BonaRes (Modul A, Phase 3): INPLAMINT - Erhöhung der landwirtschaftlichen Nährstoffnutzungsefffizienz durch Optimierung von Pflanze-Boden-Mikroorganismen-Wechselwirkungen, Teilprojekt F

Abstract

Die zentrale Hypothese dieses Verbundvorhabens war, dass neuartige Managementstrategien auf der Basis optimierter Interaktionen zwischen Pflanzen und Bodenmikroorganismen der Schlüssel zur Maximierung der Nährstoffeffizienz und der Minimierung der Nährstoffverluste in der Landwirtschaft sind und somit zu mehr Nachhaltigkeit führen können. Die übergeordneten Vorhabenziele waren die Aufklärung der Schlüsselprozesse, die an Nährstoffumsatz und -flüssen im System Pflanze-Boden-Mikroorganismen beteiligt sind, die Bewertung ihrer Bedeutung für eine nährstoffeffiziente landwirtschaftliche Biomasseproduktion, und die Ableitung geeigneter Managementstrategien zur Optimierung landwirtschaftlicher Biomasseproduktion für unterschiedliche Boden- und Klimabedingungen. Das Vorhaben war in drei Phasen von je drei Jahren gegliedert. In Phase III war das Vorhaben in fünf Arbeitspakete untergliedert, die folgende Schwerpunkte hatten: Synthese der in den Phasen I und II gewonnenen Daten und Ergebnisse (WP1), Transfer des in INPLAMINT entwickelten Managementansatzes mit Verwendung von organischen Bodenzusatzstoffen zur Bindung von überschüssigem Stickstoff auf andere Regionen und klimatische Bedingungen in Feld- und Laborversuchen (WP2), Evaluierung der Effekte der Managementmaßnahmen auf Sozioökonomie und Umwelt (WP3), Entwicklung von Managementempfehlungen und Entscheidungshilfen sowie Politikberatung (WP4), und schließlich der Koordination des Vorhabens und der Datenbereitstellung für das BonaRes-Datenzentrum (WP5). Die spezifischen Vorhabenziele des Teilprojekts F im Berichtszeitraum (Phase III) war die Mitarbeit an der Synthese der Ergebnisse der Phasen I und II von INPLAMINT (WP1), die mechanistische Untersuchung von Wurzeldynamiken und Stoffflüssen (C und N) bei Fokuspflanzenarten (vor allem Gerste) unter kontrollierten Bedingungen (controlled experiments) im Labor und im Gewächshaus oder Klimakammer (WP2.4). Hier war ein Kernfokus auf die pflanzliche Reaktion auf Dürre und oder mikrobielle Vielfalt in Phase III. Die Experimente unter kontrollierten Bedingungen im TP F waren komplementär zu den Feldexperimenten zur frühsommerlichen Bodentrockenheit in vier Feldstationen in Deutschland (WP2.4). Hier wurden an vier unterschiedlichen Standorten in Deutschland der Effekt frühsommerlicher Bodentrockenheit auf die Effektivität der organischen Bodenzusatzstoffe hinsichtlich der Binde-, Halte- und Wiederfreisetzungskapazität von Stickstoff und anderen Nährstoffen untersucht. Zudem trug das Teilprojekt F zur Wissensdissemination bei (WP4), wirkte an den BonaRes-Statusseminaren sowie an der Organisation von Workshops und Events mit. The central hypothesis of this joint project was that novel management strategies based on optimized interactions between plants and soil microorganisms are the key to maximizing nutrient efficiency and minimizing nutrient losses in agriculture and can thus lead to greater sustainability. The overall project objectives were to elucidate the key processes involved in nutrient turnover and fluxes in the plant-soil-microorganism system, to assess their importance for nutrient-efficient agricultural biomass production, and to derive appropriate management strategies to optimize agricultural biomass production for different soil and climatic conditions. The project was divided into three phases of three years each. In Phase III, the project was divided into five work packages focusing on the following areas: Synthesis of the data and results obtained in phases I and II (WP1), transfer of the management approach developed in INPLAMINT with the use of organic soil amendments to bind excess nitrogen to other regions and climatic conditions in field and laboratory trials (WP2), evaluation of the effects of management measures on socio-economics and the environment (WP3), development of management recommendations and decision-making aids as well as policy advice (WP4), and finally the coordination of the project and the provision of data for the BonaRes data center (WP5). The specific project objectives of subproject F in the reporting period (Phase III) were to contribute to the synthesis of results of Phases I and II of INPLAMINT (WP1), but especially to contribute towards a better mechanistic understanding of root dynamics of a few focus plant species (barley varieties) in relation to fertilizer/ soil nutrient availability during drought conditions. A key focus here was on effects of drought as well as microbial diversity on plant response, including the interaction effects with wheat-straw as a high carbon amendment to reduce nutrient losses. The experiments under controlled conditions in SP F were complementary to the field experiments on early summer soil drought at four field stations in Germany (WP2.4), where we also contributed to analyzing plant tissue nutrients from the Kiel Experiment. Here, the effect of early summer soil dryness on the effectiveness of high carbon amendments with regard to the binding, retention and re-release capacity of nitrogen and other nutrients was investigated at four different locations in Germany. In addition, subproject F contributed to knowledge diessemination (WP4) and participated in the BonaRes status seminars and the organization of workshops and events. Data from TP F were also uploaded to the BonaRes Data Repository.