Wurzeln im bioporennahen Boden

• Antragsteller: Professor Dr. Timo Kautz
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik ; Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389349606

Die Bedeutung des Unterbodens für die Nährstoffaufnahme von Ackerkulturen ist bis heute umstritten. Einerseits sind die Voraussetzungen für die Nährstoffakquisition aus dem Unterboden vglw. ungünstig, andererseits deuten Versuchsergebnisse darauf hin, dass, zumindest unter bestimmten Umweltbedingungen, einen erheblichen Teil ihres Nährstoffbedarf aus dem Unterboden decken. Die Umgebung von Bioporen hat möglicherweise eine Schlüsselfunktion für das Wurzelwachstum im Unterboden. Während Wurzeln in großlumigen Poren größtenteils der Gasphase ausgesetzt sind, können Wurzeln im bioporennahen Raum einfachen Kontakt zum Boden aufnehmen und von dort erhöhten Nährstoffkonzentrationen und mikrobieller Aktivität sowie erleichtertem Zugang zu Wasser und Nährstoffen profitieren. Dieses Projekt nähert sich dem Wurzelwachstum in der Umgebung von Bioporen mit neuen Verfahren der Probennahme. Die übergeordneten Hypothesen sind, dass in der Umgebung von Bioporen- chemische und physikalische Bodeneigenschaften durch die Aktivität von anözischen Regenwürmern und Pflanzenwurzeln beeinflusst werden.- die Wurzellängendichte größer ist als im bulk-Boden.- Wurzeldurchmesser und Seitenwurzelbildung sich vom bulk-Boden unterscheiden.- die metabolische Aktivität von Wurzeln, gemessen an pH-Gradienten und Isotopenfreisetzung in der Rhizosphäre erhöht ist.Es werden Versuche im Feld sowie unter kontrollierten Bedingungen in Mikrokosmen durchgeführt. Es wird berücksichtigt, dass die Eigenschaften von Bioporen durch ihre Historie geprägt werden, d.h. durch frühere Besiedlungen durch Regenwürmer und Wurzeln. Es werden Mikrokosmosversuche mit von Regenwürmern und Wurzeln differenziert beeinflussten Poren eingerichtet. Wurzellängendichten in der Umgebung von Bioporen und im bulk-Boden werden mit softwaregestützter Bildanalyse quantifiziert. Die metabolische Aktivität von Pflanzenwurzeln wird anhand der 13C-Freisetzung von mit 99 atom% 13C-Harnstoff markierten Pflanzen gemessen. Zudem werden pH sensitive planare Optoden eingesetzt, um pH-Gradienten in der Umgebung von Wurzeln zu abzubilden. Suberingehalte in der Umgebung von Bioporen, als Marker für in Dekomposition befindliche Wurzeln werden gaschromatographisch bestimmt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen