13.07.2017

Stickstoffumsatz im Boden

Der Einfluss der intensiven Landnutzung auf den Stickstoffkreislauf im Boden steht im Mittelpunkt des Forschungsprojektes BE-Cult, das im April gemeinsam vom Institut für Mikrobiologie der Leibniz Universität Hannover mit dem Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) gestartet wurde. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt die Leibniz Universität bei dem Projekt mit 212 000 Euro. Ansatzpunkt der Forschungsarbeit sind die Mikroorganismen im Boden und deren Interaktionen mit der Pflanzenphysiologie. Insbesondere die mikrobielle Umwandlung von Nitrat (NO3-) zu Ammonium (NH4+) oder gasförmigen Stickstoffverbindungen (N2O, N2) besser zu verstehen, ist wichtig. Denn im Fall der Umwandlung von Nitrat zu gasförmigen Stickstoffverbindungen wird das potente Treibhausgas Lachgas (N2O) freigesetzt, das zum Treibhauseffekt und damit zur globalen Erwärmung beiträgt, während Stickstoff dem Boden verloren geht. Wird Nitrat zu Ammonium umgesetzt, entsteht dabei ein wichtiger Pflanzennährstoff, der im Boden gespeichert wird. Diese Umwandlung wird von nitratammonifizierenden (DNRA) Bakterien durchgeführt, die gleichzeitig zur Reduktion der Lachgasbildung und -freisetzung beitragen. In dem Projekt „BE-Cult” (Biodiversity Exploration by Cultivation) beschäftigen sich die Forscherinnen und Forscher in den nächsten drei Jahren deshalb genauer mit den nitratammonifizierenden (DNRA) Bakterien, die in verschiedenen Böden - vom Brachland bis zu stark beweideten Grünlandflächen - vorkommen. Ein Gramm Boden enthält rund eine Million unterschiedliche Arten von Bakterien. Die Forscherinnen und Forscher charakterisieren davon etwa 10 000 Reinkulturen in einem Hochdurchsatz-Kultivierungsansatz. Anschließend werden diese anhand von Gemeinsamkeiten in ihren physiologischen Fähigkeiten (z. B. pH-Wert oder Temperatur) mithilfe einer Art Fingerabdruckverfahren (MALDI-TOF Prinzip) gruppiert. Ziel ist es, 100 Isolate aus dieser Stammsammlung zu DNA-sequenzieren, um die Verteilungsmuster von DNRA-Bakterien in Böden zu erklären und ihre ökologischen Nischen besser definieren zu können. Dies soll dazu beitragen, den Einfluss der Landnutzung auf die Biodiversität nachzuvollziehen. Gleichzeitig wird dadurch geprüft, wie sich die Biodiversität auf verschiedene Ökosystemprozesse auswirkt.