Das Projekt "Bedeutung der pflanzlichen Rhizodeposition für die Bildung und Stabilisierung der organischen Bodensubstanz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Landwirtschaftliche Fakultät, Institut für Bodenkunde und Pflanzenernährung, Lehrstuhl Physiologie und Ernährung der Pflanzen durchgeführt. Während der Vegetation können bis zu 20 Prozent der Netto-CO2-Assimilation ( 10 t ha a(-1)) durch Pflanzenwurzeln wieder an den Boden freigesetzt werden. Diese Rhizodeposition ist von beträchtlicher bodenökologischer Relevanz. Sie beeinflußt die pflanzliche Nährstoffaneignung ebenso wie die mikrobielle Besiedlung der Wurzeln. Demgegenüber ist der Umsatz dieser freigesetzten Verbindungen im Boden und insbesondere deren Beitrag zur Bildung und Stabilisierung der organischen Bodensubstanz (OBS) weitgehend unklar. Das vorliegende Teilprojekt soll einen Beitrag zur Klärung leisten. In Modellzeitreihenversuchen mit Boden aus ausgewählten Varianten der Hallenser und Bad Lauchstädter Dauerversuche sollen in sog. Doppelkompartimentgefäßen (getrennter, gasdichter, sterilisierbarer Sproß- und Wurzelraum) Pflanzensprosse simultan mit 14CO2 und 15NH3 begast und danach der 14C- bzw. 15N-Netto-Einbau in die verschiedenen physikalischen und chemischen OBS-Fraktionen verfolgt werden. Die Untersuchungen sollen Aufschluß über den Mengenanteil und den zeitlichen Verlauf der Umwandlung der Rhizodeposition in die OBS ermöglichen und ordnen sich daher in die Teilaspekte 4 (Umsatz verschiedener C-Pools) sowie 2 (Wechselwirkungen mit der Mineralphase) und 3 (Stabilisierung durch physikalische Trennung) des Schwerpunktprogrammes (SPP) 1090 ein.
Das Projekt "Quantifizierung der Rhizodeposition unter Grünland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät III Agrarwissenschaften I, Institut für Bodenkunde und Standortslehre durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen die Mengen der Wurzelexsudate in einem im Labor modellierten Grünlandökosystem quantifiziert werden. Die Untersuchungen sollen genaue Kenntnis über die Teilkomponenten der Rhizodeposition und der Bodenatmung erbringen. Zur präzisen Quantifizierung der Teilkomponenten der Rhizodeposition wird die Translokation von14C-Assimilaten in den Boden von einem für Grünlandökosystem typischen Vertreter - Lolium perenne - verfolgt. Dabei werden drei aus der Literatur bekannte Methoden mit eigenen Modifikationen und einer selbst entwickelten Methode verglichen. Diese Methoden stützen sich auf die Prinzipien: der Isotopenverdünnung, der Markierung verschiedener Pools in parallelen Varianten, der kurzfristigen Inhibierung der Mikroorganismenaktivität und der zeitlichen Trennung von Prozessen mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Die anderen Kapitel der Habilitationsschrift werden folgenden Teilprozessen der Transformation der niedermolekularen organischen Substanzen im Boden anhand der Ergebnisse früherer Untersuchungen des Antragsstellers gewidmet: 1) den Geschwindigkeiten des mikrobiellen Abbaus der niedermolekularen organischen Substanzen 2) ihrer Verwertung durch die Bodenmikroorganismen 3) Dynamik des Einbaus in die Humusfraktionen und Rezyklierung der Humusfraktionen durch die niedermolekularen organischen Substanzen 4) Aufnahme von niedermolekularen organischen Substanzen durch die Pflanzen (kurz) 5) ihre Migration im Boden (kurz) Ein spezielles Kapitel wird der Transformation der Aminosäuren - den wichtigsten N-haltigen organischen Substanzen im boden - gewidmet. Die experimentellen Ergebnisse werden in der Habilitation zu einem Gesamtkonzept der Transformation der niedermolekularen organischen Substanzen im Boden zusammengefasst.
Das Projekt "Neuartige Methoden zur Gewinnung und Analytik von Wurzel-Exsudaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Bodenforschung durchgeführt. Pflanzenwurzeln können den umgebenden Boden (Rhizosphäre) durch die Abgabe von organischen Substanzen, die sog. Wurzelausscheidungen, stark beeinflussen und Änderungen in den chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften hervorrufen. Das hat einen wesentlichen Einfluss auf die Bioverfügbarkeit von Nähr- und Schadstoffen. Wurzelausscheidungen sind schon seit längerer Zeit Ziel von Forschungsarbeiten, jedoch wurde in den meisten Fällen nur ein kleiner Ausschnitt des Gesamtspektrums der ausgeschiedenen Substanzgruppen untersucht. Darüber hinaus wurden die meisten Versuche in Nährlösungskulturen durchgeführt, wo sich die Quantität und Qualität der Exsudate deutlich von in Boden gewachsenen Pflanzenunterscheiden können. Das Ziel dieses Projektes ist die Anwendung von hochentwickelten Methoden zur Analyse von verschiedensten Substanzklassen in Wurzelexsudat-Proben. Zur Probengewinnung werden Versuche in Rhizoboxen durchgeführt, wo die Pflanzenwurzel Kontakt zum Boden hat. Dafür ist es aber notwendig, spezielle Probengewinnungsmethoden anzuwenden, die einerseits geringe Volumina liefern und andererseits das Ergebnis nicht verfälschen. Die Ziel des 1. Arbeitspakets sind: 1. die Entwicklung von Extraktionsmethoden für Rhizosphärenboden; 2. die Verbesserung von Mikrosaugkerzen, die die Konzentration in der Probenlösung möglichst wenig verfälschen; 3. die Verbesserung eines neu entwickelten Exsudat-Sammelsystems durch das Testen von neuen Materialien, die möglichst wenig von den gewonnenen Exsudaten adsorbieren. Im 2. Arbeitspaket werden hochmoderne analytisch-chemische Methoden für die Bestimmung von Wurzelexsudaten entwickelt und angewandt. Ein miniaturisierten Flüssigkeitschromatographie-System, welches mit einem Massenspektrometer gekoppelt ist (LC-MS) wird speziell für die Analyse von kleinen Wurzelausscheidungsvolumina adaptiert. Ausserdem wird ein zweidimensionales LC-MS System zur simultanen Bestimmung verschiedener Substanzklassen etabliert. Weiters werden online-Probenanreicherungs-systeme entwickelt, um möglichst geringe Exudatkonzentrationen messen zu können. Im 3. Arbeitspaket werden die im Arbeitspaket 1 und 2 validierten Methoden anhand einer Fallstudie hinsichtlich ihrer Relevanz bewertet. Dieses Projekt wird einen wesentlichen Beitrag leisten, um die komplexen Prozesse in der Rhizosphäre, die durch die Wurzelausscheidungen ausgelöst werden, besser zu verstehen.