In the frame of the project microbial turnover processes of phosphorous shall be investigated in forest soils and drivers for the corresponding populations as well as their activity pattern shall be described. Furthermore microbial transport and uptake systems for phosphorous should be characterized to understand the competition between plants and microbes for phosphorous in more detail, in relation to the availability of phosphorous and other nutrients. Therefore it is planned to investigate different soil compartments with different nutrient amounts (litter layer - rhizosphere - bulk soil). To reach the described goal molecular metagenomic methods will be used to characterize the structure and function of microbial communities as well as to describe the regulation of selected important pathways. In addition quantitative real time PCR and enzymatic measurements will be used to describe the abundance and activity of the corresponding populations and to describe their relevance for P turnover in the different soil compartments under investigation. With this we hope to reconstruct mainly the microbial phosphorous cycle and give important data to improve the model development of P dynamics in forest soils.
Untersuchungen der funktionalen Aspekten der pflanzlichen Biodiversität haben in der Regel die Biodiversität mit über Flächen-integrierenden Maßen bestimmt und diese mit mittleren Standorteigenschaften, der mittleren Wasser- und Nährstoff-Nutzungseffizienz etc. verglichen. Die oft beobachteten positiven Auswirkungen hoher Biodiversität auf die Effizienz der Ressourcennutzung und auf die Ökosystemstabilität werden damit begründet, dass verschiedene Arten zeitlich und räumlich unterschiedliche Nischen für die Wasser- und Nährstoffaufnahme nutzen. Es bietet sich daher an, zu untersuchen, inwiefern höhere Biodiversität tatsächlich zu höherer räumlicher und zeitlicher Variabilität funktionaler Muster wie dem der Wasseraufnahme führen. Unter 'zeitlicher Variabilität' wird hier die zeitliche Änderung räumlicher Muster der Wasser- und Nährstoffaufnahme verstanden, abhängig von den hydrologischen Randbedingungen, die einzelne Arten oder funktionale Gruppen begünstigen oder benachteiligen. Das beantragte Projekt zielt darauf ab, sowohl die innerhalb der einzelnen experimentellen Plots gemittelte Evapotranspiration als auch räumliche Muster und den Grad der Heterogenität der Evapotranspiration innerhalb der experimentellen Plots sowie die zeitliche Stabilität dieser räumlichen Muster zu untersuchen. Dazu werden zwei innovative Ansätze kombiniert. Mittels Drohnen-gestützter Thermal- und Multispektral-Aufnahmen können räumliche Muster der aktuellen Evapotranspiration mit hoher räumlicher Auflösung und mit geringem Aufwand bestimmt werden. Mittels modernen Verfahren zur Analyse großer Datensätze hydrologischer Zeitreihen können die jeweiligen Beiträge verschiedener Prozesse auf die beobachtete Dynamik quantitativ erfasst werden. Die Kombination dieser beiden Ansätze ermöglicht eine Verschneidung räumlicher und zeitlicher Aspekte, um die Auswirkungen der Biodiversität auf die pflanzliche Wasseraufnahme besser zu verstehen. Im Einzelnen ist vorgesehen: 1. Mittels räumlich hoch aufgelöster Drohen-gestützter Fernerkundung wird die räumliche Heterogenität der Evapotranspiration innerhalb der experimentellen Plots bestimmt. Wir erwarten, dass höhere räumliche Variabilität mit höherer Widerstandfähigkeit gegen Trockenstress einhergeht. 2. Effekte der pflanzlichen Diversität auf die räumlichen Muster der Evapotranspiration werden von Effekten kleinskaliger Bodenheterogenitäten hinsichtlich der Verfügbarkeit von Nährstoffen, der Wasserhaltekapazität und der Bodenfeuchte unterschieden. Wir erwarten gegenseitige Abhängigkeiten zwischen Pflanzen und Boden, aber auch Effekte der pflanzlichen Diversität, die über die des Bodens hinausgehen. 3. Mittels zeitlich wiederholter Befliegungen werden die räumlichen Muster auf zeitliche Stabilität überprüft. Wir erwarten einen negativen Zusammenhang zwischen der zeitlichen Stabilität räumlicher Muster innerhalb der einzelnen Flächen und dem Grad der Biodiversität.
Die bundesweite Bodenzustandserhebung ergab, dass die Mehrzahl der Waldstandorte eine geringe bis sehr geringe Basensättigung aufweisen. Die Nährstoffnachlieferung für den aufwachsenden Baumbestand erfolgt auf diesen Standorten fast ausschließlich durch Nährstoffrückführung aus der Biomasse (Streu, starkes Totholz). Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Beitrag des Totholzes zur Nährstoffnachlieferung zu erfassen und die bei der Totholzzersetzung ablaufenden Stoffumsatzprozesse (Respiration, Auswaschung, Fragmentierung, Stickstoff-Fixierung, Stickstoff-Mineralisation) zu analysieren. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf eine Baumart, die Buche, als dominierende Baumart der Waldgesellschaften Mitteleuropas, und eine Versuchsfläche, auf der seit 10 Jahren Stoffflüsse (Eintrag, Austrag) und -umsätze (Streuzersetzung, Mineralisation, Pflanzenaufnahme) nach Bestandesauflichtung und Kalkung gemessen werden. Die Versuchsfläche zeichnet sich durch einen hohen Totholzvorrat aus, dessen Anfall datiert werden kann. Das Forschungsvorhaben dient zur Abschätzung des Totholzvorrates, der für einen nachhaltig ausgewogenen Nährstoffhaushalt eines Buchenwaldökosystems auf basenarmen Standort notwendig ist.
Im Hinblick auf die Belastung von Boeden und Pflanzen durch schaedliche Schwermetalle aus der Klaerschlamm- und Muellkompostduengung, aus Pflanzenschutzmitteln und Industrie- und Verkehrsabgasen wird das Verhalten von zugesetztem Chrom, Nickel, Kupfer, Zink, Cadmium, Quecksilber und Blei im Boden und die Aufnahme, Verteilung und unerwuenschte Wirkung dieser Metalle in Getreidepflanzen untersucht. Zum sicheren Nachweis der dabei eingesetzten sehr geringen Metallmengen werden diese auch mit Radioisotopen markiert. Folgende Teilprobleme werden untersucht: 1. Festlegung und Auswaschung von zugesetzten Schwermetallen in typischen Ackerboeden Niederoesterreichs (chemische Laboratoriumsuntersuchungen), 2. Beeinflussung der Schwermetallaufnahme des Getreides durch Phosphat-, Kalk-, Schwefel- und Humusduengung sowie durch Zusatz von Ionenaustauschern zum Boden (Vegetationsversuche im Gewaechshaus), 3. Schwermetallanreicherung im Mehl- und Schalenanteil des Getreidekornes nach Schwermetallzufuhr zum Boden (Vegetationsversuche im Gewaechshaus), 4. Hemmung der Naehrstoffaufnahme von Getreidejungpflanzen durch Schwermetalle (Wasserkulturversuche im Lichtklimaraum). 5. Interaktionen zwischen Schwermetallen in ihrer Auswirkung auf Ertragsbildung und mineralische Zusammensetzung des Getreides in verschiedenen Wachstumsstadien (Vegetationsversuche im Gewaechshaus).
Subsoils are an often neglected nutrient source for crops. The mobilisation and use of this potential nutrient source is an important factor in sustainable land use. Nutrient accessibility, release, and transport are strongly dependent on soil structure and its dynamics controlled by spatiotemporally variable physical functions of the pore network. A well structured soil, for example, with numerous interconnected continuous biopores will enhance root growth and oxygen availability and hence nutrient acquisition. In contrast to soils with a poorly developed structure nutrient acquisition is limited by restricted root growth and reduced aeration. The goal of this research project is to investigate different preceding crops and crop sequences in developing characteristic biopore systems in the subsoil and to elaborate their effect on the functional performance of pore networks with respect to nutrient acquisition. The main research question in this context is how soil structure evolves during cultivation of different plant species and how structure formation influences the interaction of physical (water and oxygen transport, shrinking-swelling) biological (microbial activity, root growth) and geochemical processes (e.g. by creating new accessible reaction interfaces). In order to study and quantify pore network architectures non-invasively and in three dimensions X-ray computed microtomography and 3D image analysis algorithms will be employed. The results will be correlated with small- and mesoscale physical/chemical properties obtained from in situ microsensor (oxygen partial pressure, redox potential, oxygen diffusion rate) and bulk soil measurements (transport functions, stress-strain relationships) of the same samples. This will further our process understanding regarding the ability of various crop sequences to form biopore systems which enhance nutrient acquisition from the subsoil by generating pore network architectures with an efficient interaction of physical, biological and geochemical processes.
Die pflanzliche Landnutzung in den Tropen steht unter dem Druck mehr zu produzieren. Insbesondere in Westafrika ist aber die Nachhaltigkeit der Pflanzenproduktion durch eine zunehmende physikalische, chemische und biologische Bodendegradierung gefaehrdet. Biologische Merkmalskomplexe des Bodens beeinflussen die Intensitaet der Naehrstoffumsetzungen im System Pflanze-Boden und damit wesentlich das Naehrstoffangebot fuer die Nutzpflanzen. Ziel der geplanten Untersuchungen ist es, das Bodendegradierungsrisiko unterschiedlicher Landmanagementverfahren (Verkuerzung der Brachedauer, Ersatz der Brache durch Zwischenfruchtanbau oder verbesserte Fruchtfolgen) anhand ausgewaehlter biologischer Merkmalskomplexe abzuschaetzen, die in einem engen Zusammenhang mit der Naehrstoffverfuegbarkeit fuer die Nutzpflanzen stehen. Die Arbeiten befassen sich vorrangig mit der Abschaetzung des potentiellen und aktuellen Naehrstoffangebots durch Labor und Feldversuche in Nordghana und in der Elfenbeinkueste. Das Projekt soll die bodenbiologische Aktivitaet auf solchen Standorten bei verschiedenen Anbausystemen und unterschiedlichen Duengergaben und ihre Bedeutung als Bioindikator fuer die Bodenfruchtbarkeit pruefen.
Mykorrhizen sind in der Lage, das Wachstum der Bäume durch erhöhte Aufnahme von Nährstoffen zu verbessern. Im Gegensatz zu Phosphat und Nitrat, ist nur wenig über die Bedeutung der Mykorrhiza für die Aufnahme und den Metabolismus von Schwefel bekannt, obwohl schwefelhaltige Stoffe eine wichtige Rolle bei Rhizobiumwurzel Symbiose spielen, die in vielen Aspekten ähnlich zu Mykorrhizierung ist. Ziel des Projekts ist es, Gene des Schwefelhaushalts von Wurzeln zu identifizieren, die bei der Wechselwirkung Wurzelpilz eine Rolle spielen, und deren Expression und Regulation zu analysieren. Als Modellsystem soll dabei die Pappel und der Pilz Amanita muscaria eingesetzt werden. In diesem Modellsystem soll die Hypothese überprüft werden, dass der Pilz die Sulfatversorgung der Pflanze durch eine erhöhte Aufnahme sowie einen intensiven Austausch mit der Wurzel verbessert und, in Analogie zu Rhizobien, dem Pilz von der Pflanze reduzierter Schwefel in Form von Glutathion zur Verfügung gestellt wird. In der ersten Phase wird der Einfluss der Schwefel- und Stickstoffernährung auf die Expression der Gene des Schwefel-Metabolismus in Pappel und im Pilz untersucht. Weiterhin soll der Einfluss der Modulation des Schwefelhaushalts in Pappeln durch genetische Manipulation auf die Wechselwirkung im Schwefelhaushalt zwischen Wurzel und Pilz analysiert werden.
Poplar could succeed in nutrient rich areas as well as in nutrient poor forests soils where plants live in symbiosis with certain soil fungi to enable sufficient nutrition. Due to its huge demand, nitrogen, as major nutrient, is of special interest for poplar nutrition. In this project we want to characterize nitrate, ammonium and amino acid transporters from poplar roots that are differentially regulated as result of nitrogen nutrition (shortage or nitrogen excess), or by plant/fungus interaction. The kinetic parameters of selected transporters will be determined by heterologous expression. Tissue and organ specific expression of certain transporter genes will be investigated by Northern blot and RT-PCR and by the utilization of poplar transformants containing promoter-GFP fusions. GFP fusions with truncated promoters will also be used for the identification of cis-elements responsible for the nitrogen-dependent expression of selected transporter genes. In addition, the global impact of nitrogen nutrition on poplar gene expression will be investigated using macro and micro arrays hybridization and probes of poplar roots grown at different nitrogen sources and concentrations as well as mycorrhizas.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 316 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 316 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 316 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 286 |
| Englisch | 68 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 246 |
| Webseite | 70 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 251 |
| Lebewesen und Lebensräume | 307 |
| Luft | 171 |
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| Wasser | 196 |
| Weitere | 316 |