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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<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="ExternalClassD8472B4C-1FBA-488E-8A5A-7631B8AE50F0"><ul><li>2017 Landschaftsprozesse</li></ul></div> <div class="ExternalClass28D6A9CA-7CA2-421F-8284-30300CA3B3A9"></div> <div class="ExternalClass3525F1BE-DE8E-4B14-B190-E0A3142F44CB"></div> <div class="ExternalClassD11D3554-B42A-4C21-8A90-D76ACDF89ED5"></div> <div class="ExternalClassDBE7F8E7-29B0-47B7-AB14-1DDAC48BBD58"></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="ExternalClass068C840D-1E00-418C-AACB-B6875C909D27"><ul><li>Inst. für Landschaftsbiogeochemie</li></ul></div><div class="ExternalClass0CE3CB76-95D9-41BC-9EF5-B9CAC827DA44"><ul><li>Inst. of Landscape Biogeochemistry</li></ul></div><div class="ExternalClass325A656A-06DB-4717-B887-64713FD6FAAC">Prof. Dr. Steffen Kolb</div>Kolb, Steffen<div class="ExternalClassA260E3CA-1EEA-492F-9E69-15011B3D9F2B">Prof. Dr. Steffen Kolb</a></div><div class="ExternalClassD8472B4C-1FBA-488E-8A5A-7631B8AE50F0"><ul><li>2017 Landschaftsprozesse</li></ul></div><div class="ExternalClass7B27A8A0-8ED5-4031-87B9-A2A20125B423"><ul><li>2017 Landscape Functioning</li></ul></div>x262x       33 <div class="ExternalClass3F0A0A2C-1D0D-46F5-976A-BC83A6A81EBA"><ul><li>Mikrobielle Biogeochemie</li><li>PB1-Leitung (Leitung, Administrator und Sekretariat)</li></ul></div><div class="ExternalClassA6CB6FE5-98E3-4269-B186-EDD97CF66B66"><ul><li>Microbial Biogeochemistry</li><li>Head of RA1 (head, administrative manager and secretariat)</li></ul></div>
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