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2150Führt eine gesteigerte Siliziumverfügbarkeit zu einer Erhöhung der Mineralisierung von organischem Material in Niedermooren?Is higher silicon availability increasing the mineralization of organic matter in fen peatlands?01.02.2020 00:00:0030.09.2020 00:00:00laufendcurrentProgrammbereich 1 „Landschaftsprozesse“Research Area 1 "Landscape Functioning"x3x11xSchaller, Jörgx2548x<div class='ntm_PB1'>PB1</div>  2020 Führt eine gesteigerte Siliziumverfügbarkeit zu einer Erhöhung der Mineralisierung von organischem Material in Niedermooren? Is higher silicon availability increasing the mineralization of organic matter in fen peatlands? Programmbereich 1 „Landschaftsprozesse“ Schaller, Jörg Drittmittel Research Area 1 "Landscape Functioning" current laufend <div class="ExternalClass61D80676D46345FD8D56C86A0C4DCBE5"><p>​Silizium (Si) spielt eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die Si-Verfügbarkeit in Ökosystemen ist dabei sehr unterschiedlich, abhängig von Ökosystemtyp, Ausgangsgestein, Vegetation und weiteren Faktoren. Aktuelle Forschung hat gezeigt, dass die Si-Verfügbarkeit entscheidend für Nährstoffgehalt und Nährstoffstöchiometrie von pflanzlicher Streu ist; besonders deutlich ist dieser Zusammenhang in Gräser-dominierten Systemen. Bedeutend in dem Zusammenhang ist eine gesteigerte Abbaurate von organischem Material bei gesteigerter Si-Verfügbarkeit. Pflanzenstreu mit geringen Nährstoffgehalten wird bekanntermaßen langsamer abgebaut als nährstoffreiche Streu. Allerdings konnte kürzlich gezeigt werden, dass nährstoffarme Streu mit hohen Si-Gehalten schneller abgebaut wird als nächrstoffreiche Streu. Allerdings konnte kürzlich gezeigt werden, dass nährstoffarme Streu mit hohen Si-Gehalten schneller abgebaut wird als nährstoffreiche Streu mit wenig Si. Dabei wurde gleichzeitig durch die Erhöhung des Si-Gehaltes der Streu die Biomasse der abbauenden Pilze stark reduziert. Dies beweist die Bedeutung von Si für den Kohlenstoffkreislauf und die mikrobielle Abbaugemeinschaft in von Gräsern dominierten Ökosystemen. Niedermoore, als wichtige Kohlenstoffspeicher und bedeutende Treibhausgasemittenden, sind solche von Gräsern dominierten Ökosysteme mit einem&#160; potentiell hohen Einfluss von Si auf den Kohlenstoffkreislauf. Eine Vorabstudie, welche den Einfluss von Si auf den Kohlenstoffkreislauf in einem Niedermoor untersuchte, zeigte eine verstärkte Respiration mit einer Vordopplung der Methangehalte im Torfkörper auf Si gedüngten Flächen. Allerdings wurde gleichzeitig zu den erhöhten Respirationsraten auch ein Anstieg der Phosphorgehalte (P) in der Bodenlösung gemessen. Eine Erhöhung des verfügbaren P führt bekanntermaßen ebenfalls zu einer Erhöhung der Respiration. Das Ziel des beantragten Projektes ist, die direkten Effekte von Si auf den Kohlenstoffkreislauf von den indirekten Effekten (durch die Si bedingte P-Mobilisierung) zu trennen und eine Quantifizierung beider Prozesse vorzunehmen. Unsere Hypothesen sind (i) eine höhere Si-Verfügbarkeit führt zu einer Steigerung der Respiration organischer Substanz (Torf), durch (ii) direkte Si-Effekte und indirekte Si-Effekte durch eine Steigerung der P-Verfügbarkeit, (iii) die Steigerung der Respiration durch Si wird vorrangig durch Bakterien als durch Pilze erzielt und (iv) eine Steigerung der Si-Verfügbarkeit führt zu einer Steigerung von P und N Verfügbarkeit, Umsatz und Aufnahme durch Pflanzen und damit zu labilerer Streu. Die Mechanismen zu verstehen auf welche Weise Si den Kohlenstoffkreislauf in Niedermooren beeinflusst, ist ein wichtiger Teil eines verbesserten Verständnisses des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs.</p></div> <div class="ExternalClass267FA6CBF7BE4E94977BF3C2CF29B1DD"><p>​The Si sycle is a globally important biogeochemical cycle that directly interacts with major long-term global C sinks. Si availability in ecosystems differs, depending on ecosystem type, bedrock, vegetation and other factors. Recent research has shown that Si availability is also a crucial factor determing organic matter nutrient content, nutrient stoichiometry and litter recalcitrance, espicially in grass vegetation. Moreover, Si can affect organic matter decomposition rates by changing the microbial decomposer community in grass systems. Lower nutrient (N, P) content and higher stoichiometric nutrient to phosphorus ratios are well-known to have negative effects on litter decomposition. However, in recent experiments, higher Si content was able to override this effect, with litter from plants exposed to high Si availability degrading faster than controls, even for nutrient-poor litter. The same effect was already confirmed in a field experiment, in which Si decoupled litter decomposition and fungal biomass&#58; While decomposition rates increased, fungal biomass decreased. Consequently, Si exerts an important control on C turnover and on the microbial decomposer community in grass dominated systems. Fen peatlands, providing important carbon stocks and being relevant in global greenhouse gas emissions, are such grass dominated dystems with potential impact of Si on C turnover. A preliminary study examining the effect of Si on C-turnover in a fen ecosystem showed enhanced C-turnover and a doubling of soil methane concentration in Si fertilized plots. However, along with the increase in C-turnover a mobilization of P was found. Increasing P availability is well known to also increase C-turnover. The aim of the proposed study is to disentangle the direct effects of Si on C-turnover from the indirect effects via increasing P availability. Our hypothesis are (i) higher Si availability will enhance the mineralization of organic matter (fen pead) to both CO2 and CH4, via (ii) direct Si effects and indirect Si effects by increasing P availability, (iii) the higher mineralization rate of organic matter to both CO2 and CH4 due to increased availability of Si will be achieved rather by bacteria than by fungi, and (iv) increased Si availability will increase P and N availability and uptake into plant biomass and thus lead to more labile litter. Understanding the mechanism how Si is affecting C-turnover in fen systems will contribute significantly to the general understanding of the terrestrial C-turnover.</p></div> <div class="ExternalClass2F2B4A30-8499-4F8D-B54A-46ABBE72C120"></div> <div class="ExternalClass12813118-A1AF-40A9-A8B9-35D31938D94C"><ul><li>WWU - Westfälische Wilhelms-Universität Münster </li></ul></div> <div class="ExternalClassB6A68E5E-1D79-43F8-A795-06BE4C6162D5"></div> <div class="ExternalClass7DCEE4FD-AC7F-459E-B121-B9C823FADF4E"><ul><li>DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft</li></ul></div> <div class="ExternalClassEF30DB82-DCAE-4854-A3B5-F999E7E4B30C"><ul><li>Prof. Dr. Klaus-Holger Knorr</li></ul></div><div class="ExternalClass61D80676D46345FD8D56C86A0C4DCBE5"><p>?Silizium (Si) spielt eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die Si-Verfügbarkeit in Ökosystemen ist dabei sehr unterschiedlich, abhängig von Ökosystemtyp, Ausgangsgestein, Vegetation und weiteren Faktoren. Aktuelle Forschung hat gezeigt, dass die Si-Verfügbarkeit entscheidend für Nährstoffgehalt und Nährstoffstöchiometrie von pflanzlicher Streu ist; besonders deutlich ist dieser Zusammenhang in Gräser-dominierten Systemen. Bedeutend in dem Zusammenhang ist eine gesteigerte Abbaurate von organischem Material bei gesteigerter Si-Verfügbarkeit. Pflanzenstreu mit geringen Nährstoffgehalten wird bekanntermaßen langsamer abgebaut als nährstoffreiche Streu. Allerdings konnte kürzlich gezeigt werden, dass nährstoffarme Streu mit hohen Si-Gehalten schneller abgebaut wird als nächrstoffreiche Streu. Allerdings konnte kürzlich gezeigt werden, dass nährstoffarme Streu mit hohen Si-Gehalten schneller abgebaut wird als nährstoffreiche Streu mit wenig Si. Dabei wurde gleichzeitig durch die Erhöhung des Si-Gehaltes der Streu die Biomasse der abbauenden Pilze stark reduziert. Dies beweist die Bedeutung von Si für den Kohlenstoffkreislauf und die mikrobielle Abbaugemeinschaft in von Gräsern dominierten Ökosystemen. Niedermoore, als wichtige Kohlenstoffspeicher und bedeutende Treibhausgasemittenden, sind solche von Gräsern dominierten Ökosysteme mit einem&#160; potentiell hohen Einfluss von Si auf den Kohlenstoffkreislauf. Eine Vorabstudie, welche den Einfluss von Si auf den Kohlenstoffkreislauf in einem Niedermoor untersuchte, zeigte eine verstärkte Respiration mit einer Vordopplung der Methangehalte im Torfkörper auf Si gedüngten Flächen. Allerdings wurde gleichzeitig zu den erhöhten Respirationsraten auch ein Anstieg der Phosphorgehalte (P) in der Bodenlösung gemessen. Eine Erhöhung des verfügbaren P führt bekanntermaßen ebenfalls zu einer Erhöhung der Respiration. Das Ziel des beantragten Projektes ist, die direkten Effekte von Si auf den Kohlenstoffkreislauf von den indirekten Effekten (durch die Si bedingte P-Mobilisierung) zu trennen und eine Quantifizierung beider Prozesse vorzunehmen. Unsere Hypothesen sind (i) eine höhere Si-Verfügbarkeit führt zu einer Steigerung der Respiration organischer Substanz (Torf), durch (ii) direkte Si-Effekte und indirekte Si-Effekte durch eine Steigerung der P-Verfügbarkeit, (iii) die Steigerung der Respiration durch Si wird vorrangig durch Bakterien als durch Pilze erzielt und (iv) eine Steigerung der Si-Verfügbarkeit führt zu einer Steigerung von P und N Verfügbarkeit, Umsatz und Aufnahme durch Pflanzen und damit zu labilerer Streu. Die Mechanismen zu verstehen auf welche Weise Si den Kohlenstoffkreislauf in Niedermooren beeinflusst, ist ein wichtiger Teil eines verbesserten Verständnisses des terrestrischen Kohlenstoffkreislaufs.</p></div><div class="ExternalClass267FA6CBF7BE4E94977BF3C2CF29B1DD"><p>?The Si sycle is a globally important biogeochemical cycle that directly interacts with major long-term global C sinks. Si availability in ecosystems differs, depending on ecosystem type, bedrock, vegetation and other factors. Recent research has shown that Si availability is also a crucial factor determing organic matter nutrient content, nutrient stoichiometry and litter recalcitrance, espicially in grass vegetation. Moreover, Si can affect organic matter decomposition rates by changing the microbial decomposer community in grass systems. Lower nutrient (N, P) content and higher stoichiometric nutrient to phosphorus ratios are well-known to have negative effects on litter decomposition. However, in recent experiments, higher Si content was able to override this effect, with litter from plants exposed to high Si availability degrading faster than controls, even for nutrient-poor litter. The same effect was already confirmed in a field experiment, in which Si decoupled litter decomposition and fungal biomass&#58; While decomposition rates increased, fungal biomass decreased. Consequently, Si exerts an important control on C turnover and on the microbial decomposer community in grass dominated systems. Fen peatlands, providing important carbon stocks and being relevant in global greenhouse gas emissions, are such grass dominated dystems with potential impact of Si on C turnover. A preliminary study examining the effect of Si on C-turnover in a fen ecosystem showed enhanced C-turnover and a doubling of soil methane concentration in Si fertilized plots. However, along with the increase in C-turnover a mobilization of P was found. Increasing P availability is well known to also increase C-turnover. The aim of the proposed study is to disentangle the direct effects of Si on C-turnover from the indirect effects via increasing P availability. Our hypothesis are (i) higher Si availability will enhance the mineralization of organic matter (fen pead) to both CO2 and CH4, via (ii) direct Si effects and indirect Si effects by increasing P availability, (iii) the higher mineralization rate of organic matter to both CO2 and CH4 due to increased availability of Si will be achieved rather by bacteria than by fungi, and (iv) increased Si availability will increase P and N availability and uptake into plant biomass and thus lead to more labile litter. Understanding the mechanism how Si is affecting C-turnover in fen systems will contribute significantly to the general understanding of the terrestrial C-turnover.</p></div>  <div class="ExternalClass955E0B73-3280-4FAC-83C9-C77280567CBC">Dr. rer. nat. Jörg Schaller</div>Schaller, Jörg<div class="ExternalClass8B4D8F79-3F23-43A2-8DFF-C1C7CB40F9B5">Dr. rer. nat. Jörg Schaller</a></div>   <div class="ExternalClass12813118-A1AF-40A9-A8B9-35D31938D94C"><ul><li>WWU - Westfälische Wilhelms-Universität Münster </li></ul></div>x385x  DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft<div class="ExternalClass7DCEE4FD-AC7F-459E-B121-B9C823FADF4E"><ul><li>DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft</li></ul></div><div class="ExternalClassEF30DB82-DCAE-4854-A3B5-F999E7E4B30C"><ul><li>Prof. Dr. Klaus-Holger Knorr</li></ul></div>22 <div class="ExternalClassFBB89EC6-14CF-433C-B777-7A45B2147C33"><ul><li>Silizium-Biogeochemie</li></ul></div><div class="ExternalClass191A26E5-AD31-4A6E-87E2-D5A413A94375"><ul><li>Silicon Biogeochemistry</li></ul></div>
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