Entschlüsselung der Effekte von Salinität und Sodizität auf Umsatz und Speicherung organischer Substanz in Nassreisböden des tropischen Ostafrikas

• Antragsteller: Professor Dr. Robert Mikutta
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558017104

Die Versalzung von Böden stellt ein zunehmendes Risiko für die Produktivität im weltweiten Nassreisanbau dar, welcher die Ernährung für etwa 50% der Weltbevölkerung sichert. Es ist jedoch nicht abschließend geklärt, wie sich Salzstress auf den Kreislauf der organischen Bodensubstanz (SOM) und den Vorrat an organischem Kohlenstoff in Paddy-Böden auswirkt, insbesondere in afrikanischen Reisanbausystemen. Vereinzelte Forschungsarbeiten deuten darauf hin, dass Salinität und Sodizität unterschiedliche Wirkungen im SOM-Kreislauf entfalten, aber nur sehr wenige Studien haben bislang die Auswirkungen von salinen und sodischen Bedingungen auf die drei allgemeinen Faktoren des SOM-Umsatzes direkt miteinander verglichen, d. h. den OM-Eintrag (Menge und Qualität der Ernterückstände), OM-Abbau und Mineralisierung sowie SOM-Stabilisierungsmechanismen. Um diese Wissenslücke zu schließen, zielt das vorliegende Projekt darauf ab, Prozesse und Kontrollmechanismen entlang der SOM-Prozesskaskade unter salzbeeinflussten Bedingungen tropischer ostafrikanischer Paddy-Böden zu untersuchen. Das Projekt kombiniert Labor- und Feldexperimente in Zentralmosambik und stützt sich dabei auf definierte Bodenversalzungskategorien mit sowohl salzfreien und jeweils durch Salinität bzw. Sodizität geprägten Böden. Entlang dieser Kategorien werden physikochemische Bodeneigenschaften, der SOC-Eintrag und die daraus resultierenden SOC-Vorräte untersucht, um so Steuerungsfaktoren der SOM-Sequestrierung zu ermitteln. Dichtefraktionierung in Kombination mit Radiokohlenstoffanalysen wird zur Charakterisierung funktioneller SOM-Fraktionen und ihres Umsatzes eingesetzt. Durch chemolytische Analyse molekularer Biomarker wird die chemische Zusammensetzung und der mikrobielle bzw. pflanzliche Ursprung der SOM unter variablen Salzeinfluss erfasst. Zur Bewertung des SOM-Eintrags wird ein Feldversuch mit Streubeuteln über einen vollständigen Anbauzyklus durchgeführt, der die Bestimmung der Zersetzungsdynamik von Reisstroh unter den verschiedenen Salzregimen ermöglicht. Insbesondere werden wir den Massenverlust der Streu, den relativen Beitrag von Invertebraten und Mikroorganismen zur Zersetzung der Rückstände und die entsprechende Veränderung der Streuqualität mittels 13C-NMR-Spektroskopie quantifizieren. Schließlich gewährt ein Inkubationsexperiment unter feldnahen Bedingungen mit isotopisch markiertem Reisstroh Einblicke in die C-Flüsse, die Aufnahme von Reisstroh-C in funktionale SOM-Fraktionen, sowie die Wechselwirkungen zwischen SOM und der Mineralphase unter variablen Redoxbedingungen. Insgesamt bietet unser Projekt zum ersten Mal die Möglichkeit, die verschiedenen Prozesse und kontrollierenden Faktoren entlang der SOM-Prozesskaskade in Paddy-Böden unter salzbeeinflussten Bedingungen zu erfassen und damit ein konzeptionelles Modell für die Auswirkungen verschiedener Salzbelastungen auf die SOM-Sequestrierung zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Christian Mikutta; Dr. Pauline Winkler