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2363BEsic - Untersuchungen zur Varianz von Silizium und Calcium in genutztem Grünland BEsic - Understanding variation of silicon and calcium in managed grasslands01/03/2023 00:00:0031/03/2026 00:00:00laufendcurrentProgrammbereich 1 „Landschaftsprozesse“,Programmbereich 2 „Landnutzung und Governance“Research Area 1 „Landscape Functioning“,Research Area 2 „Land Use and Governance“x3x4x17x11xSchaller, Jörg; Bergmann, Joana; Rasouli Paeenroudposhti, Nahidx2548x2681x3166x<div class='ntm_PB1'>PB1</div><div class='ntm_PB2'>PB2</div>  2023 BEsic - Untersuchungen zur Varianz von Silizium und Calcium in genutztem Grünland BEsic - Understanding variation of silicon and calcium in managed grasslands Programmbereich 1 „Landschaftsprozesse“,Programmbereich 2 „Landnutzung und Governance“ Schaller, Jörg; Bergmann, Joana; Rasouli Paeenroudposhti, Nahid Drittmittel Research Area 1 „Landscape Functioning“,Research Area 2 „Land Use and Governance“ current laufend <div class="ExternalClassB6B5A48FF4D04005BE53B148F5B8EEA8">Grünlandökosysteme sind der Schwerpunkt von Biodiversitätsforschung in den letzten Jahrzehnten, wobei die Biodiversitätsexploratorien einen wichtigen Beitrag geleistet haben. Die unterschiedlichen Pflanzentypen z.B. Leguminosen, Gräser und Krautige und deren Vorkommen in Lebensgemeinschaften haben einen starken Einfluss auf den Nährstoffumsatz und die Biomasseproduktion im Grünland. Viele Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf den Einfluss von Mechanismen der Landnutzungsänderung welche die Biodiversität von diesen Ökosystemen erklären. In diesem Zusammenhang wurde die Rolle von Silizium (Si) und Calcium (Ca) diskutiert. Beide Elemente werden von Pflanzen genutzt um Herbivorie abzuwehren. Poaceae sind reich an Si und arm an Ca wohingegen Fabaceae viel Ca und wenig Si akkumulieren. Die Anreicherung von Si und Ca in Pflanzen steht in Zusammenhang mit der Ressourcenaufnahmestrategie und Abbaubarkeit entlang des „fast-slow economic spectrum“. Durch den pflanzenspezifisch unterschiedlichen Bedarf an Si und Ca wirken sich unterschiedliche Verfügbarkeiten dieser Elemente im Boden unterschiedlich auf die Pflanzengemeinschaften aus. Die Si- Verfügbarkeit im Boden hat einen Einfluss auf die Biomasseproduktion von Gräsern und deren Phosphorgehalt. Für Leguminosen ist Ca wichtig für den Stickstoff- und Phosphorgehalt der Pflanzen. Im Rahmen der Biodiversitätsexploratorien wurde gezeigt, dass Landnutzungsart und -intentsität einen starken Einfluss auf Pflanzengemeinschaften hat. Da Si und Ca einen starken Einfluss auf die Ökosystemleistung im Grünland haben und dies bisher nicht umfassend untersucht wurde, möchten wir in unserem Projekt auf diesen Aspekt fokussieren. Wir erwarten direkte und indirekte Zusammenhänge zwischen Landnutzung, Si und Ca in Boden und Pflanzen im Hinblick auf Ökosystemprozesse und Ökosystemdienstleistung im Grünland. Das Ziel des Projekts ist es, die Mechanismen aufzuklären, welche die Verfügbarkeit von Si und Ca im Boden in Bezug zu der Konzentration von Si und Ca in Pflanzen für die verschiedenen Pflanzentypen und Pflanzengemeinschaften unter verschiedenen Nutzungsbedingungen in den Biodiversitätsexploratorien zugrunde liegen. Daher möchten wir aufklären, wie sich Landnutzung auf die Si und Ca- Gehalte in der Biomasse von Pflanzengemeinschaften auswirkt (Ziel 1), wie sich unterschiedliche Verfügbarkeit von Si und Ca in Böden auf die Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften auswirkt (Ziel 2), und wie unterschiedliche Arten und funktionelle Gruppen plastisch auf Si- und Ca-Verfügbarkeit reagieren (Ziel 3). Schlussendlich wollen wir die kausalen Zusammenhänge verstehen, welche zu unterschiedlichen Si- und Ca-Konzentrationen in der oberirdischen Biomasse im genutzten Grünland führen (Ziel 4).</div> <div class="ExternalClassC62C52EB2F324D6C8D73885A7D37A9C9">Grassland ecosystems have been the focus of biodiversity research during the last decades while the Biodiversity Exploratories significantly contributed to the field. Plant functional types (PFTs) - e.g. legumes, forbs and grasses - and their representation in the community thereby strongly mediate the nutrient turnover and biomass production in grasslands. A lot of research has focused on land-use related mechanisms driving species turnover processes and biodiversity in these ecosystems. Pasturing and herbivory are two land-use mediated factors driving community shifts that have been well studied in managed grasslands. In this context, it has been suggested that both silicon (Si) and calcium (Ca) may play an important role in grassland functioning. Both elements function as defensive compounds against herbivores while directly influencing the fodder quality for grazing animals. Poales are high Si and low accumulators, while Fabales are low Si and high Ca accumulators. Plant Si and Ca accumulation is related to resource uptake strategy and decomposability along the fast-slow economic spectrum. Due to different plant-species requirements on Si and Ca uptake, their availability in the soil has potential consequences for community composition. Soil Si availability during plant growth can affect grass biomass production and grass nitrogen (N) and phosphorus (P) content. Interestingly, for legumes Ca is known to positively affect nutrition in terms of N and P accumulation and in turn biomass production. It has been shown in the framework of the Biodiversity Exploratories, that land-use intensity and type have consequences for plant community and PFT composition. Recently, a new conceptual model was suggested involving Si and Ca availability as important drivers for the performance of grassland ecosystems. Consequently, apart from dependence on the parent material, soil diagenesis stage and management soil type the proportion of different PFTs is likely to be related to the ecosystem processes affecting Si and Ca availability. Hence, we expect direct and indirect effects between land-use, soil and plant Si and Ca to have the potential to mediate ecosystem processes and services in managed grasslands. The aim of this project is to mechanistically disentangle these effects by investigating variation in Si and Ca in soils, plant communities and single species under different land-use scenarios in the bBiodiversity Exploratories. Therefore, we aim to study the effect of land-use on plant community Si and Ca (objective 1), the filtering effect of soil Si and Ca via shifts in species composition (objective 2) and the environmental effect of soil Si and Ca availability on plastic variation in different species and PFTs (objective 3). We ultimately aim to understand the causal relationships that lead to variation in aboveground biomass Si and Ca in managed grasslands (objective 4).​<br></div> BEsic – Bergmann <div class="ExternalClassADD0C17B-DDFF-44CB-B758-75D9592E428F"></div> <div class="ExternalClass78382436-7C76-45D8-90E5-B3887F484BB0"></div> <div class="ExternalClassD95E3D89-3912-436E-8BE0-D6B73EB5B200"><ul><li>DFG Priority Programme 1374 (biodiversity exploratories)</li></ul></div> <div class="ExternalClass982B2F22-38B9-4A5B-AD6B-9D1A2EBA6D24"><ul><li>Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) e.V.</li></ul></div> <div class="ExternalClass518C6374-6FEF-4C50-A513-9F9B96672143"></div><div class="ExternalClassB6B5A48FF4D04005BE53B148F5B8EEA8">Grünlandökosysteme sind der Schwerpunkt von Biodiversitätsforschung in den letzten Jahrzehnten, wobei die Biodiversitätsexploratorien einen wichtigen Beitrag geleistet haben. Die unterschiedlichen Pflanzentypen z.B. Leguminosen, Gräser und Krautige und deren Vorkommen in Lebensgemeinschaften haben einen starken Einfluss auf den Nährstoffumsatz und die Biomasseproduktion im Grünland. Viele Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf den Einfluss von Mechanismen der Landnutzungsänderung welche die Biodiversität von diesen Ökosystemen erklären. In diesem Zusammenhang wurde die Rolle von Silizium (Si) und Calcium (Ca) diskutiert. Beide Elemente werden von Pflanzen genutzt um Herbivorie abzuwehren. Poaceae sind reich an Si und arm an Ca wohingegen Fabaceae viel Ca und wenig Si akkumulieren. Die Anreicherung von Si und Ca in Pflanzen steht in Zusammenhang mit der Ressourcenaufnahmestrategie und Abbaubarkeit entlang des „fast-slow economic spectrum“. Durch den pflanzenspezifisch unterschiedlichen Bedarf an Si und Ca wirken sich unterschiedliche Verfügbarkeiten dieser Elemente im Boden unterschiedlich auf die Pflanzengemeinschaften aus. Die Si- Verfügbarkeit im Boden hat einen Einfluss auf die Biomasseproduktion von Gräsern und deren Phosphorgehalt. Für Leguminosen ist Ca wichtig für den Stickstoff- und Phosphorgehalt der Pflanzen. Im Rahmen der Biodiversitätsexploratorien wurde gezeigt, dass Landnutzungsart und -intentsität einen starken Einfluss auf Pflanzengemeinschaften hat. Da Si und Ca einen starken Einfluss auf die Ökosystemleistung im Grünland haben und dies bisher nicht umfassend untersucht wurde, möchten wir in unserem Projekt auf diesen Aspekt fokussieren. Wir erwarten direkte und indirekte Zusammenhänge zwischen Landnutzung, Si und Ca in Boden und Pflanzen im Hinblick auf Ökosystemprozesse und Ökosystemdienstleistung im Grünland. Das Ziel des Projekts ist es, die Mechanismen aufzuklären, welche die Verfügbarkeit von Si und Ca im Boden in Bezug zu der Konzentration von Si und Ca in Pflanzen für die verschiedenen Pflanzentypen und Pflanzengemeinschaften unter verschiedenen Nutzungsbedingungen in den Biodiversitätsexploratorien zugrunde liegen. Daher möchten wir aufklären, wie sich Landnutzung auf die Si und Ca- Gehalte in der Biomasse von Pflanzengemeinschaften auswirkt (Ziel 1), wie sich unterschiedliche Verfügbarkeit von Si und Ca in Böden auf die Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften auswirkt (Ziel 2), und wie unterschiedliche Arten und funktionelle Gruppen plastisch auf Si- und Ca-Verfügbarkeit reagieren (Ziel 3). Schlussendlich wollen wir die kausalen Zusammenhänge verstehen, welche zu unterschiedlichen Si- und Ca-Konzentrationen in der oberirdischen Biomasse im genutzten Grünland führen (Ziel 4).</div><div class="ExternalClassC62C52EB2F324D6C8D73885A7D37A9C9">Grassland ecosystems have been the focus of biodiversity research during the last decades while the Biodiversity Exploratories significantly contributed to the field. Plant functional types (PFTs) - e.g. legumes, forbs and grasses - and their representation in the community thereby strongly mediate the nutrient turnover and biomass production in grasslands. A lot of research has focused on land-use related mechanisms driving species turnover processes and biodiversity in these ecosystems. Pasturing and herbivory are two land-use mediated factors driving community shifts that have been well studied in managed grasslands. In this context, it has been suggested that both silicon (Si) and calcium (Ca) may play an important role in grassland functioning. Both elements function as defensive compounds against herbivores while directly influencing the fodder quality for grazing animals. Poales are high Si and low accumulators, while Fabales are low Si and high Ca accumulators. Plant Si and Ca accumulation is related to resource uptake strategy and decomposability along the fast-slow economic spectrum. Due to different plant-species requirements on Si and Ca uptake, their availability in the soil has potential consequences for community composition. Soil Si availability during plant growth can affect grass biomass production and grass nitrogen (N) and phosphorus (P) content. Interestingly, for legumes Ca is known to positively affect nutrition in terms of N and P accumulation and in turn biomass production. It has been shown in the framework of the Biodiversity Exploratories, that land-use intensity and type have consequences for plant community and PFT composition. Recently, a new conceptual model was suggested involving Si and Ca availability as important drivers for the performance of grassland ecosystems. Consequently, apart from dependence on the parent material, soil diagenesis stage and management soil type the proportion of different PFTs is likely to be related to the ecosystem processes affecting Si and Ca availability. Hence, we expect direct and indirect effects between land-use, soil and plant Si and Ca to have the potential to mediate ecosystem processes and services in managed grasslands. The aim of this project is to mechanistically disentangle these effects by investigating variation in Si and Ca in soils, plant communities and single species under different land-use scenarios in the bBiodiversity Exploratories. Therefore, we aim to study the effect of land-use on plant community Si and Ca (objective 1), the filtering effect of soil Si and Ca via shifts in species composition (objective 2) and the environmental effect of soil Si and Ca availability on plastic variation in different species and PFTs (objective 3). We ultimately aim to understand the causal relationships that lead to variation in aboveground biomass Si and Ca in managed grasslands (objective 4).​<br></div>  <div class="ExternalClassACAB1508-F012-45FB-8AA7-F59535014530">Dr. Joana Bergmann; Nahid Rasouli Paeenroudposhti; apl. Prof. Dr. Jörg Schaller</div>Schaller, Jörg;Bergmann, Joana<div class="ExternalClass054A396B-89E2-434C-822B-053586B2ACB0">Dr. Joana Bergmann; apl. Prof. Dr. Jörg Schaller</a></div>     <div class="ExternalClassD95E3D89-3912-436E-8BE0-D6B73EB5B200"><ul><li>DFG Priority Programme 1374 (biodiversity exploratories)</li></ul></div> Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) e.V.<div class="ExternalClass982B2F22-38B9-4A5B-AD6B-9D1A2EBA6D24"><ul><li>Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) e.V.</li></ul></div> 22 <div class="ExternalClassCF5FFC07-F2E1-4F28-8C2A-3B8505075923"><ul><li>Nachhaltige Grünlandsysteme</li><li>Silizium-Biogeochemie</li></ul></div><div class="ExternalClass763AB684-D2DE-4A0A-9055-1C8FA1C648F8"><ul><li>Sustainable Grassland Systems</li><li>Silicon Biogeochemistry</li></ul></div>
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