Verbesserung der Treibhausgas Aufnahme von landwirtschaftlichen Böden durch optimierte Zugabe von organischen Düngern

• Antragsteller: Dr. Kristof Brenzinger
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Ökologie der Landnutzung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 351977174

Der anthropologisch bedingte Anstieg der Emission von Treibhausgasen (THG), verursacht durch die Intensivierung der landwirtschaftlichen Bodennutzung und den übermäßigen Einsatz von konventionellem Dünger, beeinflusst maßgeblich den Trend der Erderwärmung und des Klimawandels. Die Nutzung und Düngung verringert sowohl die Methanaufnahmekapazität von Böden als auch die N2O zu N2 Reduktionsrate. Somit kommt es neben der sinkenden Aufnahme von Methan zu einer erhöhten Emission von Stickstoffoxid. Da es zu erwarten ist, dass die wachsende globale Nachfrage nach Lebens- und Futtermitteln sowie Bioenergie diesen Trend künftig weiter verstärken wird, müssen die zugrundeliegenden Mechanismen der steigenden CH4 und N2O Emissionen aufgeschlüsselt werden um Strategien zur Senkung des THG Ausstoßes bei gleichbleibender Produktionsfähigkeit zu entwickeln. Ziel dieses Antrags ist es, den Einfluss von organischen Düngern auf die Balance von Mikroorganismen-Pflanzen-THG in landwirtschaftlichen Böden aufzuklären. Im Rahmen dieser Studie werden drei Aspekte untersucht: 1. Den Einfluss einer Kombination von organischen Düngern in landwirtschaftlichen Böden auf die THG-Bilanz, den Methankreislauf und auf die N-Umsatzraten. 2. Die Auswirkung dieser organischen Dünger auf Nutzpflanzen und deren Interaktion mit der mikrobiellen Gemeinschaft in der Rhizosphäre. 3. Identifikation der dabei involvierten mikrobiellen Gemeinschaften des C- und N-Kreislauf.Das dafür vorgeschlagene zweijährige Projekt beinhaltet einen initialen Gewächshausversuch zur Untersuchung des Einflusses von organischen Zusätzen (Kompost, Biokohle, eine Mischung aus Deckpflanzenresten, einzeln und in Kombination) auf zwei wichtige europäischen Kulturpflanzen (Weizen und Mais) und die mikrobielle Gemeinschaft in der Rhizosphäre. THG-Flüsse (CO2, CH4 und N2O) und das Pflanzenwachstum werden in regelmäßigen Abständen gemessen und Bodenproben zu ausgewählten Zeitpunkten entnommen. Aus diesen Bodenproben werden Methanoxidations-Raten, pH-Wert und Bodennährstoffgehalte (NOx, NH4+, PO43-) bestimmt. Für die molekularen Analysen wird DNA aus jeder Probe durch quantitative PCR von mehreren wichtigen funktionellen Markergene des C- und N-Kreislaufs, die in THG Produktion und Reduktion (pmoA, amoA, nosZ) involviert sind, quantifiziert. Um die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft zu bestimmen, wird eine MiSeq Illumina-Sequenzierung durchgeführt. In Anlehnung an Vorarbeiten erwarte ich, dass durch die Zugabe von verschiedenen organischen Düngern in Kombination die THG-Emissionen aus landwirtschaftlichen Flächen durch Modifizierung mehrere mikrobielle Stoffwechsel- und Abbauprozesse reduziert werden ohne deren Biomasseausbeute zu reduzieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Gastgeber: Privatdozent Dr. Paul Bodelier