Einfluss der Rhizosphäre auf die Verteilung und Zusammensetzung organischen Kohlenstoffs in Unterböden

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ingrid Kögel-Knabner, seit 2/2020
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 207213200

In der ersten Phase der Forschergruppe FOR1806 konnten wir einen großen Effekt der Baumwurzeln auf die Verteilung, die Zusammensetzung und die Menge des Bodenkohlenstoffs in Unterböden nachweisen. In den Unterböden der zentralen Untersuchsfläche Grinderwald waren nicht nur die Mengen organischer Substanz in der Rhizosphäre höher, sondern auch in deren chemischer Zusammensetzung unterschied sich die Rhizosphäre signifikant von den wurzelfreien Gesamtböden. So konnten wir klare Unterschiede in der Zusammensetzung der Fraktionen organischer Substanz zwischen Rhizosphärenboden und Gesamtboden aufzeigen, dies sowohl für partikuläre als auch organo-mineralisch gebundene organische Bodensubstanz. Die Proben aus der Rhizosphäre zeigten geringere C/N Verhältnisse und einen höheren Anteil weniger stark abgebauter organischer Substanz (höhere O/N-alkyl C Anteile). Diese ersten Ergebnisse deuten ganz klar auf die Entwicklung spezifischer Rhizosphären-Strukturen hin (Makro- und Mikroaggregierung) welche die Speicherung organischen Kohlenstoffs im Unterboden steuern. Dennoch sind die genauen Zusammenhänge zwischen Rhizodeposition und der Speicherung organischen Kohlenstoffs im Unterboden weitgehend unklar. Gerade die Auswirkung der Rhizodeposition auf die Aggregierung bei unterschiedlicher Mineralogie und deren Auswirkung auf Menge und Zusammensetzung des organischen Kohlenstoffs ist unbekannt. Das Ziel der zweiten Projektphase ist die Untersuchung des Einflusses wachsender und toter Wurzeln auf die Zusammensetzung, Menge und Verteilung organischen Kohlenstoffs in Unterböden mit speziellem Fokus auf die Rhizosphäre. Der Hauptaspekt der Arbeit soll dabei die Untersuchung der räumlichen Differenzierung der Verteilung des organischen Kohlenstoffs aufgrund von Wurzelwachstum in bisher wurzelfreien Gesamtboden darstellen. Mit Hilfe neuer Methoden soll die Rhizosphäre in Unterböden im Hinblick auf die Aggregatbildung und somit die Speicherung organischer Substanz untersucht werden. Um eine klare Abgrenzung zwischen wurzelfreiem Gesamtboden und Rhizosphärenboden zu ermöglichen, ist die Arbeit unter Laborbedingungen Voraussetzung. Diese Versuche werden aufbauend auf den Felduntersuchungen aus der ersten Phase stattfinden. Eine Abfolge von Laborexperimenten unterschiedlicher Komplexität, beginnend mit künstlichen Wurzeln, über Setzlinge in Rhizoboxen bis hin zur Überprüfung der Laborexperimente im Feld bilden den experimentellen Rahmen der zweiten Phase.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1806: Der vergessene Teil des Kohlenstoffkreislaufs: Lagerung und Umsatz des organischen Materials im Unterboden
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Carsten Werner Müller, bis 2/2020