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DiverFarming

Die fortschreitende Intensivierung in der landwirtschaftlichen Praxis durch intensive Mechanisie-rung, exzessive Nutzung von Düngemitteln und Agrarchemikalien sowie Monokulturen hat zu Bodendegradation, verminderter Biodiversität und zunehmenden ökonomischen Risiken für die europäische Landwirtschaft geführt. Das Diverfarming-Konsortium beabsichtigt innovative Bewirtschaftungs- und Agribusiness-Modelle zu entwickeln. Dazu werden diversifizierte Anbausysteme bezüglich ihrer Vorteile bewertet und Beschränkungen abgebaut. ‘Low-input’ Agrarpraktiken werden für sechs pedoklimatische Regionen quer durch die EU angepasst und in Feldexperimenten untersucht.

 

 

Identifizierung und Quellen/Senkeneigenschaften von Dieselruß und Kohle in Böden

Azofarbstoffe als Umweltschadstoffe – Nachweis und Verbleib in Böden sowie resultierende Ökotoxizität

Charakterisierung von Gülle und güllebürtiger gelöster organischer Substanz und ihr Einfluss auf den Transport von Antibiotika in Böden

Lysimeterversuche zum Bodentransport pharmazeutischer Antibiotika mit dem Sickerwasser (mit UFZ, Falkenberg)

Variabilität des Boden-pH bei kontinuierlicher Messung. Mit EcoTech, Bonn.

Zeitliche Feuchtegradienten verändern die Effekte von Veterinärmedikamenten auf die strukturelle Diversität der mikrobiellen Gemeinschaft der Rhizosphäre – GradMic (DFG)

Bewertung organischer Bodensubstanz von Böden auf der Landschafts-Skala durch Kombination nicht-invasiver (spektroskopischer) und invasiver Methoden – SOMScapes (DFG)

Entwicklung und Validierung eines OECD-Prüfrichtlinienentwurfs zum Verhalten von Stoffen in Gülle (UBA)



Effekte von Nanopartikeln in Böden

Nanotechnologie spielt eine immer größere Rolle in der industriellen Produkt- und Prozess- Innova¬tion. Nanotechnologie birgt Umwelt- und Gesundheitsrisiken, was auf die spezifische Reaktivität von Nanopartikeln zurückgeführt werden kann. Durch den zunehmenden Einsatz synthetischer Nanomaterialien ist auch mit deren vermehrtem Eintrag in die Umwelt zu rechnen. Mögliche Eintragspfade von Nanopartikeln in Böden sind trockene und nasse Depositionen und die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlämmen. Die erste veröffentlichte Arbeit zu Effekten von Sibernanopartikeln (AgNP) in Böden zeigte eine signifikante Reduzierung der mikrobiellen Biomasse. Zudem wurden Hinweise auf Veränderungen der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft gefunden. Im Rahmen einer Dissertation im Graduiertenkolleg 1319 werden derzeit Effekte einer kombinierten Applikation von Klärschlamm und AgNP auf die Mikroorganismen, insbesondere auf die funktionelle Diversität, in Böden untersucht. Darüber hinaus liegen bereits Untersuchungen des antioxidativen Enzymsystems in Coelomocyten von Regenwürmern unter dem Einfluss von AgNP vor.


Hänsch, M., Emmerling, C. (2010): Effects of silver nanoparticles on the microbiota and enzyme activity in soil. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 173, 554-558.

Ansprechpartner:

Dipl. Biogeogr. Mathias Hänsch
Prof. Dr. Christoph Emmerling

SOMScapes - Bewertung organischer Bodensubstanz von Böden auf der Landschafts-Skala durch Kombination nicht-invasiver (spektroskopischer) und invasiver Methoden

Bewertung organischer Bodensubstanz von Böden auf der Landschafts-Skala durch Kombination nicht-invasiver (spektroskopischer) und invasiver Methoden

Assessing Soil Organic Matter (SOM) on a Landscape Scale by Combining Non-Invasive (Spectroscopic) and Invasive Methods

Projektträger:  Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Laufzeit: 08/10 bis 08/13

In diesem Forschungsprojekt untersuchen die Fächer Bodenkunde und Fernerkundung interdisziplinär die Quantität sowie Qualität organischer Bodensubstanz auf Landschafts-Skala.

Projektziel:
Das beantragte Projekt zielt darauf ab, das Potenzial der VIS-NIR Spektroskopie zur Erfassung der OBS (quantitativ und qualitativ) auf Landschaftsebene zu bestimmen. Um möglichst detaillierte Informationen über Struktur und Zusammensetzung der OBS zu erhalten, werden Gelände-spektoskopie und die höher auflösenden Labormethoden der VIS-NIR-, FTIR- und Raman Spek-troskopie (FTIRS und Raman erlauben im Gegensatz zur VIS-NIR-Spektroskopie eine Er¬fas¬sung der fundamentalen molekularen Schwingungen), Py-FIMS (molekulare Bausteine der OBS) und klassische nasschemische Verfahren (Pools und Umsatz der OBS) kombiniert. Basie¬rend auf einer repräsentativen Catenen-Beprobung werden chemometrische Schätz¬modelle an¬gestrebt, bei deren Kalibrierung die vorhandenen Zusammenhänge zwischen VIS-NIR und MIR (FTIR, Raman) ausgenutzt werden, z.B. mit den Methoden der 2D-Korre¬la¬tions¬spek¬tros¬ko¬pie und Multi-Block- PLS-Modellen. Dieser Ansatz zielt zusammen mit einem erarbeiteten Prozes¬sierungs-Workflow darauf ab, weitgehend robuste Schätzmodelle für OBS-Para¬me¬ter aufzustel¬len, die sich auch möglichst stabil von der Labor- auf die Feldskala übertragen las¬sen. Da¬rü¬ber hinaus wird die Repräsentativität von OBS an der Boden¬oberfläche (sowohl zeit¬lich als auch im Vergleich zum gesamten oberen Bo¬denhorizont) untersucht, um das Potenzial von feld¬spek¬tros¬kopischen Ansätzen auch unter diesem Aspekt bewerten und somit den Einsatz von tragbaren Spektroradiometern (bzw. von berührungsfrei arbeitenden Fernerkundungssensoren) ver¬bes¬sern zu können. Basierend auf in-situ Spektrometermessungen wird für das Untersu¬chungs¬gebiet (eventuell räumlich stratifiziert) eine flächige Kartierung von OBS-Parameten angestrebt.
DFG TH678/12-1. Verbundprojekt mit M. Vohland, Geoinformatik und Fernerkundung, Universität Leipzig, sowie mit der Abteilung Umweltfernerkundung und Geoinformatik (T. Udelhoven), Universität Trier.

Projektpartner:

J. Schmitt (Synthon GmbH) Heidelberg, Germany

P. Leinweber (STZ Soil Biotechnology) Rostock, Germany


Ansprechpartner:

Prof. Dr. Sören Thiele-Bruhn (thieleuni-trierde)

Prof. Dr. Michael Vohland (vohlanduni-trierde)

Prof. Dr. Christoph Emmerling (emmerlinguni-trierde)

Dipl.- Umweltwiss. Marie Ludwig (marie.ludwiguni-trierde)


GradMic - Veterinary Medicines in soils: "Basic research for risk analysis (FG566-2)"

GradMic - Veterinary Medicinal Effects on the Prokaryotic Structural Diversity in Soil Microcopartments. Subproject of the DFG Research Unit “Veterinary Medicines in soils: Basic research for risk analysis”.

Laufzeit: 01.05.2008 to 01.04.2014

Kurzbeschreibung

Antibiotika üben über Monate negative Wirkungen auf die Biomasse, Aktivität, strukturelle und funktionelle Diversität sowie Resistenz von Bodenmikroorganismen aus. Die FOR566 (2te Phase) hat dies für die Feldskale und –bedingungen bestätigt. Dabei verändern Umweltbedingungen, insbesondere die Bodenfeuchte, die antibiotischen Effekte in unbekannter Weise, was die Dateninter-pretation behindert. In der Rhizosphäre als Brennpunkt mikrobiellen Bodenlebens wurden bei Untersuchung spezifischer mikrobieller Gruppen und spezifischer Wurzelbereiche Effekte von Sulfadiazin (SDZ) auf die strukturelle Diversität ermittelt. Daher sollen im beantragten Projekt die Effekte von SDZ auf die Struktur der Bodenmikroorganismen-Gemeinschaft unter besonderer Berücksichtigung folgender Aspekte untersucht werden: (A) Der Einfluss von Bodenfeuchte-Gradienten und der Befeuchtung auf die Empfindlichkeit der mikrobiellen Gemeinschaft und (B) Effekte in Rhizosphärenboden und an der Rhizoplane von apikalen und alten Wurzelabschnitten. Dies erfolgt in einem dreifachen Ansatz: (i) Erfassung der Dynamik antibiotischer Effekte, moduliert durch Feuchte-Gradienten, durch zeitlich hochaufgelöste Beprobung, (ii) qualitative Bestimmung von SDZ- und Feuchte-Effekten auf die strukturelle Diversität durch vermehrte gruppenspezifische Analysen und (iii) quantitative Bestimmung von SDZ-Effekten mittels qPCR.
DFG TH678/13-1, FOR566 Leitung W. Amelung, INRES-Bodenkunde, RFW Universität Bonn

Ansprechpartner:
Dipl. Biogeogr. Rüdiger Reichel (reicheluni-trierde)
Prof. Dr. Sören Thiele-Bruhn (thieleuni-trierde)

Regionaler Anbau von Energiepflanzen: Rückkopplungen auf Landnutzung, Böden und Biodiversität

Der Ausbau der Biomasseproduktion zur energetischen Nutzung steht zu anderen Flächen­nutzungsansprüchen in Konkurrenz, wie der Lebens- und Futtermittelproduktion, den Land­schafts- und Naturschutzflächen und dem Flächenbedarf für Siedlung, Erholung und Verkehr. Ein besonderer Gesichtspunkt des Flächennutzungswandels durch zunehmenden Energie­pflanzenanbau ist die Entwicklung der betroffenen Böden, insbesondere ihres Humusgehaltes, der Biodiversität und des Erodibili­tätspotenzials. Insbesondere der Humusgehalt und die damit verbun­dene biologische Aktivität sind zentrale Steuerungsgrößen für die C-Sequestrie­rung in Böden. Angesichts steigender Kohlendioxid-Konzentrationen in der Atmosphäre wird nach Möglichkeiten gesucht, CO2 in Böden für längere Zeiträume festzulegen. Es ist bislang ungeklärt, ob und in wie fern durch den Anbau von nachwachsenden Rohstof­fen/Energiepflanzen eine Kohlenstoff-Festlegung in unterschied­lichen Böden möglich ist. Zu diesem Zweck soll die C-Dynamik im Boden unter verschiede­nen Energiepflanzen mit Hilfe der natürlichen 13C-Abundanz untersucht werden. Das Forschungsprojekt widmet sich darüber hinaus verstärkt den Wirkungen des Anbaus von Nachwachsenden Rohstoffen auf die Biodiversität ausgewählter Bodenorganismen.

Ansprechpartner:
Dipl. Biogeogr. Daniel Felten (daniel.feltenuni-trierde);
Prof. Dr. Christoph Emmerling (emmerlinguni-trierde)

Genaustausch und Konnektivität von Lumbricidenpopulationen in Abhängigkeit von der Landnutzung

Im Rahmen des Teilprojektes der Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz wird untersucht, welche Effekte der Flächen­nutzungswandel durch verstärkten Anbau von Energiepflanzen auf ausgewählte Tierarten (Lumbricidae) auf verschiedenen Skalen­ebenen haben wird. Zur Beurteilung der Landschaftspermeabilität werden modernste direkte und indirekte Methoden angewandt, zum Beispiel die Genotypisierung von Individuen mit hochauflösenden genetischen Markersystemen (insb. Mikrosatelliten) sowie die daraus resultierende Schätzung des Genaustausches zwischen Populationen in Abhängigkeit von isolierenden Landschaftsstruk­turen. Es ist zu erwarten, dass verschiedene Arten und Arten­gemeinschaften aufgrund ihrer Biotop­bindungsmuster unterschiedlich auf die sich ändernde Komplexität von Umweltsystemen reagieren.
Basierend auf detaillierte Kartierungen werden durch populationsökologische und -genetische Methoden Habitat spezifische Parameter für wenig mobile Arten (Lumbriciden) ermittelt, welche im Rahmen von Populationsgefährdungsanalysen zur Ableitung der Habitattyp spezifischen Konnektivität einer Modelllandschaft herangezogen werden.

Ansprechpartner: Heiko Strunk; Prof. Dr. Christoph Emmerling E-Mail

Umwelthaftungsrichtlinie und ökologische Relevanz der biologischen Vielfalt in Böden

 

Umwelthaftungsrichtlinie und ökologische Relevanz der biologischen Vielfalt in Böden. Forschungsprojekt im Graduiertenkolleg 1319: Verbesserung von Normsetzung und Normanwendung im integrierten Umweltschutz durch rechts- und naturwissenschaftliche Kooperation

Projektträger: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Laufzeit (erste Phase): 10/06 bis 9/09

 

Kurzbeschreibung:
Die Bedeutung von Regenwürmern im Boden liegt primär in der mechani­schen Zerkleinerung der or­ganischen Abfälle (z.B. Pflanzenrückstände, Exkremente), der Stabilisierung von Aggregaten, der Einmischung organischer Substanz in den Mine­ralbo­den und in der Durchporung des Bodens. Diese Funktionen sind artspezifisch, bzw. abhängig von der Lebensform der Regenwürmer. In Laborexperimenten (Mikrokosmos- und Beobachtungsgefäße) sollen Beziehungen zwischen Funktionen/Leistungen und der Biodiversität beispielhaft für Regenwürmer aufgezeigt werden (Dissertation Gregor Ernst). Dies soll durch eine mul­tiple Steigerung und Kombination von verschiedenen Lebensformen und der gleichzeiti­gen Erfassung von verschiedenen bodenphysikalischen und –chemischen Bo­deneigen­schaften (z.B. Bodenwasserhaushalt, Streuabbau, Aggregatstabilität) für unter­schiedliche Böden erreicht werden. In einer Diplomarbeit (Daniel Felten) wird die Beziehung zwischen der Zusammensetzung der Regenwurmgemeinschaft und Parametern des Bodenwasserhaushaltes [Wassergehalt (TDR-Sonde) und Wasserspannung (Tensiometer)] näher beleuchtet.
Das Projekt weist einen engen Bezug zum Projekt des IUTR: ‚Die biologische Vielfalt als Schutzgut der geplanten Umwelthaftungs-Richtlinie’ (Prof. Marburger) auf.

Ansprechpartner:
Dipl. Umweltwiss. Gregor Ernst (gregor.ernstuni-trierde);
Prof. Dr. Christoph Emmerling (emmerlinguni-trierde)