INPLAMINT - Increasing agricultural nutrient-use efficiency by optimizing plant–soil-microorganism interactions; TP D (UCo)

Abstract

Das Projekt INPLAMINT untersucht innovative Strategien zur Steigerung der Nährstoffnutzungseffizienz (NUE) in der Landwirtschaft durch die Optimierung der Interaktionen zwischen Pflanzen, Boden und Bodenmikroorganismen. Ein Schwerpunkt liegt auf dem gezielten Einsatz von kohlenstoffreichen Bodenzusatzstoffen (High-Carbon Amendments, HCA), insbesondere Stroh, zur Bindung überschüssigen mineralischen Stickstoffs nach der Ernte, um Nährstoffverluste und umweltschädliche Auswaschungen zu reduzieren. Feldversuche an vier unterschiedlichen Standorten in Deutschland mit variierenden Bodentypen und Klimabedingungen zeigten, dass die Effekte der HCA stark von Boden- und Düngemanagement abhängen. Zusätzlich wurden die Auswirkungen von Trockenperioden auf das Bodenmikrobiom umfassend analysiert. Die Studien verdeutlichen, dass Trockenheit die Aktivität der mikrobiellen Biomasse und die Stabilität von Nährstoffpools beeinflusst, während die Gesamtbiomasse oft resilient bleibt. Durch den Einsatz der Kinetischen Substrat-induzierten Respirationsmethode (KSIR) in Kombination mit molekularen Analysen (RNA/DNA-Verhältnis, Metatranskriptomik) konnten aktive und dormante Mikroorganismenanteile quantifiziert und funktionelle Genexpressionsänderungen zu Trockenstress und HCA-Behandlung nachvollzogen werden. Die gewonnenen Ergebnisse liefern wertvolle Einblicke in mikrobiell gesteuerte Nährstoffkreisläufe und die Rolle von HCA für die Stickstoffretention und bei der Verbesserung der mikrobiellen Resilienz gegenüber Klimastress. Die systematische Synthese aller Projektdaten ermöglicht evidenzbasierte Handlungsempfehlungen für ein nachhaltiges und klimaresilientes Nährstoffmanagement in der Landwirtschaft. Durch die Verknüpfung ökologischer, agronomischer und sozioökonomischer Aspekte leistet INPLAMINT einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Flächennutzung und zum Bodenschutz.