Mikrobielle Nekromasse: Ein wesentlicher Phosphorspeicher für die Waldernährung?

• Antragstellerin: Professorin Dr. Michaela Dippold
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320304123

Waldökosysteme decken trotz niedriger Phosphor-(P)versorgung ihren P-Bedarf, indem sie schwer verfügbare P-Formen erschließen und P im System halten. Mikroorganismen sind dazu in der Lage P aus nicht pflanzenverfügbaren Quellen zu mobilisieren, konkurrieren aber gleichzeitig mit Pflanzen um limitierte P Ressourcen. Obwohl der Anteil mikrobieller Bio- und Nekromasse mehr als 10% der P-Vorräte des Bodens ausmachen kann, wurde er bisher kaum als P Quelle in der Waldernährung berücksichtigt. Diese Studie will die Bedeutung mikrobieller Bio- und Nekromasse als Quelle für die P-Versorgung von Buchen quantifizieren. Dabei werden die räumliche Variabilität der P-Verteilung und Unterschiede zwischen P-Kreisläufen acquirierender und recycelnder Forstökosysteme berücksichtigt. Der Beitrag einzelner mikrobieller Gruppen zu P-(Im)mobilisierung, Reduktion von P-Austrägen und Recycling von P aus mikrobieller Nekromasse (Pnecro) wird untersucht und zur P-Verfügbarkeit und Speziierung in Waldböden in Beziehung gesetzt.Die Immobilisierung von P aus Rhizodepositen und der Bodenlösung in Pnecro wird in Mesokosmen mittels Boden- und Baummarkierungsexperimenten (KH233PO4; Dochtmethode) untersucht. Nach simulierten Regenereignissen wird der Austrag an organischem und kolloidal gebundenem P quantifiziert und charakerisiert. Die P-Speicherung in der mikrobiellen Biomasse wird mittels Fumigation (33P-CFE) bestimmt und maßgeblich beteiligte mikrobielle Gruppen mittels 33P Einbau in die Phospholipidfettsäuren (33P-PLFA Analyse) ermittelt. Die Inkoorporaton von P aus 33P Apatit, Fe-33Phosphat und 33P in Pflanzenbiomasse wird in einem Inkubationsversuch mittels 33P-CFE und 33P-PLFA Analyse vergleichend quantifiziert. Ein mikrobielles Verdünnungsexperiment soll funktionelle Redundanz und Spezialisierung einzelner mikrobieller Gruppen aufzeigen. Nach Ausdifferenzierung maßgeblicher Quellen von Pmic wird die Bedeutung von Pnecro für die Waldernärung in einem Rhizotronexperiment bei heterogener und homogener Verteilung von 33Pnecro bestimmt. Dieser Ansatz ermöglicht es die P-Remobilisierung in der Buchenrhizosphäre mittels 33P Imaging und Phosphatasezymographie im saisonalen Verlauf zu visualisieren. T-förmige Mikrokosmen werden eingesetzt um die Aufnahme von Pnecro in Buchen bei zunehmendem Stammabstand unter Berücksichtigung des Beitrags von Ectomycorrhiza zu quantifizieren. Im Rahmen des zentralen P x N Applikationsfeldexperiments werden PLFA und CFE Messungen sowie Phosphataseanalysen mit zunehmender Entfernung zum Stamm einzelner Buchen durchgeführt um die Laborergebnisse mit Bedingungen auf der Feldskala in Beziehung zu setzen.Zusammenfassend ermittelt das Projekt die Bedeutung von Pnecro als temporärer P-Speicher in Waldökosystemen bei unterschiedlicher P-Verfügbarkeit und Speziierung. Dieser Einblick in die räumliche und saisonale Dynamik von Pnecro in Waldböden wird zu einem tieferen Verständnis über die Anpassung von Wäldern an P-Mangel beitragen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1685: Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Sandra Spielvogel