Untersuchungen zur Qualität der organischen Bodensubstanz und zum Kohlenstofffreisetzungspotential von Moorböden in Abhängigkeit von Bildungsbedingungen und Entwässerungsintensitäten

Abstract

Moorböden sind wirksame Speicher für Kohlenstoff (C) und damit bedeutend für das globale Klima. Naturnahe Moorböden mit hohen Wasserständen können beträchtliche Mengen an C akkumulieren. Durch Entwässerung verlieren sie ihre Netto-Senkenfunktion und setzen verstärkt C frei. Neben äußeren Umweltbedingungen spielt die Qualität der organischen Bodensubstanz (OBS) die entscheidende Rolle bei der C-Freisetzung aus Moorböden. Gegenwärtig fehlen allerdings detaillierte Daten, die Aussagen zur Qualität der OBS und zur potentiellen C-Freisetzung erlauben. Die vorliegende Arbeit untersucht die Qualität der OBS und das C-Freisetzungspotential ausgewählter Moorböden in Abhängigkeit von Bildungsbedingungen und Entwässerungsintensitäten mit unterschiedlichen methodischen Ansätzen. Mittels Infrarotspektroskopie konnten deutliche Unterschiede in den Absorptionsspektren zwischen Nieder- und Hochmoortorfen und zwischen unterschiedlich stark entwässerten Torfen gefunden werden. Um das C-Freisetzungspotential zu untersuchen, wurde die labile Fraktion der OBS bestimmt. Dafür wurde eine Methode zur Heißwasserextraktion organischer Böden entwickelt, die erfolgreich an Torfen unterschiedlicher Moorstandorte angewendet werden konnte. In einem weiteren Schritt wurde das Verhältnis von Gesamt-C zu OBS von Moorbodenhorizonten bestimmt. Die dabei gefundenen Abhängigkeiten von der jeweiligen Torfart und der Entwässerungsintensität belegen die Notwendigkeit für angepasste Umrechnungsfaktoren, um Fehler bei C-Bilanzierungen zu vermeiden. Außerdem wurde ein Entscheidungssystem zur Moortypenklassifikation sowie zur Berechnung der C-Speichermengen und C-Freisetzungspotentiale für Moorflächen unbekannten Typs entwickelt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit können zu einem besseren Verständnis von stofflichen Transformationen in Moorökosystemen beitragen.

Peatland soils store huge amounts of organic Carbon (C) and play a substantial role in the global climate system. Undisturbed peatlands with high water-tables accumulate significant C amounts. Through drainage, they change from C-sinks to C-sources. Beside various environmental factors, the quality of soil organic matter (SOM) strongly affects C-release out of peatland soils. Detailed data on SOM quality and potential C-release is currently missing. The present study investigates the quality of SOM and the C-release potential of selected peatland soils depending on building conditions and drainage intensities using various methodical approaches. With infrared spectroscopy, differences in absorption bands between fen and bog peats, as well as between peats under different influence of drainage could be found. The C release potential was investigated by determination of the labile fraction of SOM. For this purpose, a method for the hot-water-extraction of organic soils was developed and could successfully be applied for peats out of different sites. Additionally, organic C in relation to SOM was studied which showed clear relationships with peat types and level of drainage and demonstrates the need for an individual adaption of conversion factors when assessing C stocks. Furthermore, a decision support system for the determination of hydrogenetic mire types and the calculation of C-storages and C-release potentials of unknown peatland areas was developed. The results of the present study may contribute to a better understanding of organic matter transformation in peatlands.