1,721,170 research outputs found
Microbial biomass and enzyme activities under reduced nitrogen deposition in a spruce forest soil
No full textHigh N availability resulting from anthropogenic emissions can alter the activities of enzymes involved in the breakdown of organic compounds in ecosystems. In a spruce forest stand in Solling, central Germany, the nitrogen contained in throughfall water was adjusted to pre-industrial concentrations and resprinkled as "clean rain" onto the forest floor. Soil was sampled from the clean rain and control plot at three different dates and four horizons. We investigated the response of active microbial biomass (SIR) and fungal biomass (ergosterol content) and 15 enzymes to the reduction of N deposition. Some N-cycling enzymes (urease, arginine deaminase, alanyl aminopeptidase, lysyl-alanyl aminopeptidase) showed increased activities whereas others (N-acetyl-glucosaminidase, protease, leucyl aminopeptidase, alanyl-alanyl-phenyl aminopeptidase) decreased under reduced N treatment indicating a modification of the reaction rates of different enzymes involved in N cycling. For the C- and P-cycling enzymes, alpha- and beta-glucosidase as well as phosphatase activities increased in the clean rain treatment in spring 2006 in Oe and Oa horizons, respectively, but did not affect the pattern of substrate decomposition. Spatial variability of microbial biomass and enzyme activities within the soil profile indicated that the decrease in microbial activity with depth was driven by resource allocation. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.Martin Luther University Halle-Wittenberg; DFG [PAK 12
Use of stable isotopes (13C) for studying the mobilisation of old soil organic carbon by endogeic earthworms (Lumbricidae)
No full textEndogeic earthworms ingest large amounts of organic matter enclosed in mineral soil. Part of the soil organic matter is mobilised during the gut passage, but the overall effect of earthworms on the dynamics of soil organic carbon (SOC) is poorly understood because the origin and age of the mobilised SOC pool are unknown. To determine whether endogeic earthworms mobilise old SOC pools, we studied the effect of Octolasion tyrtaeum (Savigny) on C-13 signatures Of CO2 evolved from soil of a maize field incubated in microcosms with and without earthworms for 150 days. Cultivation on this field had changed from wheat (C-3 plant) to maize (C-4 plant) 23 years ago. Earthworms generally decreased in body mass during the experiment but increased CO2 production. Compared to the initial signature (-22.8 +/- 0.1 parts per thousand (PDB)), delta C-13 signatures of O. tyrtaeum were more depleted in the wheat (-23.6 +/- 0.37 parts per thousand(PDB)) and more enriched in the maize soil (-21.0 +/- 0.4 parts per thousand(PDB)) at the end of the experiment. The delta(CO2)-C-13-C signatures in the wheat soil were not affected by earthworms, but earthworms decreased delta(CO2)-C-13-C values in the maize soil during the second half of the incubation period. This indicates enhanced mineralization of old wheat-derived carbon. The results suggest that lumbricid endogeic earthworms contribute to the mobilisation of old carbon pools in soils. (c) 2007 Elsevier Masson SAS. All rights reserved
Forest Soil Phosphorus Resources and Fertilization Affect Ectomycorrhizal Community Composition, Beech P Uptake Efficiency, and Photosynthesis
No full textPhosphorus (P) is an important nutrient, whose plant-available form phosphate is often low in natural forest ecosystems. Mycorrhizal fungi mine the soil for P and supply their host with this resource. It is unknown how ectomycorrhizal communities respond to changes in P availability. Here, we used young beech (Fagus sylvatica L.) trees in natural forest soil from a P-rich and P-poor site to investigate the impact of P amendment on soil microbes, mycorrhizas, beech P nutrition, and photosynthesis. We hypothesized that addition of P to forest soil increased P availability, thereby, leading to enhanced microbial biomass and mycorrhizal diversity in P-poor but not in P-rich soil. We expected that P amendment resulted in increased plant P uptake and enhanced photosynthesis in both soil types. Young beech trees with intact soil cores from a P-rich and a P-poor forest were kept in a common garden experiment and supplied once in fall with triple superphosphate. In the following summer, labile P in the organic layer, but not in the mineral top soil, was significantly increased in response to fertilizer treatment. P-rich soil contained higher microbial biomass than P-poor soil. P treatment had no effect on microbial biomass but influenced the mycorrhizal communities in P-poor soil and shifted their composition toward higher similarities to those in P-rich soil. Plant uptake efficiency was negatively correlated with the diversity of mycorrhizal communities and highest for trees in P-poor soil and lowest for fertilized trees. In both soil types, radioactive P tracing (H333PO4) revealed preferential aboveground allocation of new P in fertilized trees, resulting in increased bound P in xylem tissue and enhanced soluble P in bark, indicating increased storage and transport. Fertilized beeches from P-poor soil showed a strong increase in leaf P concentrations from deficient to luxurious conditions along with increased photosynthesis. Based on the divergent behavior of beech in P-poor and P-rich forest soil, we conclude that acclimation of beech to low P stocks involves dedicated mycorrhizal community structures, low P reserves in storage tissues and photosynthetic inhibition, while storage and aboveground allocation of additional P occurs regardless of the P nutritional status
Dependence on soil depth, root morphology, and environment
No full textForest subsoils may represent an important C sink in a warming world, but rhizodeposition as the key biogeochemical process determining the C sink strength of mature forests has not yet been quantified in subsoils. According to studies conducted in topsoil or laboratory experiments, soil C inputs by root exudation are increasing with increasing temperature and decreasing nutrient availability. We examined whether these relationships apply to forest subsoil by analyzing the response of root exudation to increasing soil depth up to 130 cm in a mature European beech (Fagus sylvatica L.) forest. In two subsequent growing seasons differing in temperature and precipitation, we investigated in situ root exudation with a cuvette-based method and analyzed root morphology, microbial biomass, and soil nutrient availability. We proved that root exudation greatly decreases with soil depth as a consequence of a significant decrease in root-mass specific exudation activity to nearly a fifth of topsoil activity. The decrease in specific metabolic activity from 312 mg C g−1 yr−1 in the topsoil to 80 mg C g−1 yr−1 at 130 cm depth was amplified by an exponential decrease in root biomass per soil volume, leading to a relative decrease in root exudation per volume in the deep subsoil to 2% of topsoil root exudation (1 g C 10 cm−1 m−2 yr−1 at 130 cm depth). Specific root area decreased and mean fine root diameter and root tissue density increased with soil depth, indicating a shift in primary root functionality from fibrous roots in the topsoil to pioneer roots in the subsoil. The decrease in root exudation was accompanied by decreases in soil microbial biomass, extractable organic C (EOC), and N and P availability and increases in the aromatic C portion in SOM, but it did not relate to seasonal differences in climatic conditions. More specifically, it responded positively to an increase in EOC and ETN in the topsoil, but remained at its minimum rate in the SOC-poor subsoil, probably due to a lower organic N and higher mineral N content. The vertical pattern of beech root exudation is in accordance with a strategy to maximize whole-tree carbon-use efficiency, as it reduces C loss by exudation in soil spots where positive priming effects are unlikely, but enhances C exudation where microbes can mine less bioavailable SOM. The exudation patterns further suggest that increased C allocation to root systems as a likely tree response to elevated atmospheric [CO2] may not lead to enhanced soil C input by root exudation to subsoils poor in SOM
Organic substrate quality influences microbial community assembly and nitrogen transport to plants in the hyphosphere of a temperate grassland soil
No full texthttp://dx.doi.org/10.13039/501100003385 Georg-August-Universität Göttingenhttp://dx.doi.org/10.13039/501100001659 Deutsche Forschungsgemeinschaf
Phosphorus availabilities in beech (Fagus sylvatica L.) forests impose habitat filtering on ectomycorrhizal communities and impact tree nutrition
No full textPhosphorus (P) is an important nutrient, whose concentrations are declining in many European forest ecosystems. Here, we selected five old-aged temperate beech (Fagus sylvatica) forests that represented a sequence of decreasing soil P resources. We addressed the following hypotheses: (i) root P concentrations correspond to soil P concentrations, when P availability is suboptimal for tree nutrition, (ii) decreasing soil P concentrations, and increasing host P demand foster increasing ectomycorrhizal fungal (EMF) species richness and lead to a shift in the EMF community structure towards increasing soil exploration. We found that the decrease in P concentrations along the geosequence was less steep in the organic layer than that in the mineral topsoil. P concentrations in roots showed a positive relationship with P concentrations in soil, with a stronger correlation in coarse than in fine roots. This finding indicates that low P availability mainly affected P storage of the host. The root tips were completely colonized with EMF. In the organic layer EMF biomass was higher than that of saprophytic fungi, and correlated with inorganic P (Pi). In the mineral topsoil EMF biomass was about 10-fold lower than in the organic layer and biomass of saprophytes and microbial P, but not that of EMF, was correlated with Pi and phosphatase activities. Based on these results, we propose that beech P nutrition was mainly achieved by EMF in the organic layer. Variation in EMF species richness was unrelated to P in soil and decreased with increasing N in the organic layer. The EMF community structures were taxonomically divergent and filtered by habitat soil chemistry in the mineral layer and Pi in the organic layer between the P-rich forest and the P-poor forest. Changes in the taxonomic structures of the EMF did not result in corresponding changes in soil exploration. In conclusion, our results support a relationship between soil P concentrations and P storage in roots, but do not support mono-causal relationships between soil P and EMF species richness or hyphal soil exploration. Our results suggest that the taxonomic dissimilarities of the EMF along the P gradient were mainly driven by Pi concentrations in the organic layer and by the nutrient resources in the mineral layer
Einfluss von Landnutzung auf Abundanz, Funktion und räumliche Verteilung von N-umsetzenden Mikroorganismen in Grünlandböden
Full text linkThis thesis focuses on the influence of land use on the abundance, function and spatial distribution of N-cycling microorganisms in grassland soils, but also on soil biogeochemical properties, as well as on enzyme activities involved in the carbon-, nitrogen-, and phosphorous cycle. The objective of this thesis was tackled in three studies. All study sites that were investigated as part of this thesis were preselected and assigned according to study region and land use within the framework of the “Exploratories for Functional Biodiversity Research – The Biodiversity Exploratories” of the Deutsche Forschungsgemeinschaft priority program 1374.
The first study addressed the question whether land-use intensity influences soil biogeochemical properties, as well as the abundance and spatial distributions of ammonia-oxidizing and denitrifying microorganisms in grasslands of the Schwäbische Alb. To this end, a geostatistical approach on replicated grassland sites (10 m × 10 m), belonging to either unfertilized pastures (n = 3) or fertilized mown meadows (n = 3), representing low and high land-use intensity, was applied. Results of this study revealed that land-use intensity changed spatial patterns of both soil biogeochemical properties and N-cycling microorganisms at the plot scale. For soil biogeochemical properties, spatial heterogeneity decreased with higher land-use intensity, but increased for ammonia oxidizers and nirS-type denitrifiers. This suggests that other factors, both biotic and abiotic than those measured, are driving the spatial distribution of these microorganisms at the plot scale. Furterhmore, the geostatistical analysis indicated spatial coexistence for ammonia oxidizers (amoA ammonia-oxidizing archaea and amoA ammonia-oxidizing bacteria) and nitrate reducers (napA and narG), but niche partitioning between nirK- and nirS-type denitrifiers.
The second study aimed at whether land-use intensity contributes to spatial variation in microbial abundance and function in grassland ecosystems of the Schwäbische Alb assigned to either low (unfertilized pastures, n = 3), intermediate (fertilized mown pastures, n = 3), or high (fertilized mown meadows, n = 3) land-use intensity. Plot-scale (10 m × 10 m) spatial heterogeneity and autocorrelation of soil biogeochemical properties, microbial biomass and enzymes involved in C, N, and P cycle were investigated using a geostatistical approach. Geostatistics revealed spatial autocorrelations (p-Range) of chemical soil properties within the maximum sampling distance of the investigated plots, while greater variations of p-Ranges of soil microbiological properties indicated spatial heterogeneity at multiple scales. An expected decrease in small-scale spatial heterogeneity in high land-use intensity could not be confirmed for microbiological soil properties. Finding smaller spatial autocorrelations for most of the investigated properties indicated increased habitat heterogeneity at smaller scales under high land-use intensity.
In the third study, the effects of warming and drought on the abundance of denitrifier marker genes, the potential denitrification activity and the N2O emission potential from grassland ecosystems located in the Schwäbische Alb, the Hainich, and the Schorfheide region were investigated. Land use was defined individually for each grassland site by a land-use index that integrated mowing, grazing and fertilization at the sites over the last three years before sampling of the soil. It was tested if the microbial community response to warming and drought depended on more static site properties (soil organic carbon, water holding capacity, pH) in interaction with land use, the study region and the climate change treatment. It was further tested to which extent the N2O emission potential was influenced by more dynamic properties, e.g. the actual water content, the availability of organic carbon and nitrate, or the size of the denitrifier community. Warming effects in enhanced the potential denitrification of denitrifying microorganisms. While differences among the study regions were mainly related to soil chemical and physical properties, the land-use index was a stronger driver for potential denitrification, and grasslands with higher land use also had greater potentials for N2O emissions. The total bacterial community did not respond to experimental treatments, displaying resilience to minor and short-term effects of climate change. In contrast, the denitrifier community tended to be influenced by the experimental treatments and particularly the nosZ abundance was influenced by drought. The results indicate that warming and drought affected the denitrifying communities and the potential denitrification, but these effects are overruled by study region and site-specific land-use index.
This thesis gives novel insights into the performance of N-cycling microorganisms in grassland ecosystems. The spatial distribution of soil biogeochemical properties is strongly dependent on land-use intensity, as in return is the spatial distribution of nitrifying and denitrifying microorganisms and the ecosystem services they perform. Yet, future work will be necessary to fully understand the interrelating factors and seasonal variability, which influence the ecosystem functioning and ecosystem services that are provided by N-cycling soil microorganisms at multiple scales.Diese Arbeit befasst sich mit dem Einfluss von Landnutzungsintensität von Grünländern auf die Abundanz, Funktion und räumliche Verteilung von Stickstoff umsetzenden Bodenmikroorganismen, sowie dem Einfluss der Nutzungsintensität auf biogeochemische Bodeneigenschaften und Enzymaktivitäten des C-, N- und P-Kreislaufs.
Die Fragestellung dieser Arbeit wurde in drei Studien bearbeitet, die im Rahmen des DFG Schwerpunktprogrammes 1374 „Biodiversitäts-Exploratorien“ durchgeführt wurden.
Die erste Studie sollte klären, wie sich die Landnutzungsintensität auf biogeochemische Bodeneigenschaften, Abundanz und räumliche Verteilung von Nitrifizierern und Denitrifizierern in Grünländern der Schwäbischen Alb auswirkt. Dafür wurde auf Grünländern (10 m × 10 m) mit replizierten Nutzungsintensitäten (ungedüngte Weiden, n = 3; gedüngte Mähwiesen, n = 3) ein geostatistischer Ansatz angewandt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Landnutzungsintensität die räumliche Verteilung der biogeochemischen Bodeneigenschaften und die der Stickstoff umsetzenden Mikroorganismen auf der Plot-Ebene beeinflusste: Die räumliche Heterogenität nahm für die untersuchten Bodenparameter mit zunehmender Landnutzungsintensität ab. Im Gegensatz dazu konnte eine Zunahme der räumlichen Heterogenität für Ammoniak oxidierende Mikroorganismen und nirS-Denitrifizierer bei steigender Landnutzungsintensität gezeigt werden. Diese Ergebnisse indizieren, dass auf der Plot-Skala andere abiotisch / biotisch Faktoren als jene, die in der Studie erfasst wurden, die räumliche Verteilung dieser Mikroorganismen bedingen. Weiterhin wurde gezeigt, dass Nitrifizierer (amoA AOA und amoA AOB) und Nitrat-Reduzierer (napA und narG) koexistieren, während nirK- und nirS-Denitrifizierer unterschiedliche ökologische Nischen besetzen.
Die zweite Studie thematisierte den Einfluss von Landnutzungsintensität auf die räumliche Variabilität mikrobieller Abundanz und Funktion in Grünlandböden der Schwäbischen Alb. Die Landnutzung war 3 Stufen zugeordnet: niedrig (ungedüngte Weiden, n = 3), mittel (gedüngte Mähweiden, n = 3) und hoch (gedüngte Mähwiesen, n = 3). Ein geostatistischer Ansatz erlaubte es, auf der Plot-Ebene (10 m × 10 m) die räumliche Heterogenität von biogeochemische Bodeneigenschaften, mikrobieller Biomasse und von Enzymen des C-, N-, und P-Kreislaufes zu untersuchen. Die geostatistische Analyse der chemischen Bodeneigenschaften ergab räumliche Autokorrelationen (p-Range), die innerhalb der maximalen Beprobungsdistanz lagen. Eine größere Variation der p-Ranges für mikrobiologische Bodenparameter indizierte räumliche Heterogenität auf unterschiedlichen Ebenen. Die erwartete Abnahme kleinskaliger räumlicher Heterogenität mikrobieller Parameter konnte nicht bestätigt werden da für die meisten Kenngrößen eine geringere räumliche Autokorrelation bei hoher Landnutzungsintensität gefunden wurde. Dies lässt den Schluss zu, dass bei hoher Landnutzungsintensität eine erhöhte, kleinskalige Habitat-Heterogenität vorliegt.
In der dritten Studie wurde untersucht, wie sich Bodenerwärmung im Frühjahr und Dürre im Sommer auf die Abundanz denitrifizierender Bakterien sowie das N2O-Emissionspotenzial in drei Grünlandökosystemen auswirken. Das Studiendesign wurde in replizierten Grünlandflächen unterschiedlicher Landnutzung und unterschiedlicher geographischer Herkunft umgesetzt (Schwäbische Alb, Hainich und Schorfheide). Die Landnutzung war für jedes Grünland durch einen individuellen Landnutzungsindex definiert der Mahd, Beweidung und Düngung während der letzten drei Jahre vor der Probennahme berücksichtigte. Es wurde untersucht, ob die von Erwärmung und Dürre induzierten Effekte von statischen Standorteigenschaften (z.B. organischer Kohlenstoffgehalt, Wasserhaltekapazität oder pH-Wert) in Zusammenhang mit der Landnutzung abhängen, und in wie weit die potentielle Denitrifikation von dynamischen Standorteigenschaften (z.B. aktueller Bodenwassergehalt, organischer Kohlenstoff, Nitrat) und der Abundanz der Denitrifizierer selbst beeinflusst ist. Erwärmung steigerte die Aktivität der Denitrifizierer und führte zu erhöhter potentieller Denitrifikation. Die Unterschiede zwischen den Untersuchungsgebieten wurden hauptsächlich durch bodenchemisch-physikalische Eigenschaften erklärt. Der Landnutzungsindex war ein starker bestimmender Faktor für die potentielle Denitrifikation und Flächen mit einem höheren Flächennutzungsindex zeigten ein erhöhtes Potential für N2O-Emissionen. Während die mikrobielle Gemeinschaft (16S rRNA Abundanz) das Potential hatte Effekte der experimentellen Erwärmung und Dürre aufzufangen, zeigten die Denitrifizierer und hier insbesondere nosZ-Denitrifizierer eine Reaktion auf das Dürreexperiment. Insgesamt zeigten Grünländer mit hohem Landnutzungsindex ein größeres Potential zu erhöhten N2O-Emissionen als Flächen mit niedrigerem Nutzungsindex, und die Ausprägung der Effekte auf die denitrifizierenden Mikroorganismen waren hauptsächlich von der Untersuchungsregion und dem Landnutzungsindex abhängig.
Diese Arbeit erweitert die Kenntnisse über die Funktion und Rolle Stickstoff umsetzender Mikroorganismen in Grünland-Ökosystemen. Die räumliche Verteilung von biogeochemischen Bodenparametern wird von der Landnutzungsintensität beeinflusst und wirkt sich auf die räumliche Verteilung der Nitrifizierer und Denitrifizierer sowie deren Ökosystemleistungen aus. Um die vielfältigen Ökosystemfunktionen, die von Stickstoff umsetzenden Bodenmikroorganismen bewältigt werden auf allen Ebenen zu verstehen, sind jedoch weitere Untersuchungen notwendig, um beispielsweise die zeitliche Variabilität dieser Funktionen besser zu verstehen
Einfluss von erhöhter Bodentemperatur und unterschiedlicher Niederschlagsintensität auf den N-Kreislauf und die Produktion von N2O und CO2 in einem landwirtschaftlich genutzten Boden
No full textBoth temperature and precipitation regimes are expected to change with climate change and are, at the same time, major environmental factors regulating biogeochemical cycles in terrestrial ecosystems. Therefore, crop water availability, soil nitrogen transformations, losses, and uptake by plants as well as CO2 emissions from soil are likely to be changed by climate change. Agriculture is known to be one of the most important human activities for releasing significant amounts of N2O and CO2 to the atmosphere. Due to global concern about the changing climate, there has been a great interest in reducing emissions of N2O and CO2 from agricultural soils. CO2 and N2O are produced in soil primarily by microbial processes. Their production and emissions from the soil are controlled by a number of environmental variables including inorganic N availability, soil temperature and water content. Agricultural management practices, such as irrigation, affect these environmental variables and thus have the potential to dramatically alter N2O and CO2 emissions from the soil.
The present study is titled "Effects of elevated soil temperature and altered precipitation patterns on N cycling and production of N2O and CO2 in an agricultural soil". The objectives of this study were: to determine the effects of elevated soil temperature on N cycling in a winter wheat cropping system, to investigate the short-term response of N2O and CO2 fluxes during rewetting of soils after extended dry periods in summer, and to determine the effects of different degrees of rewetting on the CO2 emission peaks after rewetting in laboratory incubations.
In the 1st experiment, we used the Hohenheim Climate Change (HoCC) experiment in Stuttgart, Germany, to test the hypothesis that elevated soil temperature will increase microbial N cycling, plant N uptake and wheat growth. In the HoCC experiment, soil temperature is elevated by 2.5°C at 4 cm depth. This experiment was conducted at non-roofed plots (1m x 1m) with ambient (Ta) and elevated (Te) soil temperature and with ambient precipitation. In 2012, winter wheat (Triticum aestivum) was planted. C and N concentrations in soil and aboveground plant fractions, soil microbial biomass C and N (Cmic and Nmic), mineral N content (NH4+ - N and NO3- - N), potential nitrification and enzymes involved in nitrogen cycling were analyzed at soil depths of 0-15 and 15-30 cm at five sampling dates. The plants were rated weekly for their phenological development and senescence behavior. We found that an increase in soil temperature by 2.5oC did not have a persistent effect on mineral N content and the activity of potential nitrification within the soil. Plant growth development also did not respond to increased soil temperature. However microbial biomass C and N, and some enzyme activities involved in N-cycling, tended to increase under elevated soil temperature. Overall, the results of this study suggested that soil warming by 2.5oC slightly stimulates soil N cycling but does not alter plant growth development.
In the 2nd experiment, in 2013, the effects of a change in the amount and frequency of precipitation patterns on N2O and CO2 emissions were studied after the two dry periods in summer in the HoCC experiment. N2O and CO2 gas samples were taken from four subplots (1m x 1m) of each roofed plot exposed to ambient (Ta) or elevated (Te) soil temperature and four precipitation manipulations (ambient plot, reduced precipitation amount, reduced precipitation frequency, and reduced precipitation amount and frequency). We found that CO2 emissions were affected only by temperature, but not by precipitation pattern. It can be said that N2O and CO2 emissions after rewetting of dry soil were not altered by changing precipitation patterns during dry periods in summer.
In the year 2014, using laboratory incubations, we also measured the short-term response of CO2 production to a rewetting of dry soil to different volumetric water contents for 24 hours. This study was conducted by manipulating microcosms with agricultural soil from the HoCC experimental site, which had been exposed to severe drought conditions of three months duration for each of the last six years. The results showed that CO2 production increased with increases in the water content of soils by rewetting at 5%, 15%, 25%, 35% and 45% VWC. With increasing water additions more peaks in CO2 production were detected and different temporal patterns of CO2 emission were affected by adding different amounts of water. It might be due to the fact that with greater water additions successively larger pore sizes were water filled and therefore different bacterial groups located in different pore size classes might have contributed to CO2 production.
In summary, the results from field study suggested that climate warming will affect N cycling in soils in an agricultural cropping system. The results from both field and microcosm rewetting experiments contribute to a better understanding of C and N dynamics in soil by investigating the effect of varying soil water content on the emission of N2O and CO2.Im Zuge des Klimawandels wird angenommen, dass sich wichtige Klimafaktoren wie Temperatur und Niederschlagsereignisse, die maßgeblich an der Regulierung von Stoffkreisläufen in terrestrischen Ökosystemen beteiligt sind, verändern werden.
Daher ist es wahrscheinlich, dass der Klimawandel zu Veränderungen in der Wasserverfügbarkeit, den CO2 Emissionen aus dem Boden sowie dem Stickstoffhaushalt und damit der Transformation sowie dem Verlust und der Aufnahme des Bodenstickstoffs durch Pflanzen führt. Ein erheblicher Anteil der klimarelevanten Gase CO2 und N2O wird durch die Landwirtschaft freigesetzt. Hauptsächlich werden diese Gase durch mikrobiologische Prozesse in Böden gebildet, wobei ihre Produktion von zahlreichen Umweltfaktoren, wie der Temperatur, dem Wassergehalt und der mineralischen Stickstoffverfügbarkeit abhängt. Landwirtschaftliche Bewirtschaftungsweisen, beispielsweise Bewässerung, können diese Umweltfaktoren beeinflussen und haben somit das Potenzial bodenbürtige N2O und CO2- Emissionen zu verändern. Eine Reduktion klimarelevanter Gase bedingt durch landwirtschaftliche Aktivitäten ist somit von weltweitem Interesse.
Die Ziele der gegenwärtigen Studie „Auswirkungen von erhöhter Bodentemperatur und veränderter Niederschlagsverteilung auf den Stickstoffkreislauf und die Produktion von N2O und CO2 in landwirtschaftlich genutzten Böden“ waren: 1) die Auswirkung von erhöhter Bodentemperatur auf den Stickstoffkreislauf in einem Feldexperiment mit Winterweizenbestand zu bestimmen, 2) die kurzfristige Reaktion von N2O- und CO2-Flüssen auf die Beregnung eines Ackerböden nach längeren Trockenperioden im Sommer zu untersuchen und 3) in Laborexperimenten den Einfluss unterschiedlicher Wiederbefeuchtungsszenarien auf die CO2-Emissionskurven eines Ackerbodens nach längeren Trockenperioden im Sommer zu bestimmen.
Zur Untersuchung der ersten Hypothese, dass eine Temperaturerhöhung zur Förderung des Pflanzenwachstums, des mikrobiellen Stickstoffumsatzes, sowie der pflanzlichen Stickstoffaufnahme aus dem Boden beiträgt, wurde im Jahr 2102 ein Feldversuch auf den etablierten Versuchsflächen des Hohenheimer Climate Change (HoCC) Experimentes in Stuttgart-Hohenheim angelegt. Für das Feldexperiment wurden nicht überdachte Flächen in einer Größe von 1 m x 1 m gewählt. Zur Untersuchung wurden Flächen herangezogen, bei denen die Bodentemperatur in 4 cm Tiefe um 2,5 °C erhöht (Te) und unbeeinflusst (Ta) waren. Die Bewässerung fand ausschließlich über die natürlichen Niederschlagsereignisse statt. Im Versuchsjahr 2012 wurde Winterweizen (Triticum aestivum) angebaut. Es erfolgte zu fünf Zeitpunkten eine Bodenprobenentnahme in den Tiefen 0–15 cm und 15–30 cm. Bestimmt wurden die Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte im Boden und der oberirdischen Vegetation, sowie im Boden C- und N-Gehalte der mikrobiellen Biomasse (Cmik und Nmik), der mineralische N-Gehalt (NH4+-N und NO3--N), die potenzielle Nitrifikation und charakteristische Enzyme des Stickstoffkreislaufes. Eine Bonitur der Vegetation hinsichtlich der phänologischen Entwicklung und des Seneszenzverhaltens wurde wöchentlich durchgeführt. Die Ergebnisse unserer Feldstudie zeigen, dass eine erhöhte Bodentemperatur um 2,5 °C keinen Einfluss auf das Pflanzenwachstum sowie den mineralischen Bodenstickstoffgehalt und die potenzielle Nitrifikation hat. Jedoch zeigte sich mit Erhöhung der Temperatur ein tendenzieller Anstieg der mikrobielle Biomasse (Cmik und Nmik) und einiger Enzymaktivitäten des N-Kreislaufs. Insgesamt zeigt die Studie, dass eine Erhöhung der Bodentemperatur um 2,5 °C zwar zu einer leichten Stimulierung des Stickstoffkreislaufes beiträgt, dies jedoch keinen Einfluss auf die Entwicklung des Pflanzenwachstums hat.
Im zweiten Feldexperiment wurde im Jahr 2013 die Auswirkung einer veränderten Niederschlagsverteilung (Menge und Frequenz) auf die CO2- und N2O-Emission eines von Trockenheit beeinflussten Ackerbodens untersucht. Hierzu wurden die überdachten Versuchsflächen (1 m x 1 m) mit 2,5 °C erhöhter (Te) und unveränderter Temperatur (Ta) des HoCC-Experimentes genutzt. Bewässert wurde insgesamt zwei Mal nach einer längeren Trockenperiode im Sommer mit folgender Niederschlagsverteilung: standortentsprechendem Niederschlag, reduzierte Niederschlagsmenge, reduzierte Niederschlagshäufigkeit sowie reduzierte Niederschlagsmenge und -häufigkeit. Im Anschluss daran wurden von vier Teilflächen N2O- und CO2-Gasproben entnommen. Es zeigte sich, dass die CO2-Emissionen ausschließlich vom Faktor Temperatur nicht aber durch die Niederschlagsverteilung (Menge und Häufigkeit) beeinflusst wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass sich N2O- und CO2- Emissionen nach der Bewässerung von trockenen Böden nicht ändern, auch wenn es zu veränderten Niederschlagsverteilungen in trockenen Sommerperioden kommt.
Im Jahr 2014 haben wir in Mikrokosmenexperimenten unter Laborbedingungen die kurzfristige Reaktion der CO2-Produktion von Böden auf eine Wiederbefeuchtung nach längeren Trockenperioden untersucht. Hierzu wurden Mikrokosmen mit Ackerboden aus dem HoCC-Experiment befüllt, welcher über sechs Jahre jährlich dreimonatigen Trockenperioden ausgesetzt war. Dieser Boden wurde bis zur Erreichung unterschiedlicher volumetrischer Wassergehalte von 5 %, 15 %, 25 %, 35 % und 45 % beregnet. Anschließend wurden CO2-Gasproben über einen Zeitraum von 24 Stunden entnommen. Die Ergebnisse zeigen, dass die CO2-Produktion mit steigendem volumetrischem Bodenwassergehalt zunimmt und sich die zeitlichen Verläufe der CO2-Emissionen je nach zugegebener Wassermenge verändern. Dies könnte mit der Tatsache zusammenhängen, dass mit zunehmendem Bodenwassergehalt auch Poren größeren Durchmessers wassergefüllt waren und darin befindliche, zusätzliche Bakteriengruppen an der CO2-Produktion beteiligt waren.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der Feldstudien, dass eine Klimaerwärmung den Stickstoffkreislauf in landwirtschaftlich genutzten Böden beeinflusst. Zudem konnten die Ergebnisse sowohl der Feldstudien als auch des Mikrokosmenexperimentes, durch die Untersuchung der Wirkung unterschiedlicher Bodenwassergehalte auf die N2O- und CO2- Emissionen, zu einem besseren Verständnis der C- und N-Dynamik in Böden beitragen
Kohlenstoffassimilation und -umsatz durch Bodenmikroorganismen ist abhängig von der Ressourcenqualität und -verfügbarkeit
No full textThe decomposition of soil organic carbon (SOC), which is predominantly performed by soil microorganisms, is an important process in global carbon (C) cycling. Despite the importance of microbial activity to the global C budget, the effects of resource quality and availability on soil microorganisms are little understood. Most of this plant-derived C enters the soil organic C pool via incorporation into soil microorganisms, but the subsequent fate of C is rarely reported. Therefore, soil microbial biogeochemistry is still highly uncertain in earth system models.
The study presented in Chapter 5 used a field experiment established in 2009 to investigate C flow at three soil depths over five consecutive years after a C3 to C4 crop exchange. Root-derived C (belowground pathway) was introduced by the cropping of maize plants, whereas shoot-derived C (aboveground pathway) was introduced by application of shoot litter to the soil surface. The proportion of maize-derived C varied between the different soil pools with lower incorporation into SOC and EOC (extractable organic C) and higher incorporation ratios of maize C into microbial groups. Although root-C input was three times higher than shoot-C input, similar relative amounts of maize-C were found in microorganisms. Both root and shoot C were transferred to a depth of 70 cm. At all three depths, fungi utilized the provided maize C to a greater extent than did either Gram-positive or Gram-negative bacteria. Fungal biomass was labeled with maize-C to 78% after the fifth vegetation period, indicating preferential utilization of litter-derived C by saprotrophic fungi.
The second study investigated, in a microcosm experiment, the effects of decreasing resource quality on microorganisms during plant residue decomposition at the soil-litter interface. Reciprocal transplantation of labeled 13C and unlabeled 12C maize litter to the surface of soil cores allowed us to follow C transfer and subsequent C turnover from residues into microbial biomass of fundamental members (bacteria and fungi) of the detritivore food web during three stages of the litter decomposition process. Quality (i.e. age) of the maize litter influenced C incorporation into bacteria and fungi. Labile C from freshly introduced litter was incorporated by both groups of microorganisms, whereas saprotrophic fungi additionally used complex C in the intermediate stage of decomposition. Bacteria responded differentially to the introduced litter; either by turnover of litter C in their phospholipid fatty acids (PLFAs) over time, or by storage and/or reuse of previous microbially released C. Saprotrophic fungi, however, showed a distinct litter C turnover in the fungal PLFA. The mean residence time of C in the fungal biomass was 32 to 46 days; the same or shorter time than in bacterial PLFAs.
In the third study, presented in Chapter 7, another field experiment was conducted to distinguish herbivore- from detritus-based food chain members over two consecutive years. Three treatments were established: maize as crop plant, maize shoot litter application, and fallow without C input. This provided root-derived C, shoot-derived C, and autochthonous organic matter, respectively, as the main C resource. The altered C supply due to plant removal had less severe effects on the micro-food web structure than expected. In the first growing season, nematode abundance under plant cultivation was similar to that under litter and fallow conditions. After the second harvest, the abundance of detritivore food chain members increased, reflecting the decomposition of root residues. Bacteria and fungi showed a marked resilience to changed C availability. Results of this experiment suggest considerable micro-food web resilience to altered C and nutrient availability, and indicate that organic matter from previous vegetation periods was successfully utilized to overcome C deprivation.
In conclusion, this thesis provides new insights into microbially mediated decomposition processes at different time scales and at different soil depths. Stable isotope probing combined with biomarker analysis enabled us to study C fluxes between biotic and soil C pools to separate the contributions of bacteria and fungi to soil C cycling. These results can be used as a basis for an empirical model of C flow through the entire soil food web.Der Abbau von organischer Bodensubstanz (OBS) ist ein wichtiger Prozess des globalen Kohlenstoffkreislaufes (C-Kreislaufes), der im Wesentlichen von Bodenmikroorganismen durchgeführt wird. Trotz der großen Bedeutung der mikrobiellen Aktivität für die globale C-Bilanz, ist der Einfluss von Substratqualität und -verfügbarkeit auf Bodenmikroorganismen wenig erforscht. Ein Großteil des pflanzenbürtigen C wird indirekt durch den Einbau in Mikroorganismen der OBS zugeführt, aber über das darauffolgende Schicksal von C in der mikrobiellen Gemeinschaft ist wenig bekannt. Die mikrobielle Biogeochemie ist deswegen in Erdsystemmodellen nur unzureichend implementiert.
Die im 5. Kapitel präsentierte Studie nutzte ein im Jahr 2009 angelegtes Feldexperiment um den C-Eintrag in drei Bodentiefen nach einem C3-C4 Pflanzenwechsel in fünf aufeinanderfolgenden Jahren zu untersuchen. Hierbei wurde durch den Anbau von Maispflanzen wurzelbürtiger C (unterirdischer C-Kanal), sowie durch die Applikation von Maisstreu auf die Bodenoberfläche sproßbürtiger C (oberirdischer C-Kanal) in den Boden eingetragen. Der prozentuale Anteil von maisbürtigem C variierte in den Bodenpools: geringere Einträge fanden sich in der OBS und im extrahierbaren organischen C (EOC) und höhere Einträge in den mikrobiellen Gruppen. Eine Versorgung mit beiden Pflanzensubstraten zeigte im Oberboden einen additiven Effekt in fast allen untersuchten Bodenpools. Sowohl wurzel- als auch sproßbürtiger C wurde bis in eine Tiefe von 70 cm transferiert. In allen drei Tiefen assimilierten Pilze die angebotenen C-Substrate im größeren Umfang als Gram-positive und Gram-negative Bakterien. Nach der fünften Wachstumsperiode konnte ein Einbau von bis zu 78 % Mais-C in die pilzliche Biomasse nachgewiesen werden, was auf verstärkte Nutzung des Mais-C durch saprotrophe Pilze hindeutet.
Die zweite Studie untersuchte den Einfluss abnehmender Substratqualität auf Bodenmikroorganismen an der Boden-Streu Grenzschicht in einem Mikrokosmenexperiment. Ein reziproker Austausch von markierter 13C und unmarkierter 12C Maisstreuauflage auf Bodenkerne erlaubte es, den C-Eintrag von Pflanzenresten in die Hauptakteure (Bakterien und Pilze) des detritivoren Nahrungsnetzes und den darauffolgenden C-Umsatz in der mikrobiellen Biomasse zu drei unterschiedlichen Zeiten während des Streuabbaus zu bestimmen. Die Qualität (d. h. das Alter) der Maisstreu beeinflusste hierbei die Aufnahme von C in Bakterien und Pilze. Einfach verfügbarer C aus kürzlich eingetragener Streu wurde von beiden Mikroorganismengruppen genutzt, während saprotrophe Pilze zusätzlich noch komplexeres C-Substrat im fortgeschrittenen Abbaustadium nutzten. Bakterien reagierten unterschiedlich auf die angebotene Streu, indem sie entweder den Streu-C in ihren Phospholipidfettsäuren (PLFAs) über die Zeit umsetzten, es dauerhaft speicherten und/oder zusätzlich noch mikrobiell freigesetzten C aufnahmen. Saprotrophe Pilze hingegen zeigten einen deutlichen Abbau von Mais-C in der pilzlichen PLFA. Die mittlere Verweildauer von C in der pilzlichen Biomasse betrug 32 bis 46 Tage und wurde genauso schnell oder sogar schneller als in den bakteriellen PLFAs umgesetzt.
Für die in Kapitel 7 präsentierte Studie wurde ein weiteres Feldexperiment genutzt, um die Mitglieder der Herbivoren- und Detritivorennahrungskette über zwei aufeinanderfolgende Jahre zu untersuchen. Drei Behandlungen wurden etabliert um wurzelbürtiges, sproßbürtiges und autochthones organisches Material als verfügbares C-Substrat zur Verfügung zu stellen: Anbau von Maispflanzen, Ausbringen von Maisstreu und Brachflächen. Entgegen den Erwartungen zeigte die veränderte C-Versorgung durch Entfernen der Ackerpflanze nur wenig Einfluss auf die mikrobielle Gemeinschaftsstruktur des Bodennahrungsnetzes. Bakterien und Pilze zeigten eine ausgeprägte Anpassungsfähigkeit an die geringere C-Verfügbarkeit. In der ersten Vegetationsperiode war die Nematodenabundanz unter Pflanzenkultivierung vergleichbar mit denen der Streu- und Brachflächen. Nach der zweiten Ernte wurden hingegen die Mitglieder der Detritivorennahrungskette durch den Abbau von Wurzelbiomasse gefördert. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen eine ausgeprägte Widerstandsfähigkeit des Bodenmikronahrungsnetzes auf Substrat- und Nährstoffverfügbarkeit und deuten darauf hin, dass älteres organisches Material genutzt wird, um C-Mangel auszugleichen.
Zusammenfassend hat die vorliegende Arbeit dazu beigetragen neue Erkenntnisse zu mikrobiellen Abbauprozessen mit unterschiedlicher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu erlangen. Die Nutzung von stabilen Isotopen in Kombination mit PLFA-Biomarkeranalysen ermöglichte es, den C-Fluss zwischen abiotischen und mikrobiellen C-Pools im Boden zu untersuchen und den Anteil von Bakterien und Pilzen am C-Umsatz im Boden zu bestimmen. Die vorliegenden Ergebnisse können als Basis für ein empirisches Modell des C-Flusses durch das gesamte Bodennahrungsnetz genutzt werden
Struktur und Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft wird durch Mikrohabitateigenschaften im Boden geformt
No full textSoil microorganisms play a key role in degradation processes in soil, such as organic matter decomposition and degradation of xenobiotics. Microbial growth and activity and therefore degradation processes are influenced by different ecological factors, such as substrate availability, pH and temperature. During soil development different microhabitats are formed which differ in their physiochemical properties. There is some evidence that mineral composition is a driver for specific microbial colonization. Thereby, the heterogeneity of soils with differences in mineral composition and substrate availability can lead to a spatial distribution of soil microorganisms. At the soil-litter interface, a biogeochemical hot spot in soil, the abundance and activity of soil microorganisms increases due to high substrate availability, and degradation processes such as pesticide degradation are enhanced. This thesis aimed to clarify the influence of habitat properties on the structure and function of the microbial community in soil. In particular, focus was on mineral-microbe interactions that result from the mineral composition and substrate availability in an artificial soils system. Furthermore this thesis was designed to increase our understanding of the bacterial and fungal roles in pesticide degradation at the soil-litter interface using 4-chloro-2-methylphenoxyacetic acid (MCPA) as a model xenobiotic.
These two aspects of the thesis were examined in three studies. The first study focused on the succession of microbial communities and enzyme activities in an artificial soils system with varying mineral composition and substrate availability over a period of 18 months. In the second study a microcosm experiment was used to study the bacterial pathway of MCPA degradation at the soil-litter interface. Over a period of 27 days the succession of bacterial degraders was followed. The third study focused on the degradation of MCPA in soil by nonspecific fungal enzymes, through the addition of fungal laccases as well as litter during 42 days of incubation. Both studies indicated the involvement of fungi in MCPA degradation and the importance of the ecological behavior of different degraders as a function of substrate availability.
Results of the first study indicated that the microbial community was affected by mineral properties under high substrate availability and by the availability of beneficial nutrients at the end of incubation when substrate had become limited. The measured enzyme activities provided clear evidence that microbial community structure was driven by nutrient limitation during incubation. In the presence of easily available organic substrates at the beginning of the experiment, the soil microbial community was dominated by copiotrophic bacteria (e.g. Betaproteobacteria), whereas under substrate limitation at the end of incubation, more recalcitrant compounds became important to oligotrophic bacteria (e.g. Acidobacteria), which then became dominant. The results of the second study indicated that the contribution of the potential degraders to degradation of MCPA differed, and this was also seen in the succession of specific bacterial MCPA degraders. Added litter stimulated MCPA degradation due to the availability of litter-derived carbon and induced a two-phase response of fungi. This was seen in the development of pioneer and late stage fungal communities. Both fungal communities were probably involved in MCPA degradation. Therefore, the third study focused on the fungal pathway. These results indicated that the fungal laccases used had no direct influence on degradation and were as efficient as litter in providing additional nutrient sources, increasing MCPA degradation by bacteria and fungi. The observed differences between litter and enzyme addition underscored the observation that the enzyme effect was short-lived and that substrate quality is an important factor in degradation processes.
In conclusion, this thesis demonstrated that soil microbial communities and therefore degradation processes are driven by mineral composition as well as substrate availability and quality. In addition, this thesis extends our understanding of degradation processes such as the degradation of xenobiotics, with MCPA as model compound, in soil. The combined insights from all three studies suggest that the use of a simple system such as the artificial soil system can increase our understanding of complex mechanisms such as degradation of pesticides.Bodenmikroorganismen spielen im Boden eine Schlüsselrolle bei Abbauprozessen, wie Zersetzung von organischem Material und Abbau von Xenobiotika. Wachstum und Aktivität von Mikroorganismen und somit auch Abbauprozesse werden durch verschiedene ökologische Faktoren, wie Substratverfügbarkeit, pH und Temperatur beeinflusst. Während der Bodenentwicklung werden verschiedene Mikrohabitate mit unterschiedlichen physiochemischen Eingenschaften geformt. Es gibt einige Hinweise, dass die Mineralzusammensetzung ein Einflussfaktor für die spezifische mikrobielle Kolonisation ist. Dabei kann die Heterogenität von Böden mit unterschiedlicher mineralischer Zusammensetzung und Substratverfügbarkeit zu einer räumlichen und zeitlichen Verteilung von Bodenmikroorganismen führen. An der Boden-Streu Grenzfläche, einem biogeochemischen Hotspot, ist die Menge und Akivität von Bodenmikroorganismen auf Grund von hoher Substratverfügbarkeit erhöht und Abbauprozesse, wie Pestizidabbau verbessert. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von Habitateigenschaften auf Struktur und Funktion von mikrobiellen Gemeinschaften in Böden zu klären. Insbesoders lag der Fokus dieser Arbeit auf Mineral-Mikroorganismen Interaktionen im Bezug auf Mineralzusammensetzung und Substratverfügbarkeit in künstlichen Böden. Darüber hinaus wollte diese Arbeit unser Wissen über die bakterielle und pilzliche Rolle im Pestizidabbau an der Boden-Streu Grenzfläche, mit 4-Chlor-2-Methylphenoxyessigsäure (MCPA) als Modell-Xenobiotika, erweitern.
Die zwei Aspekte dieser These wurden in drei Studien untersucht. Die erste Studie konzentrierte sich auf die zeitliche Abfolge der mikrobiellen Gemeinschaften und Enzymaktivitäten in künstlichen Böden, mit unterschiedlicher mineralischer Zusammensetzung und Substratverfügbarkeit über einen Zeitraum von 18 Monaten. In der zweiten Studie wurde ein Mikrokosmenexperiment verwendet um den bakteriellen Weg des MCPA-Abbaus an der Boden-Streu Grenzfläche zu untersuchen. Über einen Zeitraum von 27 Tagen wurde die Sukzession der bakteriellen Abbauer verfolgt. Die dritte Studie konzentrierte sich auf den Abbau von MCPA im Boden mittels unspezifischer pilzlicher Enzyme, durch Zugabe von pilzlichen Laccasen sowie Streu über einen Zeitraum von 42 Tagen. Beide Studien deuten die Beteiligung von Pilzen am MCPA-Abbau und die Bedeutung von ökologischem Verhalten verschiedener Abbauer in Abhänigkeit von Substratverfügbarkeit an.
Die Ergebnisse aus der ersten Studie deuteten an, dass die mikrobielle Gemeinschaft durch Mineraleigenschaften unter hoher Substratverfügbarkeit und durch die Verfügbarkeit von förderlichen Nährstoffen am Ende der Inkubation unter Substratlimitierung beeinflusst wurden. Die gemessenen Enzymaktivitäten liefern einen klaren Hinweis, dass die mikrobielle Gemeinschaft durch Nährstofflimitierung während der Inkubation gelenkt wurde. In Anwesenheit von einfach verfügbaren organischen Substanzen wurde die mikrobielle Bodengemeinschaft von copiotrophen Bakterien (z.B. Betaproteobakterien) dominiert, wohingegen am Ende der Inkubation unter Substratlimitierung schwer abbaubare Komponenten für oligotrophe Bakterien (z.B. Acidobakterien) entscheidend wurden, welche daraufhin dominiereten. Die Ergebnisse der zweiten Studie deuteten darauf hin, dass der Beitrag der potentiellen Abbauer MCPA abzubauen unterschiedlich war, was auch in der Sukzession der spezifischen bakteriellen MCPA Abbauer zu sehen war. Zugabe von Streu stimuliert den MCPA Abbau in Abhängigkeit von verfügbarem streubürtigen Kohlenstoff und induziert eine zwei-Phasen Antwort der Pilze. Dies war in der Entwicklung von frühen und späten pilzlichen Gemeinschaften zu sehen. Beide Pilzgemeinschaften waren vermutlich am MCPA Abbau beteiligt. Aus diesem Grund konzentrierte sich die dritte Studie auf den pilzlichen Abbauweg. Die Ergebnisse deuten an, dass die verwendeten pilzlichen Laccasen keinen direkten Einfluss auf den Abbau hatten und dass sie genauso effektiv waren zusätzliche Nährstoffquellen bereitzustellen wie Streu, um den MCPA Abbau durch Bakterien und Pilze zu fördern. Die beobachteten Unterschiede zwischen Streu- und Enzymzugabe unterstreicht die Beobachtung, dass der Enzymeffekt kurzlebig war und dass Substratqualität ein wichtiger Faktor in Abbauprozessen ist.
Zusammenfassend zeigte diese Arbeit, dass die mikrobielle Gemeinschaft durch die Mineralzusammensetzung sowie Substratverfügbarkeit und Qualität angetrieben wird. Darüber hinaus erweitert diese Arbeit unser Wissen über Abbauprozesse in Böden, wie den Abbau von Xenobiotika, mit MCPA als Modelkomponente. Die Einblicke von allen drei Studien deuten an, dass ein einfaches System, wie das System der künstlichen Böden hilfreich sein kann, um unser Wissen über komplexe Mechanismen, wie Pestizidabbau zu erhöhen
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