Fakultätsbericht 2016-2017

Professur für Bodenkunde Prof. Dr. Beate Michalzik Forschungsschwerpunkte  Terrestrische Ökosystemforschung I: Analyse von Stoffkreisläufen, Prozessen und Funktionen in Agrar- und Waldökosystemen gemäßigter und (sub)tropischer Klimazonen  Terrestrische Ökosystemforschung II: Auswirkungen von Ökosystemstörungen (Feuer, Insektenmas- senvermehrungen, Dürren), Klimaänderungen, Biodiversität und Landnutzungsmanagement auf bio- geochemische Stoffkreisläufe  Terrestrische Ökosystemforschung III: Bedeutung und Charakterisierung von gelöster und partikulä- rer organischer Substanz (DOM und POM) im Stoffhaushalt terrestrischer Ökosysteme  Bodenkunde, Bodenarchäologie, Bodengenese, Bodendegradation (Erosion, Versalzung) 94 — FORSCHUNG Das Teilprojekt FLUX 1 im DFG-Sonderforschungs- bereich SFB 1076 „AquaDiva- Understanding the Links Between Surface & Subsurface Biogeosp- here“ untersucht in Kooperation mit dem IOMC der FSU Jena Auswirkungen von Ökosystemstö- rungen, wie z. B. Insektenmassenvermehrungen und Bodenfeuer, auf die Biogeochemie unter- schiedlich genutzter Ökosysteme. In einem Feldexperiment wurde der kurz- und langfristige Einfluss von Feuer als Ökosystem- störung auf biogeochemische Stoffkreisläufe unterschiedlicher Landnutzungssysteme getestet. In der Hainich-Region wurden auf jeweils drei Wald-, Acker- und Weideflächen Lysimeter (in 4 und 16 cm Bodentiefe) sowie Niederschlags- und Streusammler installiert. Seit Oktober 2014 DFG SFB AquaDiva, Teilprojekt FLUX 1 Dynamik organischer Substanz in der „Critical Zone“ werden 14-tägig Bestandes- und Freilandnieder- schlag sowie Bodenlösungen entnommen und ihre geochemischen Lösungseigenschaften untersucht. Im November 2014 wurden kleine Teilflächen mit eingebauten Lysimetern abge- brannt und die Stoffflüsse über ein Jahr verfolgt. Im Wald bewirkte das Bodenfeuer eine kurzzeitig höhere Freisetzung an Gesamtstickstoff und Schwefel in die Bodenlösung, während auf der Weide verstärkt Kationen exportiert wurden (Abb. 1). Insgesamt besteht auf der Weide ge- genüber dem Wald ein geringeres Risiko der Nähr- stoffverlagerung, wobei diese im Wald vor allem mit erhöhten Mineralisierungsraten im Frühjahr sowie mit geringen Nährstoffaufnahmeraten durch eine fehlende Bodenvegetation verbunden ist. Bodenfeuer können somit langfristig die Pri- märproduktion des Ökosystems beeinflussen. [1] Potthast, K., Meyer, S., Crecelius, A.C., Schubert, U.S., Tischer, A., Michalzik, B. (2017): Land-use and fire drive temporal patterns of soil solution chemistry and nutrient fluxes. STOTEN, 605-606: 514-526. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.06.182. [2] Crecelius, A.C., Vitz J., Näthe, K., Meyer, S., Michalzik, B., Schubert, U.S. (2016) Effect of ecosystem type and fire on chemistry of WEOM as measured by LDI-TOF-MS and NMR. Talanta 162: 589–596. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2016.10.067. [3] Crecelius, A.C., Michalzik, B., Potthast, K., Meyer, S., Schubert, U.S. (2017): Tracing the fate and transport of secondary plant metabolites in a laboratory mesocosm experiment by employing mass spectrometric imaging. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 409: 3807-3820. doi: 10.1007/s00216-017-0325-7. Abb. 1. Graphische Zusammenfassung der Land- nutzungs- (links) und Feuereffekte (rechts) auf die geochemische Zusammensetzung der Bodenlösung von Wald und Weide. Foto: K. Potthast.