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Wirkung einer Phosphor- und Schwefeldüngung auf Körnerleguminosen im Biolandbau (BioSulfoPhos)

Das Projekt "Wirkung einer Phosphor- und Schwefeldüngung auf Körnerleguminosen im Biolandbau (BioSulfoPhos)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft Österreich / Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus / Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus. Es wird/wurde ausgeführt durch: Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein (HBLA).Der Anbau von Leguminosen stellt besonders in der Bio-Landwirtschaft ein wesentliches Element dar. Zum einen sind Leguminosen ein wichtiger Bestandteil der Fruchtfolge, speziell in viehlosen Ackerbaubetrieben, da sie durch ihre Fähigkeit, Stickstoff in Symbiose mit Knöllchenbakterien zu binden und somit den Mangel an diesem Nährstoff ausgleichen können und ihn für Folgekulturen nutzbar machen. Jedoch bedingen sie größere Fruchtfolgeabstände als zum Beispiel Getreide. Darüber hinaus spielen Körnerleguminosen als qualitativ hochwertige Quellen für Protein und Fett im Futter speziell von Monogastriern eine tragende Rolle und tragen somit zur geschlossenen Kreislaufwirtschaft bei. Durch die verbreitete Kultivierung von Körnerleguminosen soll eine vollständige Eigenversorgung mit Protein in Österreich angestrebt werden, und so eine Unabhängigkeit von Importen erreicht werden. Die durch inländische Produktion abdeckbare Versorgung erreicht derzeit maximal dreiviertel des Bedarfs. Daneben sind die Kulturen Sojabohne und Lupine auch für die menschliche Ernährung sehr gut einsetzbar und Lieferanten von qualitativem Eiweiß. Für das Wachstum, die Qualität und einen dementsprechenden Ertrag sowie effizienter Nutzung von Stickstoff sind Phosphor und Schwefel sehr bedeutend. Phosphor ist ein essentielles Element für alle Lebewesen und wird auch in der Biologischen Landwirtschaft als Dünger angewendet, welcher derzeit aus endlichen mineralischen Ressourcen gewonnen wird. Im Boden beziehungsweise in den meisten verfügbaren Düngern liegt es in Form von Phosphaten vor und wird in dieser Form über die Wurzeln aus dem Boden aufgenommen. Eine wesentliche Rolle spielt dabei hier die Symbiose mit Mykorrhizapilzen. Ein weiterer wichtiger Weg zur Aufschließung von Phosphat in pflanzenverfügbare Form spielt Schwefelsäure. Der als Elementarschwefel ausgebrachte Dünger wird über Thiobakterien in pflanzenverfügbare Form umgebaut. Die Schwefelsäure ermöglicht auch einen besseren und schnelleren Aufschluss des Phosphors, damit dieser besser für die Pflanzen verfügbar ist. Phosphor spielt im Energietransfer der Pflanze eine sehr grundlegende Rolle und behindert bei einem Mangel das über- und unterirdische Wachstum sowie Bestocken der Pflanzen, den Prozess der Photosynthese, Ein- und Verlagerung von Zucker sowie vieles mehr. Ein Mangel kann sich weiters auch in rötlicher Verfärbung der Blätter zeigen, hervorgerufen durch Anthocyane. Andererseits wird bei manchen Pflanzen das Wurzelwachstum durch Phosphormangel teils sogar verstärkt. Speziell bei Leguminosen ist der Bedarf an Phosphor für die Wurzelentwicklung und den Energiehaushalt erhöht gegenüber zum Beispiel Pflanzen aus der Familie der Süßgräser. Phosphor liegt im Boden in beträchtlicher Menge häufig gebunden vor und obwohl Pflanzen spezielle Strategien haben ihn zu lösen, ist nur ein kleiner Teil davon direkt für das Wachstum verfügbar. (Text gekürzt)

Dynamics of soil structure and physical soil functions and their importance for the acquisition of nutrients from the subsoil

Das Projekt "Dynamics of soil structure and physical soil functions and their importance for the acquisition of nutrients from the subsoil" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Professur für Bodenkunde.Subsoils are an often neglected nutrient source for crops. The mobilisation and use of this potential nutrient source is an important factor in sustainable land use. Nutrient accessibility, release, and transport are strongly dependent on soil structure and its dynamics controlled by spatiotemporally variable physical functions of the pore network. A well structured soil, for example, with numerous interconnected continuous biopores will enhance root growth and oxygen availability and hence nutrient acquisition. In contrast to soils with a poorly developed structure nutrient acquisition is limited by restricted root growth and reduced aeration. The goal of this research project is to investigate different preceding crops and crop sequences in developing characteristic biopore systems in the subsoil and to elaborate their effect on the functional performance of pore networks with respect to nutrient acquisition. The main research question in this context is how soil structure evolves during cultivation of different plant species and how structure formation influences the interaction of physical (water and oxygen transport, shrinking-swelling) biological (microbial activity, root growth) and geochemical processes (e.g. by creating new accessible reaction interfaces). In order to study and quantify pore network architectures non-invasively and in three dimensions X-ray computed microtomography and 3D image analysis algorithms will be employed. The results will be correlated with small- and mesoscale physical/chemical properties obtained from in situ microsensor (oxygen partial pressure, redox potential, oxygen diffusion rate) and bulk soil measurements (transport functions, stress-strain relationships) of the same samples. This will further our process understanding regarding the ability of various crop sequences to form biopore systems which enhance nutrient acquisition from the subsoil by generating pore network architectures with an efficient interaction of physical, biological and geochemical processes.

Die Rolle von Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau

Das Projekt "Die Rolle von Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH, Institut für Virologie.Die Verunreinigung unserer Wasserressourcen mit organischen Schadstoffen, wie etwa Öl-bürtigen Kohlenwasserstoffen, ist ein ernstzunehmendes Problem und hat vielerorts bereits zu einer chronischen Belastung des Grundwassers geführt. Der biologische Abbau ist der einzige natürliche Prozess, der im Untergrund zu einer Schadstoffreduktion führt. Als Steuergrößen gelten hier die Anwesenheit von Abbauern (Mikroorganismen) und die Verfügbarkeit von Elektronenakzeptoren und Nährstoffen. In den letzten Jahren wurde zudem die Bedeutung dynamischer Umweltbedingungen (z.B. Hydrologie) als wichtige Einflussgröße erkannt. Ein wichtiger Aspekt wurde jedoch bisher nicht in Betracht gezogen, nämlich die Rolle der Viren bzw. Phagen. Viren sind zahlenmäßig häufiger als Mikroorganismen und ebenso ubiquitär vorhanden. Mittels verschiedener Mechanismen können sie einen enormen Einfluss auf die mikrobiellen Gemeinschaften ausüben. Einerseits verursachen sie Mortalität bei ihren Wirten. Andererseits können sie über horizontalen Gentransfer den Wirtsstoffwechsel sowohl zu dessen Vorteil als auch Nachteil modifizieren. In den vergangenen Jahren konnten verschiedene mikrobielle Phänomene der Aktivität von Viren zugeschrieben werden. Die klassische Ansicht, dass Viren ausschließlich Parasiten sind, ist nicht mehr zutreffend. Als Speicher und Überträger von genetischer Information ihrer Wirte nehmen sie direkten Einfluss auf biogeochemische Stoffkreisläufe sowie auf die Entstehung neuer Schadstoffabbauwege. Biogeochemische Prozesse in mikrobiell gesteuerten Ökosystemen wie dem Grundwasser und die dynamische Entstehung und Anpassung an neue Nischen als Folge von Veränderungen der Umweltbedingungen kann nur verstanden werden, wenn der Genpool in lytischen und lysogenen Viren entsprechend mit berücksichtigt wird. Das Projekt ViralDegrade stellt Paradigmen in Frage und möchte eine völlig neue Perspektive hinsichtlich der Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau eröffnen, welche zur Zeit noch als Black Box behandelt werden. ViralDegrade postuliert, dass Viren (i) durch horizontalen Gentransfer und den Einsatz von metabolischen Genen den Wirtsstoffwechsel modulieren (Arbeitshypothese 1) und (ii) für den temporären Zusammenbruch von dominanten Abbauerpopulationen und, damit verbunden, für den Wechsel zwischen funktionell redundanten Schlüsselorganismen verantwortlich sind (Arbeitshypothese 2). Sorgfältig geplante Labor- und Felduntersuchungen und vor allem der kombinierte Einsatz von (i) neu entwickelten kultivierungsunabhängigen Methoden, wie etwa dem Viral-Tagging, und (ii) ausgewählten schadstoffabbauenden aeroben und anaeroben Bakterienstämmen, garantieren neue Erkenntnisse zur Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau sowie ähnlichen mikrobiell gesteuerten Prozessen. Ein generisches Verständnis der Vireneinflüsse wird zudem zukünftig neue Optionen für die biologische Sanierung eröffnen.

Der Einfluss von Licht auf die mikrobielle Eisen(II)-Oxidation in Süßwassersedimenten

Das Projekt "Der Einfluss von Licht auf die mikrobielle Eisen(II)-Oxidation in Süßwassersedimenten" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Geomikrobiologie.Der biogeochemische Eisenkreislauf stellt ein wichtiges Reaktionsnetzwerk dar, welches einen direkten Einfluss auf umweltrelevante Prozesse in Sedimenten hat. Eisen(II)-oxidierende und Eisen(III)-reduzierende Bakterien kontrollieren zu großen Teilen die (Im)Mobilisierung von Eisen in Sedimenten. Unser klassisches Verständnis vom sedimentären Eisenkreislauf beschreibt, dass die Hauptsubstratquelle (Eisen(II) für Eisen(II)-oxidierende Bakterien die mikrobiellen Eisen(III)-reduktion ist, welcher typischerweise in tieferen Zonen von Redox-stratifizierten Sedimenten ansässig ist. Bislang wurde der Prozess der Eisen(III)-Photoreduktion nicht als signifikante Eisen(II) Quelle in limnische Sedimente betrachtet. In dem beantragten Forschungsprojekt, stellen wir die Hypothese auf, dass die Photoreduktion von Eisen(III) in limnischen Sedimenten eine zusätzliche Eisen(II)-Quelle für Eisen(II)-oxidierende Bakterien in den obersten (teilweise) oxischen und Lichtdurchfluteten Sedimentschichten darstellt. Zu diesem Zweck werden wir hochaufgelöste Licht und geochemische Messungen (O2, gelöstes Fe(II), pH, H2O2) mit Mikrosensoren durchführen und die Eisenmineralogie als Funktion der Lichtqualität (Wellenlänge) und Lichtquantität (Intensität) in Süßwassersedimenten bestimmen. Darüber hinaus werden wir den Einfluss von natürlichen organischen Material auf die Eisen(III)-Photoreduction untersuchen. Zusätzlich werden wir die Rolle von reaktiven Sauerstoffspezies auf die Bioverfügbarkeit von produzierten Eisen(II) in oxischen Sedimenten bestimmen. Dieses Forschungsprojekt untersucht einen Prozess der bislang in Sedimenten vernachlässigt wurde und öffnet die Türen zu einem neuen Verständnis des biogeochemischen Eisenkreislaufs und den assoziierten Eisen(II) Stoffflüssen entlang sedimentärer Redoxgradienten.

14C content of specific organic compounds in subsoils

Das Projekt "14C content of specific organic compounds in subsoils" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität zu Köln, Institut für Geologie und Mineralogie.Organic matter (OM) composition and dynamic in subsoils is thought to be significantly different from those in surface soils. This has been suggested by increasing apparent 14C ages of bulk soil OM with depth suggesting that the amount of fresh, more easily degradable components is declining. Compositional changes have been inferred from declining ä13C values and C/N ratios indicative for stronger OM transformation. Beside these bulk OM data more specific results on OM composition and preservation mechanisms are very limited but modelling studies and results from incubation experiments suggest the presence and mineralization of younger, 'reactive carbon pool in subsoils. Less refractory OM components may be protected against degradation by interaction with soil mineral particles and within aggregates as suggested by the very limited number of more specific OM analysis e.g., identification of organic compound in soil fractions. The objective of this project is to characterize the composition, transformation, stabilization and bioavailability of OM in subsurface horizons on the molecular level: 1) major sources and compositional changes with depth will be identified by analysis of different lipid compound classes in surface and subsoil horizons, 2) the origin and stabilization of 'reactive OM will be revealed by lipid distributions and 14C values of soil fractions and of selected plant-specific lipids, and 3) organic substrates metabolized by microbial communities in subsoils are identified by distributional and 14C analysis of microbial membrane lipids. Besides detailed analyses of three soil profiles at the subsoil observatory site (Grinderwald), information on regional variability will be gained from analyses of soil profiles at sites with different parent material.

Vernetzungs- und Transfervorhaben TransPhoR: BMBF - Fördermaßnahme Regionales Phosphor-Recycling, Teilprojekt 1

Das Projekt "Vernetzungs- und Transfervorhaben TransPhoR: BMBF - Fördermaßnahme Regionales Phosphor-Recycling, Teilprojekt 1" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungsinstitut für Wasser- und Abfallwirtschaft e.V. an der RWTH Aachen University.

Vernetzungs- und Transfervorhaben TransPhoR: BMBF - Fördermaßnahme Regionales Phosphor-Recycling, Teilprojekt 3

Das Projekt "Vernetzungs- und Transfervorhaben TransPhoR: BMBF - Fördermaßnahme Regionales Phosphor-Recycling, Teilprojekt 3" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: HGoTECH GmbH.

Impact of urbanisation on the allergenicity of birch pollen grains

Das Projekt "Impact of urbanisation on the allergenicity of birch pollen grains" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität München, Fakultät für Medizin, Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie am Biederstein.Evidence is compelling for a positive correlation between urbanisation and increment of allergic sensitisation and diseases. The reason for this association is not clear to date. Some data point to a pro-allergic effect of anthropogenic factors on susceptible individuals. Data analysing the impact of environmental - natural and anthropogenic - factors on the allergenicity of allergen carriers such as pollen grains are scarce, and if applicable only taken from in vitro experimental designs. This study will analyse one of the most common allergy inducers in northern Europe - the birch pollen. Under natural exposure conditions, birch pollen will be analysed with respect to their allergenicity. Within an interdisciplinary research team this study will evaluate the effect of natural (e.g. soil, climate, genetic background) and anthropogenic (e.g. traffic pollutants) factors on birch pollen in a holistic approach including analysis of allergen bioavailability, release of pollen associated lipid mediators from birch pollen grains, in vitro immunostimulatory activity and in vivo allergenic potential. These data collected in the time course of three years will significantly add to our understanding how urbanisation and climate change influence the allergenicity of birch pollen and will help us in the future to set up primary prevention studies.

Der Einfluss von Regenwuermern auf die Bioverfuegbarkeit von Bentazon und seiner Abbauprodukte im Boden

Das Projekt "Der Einfluss von Regenwuermern auf die Bioverfuegbarkeit von Bentazon und seiner Abbauprodukte im Boden" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Zoologisches Institut I.Viele Pflanzenschutzmittel bilden nicht extrahierbare Rueckstaende im Boden, die konventionellen analytischen Methoden nicht zugaenglich sind. Untersuchungen dieser Pestizidfraktion deuten darauf hin, dass die Belastung des Bodens mit Pflanzenschutzmitteln bisher moeglicherweise unterschaetzt wurde. Das Herbizid Bentazon wird im Boden ueberwiegend in Huminstoffe eingebaut. Da Regenwuermer grosse Bedeutung fuer die Umsetzung organischer Materialien, insbesondere Huminstoffen, haben, wird in Laborexperimenten der Einfluss dieser Tiergruppe auf die Bindung von radioaktiv markierten Bentazonrueckstaenden untersucht. Ferner werden Veraenderungen des Metabolitspektrums im Boden und die Verteilung von Bentazon in Regenwuermern analytisch und autoradiographisch erfasst.

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - Integrated Ocean Drilling Program/Ocean Drilling Program (IODP/ODP), Teilprojekt: Molekulare Lebenssignaturen und Umwandlungen von organischem Material nahe des Temperaturlimits von Leben, IODP Exp. 370

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - Integrated Ocean Drilling Program/Ocean Drilling Program (IODP/ODP), Teilprojekt: Molekulare Lebenssignaturen und Umwandlungen von organischem Material nahe des Temperaturlimits von Leben, IODP Exp. 370" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften.Exp. 370 diente der Erforschung des oberen Temperaturlimits der Tiefen Biosphäre vor dem Kap Muroto im Nankai Graben vor Japan. Dieser Standort ist charakterisiert durch einen extrem hohen Wärmefluss und sehr hohe Temperaturen, die an der Grenzfläche des Sediments zur Kruste bis zu 120 Grad C erreichen können. Dies entspricht der Maximaltemperatur bei der Leben bisher im Labor nachgewiesen wurde. Dieser Temperaturbereich umfasst ebenfalls den Bereich in dem Katagenese stattfindet, der thermische Zerfall von organischem Material zu flüssigen und flüchtigen Kohlenwasserstoffen. Es wird vermutet, dass dieses durch Katagenese gebildete labile und sauerstoffreiche oxidierte organische Material eine direkte Nahrungsquelle für die Mikrobengemeinschaften in diesen Sedimenten ist und somit eine direkte Kopplung der abiotischen und biotischen Zone darstellt. Die Hauptfragen in diesem Projekt sind: Welche und wieviele Mikroorganismen befinden sich in den Sedimenten nahe des Temperaturmaximums mikrobiellen Lebens? Bis in welche Tiefe, und können diese nachgewiesen werden? Wie ist mikrobielles Leben an diese extremen Bedingungen angepasst? Welche bioverfügbaren Verbindungen werden bei erhöhten Temperaturen aus dem organischen Material freigesetzt und inwieweit stellen diese eine Verknüpfung der tiefen Geo- und Biosphäre im Nankai Graben dar? Hierfür wird ein umfassender geochemischer Ansatz vorgeschlagen, der zum einen das Erstellen von Tiefenprofilen molekularer Lebenssignaturen vorsieht und zum anderen diese mit einer detaillierten Charakterisierung von löslichem und unlöslichem organischen Material (Kerogen) verknüpft. Diagnostische Biomoleküle wie z.B. intakte polare Membranlipide und Chinone werden hierbei mittels ultra-sensitiven massenspektrometrischen Methoden identifiziert und quantifiziert. Qualität und Bioverfügbarkeit des organischen Materials bei erhöhten Temperaturen soll mit einer Kombination aus Elementaranalyse und massenspektrometrischen, spektroskopischen und pyrolytischen Methoden untersucht werden. Zusätzlich wird die Bildung von potentiellen organische Substrate für die Mikrobengemeinschaften mittels wässriger Pyrolyse in Laborversuchen getestet. Diese Arbeiten stehen im direkten Bezug zu fundamentalen Fragen der Erforschung der Tiefen Biosphäre und versprechen wichtige Einblicke in Hinblick auf die Verteilung von tief versenktem Leben und der Faktoren welche dessen Ausbreitung limitiert.

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