Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Regulation der Phosphor Aufnahme, Verteilung, Speicherung und Mobilisierung über interne Signale und Umweltfaktoren in Buchen und Pappeln

Description: Phosphor (P) ist einer von fünf essentiellen Makronährstoffen für Wachstum und Entwicklung von Pflanzen. Seine geringe Verfügbarkeit in vielen Waldböden macht eine effiziente Aufnahme, Verwendung und Verteilung erforderlich. Diese Prozesse müssen zudem an den sich während der Vegetationsperiode ändernden Bedarf angepasst werden. Ziel des vorliegenden Projekts ist es, die P Akquisition mykorrhizierter und nicht-mykorrhizierter Baumwurzeln zu charakterisieren (Km, vmax, Temperatur und pH Abhängigkeit) und die Regulation der P Akquisition durch externe und intrinsische Faktoren aufzuklären. Dabei stehen (a) die Interaktion der Aufnahme von Pi und Porg, (b) die Konkurrenz zwischen Altbestand und Naturverjüngung und (c) die Konkurrenz zwischen Wurzeln und Mikroben im Vordergrund von aufeinander abgestimmten Laborversuchen unter kontrollierten Bedingungen und Freilanduntersuchungen. Unter kontrollierten Bedingungen sollen Aufnahme und Xylembeladung radioaktiv markierter P Verbindungen an abgeschnittenen Wurzeln mit der Pitman-Kammertechnik analysiert werden; im Freiland soll die Aufnahme ausgegrabener Wurzeln über die Akkumulation von stabilen Isotopen oder über die 'Depletion'-Technik durch Inkubation in künstlichen Bodenlösungen bestimmt werden. Die Regulation der P Aufnahme durch externe und intrinsische Faktoren soll in 'flap-feeding' und 'split-root' Experimenten im Labor untersucht werden. Die Konkurrenz zwischen Altbestand und Naturverjüngung soll im Freiland durch vergleichende saisonale Analyse der P Aufnahme Kapazität, die Konkurrenz zwischen Wurzeln und Mikroben durch P-Fluss Analysen im Boden mit Hilde der Mikrodialyse bestimmt werden. Ein weiteres Ziel des Projekts ist die Charakterisierung von Prozessen der saisonalen P Speicherung und Mobilisierung. Dies umfasst die Aufklärung saisonaler Veränderungen des P-Metaboloms in Blättern, Wurzeln, Xylem und Phloem sowie die Zell- und Gewebe-spezifische Analyse der Orte von Speicherung und Mobilisierung in Zweigen mit nanoSIMS. Labor- und Freilandversuche sollen mit Buche und Pappel durchgeführt werden. Buche wurde als häufigste Laubbaumart Mitteleuropas ausgewählt und soll an je einem SPP-Standort mit hoher (Conventwald, saurer Boden; 'P acquiring system') und geringer (Tuttlingen, Kalkboden; 'P-recycling system') P Verfügbarkeit untersucht werden. Pappel wurde als Baumart gewählt, die für molekulare Untersuchungen von Prozessen herangezogen werden kann. Hierzu werden Proben zentraler Versuche dieses Projekt an andere Gruppen des SPP für Transkriptom Analysen weitergegeben. Aufgrund der unterschiedlichen Blatt- und Blüten-Entwicklungsstrategien kann von unterschiedlichen Strategien der P-Akquisition von Buchen und Pappeln ausgegangen werden. Deshalb sollen die mit den beiden Baumarten erzielten Ergebnisse in dieser Hinsicht verglichen werden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Phosphorrückgewinnung ? Buche ? Pappel ? Recycling ? Laubbaum ? Fluss ? Baum ? Baumwurzel ? Phosphor ? Temperaturabhängigkeit ? Waldboden ? Isotopentechnik ? Blattanalyse ? Blüte ? Regulierung ? Bodenkunde ? Pflanzenwurzel ? Mitteleuropa ? Vegetationsperiode ? Vergleichsanalyse ? Mikroorganismen ? Pflanze ? Bodenlösung ? Laborversuch ? Waldverjüngung ? Bodenuntersuchung ? Anreicherung ? Freilandversuch ? Gewebe ? Ökologischer Faktor ? Radioaktivität ? Ressource ? Speicherung ? Forstwissenschaften ? Fütterung ? Pflanzenwachstum ? Bergmann ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Freiburg, Institut für Forstbotanik und Baumphysiologie, Professur für Baumphysiologie (Betreiber*in)

Time ranges: 2013-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Focus Program SPP 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources - Environmental and intrinsic regulation of phosphorus acquisition, partitioning, storage, and mobilization in beech and poplar trees
  Description: Phosphorus is one of five macronutrients essential for plant growth and development. Because of its low availability in many forest soils, efficient uptake, use and cycling in plants and ecosystems are required. Further, these processes have to be adapted to changing phosphorus demands throughout the annual growth cycle of trees. The present project aims at characterizing phosphorus acquisition by mycorrhizal and non-mycorrhizal tree roots (Km, vmax, temperature and pH dependency) and its regulation by intrinsic and environmental factors, with special emphasis on (a) the interaction between inorganic and organic P uptake, (b) the competition between old-growth trees and its natural regeneration, as well as (c) the competition between root and microbial phosphorus acquisition in interconnected laboratory experiments under controlled conditions and field studies. Under controlled conditions, P uptake and xylem loading will be studied with detached roots using the Pitman chamber approach and radio-labelled P-compounds; under field conditions P uptake will be determined with excavated, but attached roots exposed to artificial soil solutions using either stable isotope accumulation or P compound depletion. Regulation of P uptake by intrinsic versus environmental signals will be studied in flap-feeding and split root experiments under controlled conditions. Competition between old-growth trees and its natural regeneration will be studied in the field by comparing the seasonal pattern of P uptake capacities, competition between tree roots and microbes by P flux analyses in the soil using the newly developed technique of microdialysis. We also aim at characterizing processes involved in seasonal P storage and mobilisation in trees. These studies include the identification of seasonal changes in the P metabolome in leaves, roots, xylem, and phloem as well as the cell and tissue specific analysis of sites of storage and mobilisation in stems by nanoSIMS. Laboratory and field studies will be performed with both, beech and poplar trees. Beech is included as the most abundant forest tree species in central Europe and studied at two core sites of the SPP differing in P availability, i.e. at a field side with high amounts (Conventwald, acidic soil) and a field site with low amounts (Tuttlingen, calcareous soil) of easily available P. These field sites are expected to constitute a P acquiring and a P recycling system, respectively. Poplar is included as a tree species that allows for molecular analyses of the processes investigated; this is achieved in the present project by providing part material from the experiments conducted to other groups participating in the SPP for transcriptome analyses. In addition, comparison of the results of studies with beech and poplar will be conducted, because these tree species have completely different leaf and flower development strategies that are likely to require different strategies of P acquisition and use. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1064162

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