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Wurzeln und Rhizosphäre verbinden den Boden mit dem oberirdischen Teil eines Ökosystems. Wurzeleigenschaften und Rhizosphären-Prozesse spielen deshalb eine Schlüsselrolle innerhalb der biogeochemischen Kreisläufe von Kohlenstoff, Nährstoffen und Wasser. Sie bestimmen auch weitgehend die Reaktion und Resilienz (die Fähigkeit, sich von Störungen zu erholen) von Pflanzen auf Bodenbedingungen, welche beispielsweise durch den Klimawandel verändert wurden.
Wurzeln, die verborgene Hälfte der Pflanzen, erfüllen vielfältige Funktionen. Durch Feinwurzeln werden Wasser und Nährstoffe, z.B. Stickstoff, Phosphor und Kalium, aufgenommen. Grobwurzeln stabilisieren den Boden und den oberirdischen Teil von Bäumen. Alle Wurzeln speichern Kohlenstoff-Verbindungen. Wenn sie absterben, werden sie damit zu einer bedeutenden Quelle von Humus. Die meisten Feinwurzeln von Bäumen werden durch Mykorrhiza-Pilze kolonisiert. Durch das dichte Netzwerk an feinen pilzlichen Hyphen wird dem Baum ein grösseres Bodenvolumen für die Aufnahme von Nährstoffen und Wasser erschlossen.
Die Rhizosphäre ist derjenige Teil des Bodens in unmittelbarer Nachbarschaft von Wurzeln, welcher durch deren Aktivität stark beeinflusst wird. Die Aufnahme von Nährstoffen und Wasser durch die Wurzeln führt zu entsprechender Verarmung der Rhizosphäre. Die Ausscheidung organischer Substanzen («Wurzel-Exsudate») in die Rhizosphäre kann die Verfügbarkeit von Nährstoffen erhöhen, aber auch toxische Bedingungen entschärfen. Ausserdem stimulieren Wurzelexsudate die mikrobielle Aktivität in der Rhizosphäre und beeinflussen dort die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft.
Grundlegende Referenzen zur Rhizosphäre: Luster und Finley 2006; Luster et al. 2009; Luster 2010 (Publikationen siehe Tabelle unten)
Wir untersuchen Wurzeleigenschaften, Wurzelumsatz und Rhizosphären-Prozesse innerhalb verschiedener Forschungsthemen, darunter (für Publikationen, siehe Tabelle unten):
- Kohlenstoff-Speicherung in Böden: Brunner et al. 2013; Solly et al. 2015, 2018; Gavazov et al. 2018, 2022
- Reaktion von Bäumen auf Trockenheit und geringes Nährstoffangebot: Herzog et al. 2014; Brunner et al. 2015, 2019; Hagedorn et al. 2016; Meller 2019; Joseph et al. 2020; Meller et al. 2020; Vogt 2021
- Migration von Pflanzen aufgrund klimatischer Veränderungen: Solly et al. 2017; Hagedorn et al. 2019; Adamczyk et al. 2021.
- Treibhausgas-Emissionen aus Böden naturnaher Ökosysteme: Ley et al. 2018; Ley 2022.