Quantifying the effects of interacting nutrient cycles on terrestrial biosphere dynamics and their climate feedbacks (QUINCY)

Projektdauer: September 2015 - August 2020

Die Verfügbarkeit von Nährstoffen spielt eine entscheidende Rolle bei der Reaktion terrestrischer Ökosysteme auf den Anstieg des atmosphärischen CO₂ und den Klimawandel. Die erste Generation globaler Nährstoff-Kohlenstoff-Kreislauf-Modelle zeigt stark divergierende Schätzungen der Nährstoffwirkung, resultierend aus der fehlenden Integration von Ökosystembeobachtungen und fundamentalen Unsicherheiten in der Darstellung von Regelprozessen. Ziel von QUINCY ist es, die Rolle der wechselwirkenden terrestrischen Stickstoff- und Phosphorkreisläufe und deren Auswirkungen auf die terrestrische C-Allokation und Verweilzeiten sowie terrestrische Wasserflüsse zu klären.

QUINCY - Quantifizierung der Auswirkungen interagierender Nährstoffkreisläufe auf die Dynamik der terrestrischen Biosphäre und deren Klimarückkopplungen — **QUINCY** - Quantifizierung der Auswirkungen interagierender Nährstoffkreisläufe auf die Dynamik der terrestrischen Biosphäre und deren Klimarückkopplungen

**QUINCY** - Quantifizierung der Auswirkungen interagierender Nährstoffkreisläufe auf die Dynamik der terrestrischen Biosphäre und deren Klimarückkopplungen

QUINCY wurde vom European Research Council (ERC) unterstützt — QUINCY wurde vom **European Research Council (ERC)** unterstützt

QUINCY wurde vom **European Research Council (ERC)** unterstützt

QUINCY wird einen neuartigen, prädiktiven Rahmen schaffen, der auf dem Prinzip der Ressourcenoptimierung basiert und das Paradigma der terrestrischen Biosphärenmodellierung hin zu einer aktiven biologischen Kontrolle von Materieströmen verschiebt. Die Hauptthemen von QUINCY sind

die Auswirkungen der Nährstoffverfügbarkeit auf die pflanzliche Photosynthese und Atmung durch explizite Berücksichtigung des Energiebedarfs der Nährstoffaufnahme und
die Auswirkungen von Vegetations-Boden-Interaktionen, nämlich Rhizosphärenprozessen, auf die Pflanzennährstoffverfügbarkeit und den C-Umsatz im Boden.

Um diese theoretischen Konzepte zu untermauern, wird QUINCY bestehende und laufende Studien zur Überwachung und Manipulation von Ökosystemen zusammenfassen. Um aufkommende Hypothesen zu den Auswirkungen des Rhizosphärenprimings auf die Speicherung von C im Boden und die Pflanzenernährung gezielt zu testen - und um derzeit fehlende Daten für Bodenvegetationsmodelle bereitzustellen - wird QUINCY ein Baummesokosmos-Experiment mit erhöhtem CO2 einrichten. Die neuartigen Modellkonzepte werden konsequent integriert, um ein neues allgemeines terrestrisches Biosphärenmodell zu bilden, um die Vielweginteraktionen von Kohlenstoff-, Stickstoff-, Phosphor- und Wasserkreisläufen global theoretisch fundiert und entsprechend Ökosystembeobachtungen zu adressieren. Dieses neuartige Modell basiert auf früheren Arbeiten von TBM mit dem OCN terrestrial biosphere model, und wird als neues/alternatives Landoberflächenschema der MPI Earth system model.

Konzeptdiagramm der wichtigsten Pools und Flüsse von Kohlenstoff (C), Stickstoff (N) und Phosphor (P) in terrestrischen Ökosystemen. C-Flüsse werden in Grün, Nährstoff-Flüsse (N und/oder P) in Braun angezeigt, um zu erkennen, dass die Stöchiometrie dieser Flüsse zeitvariabel, für jeden Fluss unterschiedlich und vom Zustand des Ökosystems abhängig ist. DOM: gelöste organische Substanz; Nr: reaktive Stickstoffspezies, z.B. NH₄ und NO₃; SOM: organische Bodensubstanz.

Schema des QUINCY-Arbeitspakets 3: Grenzanwendungen in der globalen terrestrischen Biogeochemie) — **Schema des QUINCY-Arbeitspakets 3:** Grenzanwendungen in der globalen terrestrischen Biogeochemie)

**Schema des QUINCY-Arbeitspakets 3:** Grenzanwendungen in der globalen terrestrischen Biogeochemie)

Die Forschung innerhalb von QUNICY gliedert sich in zwei prozessorientierte Arbeitspakete (Arbeitspaket 1: Neuartige Paradigmen für Auswirkungen der Nährstoffverfügbarkeit auf die Nährstofflimitierung des Pflanzenwachstums in Pflanzen; Arbeitspaket 2: Wechselwirkungen von Rhizosphärenprozessen und Nährstoffverfügbarkeit), dargestellt als grau gestrichelte Bereiche, die durch das dritte übergreifende Arbeitspaket (Arbeitspaket 3: Frontier Applications in global terrestrial biogeochemistry) integriert werden.