Banfield, C. und Zarebanadkouki, M. und Kuzyakov, Y.
(2017)
Wiedernutzung von Bioporen in Agrarökosystemen: eine neue Zweifach-Markierungsmethode mit Radionukliden.
In: Jahrestagung der DBG 2017: Horizonte des Bodens, 02.-07.09.2017, Göttingen.
Kurzfassung
Bioporen als mikrobielle Hotspots bieten Nährstoffe und erlauben schnelleres Wurzelwachstum in den feuchteren Unterboden – aber nur, wenn Pflanzen sie als präferentielle Wurzelkanäle nutzen anstatt den Gesamtboden zu durchwurzeln. Die Wiedernutzung von Wurzel-Bioporen in Fruchtfolgen konnte bislang nicht quantifiziert werden, obwohl von dieser maßgeblich die Relevanz der Bioporen für die Pflanzenernährung abhängt. Sequenzielle Radionuklid-Markierungen und Autoradiographien bieten einen Ansatz zur exakten Quantifizierung wiedergenutzter Biopoeren. In einer Fruchtfolge wurden Vorfrüchte mit Cs-137 und Hauptfrüchte mit C-14 markiert. Die Signale beider Radionuklide können anhand der unterschiedlichen Zerfallsenergien bei bildgebenden Verfahren durch unterschiedlich dicke Abschirmung getrennt werden. In einem Laborversuch wurden je 5 Pflanzen (Cichorium intybus L.; Medicago sativa L.) mit Cs-137 und C-14 markiert und die Exsudation beider Nuklide genutzt, um die Wiedernutzung einer Biopore mittels der Präsenz beider Nuklide im gleichen Wurzelgang zu verifizieren. Beide Arten verlagerten rund 8% des Cs-137 und 40% des C-14 in die Wurzeln. Die erste Autoradiographie an einem Bodenschnitt erfasste den Zerfall von Cs-137 und C-14. Mit sechs Polypropylen-Folien konnte die Strahlung des schwächeren C-14-Nuklids während der zweiten Autoradiographie abgeschirmt werden, sodass nur Cs-137 erfasst wurde. Mittels Bildbearbeitung konnten beide Bilder deckungsgleich übereinandergelegt und von einander subtrahiert werden, um das C-14-Signal zu errechnen. Die getrennten C-14- und Cs-137-Verteilungen repräsentieren die Verteilung der Wurzeln bzw. Bioporen aus Vor- und Hauptfrucht in einer Bodentiefe. Neben diesem Ergebnis könnte dieser Ansatz hilfreich sein, um die Exsudation von Photosynthese-Produkten (C-14) bzw. gelösten Stoffen (Cs-137) in der Rhizosphäre zu visualisieren.
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