Verständnis und Vorhersage zum Einfluss der Mykorrhiza-Arten auf den Abbau der organischen Bodensubstanz

DFG PA 2377/2-1

Von 02/2018 bis 01/2021

Projektleiter: Johanna Pausch, Matthias Gube, Richard Phillips, Saskia Klink

Wälder speichern große Mengen an terrestrischem Kohlenstoff (C) und entziehen der Atmosphäre jährlich mehrere Milliarden Tonnen an anthropogen emittiertem C durch Photosynthese. Die Hälfte des assimilierten C wird in die Pflanzenwurzeln verlagert, und ein Großteil davon wird wiederum durch Rhizodeposition in den Boden abgegeben. Obwohl die Rhizodeposition die mikrobiellen Prozesse im Boden ganz entscheidend beeinflusst, ist unser Verständnis der Bedeutung der Wurzel-Mikroorganismen-Interaktionen begrenzt. Folglich finden diese Interaktionen in Ökosystemmodellen zum C noch kaum Berücksichtigung.

Ziel des vorliegenden Projektes ist es, zu untersuchen wie Baumarten und ihre Mykorrhiza-Partner C- und Nährstoffkreisläufe in zentralen Laubwäldern Nordamerikas koppeln und auf dieser Basis einen Rahmen für Vorhersagen zu schaffen.

Nahezu alle Feinwurzeln der Bäume sind entweder mit arbuskulären Mykorrhizapilzen (AM) oder mit Ektomykorrhizapilzen (ECM) besiedelt. Im Gegensatz zu allen anderen Mikroorganismen im Boden sind Mykorrhizapilze nicht C-limitiert, da sie über ihren autotrophen Wirt mit C versorgt werden. Damit spielen sie eine potenziell wichtige Rolle bei der Nährstoffmobilisierung durch den Abbau der organischen Bodensubstanz (OBS).

Unser Ziel ist es, ein prozessbasiertes Verständnis und eine quantitative Abschätzung des durch Mykorrhizapilze induzierten OBS-Abbaus zu erlangen. Wir gehen davon aus, dass die Mechanismen und das Ausmaß des OBS-Abbaus stark zwischen AM- und ECM-Bäumen variieren.

In diesem Projekt werden wir innovative, interdisziplinäre Methoden (Isotopenansätze gekoppelt mit mikrobiologischen Techniken) anwenden und Untersuchungen auf verschiedenen zeitlichen und räumlichen Skalen durchführen. Auf der Mikroskala werden wir Verbindungen zwischen Baumwurzeln und ihren Wurzelpilzen untersuchen. In Mikrokosmen wird die Fähigkeit der AM- und ECM-Pilze, OBS direkt durch extrazelluläre Enzyme abzubauen, analysiert. In Rhizobox-Experimenten wird der indirekte Abbau der OBS durch Rhizosphären-Priming-Effekte untersucht. Mit diesen Experimenten wird es möglich sein, sowohl das Ausmaß der Priming-Effekte als auch die Mechanismen zu bestimmen. Darüber hinaus werden wir den Nutzen für die Wirtspflanze in Bezug auf die Nährstoffaufnahme quantifizieren. Auf Feldebene werden die Mechanismen und das Ausmaß der Mykorrhiza-induzierten C- und Nährstoffumsätze in einem von AM- oder ECM-Bäumen dominierten Laubwald in Indiana untersucht.

Dieses multidisziplinäre und internationale Projekt ermöglicht die Kombination von innovativen Techniken, bietet den Vorteil, in langzeitüberwachten und gut untersuchten Wäldern zu arbeiten und fördert den Austausch zwischen Studierenden und Betreuern aus den USA und Deutschland. Mit dem Projekt werden wir zu einem umfassenderen Verständnis zu Wurzel-Mikroorganismen-Interaktionen und damit zu grundlegenden Ökosystemdienstleistungen der Wälder, wie C-Speicherung und Nährstoffretention, beitragen.

Schlagwort: Arbuskuläre Mykorrhiza; Ektomykorrhiza; Rhizosphären-Priming-Effekt; Umsatz der organischen Bodensubstanz; Nährstoffmobilisierung; Wälder

     



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