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Beitrag zur Forschung des ZALF
Der Programmbereich 1 „Landschaftsprozesse“ betreibt in sechs Arbeitsgruppen eine erkenntnisorientierte Forschung, welche die Aufklärung von Prozessen, Ursache-Wirkungszusammenhängen und Kausalketten sowie die Interaktionen innerhalb und zwischen verschiedenen Landschaftselementen wie z. B. Acker, Grünland, Gewässer und Wald umfasst. Dabei sind Gedächtniseffekte zu beachten, d.h. die mittel- und langfristigen Effekte früherer Maßnahmen bzw. Eingriffe in Agrarlandschaften. Die Forschungsarbeiten im Programmbereich schließen die Entdeckung und Analyse neuer Phänomene, eine kontinuierliche Methodenentwicklung sowie die Analyse von Prozessdynamiken mittels Kopplung von Daten mit Modellen ein.
Das Ziel unserer Forschung ist ein verbessertes Verständnis der biogeochemischen Kreisläufe (Kohlenstoff, Stickstoff, Silizium) und der sie treibenden Kräfte (Boden, Pflanzen, Mikroorganismen) in Agrarlandschaften. Hier werden die Forschungsarbeiten der einzelnen Arbeitsgruppen miteinander verknüpft. Die erzielten Erkenntnisse fließen in die Entwicklung nachhaltiger Landmanagementsysteme ein, wie sie in den Programmbereichen 2 und 3 entwickelt werden. Bei skalenübergreifenden Forschungsfragen arbeitet Programmbereich 1 eng mit der Forschungsplattform
„Datenanalyse und Simulation" sowie dem Programmbereich 3
„Agrarlandschaftssysteme“ zusammen. Zentrale Plattform für die Untersuchungen und Experimente auf der Feld- und Landschaftsskala stellt das AgroScapeLab Quillow innerhalb der Experimentellen Infrastrukturplattform dar.
Arbeitsgruppen
Landschaftspedologie
Die Arbeitsgruppe verfolgt das strategische Ziel, durch die skalenübergreifende Analyse der Kopplung von Bodenprozessen und Bodenfunktionen an raum-zeitlich veränderliche Strukturen ein verbessertes Verständnis der Entwicklung und Funktionalität von Bodenlandschaften zu entwickeln – von der Mikro- bis zur Landschaftsskala. Mittels Verknüpfung von experimentellen Ansätzen, Langzeitmessungen, Modellierung und einer kontinuierlichen Methodenentwicklung werden insbesondere landschaftsskalige C- und Nährstoffdynamiken, Rückkopplungsprozesse der Bodenerosion (v.a. Wind) und die langfristige Entwicklung von Bodenlandschaften und deren Folgewirkung auf die Bodenfruchtbarkeit erforscht.
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Kontakt:
Prof. Dr. Michael Sommer
Biogeochemie der Agrarsysteme
Die Arbeitsgruppe verfolgt das Ziel, ein verbessertes Verständnis der Interaktionen zwischen verschiedenen Silizium-(Si)-Spezies, deren Verfügbarkeit, und der Nährstoff- und Wasserverfügbarkeit in agrarischen Systemen zu entwickeln. Unsere Forschungsfragen adressieren dabei vor allem die Si-Speziierung, deren Bindungsstärke, die zeitliche Si-Dynamik und die Steuergrößen des Si-Kreislaufes in agrarischen Systemen. Wir arbeiten von der Arktis bis zu den Tropen. Bodenchemie, die sich mit der Bindungskonkurrenz zwischen Nährstoffen und verschiedenen Si-Spezies um die Bindung an der Oberfläche von Bodenmineralen beschäftigt bis hin zu Prozessen auf dem Ökosystemlevel (Treibhausgasfreisetzung) gehören zu unserem Portfolio, genauso wie die Abmilderung von Trockenstress durch amorphes Si sowie die Analyse der Zusammenhänge zwischen Graslandbiodiversität und Si-Umsatz.
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Kontakt:
apl. Prof. Dr. Jörg Schaller
Ökophysiologie der Wasser- & Stoffkreisläufe
Zentrales Anliegen der Arbeitsgruppe ist die Untersuchung von Schlüsselprozessen, die den Stoff- und Wasserfluss innerhalb des Boden-Pflanze-Atmosphären-Kontinuums (SPAC) in Agrarlandschaften regulieren. Hierzu werden Isotopentechniken, Methoden zur Messung von Gasflüssen sowie pflanzenphysiologische und ökohydrologische Ansätze miteinander kombiniert. Die gezielte Verknüpfung dieser Methoden in interdisziplinären und multiskaligen Forschungsansätzen ermöglicht eine integrative Analyse und Quantifizierung von Stoffflüssen entlang des SPAC sowie ein tieferes Verständnis der zugrunde liegenden Regulationsmechanismen.
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Kontakt:
PD Dr. Maren Dubbert
Mikrobielle Biogeochemie
MicGeo – Mikrobiome von Pflanzen und Böden in Aktion.
Die Arbeitsgruppe untersucht Mikrobiome (i) im Kontext des Klimaschutz und -anpassung in Böden und Agrarökosystemen sowie (ii) im Kontext der Resilienz von Nutzpflanzen gegenüber klimabedingten Stressoren. Die Arbeitsgruppe strebt an mikrobiom-vermittelte Ökosystemfunktionen (mÖSF) unter Berücksichtigung ihrer räumlichen Heterogenität zu skalieren. Darüberhinaus widmet sich die Arbeitsgruppe anwendungs-orientierter Forschung, um ein effektives Mikrobiom-Management in Acker- und Grünland zu ermöglichen. Genmarker-, Metagenomik-, stabile Isotopenbeprobung und RNA-basierte Methoden einschl. der Bioinformatik für die Erfassung ÖSF und Dynamiken von Mikrobiomen sind Kernkompetenzen der Arbeitsgruppe. Darüber hinaus werden Boden-Enzym-Messungen und Gasanalysen eingesetzt, um den mikrobiellen Stoffwechsel in isolierten Schlüsselmikroben zu charakterisieren. Experimentelle Studien werden sowohl an einzelnen Pflanzen (Topfversuche) als auch auf Ökosystemebene (Feld & Landschaft) durchgeführt.
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Kontakt:
Prof. Dr. Steffen Kolb
Bodenerosion und Rückkopplungen
Die Arbeitsgruppe “Bodenerosion und Rückkopplungen (SEF)“ untersucht unterschiedliche Bodenerosionsprozesse die durch Wind-, Wasser- oder anthropogene Einwirkungen entstehen sowie deren Wechselwirkungen mit der Landschaft und ihren Funktionen. Hierfür nutzen wir eine transdisziplinäre Herangehensweise die quantitative und qualitative Ansätze nutzt, um Bodenerosionsprozesse zu erfassen, deren Dynamik abzuschätzen, sowie die verantwortlichen Treiberkräfte zu ermittelt. Ein Kernpunkt der Arbeitsgruppe ist die Integration von unterschiedlichen Erosionsprozessen auf Landschaftsebene.
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Kontakt:
Prof. Dr. Michael Märker
Wurzel-Boden Interaktion
Unser Forschungsschwerpunkt liegt auf Boden-Wurzel-Interaktionen und darauf, wie Wurzelmerkmale, Bodeneigenschaften und andere Umweltfaktoren Rhizosphärenprozesse beeinflussen. Zudem unteresuchen wir, wie Wurzel- und Rhizosphärenmerkmale den C und Nährstoffkreislauf sowie die Nährstoffmobilisierung unter Stressbedingungen steuern. Wir verwenden systembasierte Ansätze, die stabile und radioaktive Isotopentechniken mit Rhizosphärenbildgebung kombinieren, um die räumlich-zeitliche Dynamik der Rhizodeposition und ihren Einfluss auf Nährstoffmobilisierung und -aufnahme zu untersuchen. Zusätzlich integrieren wir Gasaustauschmessungen, chemische Analysen und mikrobiologische Methoden, um Pflanze-Boden-Mikroben-Interaktionen zu untersuchen. Ziel ist es, Merkmale und Mechanismen zu identifizieren, die eine effiziente Nährstoffaufnahme und eine ressourcenschonende Nutzung von C auf kleinräumiger Ebene ermöglichen, während gleichzeitig nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken entwickelt werden, die Ressourcennutzung optimieren und Nährstoffverluste auf Landschaftsebene minimieren.
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Kontakt:
Dr. Maire Holz
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