Pflanze-Boden Interaktionen in veränderten Reisanbausystemen und ihr Einfluss auf die C- und N- Dynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Siemens
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 194371065

In der ersten Phase dieser Forschergruppe zeigten unsere Lysimeter- und Isotopenmarkierungsexperimente, dass die Einführung von Mais (Zea mays L.) in ein Nassreisanbausystem zu verstärkten Wasser, Kohlenstoff- und Stickstoffverlusten in Richtung Grundwasser führt, wobei diese Verluste in den Versuchsjahren stark schwankten. Weiterhin ergaben sich Hinweise auf eine Intensivierung der Kohlenstoffabgabe über Reiswurzeln nach dem Anbau von Mais und auf eine bedeutende Rolle von Pilzen bei der Immobilisierung von Dünger-N in der mikrobiellen Biomasse. Es zeigte sich, dass die Bildung von Trockenrissen maßgeblich die Verluste von Wasser, C und N aus dem Boden-Pflanze System steuert. Eines unserer zwei Ziele für die zweite Phase ist daher, neben der Absicherung unserer Ergebnisse aus Phase I über eine längere Beobachtungszeit, die detaillierte Charakterisierung der Rolle von Schrumpfrissen für die Verluste von Wasser, C und N aus dem Boden-Pflanze System. Desweiteren möchten wir den Effekt von Maßnahmen zur Reduktion der Bildung von Schrumpfrissen und der Optimierung des biologischen Recycling von C und N testen. Wir postulieren, dass i) Schrumpfrisse wichtige Eintrittspfade von Kohlenstoff und Nährstoffen in Reisböden darstellen, ii) der Boden entlang von Schrumpfrissen infolge des erhöhten C- und Nährstoffeintrages und der intensiveren Belüftung ein 'hot spot' des C- und NUmsatzes ist und iii) das Mulchen mit Reisstroh in Kombination mit dem Anbau einer Zwischenfrucht die Austräge von C und N deutlich vermindern kann. Zur Prüfung unserer Hypothesen werden wir Isotopenversuche mit 13C-markiertem Reisstroh und 15N-markiertem Harnstoffdünger mit der Beprobung des Bodens entlang von Schrumpfrissen und einer Beobachtung der Dynamik von Trockenrissen kombinieren. Dazu werden wir neben den in Phase I etablierten Experimenten und Techniken ein Endoskop, Farbtracer und eine Wärmebildkamera einsetzen. Die so gewonnenen Daten lassen nicht allein Rückschlüsse auf die Bedeutung von Schrumpfrissen für den C und N-Kreislauf in den untersuchten Böden zu, sondern sind auch Grundlage für die gekoppelte Modellierung von Pflanzenwachstum, Hydrologie, C- und N-Kreislauf (SP6/SP7). Unsere Beteiligung an der Untersuchung weiterer Standorte mit unterschiedlichen pedologischen und klimatischen Bedingungen wird eine erste Extrapolation unserer Erkenntnisse auf andere Umweltbedingungen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1701: Introducing Non-Flooded Crops in Rice-Dominated Landscapes: Impact on Carbon, Nitrogen and Water Cycles (ICON)
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Wulf Amelung; Professorin Dr. Eva Lehndorff