Mechanismen der Phosphor-Akquise von Nutzpflanzen in Mischkulturen<\/p>\n
Die gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178te Herausforderung der Landwirtschaft besteht darin, die Nahrungsmittelproduktion zu steigern und gleichzeitig Umweltbelastungen und Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Mischkulturen, also der gleichzeitige Anbau von mindestens zwei Pflanzenarten in unmittelbarer N\u00c3\u00a4he, gelten hier als vielversprechender Ansatz, da sie im Vergleich zu Monokulturen potentiell h\u00c3\u00b6here Ertr\u00c3\u00a4ge (Ertragssteigerungen) bei geringerem Fl\u00c3\u00a4chen- und Ressourcenverbrauch (z.B. D\u00c3\u00bcngemittel) erzielen. Die Ertragssteigerungen in Mischkulturen sollen aus ober- und unterirdischen interspezifischen Pflanzeninteraktionen resultieren, die die \u00e2\u20ac\u017e4K\u00e2\u20ac\u0153 von Konkurrenz, Kompensation, Komplementarit\u00c3\u00a4t und Kooperation (F\u00c3\u00b6rderung bzw. \u00e2\u20ac\u017efacilitation\u00e2\u20ac\u0153) umfassen. Es hat sich auch gezeigt, dass Mischkulturen die N\u00c3\u00a4hrstoffgehalte der Pflanzen erh\u00c3\u00b6hen, obwohl die zugrunde liegenden Mechanismen der N\u00c3\u00a4hrstoffakquise noch nicht vollst\u00c3\u00a4ndig verstanden sind. Die vorliegende Dissertation untersuchte deshalb, wie unterirdische Mechanismen der pflanzlichen Stickstoff- (N) und insbesondere Phosphor- (P) Aneignung in Mischkulturen zu Ertragssteigerungen von Mais beitragen.<\/p>\n
Um die Auswirkungen von Mischkulturen auf Pflanzenern\u00c3\u00a4hrung und -produktivit\u00c3\u00a4t zu untersuchen, wurden vier Fallstudien durchgef\u00c3\u00bchrt, in denen verschiedene Versuchsarten und mehrere Pflanzenkombinationen mit wahrscheinlich unterschiedlichen Mechanismen der N\u00c3\u00a4hrstoffaneignung kombiniert wurden. Ein zweij\u00c3\u00a4hriger Feldversuch (Studie I, mit weiteren Untersuchungen in Studie II) wurde durch drei Gew\u00c3\u00a4chshausversuche erg\u00c3\u00a4nzt, von denen einer mit Boden aus dem Feldversuch (d. h. mit verschiedenen N- und P-Quellen; Studie II) und zwei mit Mineralsubstrat (d. h. mit definierten N- und P-Quellen; Studien III und IV) durchgef\u00c3\u00bchrt wurden. In allen Versuchen wurde Mais (Zea mays<\/em> L.) als Hauptkultur angebaut, w\u00c3\u00a4hrend Ackerbohne (Vicia faba<\/em> L.), Sojabohne (Glycine max<\/em> (L.) Merr.), blaue S\u00c3\u00bc\u00c3\u0178lupine (Lupinus angustifolius<\/em> L.) und wei\u00c3\u0178er Senf (Sinapis alba<\/em> L.) als Nebenkulturen angebaut wurden.<\/p>\n Die Dissertation zeigte, dass Misch- gegen\u00c3\u00bcber Monokulturen zu Ertragssteigerungen und erh\u00c3\u00b6hten N- und P-Gehalten der Maispflanzen im Feldversuch f\u00c3\u00bchrten, insbesondere in Mischkulturen mit Soja und Lupine. Geringere, aber dennoch positive Effekte auf die Maisproduktivit\u00c3\u00a4t wurden auch in Mischkulturen mit Ackerbohne (bei gleichzeitiger Aussaat in 2019) und Senf festgestellt. Ertragssteigerungen wurden in Mischkulturen mit Leguminosen haupts\u00c3\u00a4chlich durch unterirdische und in Mischkultur mit Senf vor allem durch oberirdische interspezifische Interaktionen verursacht. Leguminosen verbesserten die Mais-N-Aneignung in Mischkulturen durch ihre F\u00c3\u00a4higkeit, atmosph\u00c3\u00a4rischen N2<\/sub> symbiotisch zu fixieren, der teilweise zu den Maispflanzen transferiert wurde, was sowohl auf N-Komplementarit\u00c3\u00a4t als auch auf N-F\u00c3\u00b6rderung (\u00e2\u20ac\u017efacilitation\u00e2\u20ac\u0153) hindeutet. Bis zu 20% des N-Gehalts der oberirdischen Mais-Biomasse im Feldversuch stammten somit von Leguminosen. Auch Senf erh\u00c3\u00b6hte die Mais-N-Aneignung in Misch- gegen\u00c3\u00bcber Monokultur leicht, wahrscheinlich durch Kompensation und\/ oder Komplementarit\u00c3\u00a4t.<\/p>\n Dar\u00c3\u00bcber hinaus zeigte die Dissertation, dass alle Nebenkulturen generell h\u00c3\u00b6here P-Gehalte (pro Pflanze) und\/oder h\u00c3\u00b6here P-Konzentrationen (pro Gramm Biomasse) als Mais aufwiesen, was darauf hindeutet, dass sie P aus schwerl\u00c3\u00b6slichen Quellen effektiver mobilisierten als Mais. Die drei Leguminosen zeigten hohe Phosphomonoesterase-Aktivit\u00c3\u00a4ten in der Rhizosph\u00c3\u00a4re und exsudierten gro\u00c3\u0178e Mengen an gel\u00c3\u00b6stem organischem Kohlenstoff (DOC). Die Leguminosen exsudierten auch gro\u00c3\u0178e Mengen an Anionen organischer S\u00c3\u00a4uren mit niedrigem Molekulargewicht (LMWOA) in die Rhizosph\u00c3\u00a4re. Zus\u00c3\u00a4tzlich senkte die Ackerbohne den pH-Wert der Rhizosph\u00c3\u00a4re und Senf erh\u00c3\u00b6hte ihn. Diese Ver\u00c3\u00a4nderungen in der Rhizosph\u00c3\u00a4re der Nebenkulturen mobilisierten wahrscheinlich P aus organischen (\u00c3\u00bcber hohe Phosphomonoesterase-Aktivit\u00c3\u00a4ten und eventuelle Stimulierung von Mikroorganismen durch DOC) und anorganischen P-Quellen (\u00c3\u00bcber pH-\u00c3\u201enderungen in der Rhizosph\u00c3\u00a4re und hohe LMWOA-Exsudation). Die hohen Wurzell\u00c3\u00a4ngen von Ackerbohne, Soja und Senf beg\u00c3\u00bcnstigten wahrscheinlich die P-Aufnahme der Pflanzen, zumindest nach P-Mobilisierung. Insgesamt verwendeten die Nebenkulturen also spezies-spezifische Mechanismen der P-Mobilisierung, die mit dem P-\u00e2\u20ac\u017eMining\u00e2\u20ac\u0153 (Exsudation P-mobilisierender Verbindungen), der Wurzelsuche (\u00e2\u20ac\u017eroot foraging\u00e2\u20ac\u0153) und der Stimulierung n\u00c3\u00bctzlicher Mikroorganismen assoziiert werden k\u00c3\u00b6nnen. In Mischkulturen waren diese Mechanismen wahrscheinlich auch f\u00c3\u00bcr die P-Aneignung des Mais von Vorteil aufgrund von P-Komplementarit\u00c3\u00a4t und P-F\u00c3\u00b6rderung (\u00e2\u20ac\u017efacilitation\u00e2\u20ac\u0153) zwischen den Pflanzen.<\/p>\n Dar\u00c3\u00bcber hinaus zeigte die Dissertation erstmals, dass eine hohe LMWOA-Konzentration in der Rhizosph\u00c3\u00a4re in Mischkultur nicht nur durch eine hohe LMWOA-Freisetzung der Nebenkulturen verursacht wird, sondern auch durch eine erh\u00c3\u00b6hte LMWOA-Exsudation des Mais, zumindest in Mischkultur mit Lupine. Damit stellt die Dissertation die verbreitete Ansicht in Frage, dass Leguminosen\/Getreide-Mischkulturen gegen\u00c3\u00bcber Monokulturen aufgrund der hohen P-Mobilisierungskapazit\u00c3\u00a4t der Leguminosen vorteilhaft sind, von der das Getreide einfach nur profitiert. Folglich liefert der Befund, dass die Anwesenheit der Lupine die Exsudation von Mais beeinflusste, neue Erkenntnisse zu den Mechanismen, die der P-Aneignung in Mischkulturen zugrunde liegen.<\/p>\n Zusammenfassend l\u00c3\u00a4sst sich sagen, dass die gesteigerte Maisproduktivit\u00c3\u00a4t in Mischkulturen wahrscheinlich das Ergebnis einer verringerten N- und P-Konkurrenz infolge der kombinierten Wirkung von kompensatorischen, komplement\u00c3\u00a4ren und f\u00c3\u00b6rderlicher Pflanzeninteraktionen war. Folglich sind Mischkulturen mit ihren positiven Auswirkungen auf Produktivit\u00c3\u00a4t und N- und P-Aneignung der Pflanzen vielversprechend, um Ern\u00c3\u00a4hrungssouver\u00c3\u00a4nit\u00c3\u00a4t zu erreichen und die Abh\u00c3\u00a4ngigkeit von Industried\u00c3\u00bcngern, wie denen aus begrenztem Phosphatgestein, zu verringern. Mischkulturen sollten daher als integraler Bestandteil einer gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178eren landwirtschaftlichen Transformation betrachtet werden, um k\u00c3\u00bcnftige Bed\u00c3\u00bcrfnisse innerhalb der planetaren Grenzen (gerecht) zu erf\u00c3\u00bcllen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Mechanismen der Phosphor-Akquise von Nutzpflanzen in Mischkulturen Die gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178te Herausforderung der Landwirtschaft besteht darin, die Nahrungsmittelproduktion zu steigern und gleichzeitig Umweltbelastungen und Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Mischkulturen, also der gleichzeitige Anbau von mindestens zwei Pflanzenarten in unmittelbarer N\u00c3\u00a4he, gelten hier als vielversprechender Ansatz, da sie im Vergleich zu Monokulturen potentiell h\u00c3\u00b6here Ertr\u00c3\u00a4ge (Ertragssteigerungen) bei geringerem Fl\u00c3\u00a4chen- […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[2477],"class_list":["post-52414","promotionsstipendium","type-promotionsstipendium","status-publish","hentry","tag-deutschland"],"meta_box":{"dbu_stipendiaten_az":"20017\/502","dbu_stipendiaten_anrede":"","dbu_stipendiaten_nachname":"Schwerdtner","dbu_stipendiaten_vorname":"Ulrike","dbu_stipendiaten_titel":"Dr.","dbu_stipendiaten_fbeginn":"2018-01-01 00:00:00","dbu_stipendiaten_fende":"2021-04-30 00:00:00","dbu_stipendiaten_e_anschrif":"Universit\u00c3\u00a4t Bayreuth Lehrstuhl f\u00c3\u00bcr Boden\u00c3\u00b6kologie Leiterin Junior Research Group Soil Biogeochemistry","dbu_stipendiaten_betreuer":"Dr. Marie Spohn","dbu_stipendiaten_email_dienst":"ulrike1.schwerdtner@uni-bayreuth.de"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52414","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/promotionsstipendium"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52414\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":58426,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52414\/revisions\/58426"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=52414"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=52414"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=52414"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}