Native soil organic matter composition affects the magnitude of the rhizosphere priming effect in permafrost soils

• Main Author: Wiesenbauer, Julia Hildegard
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: (:none) 2018
• Subjects: Boden; permafrost
• Online Access: https://dx.doi.org/10.25365/thesis.51673; https://othes.univie.ac.at/51673/

Plant productivity and soil organic matter (SOM) mineralization at higher latitudes are increasing with rising temperatures. The release of labile organic compounds may further stimulate SOM decomposition by the so-called ‘rhizosphere priming effect’. Of particular interest are the accelerated SOM losses in permafrost soils that store approximately 1000 Pg of carbon. Controls on the rhizosphere priming effect are not fully understood. We therefore investigated whether, in addition to the microbial community structure and activity and the added substrate quality and quantity, the native SOM composition may determine the magnitude of the priming effect. We analyzed SOM composition of 106 permafrost soil samples with pyrolysis-gas chromatography mass spectrometry and compared them to data on the priming effect from a previous study. We performed standardized linear mixed effect models to explore the relationship of SOM composition with both the respiration and the priming effect. Our results revealed that the magnitude of the priming effect by protein addition, but not by cellulose addition, was significantly affected by SOM composition. The priming effect was higher in soils with high proportions of aromatic compounds compared to soils with high proportions of carbohydrates and lignins. Our results demonstrate, for the first time, that the magnitude of the rhizosphere priming effect may be determined by the chemical composition of native soil organic matter. : Die Pflanzenproduktivität und die Mineralisierung der organischen Bodensubstanzen in höheren Breiten nehmen mit steigenden Temperaturen zu. Die Freisetzung von labilen organischen Verbindungen kann den Abbau von organischem Material durch den sogenannten "Rhizosphären-Priming-Effekt" weiter stimulieren. Von besonderem Interesse sind die gesteigerten Verluste von organischem Material in Permafrostböden, die etwa 1000 Pg Kohlenstoff speichern. Die Kontrollen über den Rhizosphären-Priming-Effekt sind nicht vollständig verstanden. Wir untersuchten daher, ob neben der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur und -aktivität und der hinzugefügten Substratqualität und -menge die Zusammensetzung des bodeneigenen organischen Materials die Größe des Priming-Effekts bestimmen kann. Wir analysierten die Zusammensetzung des organischen Materials von 106 Permafrost-Bodenproben mit Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie und verglichen sie mit Priming-Effekt Daten aus einer früheren Studie. Wir führten standardisierte lineare Mixed-Effect-Modelle durch, um die Beziehung der Zusammensetzung des organischen Materials sowohl mit der Respiration als auch mit dem Priming-Effekt zu untersuchen. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Größe des Priming-Effekts durch Proteinzugabe, jedoch nicht durch Zugabe von Cellulose, signifikant durch die Zusammensetzung des organischen Materials beeinflusst wurde. Der Priming-Effekt war in Böden mit hohen Anteilen an aromatischen Verbindungen höher als in Böden mit hohen Anteilen an Kohlenhydraten und Ligninen. Unsere Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, dass die Größe des Rhizosphären-Priming-Effekts durch die chemische Zusammensetzung des organischen Materials im Boden bestimmt werden kann.