Biogeochemie in der Rhizosphäre

Projektbeschreibung:

Das Wurzelwachstum und die Wurzelmorphologie werden maßgeblich durch die abiotischen (pH Wert, Wassergehalt, Sauerstoffverfügbarkeit, Lagerungsdichte) und biotischen (Wurzel-Mikroben-Interaktion) Umwelteinflüsse bestimmt, die zudem stark voneinander abhängig sind. So beeinflusst die Wurzelatmung nicht nur den Gashaushalt (O₂ Abnahme bei gleichzeitiger CO₂ Zunahme) sondern auch den Boden pH Wert, da CO₂ in der wässrigen Bodenlösung als Kohlensäure vorliegt. Der pH Wert wird aber zusätzlich durch die Wurzelexudate beeinflusst die von der Pflanze in unterschiedlicher Zusammensetzung ausgeschieden werden, abhängig von dem Alter der Pflanze und der Wurzelmorphologie. Kürzlich wurde nachgewiesen das die Wurzelexudate auch die hydraulischen Eigenschaften der Rhizosphäre verändern.

In meinem Projekt kombiniere ich neue kürzlich entwickelte Bildgebungsansätze um die Biogeochemie in der direkten Rhizosphäre in situ und zerstörungsfrei zu messen und zu verstehen. Zum einen benutzen wir optische Sensoren um Änderungen im pH Wert und in der Sauerstoffverteilung darzustellen und zum anderen verwenden wir Neutronen-Bildgebungsverfahren um die Wurzelstruktur und den Bodenwassergehalt zu quantifizieren. Zusammen mit Projektpartnern aus ganz Deutschland kombinieren wir unsere Bildgebende Ansätze mit verschiedenen Analysetechniken (Enzymanalyse, Kontaktwinkelmessungen, Analyse der mikrobiellen Diversität) um die Physikochemie in der Rhizosphäre besser zu verstehen.

Um die Pysikochemie der Rhizosphäre auch mechanistisch zu beschreiben, arbeiten wir auf internationaler Ebene mit Wissenschaftlern aus dem Bereich Modellierung eng zusammen. Die Ergebnisse der Bildgebungsexperimente werden in transiente numerische Modelle überführt, die beispielsweise den Gastransport im Boden und die sauerstoffzehrenden Reaktionen im Wurzelraum berechnen können.