Einfluss von Fruchtwechsel und Reisstrohmulch auf mikrobielle Umsetzungsprozesse organischer Kohlenstoffverbindungen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Claudia Knief
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 194371065

Die Forschergruppe FOR1701 analysiert die Auswirkungen eines veränderten Fruchtfolgewechsels in Reisfeldern auf die Flüsse von Kohlenstoff und Stickstoff sowie auf den Wasserhaushalt im Boden. In der ersten Phase des Projekts wurde erkannt, dass die Einführung eines Reis-Mais Fruchtfolgewechsels anstelle von kontinuierlichem Reisanbau mit einem Verlust von C, N und Wasser einhergeht. Es wird angenommen, dass die Ausbildung von Trockenrissen von großer Bedeutung für diese Verluste ist. Somit ist eine zentrale Fragestellung der zweiten Projektphase, ob und wie Verluste durch Mulchen mit Reisstroh oder den Anbau einer weiteren Zwischenfrucht kompensiert werden können. Teilprojekt SP1 analysiert die Effekte der veränderten Anbaubedingungen auf den Kohlenstoffkreislauf im Boden. Im Fokus steht zum einen die Analyse der Auswirkungen des Mulchens mit Reisstroh auf mikrobielle Umsetzungen organischer Kohlenstoffverbindungen, insbesondere in der Rhizosphäre, welche einen 'hot spot' mikrobieller Aktivität im Boden darstellt. Wir postulieren, dass die Einbringung von Reisstroh das Wachstum und die Aktivität spezifischer Gruppen von Mikroorganismen im nicht-durchwuzelten Boden und der Rhizosphäre stimuliert und so zu Veränderungen in der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft führen wird. Die Bepflanzung mit Mais wird zusätzlich Einfluss nehmen auf den Prozess des Reisstrohabbaus, insbesondere im Bereich der Rhizosphäre. In SP1 soll des Weiteren der Effekt von Trockenrissen auf die mikrobielle Aktivität und Umsetzung von organischem Material analysiert werden. Wir erwarten veränderte Aktivitäten der Mikroorganismen auf den Rissoberflächen im Vergleich zum Bodenkörper. Zur Überprüfung der Hypothesen wird die mikrobielle Gemeinschaft in verschiedenen Bodenkompartimenten (nicht-durchwurzelter Boden, Rhizosphäre, Trockenriss-Oberflächen) im Hinblick auf Zusammensetzung und Abundanz charakterisiert. Die Aktivität einzelner Mikroorganismengruppen und deren Beteiligung an der Zersetzung von Reisstroh und Mais-Wurzelexsudaten soll über Markierungsversuche mit dem stabilen Kohlenstoffisotop 13C nachgewiesen werden. Während die Analyse von 13C-markierter rRNA die Identifizierung der am Abbau beteiligten Mikroorganismen erlaubt, erfolgt eine quantitative Bestimmung der 13C-Inkorporation aus organischem Material in die mikrobielle Biomasse anhand einer Analyse von Phospholipiden. Die gewonnenen Daten werden darüber Auskunft geben in welchem Ausmaß und durch welche mikrobiellen Taxa Kohlenstoffumsetzungen in den einzelnen Bodenkompartimenten stattfinden. Insbesondere die gegenseitige Beeinflussung der Abbauprozesse von Reisstroh und Wurzelexsudaten in der Rhizosphäre soll genauer verstanden werden. Das Projekt trägt somit so zu einem besseren Verständnis des Kohlenstoffflusses in Abhängigkeit von Kohlenstoffquelle und Kompartiment im Boden unter den veränderten Anbaubedingungen bei.

• 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. Katharina Frindte