The relevance of root growth for spatiotemporal patterns of chemical gradients in the rhizosphere

Abstract

The soil ecosystem provides space for complex, interlinked biochemical and biophysical processes which, in their entirety, ensure human nutrition, e.g. in the form of agricultural systems. Plant roots play a dominant role in the regulation of many soil processes alongside a multitude of other soil organisms. The rhizosphere, influenced by plant roots, plays a key role in nutrient uptake and carbon sequestration. This work investigates how roots and root hairs interact with differently textured soil. The results show a plastic response to soil texture and altered nutrient uptake due to root hairs. In summary, this work provides an insight into the complex field of soil-plant interaction at different scale levels. In addition to new scientific findings, a new approach for the non-destructive investigation of chemical gradients in the 3D context of the rhizosphere is presented.

Das Ökosystem Boden bietet Raum für komplexe, ineinandergreifende biochemische und biophysikalische Prozesse, die in ihrer Gesamtheit z.B. in Form von Agrarsystemen die Ernährung des Menschen sichern. Pflanzenwurzeln spielen neben einer Vielzahl anderer Bodenlebewesen eine dominante Rolle bei der Regulation vieler Bodenprozesse. Die Rhizosphäre, beeinflusst von Pflanzenwurzeln, spielt eine Schlüsselrolle bei Nährstoffaufnahme und Kohlenstoffbindung. Diese Arbeit untersucht, wie Wurzeln und Wurzelhaare mit unterschiedlich texturiertem Boden interagieren. Die Ergebnisse zeigen eine plastische Reaktion auf die Bodentextur und eine veränderte Nährstoffaufnahme bedingt durch Wurzelhaare. Zusammenfassend bietet diese Arbeit einen Einblick in das komplexe Feld der Boden-Pflanzen-Interaktion auf verschiedenen Skalenebenen. Neben neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen wird ein neuer Ansatz zur nahezu zerstörungsfreien Untersuchung chemischer Gradienten im 3D-Kontext der Rhizosphäre vorgestellt.