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Institut für Bio- und Geowissenschaften

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Forschergruppe 1320

Crop Sequence and the Acquisition from the Subsoil

DFG Forschergruppe FOR 1320 TP9- WatMed

Water as medium for nutrient distribution: Monitoring water distribution between subsoil and topsoil considering roles of biopores and plants, by MRT and pressure probes

Für Mikrokosmos-Bodensäulen analog zu den CeMiX-Objekten mit einem Durchmesser von 200 mm, bestehend aus 700 mm natürlich geschichtetem Unterboden und homogenisiertem Oberboden, wird Magnetresonanztomografie (MRT) an einem 1,5 T Magneten mit partiellem seitlichem Zugang implementiert. Als finale Ortsauflösung werden 200 μm angestrebt. Dreidimensionale Verteilungsnetze von Bioporen sowie die Dynamiken ihrer Entstehung in den Bodensäulen werden nichtinvasiv aufgenommen und mit komplementären CT-Analysen aus SP 2 verglichen. Ein Hauptziel dieses SP ist eine zuverlässige nichtinvasive Unterscheidung von Bioporen, die von Regenwürmern bzw. Wurzelsystemen geformt wurden, sowie von luft-, wasser-, wurzel- und wurmgefüllten Bioporen anhand von NMR-Relaxationsparametern. Zusätzlich soll versucht werden, unterschiedliche Wandauskleidungen der Bioporen hinsichtlich ihrer Wasseraffinität zu klassifizieren. Die zeitliche Dynamik von Wasserverteilungen innerhalb der Bodensäulen und ihrer Bioporen soll ausgehend von realistischen Bodenwasserprofilen, die im CeFiT bestimmt wurden (SP 3), mit einer Ortsauflösung von etwa 5 mm untersucht werden. Parallel werden Wurzelwachstumsdynamiken mit MRT aufgenommen, aus denen dreidimensionale Ausdehnungen von Wurzelsystemen sowie deren Biomassen und Oberflächen errechnet werden. Hierbei soll die Rolle des Wurzelsystems für eine Umverteilung von Wasser (und Nährstoffen) zwischen verschiedenen Bodenschichten, u. a. durch die Verwendung von D2O, genau studiert werden. Schließlich soll der Versuch unternommen werden, eine MRT-kontrollierte Probennahme aus den Bodensäulen zu implementieren, mit deren Hilfe gemeinsam mit den Partnern der SPs 4-8 die wiederholte, minimalinvasive Ermittlung der Verteilung von Nährstoffen und Mikroorganismen zusätzlich zur nichtinvasiven Dokumentation von Wasser-, Wurzel- und Bioporenverteilungen als Basis für eine genaue dynamische Modellierung der Wasser- und Stoffkreisläufe durch SP 10 erreicht werden soll. Zusätzlich zu den Bodensäulen werden in diesem SP auch Flachrhizotrone wie in SP 3 verwendet werden, um sowohl ober- als auch unterirdisch Messungen hydrostatischer Druckprofile mit Hilfe von Drucksonden zusätzlich zu den MRT-Messungen zu ermöglichen. Auf diese Weise können den Wasserverteilungen und -flüssen in Pflanze und Boden treibende Kräfte zugeordnet werden, die eine Interpretation und Modellierung der Wasser- und Stoffkreisläufe zwischen den Bodenschichten weiter verfeinern werden.

Laufzeit: 1.4.2010 - 31.3.2013

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