Einbindung der Wurzelexsudation in das Modell der Wurzelökonomie (RES), um den Kohlenstoff und Nährstoffkreislauf in bewirtschafteten Grünlandflächen besser zu verstehen
Wurzelexsudation wird zunehmend als Schlüsselprozess für die Funktion von Ökosystemprozessen wahrgenommen. Die Integrierung der Wurzelexsudation in Trait-basierte Konzepte ist bis jetzt aber begrenzt. Das Investment von Pflanzen in Exsudate wurde bereits mit verschiedenen Nährstoff-Akquirierungsstrategien entlang des ‚conservation‘- als auch ‚collaboration‘-Gradienten verknüpft, während ein klares konzeptionelles Verständnis der Einordnung von Wurzelexsudaten im „Root economics space“ (RES) fehlt. Ziel dieses Projektes ist die Integrierung von Wurzelexsudation in das bestehende Konzept des RES, um Einblicke in den Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf in bewirtschafteten Grünlandflächen zu erhalten, in denen intensive Bewirtschaftung wie Beweidung, Düngung und Mahd Wechselwirkungen im Boden stark beeinflussen.
- Ermittlung der Wurzelexsudationsraten verschiedener Graslandarten unterschiedlicher funktioneller Gruppen zur Erweiterung des Konzeptes der Wurzelökonomie (RES).
- Untersuchung der Wirkung von Umweltfiltern, z.B. Landnutzungsintensität und Bodenstöchiometrie, auf das Vorkommen und die Ausprägung von Wurzelexsudation auf der Ebene der Pflanzengemeinschaften.
- Untersuchung des Einflusses von Wurzelexsudationsraten, gewichtet nach der Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft, auf wichtige Ökosystemfunktionen wie Treibhausgasflüsse, den Kohlenstoffkreislauf und Pflanzenproduktivität in bewirtschafteten Grünlandflächen.
- Wurzelexsudationsraten und deren Zusammensetzung werden von beiden Gradienten des ‚root economics space‘ (RES) beeinflusst. Schnell wachsende und ‚do-it-yourself‘- Arten werden höhere Exsudationsraten aufweisen, mit dem Ziel die Mobilisierung von Nährstoffen zu erhöhen. Langsam wachsende Arten setzen spezialisierte Exsudatkomponenten frei, während ‚outsourcing‘- Arten geringere Exsuationsraten aufgrund ihrer Assoziation mit Mycorrhiza-Pilzen aufweisen.
- Wir erwarten, dass nährstoffarmes Grünland eher konservative und ‚outsourcing‘- Arten begünstigt, die insgesamt weniger und dafür gezielter exsudieren. Nährstoffreiches Grünland hingegen begünstigt schnell wachsende und ‚do-it-yourself‘- Arten mit höheren Exsudationsraten, welche die Mobilizierung von Nährstoffen fördern.
- Exsudationsraten, gewichtet nach der Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft, beeinflussen Ökosystemfunktionen durch Wechselwirkungen mit Bodenmikroorganismen und dem Nährstoffkreislauf. Die Exsudation stickstoffhaltiger Komponenten führt zu erhöhter mikrobieller Aktivität, Zersetzung organischen Materials und Freisetzung von Treibhausgasen, während konservative Gemeinschaften mit geringeren Exsudationsraten einen langsameren, aber effizienten Nähstoffkreislauf mit dem Potential zur Stabilisierung organischer Substanz begünstigen.
WP1: Integrierung von Wurzelexsudationsmustern in das Konzept der Wurzekökonomie
Wir werden ein groß angelegtes Gewächshausexperiment mit den 80 am häufigsten vertretenen Graslandarten der VIP-Plots der BE durchführen und dabei artspezifische Exsudationsraten und -zusammensetzung, die 4 zentralen Feinwurzelmerkmale des RES sowie Kolonisierung mit Mykorrhiza-Pilzen aufnehmen. Exsudat-Komponenten umfassen Gesamtexsudation, Kohlenhydrate, Aminosäuren, Phenole und Carboxylate. Zur Datenanalyse werden phylogenetisch informierte GLMs und eine phylogenetisch informierte PCA angewandt, um die Exsudateigenschaften mit den Kerneigenschaften des root economics space zu integrieren.
WP2: Einfluss von Umweltfaktoren auf die Exsudationsrate von Pflanzengemeinschaften untersuchen
Für WP2 werden wir Vegetationsdaten aus dem Botanik Kernprojekt sowie Nährstoffanalyse-Daten aus dem Boden Kernprojekt auf EP-Ebene heranziehen. Wir werden Community-Mittelwerte der Exsudationsraten berechnen, um funktionelle Veränderungen und Varianz und die Stärke des Filtereffektes zu bestimmen. Darüber hinaus werden wir diese Analyse auch für die 45 REX-Plots durchführen, um den Einfluss der Bodenbedingungen mit und ohne Landnutzung zu untersuchen.
WP3: Einfluss der Exsudationsraten von Pflanzengemeinschaften auf Ökosytemfunktionen untersuchen
Durch die Integrierung der Exsudatmerkmale in den root economics space auf Ebene der Pflanzengemeinschaften erwarten wir verschiedene bodenbezogene Ökosystemfunktionen und die Produktivität in einer Fläche besser vorhersagen zu können. Anhand verschiedener Datensätze zu Ökosystemfunktionen und -eigenschaften, aufbereitet durch das Kernsynthese-Projekt, werden wir unsere Analyse auf EP-Level durchführen. Außerdem werden wir Daten zu Treibhausgasemissionen auf REX-Level heranziehen, um die Vorsagbarkeit von Treibhausgasemissionen aus Community-Exsudationsmustern zu untersuchen.
Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen
