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Soil microscale priming
concept and method of reverse microdialysis
Alexander König
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Christina Kaiser
DOI
10.25365/thesis.65024
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10311.28970.241753-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die mikrobiellen Zersetzung von organischen Bodensubstanzen hat einen großen Einfluss auf die globale Kohlenstoffspeicherung des Bodes. Sie wird von Pflanzenwurzeln beeinflusst, die mikrobielle Prozesse stimulieren, indem sie leicht verfügbare C-Verbindungen in den Boden freisetzen. Während sie den C-Kreislauf auf der Ökosystemskala beeinflussen, finden die Prozesse hinter diesem sogenannten „Rhizosphere Priming Effect“ (RPE) im Mikrometerbereich statt. Gängige Methoden zur Untersuchung des Umsatzes von organischer Substanz im mikrobiellen Boden sind jedoch aufgrund ihrer zerstörerischen Wirkung auf die natürlichen Bodenbedingungen nicht in der Lage, kleinräumige Bodenprozesse zu untersuchen.
Die Mikrodialyse, eine passive Probenahmetechnik, kann biorelevante gelöste Bodenstoffe mit minimaler Störung der Bodenstruktur erfassen. Sie kann auch umgekehrt verwendet werden, reverse Microdialyse, um bioaktive Substanzen in den Boden einzubringen. In dieser Masterarbeit wurde die Anwendbarkeit dieser Methode getestet, um Wurzelexsudationen zu simulieren und ihre Folgen in kleinen Maßstäben im Boden zu beobachten.
Meine Ergebnisse zeigen, dass die Übertragungsraten von in den Boden eingebrachten Verbindungen ein unterschiedliches zeitliches Muster zeigten und von den molekularen und chemischen Eigenschaften der Verbindung sowie von den bodenspezifischen physikalisch-chemischen Eigenschaften abhingen. Ein 13C-Experiment zur Markierung stabiler Isotope ergab, dass etwa 40% der zugesetzten C-Verbindungen von Mikroben veratmet wurden, während 8% und 1% in mikrobieller Biomasse bzw. gelöstem organischem C gefunden werden konnten. Durch die Optimierung des Versuchsaufbaus konnte ein messbarer Rhizosphären-Priming-Effekt erzeugt werden.
Zusammenfassend ist die reverse Mikrodialyse ein nützliches Instrument, um organische Verbindungen ohne größere Störung der Bodenstruktur in den Boden einzubringen und die Reaktion auf biologisch relevante kleine Bodenprozesse zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
Microbial soil organic matter turnover has a major impact on global soil carbon storage. It is influenced by plant roots, which stimulate microbial processes by releasing readily available C compounds into the soil. While impacting C cycling on the ecosystem scale, the processes behind this so called ‘Rhizosphere Priming Effect’ (RPE) take place at the micrometer scale. Common methods assessing microbial soil organic matter turnover, however, lack the ability to investigate small-scale processes because of their destructive effect on natural soil conditions.
Microdialysis, a passive sampling technique, can capture biorelevant soil solutes with minimum disturbance to the soil structure. It can also be used in a ‘reversed’ way to introduce bioactive substances into the soil. In this master thesis, I tested the applicability of this method to simulate root exudations and monitor its consequences at small scales in the soil.
My results show that transfer rates of compounds introduced into the soil exhibited a distinct temporal pattern and depended on molecular and chemical properties of the compound as well as on soil-specific physio-chemical properties. A 13C stable-isotope labelling experiment revealed that about 40% of the added C compounds were respired by microbes, while 8% and 1% could be recovered in microbial biomass and dissolved organic C, respectively. Optimizing of the experimental setup allowed to induce a measureable rhizosphere priming effect.
In conclusion, reverse microdialysis is a useful tool to introduce organic compounds into soil without major disturbance to soil structure and to investigate responding biologically-relevant small scale soil processes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
rhizosphere priming reverse microdialysis small scale soil climate change
Schlagwörter
(Deutsch)
Rhizosphären-Priming-Effekt reverse Mikrodialyse Kleinräumig Boden Klimawandel
Autor*innen
Alexander König
Haupttitel (Englisch)
Soil microscale priming
Hauptuntertitel (Englisch)
concept and method of reverse microdialysis
Paralleltitel (Deutsch)
Boden Mikroskalen Priming : Konzept und Methode von reverser Mikrodialyse
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
87 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christina Kaiser
Klassifikation
42 Biologie > 42.91 Terrestrische Ökologie
AC Nummer
AC16131751
Utheses ID
55904
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |