BExudation – Integration der Exsudation in den Root Economics Space zum besseren Verständnis des Kohlenstoff- und Nährstoffkreislaufs in bewirtschaftetem Grünland

• Antragstellerinnen: Dr. Joana Bergmann; Dr. Maire Holz
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569064921

Aus der Perspektive der Pflanze stellen Feinwurzeln den Eintrittspunkt für Nährstoffe aus dem Boden dar, während Blätter den Eintrittspunkt für Kohlenstoff (C) bilden. Aus einer systemischeren Sichtweise jedoch wird C nicht nur als struktureller Bestandteil der Wurzeln von der Atmosphäre in den Boden transportiert, sondern auch in Form verschiedener Wurzelexsudate. Bis zu 21 % des photosynthetisch fixierten C können von Pflanzen als Exsudate in den Boden abgegeben werden, was diesen Fluss zu einem bedeutenden C Strom mit weitreichenden Auswirkungen auf die Funktionsweise von Ökosystemen macht. Trotz seiner Bedeutung bleibt die Wurzelexsudation in trait-basierten Konzepten wie dem "Root Economics Space" (RES) unterrepräsentiert, welcher sich derzeit auf morphologische Wurzeleigenschaften und pflanzliche Strategien entlang von Gradienten der Konservierung von Ressourcen und Kooperation mit Mykorrhizapilzen konzentriert. Der RES konzeptualisiert Wurzelstrategien entlang zweier Achsen: dem Konservierungsgradienten (schnelle vs. langsame Eigenschaften) und dem Kooperationsgradienten (direkte Aufnahme vs. mykorrhizale Auslagerung). Mit dem übergeordneten Ziel, Einblicke in C- und Nährstoffkreisläufe in bewirtschafteten Grünlandökosystemen zu gewinnen, beabsichtigen wir, die Wurzelexsudation in das bestehende RES-Konzept zu integrieren. Wir werden ein groß angelegtes Gewächshausexperiment mit 80 Arten aus den Biodiversitäts-Exploratorien durchführen, um artspezifische Exsudationsraten und deren chemische Zusammensetzung zu bestimmen. Für jede Art werden wir unter standardisierten Bedingungen die Exsudationsraten und chemischen Profile - mit Fokus auf Zucker, Aminosäuren, Carboxylate und Phenole - quantifizieren. Diese Daten werden mit zentralen morphologischen Wurzeleigenschaften und der Mykorrhiza-Kolonisierung kombiniert, um einen umfassenden Merkmalsdatensatz zu erstellen. Diese Daten werden verwendet, um 1) das Konzept des Root Economics Space um die bislang fehlenden Informationen zu Exsudaten zu erweitern, 2) die Filterwirkung bodenökologischer Parameter sowie Landnutzungswirkungen auf die funktionelle Biodiversität von Pflanzen zu untersuchen und 3) den Einfluss pflanzlicher Exsudationsmuster auf Ökosystemfunktionen wie Produktivität, C- und Nährstoffkreisläufe sowie Treibhausgasemissionen zu analysieren. Durch diesen integrativen und interdisziplinären Ansatz wird das Projekt eine entscheidende Wissenslücke in der trait-basierten Pflanzenökologie schließen. Es wird mechanistische Einblicke darin liefern, wie Wurzelexsudate Pflanzen-Boden-Interaktionen vermitteln und zur Dynamik von C und Nährstoffen in bewirtschafteten Ökosystemen beitragen. Die gewonnenen Daten werden nicht nur das konzeptionelle Rahmenwerk des RES erweitern, sondern auch unsere Fähigkeit verbessern, die Reaktion von Pflanzengemeinschaften auf Umweltveränderungen vorherzusagen und zu verstehen, wie deren Eigenschaften ökologische Prozesse beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1374: Biodiversitäts-Exploratorien