Microbial carbon use efficiency along a latitudinal transect through West Siberia

• Main Author: Takriti, Mounir
• Format: Thesis
• Language: unknown
• Published: 2013
• Subjects: 42.91 Terrestrische Ökologie; Mikrobielle Kohlenstoffnutzungseffizienz / Sibirien / Kohlenstoffkreislauf / Stickstofflimitierung / Klimawandel; Arctic; Langen; Arktis*; Siberia
• Online Access: http://othes.univie.ac.at/30477/

Böden stellen den größten terrestrischen Kohlenstoffspeicher dar. Dabei ist alleine in den Böden arktischer und subarktischer Ökosysteme mehr Kohelnstoff gespeichert als in der gesamten Atmosphäre. Langfristig stabile organische Substanz in Böden entsteht großteils aus den Überresten mikrobieller Biomasse. Daher ist die Partitionierung von aufgenommenem Kohlenstoff in Respiration und Wachstum durch Mikroorganismen bestimmend für das Potential von Böden Kohlenstoff zu speichern. Um den Effekt von Stickstoffverfügbarkeit auf den Kohlenstoffumsatz von Mikroorganismen zu untersuchen, wurden in dieser Studie Proben der von drei Bodenhorizonten in sechs Ökosystemen entlang eines 1.500 km langen Nord-Süd Transekts in Westsibirien genommen. An den Proben wurde die mikrobielle Kohlenstoffnutzungseffizienz (CUE) mittels Inkubation mit 13C markiertem Substrat gemessen. Des Weiteren Wurde die Aktivität extrazelluärer Enzyme bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass die CUE im organischen Oberbonden und dem obersten mineralischen Horizont ähnlich wahr, aber im unteren mineralischen Horizont tiefere Werte annahm. Dieses Ergebnis stand im Gegensatz zu der Erwartung, das aufgrund erhöhter Stischstoff Verfügbarkeit die CUE mit der Horizonttiefe zunehmen würde. Die potentielle Enzymaktivität oxidativer Enzyme nahm mit der Bodentiefe zu. Dies deutet darauf hin, dass die Substratqualität und/oder Sbustratverfügbarkeit mit zunehmender Bodentiefe abnimmt. Innerhalb der Bodenhorizonte bestand eine negative korrelation zwischen der CUE und der Aktivität der oxidativen Enzyme. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Substratqualiät in allen Horizonten einen wichtigen Einfluss auf die CUE hat. Des weiteren führen sie zu dem Schluss, dass Mikroorganismen in tieferen Bodenhorizonten in ihrem Wachstum durch Substratmangel und die chemische Komplexität des Substrats gehemmt sind. Soils represent the largest terrestrial pools of organic carbon (C), and arctic and sub-arctic ecosystems, where decomposition is thought to be mainly limited by climate and low nitrogen (N) availability, store more C in their soils than the whole atmosphere. As stable soil organic matter is largely derived from microbial compounds, the partitioning of C uptake by microorganisms into growth and respiration determined the C storage potential in soils. To investigate the effect of nitrogen availability on soil microbial C cycling we established at 1,500 km latitudinal transect through West Siberia and measured microbial carbon use efficiency (CUE), as well as C and N pools and extracellular enzyme activities in the top three horizons of seven sites along the transect. We found that while C:N ratios decreased with soil depth, CUE was similar in the organic topsoil and upper mineral horizon, but lower in the deeper mineral horizon, which is counter to an expected increase predicted by stoichiometric theory. Potential oxidative enzyme activities increased with soil depth, indicating reduced substrate quality and/or accessibility in lower horizons. Within horizons, CUE was always negatively related to oxidative enzyme activity, as well as to dissolved and total C in the organic horizons and to C:N ratios in the upper mineral horizons. We conclude that substrate quality is an important control on CUE in all soil horizons. We further conclude that microorganisms in deeper soil horizons are limited in their growth by substrate limitation and chemical complexity.