Einfluss veränderter Flutungs- und Rotationspraktiken auf mikrobielle Gemeinschaften und ihre Aktivität im Hinblick auf Stickstoff-Fixierung und den Stickstoffzyklus

• Antragstellerin: Professorin Dr. Barbara Reinhold-Hurek
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 194371065

SP2 untersucht die Auswirkungen, die ein Wechsel von permanentem Nassreisanbau zu nicht gefluteten Anbauperioden mit Fruchtfolge (Reis-Reis und Reis-Mais) auf Mikroorganismengemeinschaften hat. Die Hauptprozesse des mikrobiellen N-Zyklus - Nitrifikation, Denitrifikation, Stickstoff-Fixierung sind über die Sauerstoffkonzentration gesteuert, die sich in den geänderten Managementregimes im Boden und der Rhizosphäre ändern wird. Unsere Daten aus Phase I legen nahe, dass die Konversion des gefluteten Anbausystems das Mikrobiom beeinflusst, besonders das wurzelassoziierte Mikrobiom. Unsere Ziele in ICON Phase II beziehen sich hauptsächlich auf Langzeiteffekte und auf Anbaumaßnahmen, die helfen sollen, Nährstoffverluste zu vermeiden. Um Langzeiteffekte der aeroben Kultivierung und der Maisfruchtfolge auf die Funktion des Reisökosystems zu untersuchen, werden wir unsere Analysen der Aktivität und Populationsstruktur von Mikroorganismen des N-Zyklus weiterverfolgen; es ist zu erwarten, dass sich auch die Rhizosphärenpopulation über einen längeren Zeitraum hin verändert. Zusätzlich werden wir Funktionen und Aktivität des Mikrobioms in Wurzeln und im Rhizosphäreboden mittels Metatranskriptom analysieren, um Hinweise auf weitere Eigenschaften über den N-Zyklus hinaus (z.B. hinsichtlich Pflanzenwachstumsförderung) zu gewinnen. Die Ausweitung der ICON Experimente auf weitere Versuchsflächen mit unterschiedlichen Böden und Klimaten bietet die Möglichkeit, Variationen in der Reiswurzelpopulation aufzuspüren und damit möglicherweise ein 'Kernmikrobiom' zu identifizieren. Ein neuer Aspekt in Phase II sind die Auswirkungen von Trockenrissen auf Nährstoffverluste. Effekte auf mikrobielle Biomasse und Änderungen in Aktivität des N-Zyklus lassen sich durch Redoxunterschiede, besonders bei plötzlicher Flutung, in 'Hot spots' postulieren. Daher wird SP2 mit molekularen Methoden den Effekt auf Aktivität und Populationsstruktur von Mikroorganismen des N-Zyklus untersuchen, in gemeinsamen Experimenten mit SP7. Weitere Management- Optionen gegen Nährstoffverluste beinhalten die Fruchtfolge mit Leguminosen und die Einbettung von Reisstroh. Auch hier wird SP2 die Auswirkung auf den mikrobiellen N-Zyklus untersuchen. Unsere Daten werden zusammen mit Ergebnissen zu Treibhausgasemissionen und Isotopenmessungen (SP5, SP7, SP4) und mikrobiellen C-Transformationen (SP1) zum besseren Verständnis des Stickstoffflusses beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1701: Introducing Non-Flooded Crops in Rice-Dominated Landscapes: Impact on Carbon, Nitrogen and Water Cycles (ICON)
• Beteiligte Person: Dr. Thomas Hurek