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Projekt
Einfluss von Kulturpflanzenwurzeln auf die Bodenumwelt für die Denitrifikation in landwirtschaftlichen Böden
Antragsteller
Professor Dr. Klaus Dittert
Fachliche Zuordnung
Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
Förderung
Förderung von 2016 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270261188
Leicht abbaubare organische Reststoffe im Boden, besonders die abgestorbenen Reste von Nutzpflanzen, und Nitrat im Boden gehören zu den zentralen Steuergrößen der Denitrifikation in landwirtschaftlichen Böden. Die Aktivität und Zusammensetzung der denitrifizierenden mikrobiellen Lebensgemeinschaften wird von vielen Umweltfaktoren beeinflusst. Im Mittelpunkt dieses Projekts stehen die steuernden Funktionen von Pflanzen. Pflanzen nehmen Nährstoffe, insbesondere Nitrat rasch aus dem Boden auf, und sie verbrauchen Wasser durch Transpiration und Fotosynthese. Dies kann zu einer Verminderung der Denitrifikation führen. Gleichzeitig leiten Pflanzen Assimilate in ihre Wurzeln, wodurch die Denitrifikation potentiell gefördert wird, denn diese Kohlenstoffverbindungen werden in den Wurzeln veratmet, so dass Sauerstoff verbraucht wird, oder sie werden als Rhizodeposition in den Boden abgegeben. Aktive Wurzeln beeinflussen nicht nur die abiotischen Bedingungen im Boden, sie führen auch zu Veränderungen der Zusammensetzung und der Aktivität der mikrobiellen Lebensgemeinschaften, insbesondere in der Rhizosphäre. Wir planen einer Reihe abgestimmter Studien im kontrollierten System, um die Wirkungen von Pflanzen zu erfassen und gehen mit einem der Experimente in eine reale Feldsituation. Unter Nutzung von 15N und 13C Stabilisotop-Markierung verfolgen wir die unterschiedlichen Spurengas-Emissionsraten der Denitrifikation (N2O, NO und N2) und Effekte der Rhizodeposition auf die mikrobiellen Lebensgemeinschaften. Ziel ist es, die Einflüsse von Pflanzen, ihrer Wurzeln und ihrer Erntereste auf die Denitrifikation zu erfassen, um Daten für die Parametrisierung und Validierung zur Modellierung der Denitrifikation in landwirtschaftlich genutzten Böden zur Verfügung zu stellen. Auf der Grundlage der Methoden und Ergebnisse aus der ersten Projektphase werden drei Schwerpunkte bearbeitet: i) Effekte der Zusammensetzung der organischen Pflanzenstoffe, also ihrer Qualität, auf die Denitrifikation und deren gasförmigen Produkte einschließlich Produkt-Stöchiometrie. Hier werden wir eng mit der DASIM-Projekt P3 zusammenarbeiten, um gemeinsam geeignete Qualitäts-Indikatoren bereitzustellen; ii) Quantifizierung der dynamischen Rhizodeposition und der pflanzlichen N-Aufnahme und ihrer Wirkungen auf die Emissionsraten der verschiedenen N-Gase. Diese Teilstudie wird das Associated Experiment 13 bilden und die vorgesehenen Stabilisotop-Markierungen werden neben Gasflussdaten in enger Zusammenarbeit mit DASIM-Projekt 2 eingesetzt, den Einfluss der Rhizodeposition auf die Diversität der mikrobiellen Lebensgemeinschaften und funktionelle Gene zu analysieren; iii) im Feld werden die Pflanzeneffekte erneut unter Nutzung von 15N-Markierung geprüft. Hier wird u.a. in enger Zusammenarbeit mit DASIM-Projekt 6 das neue, verbesserte Helium-Verfahren eingesetzt, um Daten für die die Parametrisierung und Validierung des Modell Landscape-DNDC bereitzustellen, das in DASIM-Projekt 7 benötigt wird.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
