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Projekt
Lokalisierung von Hotspots mikrobieller Metabolite zur Aufklärung der Dynamik von Energie und organischem Kohlenstoff im Boden (SoilEnergySpots)
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr.-Ing. Mirjana Minceva; Dr. Steffen Schweizer; Professorin Nicole Strittmatter, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Bodenwissenschaften
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 554827041
Mit dem Projekt SoilEnergySpots wollen wir dazu beitragen den Einfluss der Zugänglichkeit von organischem Kohlenstoff im Boden auf die Energiedynamik besser zu verstehen. Anhand eines landwirtschaftlichen Modellbodens nutzen wir weit verbreitete mikrobielle metabolische Modellkomponenten mit unterschiedlichen Energiegehalten. Unsere experimentellen Ansätze zielen auf die Inkubation unterschiedlich großer Aggregatstrukturen und anderer Behandlungen ab, die die räumliche Zugänglichkeit und damit die Energieumwandlung hemmen. Mithilfe der Entwicklung und Anpassung von räumlichen Metabolomikmethoden auf Bodenproben erfassen wir die kleinskalige Verteilung von unterschiedlichsten mikrobiellen Metaboliten, und suchen beispielsweise mithilfe der Aminozuckerverteilung nach Nekromasse-Hotspots in Bodenaggregaten. Dies kombinieren wir mit der räumlichen Analyse der 13C-markierten Substratverteilung über Mineraloberflächen mittels NanoSIMS. In einem weiteren Experiment beschäftigen wir uns mit der Rolle der Verteilungsform von Maisstreu und inwiefern die zugesetzte Energie aus den Modellmetaboliten die Bildung mineral-assoziierter organischer Substanz hemmt oder fördert und so die Kohlenstoffspeicherung in Böden beeinflusst. Die experimentellen Arbeiten bei SoilEnergySpots ergänzen wir durch einen thermodynamischen Modellierungsansatz, der die räumliche Zugänglichkeit unterschiedlicher Pools organischer Substanz in das dynamische Gleichgewicht aus Masseflüssen und Enthalpie einbezieht. Durch die kalorimetrische Erfassung bei der Umsetzung und der Bestimmung der kleinskaligen Verteilung von Modellmetaboliten wollen wir zugrundeliegende biogeochemische Faktoren aufdecken, die in der Bodenstruktur zu räumlich segregierten energetischen Spots mit lokal unterschiedlichen mikrobiellen Effizienzen führen. Dabei vermuten wir, dass die räumlich heterogene Anordnung energetisch unterschiedlich effizienter Bodenbereiche eine wichtige Randbedingung darstellen und die Dynamik von organischem Kohlenstoff und Energie in Böden maßgeblich steuert. Als interdisziplinäres Team aus den Bodenwissenschaften, der Biothermodynamik und der analytischen Chemie wollen wir unsere Expertise und Ansätze gegenseitig ergänzen und zu einer Erweiterung des konzeptionellen Verständnisses der energetischen Triebfeder bei der Umwandlung organischer Substanz beitragen.
DFG-Verfahren
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