Wurzel-Poren-Interaktionen und Bodenfauna: Untersuchungen zum Verbleib von Kohlenstoff aus der Zersetzung von Wurzeln in strukturiertem Boden (ROOT-DECAY)

• Antragsteller: Dr. Maik Geers-Lucas
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572736872

Pflanzenwurzeln, die in den Boden wachsen, navigieren sie durch verschiedene Strukturen wie Bioporen, Risse und der dichte Bodenmatrix. Dadurch entstehen vielfältige Mikrohabitate, die die Kohlenstoffdynamik in der Rhizosphäre beeinflussen könnten. Während sich nicht grabendende Meso- und Makrofauna auf luftgefüllte Poren des Bodens beschränken müssen, deren Durchmesser mindestens ihrer Körpergröße entsprechen, ist die mikrobielle Aktivität hauptsächlich auf wassergefüllte Poren von wenigen Mikrometern konzentriert. Da unterschiedliche Wurzelsysteme das vorhandene Makroporensystem in unterschiedlichem Maße nutzen, können entlang des Wurzelsystems verschiedener Pflanzen unterschiedliche Mikrohabitate und damit Bodenorganismen erwartet werden. Die Auswirkungen dieser unterschiedlichen Habitate auf die spätere Zersetzung der Wurzeln und den damit verbundenen Kohlenstoffdynamiken sind jedoch weitgehend unerforscht. Die Ziele dieses Projektes sind es, 1) zu untersuchen, wie sich Wurzel–Poren-Interaktionen in Abhängigkeit von mikroklimatischen Bedingungen zwischen verschiedenen Pflanzenarten unterscheiden, 2) zu bewerten, wie diese Interaktionen die Zugänglichkeit von Wurzelstreu für Bodenorganismen, insbesondere Mesofauna, beeinflussen, und 3) zu analysieren, wie diese Prozesse zur Bildung von organischer Bodensubstanz beitragen, insbesondere von partikulärer organischer Substanz (POM) und mineralassoziierter organischer Substanz (MAOM). Zur Erreichung dieser Ziele kombiniert das Projekt kontrollierte Labor- und Feldexperimente mit einem Vergleich von Pflanzenarten mit kontrastierenden Wurzelsystemen – Gerste, Sorghum und Ackerbohne. Mittels Röntgen-Computertomographie (CT) werden wir hochauflösende Bilder des Wurzelwachstums erzeugen und diese mit zentralen Umweltfaktoren wie Bodenstruktur, Sauerstoffverfügbarkeit (O₂) und mechanischem Widerstand in Beziehung setzen sowie den Abbau der Wurzeln durch Bodenfauna verfolgen. Die Markierung mit stabilen Isotopen (¹³C) ermöglicht es uns, den Fluss wurzelbürtigen Kohlenstoffs in verschiedene Fraktionen der organischen Bodensubstanz sowie in die Bodenfauna nachzuvollziehen. Das Verständnis der Wurzel-Poren-Interaktionen und ihrer Auswirkungen auf den Kohlenstoffverbleib im Boden wird entscheidende Einblicke in die ökologischen und biogeochemischen Prozesse liefern, die die Bildung von organischer Bodensubstanz und dessen Stabilisierung in terrestrischen Ökosystemen steuern. Dieses Wissen kann nachhaltige Bodenbewirtschaftungspraktiken informieren und die Vorhersagen des Kohlenstoffkreislaufs in terrestrischen Ökosystemen verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen