Functional responses of forest soil biota to climate change and biochar: ecosystem carbon budget, soil condition and management implications

Det er viktig for samfunnet å forstå effektene av klimaendringer på biologisk mangfold og viktige prosesser i våre økosystemer. Slik forståelse er nødvendig for å kunne utforme tiltak mot og tilpasse seg til klimaendringer på en effektiv måte. Prosjektet ForBioFunCtioN vil undersøke hvordan klimaendringer påvirker samfunn av sopp, bakterier, jordfauna og markvegetasjon i boreal granskog med tanke på artsrikdom, funksjonell mangfold, og funksjoner som er knyttet til kritiske økosystemprosesser som karbon- og nitrogensyklus. Ved hjelp av et eksperiment som manipulerer klimaet i skogen, vil vi avdekke hvordan endring i klimaet påvirker klimagassutslipp fra jord og død ved, og anslå relevansen av slike endringer for skogøkosystemets karbonbudsjett: hvor mye karbon skogen binder og hvor mye den slipper ut i atmosfæren. Økt skoggjødsling og bruk av biokull er foreslått som klimatiltak i skog. Prosjektet vil undersøke effektene av slike tiltak på jordsmonnet. Effektene av tilførsel av biokull på jordbiota, jordegenskaper og jordprosesser vil bli studert både i dagens klima og under forhold som tilsvarer fremtidig klima. Effekten av tilførsel av biokull vil bli sammenlignet med effekten av gjødsling, ettersom biokull forventes å forbedre jordens næringsstoffstatus slik at behovet for skoggjødsling kan bli redusert. Vi vil dermed kunne si noe om fremtidige karbonbudsjetter for skogen, gitt fremtidige karbonflukser og tilført biokull. Basert på våre resultater og litteraturgjennomgang, vil vi evaluere hvilke jordegenskaper som er egnet som indikatorer på jordas økologiske tilstand. Prosjektet vårt kan avdekke trender av global betydning som kan være vanskelige å snu etter at endringene har skjedd, for eksempel tap av jordkarbon til atmosfæren i et varmere klima. Tidlig oppdagelse av viktige endringer i karbonsyklus muliggjør målrettede og effektive tiltak for å beskytte artene eller egenskapene som har størst innvirkning på økosystemprosesser.

Understanding the effects of climate change on biodiversity and processes in our ecosystems is a first necessary step for optimal societal mitigation and adaptation to climate change. The project ForBioFunCtioN will investigate how climate change, biochar and fertiliser application influence natural communities of fungi, bacteria, soil fauna and ground vegetation in boreal spruce forests in terms of species richness, functional diversity and functions that are connected to critical ecosystem processes such as the carbon and nitrogen cycles. With the help of a climate manipulation experiment in forests, we will quantify the climate-induced changes in greenhouse gas emissions from soil and dead wood, and establish the relevance of these changes for the forest ecosystem carbon budget, utilising eddy-covariate measurements from ICOS Norway. We will predict future forest carbon budgets that include both the future carbon fluxes and a novel climate-change mitigation too, biochar in forest soils. The effects of biochar application on soil biota, soil properties and soil processes will be studied both in current climate and in conditions corresponding to future climate. The effect of biochar application will be compared with the effects of fertiliser application, as biochar is expected to improve soil nutrient status so that the need for forest fertilisation becomes reduced. Based on our results and literature review, we will evaluate which soil properties are suitable as indicators of soil condition. Our project may reveal trends of global importance that can be difficult to overturn after the changes have taken place, such as loss of soil carbon to the atmosphere in warming climate. Early detection enables targeted and efficient actions to safeguard the species or properties with the greatest impact on ecosystem processes. We will produce knowledge necessary for the design of evidence-based conservation and management schemes as well as policy development.