Masterarbeit Einfluss von Plantago lanceolata auf Stickstoffumwandlungen und -verluste in Kunstwiesen 100%

Einfluss von Plantago lanceolata auf Stickstoffumwandlungen und -verluste in Kunstwiesen (100%)

Art des Angebots: Masterarbeit

Problemstellung

Kunstwiesen spielen eine zentrale Rolle in der Fruchtfolge: Sie liefern Stickstoff, verbessern die Bodenfruchtbarkeit und fördern die Bodenstruktur. Beim Umbruch nach 1–2 Jahren besteht jedoch ein hohes Risiko für Stickstoffverluste durch Auswaschung und Lachgas-Emissionen. Hier könnte die biologische Nitrifikationshemmung (BNI) eine Lösung bieten. BNI beschreibt die Fähigkeit bestimmter Pflanzen, die Nitrifikation zu verlangsamen, indem sie nitrifizierende Bakterien hemmen – und so Stickstoffverluste reduzieren. Studien zeigen, dass Spitzwegerich (Plantago lanceolata) möglicherweise über ein solches BNI-Potenzial verfügt. Die Integration dieser Pflanze in Klee-Gras-Mischungen könnte daher helfen, die Stickstoffverluste nach dem Umbruch deutlich zu mindern.

BNI beschreibt die Fähigkeit von Pflanzen, die Nitrifikation durch die Hemmung nitrifizierender Bakterien zu verlangsamen, wodurch potenziell Stickstoffverluste reduziert werden können. Bisherige Studien zeigen, dass Spitzwegerich (Plantago lanceolata) BNI-Potenzial besitzt und damit geeignet ist, Stickstoffverluste in Agrarökosystemen zu minimieren.

In der ökologischen Landwirtschaft spielen temporäre Klee-Gras-Wiesen eine wichtige Rolle in der Fruchtfolge. Sie liefern Stickstoff durch die Symbiose mit Leguminosen, verbessern die Bodenfruchtbarkeit und fördern die Bodenstruktur. Diese Kee-Gras-Wiesen werden in der Regel nach 1–2 Jahren umgebrochen, um eine Folgekultur anzubauen. Jedoch besteht nach dem Unterpflügen ein hohes Risiko, dass große Mengen mineralisierten Stickstoffs durch NO3−- Auswaschung und N2O-Emissionen verloren gehen. Die Integration von P. lanceolata in Klee-Gras-Mischungen könnte helfen, diese Stickstoffverluste zu verringern.

Vorgehen/Methode

Im Rahmen eines groß angelegten Topfexperiments (Mikrokosmen) wird der Einfluss von Spitzwegerich auf die Dynamik des N-Kreislaufs in einer Wiesenmischung mit Gras und Klee untersucht. Mittels Markierung mit dem stabilen Stickstoffisotop 15N werden die N-Flüsse zwischen Pflanze, Boden und Atmosphäre untersucht.

Das Experiment ist in drei Phasen unterteilt:

In der Wachstumsphase (G1: Januar – Juni 2026) wird Spitzwegerich gemeinsam mit Gras und Klee in Mikrokosmen kultiviert, um seinen Einfluss auf die Dynamik des Stickstoffkreislaufs während der Wachstumsphase zu bewerten. Zu den wichtigsten Messgrößen gehören die 15N-Aufnahme in die Pflanze, die Konzentration von mineralischem und mikrobiellen N im Boden sowie die Stickstofffixierung durch Klee. Punktuell sollen Lachgasemissionen gemessen werden.

Im Sommer 2026 wird der Umbruch der Kunstwiese simuliert. Dabei wird das Potenzial von Spitzwegerich, Stickstoffverluste nach dem Umbruch zu reduzieren, evaluiert. Dazu sollen Bodeninkubationsversuche durchgeführt werden. Neben dem Mineralisierungsverhalten des Bodens sollen hoch aufgelöst die Lachgasverluste untersucht werden.

Nach dem Umbruch wird in den zuvor für die Wiesenmischungen genutzten Mikrokosmen eine Folgekultur angebaut (G3: Sommer 2026 – Herbst 2026). Ziel ist es, die Nachwirkung von Spitzwegerich auf die Stickstoffverfügbarkeit im Boden und den Ertrag der Folgekultur zu untersuchen.

Der/die Masterstudent*in wird eine Phase der Topfstudie durchführen, Messungen vornehmen, Proben für die Analyse vorbereiten und die Daten statistisch auswerten und visualisieren. Grundlegende Laborfertigkeiten sowie Erfahrung im Umgang mit Daten in R Studio sind erforderlich.

Kontaktperson

Dr. Hanna Frick

Bearbeitungszeitraum

Der Versuch bietet zu verschiedenen Zeitpunkten die Möglichkeit für eine Masterarbeit mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten:

Frühjahr 2026 (Start ab Januar 2026). Stickstoffdynamik und Lachgasverluste in Kunstwiesen mit Spitzwegerich

Sommer 2026 (Start ab Mai/Juni 2026). Stickstoffverluste beim Umbruch von Kunstwiesen mit Spitzwegerich (Bodeninkubationsversuche)

Sommer/Herbst 2026 (Start Juni/Juli 2026). Lachgasverluste und das Wachstum von Sommerweizen als Folgekultur einer Kunstwiese mit Spitzwegerich

Literatur

• Simon, P. L., et al. "The efficacy of Plantago lanceolata for mitigating nitrous oxide emissions from cattle urine patches." Science of the Total Environment 691 (2019): 430-441.
• Frick, H., et al. "Nitrogen dynamics after slurry application as affected by anaerobic digestion, biochar and a nitrification inhibitor." Soil Use and Management 40.1 (2024): e12953.

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