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1971Einfluss von Landnutzungsintensität auf Methanumsetzende Mikroorganismen in Grünland- und WaldbödenLand-use intensity effects on soil methane cycling microbes in grassland and forest soils01.07.2017 00:00:0031.12.2019 00:00:00laufendcurrentProgrammbereich 1 „Landschaftsprozesse“Research Area 1 "Landscape Functioning"x3xKolb, Steffenx1932x<div class='ntm_PB1'>PB1</div> <a href="http://www.biodiversity-exploratories.de/startseite/">Biodiversitäts-Exploratorien ab 2017</a><BR />2017 Einfluss von Landnutzungsintensität auf Methanumsetzende Mikroorganismen in Grünland- und Waldböden Land-use intensity effects on soil methane cycling microbes in grassland and forest soils Programmbereich 1 „Landschaftsprozesse“ Kolb, Steffen Drittmittel Research Area 1 "Landscape Functioning" current laufend <div class="ExternalClassB033CBF53FFC4B3B98FECD8F275CACCC"><p>​Methan (CH4) ist, neben CO2 das zweitwichtigste Treibhausgas<br>(GHG). Die aktuelle atmosphärische Methankonzentration steigt seit<br>2007, vermutlich aufgrund von anthropogenem Einfluss bedingt durch<br>intensivierte landwirtschaftliche Lebensmittelproduktion, stark an.<br>Eine wichtige Aufgabe wird es zukünftig sein, die heutige Intensität<br>der Landwirtschaft produktiv, aber auch gleichzeitig klimaneutral zu<br>gestalten um dem Lebensmittelbedarf einer wachsenden<br>Weltbevölkerung zu entsprechen. Zwei fundamental unterschiedliche<br>Gruppen von Prokaryoten sind für den CH4 Umsatz in Böden<br>verantwortlich. Methanotrophe Bakterien (MOB) wirken durch die<br>Oxidation von atmosphärischem CH4, und von CH4, das durch<br>methanogene Archaea im Boden produziert wurde bevor es die<br>Atmosphäre erreicht, als biologische Filter. Derzeit ist nicht geklärt,<br>inwieweit sich Unterschiede in der Landnutzungsintensität auf die<br>funktionelle Diversität und die Aktivität dieser im Methanzyklus<br>wichtigen Mikroorganismengruppen auswirken. Erste<br>Untersuchungen zeigen einen negativen Effekt von hoher<br>Nutzungsintensität auf die Methanaufnahme von gut belüfteten<br>Grünlandböden. Allerdings ist wenig bekannt über den Einfluss der<br>Landnutzungsintensität auf die räumliche und zeitliche Dynamik<br>methanotropher und methanogener Bodenmikroorganismen. Wir<br>haben ein interdisziplinäres Konsortium aus Experten der<br>Bodenkunde, der Mikrobiologie und der Metagenomik mit<br>komplementären Expertisen zu bodenbürtigen Treibhausgasen,<br>methanotrophen und methanogenen Prokaryoten zusammengestellt.<br>Durch die Kombination von aktuellen Methoden wollen wir die Biodiversitätsexploratorien als ideale Plattform nutzen, um die Frage<br>zu beantworten, inwieweit Landnutzungsintensität die funktionelle<br>Diversität und Aktivität von Methanumsetzenden Mikroorganismen<br>beeinflusst. Die zugrundeliegenden Hypothesen wollen wir in zwei<br>Arbeitspaketen (WP) überprüfen. Innerhalb von WP1 wollen wir<br>untersuchen, welche Auswirkungen die Landnutzungsintensität von<br>Grünland und Waldflächen auf die Methanflüsse und die Abundanz<br>und Diversität von methanotrophen Bakterien (quantitative PCR) hat,<br>und inwieweit dies von Umweltfaktoren abhängt. In WP2 wollen wir<br>die Jahres- und tageszeitliche Dynamik der Aktivität von<br>methanogenen und methanotrophen Prokaryoten (mittels<br>Metatranskriptomik und Methanfluss Messungen) untersuchen, und<br>inwieweit diese durch Grünlandnutzungsintensität beeinflusst wird.<br>Hierbei wird unser Fokus auf dem Vergleich auf Grünlandflächen auf<br>wasserbeeinflussten Histosolen und gut durchlüfteten Leptosolen<br>liegen. Unser Projekt BE_CH4 wird zu dem dringend benötigten<br>Wissen um den Einfluss von Grünland- und Waldnutzungsintensität<br>auf die räumliche und zeitliche Dynamik von den Methanfluss aus,<br>und in Böden bedingenden Mikroorganismen beitragen.<br></p></div> <div class="ExternalClassCF25F3E17B8D4096A44BDBAFCDDDA442"><p>​Methane (CH4) is, beside CO2 the second most important<br>greenhouse gas (GHG). Current atmospheric methane concentrations<br>are strongly increasing since 2007, which is assumed to be<br>predominantly of anthropogenic origin and likely related to intensified<br>agriculture for food production. Thus, one major challenge for today´s<br>agriculture is to adjust land-use intensity to ensure productive and at<br>the same time sustainable crop farming systems to balance GHG<br>emissions and increasing food demands of a growing world<br>population. Two fundamentally different groups of prokaryotes are<br>crucial for CH4 cycling in soils. Methanotrophic bacteria (MOB) act as<br>biological CH4 filter by oxidizing atmospheric CH4 and that CH4,<br>which is produced by methanogenic archaea before it reaches the<br>atmosphere. It is currently unclear how differences in land-use<br>intensity control the functional diversity and activity of these key<br>microorganisms in the soil methane cycle. Preliminary data indicate<br>that high land-use intensity in well aerated grassland soils negatively<br>impacts methane oxidation. However, almost nothing is known about<br>the influence of land-use intensity on spatial and temporal dynamics<br>of methanotrophs and methanogens. We have therefore assembled<br>an interdisciplinary consortium of experts from soil science,<br>microbiology and metagenomics with well-documented background<br>and complementary expertise in soil GHG emissions, methanotrophic<br>and methanogenic prokaryotes. Using a unique combination of stateof-<br>the-art approaches, we will use the ideal setting of the Biodiversity<br>Exploratories as platform to address pressing questions about the<br>effect of land-use intensity on the functional diversity and activity of<br>these key microorganisms in the soil methane cycle. We have laid out<br>a set of objectives and hypotheses that will be tested in two work<br>packages (WP). WP1 focusses on the responses of MOB and<br>mediated methane fluxes to land-use intensity in 300 grassland and<br>forest soils, where the relationship between methane oxidation and<br>abundance and diversity of methanotrophic bacteria and<br>environmental properties will be studied by methane flux<br>measurements and qualitative and quantitative PCR, respectively. In<br>WP2 we will focus on the seasonal and diurnal dynamics in the<br>activity of methanogenic and methanotrophic prokaryotes (using<br>metatranscriptome and methane flux data) and to which extent the<br>dynamics are influenced by grassland land-use intensity. We will focus on comparison between grasslands on water affected Histosols<br>and well-aerated Leptosols. Our project BE_CH4 will contribute<br>urgently needed knowledge on the influence of grassland and forest<br>land-use intensity on spatial and temporal dynamics of methane<br>cycling microbes that ultimately control methane fluxes in soils.<br></p></div> <div class="ExternalClassEF8770CC-1482-41AA-ACAC-72C781779AAF"><ul><li>2017 Landschaftsprozesse</li></ul></div> <div class="ExternalClass9BCF34C5-4A18-48FE-8B7D-CF6776DA4799"></div> <div class="ExternalClass7381E5E8-DEF8-4BEF-8945-FD38C45D901C"></div> <div class="ExternalClass0E4E9035-9DF7-41F4-8316-AB5A7B7C88A4"></div> <div class="ExternalClass6ED48B24-4B67-4FA8-B20D-BBC595410850"></div><div class="ExternalClassB033CBF53FFC4B3B98FECD8F275CACCC"><p>?Methan (CH4) ist, neben CO2 das zweitwichtigste Treibhausgas<br>(GHG). Die aktuelle atmosphärische Methankonzentration steigt seit<br>2007, vermutlich aufgrund von anthropogenem Einfluss bedingt durch<br>intensivierte landwirtschaftliche Lebensmittelproduktion, stark an.<br>Eine wichtige Aufgabe wird es zukünftig sein, die heutige Intensität<br>der Landwirtschaft produktiv, aber auch gleichzeitig klimaneutral zu<br>gestalten um dem Lebensmittelbedarf einer wachsenden<br>Weltbevölkerung zu entsprechen. Zwei fundamental unterschiedliche<br>Gruppen von Prokaryoten sind für den CH4 Umsatz in Böden<br>verantwortlich. Methanotrophe Bakterien (MOB) wirken durch die<br>Oxidation von atmosphärischem CH4, und von CH4, das durch<br>methanogene Archaea im Boden produziert wurde bevor es die<br>Atmosphäre erreicht, als biologische Filter. Derzeit ist nicht geklärt,<br>inwieweit sich Unterschiede in der Landnutzungsintensität auf die<br>funktionelle Diversität und die Aktivität dieser im Methanzyklus<br>wichtigen Mikroorganismengruppen auswirken. Erste<br>Untersuchungen zeigen einen negativen Effekt von hoher<br>Nutzungsintensität auf die Methanaufnahme von gut belüfteten<br>Grünlandböden. Allerdings ist wenig bekannt über den Einfluss der<br>Landnutzungsintensität auf die räumliche und zeitliche Dynamik<br>methanotropher und methanogener Bodenmikroorganismen. Wir<br>haben ein interdisziplinäres Konsortium aus Experten der<br>Bodenkunde, der Mikrobiologie und der Metagenomik mit<br>komplementären Expertisen zu bodenbürtigen Treibhausgasen,<br>methanotrophen und methanogenen Prokaryoten zusammengestellt.<br>Durch die Kombination von aktuellen Methoden wollen wir die Biodiversitätsexploratorien als ideale Plattform nutzen, um die Frage<br>zu beantworten, inwieweit Landnutzungsintensität die funktionelle<br>Diversität und Aktivität von Methanumsetzenden Mikroorganismen<br>beeinflusst. Die zugrundeliegenden Hypothesen wollen wir in zwei<br>Arbeitspaketen (WP) überprüfen. Innerhalb von WP1 wollen wir<br>untersuchen, welche Auswirkungen die Landnutzungsintensität von<br>Grünland und Waldflächen auf die Methanflüsse und die Abundanz<br>und Diversität von methanotrophen Bakterien (quantitative PCR) hat,<br>und inwieweit dies von Umweltfaktoren abhängt. In WP2 wollen wir<br>die Jahres- und tageszeitliche Dynamik der Aktivität von<br>methanogenen und methanotrophen Prokaryoten (mittels<br>Metatranskriptomik und Methanfluss Messungen) untersuchen, und<br>inwieweit diese durch Grünlandnutzungsintensität beeinflusst wird.<br>Hierbei wird unser Fokus auf dem Vergleich auf Grünlandflächen auf<br>wasserbeeinflussten Histosolen und gut durchlüfteten Leptosolen<br>liegen. Unser Projekt BE_CH4 wird zu dem dringend benötigten<br>Wissen um den Einfluss von Grünland- und Waldnutzungsintensität<br>auf die räumliche und zeitliche Dynamik von den Methanfluss aus,<br>und in Böden bedingenden Mikroorganismen beitragen.<br></p></div><div class="ExternalClassCF25F3E17B8D4096A44BDBAFCDDDA442"><p>?Methane (CH4) is, beside CO2 the second most important<br>greenhouse gas (GHG). Current atmospheric methane concentrations<br>are strongly increasing since 2007, which is assumed to be<br>predominantly of anthropogenic origin and likely related to intensified<br>agriculture for food production. Thus, one major challenge for today´s<br>agriculture is to adjust land-use intensity to ensure productive and at<br>the same time sustainable crop farming systems to balance GHG<br>emissions and increasing food demands of a growing world<br>population. Two fundamentally different groups of prokaryotes are<br>crucial for CH4 cycling in soils. Methanotrophic bacteria (MOB) act as<br>biological CH4 filter by oxidizing atmospheric CH4 and that CH4,<br>which is produced by methanogenic archaea before it reaches the<br>atmosphere. It is currently unclear how differences in land-use<br>intensity control the functional diversity and activity of these key<br>microorganisms in the soil methane cycle. Preliminary data indicate<br>that high land-use intensity in well aerated grassland soils negatively<br>impacts methane oxidation. However, almost nothing is known about<br>the influence of land-use intensity on spatial and temporal dynamics<br>of methanotrophs and methanogens. We have therefore assembled<br>an interdisciplinary consortium of experts from soil science,<br>microbiology and metagenomics with well-documented background<br>and complementary expertise in soil GHG emissions, methanotrophic<br>and methanogenic prokaryotes. Using a unique combination of stateof-<br>the-art approaches, we will use the ideal setting of the Biodiversity<br>Exploratories as platform to address pressing questions about the<br>effect of land-use intensity on the functional diversity and activity of<br>these key microorganisms in the soil methane cycle. We have laid out<br>a set of objectives and hypotheses that will be tested in two work<br>packages (WP). WP1 focusses on the responses of MOB and<br>mediated methane fluxes to land-use intensity in 300 grassland and<br>forest soils, where the relationship between methane oxidation and<br>abundance and diversity of methanotrophic bacteria and<br>environmental properties will be studied by methane flux<br>measurements and qualitative and quantitative PCR, respectively. In<br>WP2 we will focus on the seasonal and diurnal dynamics in the<br>activity of methanogenic and methanotrophic prokaryotes (using<br>metatranscriptome and methane flux data) and to which extent the<br>dynamics are influenced by grassland land-use intensity. We will focus on comparison between grasslands on water affected Histosols<br>and well-aerated Leptosols. Our project BE_CH4 will contribute<br>urgently needed knowledge on the influence of grassland and forest<br>land-use intensity on spatial and temporal dynamics of methane<br>cycling microbes that ultimately control methane fluxes in soils.<br></p></div><div class="ExternalClass6741A1B1-704A-4384-BFC8-8FC0CEA0B010"><ul><li>Inst. für Landschaftsbiogeochemie</li></ul></div><div class="ExternalClass2C07179A-2D0F-498F-86AC-861E6FA96C0F"><ul><li>Inst. of Landscape Biogeochemistry</li></ul></div><div class="ExternalClass984A33FA-41FE-41EA-AD1C-714551E8DA10">PD Dr. Steffen Kolb</div>Kolb, Steffen<div class="ExternalClassC15B4DB0-7BC8-4764-B09C-B97470297E51"><a title="e-mail" target="_blank" href="mailto:Steffen.Kolb@zalf.de">PD Dr. Steffen Kolb</a></div><div class="ExternalClassEF8770CC-1482-41AA-ACAC-72C781779AAF"><ul><li>2017 Landschaftsprozesse</li></ul></div><div class="ExternalClass119A361D-B4BF-4CF7-B8B0-CA2A2D34F35A"><ul><li>2017 Landscape Functioning</li></ul></div>x262x   Boden; Diversität funktioneller Gene; Grünland; Landnutzung;    22 
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