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Boden und Kreisläufe

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Nur mit gesunden Böden können Wälder Ökosystem-Leistungen liefern, zum Beispiel sauberes Wasser, gereinigte Luft oder Nährstoffe für Pflanzen. Wir untersuchen, wie externe Faktoren wie Schadstoffe, Klimawandel oder Bewirtschaftung die Funktionen und Stoffkreisläufe in Böden von naturnahen Ökosystemen beeinflussen.

Äussere Einflüsse wie Schadstoffeinträge, steigende Temperaturen oder menschliche Eingriffe verändern den Wasser- und Nährstoffkreislauf und damit die Wachstumsbedingungen für Wurzeln und Mikroorganismen im Boden. Dadurch wandelt sich auch die Zusammensetzung der Bodenlebensgemeinschaft. Die Bewirtschaftung mit schweren Forstmaschinen zum Beispiel hat somit Auswirkungen auf die Bodenfruchtbarkeit.

Diesen Wechselwirkungen gehen wir mit Feld- und Laborexperimenten, aber auch in langfristig angelegten Beobachtungsprojekten nach. Mit den Erkenntnissen können wir Aussagen dazu machen, welche Lebensbedingungen Bäume, ihre Wurzeln sowie Bodenorganismen jetzt und in Zukunft in Wald- und anderen nicht bewirtschafteten Böden antreffen und in welchen Netzwerken sie verknüpft sind.

Themen

Standortkunde im Wald

Wir erforschen, warum Pflanzenarten an bestimmten Standorten vorkommen und wie gut sie dort wachsen.

Rhizosphäre

Wir erforschen den Einfluss der Wechselwirkungen zwischen Wurzeln, Mikroorganismen und Boden auf die Verfügbarkeit und Mobilität von Nähr- und...

Bodenwasser

Wir erforschen die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Wassers in Böden. Damit liefern wir der Praxis Grundlagen in Fragen zu Trinkwasser...

Mikrobielle Ökologie

Bakterien in Böden spielen in globalen Stoffkreisläufen eine grosse Rolle. Wir erforschen die Auswirkungen von Bodenbelastungen auf Bodenmikroben.

Wurzeln

Wir erforschen die Wurzeln: Wie sie Wasser und Nährstoffe aufnehmen, wie sie Kohlenstoff einlagern und wie sie Böden und Bäume stabilisieren.

Bodenschutz

Wir suchen nach Indikatoren, die den Zustand der Böden widerspiegeln und erforschen, wie Waldböden geschützt werden können.

Nährstoffkreisläufe

Wir erforschen Nährstoffkreisläufe, um die Auswirkungen von Nährstoffeinträgen auf natürliche Ökosysteme zu verstehen.

Weiterführende Informationen

News

19.07.2019

Rote Waldameisen erbringen wichtige Leistungen für den Wald. Lesen Sie mehr über ihre Biologie, Verbreitung und Ansprüche an den Lebensraum.

21.06.2019

Mit dem aktualisierten Programm lassen sich Volumen, Zeitaufwand und Kosten der Ernte von Rundholz und Biomasse einfach schätzen.

10.06.2019

Den Waldboden schützen und auf Totholz angewiesene Organismen fördern - wie das geht, dazu liefern zwei neue WSL-Merkblätter konkrete Informationen.

Projekte

eLTER Switzerland

The Long-Term Ecologiocal Research in Europe (LTER-Europe) capitalizes on research infrastructures such as the in-situ network of sites and information technology. Thousands of research projects have been carried out taking advantage of this infrastructure.

Give and take: how much water does soil retain for trees?

Knowledge about plant available soil water is often the missing link to understand large-scale vegetation health observations. This project aims at modelling soil water fluxes with an emphasis on below-ground processes to improve our ability to explain patterns of impacted forest health condition.

Establishing hydrogen isotope analysis of organic material

We aim to develop a method for hydrogen isotope (d2H) analysis of organics which will have many applications in plant and soil sciences and thereby provide a powerful new tool to disentangle and reconstruct past and present physiological, biochemical, and hydrological processes.

Root endophytic fungi and their contribution to arctic and alpine climate change feedback

Arctic and Alpine vegetation dynamics under climate change can exert a lasting impact on belowground processes and ultimately on world's largest carbon stocks. This long-term field manipulation investigates the functional significance of plant interactions with species-specific endophytic fungi.

Schützen gut strukturierte und gepflegte Wälder besser?

Waldwirkungen gegen flachgründige Rutschungen praxistauglich zu erfassen ist nach wie vor ungelöst. Das Beispiel "Sachseln" deutet darauf hin, dass gut strukturierte Wälder Hänge besser stabilisieren. Darauf aufbauend werden Interaktive Karten zur Anfälligkeit von Wäldern auf Rutschungen erstellt.

The role of mycorrhizae in soil carbon storage of mountain ecosystems

This research project focuses on the role of mycorrhizae in the turnover of soil organic carbon in mountain ecosystems. It estimates the potential release of greenhouse gases to the atmosphere resulting from changes in above and belowground communities.

Landschaftsbeobachtungsprogramm Schweiz LABES

Ziel dieses Projektes ist, das LABES Monitoring-Instrument, das zwischen 2009 und 2017 entwickelt wurde, bis 2020 konzeptionell zu überprüfen.

ICOS-2: Integrated Carbon Observation System in Switzerland, Phase 2017-2021

Die Forschungsstation Seehornwald Davos wurde in den 80er-Jahren von der WSL initiiert und ist damit eine der ältesten permanent betriebenen Wald-Vegetations-Forschungsstationen in der Schweiz.

Junior Research: Der Waldboden lebt, Föhren sterben heimlich und Jahrringe erzählen aus der Vergangenheit

Was steckt hinter diesen Aussagen? SchülerInnen vertiefen sich in eines dieser Themen, eignen sich neues Wissen an, lernen genau hinzuschauen und haben Gelegenheit, sich zeigen zu lassen, wie in der Forschung gearbeitet wird.

Kritische Belastungsgrenzen von Quecksilber in Böden

Wir erforschen die kritischen Belastungsgrenzen von Quecksilber (Hg) in Böden mit besonderer Berücksichtigung des Bodenmikrobioms und Beeinträchtigungen von Funktionen. Diese Studie wird im Rahmen der Minamata Konvention durchgeführt, mit der die Emissionen von Hg eingedämmt werden sollen.

Charakterisierung der Biodiversität in Waldböden mittels DNA-Metabarcoding

Wir untersuchen die Biodiversität in Waldböden entlang eines europäischen Transekts von Südeuropa bis in das subarktische Finnland (durch 5 Klimatypen). Wichtige funktionelle Gruppen des Nahrungsnetzes im Boden werden taxonomisch und mittels DNA-Metabarcoding erfasst.

Einfluss des Klimawandels auf das Permafrost-Mikrobiom (CRYOLINK)

Wir erforschen den Permafrost als Refugium für mikrobielle Lebensformen in den drei Polen (Alpen, Arktis, Antarktis). Diese Organismen leben Tausende von Jahren im Permafrost und Eis. Was passiert mit ihnen, wenn sie durch die Klimaerwärmung aus ihrem „Dornröschenschlaf“ geweckt werden?

Einfluss des Klimawandels auf das Mikrobiom von Böden und Seen (CLIMARCTIC)

Wir untersuchen den Einfluss des Klimawandels auf die Biodiversität und Funktion arktischer terrestrischer Mikrobiome, insbesondere deren Ökosystemprozesse. Mit diesen Daten lassen sich die Rolle der arktischen Ökosysteme unter sich verändernden Umweltbedingungen besser vorhersagen.

Wiederherstellen artenreicher Wiesen

In zahlreichen Projekten wurde gezeigt, dass es möglich ist, artenarme, landwirtschaftlich intensiv genutzte Flächen in artenreiche Wiesen umzuwandeln. Allerdings musste dazu die bestehende Vegetation mit den Wurzeln und mit dem nährstoffreichen Oberboden entfernt werden. Die Auswirkungen, welche so

Metalink

Soil contamination with heavy metals is a widespread problem affecting natural, cultivated, urban and industrial sites throughout Europe. The main objective in this Swiss/Polish collaboration project is to characterize the links between environmental, genotypic, and phenotypic features in the metal-tolerant plant model Arabidopsis halleri.

Examining drivers of litter decomposition

Decomposition of plant litter is a key process for the transfer of carbon and nutrients in ecosystems. Carbon contained in the decaying biomass is released to the atmosphere as respired CO2, and may contribute to global warming. Litterbag studies have been used to improve our knowledge of the drivers of litter decomposition, but they lack comparability because litter quality is plant species-specific. The use of commercial tea bags as a standard substrate was suggested in order to harmonize studies, where green tea and rooibos represent more labile and more recalcitrant C compounds as surrogates of local litter.

Beitrag der Kraut- und unteren Strauchschicht zur C-Bilanz des Waldes

Das LFI liefert einen wichtigen Beitrag zur Ermittlung der Kohlenstoff (C) Bilanz des Schweizer Waldes im Rahmen der UN Klimarahmenkonvention (UNFCCC) und des Kyoto Protokolls (KP). Das Ziel des Projektes ist es basierend auf dem LFI-Merkmal Bodenvegetationsdeckungsgrad die Biomasse und C-Bilanz der Kraut- und unteren Strauchschicht zu schätzen.

Mikroorganismen in einer sich erwärmenden Arktis (MICROARCTIC)

Wir untersuchen die Auswirkungen des Klimawandels - die globale Erwärmung - und das Aufschmelzen des Eises und Bodens in der Arktis und den Alpen, auf das Mikrobiom, die Freisetzung von Treibhausgase oder von Krankheitserregern, die Entdeckung von Naturprodukten und Antibiotika.

CaNuPine/MICRO

In this project, adaptive and stress responses to drought stress and varying nutrient availability are being analyzed at tissue, cell and subcellular level in foliage of Scots pine and downy oak.

Carbon and nutrient dynamics of Scots pine

In the CaNuPine project, we study the effects of drought and nutrient availability on the carbon dynamics within Pine (Pinus sylvestris) trees. This will contribute to the controversial debate whether drought may or may not cause acute growth decline and mortality via carbon starvation.

Antimony uptake as a function of waterlogging in the rhizosphere

Antimony (Sb) is a relatively rare element in the earth's crust, but mining, traffic, waste incineration and an increasing multitude of industrial uses have led to elevated levels in soils and sediments in many locations and consequently increased exposure of plants, animals and humans to this toxic element.

Fahrversuch in Rückegassen mit halber Ladung

In einem Befahrungsexperiment mit einem Forwarder im Forstbetrieb Wagenrain in Bremgarten AG wurde untersucht, wie sich das Befahren bestehender Rückegassen mit voller und mit halber Zuladung auf die Tiefenwirkung der Verdichtung und auf die Spurbildung auswirken.

Böden und Wasserhaushalt von Wäldern

Wir möchten Wasserhaushalts-relevante Bodeneigenschaften für die Waldfläche der Schweiz digital kartieren und als GIS-Layer verfügbar machen. Somit werden Regionen lokalisiert, in denen unter künftigem Klima mit verstärkter Trockenheit zu rechnen ist.

Wie Buchen auf Trockenheit reagieren

Im Projekt BuKlim wird die Reaktion von Buchen aus Gebieten mit unterschiedlichen Jahresniederschlägen auf Trockenheit untersucht. Die Resultate des Versuchs sollen helfen, das Anpassungspotential der Buche an die mit dem Klimawandel zunehmende Trockenheit besser abschätzen zu können.

MICRO

Microscopical changes in cells and tissues in response to various environmental stress factors are investigated in trees to develop diagnosis tools and understand the mechanistic link between stress and injury.

Nitrate Leaching

Nitrate concentrations in groundwater have increased, mainly due to intensive agriculture, and constrain its usage as drinking water in parts of Switzerland. Nitrate leaching from forests are, in comparison, generally small but may increase due increased nitrogen deposition and warm and dry periods. This project aims on exploring the possibilities and limitations for a better estimation of the risk of future nitrate leaching from forests.

Standortsfaktor Boden

Das Projekt liefert auf Messwerten beruhende boden- und standortskundliche Informationen für den Schweizer Wald: (i) Verhalten von Baumarten hinsichtlich abiotischer Wachstumsfaktoren, (ii) quantitative Charakterisierung der ökologischen Nischen von Baumarten und (iii) ökologische Zeigerwerte für ausgewählte Waldpflanzen.

Einzäunungsexperiment Nationalpark

Im Schweizerischen Nationalpark werden trophische Interaktionen von verschieden grossen Pflanzenfressern mit Einzäunungen auf unterschiedlichen Weideökosystemen untersucht. Veränderungen in der Biomasse der Pflanzen, Wurzeln und Mikroben, der Nährstoffgehalt (Stickstoff und Phosphor) und die Zusammensetzung der Pflanzen- und Mikrobengemeinschaften werden über mehrere Wachstumsperioden analysiert.

BigLink-SoilSolution

This project is part of the multidisciplinary CCES project BigLink (“Biosphere-Geosphere interactions: Linking climate change, weathering, soil formation and ecosystem evolution”). It studies the plant-soil-microbe interactions at early succession stages in the Damma glacier forefield occurring in response to limited nutrient availability.

Soil compaction

Soil compaction caused by passage of logging machinery reduces the soil air capacity. Prolonged compaction of forest soils might enhance greenhouse gas-producing microbial activities and induce a change in the soil microbial community and favour organisms capable of tolerating anoxic conditions.

Control on soil organic matter in Swiss forests

The cycling of carbon and nitrogen are closely linked and thus, the increasing deposition of nitrogen very likely affects soil organic matter dynamics. We are adding 13C and 15N labeled litter from beech to soils and investigate how experimentally increased N inputs influence the fate of litter-derived C and N.

Macro- and micro morphological reactions to low soil water availability in the foliage of Scots pine from Wallis

In this project, the structural changes in foliage of Scots pine are used as sensitive bioindications of environmental constraints to study the reactions of dry pine forests in Wallis to low soil water availability and changes in land use.

Physikalischer Bodenschutz im Wald

Ziel des Projektes war es, die Auswirkungen von Bodenverdichtungen auf die Bodenfruchtbarkeit aufzuzeigen, verschiedene Spurtypen zu definieren und zu untersuchen, technische und organisatorische Massnahmen zur Minimierung von Bodenschäden bei der Holzernte aufzuzeigen und die Ergebnisse in die Praxis umzusetzen.

Nadelchemie der Fichte

Mit dem Projekt "Monitoring Flankierende Massnahmen Umwelt" (MFM-U) untersucht die Schweiz die Umwelt-Auswirkungen des Landverkehrsabkommens mit der EU sowie die Umwelt-Auswirkungen der flankierenden Massnahmen. Im diesem Teilprojekt stehen die Auswirkungen auf den Wald im Vordergrund.

Alpine Baumgrenzen in einer CO2-reichen und warmen Zukunft

Der Graue Lärchenwickler (Zeiraphera griseana [Hübner]) ist ein kleiner Nachtfalter. Der Graue Lärchenwickler (Zeiraphera griseana [Hübner]) ist ein kleiner Nachtfalter. In einem Experiment an der alpinen Baumgrenze erhöhen wir die CO2 Konzentration (+200 ppm) und die Bodentemperaturen (+4°C) und untersuchen die Reaktionen von Pflanzen und Boden.

Treeline in Ural

Historical photographs document that the upper treeline of the Ural mountains has moved up 60 to 80 m during the last century. We assess how the expansion of forests into tundra affects soil organic matter dynamics in the pristine Southern, Northern and Polar Ural.

CO2 und N-Verfügbarkeit (SCC Hofstetten)

In diesem Projekt wird erforscht, wie sich eine erhöhte CO2-Konzentration in der Luft auf die Verfügbarkeit von Nährstoffen, besonders Stickstoff, im Boden auswirkt. Werden in Zukunft Nährstoffe knapper für die Bäume, wenn diese immer mehr CO2 zu Verfügung haben?

Soil solution in LWF plots

The chemistry of soil solution and the soil water availability for plants have been monitored since 1997 in seven forest plots in Switzerland. This project, linked to the Swiss Long-term Forest Ecosystem Research project (LWF), aims to assess the soil response to atmospheric pollution (acidifying substances and nitrogen) and to climate change.

Nitrogen and ground vegetation

Ground vegetation is a powerful bio-indicator of the environment. The project aims at discriminating the various factors which may influence the dynamics of ground vegetation. Emphasis is being given to the role of nitrogen.

Nährstoffkreisläufe und Bodenvegetation

Um die Prozesse in einem Waldökosystem besser verstehen zu können, ist es notwendig, die Interaktionen zwischen den Kompartimenten und die Stoffflüsse im Nährstoffkreislauf kontinuierlich zu erfassen. Wir untersuchen die Nährstoffeinträge ins Ökosystem Wald und ihre Auswirkungen auf Blätter, Nadeln und Bodenvegetation.

Bodenmatrix LWF

In der Langfristigen Waldökosystem-Forschung LWF wird die Entwicklung von 16 unterschiedlichen Waldökosystemen in der Schweiz mit spezieller Berücksichtigung der anthropogenen Einwirkungen untersucht. Der Boden bildet dabei als wichtige Komponente jedes Waldökosystems ein zentrales Untersuchungsobjekt.

N dynamics Alptal

This framework project contains research done on the site Erlenhöhe at Alptal (canton Schwyz, central Switzerland). It consists mainly of a nitrogen (N) addition experiment in which the effetcs of N deposition on a subalpine forest ecosystem are studied.

WATER - within the EVOLTREE network

A network of four research institutions collaborates within an EC-funded Network of Excellence to determine and understand the influence of genetic diversity of trees and site water regime on neutral and functional diversities of the associated mycorrhizal community.

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Publikationen

Der Waldboden lebt – Vielfalt und Funktion der Bodenlebewesen

Böden sind Lebensraum für unzählige Lebewesen, die beim Ab- und Umbau von organischer Substanz eine wichtige Rolle spielen. Gesunde Böden sind für die Nachhaltigkeit im Wald eine grundlegende Voraussetzung.

Merkblatt für die Praxis 60

2018

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Adamczyk, M.; Hagedorn, F.; Wipf, S.; Donhauser, J.; Vittoz, P.; Rixen, C.; Frossard, A.; Theurillat, J.; Frey, B., 2019: The soil microbiome of GLORIA mountain summits in the Swiss Alps. Frontiers in Microbiology, 10: 1080 (21 pp.). doi: 10.3389/fmicb.2019.01080

Möhl, P.; Mörsdorf, M.A.; Dawes, M.A.; Hagedorn, F.; Bebi, P.; Viglietti, D.; Freppaz, M.; Wipf, S.; Körner, C.; Thomas, F.M.; Rixen, C., 2019: Twelve years of low nutrient input stimulates growth of trees and dwarf shrubs in the treeline ecotone. Journal of Ecology, 107: 768-780. doi: 10.1111/1365-2745.13073

Felipe-Lucia, M.R.; Soliveres, S.; Penone, C.; Manning, P.; Van der Plas, F.; Boch, S.; Prati, D.; Ammer, C.; Schall, P.; Gossner, M.M.; Bauhus, J.; Buscot, F.; Blaser, S.; Blüthgen, N.; De Frutos, A.; Ehbrecht, M.; Frank, K.; Goldmann, K.; Hänsel, F.; ... Allan, E., 2018: Multiple forest attributes underpin the supply of multiple ecosystem services. Nature Communications, 9: 4839 (11 pp.). doi: 10.1038/s41467-018-07082-4

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Boden: kostbarer Dreck zu unseren Füssen

Schwerpunkt aus dem WSL-Magazin Diagonal, 2/15: Unsere Böden werden stark beansprucht. Was leistet die Forschung, damit unsere wichtigste Lebensgrundlage erhalten bleibt?