Bettina Y1 - 2007/06/14 N2 - Die seit mehreren Jahrhunderten anhaltende Nutzung der Moore führte zu deren Degradation (Humusschwund) infolge intensiver Mineralisierung. Zum Erhalt des bestehenden Torfkörpers werden ehemals drainierte Standorte wiedervernässt. Der Ressourcenschutz könnte unter Umständen mit der Schaffung biologischer C-Senken verbunden werden, was den Schutz und Erhalt der Moore attraktiver gestalten würde. Noch unbekannt ist, wie sich eine Wiedervernässung degradierter Niedermoore auf deren C-Pools und C-Flüsse auswirkt. Durch die Vernässung wird der ehemals luftgefüllte Porenraum mit Wasser gefüllt, was den C-Pool des Bodens aufstocken könnte. Damit könnten im Porenraum, welcher in Mooren ca. 90% einnehmen kann, zur Festsubstanz vergleichbare C-Mengen enthalten sein. Ferner ist ungeklärt, inwieweit die Zusammensetzung der C-Komponenten des Porenraums von der Moornutzung beeinflusst wird. Die übergeordneten Ziele der vorliegenden Studie waren, (1) die zeitliche und räumliche Variabilität der C-Komponenten des Porenraums in unterschiedlich anthropogen beeinflussten Niedermooren (drainiert, wiedervernässt) zu erfassen, um (2) die Rolle des Porenraums im Kohlenstoffhaushalt bewerten zu können. Im Schwäbischen Donaumoos wurden von April 2004 bis April 2006 im wöchentlichen Intervall die C-Komponenten der gasförmigen Phase (CO2, CH4) und der gelösten Phase (CO2/DIC, CH4, DOC, POC) im Tiefenprofil (5, 10, 20, 40, 60, 80 cm) unterschiedlich stark drainierter (tief, mäßig) und einer langfristig wiedervernässten Niedermoorfläche erfasst. Die Feldbeprobung erfolgte mittels Bodenluftsonden und geschlitzten PVC-Rohren, mit deren Hilfe in-situ Aliquote an Gasproben und Wasserproben gesammelt wurden. Die Gasanalyse erfolgte am Gaschromatographen, die Analyse des organischen Kohlenstoffs am TC-Wasseranalysator. Zur Standortcharakterisierung der Niedermoore wurden neben ausgewählten statischen Parametern der Festsubstanz dynamische Parameter wie Redoxpotentiale, Temperatur, Wasserstand, Wasserspannung und pH-Wert erfasst. Die Nutzung der Niedermoore, welche in Verbindung steht zum Wasserhaushalt, war ein ausschlaggebendes Kriterium für die Höhe der C-Mengen des Porenraums. Obwohl die Festsubstanz der Moore weniger als 10% einnahm, beinhaltete sie höhere C-Mengen (60 -152 kg C m-3) als der Porenraum. Zugleich ist anzunehmen, dass die Festsubstanz ein längerfristiges C-Reservoir darstellt als der Porenraum, welcher möglicherweise nur als Zwischenspeicher dient. Bezüglich des Porenraums war entscheidend, ob dieser mit Luft oder Wasser gefüllt war. Die jahresdurchschnittlichen C-Mengen im luftgefüllten Porenraum erreichten nur 15 g C m-3 (tief drainierte Fläche), während der wassergefüllte Porenraum durchschnittlich 263 g C m-3 vereinnahmte (wiedervernässte Fläche). Die unterschiedliche anthropogene Beeinflussung der Niedermoore resultierte in flächenspezifischen Randbedingungen (z.B. Grundwasserstände), welche nicht nur die Höhe der C-Mengen, sondern auch die Zusammensetzung der C-Komponenten signifikant beeinflusste. Mit durchschnittlich 55-72% am gesamten gelösten Kohlenstoff überwog in allen Flächen der gelöste anorganische Kohlenstoff (DIC) im Porenwasser. Der suspendierte organische Kohlenstoff (POC) lag in vergleichbarer Höhe des gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC), während das gelöste Methan (CH4) nur einen geringfügigen prozentualen Anteil (< 0.1%) am gesamten Kohlenstoff der gelösten Phase einnahm. Das DIC wies maximale Konzentrationen im Porenwasser der wiedervernässten Fläche auf. Nutzungsunabhängig zeigten sich unterschiedliche DIC-Isotopensignaturen zwischen den Grund-, Karst-, und Quellwässern (-11.7‰ bis -14.3‰) zu den Porenwässern (-16.7‰ bis -18.4‰). Die weitere Differenzierung zu den13C-Werten des CO2 der Gasphase (-23.0‰ bis -26.6‰) lies folgern, dass eine Anreicherung im Porenwasser durch biogenes CO2 stattfand. DOC wies in der wiedervernässten Fläche die geringsten Konzentrationen auf. Die zeitliche Variabilität des DOC war verbunden mit einer Veränderung der Bioverfügbarkeit. Dieser Zusammenhang konnte auch in der mäßig drainierten Fläche festgestellt werden. Der geringere Aromatisierungsgrad (= höhere Bioverfügbarkeit) mit höheren DOC-Konzentrationen resultierte in der wiedervernässten Fläche in signifikant geringeren Werten als in der mäßig drainierten Fläche. Der mikrobiell leicht verfügbare DOC-Anteil war nicht nur zeitlich, sondern auch räumlich limitiert, was die Höhe der CO2- und CH4-Konzentrationen signifikant beeinflusste. In jeweils vergleichbarer Tiefe konnten um das 10- bis 1000-Fache höhere CO2- als CH4-Konzentrationen der Gasphase gemessen werden (2.7-67 mg CO2-C l-1 vs. < 5.3 mg CH4-C l-1), mit den höchsten Konzentrationen in der wiedervernässten Fläche. Die CO2-C/CH4-C-Verhältnisse der Gasphase erreichten selten ein Verhältnis unter 100:1, was auf einen geringen klimarelevanten Beitrag des Methans deutet, vorausgesetzt, es finden sich ähnliche Verhältnisse in den Emissionen wieder. Der Ressourcenschutz der Niedermoore konnte in Verbindung gebracht werden mit einer Wiederherstellung der C-Senkenfunktion (Ergebnis des Gasaustausches zur Atmosphäre) und mit einer Erhöhung der Kohlenstoffmengen im Porenraum. Für welche Zeitspanne die Kohlenstoffmengen im Porenwasser verbleiben, ist von den Umsetzungsraten und hydrologischen Gegebenheiten abhängig. Letztere sind zugleich ausschlaggebend für die Abschätzung der Höhe der indirekten Emissionen, welche in den drainierten Niedermooren eine bedeutende Rolle spielen könnten und somit deren Kohlenstoffbilanz vervollständigt. KW - DOC KW - POC KW - Kohlenstoff KW - Methan KW - wiedervernässte Moore KW - Donauried CY - Hohenheim PB - Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim AD - Garbenstr. 15, 70593 Stuttgart UR - http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2007/187 ER -