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2146Der Einfluss von Erosion auf die Kohlenstoff-Dynamik in einem Kontinuum aus Getreidepflanze, Rhizosphären-Mikrobiom und organischer Bodensubstanz Erosion-induced Impact on Carbon Dynamics in a Crop Rhizosphere-Microbiome-Soil Organic Matter-Continuum01/02/2020 00:00:0031/01/2023 00:00:00laufendcurrentProgrammbereich 1 „Landschaftsprozesse“Research Area 1 „Landscape Functioning“x3x13x12xRemus, Rainer; Augustin, Jürgen; Wirth, Stephan; Kolb, Steffenx123x189x299x1932x<div class='ntm_PB1'>PB1</div>  2020 Der Einfluss von Erosion auf die Kohlenstoff-Dynamik in einem Kontinuum aus Getreidepflanze, Rhizosphären-Mikrobiom und organischer Bodensubstanz Erosion-induced Impact on Carbon Dynamics in a Crop Rhizosphere-Microbiome-Soil Organic Matter-Continuum Programmbereich 1 „Landschaftsprozesse“ Remus, Rainer; Augustin, Jürgen; Wirth, Stephan; Kolb, Steffen Drittmittel Research Area 1 „Landscape Functioning“ current laufend <div class="ExternalClass18492A10BB6F4051BD74ECD4127A2E8A"><p>Bisher sind der Umfang und die Art des Einflusses der Bodenerosion auf die Veränderungen von Bodenkohlenstoffvorräten nicht geklärt. Ackerflächen gehören zu den Ökosystemen, die einen maßgeblichen Beitrag zur verstärkten Kohlenstoffsequestrierung leisten könnten, da sie 14 Millionen Quadratkilometer der Landoberfläche der Erde bedecken und ein Zehntel des globalen organischen Bodenkohlenstoffvorrats enthalten. Zudem unterliegen sie einer ständigen Beeinflussung durch die Landnutzung. Die Aufklärung der Mechanismen, die für die Wirkung der Erosion auf die C-Dynamik und der C-Speicherung verantwortlich sind, ist Voraussetzung für eine präzise Einschätzung der tatsächlichen Bedeutung der Erosion auf das C-Quellen- und -Senkenfunktion des Ackerlandes. Wir streben an, einen wesentlichen Beitrag zur Behebung dieser Wissenslücken zu leisten. Im Rahmen des beantragten Projektes soll dazu der Einfluss der Einmischung von abgestuften Mengen an Unterboden in einem Oberboden (Ap-Horizont) auf ausgewählte Aspekte der C-Dynamik in einem Kulturpflanzen-Rhizosphären-Mikrobiom-SOM Kontinuum (CropRhizoSOM) untersucht werden. Wir wollen 14C-Tracer-basierte Gefäßversuche mit Getreidearten durchführen, in denen ein langjährig nicht erodiertes Ap-Material von der Experimentalfläche CarboZALF-D (Kontrolle, ohne Bt-Zumischung), ein mäßig erodiertes Ap-Material (Einmischung von 20% Bt-Material) und stark erodiertes Ap-Material (Einmischung von 40% Bt-Material) miteinander verglichen werden. CropRhizoSOM wird (I) die Kohlenstofffluss- und -Allokationsraten, (II) die funktionelle Anpassung der Boden-Mikrobiota (Genmarker, Metagenome, Bodenenzyme) und (III) die C-Dynamiken in einem Spektrum von Bodenfraktion zu verschiedenen Wachstumsstadien der Gerste und in der nachfolgenden Brache quantitativ erfassen und bilanzieren. Die Antragsteller werden daraus ableiten können, welche Kohlenstoff-Pools im Boden vorrangig von der Gerste oder der Boden-Mikrobiota beeinflusst werden. Auf der Grundlage aller Ergebnisse wird ein konzeptionelles Modell entwickelt, welches die C-Flussraten und funktionellen Veränderungen der Mikrobiota beinhaltet. Ein solches konzeptionelles Modell bildet den Ausgangspunkt für Aktivitäten, die die Durchführung weiterer Experimente und eine Präzisierung von Modellen des Kohlenstoffhaushalts von Böden zum Ziel haben.</p></div> <div class="ExternalClass68666CBF155C4AF199BE9288A061A95C"><p>​The magnitude and mechanistic impact of soil erosion on changes of soil carbon stocks are not resolved to date. Croplands can be considered as one important type of ecosystem to improve carbon sequestration, since they cover 14 million square kilometres of earth land surface, store one-tenth of the global soil organic carbon, and are continuously managed. An understanding of the mechanisms responsible for erosion impact on soil carbon dynamics and storage is a prerequisite for a quantification of the significance of erosion on the carbon source and sink functions of croplands. We aim for a substantial contribution to this unresolved topic. The proposed project will investigate the effect of mixing of different amounts of subsoil in a topsoil (Ap horizon) on key processes of carbon dynamics in a Crop-Rhizosphere Microbiota-Soil Organic Matter Continuum (CropRhizoSOM). The consortium will conduct 14C-tracer-based pot experiments with spring barley, in which a non-eroded Ap material from the experimental site CarboZALF-D (control, without Bt incorporation), a moderately eroded Ap material (with 20% Bt material) and strongly eroded Ap material (with 40% Bt material) willbe comparatively analyzed. CropRhizoSOM will quantitatively determine and balance (I) carbon fluxes and allocation rates, (II) the functional adaption of the soil microbiota (gene markers, metagenomes, soil enzymes), and (III) the dynamics of organic carbon in various soil particle size fractions at different growth stages and in the following fallow period. Subsequently, we will identify which carbon pools were primarily accessed by the crop and the microbiota. On the basis of all results, a conceptual model considering flux rates and functional changes of the microbiota will be developed. Such a conceptual model will lay the foundations for subsequent experimentsand adaptations in soil carbon models by future efforts.</p></div> <div class="ExternalClass02A1B5D3-8655-4D7A-9928-46CCFD9BF81F"></div> <div class="ExternalClassE1EEC14C-FF2D-46A9-987D-C853D51AF07C"></div> <div class="ExternalClass9ED8F3E5-543D-4D67-B6C4-DA9D417454CA"><ul><li>DFG-Projekte im Normalverfahren</li></ul></div> <div class="ExternalClassDE6704FD-F83B-464A-A330-F4094B6F33ED"><ul><li>DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft</li></ul></div> <div class="ExternalClassCB156EDC-3A13-46B0-B53A-7CF48694C1D7"></div><div class="ExternalClass18492A10BB6F4051BD74ECD4127A2E8A"><p>Bisher sind der Umfang und die Art des Einflusses der Bodenerosion auf die Veränderungen von Bodenkohlenstoffvorräten nicht geklärt. Ackerflächen gehören zu den Ökosystemen, die einen maßgeblichen Beitrag zur verstärkten Kohlenstoffsequestrierung leisten könnten, da sie 14 Millionen Quadratkilometer der Landoberfläche der Erde bedecken und ein Zehntel des globalen organischen Bodenkohlenstoffvorrats enthalten. Zudem unterliegen sie einer ständigen Beeinflussung durch die Landnutzung. Die Aufklärung der Mechanismen, die für die Wirkung der Erosion auf die C-Dynamik und der C-Speicherung verantwortlich sind, ist Voraussetzung für eine präzise Einschätzung der tatsächlichen Bedeutung der Erosion auf das C-Quellen- und -Senkenfunktion des Ackerlandes. Wir streben an, einen wesentlichen Beitrag zur Behebung dieser Wissenslücken zu leisten. Im Rahmen des beantragten Projektes soll dazu der Einfluss der Einmischung von abgestuften Mengen an Unterboden in einem Oberboden (Ap-Horizont) auf ausgewählte Aspekte der C-Dynamik in einem Kulturpflanzen-Rhizosphären-Mikrobiom-SOM Kontinuum (CropRhizoSOM) untersucht werden. Wir wollen 14C-Tracer-basierte Gefäßversuche mit Getreidearten durchführen, in denen ein langjährig nicht erodiertes Ap-Material von der Experimentalfläche CarboZALF-D (Kontrolle, ohne Bt-Zumischung), ein mäßig erodiertes Ap-Material (Einmischung von 20% Bt-Material) und stark erodiertes Ap-Material (Einmischung von 40% Bt-Material) miteinander verglichen werden. CropRhizoSOM wird (I) die Kohlenstofffluss- und -Allokationsraten, (II) die funktionelle Anpassung der Boden-Mikrobiota (Genmarker, Metagenome, Bodenenzyme) und (III) die C-Dynamiken in einem Spektrum von Bodenfraktion zu verschiedenen Wachstumsstadien der Gerste und in der nachfolgenden Brache quantitativ erfassen und bilanzieren. Die Antragsteller werden daraus ableiten können, welche Kohlenstoff-Pools im Boden vorrangig von der Gerste oder der Boden-Mikrobiota beeinflusst werden. Auf der Grundlage aller Ergebnisse wird ein konzeptionelles Modell entwickelt, welches die C-Flussraten und funktionellen Veränderungen der Mikrobiota beinhaltet. Ein solches konzeptionelles Modell bildet den Ausgangspunkt für Aktivitäten, die die Durchführung weiterer Experimente und eine Präzisierung von Modellen des Kohlenstoffhaushalts von Böden zum Ziel haben.</p></div><div class="ExternalClass68666CBF155C4AF199BE9288A061A95C"><p>?The magnitude and mechanistic impact of soil erosion on changes of soil carbon stocks are not resolved to date. Croplands can be considered as one important type of ecosystem to improve carbon sequestration, since they cover 14 million square kilometres of earth land surface, store one-tenth of the global soil organic carbon, and are continuously managed. An understanding of the mechanisms responsible for erosion impact on soil carbon dynamics and storage is a prerequisite for a quantification of the significance of erosion on the carbon source and sink functions of croplands. We aim for a substantial contribution to this unresolved topic. The proposed project will investigate the effect of mixing of different amounts of subsoil in a topsoil (Ap horizon) on key processes of carbon dynamics in a Crop-Rhizosphere Microbiota-Soil Organic Matter Continuum (CropRhizoSOM). The consortium will conduct 14C-tracer-based pot experiments with spring barley, in which a non-eroded Ap material from the experimental site CarboZALF-D (control, without Bt incorporation), a moderately eroded Ap material (with 20% Bt material) and strongly eroded Ap material (with 40% Bt material) willbe comparatively analyzed. CropRhizoSOM will quantitatively determine and balance (I) carbon fluxes and allocation rates, (II) the functional adaption of the soil microbiota (gene markers, metagenomes, soil enzymes), and (III) the dynamics of organic carbon in various soil particle size fractions at different growth stages and in the following fallow period. Subsequently, we will identify which carbon pools were primarily accessed by the crop and the microbiota. On the basis of all results, a conceptual model considering flux rates and functional changes of the microbiota will be developed. Such a conceptual model will lay the foundations for subsequent experimentsand adaptations in soil carbon models by future efforts.</p></div>  <div class="ExternalClass7E968634-2630-45CA-B35D-188A3F7394A6">Prof. Dr. Jürgen Augustin; Dr. habil. rer. nat Steffen Kolb; Dr. Rainer Remus; Dr. Stephan Wirth</div>Kolb, Steffen<div class="ExternalClass8FA2AA34-DB29-4B49-85F7-DCA7627061B3">Dr. habil. rer. nat Steffen Kolb</a></div>     <div class="ExternalClass9ED8F3E5-543D-4D67-B6C4-DA9D417454CA"><ul><li>DFG-Projekte im Normalverfahren</li></ul></div> DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft<div class="ExternalClassDE6704FD-F83B-464A-A330-F4094B6F33ED"><ul><li>DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft</li></ul></div> 22 <div class="ExternalClassF297C896-7354-4148-B2C8-EB90D26F885A"><ul><li>Mikrobielle Biogeochemie</li><li>Isotopen-Biogeochemie & Gasflüsse</li></ul></div><div class="ExternalClassEA4CFF10-DD7A-440C-864A-E9A658CC2216"><ul><li>Microbial Biogeochemistry</li><li>Isotope Biogeochemistry & Gas Fluxes</li></ul></div>
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