Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Biozugänglichkeit und Umsatz von Phosphor in Wald-Unterböden

Description: Pflanzen können zwischen 10 und 80% ihres P-Bedarfs aus Unterböden decken, aber in welchen Bindungsformen P im Unterboden von Wäldern vorliegt, wie gut es dort zugänglich ist und v.a. wie lange der Sauerstoff in den Unterboden-Phosphaten verweilt, ist nur wenig verstanden. Dieses Projekt hat zum Ziel, die Hypothese zu testen, dass mit zunehmendem P-Mangel im Oberboden die Pflanzen verstärkt auf P im Unterboden zugreifen. Als Grundlage hierfür werden wir in der ersten Phase des SPP aufklären, (i) wie hoch die P-Vorräte in den Unterboden der Versuchsstandorte sind, welche Bindungsformen dominieren und welche delta18O-Signaturen Bodenphosphate dort aufweisen, (ii) wie Pflanzenwurzeln die P-Gradienten im Unterboden verändern, (iii) wie gut die Phosphate im Unterboden für Mikroorganismen und damit 18Oisotopenaustauschreaktionen zugänglich sind, (iv) ob und wie abiotische, positionsabhängige isotopenaustauschreaktionen stattfinden können, anhand derer sich Informationen zur Verweilzeit der Phosphate im Unterboden ableiten lassen, und (v) welche Zusammenhänge zur Isotopensignatur in Phosphaten des Xylemsaftes bestehen. Die P-Bindungsformen und Konzentrationen werden mittels sequenziellen Fraktionierungsverfahren, NanoSIMS, XANES-und NMR-Spektroskopie erfasst. Isotopenbestimmungen und -austauschexperimente erfolgen mittels massenspektrometrischen und Raman-spektroskopischen Analysen unter Einbeziehung quantenchemischer Modellierungen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Phosphat ? Phosphor ? Sauerstoff ? Bodenkunde ? Massenspektrometrie ? Spektralanalyse ? Pflanzenwurzel ? Oberboden ? Unterboden ? Nicht erneuerbarer Rohstoff ? Nicht erneuerbare Ressource ? Testorganismus ? Waldschutz ? Mikroorganismen ? Pflanze ? Modellierung ? Rohstoffreserve ? Ernährung ? Ökosystem ? Ressource ? Umweltprogramm ? Wald ? Speziation [Chemie] ? Verweilzeit ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre (Mitwirkende)
• Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Bereich Bodenwissenschaften, Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*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 - Bioaccessibility and turnover of phosphorous in forest subsoils
  Description: Plants may take up between 10 and 80 % of their P demand from subsoils, but the P forms, their accessibility and particularly the residence time of oxygen in phosphates of forest subsoils are currently hardly understood. This project aims at finally testing the hypothesis that at increased P deficiency in the surface soil there is an increased utilization of subsoil P. As a basis for testing this hypothesis, we aim at (i) quantifying the P stocks, binding forms, and delta18O signature of phosphates in different subsoil compartments of the central field sites, (ii) tracking the effect of plant roots on P properties in the subsoil, (iii) elucidating the accessibility of subsoil P for delta18O exchange reactions; (iv) contributing to the understanding of the residence form of subsoil phosphates on the basis of position-specific exchange kinetics of stable oxygen isotopes in labelled inorganic P residues, and (v) relating this information to the P uptake by subsoil root systems. The P forms and concentrations are characterized by sequential P extraction procedures, XANES, high-resolution NanoSims element mapping, and liquid-state 31P-NMR spectroscopy. Isotope analyses and exchange studies are performed using a combination of Raman and isotoperatio mass spectrometry. Quantum chemical calculations will help to interpret the spectroscopic measurements. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1064169

Status

Aktiv

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