Schwerpunktprogramm (SPP) 2322: Systemökologie von Böden - das Mikrobiom und die Randbedingungen modulieren die Energieentladung, Teilprojekt: Mineralien und ihre Wechselwirkungen mit gelöster organischer Substanz als Regulatoren der mikrobiellen Nekromassestabilisierung im Boden

Description: Es wird angenommen, dass mikrobielle Nekromasse maßgeblich zur Stabilität organischer Bodensubstanz beiträgt. Der sogenannte „Entombing-Effekt“, d. h. die Ansammlung und anschließende Stabilisierung von aus Nekromasse gewonnener Substanz, ist mechanistisch jedoch noch nicht gut verstanden. Die Sorption gelöster organischer Substanz an reaktive Mineraloberflächen gilt als wichtiger Prozess der Bodenkohlenstoffstabilisierung. Daher planen wir hier (i) die Produktion und Reaktivität (biologische Abbaubarkeit und Sorptivität) gelöster organischer Substanz entlang des Zersetzungskontinuums von Pflanzenstreu bis hin zu mikrobieller Nekromasse zu untersuchen und (ii) gleichzeitig zu untersuchen, wie die sorptive Stabilisierung organischer Verbindungen die Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft sowie deren Kohlenstoff- und Energieverbrauch beeinflusst. Das Projekt wird erstmals die Wechselwirkungen zwischen der Bildung von Nekromasse und der Sorption gelöster organischer Substanz auf der Grundlage einer quantitativen Bewertung der Stoff- und Energieflüsse beschreiben. Es wird daher zu den zentralen Hypothesen C (Randbedingungen) und B (Biologische Komplexität) des SPP 2322 beitragen. Die vorgeschlagene Forschung verknüpft die direkte Zersetzung von Pflanzenstreu und mikrobieller Nekromasse in situ mit detaillierten Analysen der zugrunde liegenden Prozesse, um alle Schritte der Nekromassestabilisierung zu identifizieren. Dies umfasst: (i) Inkubationsexperimente zur Produktion gelöster organischer Substanz aus zerfallender Pflanzenstreu und mikrobieller Nekromasse (Bakterien und Pilze), (ii) Sorptionsexperimente mit verschiedenen unberührten Mineralien, (iii) Tests der biologischen Abbaubarkeit gelöster organischer Substanz vor/nach der Sorption, (iv) Tests der Stabilität mineralgebundener organischer Substanz und (v) Inkubationen von kohlenstoffmarkierter Pflanzenstreu und mikrobieller Nekromasse in natürlichem Boden. Dieser schrittweise experimentelle Ansatz ermöglicht es, Unterschiede in der Transfereffizienz von Kohlenstoff und Energie von verschiedenen organischen Quellen auf mineralische Oberflächen zu quantifizieren und zu erklären. Die Bestimmung der molekularen Zusammensetzung und des Energiegehalts gelöster und sorbierter organischer Stoffe sowie die Analyse der mikrobiellen Gemeinschaft mit modernsten Methoden wie FT-ICR-MS und XPS ermöglichen neue Einblicke in die Mechanismen der Nekromassestabilisierung im Boden. Das Projekt trägt zu unserem Verständnis bei, wie Mineralien den mikrobiellen Energieverbrauch regulieren und trägt so zur Entwicklung neuer Bodenkohlenstoffmodelle mit expliziter Darstellung des mikrobiellen Umsatzes bei.

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Tags: Humus ? Kohlenstoff ? Biologische Abbaubarkeit ? Bodenkunde ? Bakterien ? Bestimmungsmethode ? Bodenuntersuchung ? Energiequelle ? Energieverbrauch ? Sorption ? Pilz ? Mineral ? Biopharmazeutikum ? Soil Sciences ?

Region: Sachsen-Anhalt Thüringen Thüringen Sachsen-Anhalt

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License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (Projektverantwortung)
• Max-Planck-Institut für Biogeochemie (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Last harvest: 07.10.2026 00:20

Time ranges: 2021-01-01 - 2026-10-20

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub project: Minerals and their interactions with dissolved organic matter as regulators of microbial necromass stabilization in soil
  Description: Microbial necromass is presumed to significantly contribute to stable soil organic matter. Yet, the so-called ‘entombing effect’, i.e. the built-up and subsequent stabilization of necromass-derived matter, is still not well understood on a mechanistic level. The sorption of dissolved organic matter to reactive mineral surfaces is widely known as a major process of soil carbon stabilization. Herein, we thus plan (i) to study production and reactivity (biodegradability and sorptivity) of dissolved organic matter along the decomposition continuum from plant litter to microbial necromass, and (ii) to concurrently examine how sorptive stabilization of organic compounds shapes the structure of the microbial community, and its carbon and energy use. The project will, for the first time, describe interactions between necromass formation and dissolved organic matter sorption on basis of a quantitative assessment of matter and energy fluxes. It will, therefore, contribute to Central Hypotheses C (Boundary conditions) and also B (Biological complexity) of the SPP 2322. The proposed research links direct in situ decomposition of plant litter and microbial necromass with in-depth analyses of underlying processes to identify all steps of necromass stabilization. This includes: (i) incubation experiments on the production of dissolved organic matter from decomposing plant litter and microbial necromass (bacteria and fungi), (ii) sorption experiments using different pristine minerals, (iii) biodegradability tests for dissolved organic matter before/after sorption, (iv) tests of the stability of mineral-bound organic matter, and (v) incubations of carbon-labelled plant litter and microbial necromass in natural soil. This step-wise experimental approach enables to quantify and explain differences in the transfer efficiency of carbon and energy from variable organic sources to mineral surfaces. The determination of the molecular composition and energy content of dissolved and sorbed organic matter as well as the analysis of the microbial community using state-of-the-art methods, such as FT-ICR-MS and XPS among others, allow for gaining novel insight into the mechanisms of necromass stabilization in soil. The project will add to our understanding how minerals regulate microbial energy use, and thus, contribute to the development of new-generation soil carbon models with explicit representation of microbial turnover.
  URL: https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1140484

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/465122686 (Webseite) ✓

Status

Aktiv

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