Effekte von landnutzungsbedingter Diversität auf Pflanzen-Boden Feedbacks und Koexistenz in Pflanzengemeinschaften

Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Jasmin Joshi

Dr. Johannes Heinze

(Uni Potsdam)


Im Boden gibt es viele direkte und indirekte Wechselwirkungen zwischen Bodenorganismen und abiotischen Faktoren welche gleichermaßen mit Pflanzenwurzeln interagieren. Pflanzen verändern, vermittelt über Wurzelexsudate, sowohl abiotischen Faktoren als auch die Zusammensetzung der Bodenorganismengemeinschaften. Diese Effekte wirken sich im Gegenzug wieder auf das Pflanzenwachstum aus und werden als Pflanze-Boden Feedback bezeichnet (englisch plant-soil feedback: PSF).

In Gewächshausexperimenten mit Erde, die entlang eines Landnutzungsgradienten gesammelt wurde, konnte bisher gezeigt werden, dass Bodenmikroorganismen zur Koexistenz zwischen Pflanzenarten vor allem im Extensivgrünland beitragen können, da sie dort das Wachstum von besonders dominanten Arten negativ beeinflussen.

Jedoch entsprechen die Umweltbedingungen im Gewächshaus nicht immer denen im Freiland. In einer Studie verglichen wir direkt die PSF-Effekte zwischen Gewächshaus und Feld und konnten nachweisen, dass sich diese Effekte in fast allen Vergleichen stark zwischen beiden Untersuchungsorten unterschieden. Weiterhin stellten wir im Feld fest, dass die Vielfalt der Pflanzen in der Umgebung der Untersuchungspflanzen einen starken Einfluss auf die Ergebnisse hatte.

Studien der Biodiversitäts-Exploratorien zeigen, dass Landnutzungsintensität einen starken Einfluss auf die Diversität vieler Organismengruppen aus unterschiedlichen trophischen (z.B. Pflanzen, Insekten...) aufweist.
Deshalb möchten wir in den Biodiversitäts-Exploratorien mit Feldexperimenten entlang des Landnutzungsgradienten testen ob (1) Landnutzung bzw. die landnutzungsbedingte Biodiversität generell einen Einfluss auf die Interaktion zwischen Pflanzen und Boden hat. Durch die Kombination von Ausschluss-, Konkurrenz- und Bodenvielfalt-Experimenten werden wir (2) untersuchen inwieweit die landnutzungsbedingte Biodiversität die Stärke und Richtung der PSFs beeinflusst. Mit diesem Ansatz untersuchen wir grundlegende Mechanismen welche Koexistenz und Biodiversität im Grünland ermöglichen.
Zusätzlich werden wir (3) direkte und indirekte Effekte von abiotischen Faktoren (z.B. Düngung) auf PSFs unter Feldbedingungen testen.

Abb. 1. Vorexperiment zu Effekten von Herbivorie-Ausschluss auf Pflanze-Boden Feedback in Potsdam, Deutschland (Foto: J. Heinze)

Mit Gewächshausexperimenten werden wir (4) zudem die Einzeleffekte der Bodenmikroorganismen entlang des Landnutzungsgradienten für viele Pflanzenarten testen um zu untersuchen ob sich Landnutzungsänderung, neben Änderung von abiotischen Faktoren (z.B. Düngung), auch indirekt über die Veränderung der Zusammensetzung der Bodenmikroorganismengesellschaft auf die Pflanzenvielfalt auswirkt.

 

Vergangene Projektbeteiligung von Prof. Dr. Jasmin Joshi, Dr. Johannes Heinze: SOILFEEDBACK