Drittmittelprojekt

Lokalisierung und Quantifizierung physikalischer und mechanischer Eigenschaften der Rhizosphere anhand von Röntgenmikrotomographie und Mikrosensorik (Organisation der Rhizosphere)


Details zum Projekt
Projektlaufzeit: 10/201809/2021


Zusammenfassung

Die Rhizosphäre spielt eine wichtige Rolle für die Resilienz von Ökosystemen und den Erhalt von Bodenfunktionen. Sie stellt ein besonderes aber noch unzureichend erforschtes Kompartiment in
Böden dar, in dem Wurzeln durch verschiedene Mechanismen im Sinne einer Selbstorganisation ihre Mikroumwelt derart beeinflussen, dass die spezifischen mikrobiellen, chemischen und physikalischen
Prozesse in gegenseitiger Wechselwirkung die Versorgung der Pflanze mit Nährstoffen, Wasser und Energie aufrechterhält bzw. optimiert. Nicht-invasive bildgebende Verfahren haben ein großes Potenzial, diese Mikroumwelt in der Rhizosphäre und die darin entstehenden heterogenen Strukturen und Muster quantitativ zu erfassen und so ihre Bedeutung für Prozesse und Funktionen bei der Selbst-Organisation der Wurzel-Boden Interaktionen u.a. in Kombination mit räumlich expliziten Modellansätzen zu analysieren.
Ziel der Forschungsarbeit in diesem Projekt ist es, die Interaktionen zwischen Wurzel und den 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. Des weiteren sind Effekte von Wurzelexudaten und Mucilage auf die mechanischen Eigenschaften des Bodens (Kooperation Uni Bayreuth) und die Lokalisierung von organischer Substanz in der Rhizosphäre als Nahrungsquelle für Mikroorganismen (Kooperation TU München) Gegenstand der Forschung. Als Messtechnik setzen wir die Röntgenmikrotomographie (XRCT) in Kombination mit quantitativen 3D-Bildanalyseverfahren und  Mikrosondenmessungen zur ortsaufgelösten Erfassung der Sauerstoffkonzentration und des Redoxpotenzials ein. In Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich / RWTH Uni-Aachen sollen die XRCT Messungen mit Magnet-Resonanz-Imaging (MRI) gekoppelt werden, um komplementäre 3D-Datensätze zur  Bodenmikrostruktur (XRCT) und Wurzelarchitektur und Wasserverteilung im Porenraum (MRI) zu erhalten. Die 3D-Datensätze werden morphologisch mit verschiedenen Bildanalyse-Techniken ausgewertet und für die
Modellierung und Simulation von komplexen geometrischen 3D Mikrostrukturen (Kooperation Uni Ulm), die z.B. in Simulationsmodellen eingesetzt werden könneln, verwendet. Des weiteren werden Bodenstrukturen untersucht die aus Hydraulic-Lift Effekte generiert worden (Kooperation Uni-Bonn).



Weitere Projektbeteiligte

Zuletzt aktualisiert 2019-11-04 um 12:59