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.
Hilman, B.; Solly, E. F.; Kuhlmann, I.; Brunner, I.; Hagedorn, F.: Species-specific reliance of trees on ectomycorrhizal fungi for nitrogen supply at an alpine treeline. Fungal Ecology 71, 101361 (2024)
Rog, I.; Hilman, B.; Fox, H.; Yalin, D.; Qubaja, R.; Klein, T.: Increased belowground tree carbon allocation in a mature mixed forest in a dry versus a wet year. Global Change Biology 30 (2), e17172 (2024)
Salomón, R. L.; Helm, J.; Gessler, A.; Grams, T. E. E.; Hilman, B.; Muhr, J.; Steppe, K.; Wittmann, C.; Hartmann, H.: The quandary of sources and sinks of CO2 efflux in tree stems - new insights and future directions. Tree Physiology (angenommen)
Helm, J.; Salomón, R. L.; Hilman, B.; Muhr, J.; Knohl, A.; Steppe, K.; Gibon, Y.; Cassan, C.; Hartmann, H.: Differences between tree stem CO2 efflux and O2 influx rates cannot be explained by internal CO2 transport or storage in large beech trees. Plant, Cell and Environment 46 (9), S. 2680 - 2693 (2023)
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)
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)
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)