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Effects of resource availability and microbial community composition on microbial decomposition processes in beech forest soil
Marianne Koranda
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Andreas Richter
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.29598
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29076.35770.473670-5
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Ziel dieser Arbeit war die Erforschung der Zusammenhänge zwischen Ressourcenverfügbarkeit, mikrobieller Gemeinschaftsstruktur und mikrobiellen Abbauprozessen von organischer Substanz in Waldböden. Zu diesem Zweck führten wir in einem Buchenwald in Niederösterreich über 2 Jahre einen Freilandversuch durch, u.a. auch mit Baumberingelungen. Weiters umfasste unser Projekt einen Boden-Inkubationsversuch mit unterschiedlichen organischen Substraten. Unsere Ergebnisse zeigten, dass Änderungen in der Ressourcenverfügbarkeit, die von Pflanzen durch Laubfall, Nährstoffaufnahme und Kohlenstoff-Transfer in den Boden verursacht werden, starke Auswirkungen auf mikrobielle Abbauprozesse und die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften im Boden haben. Baum-Beringelung und die damit verbundene Unterbrechung des C-Transfers in den Boden veränderte wesentlich die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften (insbesondere bewirkte es eine Reduktion der Mykorrhiza-Pilze), was sich auch deutlich in geänderten mikrobiellen Prozessraten zeigte. Auswirkungen von durch Pflanzen bedingten Änderungen in der Ressourcenverfügbarkeit auf mikrobielle Prozesse beobachteten wir auch im Vergleich von Rhizosphäre und dem übrigen Boden. In einem Inkubationsversuch von Buchenwald-Böden zeigte sich, dass jahreszeitliche Schwankungen in der Ressourcenverfügbarkeit und dadurch bedingte Änderungen in der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur auch Änderungen in den funktionellen Eigenschaften der mikrobiellen Gemeinschaften bewirken, infolge von Anpassung an unterschiedliche Substrate. Auswirkungen der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur auf mikrobielle Prozesse zeigten sich am deutlichsten beim Abbau von komplexen C-Substraten, wie pflanzlichen Zellwänden, und schwer abbaubarer organischer Substanz (Humus), während die Nutzung von labilen Substraten, wie Protein oder Glukose, unter Mikroorganismen weit verbreitet war.
Abstract
(Englisch)
This thesis aimed at elucidating the relationship between resource availability, microbial community composition and microbial decomposition processes of soil organic matter. We performed a field experiment in a temperate beech forest (combining a two-year-seasonal experiment with a tree girdling experiment) and a soil incubation experiment with various organic substrates. Our results revealed that seasonal alterations in substrate availability driven by plants via litter fall, belowground carbon allocation and nutrient uptake exert strong effects on microbial decomposition processes and community composition. Reduction of belowground C allocation by tree girdling resulted in a markedly altered microbial community structure, with strong consequences on microbial process rates. Effects of plant-induced changes in resource availability were also obvious if microbial processes in the rhizosphere of beech roots were compared to bulk soil processes. By an incubation experiment performed with soils from the beech forest study site, we were able to demonstrate that seasonal alterations in resource availability and the resulting shifts in microbial community structure lead to a seasonal variation in functional properties of microbial communities, reflecting adaptations of microbial communities to availability of different substrates. Effects of microbial community structure on microbial functions were strongest for degradation of complex C substrates, such as plant cell walls, and recalcitrant SOM, while utilization of labile substrates, such as glucose or protein, was widespread among soil microorganisms.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Microbial decomposition processes soil organic matter microbial community composition extracellular enzyme activities phospholipid fatty acids substrate utilization respiration substrate use efficiency
Schlagwörter
(Deutsch)
Mikrobielle Abbauprozesse organische Substanz im Boden mikrobielle Gemeinschaftsstruktur extrazelluläre Enzymaktivitäten Phospholipidfettsäuren Atmung Substratnutzungseffizienz
Autor*innen
Marianne Koranda
Haupttitel (Englisch)
Effects of resource availability and microbial community composition on microbial decomposition processes in beech forest soil
Paralleltitel (Deutsch)
Auswirkungen von Ressourcenverfügbarkeit und mikrobieller Gemeinschaftszusammensetzung auf mikrobielle Abbauprozesse in Buchenwaldboden
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
119 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Andreas Richter ,
Douglas Lawrence Goldbold ,
Mona Nordström Högberg
Klassifikation
42 Biologie > 42.91 Terrestrische Ökologie
AC Nummer
AC11071678
Utheses ID
26395
Studienkennzahl
UA | 091 | 444 | |
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