Landnutzungsbedingte Veränderungen der Bodenkohlenstoffvorräte im Okavango Einzugsgebiet, südliches Afrika

Die Quantifizierung der Bodenkohlenstoffvorräte und die Rolle der Böden als Senke oder Quelle klimarelevanter Spurengase ist im Zuge des Klimawandels Forschungsfokus. Bisher gibt es trotz der flächenmäßigen Bedeutung von ca. einem Drittel der Landmasse wenige Untersuchungen zu den Kohlenstoffvorräten in Trocken- und Halbtrockengebieten im südlichen Afrika. Hier spielt neben dem Klimawandel, mit den prognostizierten Veränderungen der Temperaturen und Niederschläge, der steigende Nutzungsdruck auf Böden eine große Rolle und führt zu Veränderungen ihres Kohlenstoffhaushalts. Diese Studie befasst sich mit der Charakterisierung der Kohlenstoffvorräte und Fraktionen von Böden im Okavango-Einzugsgebiet, die jeweils unterschiedlichen Nutzungen unterliegen. Die Beprobung fand auf vier Untersuchungsflächen entlang eines Niederschlagsgradienten im Einzugsgebiet des Okavango von zentral Angola bis zum Okavango Delta in zentral Botswana statt. Die Untersuchungsflächen wurden anhand von Landschafts- und Landnutzungselementen gegliedert und die Beprobung anhand dieses Schemas stratifiziert. Zur Quantifizierung der Bodenkohlenstoffvorräte wurde Bodenprofile angelegt und horizontweise beprobt, sowie die Lagerungsdichte bestimmt. Die Kohlenstoff Fraktionen wurden über inkubationsversuche hinsichtlich ihrer Abbauarbeit, sowie über die Bestimmung des mikrobiellen Kohlenstoffs mit Hilfe der Fumigation-Extraktionsanalyse definiert. Die Untersuchung ergab eine tendenzielle Zunahme der Bodenkohlenstoffgehalte mit zunehmendem Jahresniederschlag und eine Abnahme der Bodenkohlenstoffvorräte im Oberboden durch ackerbauliche Nutzung. Zudem treten deutliche Landschaftsspezifische Unterschiede mit sehr geringen Kohlenstoffvorräten in den sandigen Dünenbereichen und sehr hohen Vorräten auf flussnahen Standorten mit ganzjähriger Wasserversorgung auf. Die absolute Höhe der Kohlenstoff Fraktionen wird durch den Gesamtkohlenstoff bestimmt. Die mikrobielle Aktivität ist an das zur Verfügung stehende Substrat und damit an den labilen Kohlenstoff gebunden, wobei die energetische Effektivität positiv korreliert mit dem relativen Anteil des mikrobiellen Kohlenstoffes an der labilen Fraktion. Die Studie wurde im Rahmen des Projektes „The Future Okavango“ im Forschungsprogramm „Sustainable Land Management“ durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (01LL0912xx) gefördert

Association of Ferredoxin:NADP+ oxidoreductase with the photosynthetic apparatus modulates electron transfer in Chlamydomonas reinhardtii

R.M. acknowledges support from the MEXT (Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 15K21122). T.H. gratefully acknowledges support from the DFG (DIP project cooperation “Nanoengineered optoelectronics with biomaterials and bioinspired assemblies”) and the Volkswagen Foundation (LigH2t). G.K. acknowledges support from CREST, Japan Science and Technology Agency. M.H. acknowledges support from the DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft, HI 739/13-1)

CO2 fluxes in subtropical dryland soils—a comparison of the gradient and the closed chamber method

On the plot scale, closed dynamic chamber methods (CDCM) are the most popular technique to directly measure CO2 fluxes from the soil surface to the atmosphere. However, the gradient method (GM) provides several advantages, which refer to the underground processes contributing to the CO2 production that cannot be investigated by the CDCM. To evaluate the suitability of the GM in dryland soils, we compared feasibility and quality of results for both methods. The GM is based on Fick's law and requires knowledge on diffusion properties of the soil, concentration gradients between soil and atmosphere, and the air-filled porosity. Our study was conducted on two sites along the Okavango River, one in Namibia (semi-arid) and the other in Angola (semi-humid) with comparable sandy soil texture. The CO2 concentration profile was determined by collecting soil gas samples from different soil depths. CO2 efflux was measured with a vented steady-state closed chamber system. Soil gas diffusivities were measured in lab experiments using diffusion chambers and undisturbed soil cores. Modeled diffusivities were predicted according to six popular models based on air-filled porosity and total porosity as input parameters. Results show strong agreement between CDCM and GM fluxes based on measured diffusivities. However, with modeled diffusivities overestimation of fluxes for most of the tested models, especially at high air-filled porosity, were detected. We conclude that the GM offers a valuable tool for flux estimates on the pedon scale in dry ecosystems particularly in combination with measured diffusivities and includes the possibility for investigating subsurface processes involved in the CO2 production