Mikrobielle Gemeinschaftsstruktur und -funktion

Bodenmikroorganismen, ihre Gemeinschaftsstruktur und Funktion beeinflussen die großen biogeochemische Kreisläufe. Wir verwenden molekulare und biochemische Methoden, um die zugrunde liegenden Prozesse aufzudecken. Unser besonderes Interesse gilt der Reaktion von Mikroben auf natürliche und anthropogene Veränderungen unserer Umwelt. Wir untersuchen auch den möglichen Einsatz von Bodenhilfsstoffen, wie z.B. Biokohle, Zeolith und Kompost zur Steigerung der Bodenfruchtbarkeit und der Kohlenstoffspeicherung. Damit streben wir die Förderung nachhaltiger landwirtschaftlicher Produktionssysteme an.

Kontakt: Sophie Zechmeister-Boltenstern und Katharina Keiblinger

Spurengasaustausch zwischen Boden und Atmosphäre und Globaler Wandel

Für die Bekämpfung des Klimawandels ist es wesentlich die Mechanismen des Austausches von Spurengasen zwischen Boden und Atmosphäre zu entschlüsseln - für bewirtschaftete wie für natürliche Ökosysteme. Besonders interessieren uns Rückkopplungen zwischen Globalem Wandel, Landbewirtschaftung und dem mikrobiellen Umsatz klimarelevanter Spurengase (CO2, CH4, N2O, NOx, NH3). In unserer Forschung integrieren wir Laborexperimente, Freilandversuche, ökologische Langzeitbeobachtung und mathematische Modellierung. Damit können wir Erkenntnisse gewinnen, die auch für lange Zeiträume und große Flächen Gültigkeit haben.

Kontakt: Sophie Zechmeister-Boltenstern und Eugenio Diaz-Pines

Stabilisotopenforschung

Wir verwenden die stabilen Isotopen Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel, Wasserstoff und Sauerstoff um Stoffkreisläufe zu erforschen. Uns interessiert besonders, wie forst- und landwirtschaftliche Böden Kohlenstoff speichern und wie diese sowohl auf Schadstoff- als auch auf Düngemitteleinträge reagieren. Mithilfe von Isotopen-Tracing- und Fraktionierungsmodellen verfolgen wir das Verhalten und den Austrag von Schadstoffen. Darüber hinaus untersuchen wir, wie Nutzpflanzen und Böden auf extreme Ereignisse wie Starkregen oder Trockenheit reagieren und welche Inputs oder Maßnahmen zu einer erhöhten systemischen Resilienz gegenüber dem Klimawandel führen. Zur Gewährleistung der Ernährungssicherheit und Authentizität, bestimmen wir die geographische Herkunft von Nahrungs- und Futtermittel sowie von Insektenschädlingen unter Verwendung der natürlichen globalen Muster multielementarer Isotopensignaturen.

Kontakt: Andrea Watzinger und Rebecca Hood-Nowotny

Bodenbildung und Bodenfunktionen

 

Dieser Forschungsschwerpunkt beschäftigt sich mit Faktoren und Prozessen der Bodenbildung und untersucht den Einfluss der Bodenentwicklung und des Bodenmanagements auf ökologische Bodenfunktionen. Der aktuelle Fokus liegt auf der Untersuchung der Bodenressourcen der Galapagos-Inseln und deren Entwicklung über geologische Zeiträume, in verschiedenen Klimazonen sowie unter landwirtschaftlicher Nutzung.

Kontakt: Martin H. Gerzabek und Franz Zehetner

 

Chemical Imaging und biogeochemische Hotspots

Wir entwickeln neuartige Methoden für das 2-D Imaging und Aufklärung biogeochemischer Hotspots im Boden, z.B. um Pflanzenwurzeln (i.e. Rhizosphäre), Dünger Biokohlekörner, oder Schadstoff-freisetzende Partikel. Wir arbeiten insbesondere auch an der Integration und Kombination verschiedener Imaging-Techniken:

  • 2-D Imaging von Hotspots mittels Diffusiver Gradienten in Dünnfilmen (DGT) und darauffolgender Anwendung von Laser Ablation ICP-MS
  • Planare Optoden für das Imaging von pH, Sauerstoff und anderen Faktoren der Nährstoff- und Schadstofflöslichkeit
  • Zymographie für das Imaging von Enzymaktivitäten.

Kontakt: Walter Wenzel and Eva Oburger

Nähr- und Schadstoffe in Boden und Pflanze

Die Abnahme der Vorräte an fossilen Ressourcen für die Düngemittelproduktion erfordert alternative Technologien des Nährstoffrecyclings aus Neben- und Abfallprodukten. Wir beteiligen uns an der Entwicklung derartiger Technologien (z.B. hydrothermale Karbonisierung, HTC) und arbeiten an der Verbesserung von Methoden zur Erfassung der Nährstoffverfügbarkeit in Düngemitteln und im Boden (z.B. Infinite-Senken-basierte Methoden). Weitere Forschungsarbeiten umfassen die Kalibration neuartiger Düngemittel- und Bodentests zur präziseren Bemessung des Düngerbedarfs als Beitrag zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft. Darüber hinaus untersuchen wir das Verhalten und das Management von Metallen bzw. Metalloiden im Boden und in der Rhizosphäre und arbeiten an der Entwicklung von pflanzenbasierten Sanierungsmethoden (Phytosanierung) sowie an Möglichkeiten zur Metallgewinnung aus akkumulierenden Pflanzen (Phytomining).

Kontakt: Walter Wenzel  und Markus Puschenreiter

Schlüsselrolle der Wurzelesxudate in Rhizosphärenprozessen

Dieser interdisziplinäre Forschungsschwerpunkt untersucht die Rolle von Wurzelexsudaten in Pflanzen-Mikroben-Boden-Interaktionen mit Fokus auf:

  • Entwicklung und Anwendung innovativer, boden-basierte Methoden zur Beprobung von Wurzelexsudaten in Kombination mit metabolomischen Fingerabdruck-Analysen.
  •  Untersuchung von Lebensdauer und Funktion von Wurzelexsudaten, einschließlich Mobilisierung von Nährstoffen, mikrobieller Abbaudynamik, Zusammensetzung des Rhizosphärenmikrobioms
  • Verknüpfung von Wurzelexsudation mit biogeochemischen Bodenprozessen und pflanzlicher Genexpression

Kontakt: Eva Oburger und Markus Puschenreiter

Molekülmodellierung des Schadstoffverhaltes in der Umwelt

Dieser Forschungsschwerpunkt untersucht die molekularen Interaktionen von Schadstoffen mit reaktiven Bodenoberflächen. Reaktive Oberflächen werden auf atomarer und molekularer Ebene modelliert und deren Interaktion mit Agrarchemikalien und anderen Schadstoffen mit Hilfe von Methoden der theoretischen Chemie untersucht. Dafür werden sehr genaue und computer-technisch aufwändige quantenchemische Methoden verwendet, wie auch klassische Kraftfeldmethoden zur Untersuchung größerer Systeme, wie dies für bodenkundliche Fragestellungen notwendig ist.

Kontakt: Martin H. Gerzabek und Daniel Tunega