Projekt

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DEEP C

Titel Englisch DEEP C
Gesuchsteller/in Schmidt Michael W. I.
Nummer 172744
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Geographisches Institut Universität Zürich
Hochschule Universität Zürich – ZH
Hauptdisziplin Bodenkunde
Beginn/Ende 01.10.2017 - 30.09.2021
Bewilligter Betrag 842'295.00
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Alle Disziplinen (3)

Disziplin
Bodenkunde
Geochemie
Umweltforschung

Keywords (5)

soil carbon cycle; compound-specific isotope analysis; soil warming; plant-soil-system; global change

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Die globale Erwärmung des Planeten Erde wird noch weiter beschleunigt, wenn der riesige Vorrat an Bodenkohlenstoff (Humus) abgebaut und in Treibhausgase umgewandelt wird. Diese sich selbst verstärkende Rückkopplung zwischen Kohlenstoffkreislauf und Klima ist zwar in vielen Klimamodellen berücksichtigt, beruht bisher aber nur auf wenigen Daten. Zum ersten mal werden wir in einem mehrjährigen Erwärmungsexperiment, Isotopenmarkierung und molekulare Marker kombinieren um herauszufinden wie das System Boden-Pflanze auf eine 4°C wärmere Welt reagieren wird. Werden die Pflanzen mehr Wurzel entwickeln? Werden diese Wurzeln im Unterboden mehr Kohlenstoff und längere Zeit speichern und somit die Entstehung von Treibhausgasen verringern? Werden in einer wärmeren Welt mehr Boden-Bakterien als Pilze leben und entsprechend mehr Biomasse im Unterboden aufbauen?
Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

In diesem Projekt nutzen wir drei bereits seit einigen Jahren betriebene Feldexperimente in denen der Unterboden künstlich erwärmt wird. Diese Feldexperimente decken drei Biome ab: Mediterranes Grasland, Nadelwald der gemässigten Klimazone, Borealer Nadelwald auf Moor. Wir nutzen neu entwickelte Methoden der Isotopenmarkierung und molekularen Markern, um die Prozesse zwischen Wurzeln, Mikroben und Mineralen zu verstehen.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Schlussendlich möchten wir unsere Ergebnisse in die nächste Generation von Bodenkohlenstoffmodellen integrieren und somit verstehen und vorhersagen wie sich unsere Böden an den globalen Wandel anpassen und verändern werden. Das Ziel des Projekts zum Unterboden Kohlenstoffkreislauf „DEEP C“ ist die Beantwortung der grundlegenden Frage, wie unsere Böden auf den globalen Wandel in den nächsten 100 Jahren reagieren werden.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 18.09.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Name Institut

Projektpartner

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
157778 Next-Iso: Next generation compound-specific isotope analysis of stable and radioactive isotopes of organic components in terrestrial ecosystems 01.02.2015 R'EQUIP
146850 Nitrogen effect on molecular dynamics in forest soils (end of thesis) 01.05.2013 Projektförderung (Abt. I-III)
126778 Nitrogen effect on molecular dynamics in forest soils 01.05.2010 Resource not found: 'ae7a8456-d388-4614-91fa-9226a7c1e277'

Abstract

The warming of planet Earth will be accelerated if soil organic carbon (SOC) is lost to the at-mosphere as greenhouse gas. Representations of this positive carbon-cycle-climate feedback are part of many climate projections, but there is little experimental evidence for several rea-sons: i) Research has focused on rapid processes (measuring respiration, and quantifying mass loss on decomposition), and not on the analytically more challenging, insights into the physico-chemical properties of SOC that influences the rates of these processes, especially over longer-term. ii) Analytical efforts have focused on bulk measurement, and only recently on functional-ly different SOC pools (density, and size fractions) or sources (plant vs. microbial). iii) Experi-mental efforts have favored laboratory incubations (often using disturbed soil), with relatively short time scales (weeks to months) over long-term (years and longer) in situ field experiments. iv) The first generation of field experiments mostly used surface warming, which did not warm the subsoil, thus missing a large part of the total SOC. The need for new types of measure-ments to provide new insights into decomposition was recently articulated by Bradford et al. 2016.The proposed project takes advantage of three newly established and already functional multi-year deep soil warming field experiments maintained by the US Department of Energy as part of long-term Scientific Focus Area projects. These sites represent three biomes: Mediterranean grassland, Temperate forest, and Boreal forested peat. We will use the rapidly evolving method-ological development of isotopic labeling and molecular markers to “look inside the soil to re-solve such dynamics as root-microbial-mineral interactions” (Bradford et al., 2016). For the first time, we will combine multi-year, deep soil warming, molecular markers and iso-topic labeling in functionally different SOC pools, to explore how the soil-plant system re-sponds to a +4°C warmer world. We will find out if allocation between above and belowground plant biomass will change. And if deeper in the soil profile, new mineral sorption sites will be filled, potentially stabilizing SOC for longer. Will warming favor bacteria over fungi and conse-quently the build-up of bacterial necromass deeper in the profile? Ultimately, we want to inte-grate our results into the next generation of vertically-resolved SOC models (Tang et al., 2013) as tools for understanding and predicting soil biogeochemical response to global change. The project on belowground carbon cycling DEEP C is aimed to answer and provide insights into the fundamental question: What will the role of soils be in terrestrial feedbacks to warming over the next 100–300 years?
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