Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Der ökonomische Kompromiss zwischen Wurzelhaaren und extraradikalen Mykorrhizahyphen entlang eines Landnutzungsgradienten (HAIRphae)

Description: Die Ökonomie von Pflanzen wird als Kompromiss zwischen Nährstoffaufnahme und -erhalt angesehen. Wurzeln sind in unserem Verständnis der gesamten Pflanze jedoch immer noch unterrepräsentiert. Wurzeltraits scheinen aufgrund ihrer Interaktion mit Bodenbiota multidimensional zu sein. Kompromisse zwischen der Investition in die Oberfläche der Wurzel bzw. der arbuskulären Mykorrhiza Pilze (AMF) wurden bislang anhand der spezifischen Wurzellänge untersucht. Allerdings sind auch Wurzelhaare dafür bekannt die Phosphoraufnahme zu erhöhen. Diese sind bislang in Konzepten der Wurzelökonomie nicht enthalten. In Gewächshausversuchen zeigte sich, dass Wurzelhaarlänge und -häufigkeit negativ mit der AMF-Kolonisation korrelieren. Dieser Gradient zwischen einer Strategie zur Vergrößerung der Wurzelhaaroberfläche und der AMF-Symbiose erwies sich als unabhängig von der spezifischen Wurzellänge, was auf eine bislang unberücksichtigte Varianz in Wurzeltraits hindeutet. Studien zeigen, dass die AMF-Oberfläche - gemessen als extraradikale Hyphenlänge - mit der Landnutzungsintensität zunimmt, wobei die Bodennährstoff-Stöchiometrie einen Einfluss haben könnte. Daher sind zur Untersuchung der Komplexität des Wurzel-Pilz-Oberflächen-Gradienten Daten von Flächen mit unterschiedlichen Böden erforderlich. In diesem Projekt möchte ich das Konzept eines Wurzel-Pilz-Oberflächen-Gradienten unter Beachtung von Wurzelhaaren und extraradikalen Hyphen erstmals testen. Ich werde Individuen der dominantesten Pflanzenarten im Feld (VIP-Ebene) entlang eines Landnutzungsgradienten untersuchen. Dabei gehe ich von einer Verlagerung hin zu AMF Oberfläche mit zunehmender Landnutzungsintensität aus. Aufgrund von Artenüberschneidungen zwischen den Feldern werde ich sowohl inter- als auch intraspezifische Muster testen können. Die AMF-Gemeinschaft in der Rhizosphäre wird analysiert, um zu testen, ob Veränderungen in der Hyphenlänge auf Veränderungen der AMF-Lebensgemeinschaft zurückzuführen sind. In einem mechanistischen Gewächshausexperiment wird die direkte Wirkung der Bodennährstoff-Stöchiometrie untersucht. Die AMF-Gemeinschaft in der Rhizosphäre sowie der Wurzel soll analysiert werden, um Veränderungen der AMF-Lebensgemeinschaft sowie die Plastizität von Pilzarten bei der Biomasseallokation zu testen. Die Daten werden mit morphologischen, anatomischen und chemischen Wurzeltraits aus früheren Projekten der Biodiversitäts-Exploratorien kombiniert, um die Erkenntnisse in bestehende pflanzenökonomische Konzepte zu integrieren. Der Rahmen der Exploratorien ermöglicht es, dieses verbesserte Verständnis von Wurzeltraits mit Ökosystemprozessen wie Pflanzenproduktivität, Nährstoffkreisläufen oder Bodenaggregation zu verbinden. Dieses Projekt wird das mechanistische Verständnis von Wurzelökonomie verbessern und dazu beitragen, deren Bedeutung für die Vorhersage von Veränderungen in Pflanzengemeinschaften und Ökosystemen bei zunehmender Landnutzung und globalem Wandel zu untersuchen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Bodennährstoff ? Pflanzenökologie ? Mykorrhiza ? Pflanzengesellschaft ? Symbiose ? Biozönose ? Landnutzungsänderung ? Pflanzenart ? Rhizosphäre ? Prognose ? Pflanzenwurzel ? Bodenorganismen ? Nährstoffkreislauf ? Studie ? Pilz ? Pflanze ? Biosphäre ? Forschung ? Investition ? Ökosystem ? Änderung ? Biodiversität der Pflanzen ? Nährstoffaufnahme ? Stöchiometrie ?

Region: Brandenburg

Bounding boxes: 13.01582° .. 13.01582° x 52.45905° .. 52.45905°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Programmbereich 2: Landnutzung und Governance, Arbeitsgruppe Nachhaltige Grünlandsysteme (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2020-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub project: The economic trade-off between root hairs and mycorrhizal extraradical hyphae along a land use gradient (HAIRphae)
  Description: Plant resource economics are classically defined as a spectrum ranging from acquisition to conservation. However, fine roots are still underrepresented in this concept. Recent findings suggest that root traits are multidimensional particularly because of their interaction with soil biota. A trade-off between the investment into root surface and arbuscular mycorrhizal fungal (AMF) surface for nutrient uptake has been hypothesized using specific root length (SRL) as a proxy of root surface maximization. On the other hand, it is well known that root hairs strongly affect phosphorus uptake. Still, they are not included in recent concepts of resource economics. In preliminary greenhouse experiments we found root hair length and incidence to negatively correlate with mycorrhizal colonization. This gradient between a strategy of increasing either root hair surface or the mycorrhizal symbiosis was found to be independent of SRL suggesting that the trade-off contains information disregarded in root economic concepts so far.Acquisitive AMF surface - namely extraradical hyphal length - has been found to increase with land-use intensity, with soil nutrient stoichiometry being a possible environmental driver. Therefore, when studying the complexity of the root-fungal-surface trade-off, field data including soil environmental variation are needed. In this project, I aim to test the concept of a root-fungal-surface trade-off including root hairs and extraradical hyphae for the first time. I will sample single individuals of the most dominant plant species in the field (VIP level) along a land-use gradient. Based on previous results I hypothesize a shift from an investment into root hairs to an extension in extraradical hyphal surface with increasing land use intensity. Due to species overlap between the plots I will also be able to test inter- and intraspecific pattern of variation. The AMF community in the rhizosphere will be analyzed to test if changes in extraradical hyphal length originate from AMF community shifts. In a mechanistic greenhouse experiment the direct effect of soil nutrient stoichiometry will be studied. The AMF community in the rhizosphere and the root compartment will be examined to test plant mediation of fungal community shifts as well as fungal plasticity in allocation to extraradical hyphae. Data will be synthesized with root morphological, anatomical and chemical traits from previous Biodiversity Exploratories projects to integrate the root-fungal-surface trade-off into existing root economic concepts. The framework of the Exploratories will allow me to link this improved understanding of root trait variation to ecosystem processes like plant productivity, nutrient cycling or soil aggregation. This project will enhance our mechanistic understanding of root trait multidimensionality and help to investigate the importance of root traits for predicting plant community and ecosystem changes under increasing land use and global change. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1084604

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/432975993 (Webseite)

Status

Aktiv

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