Silizium im Boden: Pflanzenverfügbarkeit und biotische Lösung

Obwohl viele Pflanzen Silizium (Si) stark in ihrer Biomasse anreichern, ist Si kein essentieller Pflanzennährstoff, sondern ist nützlich, um die Auswirkungen von Umweltstressfaktoren (Pflanzenkrankheiten, Schädlingsfraß, Trockenheit, Schwermetalltoxizität) abzumildern. Nach der Aufnahme von Si und seiner Verlagerung in den Sproß wird Si in den Blättern durch Transpiration aufkonzentriert, fällt aus und bildet amorphe SiO2 Körper, sogenannte Phytolithe. Diese Phytolithe werden in abgestorbenem Pflanzenmaterial und Ernterückständen in den Boden zurückgebracht, wo sie zusammen mit amorphem, aus der Bodenlösung gefälltem SiO2 den Hauptteil des pflanzenverfügbaren Si bilden. Durch den Export von Phytolithen vom Feld mit der Ernte und Ernterückständen (Stroh), und durch erhöhte Erosionsraten, hat die Landwirtschaft einen starken Einfluss auf pflanzenverfügbares Si im Boden und auf den terrestrischen Si-Zyklus. Obwohl es momentan einen starken Forschungsschwerpunkt am Si-Zyklus im Boden gibt (z.B. globaler biogeochemischer Si Kreislauf, landwirtschaftlicher Einfluss auf pflanzenverfügbares Si), sind viele Aspekte der Interaktion von Boden und Pflanzen hinsichtlich Si unzureichend erforscht. Das gilt besonders für die Si Biogeochemie in Böden der temperaten Region, und für den Einfluss von Lebewesen wie Pflanzen(wurzeln) und Regenwürmern auf lösliches Si in Böden. Es ist von immenser Bedeutung, diese Wissenslücken zu schließen um sinkende Erträge und Erntequalität zu verhindern, um die Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Produktion in zu Zukunft zu erhöhen, und um den terrestrischen und globalen Si-Kreislauf zu schliessen. Deshalb zielt dieses Projekt darauf ab, (1) innovative, Senken-basierte Extraktionsmethoden in Kombination mit Element- und Isotopenfingerprinting zu verwenden, um die pflanzenverfügbare Si-Fraktion und ihre Quelle im Boden, und (2) die Effekte von Wurzelexudaten und (3) Regenwürmer auf die Löslichkeit und Pflanzenverfügbarkeit von Si im Boden zu bestimmen.