Nahaufnahme von Glasbehältern, die an einen Baumstamm gebunden sind.

Atmung und Kohlenstoffflüsse in Bäumen und Böden

Ich untersuche, wie Kohlenstoff durch Bäume und Böden zirkuliert. Mein besonderes Interesse gilt der Verknüpfung von Prozessen mit Messungen des Gasaustauschs, insbesondere der Atmung. Gase bieten uns ein "Fenster", durch das wir die Atmungssubstrate, die aktiven Enzyme und andere reaktive Prozesse sehen können. In meiner Doktorarbeit habe ich zum Beispiel die Messung des Verhältnisses zwischen CO2- und O2-Flüssen entwickelt. In der Theorie zeigt dieses Verhältnis, welches Substrat die Atmung antreibt. In der Praxis habe ich festgestellt, dass das Verhältnis in Baumstämmen und Böden oft unter den Substratwerten liegt. In den Baumstämmen lassen sich die niedrigen Verhältnisse durch nicht-respiratorische Prozesse erklären, die CO2 verbrauchen, wie z. B. die CO2-Wiederfixierung im Dunkeln (ohne Lichteinwirkung), während in Böden der oxidative Abbau von Makromolekülen, die O2 verbrauchen, die Beobachtungen erklären kann. Derzeit untersuche ich die Verwendung dieses Verhältnisses zur Unterscheidung der Atmung von Wurzeln und Mineralboden.

Ein weiterer Bereich, in dem ich forsche, ist die Frage, wie oberirdische Pflanzengewebe und Feinwurzeln Speicherstoffe nutzen. Feinwurzeln verbrauchen einen großen Teil des Kohlenstoffhaushalts der Wälder. Da sie aber unter der Erde verborgen sind, wissen wir erstaunlich wenig über ihre Kohlenstoffkreisläufe. Hier verwende ich Radiokohlenstoffmessungen verschiedener Kohlenstoffpools, um die Umsatzraten und die Verwendung von Speicherstoffen zu verstehen. Die Forschung findet in der alpinen Baumgrenze und in Wäldern der gemäßigten Zonen statt.

Publikationen

Zeitschriftenartikel (5)

1.
Zeitschriftenartikel
Hilman, B.; Weiner, T.; Haran, T.; Masiello, C. A.; Gao, X.; Angert, A.: The apparent respiratory quotient of soils and tree stems and the processes that control it. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 127 (3), e2021JG006676 (2022)
2.
Zeitschriftenartikel
Helm, J.; Hartmann, H.; Göbel, M.; Hilman, B.; Herrera, D. A.; Muhr, J.: Low-cost chamber design for simultaneous CO2 and O2 flux measurements between tree stems and the atmosphere. Tree Physiology 41 (9), S. 1767 - 1780 (2021)
3.
Zeitschriftenartikel
Hilman, B.; Muhr, J.; Helm, J.; Kuhlmann, I.; Schulze, E. D.; Trumbore, S. E.: The size and the age of the metabolically active carbon in tree roots. Plant, Cell and Environment 44 (8), S. 2522 - 2535 (2021)
4.
Zeitschriftenartikel
Pries, C. H.; Angert, A.; Castanha, C.; Hilman, B.; Torn, M. S.: Using respiration quotients to track changing sources of soil respiration seasonally and with experimental warming. Biogeosciences 17 (12), S. 3045 - 3055 (2020)
5.
Zeitschriftenartikel
Weiner, T.; Gross, A.; Moreno, G.; Migliavacca, M.; Schrumpf, M.; Reichstein, M.; Hilman, B.; Carrara, A.; Angert, A.: Following the turnover of soil bioavailable phosphate in mediterranean savanna by oxygen stable isotopes. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 123 (6), S. 1850 - 1862 (2018)

Preprint (1)

6.
Preprint
Hilman, B.; Weiner, T.; Haran, T.; Angert, A.: Variability of the apparent respiratory quotient of a forest soils and tree stems. (2021)

 

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