Der Einfluss unterschiedlicher Bodenbewirtschaftung auf mikrobielle Funktionen und Netzwerke in biologischen Bodenkrusten

• Antragstellerin: Dr. Stefanie Schulz
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321601720

Die Menschheit wächst permanent; darum wird prognostiziert, dass sich die Nahrungsmittelproduktion bis 2050 verdoppeln muss. Der zur Verfügung stehende Platz für Ackerbau muss daher durch eine nachhaltige und effektive Nutzung der vorhandenen Ressourcen geschützt werden. Es gibt eine Vielzahl von qualitativ unterschiedlichen Böden, die landwirtschaftlich genutzt werden. Allein in Deutschland reicht die Spannbreite von Böden mit einer Ackerzahl von 100 (sehr fruchtbar) bis <30 (fast unfruchtbar). Insbesondere Böden mit einer geringen Ackerzahl sind außerdem wegen ihrer unvorteilhaften Textur oft anfällig für Erosion. Daher ist gerade in diesen Böden die Bildung von biologischen Bodenkrusten (BBK) während der vegetationsfreien Periode von Vorteil für das Wachstum des angepflanzten Getreides. Denn diese verbessern den Nährstoffgehalt und die Bodenstabilität in ihrer direkten Umgebung durch die Fixierung von N2 und CO2 und die Ausscheidung von Exopolysacchariden (EPS). Durch diesen positiven Einfluss auf die genannten Bodeneigenschaften, ist es wichtig die Funktion und Entstehung von BBK in nährstoffarmen Böden bei verschiedenen Bearbeitungsintensitäten besser zu verstehen.Daher sind es die Ziele dieses Projektes den Einfluss verschiedener Bewirtschaftungspraktiken auf die Funktion und Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft in den BBK auf einem Acker mit geringer Ackerzahl (25-35) zu untersuchen. In einem multifaktoriellen Ansatz wird untersucht, wie sich die Stickstoffdüngung, organische Düngung und Intensität der Bodenbearbeitung sowohl auf die Bildung von EPS (hängt stark vom verfügbaren Kohlenstoff ab) als auch auf den Stickstoffkreislauf (wird maßgeblich von der Stickstoffdüngung beeinflusst) auswirkt. Außerdem wird die Bildung mikrobieller Netzwerke zwischen Bakterien, Pilzen und Archaeen genauer betrachtet, da zum Beispiel eine gute Vernetzung von Bakterien und Pilzen den Transport von Bakterien in tiefere Bodenschichten begünstigen kann.Um diese Ziele zu erreichen, werden Bakterien, Pilze und Archaeen von BBK der verschiedenen Bearbeitungsvarianten mittels quantitativer Echtzeit-PCR quantifiziert und mittels Amplikonsequenzierung (MiSeq) charakterisiert. Um die Funktionen der verschiedenen mikrobiellen Schlüsselorganismen genauer zu analysieren, werden ausgewählte Proben durch Metagenomsequenzierung genauer untersucht. Der Fokus für diese Analysen liegt auf dem Stickstoffkreislauf und der EPS Produktion. Die erhaltenen molekularbiologischen Daten werden mit bodenchemischen Messungen und der Bestimmung der EPS Zusammensetzung weiter untermauert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen