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7 Atmosphärischer Eintrag zwischen 0,07 und 1,7 kgha 1 a 1. Der Großteil des Eintrages entfällt auf die trockenen Partikel. Lt. Newman (1995) etwa 89%. Quellen für den Atmosphärischen P sind einerseits Staub von ariden bzw. Wüstengebieten, vulkanischen Aktivitäten, marine Aerosole, von Bränden, der Landwirtschaft und der Industrie. Lokale Quellen sind hingegen Pollen, Pflanzenteile und primäre, biologische Aerosole (z.b. Bakterien). Lokale Einträge könne überwiegen, vor allem in Waldökosystemen, welche sich weit entfernt von Wüstenregionen befinden. Meist überwiegen jedoch mineralische Partikel (82%). Kronentraufe kann Nährstoffeintrag erhöhen (Abwaschen von Partikeln von Blattoberfläche) selten vermindern. Newman (1995) beschreibt einen Anstieg an P bei Kronentraufe. 7

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9 Physikalische Verwitterung: Frost, Salzkristallisation, das Wachstum von Pflanzenwurzeln oder ein chemischer Angriff der Gesteine bewirkt ein Verkleinerung der Komponenten bis auf Sandkorngröße oder noch kleiner. Dadurch ergibt sich eine deutlich vergrößerte Oberfläche, was wiederum eine verstärkte chemische Verwitterung begünstigt. Chemische Verwitterung: Auflösung der Moleküle der Gesteinsmatrix, z.b. durch chemische Reaktionen der im Wasser gelösten Stoffe und Gase mit dem Gestein. Dadurch Freisetzung von wasserlöslichen Molekülen und Ionen. Chemische Verwitterung ist abhängig vom Gesteinstyp, der Oberfläche der Minerale, der Kontaktfläche mit Wasser, der Temperatur und der gelösten Stoffe im Wasser. 9

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11 Folie 10 SE6 Die nachfolgenden Folien sollen den P-Kreislauf im Boden aufgrund seiner großen Bedeutung detaillierter darstellen. Dies begründet sich darin dass im Boden der größte P-Umsatz erfolgt, außerdem bilden die Komponenten einen beinahe geschlossenen Kreislauf. Letztere Annahme verdeutlicht sich durch das Bestreben ein dynamisches Gleichgewicht zwischen diesen P-Pools zu erreichen. Um dieses Gleichgewicht zu gewährleisten, kommt es zu einer Vielzahl an Reaktionen und Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Komponenten. Allerdings können die Übergänge zwischen den Pools je nach Bindungsart sehr lange dauern (Minuten bis Jahre). Im Zentrum der Betrachtung steht die Bodenlösung mit den pflanzenverfügbaren Orthophosphaten (H2PO4-, HPO42-). Auf der linken Seite befinden sich die anorganischen Komponenten, der organische Bereich wird hingegen durch die Mikroorganismen, Pflanzen und organischen P-Verbindungen dargestellt. Sie beinhalten insbesondere in Waldökosystemen den größten Teil des Phosphors (~60-90%). Auf den folgenden Folien sollen die Pfeilrichtungen den Orthophosphatfluss darstellen. Simon Etzelstorfer;

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13 Folie 11 SE7 Auf der anorganischen Seite haben wir die sekundären P-Mineralien. Darunter fallen etwa Fe-, Al-, Ca-Phosphat, Hydroxyapatit (aus CaCO3 mit Phosphat). Sie sind meist schwer löslich, aber durch Einsatz organ. Säuren (von Mikroorganismen und Pflanzenwurzeln (Bsp. weiße Lupinie Zitronensäure bei Ca-P)) ist eine teilweise Mobilisierung durch Lösungsreaktionen möglich. (-> Bodenlösung, Mikroorganismen, Pflanze) Allerdings kann es bei einem Überschuss in der Bodenlösung, quasi als Puffereffekt, auch zu einer Immobilisierung in Form von Ausfällung (Abhängigkeit vom Konzentrationsgradienten der Kationen, Reagenzien oder Orthophosphaten) kommen. (<-> Bodenlösung) Simon Etzelstorfer;

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15 Folie 12 SE8 Weiters finden wir auf der anorganischen Seite auch noch labilere P-Verbindungen. Dabei gehen Phosphate mit Fe- und Al-Hydroxiden sowie mit Tonmineralen eine leichter lösbare Bindung in Folge von Sorption ein. Auch hier spielt der Konzentrationsgradient der gelösten Orthophosphate sowie im Milieu befindliche Partikel eine entscheidende Rolle ob es zu einer Sorption oder Desorption kommt. (<-> Bodenlösung) Simon Etzelstorfer;

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17 Folie 13 SE9 Auf der anderen Seite sehen wir die organischen P-Pools welche vor allem in Waldökosystemen zumeist den Großteil des im Kreislauf befindlichen P umfassen (~60-80%, vor allem in Mikroorganismen gespeichert ). Organische P-Verbindungen entstehen aus der Zersetzung organischen Materials durch Bodenflora und fauna (<- Mikroorganismen, Pflanze). In diesem Zusammenhang kommt den Huminstoffen eine große Bedeutung zu. Das phosphorhältige organische Material lässt in Diester (DNA, RNA, P-lipide, ATP, ADP, ) und Monoester (Inositol, Hexakisphosphat) unterteilen, wobei von letzteren Verbleib, Verlauf und Bedeutung noch nicht ganz geklärt sind. Durch Sorption an organischen Verbindungen kommt es zu labilen P-Verbindungen. Phytin stellt hingegen eine stabile P-Verbindung dar = Phosphat- und Kationenspeicher für Keimlinge). (<- Bodenlösung) Der darin enthaltene Phosphor wird durch Phosphatasen und Phytasen (Enzyme) mittels Hydrolyse aber auch durch Desorption in Lösung gebracht (Mineralisation). (-> Bodenlösung, Mikroorganismen, Pflanze) Simon Etzelstorfer;

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19 Folie 14 SE10 Aber auch die Mikroorganismen stellen einen wesentlichen Bestandteil des P-Kreislaufs dar. Sie können Orthophosphat aus organischen P-Verbindungen mittels Enzyme (Phosphatasen + Pythasen) pflanzenverfügbar machen. (<- org. P-Verbindungen; -> Bodenlösung, Mikroorganismen, Pflanze) Darüber hinaus können sie, wie bereits bei den sekundären P-Mineralien erwähnt wurde, unter Einsatz organischer Säuren Orthophosphat mobilisieren. (<- sek. P-Mineralien; -> Bodenlösung, Mikroorganismen, Pflanze) Andererseits metabolisieren sie selbst Orthophosphat aus der Bodenlösung (à Konkurrenz zu Pflanzen, Immobilisierung ) (<- Bodenlösung; -> Mikroorganismen), was nach ihrem Absterben wieder im Pool der organischen Substanzen landet (-> org. P-Verbindungen). Simon Etzelstorfer;

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21 Folie 15 SE11 Pflanzenwurzeln metabolisieren hingegen in erster Linie die gelösten Orthophosphate der Bodenlösung (<- Bodenlösung), können allerdings wie wir bereits gehört haben auch selbst aktiv Phosphate lösen (<sek. P-Mineralien, org. P-Verbindungen). Darüber hinaus wird durch die bereits genannten Reaktionen der Mikroorganismen, Orthophosphat für die Pflanzen verfügbar (<- Mikroorganismen). Nach dem Absterben werden die eingebauten P-Verbindungen wiederum dem organischen P-Pool zugeführt (-> org. P-Verbindungen). Simon Etzelstorfer;

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23 Folie 16 SE12 Diese Folie lässt erkennen dass es zu zahlreichen komplexen Wechselwirkungen/Reaktionen kommt. Wobei vermutet wird dass zahlreiche weitere Stoffe/Moleküle an den Reaktionen beteiligt sind. Simon Etzelstorfer;

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25 Folie 17 SE13 Bei der Aufnahme der Phosphate wird die Pflanzenwurzel mit 2 wesentlichen Problemen konfrontiert. 1. Konzentrationsgradient (in den Wurzelzellen wesentlich höhere Konzentration als im Boden; Bsp. aus LW: Boden 5-20mM Wurzelzellen ,1mM (mmol/liter)) 2. elektrochemischer Gradient (weil Phosphat, Zellwand und cytoplasmische Membran alle negativ geladen sind) Um diese Hürden zu überwinden wird der Phosphor über Proteine des Typs H+-ATPase aufgenommen, die einen Cotransport von H+ und Phosphor aus dem extrazellulären Bereich in das Zellinnere ermöglichen. Der weitere Transport zu den Bedarfsstellen innerhalb der Pflanze erfolgt via Efflux, symplastischen Transport und mit dem Transpirationsstrom. Simon Etzelstorfer;

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31 Folie 22 SE1 Diese Folie soll die Verteilung des Phosphors im Boden zeigen. Die Hauptaussagen sind, dass der im Boden vorhandene Phosphor großteils nicht in verfügbaren Formen vorliegt. Vielmehr liegt er entweder als anorganischer oder organischer P vor. Je mehr organische Masse in Waldböden vorhanden ist (im organischen Bereich vor allem Mikroorganismen, Wurzeln und Bestandesabfall), desto höher der Anteil an org. Phosphor. Simon Etzelstorfer; SE2 Meist ist der Anteil an organischem Phosphor in Waldböden höher als der Anteil an anorganischen P. Abhängig ist der Anteil ganz besonders von der Bodenart und damit verbunden vom Ph-Wert. Je tiefer der Ph-Wert, desto weniger Mikroorganismen und weniger P. Andererseits kann eine massive Streuauflage auch org. Phosphor beinhalten. Trotzdem sind Anteile von 60-70% vom gesmaten Phosphor eher in Ph-Bereich um 6-7 zu erwarten. Simon Etzelstorfer; SE3 Man bedenke: Natürliche Nachlieferung 5-20kg/P/ha/J Das heißt, dass mit intensiven Nutzungen (Hackguterzeugung vom Schlagrücklass etc.) mehr entzogen als nachgeliefert wird! Simon Etzelstorfer; SE4 SE5 Die jährliche Menge an verfügbaren Phosphor beläuft sich auf 0-30kg/ha und nimmt damit nur einen sehr geringen Anteil am Gesamtphosphor-Pool ein. Simon Etzelstorfer; Durch die Verwitterung wird Phosphor nachgeliefert. Durch die jährlich nachgelieferte Menge von 0,5-3kg/ha wird klar, dass Entzüge durch Nutzungen langfristig massive Auswirkungen auf die Produktivität der Waldböden haben werden. Simon Etzelstorfer;

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