Böden sind für unser Klimasystem von zentraler Bedeutung. Sie dienen als Speicher enormer Mengen an Kohlenstoff in organischen Verbindungen. Wie groß das Reservoir letztendlich ist, hängt vom Kohlenstoffeintrag und -austrag in und aus dem Boden ab. Der Klimawandel verändert die Dynamik dieser Kohlenstoffflüsse. Dies kann, je nach Region, dazu führen, dass den Böden durch verstärktes Pflanzenwachstum mehr Kohlenstoff zugeführt wird oder durch erhöhte Abbauraten mehr Kohlenstoff in die Atmosphäre verloren geht. Es besteht aber nicht nur durch den Klimawandel die Gefahr, dass der Boden einen Teil des gespeicherten Kohlenstoffs und damit an Funktionalität verliert. Die Kohlenstoffspeicherung wird insbesondere auch von der Art und Weise der Bodennutzung durch den Menschen beeinflusst.

Der Umsatz von organisch gebundenem Kohlenstoff im Boden erfolgt im Wesentlichen durch Mikroorganismen. Grundsätzlich werden mikrobielle Prozesse im Boden durch einen Temperaturanstieg beschleunigt. Allerdings können längere Trockenphasen, wie sie in Zukunft häufiger auftreten werden, den mikrobiellen Umsatz von Kohlenstoff limitieren. Neben diesen Faktoren ist aber auch das Zusammenspiel von Pflanzen und Mikroorganismen von zentraler Bedeutung. Mikroorganismen im Boden sind oft durch den Mangel an leicht verfügbarem Kohlenstoff als Nahrungs- und Energiequelle eingeschränkt. Über Wurzelausscheidungen (Exsudate) versorgt die Pflanze die Mikroorganismen jedoch mit leicht verfügbaren Kohlenstoffverbindungen. Dadurch wird der Bereich um die Wurzeln herum, die Rhizosphäre, zu einem Hotspot mikrobieller Umsatzprozesse. Die Pflanzen profitieren im Gegenzug von einer besseren Versorgung mit Nährstoffen, die bei den Abbauprozessen freigesetzt werden.

In MYCO-SoilC geht es um Pilze, die in Symbiose mit Pflanzen leben, der sogenannten Mykorrhiza, und ihre Funktion für die Kohlenstoffspeicherung im Boden. Diese Pilze sind im Gegensatz zu den meisten anderen Mikroorganismen im Boden nicht in ihrer Kohlenstoffversorgung limitiert. Sie erhalten Kohlenstoff etwa in Form von Zucker aus der Photosynthese von der Pflanze und liefern der Pflanze im Gegenzug Nährstoff. Im Projekt untersuchen wir Interaktionen zwischen Pflanzen und Pilzen und ihre Bedeutung für den Kohlenstoffeintrag und Umsatz im Boden. Es geht im Allgemeinen um die Rolle der Mykorrhiza für Wechselwirkungen und Rückkopplungen zwischen atmosphärischem CO₂ und organischem Kohlenstoff im Boden und dementsprechend auch um Prozesse, die zur Kohlenstoffspeicherung in Böden führen und dadurch dem Klimawandel entgegenwirken.

Über die Pilznetzwerke fließt sehr viel Kohlenstoff, den die Pflanzen zuvor der Atmosphäre entzogen haben, in den Boden. Zudem spielen die Pilze selbst eine wichtige Rolle beim Abbau organischer Verbindungen. Verschiedene Typen der Mykorrhiza, wie arbuskuläre und Ektomykorrhiza, unterscheiden sich dabei stark in Bezug auf die Kohlenstoffspeicherung im Boden. So steigt beispielsweise der Kohlenstoffvorrat im Oberboden mit zunehmendem Anteil an Pflanzen, die eine Symbiose mit Ektomykorrhiza-Pilzen eingehen. Völlig unklar ist bislang jedoch, ob hier ein kausaler Zusammenhang besteht. Wir wollen mit unserer Forschung den Einfluss der verschiedenen Mykorrhizatypen auf Bodenprozesse und insbesondere auf die Menge und die Stabilität des Bodenkohlenstoffs untersuchen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden es ermöglichen, das Potenzial der Böden zur Speicherung von Kohlenstoff im Kontext des globalen Wandels genauer vorherzusagen und daraus Strategien für eine nachhaltige Bodennutzung abzuleiten.

Unser Ziel ist es, mit neuen innovativen Technologien die Menge des Kohlenstoffeintrags von der Pflanze in den Boden über verschiedene Pilze zu quantifizieren. Mit unserem Forschungsprojekt möchten wir zudem zu einem besseren Verständnis der Bedeutung von Pflanze-Pilz-Interaktionen für die Kohlenstoffspeicherung im Boden beitragen.

Interview: Beatrix Boldt