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Der Einfluss von Erosion auf die Kohlenstoff-Dynamik in einem Kontinuum aus Getreidepflanze, Rhizosphären-Mikrobiom und organischer Bodensubstanz (CropRhizoSOM)

Projekt

Klimawandel

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Klimawandel


Förderkennzeichen: 431061957
Laufzeit: 01.01.2019 - 31.12.2021
Forschungszweck: Grundlagenforschung
Stichworte: Kohlenstoffhaushalt, Bodenkohlenstoff, Erosion, C-Quellen, C-Senken, Mikrobiota

Bisher sind der Umfang und die Art des Einflusses der Bodenerosion auf die Veränderungen von Bodenkohlenstoffvorräten nicht geklärt. Ackerflächen gehören zu den Ökosystemen, die einen maßgeblichen Beitrag zur verstärkten Kohlenstoffsequestrierung leisten könnten, da sie 14 Millionen Quadratkilometer der Landoberfläche der Erde bedecken und ein Zehntel des globalen organischen Bodenkohlenstoffvorrats enthalten. Zudem unterliegen sie einer ständigen Beeinflussung durch die Landnutzung. Die Aufklärung der Mechanismen, die für die Wirkung der Erosion auf die C-Dynamik und der C-Speicherung verantwortlich sind, ist Voraussetzung für eine präzise Einschätzung der tatsächlichen Bedeutung der Erosion auf das C-Quellen- und -Senkenfunktion des Ackerlandes. Wir streben an, einen wesentlichen Beitrag zur Behebung dieser Wissenslücken zu leisten. Im Rahmen des beantragten Projektes soll dazu der Einfluss der Einmischung von abgestuften Mengen an Unterboden in einem Oberboden (Ap-Horizont) auf ausgewählte Aspekte der C-Dynamik in einem Kulturpflanzen-Rhizosphären-Mikrobiom-SOM-Kontinuum (CropRhizoSOM) untersucht werden. Wir wollen 14C-tracerbasierte Gefäßversuche mit Sommergerste (Hordeum vulgare) durchführen, in denen ein langjährig nicht erodiertes Ap-Material von der Experimentalfläche CarboZALF-D (Kontrolle, ohne Bt-Zumischung), ein mäßig erodiertes Ap-Material (Einmischung von 20% Bt-Material) und stark erodiertes Ap-Material (Einmischung von 40% Bt-Material) miteinander verglichen werden. CropRhizoSOM wird (I) die Kohlenstofffluss- und -Allokationsraten, (II) die funktionelle Anpassung der Boden-Mikrobiota (Genmarker, Metagenome, Bodenenzyme) und (III) die C-Dynamiken in einem Spektrum von Bodenfraktion zu verschiedenen Wachstumsstadien der Gerste und in der nachfolgenden Brache quantitativ erfassen und bilanzieren. Die Antragsteller werden daraus ableiten können, welche Kohlenstoff-Pools im Boden vorrangig von der Gerste oder der Boden-Mikrobiota beeinflusst werden. Auf der Grundlage aller Ergebnisse wird ein konzeptionelles Modell entwickelt, welches die C-Flussraten und funktionellen Veränderungen der Mikrobiota beinhaltet. Ein solches konzeptionelles Modell bildet den Ausgangspunkt für Aktivitäten, die die Durchführung weiterer Experimente und eine Präzisierung von Modellen des Kohlenstoffhaushalts von Böden zum Ziel haben.

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