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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 00:00:00abgeschlossencompletedLeibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V.Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF)x0x13x61xKolb, Steffenx1932x<div class='ntm_ZAL'>ZAL</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 Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. Kolb, Steffen Drittmittel Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF) completed abgeschlossen <div class="ExternalClassB033CBF53FFC4B3B98FECD8F275CACCC"><p>Methan (CH4) ist, neben CO2 das zweitwichtigste Treibhausgas (GHG). Die aktuelle atmosphärische Methankonzentration steigt seit 2007, vermutlich aufgrund von anthropogenem Einfluss bedingt durch&#160;intensivierte landwirtschaftliche Lebensmittelproduktion, stark an.&#160;Eine wichtige Aufgabe wird es zukünftig sein, die heutige Intensität&#160;der Landwirtschaft produktiv, aber auch gleichzeitig klimaneutral zu&#160;gestalten um dem Lebensmittelbedarf einer wachsenden Weltbevölkerung zu entsprechen. Zwei fundamental unterschiedliche<br>Gruppen von Prokaryoten sind für den CH4 Umsatz in Böden verantwortlich. Methanotrophe Bakterien (MOB) wirken durch die Oxidation von atmosphärischem CH4, und von CH4, das durch methanogene Archaea im Boden produziert wurde bevor es die Atmosphäre erreicht, als biologische Filter. Derzeit ist nicht geklärt, inwieweit sich Unterschiede in der Landnutzungsintensität auf die funktionelle Diversität und die Aktivität dieser im Methanzyklus wichtigen Mikroorganismengruppen auswirken. Erste Untersuchungen zeigen einen negativen Effekt von hoher Nutzungsintensität auf die Methanaufnahme von gut belüfteten Grünlandböden. Allerdings ist wenig bekannt über den Einfluss der Landnutzungsintensität auf die räumliche und zeitliche Dynamik methanotropher und methanogener Bodenmikroorganismen. Wir haben ein interdisziplinäres Konsortium aus Experten der Bodenkunde, der Mikrobiologie und der Metagenomik mit komplementären Expertisen zu bodenbürtigen Treibhausgasen, methanotrophen und methanogenen Prokaryoten zusammengestellt. Durch die Kombination von aktuellen Methoden wollen wir die Biodiversitätsexploratorien als ideale Plattform nutzen, um die Frage zu beantworten, inwieweit Landnutzungsintensität die funktionelle Diversität und Aktivität von Methanumsetzenden Mikroorganismen beeinflusst. Die zugrundeliegenden Hypothesen wollen wir in zwei Arbeitspaketen (WP) überprüfen. Innerhalb von WP1 wollen wir untersuchen, welche Auswirkungen die Landnutzungsintensität von Grünland und Waldflächen auf die Methanflüsse und die Abundanz und Diversität von methanotrophen Bakterien (quantitative PCR) hat, und inwieweit dies von Umweltfaktoren abhängt. In WP2 wollen wir die Jahres- und tageszeitliche Dynamik der Aktivität von methanogenen und methanotrophen Prokaryoten (mittels Metatranskriptomik und Methanfluss Messungen) untersuchen, und inwieweit diese durch Grünlandnutzungsintensität beeinflusst wird. Hierbei wird unser Fokus auf dem Vergleich auf Grünlandflächen auf wasserbeeinflussten Histosolen und gut durchlüfteten Leptosolen liegen. Unser Projekt BE_CH4 wird zu dem dringend benötigten Wissen um den Einfluss von Grünland- und Waldnutzungsintensität ​auf die räumliche und zeitliche Dynamik von den Methanfluss aus, ​und in Böden bedingenden Mikroorganismen beitragen.</p></div> <div class="ExternalClassCF25F3E17B8D4096A44BDBAFCDDDA442"><p>​Methane (CH4) is, beside CO2 the second most important greenhouse gas (GHG). Current atmospheric methane concentrations&#160;are strongly increasing since 2007, which is assumed to be predominantly of anthropogenic origin and likely related to intensified agriculture for food production. Thus, one major challenge for today´s agriculture is to adjust land-use intensity to ensure productive and at the same time sustainable crop farming systems to balance GHG emissions and increasing food demands of a growing world&#160;population. Two fundamentally different groups of prokaryotes are crucial for CH4 cycling in soils. Methanotrophic bacteria (MOB) act as&#160;biological CH4 filter by oxidizing atmospheric CH4 and that CH4, which is produced by methanogenic archaea before it reaches the atmosphere. It is currently unclear how differences in land-use intensity control the functional diversity and activity of these key microorganisms in the soil methane cycle. Preliminary data indicate that high land-use intensity in well aerated grassland soils negatively impacts methane oxidation. However, almost nothing is known about the influence of land-use intensity on spatial and temporal dynamics of methanotrophs and methanogens. We have therefore assembled an interdisciplinary consortium of experts from soil science, microbiology and metagenomics with well-documented background and complementary expertise in soil GHG emissions, methanotrophic and methanogenic prokaryotes. Using a unique combination of stateof-the-art approaches, we will use the ideal setting of the Biodiversity Exploratories as platform to address pressing questions about the effect of land-use intensity on the functional diversity and activity of these key microorganisms in the soil methane cycle. We have laid out a set of objectives and hypotheses that will be tested in two work packages (WP). WP1 focusses on the responses of MOB and mediated methane fluxes to land-use intensity in 300 grassland and forest soils, where the relationship between methane oxidation and abundance and diversity of methanotrophic bacteria and environmental properties will be studied by methane flux measurements and qualitative and quantitative PCR, respectively. In WP2 we will focus on the seasonal and diurnal dynamics in the activity of methanogenic and methanotrophic prokaryotes (using metatranscriptome and methane flux data) and to which extent the dynamics are influenced by grassland land-use intensity. We will focus on comparison between grasslands on water affected Histosols and well-aerated Leptosols. Our project BE_CH4 will contribute urgently needed knowledge on the influence of grassland and forest land-use intensity on spatial and temporal dynamics of methane cycling microbes that ultimately control methane fluxes in soils.<br></p></div> DFG BE-CH4 <div class="ExternalClassA04483B5-78AE-43AF-8717-3FB40C5DE5F7"><ul><li>2017 Landschaftsprozesse</li></ul></div> <div class="ExternalClass03733B56-E15C-4BBA-9C03-8B91E635D2A9"></div> <div class="ExternalClass8A8191DB-048E-4FB9-BD81-BC1F45BAA572"></div> <div class="ExternalClassD8B34B00-EB3D-4867-972E-1043FE5048EA"></div> <div class="ExternalClass10841BEF-AEF3-4679-941D-6BA56ACF42FB"></div><div class="ExternalClassB033CBF53FFC4B3B98FECD8F275CACCC"><p>Methan (CH4) ist, neben CO2 das zweitwichtigste Treibhausgas (GHG). Die aktuelle atmosphärische Methankonzentration steigt seit 2007, vermutlich aufgrund von anthropogenem Einfluss bedingt durch&#160;intensivierte landwirtschaftliche Lebensmittelproduktion, stark an.&#160;Eine wichtige Aufgabe wird es zukünftig sein, die heutige Intensität&#160;der Landwirtschaft produktiv, aber auch gleichzeitig klimaneutral zu&#160;gestalten um dem Lebensmittelbedarf einer wachsenden Weltbevölkerung zu entsprechen. Zwei fundamental unterschiedliche<br>Gruppen von Prokaryoten sind für den CH4 Umsatz in Böden verantwortlich. Methanotrophe Bakterien (MOB) wirken durch die Oxidation von atmosphärischem CH4, und von CH4, das durch methanogene Archaea im Boden produziert wurde bevor es die Atmosphäre erreicht, als biologische Filter. Derzeit ist nicht geklärt, inwieweit sich Unterschiede in der Landnutzungsintensität auf die funktionelle Diversität und die Aktivität dieser im Methanzyklus wichtigen Mikroorganismengruppen auswirken. Erste Untersuchungen zeigen einen negativen Effekt von hoher Nutzungsintensität auf die Methanaufnahme von gut belüfteten Grünlandböden. Allerdings ist wenig bekannt über den Einfluss der Landnutzungsintensität auf die räumliche und zeitliche Dynamik methanotropher und methanogener Bodenmikroorganismen. Wir haben ein interdisziplinäres Konsortium aus Experten der Bodenkunde, der Mikrobiologie und der Metagenomik mit komplementären Expertisen zu bodenbürtigen Treibhausgasen, methanotrophen und methanogenen Prokaryoten zusammengestellt. Durch die Kombination von aktuellen Methoden wollen wir die Biodiversitätsexploratorien als ideale Plattform nutzen, um die Frage zu beantworten, inwieweit Landnutzungsintensität die funktionelle Diversität und Aktivität von Methanumsetzenden Mikroorganismen beeinflusst. Die zugrundeliegenden Hypothesen wollen wir in zwei Arbeitspaketen (WP) überprüfen. Innerhalb von WP1 wollen wir untersuchen, welche Auswirkungen die Landnutzungsintensität von Grünland und Waldflächen auf die Methanflüsse und die Abundanz und Diversität von methanotrophen Bakterien (quantitative PCR) hat, und inwieweit dies von Umweltfaktoren abhängt. In WP2 wollen wir die Jahres- und tageszeitliche Dynamik der Aktivität von methanogenen und methanotrophen Prokaryoten (mittels Metatranskriptomik und Methanfluss Messungen) untersuchen, und inwieweit diese durch Grünlandnutzungsintensität beeinflusst wird. Hierbei wird unser Fokus auf dem Vergleich auf Grünlandflächen auf wasserbeeinflussten Histosolen und gut durchlüfteten Leptosolen liegen. Unser Projekt BE_CH4 wird zu dem dringend benötigten Wissen um den Einfluss von Grünland- und Waldnutzungsintensität ​auf die räumliche und zeitliche Dynamik von den Methanfluss aus, ​und in Böden bedingenden Mikroorganismen beitragen.</p></div><div class="ExternalClassCF25F3E17B8D4096A44BDBAFCDDDA442"><p>​Methane (CH4) is, beside CO2 the second most important greenhouse gas (GHG). Current atmospheric methane concentrations&#160;are strongly increasing since 2007, which is assumed to be predominantly of anthropogenic origin and likely related to intensified agriculture for food production. Thus, one major challenge for today´s agriculture is to adjust land-use intensity to ensure productive and at the same time sustainable crop farming systems to balance GHG emissions and increasing food demands of a growing world&#160;population. Two fundamentally different groups of prokaryotes are crucial for CH4 cycling in soils. Methanotrophic bacteria (MOB) act as&#160;biological CH4 filter by oxidizing atmospheric CH4 and that CH4, which is produced by methanogenic archaea before it reaches the atmosphere. It is currently unclear how differences in land-use intensity control the functional diversity and activity of these key microorganisms in the soil methane cycle. Preliminary data indicate that high land-use intensity in well aerated grassland soils negatively impacts methane oxidation. However, almost nothing is known about the influence of land-use intensity on spatial and temporal dynamics of methanotrophs and methanogens. We have therefore assembled an interdisciplinary consortium of experts from soil science, microbiology and metagenomics with well-documented background and complementary expertise in soil GHG emissions, methanotrophic and methanogenic prokaryotes. Using a unique combination of stateof-the-art approaches, we will use the ideal setting of the Biodiversity Exploratories as platform to address pressing questions about the effect of land-use intensity on the functional diversity and activity of these key microorganisms in the soil methane cycle. We have laid out a set of objectives and hypotheses that will be tested in two work packages (WP). WP1 focusses on the responses of MOB and mediated methane fluxes to land-use intensity in 300 grassland and forest soils, where the relationship between methane oxidation and abundance and diversity of methanotrophic bacteria and environmental properties will be studied by methane flux measurements and qualitative and quantitative PCR, respectively. In WP2 we will focus on the seasonal and diurnal dynamics in the activity of methanogenic and methanotrophic prokaryotes (using metatranscriptome and methane flux data) and to which extent the dynamics are influenced by grassland land-use intensity. We will focus on comparison between grasslands on water affected Histosols and well-aerated Leptosols. Our project BE_CH4 will contribute urgently needed knowledge on the influence of grassland and forest land-use intensity on spatial and temporal dynamics of methane cycling microbes that ultimately control methane fluxes in soils.<br></p></div><div class="ExternalClass34C39D86-5223-466F-B5E3-77F9DA2FAC9A"><ul><li>Inst. für Landschaftsbiogeochemie</li></ul></div><div class="ExternalClassB2777420-6C12-4252-A512-9756498AA30E"><ul><li>Inst. of Landscape Biogeochemistry</li></ul></div><div class="ExternalClassE16E136B-CA72-4B08-9F8C-B0E68EE49953">Prof. Dr. Steffen Kolb</div>Kolb, Steffen<div class="ExternalClassC0304A4B-5FD8-475B-85D8-6ED23721A01D">Prof. Dr. Steffen Kolb</a></div><div class="ExternalClassA04483B5-78AE-43AF-8717-3FB40C5DE5F7"><ul><li>2017 Landschaftsprozesse</li></ul></div><div class="ExternalClassE89C6F9F-1585-4C41-9972-5A131F821D69"><ul><li>2017 Landscape Functioning</li></ul></div>x262x       33 <div class="ExternalClassD0DF6E3A-331C-46F7-B61E-5DAAADB508A3"><ul><li>Mikrobielle Biogeochemie</li><li>PB1-Leitung (Leitung, Administrator und Sekretariat)</li></ul></div><div class="ExternalClassA93992F8-D357-411B-90DB-BD98FCB08CC6"><ul><li>Microbial Biogeochemistry</li><li>Head of RA1 (head, administrative manager and secretariat)</li></ul></div>
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