Logo des Forschungsinformationssystems Agrar und Ernährung

Forschungsinformationssystem Agrar und Ernährung

Informationsportal des Bundes und der Länder

FOR 2337: Denitrification in Agricultural Soils: Integrated Control and Modelling at Various Scales (DASIM)

Verbundprojekt


Förderkennzeichen: FOR 2337
Laufzeit: 01.06.2016 - 31.05.2019
Koordinierende Einrichtung: Institut für Pflanzenökologie

Denitrifikation, also die mikrobielle Nitratreduktion bzw. Nitratatmung unter anaeroben Bedingungen, ist Schlüsselprozess für die Umwandlung von reaktivem Stickstoff in atmosphärisches N2. Die verschiedenen Reaktionsschritte (NO3-, NO2-, NO, N2O, N2) werden durch eine Vielzahl enzymatischer Reaktionen von Prokaryoten und einigen Eukaryoten durchgeführt. Aktive Denitrifikanten-Gemeinschaften im Boden sind durch unterschiedliche regulatorische Phänotypen (DRP) gekennzeichnet, die jeweils durch typische Reaktionsschritte und Endprodukte charakterisiert sind. Derzeit ist noch unklar, wie DRPs taxonomisch einzuordnen sind und wie sie durch die Umwelt beeinflusst werden. Trotz der seit mehr als 100 Jahre intensiven Denitrifikationsforschung können Denitrifikationsraten und die Freisetzungen der entstehenden Gase noch nicht zufriedenstellend quantifiziert und vorhergesagt werden. Während ein gutes Verständnis der Auswirkungen einzelner Umweltparametern vorhanden ist, sind die komplexen Interaktionen und deren Auswirkungen auf die zelluläre Regulation in einer komplexen Matrix wie des Bodens noch weitgehend unbekannt. Schlüsselparameter im Boden sind die Sauerstoffkonzentration (pO2), der Gehalt und die Qualität der organischen Substanz, der pH-Wert und die mikrobielle Struktur, die wiederum von der Bodenstruktur, Bodenchemie und den Interaktionen zwischen Boden und Pflanzen beeinflusst sind. Das Ziel von DASIM ist die quantitative Vorhersage von Denitrifikationsraten in Abhängigkeit der mikroskaligen Bodenstruktur, der Qualität des Humus, der DRPs und der atmosphärischen Randbedingungen. Mit Hilfe modernster experimenteller und analytischer Verfahren (u.a. x-ray µCT, 15N-18O tracing, NanoSIMS und Mikrosensoren, NMR-Spektroskopie und molekularen Methoden einschließlich der ,next generation sequencing, funktionaler Transkriptome), soll der Prozess der Denitrifikation mit einer bisher beispiellosen räumlichen und zeitlichen Auflösung untersucht werden. Mit Hilfe verbesserter numerischer Verfahren und aufgrund der vorliegenden Rechenkapazitäten sollen die Ergebnisse aus den verschiedenen Gruppen integriert werden und dazu dienen neue Denitrifikationmodelle von der Mikroskala (Phase 1) bis zur Feld/Plot-Skala (Phase 2) zu entwickeln.

mehr anzeigen weniger anzeigen

Verbundbereiche

Allgemeine Suche

Erweiterte Suche