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Jahreszeitlicher Verlauf von gelöstem totalen Kohlenstoff und Stickstoff im Sickerwasser eines Grünlandbodens

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Der gelöste totale Kohlenstoff (TC) und Stickstoff (TN) sind eine wesentliche Komponente des Kohlenstoff- und Stickstoff-Kreislaufes in terrestrischen Ökosystemen. Der Klimawandel trägt dazu bei, dass die Untersuchungen über die Bedeutung von TC und TN für die Kohlenstoff- und Stickstoff-Bilanz in verschiedenen Ökosystemen und auf unterschiedlichen Standorten intensiviert werden müssen. TC spielt eine entscheidende Rolle bei einer Vielzahl von Bodenprozessen. TC beeinflusst die chemische Zusammensetzung des Sickerwassers und trägt sehr wesentlich zur Stoffverlagerung und -auswaschung in Böden bei. Allerdings ist nur wenig über Konzentrationen, jahreszeitlicher Verlauf und Jahres-Frachten von TC und TN in Grünlandböden unter natürlichen Verhältnissen bekannt. Daher wurden in dieser Lysimeterstudie über einen Zeitraum von 39 Monaten die TC- und TN-Konzentrationen im Sickerwasser in 1,5 m Bodentiefe in einem Grünlandboden an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein (Steiermark, Österreich) kontinuierlich gemessen und daraus Jahres-Frachten berechnet. Im Untersuchungszeitraum (Februar 2004 bis April 2007) betrug die mittlere TC-Konzentration 3,86 mg L-1 und die mittlere TN-Konzentration 0,72 mg L-1. Die maximale TC-Konzentration (37,24 mg L-1) wurde im November 2006 gemessen, jene von TN (8,52 mg L-1) im Juni 2006. Die TC-Konzentration zeigte deutlichere monatliche Schwankungen als die TN-Konzentration und der jahreszeitliche Verlauf war nicht identisch. Saisonale Schwankungen konnten für die TN-Konzentration nicht festgestellt werden. Auch die TC-Konzentration zeigte keinen eindeutigen zeitlichen Trend. Regelmäßig erhöhte Konzentrationen wurden am ehesten in den Monaten November und Juli beobachtet. Das TC:TN-Verhältnis betrug im Durchschnitt 7:1 und war damit enger als das Ctot:Ntot-Verhältnis im Oberboden. Die jährlichen Sickerwassermengen schwankten zwischen 355 und 695 mm. Die pro Jahr mit dem Sickerwasser ausgetragenen TC-Mengen betrugen 11 bis 30 kg C pro Hektar und die jährlichen TN-Austräge variierten zwischen 3 und 8 kg N pro Hektar. Dies entspricht 0,02 bis 0,05 % vom totalen Kohlenstoff-Vorrat und 0,05 bis 0,13 % vom totalen Stickstoff-Vorrat im Oberboden (0-25 cm Bodentiefe). Aus diesen Untersuchungsergebnissen kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass TC und TN für die Kohlenstoff- und Stickstoff-Bilanz in einem Grünlandboden nur eine geringfügige Rolle spielen.

Total dissolved carbon (TC) and nitrogen (TN) are important components of the carbon and nitrogen cycle in terrestrial ecosystems. Climate change evokes increasing interest in further studies about the role of TC and TN in the carbon and nitrogen balance in various ecosystems and on different sites. TC plays a central role in many soil processes. TC has a substantial effect on the chemical composition of the seepage water and contributes largely to the transport and leaching of nutrients and pollutants from soils. Nevertheless, little information is available concerning concentrations, seasonal variations and annual loads of TC and TN in grassland soils under field conditions. Thus, in this lysimeter study, conducted at the AREC Raumberg-Gumpenstein (Styria, Austria), we measured over a period of 39 month continuously the concentrations of TC and TN in the seepage water of a grassland soil at 1,5 m soil depth and calculated annual loads. During the investigation period from February 2004 until April 2007 the mean concentration of TC in seepage water was 3,86 mg L-1 and the mean concentration of TN was 0,72 mg L-1. The highest concentration of TC (37,24 mg L-1) was measured in November 2006 and maximum concentration of TN (8,52 mg L-1) was found in June 2006. The concentration of TC showed more pronounced monthly variations than the concentration of TN. We found differences in their temporal patterns. There was no discernable seasonal variation in the concentration of TN. Regarding the concentration of TC, there was only a weak temporal trend. We observed regularly increased concentrations of TC mainly in November and July. At an average, the TC to TN ratio was 7:1 and herewith narrower than the Ctot to Ntot ratio in topsoil. The amount of seepage water varied from 355 to 695 mm per year. The annual leaching losses in the form of TC ranged from 11 to 30 kg C per hectare, representing 0,02 to 0,05 % of the total stock of carbon in topsoil (0-25 cm soil depth). The annual leaching losses in the form of TN varied between 3 and 8 kg N per hectare, which amounts 0,05 to 0,13 % of the total stock of nitrogen in topsoil. In summary, our results suggest that TC and TN play only a minor role in the carbon and nitrogen balance of a grassland soil.

Bohner, A., Kandolf, M., Herndl, M. (2011): Jahreszeitlicher Verlauf von gelöstem totalen Kohlenstoff und Stickstoff im Sickerwasser eines Grünlandbodens. 14. Gumpensteiner Lysimetertagung, LFZ Raumberg-Gumpenstein, 191-194

 

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