Priming-Effekte in der Rhizosphäre von Mais: Mechanismen und Bedeutung auf Feldebene

DFG PA 2377/1-1

Die Flüsse von Kohlenstoff (C) aus dem Boden in die Atmosphäre und von Stickstoff (N) in die Pflanzen sind größtenteils durch die Umsatzrate der organischen Bodensubstanz (OBS) bedingt. Die Abgabe organischer Substanzen von lebenden Wurzeln in den Boden (Rhizodeposition) und die Stimulierung der mikrobiellen Aktivität kann Veränderungen in der Abbaurate der OBS bewirken, die als Rhizosphären-Priming-Effekte (RPE) bezeichnet werden.

Das Ziel dieses Projekts ist es, ein umfassenderes Verständnis der RPE zu gewinnen. Dabei werden in Feld- und Laborstudien Faktoren, Mechanismen, Intensitäten und die Dynamik der RPE bewertet und ihre Bedeutung im Agrarökosystem untersucht.

Zwei Hauptfaktoren die RPE signifikant beeinflussen werden intensiv untersucht: die Menge an Primer und der mineralische N-Gehalt des Bodens. Durch die Kombination verschiedener Isotopenansätze (natürliche Häufigkeit (¹³C), ¹⁵N-Markierung und ¹⁵N-Verdünnung) werden wir gleichzeitig C- und N-Flüsse aus dem Abbau der OBS im Feld bestimmen und so das Verständnis der RPE auf Feldebene verbessern.

Durch die Kombination von kontinuierlicher ¹³C-Markierung und hochauflösender Messung der δ¹³C-Werte des Boden-CO₂ werden wir die kurzzeitige Dynamik der RPE aufzeigen. Des Weiteren soll die Abhängigkeit von Entwicklungsstadien der Pflanzen und damit einhergehend von Wurzeleigenschaften untersucht werden. Anhand von digitalen Bildern der Verteilung von Exsudaten und Enzymaktivitäten entlang einzelner Wurzelabschnitte (durch Zymographie) wird die räumliche Dynamik der RPE untersucht. Darüber hinaus schlagen wir eine neue Methode zur Bestimmung der mikrobiellen Gruppen, die am RPE beteiligt sind, vor. Basierend auf den Mechanismen der Priming-Effekte wird der C- und N-Umsatz in der Rhizosphäre erläutert.