Spatiotemporal dynamics of biogenic Si pools in initial soils and their relevance for desilication

• Applicant: Professor Dr. Michael Sommer
• Subject Area: Soil Sciences
• Term: from 2012 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 224744601

Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, die Wechselwirkungen zwischen der Dynamik biogener Si-Pools und der Desilifizierung in transienten, initialen Bodensystemen aufzuklären. Dafür werden erstmalig die Größe und Umsatzraten sowohl des phytogenen als auch des zoogenen Si-Pools in Böden quantifiziert; zusammen mit den sie steuernden Faktoren. Beginnend mit einer flächigen Charakterisierung des Ausgangszustandes der Sedimente im Hühnerwasser-Einzugsgebiet wollen wir die annuellen SiO2 Produktionsraten der Vegetation quantifizieren – als Funktion des pflanzenverfügbaren Si in den Böden und der Dynamik einwandernder Si Akkumulatoren. Hierbei kommen u.a. moderne Fernerkundungssysteme zum Einsatz (UAV). Nach vier Vegetationsperioden werden die Änderungen im phytogenen Si Pool der Böden (Massenbilanzen) der kumulativen SiO2 Produktion von Si Akkumulatoren gegenübergestellt. In plotskaligen Manipulationsexperimenten wird gleichzeitig der Einfluß eines wachsenden phytogenen Si Pools in Böden auf deren Desilifizierungsraten geprüft. Dafür bestimmen wir den annuellen Si-Austrag (Bodenlösung) an vier Flächen im Einzugsgebiet und zwar jeweils unter Reinbeständen von Si Akkumulatoren und Nicht-Akkumulatoren. Das pflanzliche SiO2 wird in Laborexperimenten hinsichtlich seiner Auflösungskinetik untersucht, um mechanistische Informationen für Modelle der Desilifizierung zu gewinnen. Die Dynamik des zoogenen Si Pools in Böden (Thekamöben) wird als Funktion der Vegetationsdynamik im Einzugsgebiet untersucht. Erstmalig wollen wir mittels REM-EDX versuchen, die Größe des zoogenen Si Pools differenziert nach lebenden Thekamöben und leeren Schalen zu quantifizieren. Weiterhin werden die Einflussfaktoren der gemessenen Thekamöbendichten in Labor- und Manipulationsexperimenten bestimmt. Ob eine Substrat-, Wasser-/Nährstoff- und Si-Limitierung ursächlich für die beobachtete Dynamik ist, überprüfen wir in einem vollständig randomisierten Feldexperiment. Der Einfluß des Si Angebotes auf das Wachstum von Thekamöben (Idiosome) soll unter kontrollierten Laborbedingungen aufgeklärt werden (klonale Kulturen).

• DFG Programme: Research Grants
• International Connection: USA
• Participating Persons: Professor Dr. Markus Kleber; Professor Dr. Manfred Wanner