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Titelaufnahme

Titel
Bacterial nitrogen cycles in agricultural settings / eingereicht von Katrin Ripka
VerfasserRipka, Katrin
Begutachter / BegutachterinSessitsch, Angela
GutachterSessitsch, Angela
Erschienen2010
UmfangIII, 140 Bl.. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2010
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Stickstoff-Zyklus / landwirtschaftliche Böden / Ammonium Oxidierer / Denitrifizierer
Schlagwörter (EN)Nitrogen Cycle / agricultural soils / ammonia oxidizers / denitrifiers
Schlagwörter (GND)Ackerboden / Stickstoffkreislauf / Mikrobiozönose / Ammoniumoxidierer / Denitrifizierende Bakterien
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-17168 Persistent Identifier (URN)
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Bacterial nitrogen cycles in agricultural settings [1.35 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Mikrobielle Gemeinschaften im Boden spielen eine bedeutende Rolle bei der Umsetzung von Bodennährstoffen, so auch Stickstoff (N) und damit verbundenen N-Verlusten in landwirtschaftlichen Böden. Wie eine Vielzahl oft eng miteinander verknüpfter Parameter, die diese Organismengruppen beinflussen und zu Änderungen in Anzahl und Zusammensetzung führen, zusammenspielen, ist großteils noch ungeklärt. Um tiefere Einblicke in diese `biotic-black box` zu erlangen, wurden Ammonium-oxidierende und denitrifizierende mikrobielle Gemeinschaften in verschiedenen Bodentypen, unter verschiedenen Stickstoff-Düngevarianten und Bepflanzung mit unterschiedlichen Kultivaren von Gerste, teils in Kombination mit wachstumsfördernden Bakterien, untersucht. Mittels kultivierungs-unabhängiger molekularer Methoden wurden Struktur- und Abundanzänderungen verfolgt und mit diversen Bodenparametern korreliert. Bodentextur und Unterschiede in Kohlenstoff und Stickstoffpools bestimmen die Unterschiede in denitrifizierenden und nitrifizierenden Gemeinschaftsstrukturen und Abundanzen. Ammonium Beigabe induzierte Veränderungen der Zusammensetzung und Erhöhung der Quantität der Ammuniumoxidiererenden Bakterien (AOB). Diese Effekte zeigte sich verstärkt in Bulk Boden, aber auch in geringerem Ausmaß im Rhizosphären-Boden. Inokulation mit PGPB führte zu einer Vermehrung von AOBs. Ammonium oxidierende Archaea (AOA) hingegen varierten in Struktur und Abundanz in Ammonium- als auch in Nitrat-behandelten Böden, mit verstärkten Effekten bei Nitrat-Düngung. In den untersuchten Böden spielten daher vermutlich AOBs die größere Rolle bei der Umwandlung von Ammonium. Die genaue Rolle der AOAs ist noch unklar und erfordert weiterführende Studien. Denitrifizierer unterschieden sich in mit Gerste bepflanzten Böden im Vergleich zu brachliegenden Kontrollen abhängig vom Bodentyp. Das Alter der Pflanze spielte eine größere Rolle als die N Form mit der gedüngt wurde, da mit Zunahme der Pflanzenbiomasse auch die Abundanz der Denitrifizierer anstieg.

Zusammenfassung (Englisch)

Even though soil microbial communities play an essential role in nitrogen (N) conversion processes in arable soils, parameters and drivers influencing the diversity, activity and quantity of these communities are still a biotic-black-box. Thus, in a first approach, from five different arable soils an extensive biochemical dataset was correlated to abundance and structure of functional bacterial and archaeal marker genes in order to get a deeper insight in microbial N cycling. In two follow up greenhouse pot experiments more specifically the effects on ammonia oxidizing and denitrifying communities upon application of different forms of mineral fertilizer, growth of different barley genotypes combined with inoculation with a plant growth promoting bacterium (PGPB) were tested on bulk and rhizospheric soils. Community structures and abundance of ammonium oxidizing bacteria (AOB) and archaea (AOA) as well as denitrifying bacteria were determined using a culture-independent approach targeting molecular marker genes. Soil texture and differences in C and N pool sizes mainly account for differences in denitrifier and nitrifier community structure and abundance. Nitrifier and denitrifier diversity and abundance in agricultural soils are differentially influenced by specific soil characteristics. Ammonium amendment induced changes in ammonia oxidizing bacterial (AOB) community composition and an increase in abundance in bulk soil and rhizosphere, with changes in AOB numbers lagging behind relative to changes in soil ammonium. More pronounced increases in AOB abundance were found in bulk soil but AOB numbers were also enhanced in the rhizosphere upon plant inoculation with a PGPB. AOA numbers varied in abundance in both ammonium and nitrate amended soils, also each treatment shifted the AOA composition. Alltogether AOA underwent shifts in correspondence with soil nitrate rather than ammonium. AOB were thus considered as the main agents responsible for fertilizer ammonium oxidation, while the roles of AOA in soil N cycling still need to be clarified. Community structures of denitrifiers were found to differ in soils planted with barley relative to unfertilized and unplanted control soils depending on soil type. Plant age rather than N amendment showed to be the decisive factor introducing an increase in denitrifying communities.