Mikrobielle Regulation von Bodenfunktionen in Agrarökosystemen (SoilReg)

Bodenfunktionen kontrollieren maßgeblich Ökosystemleistungen und -gefährdungen, wie die Regulation von Treibhausgasen oder die Akkumulation beziehungsweise Auswaschung von Pestiziden. Zurzeit ist jedoch die mikrobielle Regulation wichtiger Speicher-, Filter-, Puffer- und Transformationsfunktionen von Böden noch unzureichend verstanden. Im experimentellen Teil des Projekts sollen stabile Isotope in der molekularen Bodenökologie (insbesondere Metagenomics und Proteomics) eingesetzt und ihre Anwendung weiterentwickelt werden, um detaillierte Informationen zur Struktur von mikrobiellen Gemeinschaften im Boden und deren Funktionen zu erhalten. Diese Daten werden als Basis für die Modellierung und Simulation von gekoppelten biologischen, chemischen und physikalischen Prozessen auf unterschiedlichen Skalen benutzt. Komplexe „Bottom-up“-Prozessmodelle, die explizit die Dynamik von Enzymen und mikrobiellen Gemeinschaften und mit ihnen verknüpfte Umsatzprozesse berücksichtigen, sollen mit Hilfe von kombinierten molekularbiologischen und physikochemischen Daten parametrisiert werden. Auf Basis dieser Modelle wird geklärt, welche kleinräumigen (μm – cm) Regulationsmechanismen auf Plot- und Feldskala wirksam sind und wie viel Modellkomplexität zur Simulation von Bodenfunktionen notwendig ist. Modellgestützte Vorhersagen sollen durch experimentelle Daten auf Plot- bzw. Feldskala ergänzt und validiert werden.