Bodenforschung an den Wurzeln gepackt

Zentrales Anliegen des Schwerpunktprogramms ist die Betrachtung des Gesamtsystems von Wurzel und Boden. Insbesondere sollen die Wechselwirkungen zwischen Wurzeln, Mikroorganismen und Böden erforscht werden und wie sich daraus charakteristische Muster in der räumlich-zeitlichen Entwicklung der physikalischen, biologischen und chemischen Parameter ergeben. Diese Muster bedingen zahlreiche Prozesse im Wurzel-Boden-System, etwa die Aufnahme von Wasser- und Nährstoffen, die Speicherung von Kohlenstoff und die Gesundheit von Pflanzen. Sie sind jedoch bislang vielfach ungeklärt.

Um diese Lücken zu schließen, starten unter dem Schirm des Schwerpunktprogramms insgesamt 25 Forschungsprojekte in verschiedenen Disziplinen - von der Mikrobiologie und Pflanzengenetik über Bodenchemie und Bodenphysik bis hin zur Modellierung. Ziel der Forschungsgruppe um Prof. Peth ist es, die Interaktionen zwischen Wurzel und dem daran angrenzenden Boden hinsichtlich der Entstehung neuer Mikrostrukturen in der Rhizosphäre und den sich dadurch ändernden physikalischen Eigenschaften in-situ zu untersuchen. Dazu werden u.a. die Bildung von (Mikro)-aggregaten, die lokale Deformation und Änderung der Bodenstabilität in der Rhizosphäre und die dadurch bedingte Beeinflussung der lokalen Sauerstoffnachlieferung als wichtige Voraussetzung für die Aktivität von Mikroorganismen während des Wurzelwachstums untersucht.

„Auch wenn Rhizosphären-Prozesse auf sehr kleinen Skalen stattfinden, sind ihre Effekte für gleich zwei große globale Themen von essenzieller Bedeutung“, erläutert Prof. Dr. Doris Vetterlein, Agrarbiologin am UFZ und Koordinatorin des Programms. „In der Rhizosphäre findet nicht nur die Ressourcenaneignung der Pflanze statt, sondern auch der Kohlenstoffeintrag in den Boden. Damit ist unser Forschungsanliegen nicht nur für Fragen der Nahrungsmittelversorgung, sondern auch für die Bindung von Treibhausgasen hoch relevant.“

Die Rhizosphäre

Die Rhizosphäre ist der unmittelbar durch eine lebende Wurzel beeinflusste Raum im Boden. Sie ist Lebensraum für zahlreiche Organismen, darunter Pilze, Bakterien und Fadenwürmer. Pflanzenwurzeln geben verschiedene organische Verbindungen in das Erdreich ab. Diese Stoffe verändern pH-Werte, mobilisieren Nährstoffe und dienen der Bildung einer speziellen Mikroorganismengesellschaft aus Bakterien und Pilzen. Im Verlauf der Pflanzenentwicklung dringen die Wurzeln in immer neue Bereiche des Bodens vor und erschließen sich so kontinuierlich Nährstoffe und Wasser. Ein besonderes Kennzeichen der Rhizosphäre sind die ausgeprägten Gradienten der chemischen, biologischen und physikalischen Parameter. Das heißt, auf kleinstem Raum sind extrem unterschiedliche Lebensbedingungen für die verschiedenen Organismen anzutreffen.

Dieser Text ist (gekürzt) übernommen vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ).

Kontakt:
Prof. Dr. Stephan Peth
Universität Kassel
Fachgebiet Bodenkunde
Tel.: +49 561 804-1594
E-Mail: peth@uni-kassel.de