Kvävedynamik och mikrobiell biogeografi i baljväxters rhizosfär

Baljväxters kvävefixering i symbios med rhizobium-bakterier bidrar både till baljväxternas egna kvävebehov och med kväve som kan tas upp av samodlade och efterföljande grödor. Men kväverika baljväxtrötter och andra växtdelar kan också leda till risk för kväveförluster, genom till exempel nitratläckage och lustgasavgång via mikrobiell aktivitet. Detaljerad kunskap om rotzonens kväveomsättning är därför nödvändig för att kunna optimera utnyttjandet av baljväxters kvävefixering och minimera riskerna för negativa miljöeffekter orsakade av kväveförluster. Projektet kombinerar detaljerade mätningar och geografiska analyser på millimeternivå för att med hög upplösning kartlägga olika kemiska och biologiska faktorers roll för kväveomsättningen och kväveförlusternas omfattning vid odling av baljväxter. Detaljerade och icke-destruktiva studier av den markkemiska miljön och kväveomsättningen i jord olika nära rötter och rotknölar genomförs genom odling i rhizoboxar – odlingslådor försedda med en plexiglasfront som gör det möjligt att noggrant följa rottillväxt och rotknölars förekomst och aktivitet. Ammoniak- och ammoniumhalt, pH och syrgashalt mäts med tvådimensionella optiska sensorer, optoder, som placeras på insidan av plexiglaset i kontakt med jord och rötter. Mätningarna kan upprepas många gånger med samma optod, så att kväveomsättning och variationer i pH och syresättning kan följas över tiden. Vid odlingens slut kommer små jordprover samlas från det kartlagda området och förekomsten av mikroorganismer som genomför olika steg i markens kväveomsättning analyseras med DNA-teknik. Det föreslagna projektet är nyskapande i ansatsen att kombinera optod-teknik, molekylärbiologisk kartläggning av mark-mikrofloran och GIS i relation till kvävefixeringsaktiviteten i baljväxters rotzon. Resultaten kommer att ha stor betydelse för strävan att definiera skötselåtgärder som optimerar utnyttjandet av kvävefixering och minimerar risken för miljöstörande kväveförluster i baljväxtbaserade odlingssystem.

Projektet är finansierat av Stiftelsen Oscar och Lili Lamms minne

Projekttid: 2012-2013

Projektansvarig: Georg Carlsson.
Projektledare: Georg Carlsson.
Övriga medverkande: Sara Hallin (SLU, inst. för mikrobiologi), Niklas Strömberg (SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut).

Publiceringar: