Moore zeichnen sich durch einen hohen Grundwasserspiegel aus, bedecken rund 3 % der Landoberfläche der Erde und enthalten fast ein Drittel des globalen Bodenkohlenstoffs. Diese einzigartigen Ökosysteme wurden entwässert, um Land für die Land- oder Forstwirtschaft umzuwandeln. Eine Möglichkeit, diese entwässerten Standorte wiederherzustellen, besteht darin, diese Bereiche wieder zu vernässen, aber es ist wenig bekannt, wie der Kohlenstoff (C)-Sequestrierungszyklus beeinflusst wird.

Sarah Schwieger und drei Kollegen von der Universität Greifswald verglichen die Wurzeln von Schwarzerlen (Alnus glutinosa) an entwässerten und wiedervernässten Flächen eines Moorwaldes in Deutschland. Die Biomasse der Wurzeln war fast doppelt so hoch und die Wurzeln waren an der wiedervernässten Stelle feiner als an der entwässerten Stelle. Die höhere Wurzelbiomasse deutet darauf hin, dass die unterirdischen C-Vorräte an wiedervernässten Standorten größer sind, sodass diese Wiederherstellungsmethode die Klimaschutzfunktion von Waldmooren erhöhen könnte.

Schwieger und Kollegen untersuchten den Boden und die Wurzeln um Schwarzerlen an wiedervernässten und entwässerten Standorten, die Teil der WETSCAPES-Projekt rund um Wöpkendorf (Deutschland). Fünf 50 cm lange Bodenkerne wurden um Schwarzerlen herum gesammelt, um Wurzeldurchmesser, Trockengewicht, Alter und spezifische Wurzelfläche zu charakterisieren. Die Wurzeldurchmesserklassen waren sehr fein (<1 mm), fein (1-2 mm) und grobe Wurzeln (2-5 mm) und die wurzelspezifische Fläche wurde mit gemessen IJ_Rhizo in der ImageJ-Software. Wetter, Grundwasserspiegel, Bodenwassergehalt, Bodentemperatur u pflanzenverfügbare Bodennährstoffe wurden an den Standorten gemessen.

Erlenbaum. Quelle: canva.

Die Forscher fanden heraus, dass die Wurzelbiomasse im wiedervernässten Standort im Vergleich zum entwässerten Standort mehr als doppelt so hoch war, insbesondere für die sehr feinen und feinen Wurzelklassen in den oberen Bodenschichten. Insgesamt machten sehr feine, 2-3 Jahre alte (dh junge) Wurzeln 51 % der gesamten beprobten Wurzelbiomasse aus, nahmen jedoch entlang des Bodenprofils ab, während grobe Wurzeln mit der Tiefe zunahmen. Es gab große Unterschiede in den spezifischen Wurzelbereichen zwischen den Durchmesserklassen innerhalb des entwässerten Standorts, nicht jedoch im wiedervernässten Standort. Pflanzenverfügbares Nitrat war an entwässerten Standorten 50-mal höher, während Ammonium und Phosphor an wiedervernässten Standorten 2.5- und 7.5-mal höher waren.

Querschnitte einer 2-jährigen Wurzel aus einem wiedervernässten Erlenbestand (links) und einer 4-jährigen Wurzel aus a entwässerter Ständer. Gelbe Linien markieren die Jahresringgrenzen. Quelle: Schwiegeret al., 2020.

Diese Studie bietet viele Antworten zu unterirdischen Prozessen eines wiedervernässten, historisch entwässerten Moorwaldes. Die Bäume an wiedervernässten Standorten investierten proportional mehr in Biomasse, wo der pflanzenverfügbare Stickstoff (N) geringer war als an entwässerten Standorten. Während Schwarzerlen Boden-N durch Symbiose fixieren können, „könnte die erhöhte Wurzelbiomasse an der wiedervernässten Stelle mit den niedrigeren Sauerstoffkonzentrationen unter Staunässe zusammenhängen, was die Knollenaktivität verringern könnte und den Baum dazu zwingt, sich mehr auf die Nährstoffaufnahme durch Wurzeln zu verlassen.“ Schwieger und Kollegen schrieben.

„Da der wiedervernässte Standort geringere N-Konzentrationen aufweist, wären mehr Wurzeln nötig, um den Nährstoffbedarf zu decken.“

Es gab gegensätzliche Muster in den Änderungen der Biomasse gegenüber den funktionellen Merkmalen (z. B. spezifischer Wurzelbereich) zwischen den Wurzeldurchmesserklassen. Bei sehr feinen Wurzeln (< 1 mm) unterschied sich das funktionelle Merkmal nicht zwischen den Standorten oder entlang der Bodentiefe, aber für feinere (1-2 mm) und grobe (2-5 mm) Wurzeln war das funktionelle Merkmal höher und unterschied sich entlang des Bodens Tiefen an der entwässerten Stelle. Die unterschiedlichen funktionellen Merkmale dickerer Wurzeln könnten Indikatoren für größere Wasserspiegelschwankungen innerhalb des entwässerten Standorts sein. Außerdem dürfte der Wurzelumsatz an wiedervernässten Standorten höher sein, da mehr junge Feinwurzeln vorhanden sind.

„[Unsere] Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Wiedervernässung nicht nur die Funktion der Moore als C-Senke unterstützt, indem sie dem System ermöglicht, mehr C in Form von Wurzelbiomasse zu binden, sondern auch zu niedrigeren Atmungsraten von Wurzeln mit einer geringeren SRA [spezifische Wurzelfläche ] im wiederbefeuchteten Zustand“, schlussfolgern die Autoren.