Autotrofe bodemrespiratie in bosecosystemen: hoe belangrijk is intern CO2 transport via sapstroom?
Nieuw ontdekte interne CO2 flux beïnvloedt autotrofe bodemrespiratie
Ecosysteemrespiratie is, na fotosynthese, de grootste terrestrische koolstofflux in bosecosystemen. Deze flux zorgt voor de vrijstelling van 18 keer meer CO2 dan de wereldwijde verbranding van fossiele brandstoffen. Een goede kennis van de verschillende processen en fluxen in de koolstofcyclus is dus noodzakelijk om de impact en feedback tussen klimaatsverandering en ecosystemen correct te kunnen inschatten. Een belangrijk onderdeel van ecosysteemrespiratie is wortelrespiratie. Onderzoek aan het Laboratorium voor Plantecologie aan de Universiteit Gent toont het belang aan van een nieuw ontdekte interne CO2 flux in bomen. Via deze flux wordt een gedeelte van de CO2 afkomstig van wortelrespiratie via de opwaartse sapstroom bovengronds naar de stam getransporteerd. Deze interne CO2 flux werd tot nog toe niet in rekening gebracht bij bepaling van wortel- en stamrespiratie. Ons onderzoek toonde echter aan dat dit kan leiden tot een onderschatting van wortelrespiratie tot 45%. Tezelfdertijd droeg CO2 afkomstig van wortelrespiratie voor de helft bij aan de CO2 vrijgesteld door de stam, wat aantoont dat in de gangbare praktijk de stamrespiratie sterk overschat wordt.
Bodem CO2 efflux vormt een belangrijke flux in ecosysteemrespiratie en bestaat uit een autotrofe component, de wortelrespiratie, en een heterotrofe component, de respiratie van bodemmicro-organismen. Algemeen wordt aangenomen dat alle CO2 afkomstig van wortelrespiratie volledig via de bodem terugkeert naar de atmosfeer en zo bijdraagt aan bodem CO2 efflux. Een schematisch overzicht van koolstoffluxen rond een boom wordt gegeven in Figuur 1. Recent onderzoek suggereert dat een gedeelte van de CO2 afkomstig van wortelrespiratie de wortels niet verlaat, maar intern oplost in de sapstroom en opwaarts getransporteerd wordt. Een gedeelte van de CO2 afkomstig van wortelrespiratie kan zo bovengronds naar de atmosfeer diffunderen en bijdragen tot stam CO2 efflux. Metingen van CO2 efflux uit stam of bodem worden vaak gebruikt als schatting van de respiratiesnelheid van het beschouwde weefsel. Door oplossing en transport van CO2 in de sapstroom komt de plaats van diffusie niet noodzakelijk overeen met de plaats van respiratie. Door intern transport te verwaarlozen, betekent dit een onderschatting van de respiratiesnelheid van bepaalde weefsels tegenover een overschatting van andere weefsels.
Om het belang van intern CO2 transport te bepalen, werd in een plantage te Zwijnaarde de stam van 7-jarige eiken (Quercus robur L.) geringd. Bij ringen wordt een deel van het stamweefsel verwijderd, waardoor de stroom van fotosynthetische producten van de bladeren naar de wortels wordt onderbroken. Hierdoor zal de wortelrespiratie en dus de totale bodem CO2 efflux afnemen. Indien een gedeelte van de CO2 afkomstig van wortelrespiratie intern blijft, moet er na het ringen echter ook een daling in de interne CO2 concentratie in de stam te zien zijn. Vijf dagen na het ringen werd een afname van zowel de bodem CO2 efflux als de interne CO2 concentratie van respectievelijk 22% en 21% waargenomen. Deze daling waargenomen in de interne CO2 concentratie bevestigt het opwaartse transport van CO2 uit de wortels naar de stam.
Bij eerdere bepalingen van wortelrespiratie werd het intern CO2 transport via de sapstroom niet in kaart gebracht. Uit deze studie bleek het niet in rekening brengen van intern CO2 transport gedurende periodes van hoge sapstroom de wortelrespiratie met 45% te onderschatten. Op een dagelijkse basis bedroeg deze onderschatting 25%. Het opwaarts getransporteerde CO2 kan bovengronds diffunderen en zo foutief worden toegeschreven aan stamrespiratie. Via opstelling van een koolstofmassabalans rond een segment van de stam bleek de bijdrage van CO2 afkomstig van wortelrespiratie aan stam CO2 efflux op een dagelijkse basis 50% te bedragen.
Uit deze studie blijkt aldus dat om de boven- en ondergrondse respiratie en de koolstofcyclus in ecosystemen correct in te schatten, zowel intern CO2 transport als de boven- en ondergrondse CO2 efflux beschouwd moet worden. Een accurate bepaling van boven- en ondergrondse respiratie is namelijk vereist om een grondige kennis van de koolstofkringloop in een bosecosystemen te bekomen. Deze kennis is van essentieel belang voor de correcte inschatting van de koolstofhuishouding in ecosystemen en om de invloed van wijzigende omgevingsfactoren op de interacties tussen bio- en atmosfeer in te schatten.
