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Lay summary
Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die Mechanismen zur Stabilisierung von Lignin, einer relativ schwer abbaubaren Komponente des organischen Bodenkohlenstoffs, zu klären.
Das Projekt steht im Kontext zur Erforschung des Speicherpotentials von Kohlenstoff in Böden. Innerhalb der globalen Kohlenstoffbilanz stellt der organische Bodenkohlenstoff die grösste terrestrische Kohlenstoffsenke dar: Böden speichern weltweit etwa 1580 Milliarden Tonnen Kohlenstoff. Zum Vergleich enthält die lebende Biomasse nur ca. 620 Milliarden Tonnen Kohlenstoff. Der Kohlenstoff im Boden und in der Biomasse stammt ursprünglich aus atmosphärischem Kohlendioxid (CO2), welches Pflanzen der Atmosphäre während der Photosynthese entziehen um Biomasse zu bilden. Wird pflanzliche Streu (z.B. abgestorbene Wurzeln oder Laub) im Boden durch Bodentiere und Bodenmikroorganismen abgebaut, dann wird ein Teil der organischen Substanz wieder zu CO2 veratmet. Einige organische Verbindungen sind jedoch relativ stabil gegenüber mikrobiellen Abbauprozessen, zum Beispiel der komplex strukturierte Zellwandbestandteil Lignin. Die Anreicherung solcher Verbindungen könnte theoretisch dazu beitragen, grössere Mengen Kohlenstoff im Boden zu stabilisieren und somit die atmosphärischen CO2-Konzentrationen zu verringern.
Mögliche Mechanismen, die zur Stabilisierung von organischer Substanz im Boden führen, sind (i) die chemische Struktur der organischen Substanz, (i) der Einschluss von organischer Substanz zwischen Bodenpartikeln und (iii) die Wechselwirkung von organischer Substanz mit Mineraloberflächen. Es existiert bisher jedoch noch keine anerkannte Methode, um die drei Stabilisierungsmechanismen quantitativ zu erfassen. Wir schlagen vor, dass jeder Stabilisierungsmechanismus messbaren Korngrössen- und Dichtefraktionen im Boden zugeordnet werden kann, die sich in Zusammensetzung und Masse unterscheiden.
Im Rahmen dieses Projektes untersuchen wir die relative Bedeutung der drei möglichen Stabilisierungsmechanismen für Lignin als eine der relativ schwer abbaubaren Komponenten des Bodenkohlenstoffs. Ziel ist es herauszufinden, welcher der drei Speichermechanismen die grösste Bedeutung hat. Aufgrund dieser Kenntnis könnten wiederum Verfahren entwickelt werden, die die Speicherung von organischem Kohlenstoff im Boden fördern.