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Dieses Projekt konzentriert sich auf ein komplexes Merkmal, das für das terrestrische Leben relevant ist: die Triade von Pflanzen-Mikrobiota-Boden-Interaktionen mit gegenseitiger Anpassung der interagierenden Partner, deren Komplexität bei weitem noch nicht vollständig verstanden ist. Unser Ziel ist es, zunächst aufzuklären, wie die mit mykorrhiziertem Mais assoziierte Mikrobiota durch Genotyp und Umwelt geformt wird, und dann mit reduktionistischen Ansätzen die bestehenden Interdependenzen und molekularen Mechanismen aufzudecken, die diesen Interaktionen in der Mykorrhizosphäre (MZ) zugrunde liegen. Nur wenn dieses komplexe Merkmal zergliedert werden kann, um die genauen genetischen Variationen aufzudecken, die zu seiner Entstehung geführt haben, kann das MZ-System rekonstruiert und gezielt für die Züchtung neuartiger Pflanzen mit verbesserten Eigenschaften zum Nutzen der Nutzpflanze und zur Verbesserung der Bodenqualität eingesetzt werden.Im Rahmen des Projekts wird untersucht, wie Pflanzenfaktoren, die an den Interaktionen zwischen Pflanze und Boden und der Pflanzenleistung beteiligt sind, die Interdependenz zwischen Wurzeln, Mikrobiota und Boden im MZ-System auf Makro- und Mikroebene beeinflussen. Es werden Maisgenotypen verwendet, die genetische Störungen des Systems aufweisen. Die übergreifende Hypothese ist, dass die Ernährungs- und Stoffwechselinteraktionen zwischen Wirtspflanzen und ihrer Mikrobiota durch die MZ bestimmt werden, welche räumliche chemische Gradienten über das Wurzel-Boden-Kontinuum ausbreitet, was zu Verschiebungen in der pflanzenassoziierten Mikrobiota führt und somit die Leistung der Wirtspflanzen beeinflusst. Wir sind besonders daran interessiert, (1) die Rückkopplungsschleifen zu untersuchen, die dem Aufbau und der Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaft in der arbuskulären Mykorrhiza (AM) und der MZ zugrunde liegen, (2) die Wechselwirkungen mit der Bodenqualität (Wasser- und Nährstoffgehalt) und der Leistung der Wirtspflanze sowie die Rolle der Mikrobiota weiter aufzuklären und (3) zu untersuchen, wie die mit der AM-Symbiose assoziierte Mikrobiota die Pflanze-Boden-Beziehungen beeinflusst. Dies beinhaltet die Beziehungen zwischen AM, ihrer Mikrobiota, Boden- und Blattwasserpotenzial, Transpirationsraten sowie Phosphat- und Trockenstresstoleranz.
This project aims at the improvement and testing of a modeling tool which will allow the simulation of impacts of on-going and projected changes in land use/ management on the dynamic exchange of C and N components between diversifying rice cropping systems and the atmosphere and hydrosphere. Model development is based on the modeling framework MOBILE-DNDC. Improvements of the soil biogeochemical submodule will be based on ICON data as well as on results from published studies. To improve simulation of rice growth the model ORYZA will be integrated and tested with own measurements of crop biomass development and transpiration. Model development will be continuously accompanied by uncertainty assessment of parameters. Due to the importance of soil hydrology and lateral transport of water and nutrients for exchange processes we will couple MOBILE-DNDC with the regional hydrological model CMF (SP7). The new framework will be used at field scale to demonstrate proof of concept and to study the importance of lateral transport for expectable small-scale spatial variability of crop production, soil C/N stocks and GHG fluxes. Further application of the coupled model, including scenarios of land use/ land management and climate at a wider regional scale, are scheduled for Phase II of ICON.
Untersuchungen zum Zusammenhang von Belaubungsdichte bzw. Verzweigung und Dickenzuwachs bei Laubbäumen ergaben keine zwangsläufige Abnahme des Zuwachses bei stärker verlichteten Kronen und in vielen Fällen sogar einen vermehrten Radialzuwachs des Stammes in Brusthöhe. Die Allokation des Assimilate bei unterschiedlicher Verzweigungsentwicklung und Kronentransparenz ist weitgehend unbekannt. Zur genauen Beschreibung der Wachstumsvorgänge in einzelnen Kronenteilen von Altbäumen geschlossener Bestände soll die Phänologie von Längen- und Dickenwachstum in Abhängigkeit von meteorologischen Einflüssen erfasst werden. Der Zuwachs ausgewählter Äste wird mit Hilfe einer Krangondel zeitlich und räumlich hochaufgelöst analysiert. Als Erklärungshilfe für unterschiedliche Zuwachsverläufe sollen Spotmessungen der Photosynthese und Transpiration mit Bezug zur Blattfläche dienen. Mittels der Analyse der laufenden und der retrospektiven Zuwächse, wird die Konkurrenz zwischen Ästen sowie zwischen Ästen verschiedener Arten erfasst. Dazu werden auch die photosynthetisch wirksame Strahlung und die Effizienz der Blätter in der Licht- und Schattenkrone berücksichtigt. Durch die Vorhersage der Reaktionen des Ast-, Kronen-, Stamm- und damit Baumwachstums unter Konkurrenz lassen sich so Konsequenzen für die Behandlung artenreicher Mischbestände ableiten, die zum Erhalt der Struktur und der Artenvielfalt (auch unter sich ändernden Standortbedingungen) beitragen können.
Aktuelle Erkenntnisse legen nahe, dass tropische Ökosysteme, insbesondere tropische Wälder, eine wichtige Rolle im globalen Hg-Zyklus spielen. Aufgrund der hohen Produktivität und Litterproduktion in tropischen Wäldern findet 70% der globalen atmosphärischen (trockenen) Hg-Deposition auf Waldböden in diesen Umgebungen statt. Es besteht ein wachsendes Interesse an der Bedeutung der Bestimmung der Beziehung zwischen Hg-Akkumulation in Blättern und Blatt-/Kronenmerkmalen wie spezifischer Blattfläche (SLA) und Blattflächenindex (LAI), um globale Hg-Modelle zu Aktualisierung. Jedoch wurden diese Parameter sowie die Hg-Akkumulation in der Vegetation tropischer Wälder noch nie untersucht. Ein weiterer entscheidender Faktor, der noch nie bewertet wurde, ist der Zusammenhang zwischen der Hg-Akkumulation in den Blättern und der Wassernutzungseffizienz (WUE), die die Menge an Kohlenstoff ist, die als Biomasse pro Einheit Wasser von der Pflanze produziert wird. Stomatale Regulation spielt eine entscheidende Rolle in der WUE, da die Stomataöffnung den Wasserverlust durch Transpiration und die Menge an CO2 beeinflusst, die gewonnen wird. Da die Hg-Aufnahme auch von der stomatalen Regulation abhängt, kann die Etablierung dieser Beziehung wertvolle Einblicke in die Rolle liefern, die Dürre und eine bessere Anpassung an Dürre durch Pflanzen mit höherer WUE zukünftig bei der Hg-Assimilation in der Vegetation spielen werden.Ziel dieser Studie ist es, den Hg-Kreislauf der Vegetation in tropischen Wäldern genauer zu charakterisieren, einschließlich zwei verschiedener Waldtypen, dem tropischen trockenen Laubwald (TDBF) und dem tropischen feuchten Laubwald (TMBF). Dadurch wollen wir dazu beitragen, eine bessere Bewertung der Bedeutung tropischer Wälder im Vergleich zu nichttropischen Wäldern als Hg-Senken zu erreichen. Die vorgeschlagene Studie zielt darauf ab, zu bestimmen, wie verschiedene tropische Waldtypen und damit verbundene klimatische Bedingungen die Hg-Akkumulation in der Vegetation antreiben und wie der Transport von der Atmosphäre in den Boden stattfindet. Schließlich wird diese Studie die Hg-Akkumulation im organischen Oberboden quantifizieren und ihre Beziehung zur C-Akkumulation und Hg-Flüssen im Laubfall bestimmen, was wertvolle zusätzliche Daten für zukünftige globale Hg-Modelle liefern wird. Die Studie wird die Hg-Akkumulation in der Vegetation charakterisieren und die saisonale und räumliche Variabilität in der Hg-Ablagerung durch Laubfall bewerten. Durch den Vergleich die zwei (nahezu) extreme tropische Systeme darstellen, können wir eine einzigartige Perspektive auf die Funktionsweise tropischer Wälder gewinnen und inwieweit sie sich in Bezug auf die Hg-Akkumulation unterscheiden.
Transpiration und CO2-Gaswechsel werden unter Freilandbedingungen erfasst. Ziel ist die Erarbeitung von Regulationsmechanismen zur Kennzeichnung der Anpassung unterschiedlicher Pflanzentypen.
Die Wirkungen des Luftdruckes auf die Pflanze sind weitgehend unbekannt. Vor allem interessiert der Druckbereich 600-1013 hPa (entsprechend 4200-0 m ueNN), in dem auf der Erde hoehere Pflanzen auftreten. Mit zunehmender Hoehe bleibt die volumetrische Luftzusammensetzung gleich, aber die Massenkonzentration aller Bestandteile faellt entsprechend dem Luftdruck. Demnach sind Wirkungen ueber Konzentrationen an CO2 (Photosynthese) und O2 (Photorespiration, Dunkelatmung) sowie ueber das Wasserdampfsaettigungsdefizit denkbar. Fuer die diffusiven Schritte des Gaswechsels gilt nach bisheriger Uebersicht, dass eine Aenderung des Luftdruckes wirkungslos bleibt, da der Effekt reduzierter Massenkonzentration durch einen reziproken Anstieg der Diffusionskoeffizienten ausgeglichen wird. Daneben sind Wirkungen auf die Carboxylierung und den konvektiven Gastransfer denkbar. Mit einer neuartigen Versuchsanlage werden Untersuchungen ueber Wachstum, CO2-Gaswechsel, Transpiration und Morphologie mittelgrosser Pflanzen bei Druecken von 0,1/1/1,5 bar ausgefuehrt.
Die Erhaltung hoher Erträge bei Weizen ist Grundpfeiler der globalen Ernährungssicherheit. Es ist zu erwarten, dass umweltbedingte und regulatorische Beschränkungen im Pflanzenbau sowie zunehmende Schwankungen der Umweltbedingungen aufgrund des Klimawandels die Entwicklung zukünftiger Weizenerträge beeinträchtigen werden. Ein besseres Verständnis des Zusammenwirkens von Genetik und physiologischen Prozessen der Quelle-Senke-Beziehung ist essentiell, um ertragslimitierende Anpassungsprozesse unter Genotyp-Umwelt-Management-Interaktionen (G*U*M) zu optimieren.In einem vorangegangenen Projekt wurde eine große Population europäischer Elite-Weizensorten, die 50 Jahre Zuchtfortschritt umfasst, unter verschiedenen G*U*M-Szenarien untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die jahrzehntelange Selektion in einer Anreicherung von Chromosomensegmenten mit günstigen Effekten auf wichtige Quelle-Senke-Teilkomponenten des Ertrags, wie z. B. Wasser-, Nährstoff- und Photosyntheseeffizienz, resultierte. Nicht alle Sorten mit vorteilhaften Quelle-Senke-Eigenschaften wiesen jedoch auch einen erhöhten Ertrag auf. Effiziente Rekombination von Quelle-Senke-Merkmalen als Teilkomponenten des Ertrags birgt daher großes Potential für eine Steigerung des Selektionsgewinns in zahlreichen Umwelt- und Managementszenarien.Das Ziel des Teilprojektes 2 besteht darin, die Wechselwirkungen zwischen Wasser- und Stickstoffaufnahme einerseits und ihrer zeitlichen Verteilung entlang der Vegetationsperiode andererseits zu analysieren. Dazu wird durch den Einsatz von zwei komplementären Phänotypisierungsplattformen (DroughtSpotter XXL und Plantarray) die Wasseraufnahme in ultra-hoher Auflösung erfasst. Dies ermöglicht nicht nur über die gesamte Vegetationsperiode, sondern auch innerhalb jeden einzelnen Tages die Transpirationsmuster nachzuvollziehen und mit anderen phänoytypischen Eigenschaften in Verbindung zu setzen. Parallel werden mehrortige Feldversuche mit kontrastierender Wasser- und Stickstoffversorgung durchgeführt und anhand von multispektralen Reflexionsmessungen die Wachstumsdynamik erfasst. Die gemeinsame Datenanalyse soll dazu führen, Eigenschaftsprofile des Weizens zu bestimmen, die unter den jeweiligen Stressszenarien die kleinsten Zielkonflikte ermöglichen. In Zusammenarbeit mit den anderen Teilprojekten stellt die Bestimmung der genetischen Determinanten das finale Projektziel dar.
Die Landwirtschaft steht in vielen Teilen Europas vor zwei großen Herausforderungen: Die zunehmende Verknappung des verfügbaren Bodenwassers und eine gleichzeitige Stickstoffreduktion, als Maßnahme die eine Verunreinigung des Grund- und Oberflächenwassers durch Nitrate verhindern soll. Beide Herausforderungen stehen in Wechselwirkung, da eine geringe Verfügbarkeit von Bodenwasser zum einen die Transpiration und die Massenfluss-getriebene Aufnahme von Nährstoffen wie Nitrat (NO3-) und Chlorid (Cl-) verringert. Im Gegenzug hat sich gezeigt, dass die Aufnahme, d. h. das Vorhandensein von NO3- und Cl- im Blatt, die stomatären Bewegungen beeinflussen und somit wiederum einen wichtigen Einfluss auf den Wasserverbrauch der Pflanzen haben. In dem geplanten Projekt soll die Beziehung zwischen dem NO3--zu-Cl--Verhältnis im Boden und der stomatären Bewegung an zwei Kulturpflanzen untersucht werden; der dikotylen Ackerbohne und dem Getreide Gerste. Beide Kulturen unterscheiden sich vermutlich hinsichtlich einer Abhängigkeit von NO3- und Cl- für die Regulierung der stomatären Leitfähigkeit, da der stomatäre Schluss in Gerste von apoplastischem NO3- abhängt, während diese Abhängigkeit bei dikotylen Pflanzen nicht gefunden wurde. Darüber hinaus ist nicht bekannt, ob Gersten- oder Ackerbohnenschließzellen die Aufnahme von NO3- gegenüber Cl- bevorzugen, um die stomatäre Öffnung voranzutreiben. Das Projekt soll den Einfluss des NO3--zu-Cl--Verhältnisses im Boden auf die Stomata in vier Arbeitspaketen (APs) untersuchen, in deren Umfang Versuche auf den Organisationsebenen der Gesamtpflanzen (AP1), von Organ-/Gewebeebene (AP2), auf Einzelzellebene (AP3) und abschließend an individuellen Transportproteinen (AP4) durchgeführt werden sollen. Im AP1 werden verschiedene NO3--zu-Cl--Verhältnisse im Boden mit der Fähigkeit unserer Modellpflanzen, die Stomata sowie die Hydratisierung des Blattes zu regulieren, in Beziehung gesetzt. In AP2 werden wir untersuchen, inwieweit unterschiedliche NO3--zu-Cl--Verhältnissen im Boden die Ionen-, Metaboliten- und Hormonkonzentration (ABA) im Blattapoplasten und im Schließzellsymplasten beeinflussen, während AP3 zeigen soll, in welchem Maße das Anionenangebot (NO3-, Cl-) die stomatären Bewegungen beeinflusst. Im Zuge dessen soll geprüft werden, ob Schließzellen der Ackerbohne und Gerste NO3- oder Cl- für die osmotischen Prozesse bevorzugen, die die stomatären Bewegungen antreiben. Schließlich werden wir uns im WP4 auf die Rolle von NPF-Transportern für der Aufnahme von NO3- und Cl- in Schließzellen sowie auf die Rolle der SLAC1-ähnlichen Anionenkanäle, die diese Anionen wieder aus den Schließzellen herausschleusen können, konzentrieren. Obgleich gezeigt wurde, dass SLAC1-ähnliche Kanäle eine wichtige Rolle bei der Regulation der stomatären Bewegungen spielen, gibt es nur wenige Informationen über die Bedeutung einer NPF-vermittelten Aufnahme von NO3- und Cl- in die Schließzellen.
1. Der Beitrag zur Histologie und Ultrastruktur umfasst die Entwicklung der Praeparationsmethoden fuer eine schonende Elektronenmikroskopie und Roentgenmikroanalyse von Nadeln der Arten Picea abies und Pinus sylvestris, die Messungen und quantitativen Auswertungen. Die Objekte sind Nadelquerschnnitte geschaedigter und bedingt gesunder Fichten und Kiefern verschiedener Altersstufen. Die Proben wurden zu verschiedenen Jahreszeiten entnommen und stammen sowohl aus Freiland - wie aus Begasungsexperimenten. 2. Der Oekophysiologiebeitrag besteht in Transpirations- und Wasserpotentialmessungen an gesunden und geschaedigten Fichten zu verschiedenen Jahres- und Tageszeiten.
FORMULA hat zum Ziel die ökosystemaren Leistungen (Nature’s Contributions to People, NCP) von Agroforstsystemen zu bewerten sowie das mechanistische Verständnis der räumlichen Muster aufzuklären. Teilprojekt SP2 konzentriert sich dabei auf die NCP zur „Regulierung der Wassermenge“, „Regulierung der Wasserqualität“ sowie „Bodenentwicklung und Bodenschutz“. Das erste Ziel von SP2 ist zu prüfen, wie sich die Einführung von Bäumen in Ackerflächen auf die räumliche Dynamik der Bodenfeuchtigkeit, der Wasserflüsse und der Verteilung der Wasserflüsse (Verdunstung gegenüber Transpiration) auswirkt. Das zweite Ziel ist die Bewertung des Nährstoffhaushalts und -nutzungseffizienz sowie der räumlichen Muster der Nährstoffauswaschung (insbesondere Stickstoff) in Agroforstsystemen im Vergleich zu Ackersystemen ohne Baumreihen. Um diese Ziele zu erreichen, testet SP2 zwei teilprojektspezifische Hypothesen. Die erste Hypothese postuliert, dass die Bodenfeuchte mit zunehmender Nähe zu den Baumreihen abnimmt, was auf eine höhere Transpiration durch Bäume und dazwischen wachsenden Grasstreifen zurückzuführen ist. Die zweite Hypothese postuliert, dass Baum- und Graswurzeln ein "Sicherheitsnetz" bilden, das die Nährstoffauswaschung in der Nähe der Baumreihe verringert. Umgekehrt führen höhere Bodenfeuchtigkeit und Nährstoffverfügbarkeit in Richtung der Feldmitte zu erhöhten Auswaschungsverlusten. Der Nettoeffekt ist eine geringere Nährstoffauswaschung und eine höhere Nährstoffnutzungseffizienz in Agroforstsystemen im Vergleich zu Ackersystemen ohne Bäume in Folge einer verbesserten Ertragsstabilität und Nährstoffbindung durch tiefe Baumwurzeln. Das Teilprojekt ist in fünf Arbeitspakete (WP) unterteilt. WP1 untersucht die Dynamik der Bodenfeuchtigkeit. Es nutzt Bodenfeuchte- und -temperaturdaten aus Sensornetzwerken, um raum-zeitliche Muster und präferenzielle Fließwege zu bestimmen. WP2 quantifiziert die Aufteilung der Wasserflüsse zwischen Ackerkulturen und Bäumen durch Nutzung stabiler Wasserisotope. Eine kostengünstige Methode zur Bewertung der Nährstoffmobilität im Boden unter Verwendung von Ionenaustauschern in einem innovativen Aufbau wird im WP3 validiert. Die Methode wird in WP4 angewandt, um Gradienten der Nährstoffmobilität zu messen und Nährstoffverluste zu analysieren. Schließlich wird in WP5 der Stickstoffumsatz im Boden und die Stickstoffaufnahme von Ackerkulturen und Bäumen durch ein in situ 15N-Markierungsexperiment untersucht. SP2 wird das 15N-Experiment in Zusammenarbeit mit dem Koordinationsprojekt leiten. SP2 wird ein grundlegendes Verständnis der Auswirkungen von Bäumen auf die räumliche und zeitliche Dynamik des Wasser- und Nährstoffkreislaufs in Agroforstsystemen liefern. Zusammen mit den Erkenntnissen der anderen Teilprojekten von FORMULA stellt dies die Grundlage für die Optimierung dieser Systeme mit dem Ziel der Maximierung ihrer Vorteile bei gleichzeitiger Minimierung ihrer Nachteile im Vergleich zu Ackersystemen ohne Baumreihen dar.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 223 |
| Europa | 7 |
| Kommune | 2 |
| Land | 21 |
| Weitere | 2 |
| Wissenschaft | 113 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 219 |
| Taxon | 2 |
| Text | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 7 |
| Offen | 219 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 209 |
| Englisch | 53 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 6 |
| Keine | 181 |
| Webseite | 40 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 204 |
| Lebewesen und Lebensräume | 223 |
| Luft | 178 |
| Mensch und Umwelt | 225 |
| Wasser | 197 |
| Weitere | 226 |