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Untersuchung von N2O-Umsatzprozessen und zugehörigen Isotopeneffekten in Acker- und Grünlandböden unter besonderer Beachtung der Pilz- und Bakteriendenitrifikation

Projekt

Klimawandel

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Klimawandel


Förderkennzeichen: TI-AK-08-PID1569
Laufzeit: 01.04.2010 - 30.06.2013
Forschungszweck: Angewandte Forschung

Untersuchung von N2O-Umsatzprozessen und zugehörigen Isotopeneffekten in Acker- und Grünlandböden unter besonderer Beachtung der Pilz- und Bakteriendenitrifikation. Ziel dieser Arbeit ist das bessere Verständnis der Quellprozesse von N2O-Emissionen aus Böden. Mittels Isotopenanalyse und Inhibitionsversuchen soll zwischen N2O aus pilzlicher und bakterieller Denitrifikation unterschieden werden. Das klimarelevante Spurengas N2O wird in Böden durch verschiedene mikrobiologische Prozesse gebildet, wobei Nitrifikation und Denitrifikation die bedeutendsten Quellprozesse darstellen. Es ist jedoch bisher nicht ausreichend erforscht, welchen Anteil die einzelnen mikrobiellen Gemeinschaften an der Lachgasbildung haben. So wird die Denitrifikation sowohl durch Bakterien als auch durch Pilze durchgeführt und vermutlich wird die Bildung von Lachgas durch pilzliche Denitrifikation noch unterschätzt. Das Verständnis der Quellprozesse von Lachgas ist für die Minderung der Lachgasemissionen von zentraler Bedeutung. Das Projekt basiert auf einer Kooperation zwischen der Universität Göttingen – Abteilung Graslandwissenschaft, dem Thünen-Institut für Agrarklimaschutz und dem Technion - Israel Institute of Technology, Haifa. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird eine neue integrative Methode entwickelt, um kontinuierlich Isotopensignaturen von Stickstoffspezies in Böden zu messen. Dies soll als Werkzeug zur Untersuchung von kurzfristigen Änderungen in der Dynamik der Isotopensignaturen und der Lachgasbildung Anwendung finden. Im eigene Teilprojekt werden der Beitrag von Pilzen und Bakterien zur Bildung von N2O und die damit verbundenen Isotopeneffekte quantifiziert. Es werden Inkubationsversuche durchgeführt, in denen sowohl die N2O-Bildung durch Denitrifikation erfasst wird als auch die pilzlichen und bakteriellen Anteile an der N2O-Bildung bestimmt werden. Die Isotopeneffekte der verschieden Teilprozesse werden untersucht und es wird geprüft, inwieweit diese Prozesse sich anhand der Isotopensignaturen von bodenbürtigem N2O identifizieren lassen. Laborversuche werden mit Reinkulturen und Böden durchgeführt: Es werden Reinkulturversuche mit sechs Bodenpilzen durchgeführt, um die N2O Produktion von Pilzen während der Denitrifikation zu untersuchen. Betrachtet wurde dabei in erster Linie, inwieweit sich die positionsspezifische 15N-Signatur im N2O (15N site preference, SP) der Pilze von der bakteriellen Denitrifikation unterscheidet. Außerdem wurde in einem weiteren Tracerversuch mit 18O-angereichertem Wasser untersucht, ob es einen Sauerstoffaustausch zwischen dem umgebenden Wasser und Zwischenprodukten der Denitrifikation von Pilzen gibt. In Inkubatiosversuchen werden Acker- und Graslandböden unter Anwendung mikrobieller Wachstumshemmstoffe untersucht, um Aufschluss darüber zu erlangen, welchen Anteil Pilze im Vergleich zu Bakterien an der N2O Bildung während der Denitrifikation haben.

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