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Gesetzliche Grundlagen und Arbeitshilfen für den Bodenschutz

Historische und aktuelle Entwicklungen Rechtsvorschriften Arbeitshilfen Weitere Informationen Historie und Entwicklungen des deutschen Bodenschutzrechts Ursprünglich, vor dem Inkrafttreten des Bundes-Bodenschutzgesetzes im Jahr 1999, fiel der Bodenschutz, sofern keine spezielleren Regelungen in anderen Rechtsgebieten wie dem Wasserrecht existierten, als staatliche Aufgabe in die allgemeine Gefahrenabwehr. Der Bodenschutz wurde von den zuständigen Behörden durch das allgemeine Polizei- und Ordnungsrecht i. V. m. dem Berliner Wassergesetz (BWG) vollzogen. Mit Inkrafttreten des Berliner Bodenschutzgesetzes (BlnBodSchG) vom 10. Oktober 1995 änderte sich im Land Berlin die Verwaltungspraxis. Das Berliner Bodenschutzgesetz mit seinen Anordnungsbefugnissen und Maßnahmen zur Gefahrenabwehr wurde seitdem als speziellere Regelung herangezogen. Neben der Bekämpfung von aktuellen Schadensereignissen war eine wesentliche Aufgabe die Erfassung der Altlasten(verdachts)flächen, deren Erkenntnisse in das spätere Bodenbelastungskataster (BBK) eingeflossen sind. Seit dem Inkrafttreten des Bundes-Bodenschutzgesetzes (Gesetz zum Schutz vor schädlichen Bodenverunreinigungen und zur Sanierung von Altlasten ( Bundes-Bodenschutzgesetz – BBodSchG ), verkündet am 17. März 1998 und materiell am 1. März 1999 in Kraft getreten) war das Berliner Bodenschutzgesetz von 1995 weitestgehend obsolet geworden. Durch das Bundes-Bodenschutzgesetz wurden im Jahr 1999 die Voraussetzungen für einen wirksamen Bodenschutz und die Sanierung von schädlichen Bodenveränderungen geschaffen. Zweck des Gesetzes ist es, bundesweit nachhaltig die Funktionen des Bodens zu sichern oder wiederherzustellen. Hierzu sind schädliche Bodenveränderungen abzuwehren, der Boden und schädliche Bodenveränderungen sowie hierdurch verursachte Gewässerverunreinigungen zu sanieren und Vorsorge gegen nachteilige Einwirkungen auf den Boden zu treffen. Bei Einwirkungen auf den Boden sollen Beeinträchtigungen seiner natürlichen Funktionen sowie seiner Funktion als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte soweit wie möglich vermieden werden. Die Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) vom 9. Juli 2021 rundete als untergesetzliches Regelwerk das Bundes-Bodenschutzgesetz aus dem Jahr 1999 ab. Die BBodSchV in der Fassung vom 9. Juli 2021 fasst die Regelung zum Auf- und Einbringen von Materialien neu (§§ 6 - 8 BBodSchV) und erweitert den Anwendungsbereich um den Bereich unterhalb und außerhalb einer durchwurzelbaren Bodenschicht. Sie enthält zudem Regelungen zum physikalischen Bodenschutz, zur bodenkundlichen Baubegleitung und zur Gefahrenabwehr bei Erosion durch Wasser und Wind. Die BBodSchV n. F. ist am 1. August 2023 in Kraft getreten. § 28 BBodSchV enthält zum Teil Übergangsregelungen. Da dem Bundesgesetzgeber für den Bodenschutz nach Art. 74 Abs. 1 Nr. 18 GG eine konkurrierende Gesetzgebungsbefugnis zusteht, hatte das Land Berlin die Befugnis zur Gesetzgebung solange und soweit der Bund von seiner Gesetzgebungszuständigkeit nicht Gebrauch gemacht hatte. Der Spielraum für die Länder ist nunmehr in § 21 BBodSchG (aber auch in §§ 9 Abs. 2 Satz 3, 10 Abs. 2, 11 und § 18 Satz 2 BBodSchG) festgelegt. Bodenschutz ist grundsätzlich Aufgabe der Länder, die allerdings durch das Bodenschutzgesetz und durch die Bodenschutzverordnung des Bundes gebunden sind. Zur Koordination der Länder, auch mit dem Bund, gibt es die “ Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO). Wichtiges Instrument der LABO ist das Länderfinanzierungsprogramm (LFP), aus dem Projekte zur Forschung und Entwicklung für Bodenschutz und Altlastensanierung finanziert werden. Die Ergebnisse dieser Projekte können bei der Geschäftsstelle des LFP heruntergeladen werden. Am 18. September 2019 ist die Novelle des Berliner Bodenschutzgesetzes (Bln BodSchG) vom 24. Juni 2004, zuletzt geändert durch Gesetz vom 5. September 2019, in Kraft getreten. Das Gesetz füllt seit 2004 den verbleibenden Regelungsrahmen des BBodSchG aus und regelt insbesondere folgende Bereiche: Melde-, Auskunfts- und Duldungspflichten, Ordnungswidrigkeiten sowie Bodeninformationssysteme. Mit der Novelle zum Berliner Bodenschutzgesetz hat der Berliner Landesgesetzgeber die Einführung einer Ermächtigungsgrundlage (vgl. § 1 Abs. 4 Bln BodSchG) zur Erstellung einer Bodenschutzkonzeption und zur Einrichtung von Bodendauerbeobachtungsflächen geschaffen. Nach § 18 Satz 2 BBodSchG i. V. m. § 8 Bln BodSchG ist das Land Berlin, vertreten durch die für Bodenschutz zuständige Senatsverwaltung, ermächtigt, durch Rechtsverordnung die Anforderungen an die Sachkunde, Zuverlässigkeit und gerätetechnische Ausstattung der Sachverständigen und Untersuchungsstellen, die Aufgaben nach dem Bundes-Bodenschutzgesetz oder nach dem Bln BodSchG und den Rechtsverordnungen wahrnehmen, zu regeln. Die erlassene Verordnung über Sachverständige und Untersuchungsstellen im Sinne von § 18 des Bundes-Bodenschutzgesetzes vom 21. Oktober 2006 (Bln BodSUV) wurde zuletzt mit der Verordnung vom 24. Mai 2024 geändert. Im Vollzug des Bodenschutzrechts ergeben sich zahlreiche Aufgaben, mit denen Sachverständige bzw. Untersuchungsstellen betraut werden können, wie z. B. die Gefährdungsabschätzung nach § 9 Abs. 2 BBodSchG, das Erstellen von Sanierungsuntersuchungen und Sanierungsplänen gemäß § 13 Abs. 2 BBodSchG und das Durchführen von Eigenkontrollmaßnahmen nach § 15 Abs. 2 Satz 1 BBodSchG. Im Bedarfsfall können sich weitere Tätigkeitsfelder für die Sachverständigen und Untersuchungsstellen ergeben. Die erlassene Verordnung soll gewährleisten, dass im Land Berlin im Vollzug des Bodenschutz- und Altlastenrechts einheitliche Anforderungen für die Sachverständigen und Untersuchungsstellen sowie deren Aufgabenerfüllung gelten, die von fachkundiger Stelle kontrolliert werden. Dies dient der Sicherung einer gleichmäßig hohen Qualität der Arbeiten zur Umsetzung des Bodenschutzrechts und trägt dazu bei, unnötige Kosten durch unsachgemäße Sachverständigentätigkeit bzw. Laborarbeit zu vermeiden. Das Zulassungsverfahren für die Sachverständigen wird von der Industrie- und Handelskammer zu Berlin (IHK) übernommen; Untersuchungsstellen bedürfen einer entsprechenden Akkreditierung. Entwicklungen des europäischen Bodenschutzrechts seit dem Jahr 2020 In der Europäischen Union (EU) hat der Bodenschutz in den vergangenen Jahren eine Stärkung in der politischen und gesellschaftlichen Wahrnehmung der europäischen Institutionen, insbesondere der EU-Kommission, des EU-Parlaments und des Rates der EU, erfahren. Die Europäische Kommission hat am 17. November 2021 die EU-Bodenstrategie für 2030 vorgelegt. Darin ist die Vision dargestellt, dass sich bis 2050 alle Bodenökosysteme in der EU in einem gesunden Zustand befinden. Die Bodenstrategie 2030 rückt den Boden in den Fokus als Schlüssel zur Lösung der anstehenden aktuellen ökologischen und sozioökonomischen Herausforderungen: Erreichen von Klimaneutralität und Klimaresilienz, Entwicklung einer sauberen und kreislauforientierten (Bio-)Ökonomie, Umkehr des Biodiversitätsverlusts, Schutz der menschlichen Gesundheit, Aufhalten der Wüstenbildung und Umkehr der Bodendegradation. Die EU-Bodenstrategie für 2030 ist neben der EU-Biodiversitätsstrategie 2030, der Strategie „Vom Hof auf den Tisch“, dem Null-Schadstoff-Aktionsplan und der EU-Strategie für die Anpassung an den Klimawandel Bestandteil des europäischen Grünen Deals der EU-Kommission. Abgesehen von einigen geltenden EU-Rechtsvorschriften (u. a. der Klärschlammrichtlinie, der Rechtsakte der Gemeinsamen Agrarpolitik, der Umwelthaftungsrichtlinie, der LULUCF-Verordnung, der Verordnung zur Wiederherstellung der Natur), die für den Bodenschutz relevant sind, kam es auf EU-Ebene nie zu einem gemeinsamen Konsens, einen angemessenen Rechtsrahmen zu schaffen, der dem Boden ein ähnliches Schutzniveau wie den Medien Wasser und Luft ermöglicht. In den letzten Jahren sind das Wissen über Böden und ihre Wertschätzung für die Bewältigung der Klima- und Biodiversitätskrise erheblich gewachsen. Die EU-Kommission hat hierzu im Juni 2023 einen Legislativvorschlag für ein sogenanntes Bodenüberwachungsgesetz (Richtlinie (EU) 2025/2360) veröffentlicht. Nach der Einigung im Trilog-Verfahren im April 2025 und einer Zustimmung des Umweltausschusses des EU-Parlamentes im Juni 2025 nahm der Rat der EU die Richtlinie (EU) 2025/2360 am 29. September 2025 förmlich an. Deutschland stimmte dabei aufgrund von Vorgaben aus dem Koalitionsvertrag als einziges Land dagegen. Am 23. Oktober 2025 stimmte das EU-Parlament dem finalen Text in seiner Plenarsitzung offiziell zu. Am 16. Dezember 2025 trat die Richtlinie (EU) 2025/2360) dann offiziell in Kraft. Bis Dezember 2028 müssen die EU-Mitgliedstaaten die Vorgaben der EU-Richtlinie nun in nationales Recht überführen (Transpositionsfrist). In dem Zeitraum vom 2024 bis 2030 müssen die ersten europaweiten Messzyklen zur Bodengesundheit auf Basis harmonisierter Mindeststandards durchgeführt werden. Bis Dezember 2031 müssen die EU-Mitgliedstaaten dann ihren ersten offiziellen Bericht zur Bewertung der Bodengesundheit an die EU-Kommission übermitteln. Die geltenden Rechtsvorschriften im Bereich Bodenschutz gliedern sich auf in das Internationale Recht , Europarecht , Bundesrecht und Landesrecht . Sie werden ergänzt um dazugehörige Arbeitshilfen. Die folgenden Arbeitshilfen stellen eine Auswahl der für das Land Berlin besonders relevanten Arbeitshilfen in Bezug auf den Vorsorgenden Bodenschutz und die Altlastenbearbeitung dar. Weitere Arbeitshilfen für den Bereich Bodenschutz sind auf der LABO-Homepage der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO) sowie auf der LAWA-Homepage der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) zu finden. InformationsSystem zur Qualitätssicherung bei der AltlastenBearbeitung (ISQAB) Das InformationsSystem zur Qualitätssicherung bei der AltlastenBearbeitung (ISQAB) ist ein Projekt des Ständigen Ausschusses Altlasten der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz. Es soll Vollzugsbehörden einen Überblick über Regularien (z. B. Länderverordnungen) und Methoden (z. B. Sickerwasserprognose) hinsichtlich der Bewertung und Sanierung von Altlasten sowie schädlichen Boden- und Grundwasserveränderungen geben. Es beinhaltet Verweise und Verlinkungen auf aktuelle Arbeitshilfen und vollzugsrelevante behördliche Dokumente.

Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000 - Auswertung: BK50 Humusgehalt in Masseprozent

Die Auswertung Humusgehalt in Massenprozent auf Basis der Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000 (BK50) zeigt den Anteil der organischen Substanz (Humus) in Massenprozent für die Horizonte der Leitprofile der BK50. Der Humusgehalt im Boden beschreibt den Anteil fein zersetzter abgestorbener Pflanzen und Tierreste, der im Boden als organisches Material eingebaut ist. Zur Bestimmung des Humusgehalts werden die Klassenmittelwerte nach der Einteilung der Humusstufen gemäß Bodenkundlicher Kartieranleitung (5. Auflage, KA5) für die Horizonte ausgegeben. Humus ist ein wichtiger Indikator für die Bodengesundheit, die Bodenfruchtbarkeit, die Wasser und Nährstoffspeicherung, die Strukturstabilität und auch für die biologische Aktivität. Die Auswertung zeigt nur Klassenmittelwerte und ist daher nicht so exakt wie die Bestimmung durch Bodenprobenahme und Laboranalyse. Die Auswertung kann für die Beurteilung der Standortqualität und als Eingangsdatensatz für weitere Modellierungen genutzt werden.

Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000 - Auswertung: BK50 Humusgehalt in Masseprozent (WMS Dienst)

Die Auswertung Humusgehalt in Massenprozent auf Basis der Bodenkarte von Niedersachsen 1 : 50 000 (BK50) zeigt den Anteil der organischen Substanz (Humus) in Massenprozent für die Horizonte der Leitprofile der BK50. Der Humusgehalt im Boden beschreibt den Anteil fein zersetzter abgestorbener Pflanzen und Tierreste, der im Boden als organisches Material eingebaut ist. Zur Bestimmung des Humusgehalts werden die Klassenmittelwerte nach der Einteilung der Humusstufen gemäß Bodenkundlicher Kartieranleitung (5. Auflage, KA5) für die Horizonte ausgegeben. Humus ist ein wichtiger Indikator für die Bodengesundheit, die Bodenfruchtbarkeit, die Wasser und Nährstoffspeicherung, die Strukturstabilität und auch für die biologische Aktivität. Die Auswertung zeigt nur Klassenmittelwerte und ist daher nicht so exakt wie die Bestimmung durch Bodenprobenahme und Laboranalyse. Die Auswertung kann für die Beurteilung der Standortqualität und als Eingangsdatensatz für weitere Modellierungen genutzt werden.

Radikalbildung durch Kupferausbringung in landwirtschaftlich relevanten tonreichen Böden und ihre ökotoxikologischen Folgen

Nachhaltige Landwirtschaft agiert in einem Spannungsfeld zwischen Produktivität und Erhalt der Bodengesundheit. Kupfer wird in großem Umfang als Fungizid und Düngemittel eingesetzt, hat jedoch auch negative Auswirkungen auf die Bodengemeinschaft. Kupfertoxizität wird in der Regel durch Adsorption im Boden und Aufnahme durch Organismen erklärt, aber die Möglichkeit anderer toxischer Pfade, z. B. die Bildung von Radikalen, wird noch nicht in Betracht gezogen. Die Relevanz von Radikalen im Boden wurde zuvor in unseren Studien gezeigt, in denen Nanopartikel auf Kupferbasis bei sehr niedrigen, umweltrelevanten Konzentrationen negative Effekte auf Bodenorganismen hatten, einschließlich Reaktionen in deren antioxidativem System. Überraschenderweise war dies nur bei stark adsorbierenden, tonreichen Böden der Fall, die für die Landwirtschaft sehr relevant sind. Die Kombination von Kupfer und Ton in Böden ist in der Lage, reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zu bilden oder weit verbreitete polyaromatische Schadstoffe in umweltbeständige freie Radikale (EPFR) umzuwandeln, die negative Folgen für Bodenorganismen, aber auch für die menschliche Gesundheit haben können. Die Bildung dieser Radikale beruht auf Elektronentransferprozessen, bei denen Übergangsmetalle wie Kupfer oder Eisen (insbesondere in nanopartikulärer Form), Tonminerale und organische Stoffe als Quelle und/oder Transporteur von überschüssigen Elektronen dienen. Alle diese Stoffgruppen kommen natürlich im Boden vor, werden aber auch durch landwirtschaftliche Aktivitäten eingebracht. In diesem Projekt werde ich mehrere repräsentative Stoffgruppen kombinieren, die ein landwirtschaftliches Bodensystem simulieren und für die Radikalbildung relevant sind. Das radikalbildende Potenzial sowohl natürlicher als auch anthropogener Stoffe, d.h. verschiedener Arten von Ton- und Eisenmineralen, organischer Substanz und anthropogenem Kupfer, wird einzeln und in Kombination ermittelt. Die Radikalbildung wird chemisch untersucht, indem die ROS- und EPFR-Bildung in künstlichen Bodenlösungen und Böden gemessen wird, aber auch biochemisch und ökologisch anhand der antioxidativen und Fitness-Reaktion von Springschwänzen (Folsomia candida). Um die Laborergebnisse auf die Freilandsituation zu übertragen, werden die Faktoren, die im Labor als am auffälligsten identifiziert wurden, zur Identifizierung potenzieller radikalbildender Hotspots im Feld verwendet; dabei werden Podsole mit Fluvisolen (schwankendere Redoxbedingungen aufgrund ihrer Nähe zu Flüssen) im Hinblick auf die Korrelation zwischen ihren Bodeneigenschaften und dem Auftreten von ROS und EPFR verglichen. Die Identifizierung der Bodenfaktoren für die Radikalbildung im Labor und auf dem Feld wird Auswirkungen auf den Bodenschutz, die Risikobewertung von Nanopestiziden und die landwirtschaftliche Bewirtschaftung haben und direkte Empfehlungen für eine nachhaltige Bewirtschaftung des Bodens mit Hinblick auf deren Potenzial zur Radikalbildung ermöglichen.

Das Nahrungsnetz des Bodens als Werkzeug zur Biokontrolle von Wurzelgallnematoden

Viele räuberische Bodenmilben sind Generalisten und fressen diverse Nahrungsorganismen, was sie zu exzellenten Kandidaten für die biologische Schädlingsbekämpfung macht. Ihr Einfluss auf oberirdische Schädlinge ist gut bekannt; Raubmilben als natürliche Feinde für unterirdische Schädlinge sind dagegen wenig untersucht. Das geplante Projekt hat das Ziel das Nahrungsnetz in landwirtschaftlichen Böden, insbesondere die trophischen Beziehungen zwischen Mikroorganismen, freilebenden Nematoden (FLN) und Raubmilben, für die biologische Kontrolle von Wurzelgallnematoden (RKN) zu nutzen. Wir postulieren, dass FLN eine qualitativ hochwertige Nahrung (u.a. aufgrund ihres Gehaltes an omega 3 Fettsäuren) für Milben darstellen, welche die Fitness und damit die Biokontrolle durch diese Räuber erhöhen. Diese trophischen Interaktionen werden in vier Arbeitspaketen im Labor, Gewächshaus und Freiland untersucht. Salat dient als Modellpflanze, da alle in Israel und Palästina angebauten Sorten anfällig für RKN sind, was zu Ernteverlust führt. Kompost der Schwarzen Soldatenfliegenlarven (BSFL, Hermetia illucens) dient als Substrat zur Zucht der FLN sowie als organischer Dünger in den Experimenten. BSFL ist eine nachhaltige Lösung für das landwirtschaftliche Management von Tier- und Pflanzenabfall, mit Potential als Bodenverbesserer im ökologischen Landbau. Folgende Forschungsfragen sollen untersucht werden: 1) Welche FLN und Milbenarten kommen natürlicherweise gemeinsam in landwirtschaftlichen Flächen vor und bieten damit ein gutes Potential für die Biokontrolle? 2) Welche FLN Arten führen zur stärksten Erhöhung der Räuberfitness (z.B. Reproduktion, Biomasse) und stellen diese FLN, bei Anwesenheit von RKN, eine alternative Nahrung für Milben dar? 3) Welche getrennten und synergistischen Wirkungen haben die mit BSFL assoziierten Mikroorganismen, und deren Nematoden-Grazer, auf die Populationsdichte der Raubmilben, die Fitness der Pflanzen und die RKN Biokontrolle durch Milben? 4) Welchen Einfluss hat BSFL Ausbringung als landwirtschaftliche Praxis auf die Biokontrollfunktion der Milben sowie auf die Bodengesundheit, Pflanzenresistenz gegenüber Blattherbivoren und Ernteertrag? Die anvisierte Trilaterale Kooperation wird somit autochthone FLN und räuberische Bodenmilben für die Biokontrolle von RKN identifizieren, evaluieren und etablieren. Dies wird nachhaltige landwirtschaftliche Strategien fördern, welche von Erzeugern in Israel und Palästina angewandt werden können.

Nachhaltigkeitsbewertung der Bewässerungslandwirtschaft: Rebound-Effekte im halbtrockenen Usbekistan

Hauptziel des Projektantrages ist die Untersuchung der Nachhaltigkeit der Bewässerungslandwirtschaft in den semiariden Regionen Usbekistans durch die Bewertung neuer wassersparender Technologien und ihrer Rebound-Effekte mit Fokus auf Belastungen durch den Klimawandel. Das spezifische Ziel besteht darin, die Auswirkungen der Einführung wasser- und energiesparender Bewässerungstechnologien zu untersuchen und mögliche Rebound-Effekte zu quantifizieren. Die spezifischen Projektaktivitäten sind in vier Arbeitsprogramme gegliedert: (1) Bestandsaufnahme und vorbereitende Arbeiten - eine allgemeine Analyse der aktuellen Situation bei der Einführung von Bewässerungstechnologien und Auswahl von Fallstudien; (2) Dokumentation und Bewertung von wasser- und energiesparenden Technologien; (3) Untersuchung einer Ex-ante-Folgenabschätzung für ein nachhaltiges Wasser- und Energiemanagement, einschließlich möglicher Rebound-Effekte sowie Projektionen für die Zukunft mit Stakeholdern; (4) Synthese und Validierung der Ergebnisse der Folgenabschätzung und Identifizierung von Schlüsselfaktoren für ein nachhaltiges Management von wasser- und energiesparenden Technologien. Innovative Ansätze, wie die Fuzzy-set qualitative comparative analysis (fsQCA) und das Water Evaluation and Planning System (WEAP)-Modell, werden für die Kontextanalyse eingesetzt und mit einer gut etablierten partizipativen Folgenabschätzungsmethode kombiniert.Das vorgeschlagene Forschungsprojekt wird einen Beitrag zu den Zielen der Initiative "Grünes Zentralasien" leisten, insbesondere im Hinblick auf eine effizientere Wassernutzung und bessere technische Lösungen. Eine kürzlich von der usbekischen Regierung ergriffene Initiative - die Verabschiedung der Strategie zur Entwicklung der Wasserressourcen 2020-2030, die vorsieht, dass bis 2030 wassersparende Bewässerungstechnologien auf 2 Mio. ha (ca. 50 % der gesamten bewässerten Fläche) installiert werden sollen - wird die Landwirte wahrscheinlich dazu ermutigen, diese Technologien einzusetzen. Allerdings können diese Reformen auch zu einem Anstieg des Wasser- und Energieverbrauchs bei der Nahrungsmittelproduktion führen. Es gibt immer mehr Belege dafür, dass Effizienzverbesserungen bei der Bewässerungswassernutzung mit Rebound-Effekten einhergehen können, d.h. mit Verhaltensänderungen bei Landwirten und Verbrauchern, die die erwarteten Ressourceneinsparungen ganz oder teilweise ausgleichen. Daher sollten die Forschungsergebnisse zum Ex-ante-Wasserverbrauch und zur Rehabilitierung und Erhaltung der Bodengesundheit in den Trockengebieten Usbekistans evidenzbasiertes Wissen über die beabsichtigte und tatsächliche Nachhaltigkeit von neu installierten wasser- und energiesparenden Technologien liefern.

Gemeine Nachtkerze (Oe-nothera biennis) und Kleine Bibernelle (Pimpinella saxifraga) für neue Wertschöpfungsketten in der Lausitz, TP3: Pflanzliche Inhaltsstoffe und Optimierung der Keimfähigkeit - In-noWert FhG

Schwerpunktprogramm (SPP) 2322: Systemökologie von Böden - das Mikrobiom und die Randbedingungen modulieren die Energieentladung, Teilprojekt: Zellökonomische und bioenergetische Implikationen mikrobieller Kooperation in Böden

Das Bodenmikrobiom ist zentral für den Bodenkohlenstoffkreislauf. Seine energetische und Substratnutzungseffizienz hat daher großen Einfluss von Bodengesundheit bis hin zum globalen Klima. Die hohe Diversität und das nahezu unbegrenzten Kooperationspotential der Bodenmikroorganismen stellen eine Herausforderung für die Charakterisierung des Mikrobiomes und seiner Kohlenstoff- und Energienutzungseffizienz (CUE und EUE). Diese Projekt untersucht die zunehmend in den Fokus rückenden kooperative Interaktionen, im speziellen Metabolitaustausch (ein Mikroorganismus konsumiert das metabole Produkt eines anderen) und gemeinsame Nutzung extrazellulärer Enzyme (ein Mikroorganismus profitiert vom monomeren Produkt des Exoenzymes eines anderen Mikroorganismus). Wir postulieren, dass a) Metabolitaustausch die CUE und EUE erhöht, da nur ein reduziertes Spektrum intrazellulärer Enzyme für den Metabolismus benötigt wird und eine verbesserte Spezialisierung auf bestimmte Stoffwechselwege erfolgen kann, und dass b) die gemeinsame Enzymnutzung ebenso CUE und EUE erhöht, da weniger ähnliche Isoenzyme produziert werden und stattdessen hocheffiziente Enzyme den Substratabbau dominieren. WP 1 trennt mittels tiefer Metagenom- und Transkriptomsequenzierung die beiden Kooperationsmechanismen, während WP2 dann kontrastierende Böden in Bezug auf diese inkubiert um den Zusammenhang zwischen CUE, EUE und der Substratnutzungseffizienz (SUE) zu eruieren. WP3 nutzt metabole Flussmodellierung und DNA und RNA Stabilisotopenmarkierung (SIP) um die zugrundeliegenden Mechanismen zu verifizieren. In WP4 wird die Koaleszenz mikrobieller Gemeinschaften eingesetzt um herauszufinden ob die Merkmalsvielfalt oder die kooperativen Interaktionen maßgeblich für hohe Nutzungseffizienzen verantwortlich sind. WP5 schließt sich dem Zentralexperiment zu funktioneller Komplexität an und bestimmt CUE,das metabole Netzwerk und die mikrobiellen Interaktionen um den Einfluss der Komplexität von Gemeinschaften und von ökologischen Störungen auf Nutzungseffizienzen zu ermitteln. Damit wird das Projekt neue und dringend erforderliche Erkenntnisse bezüglich mikrobieller Interaktionen und dem Kohlenstoffkreislauf liefern. Es wird einen fokusierten, ökologisch-integrativen Beitrag zum SPP „Soil Systems“ leisten, welcher in seiner ökologischen Relevanz aber auch über das reine Bodenökosystem hinaus geht.

Flussauen als Hotspots für die (Ko-)Proliferation von Antibiotika- und Metallresistenzgene in der Umwelt

Kontaminanten mit antimikrobiellen Eigenschaften wie Schwermetalle und Antibiotika stellen eine erhebliche Bedrohung für die Bodengesundheit dar. Während Schwermetalle oft als Altlasten betrachtet werden, handelt es sich bei Antibiotika um aufkommende Kontaminanten. Flussaueflächen, die sich zwischen schadstofftransportierenden Flüssen und landwirtschaftlichen Flächen befinden, sind potenzielle Hotspots für das gleichzeitige Auftreten und die Vermehrung von Schwermetall-Resistenzgenen (HRGs) und Antibiotika-Resistenzgenen (ARGs). Diese Studie zielt darauf ab, die Rolle von Flussaueflächen als Kontaktzonen für das gleichzeitige Auftreten und die Bewegung von Antibiotika und Schwermetallen sowie der damit verbundenen Resistenzen zu untersuchen. Wir nehmen an, dass Resistenzgene gegen einen Kontaminanten in Anwesenheit des anderen Kontaminanten in Flussaueflächen verbreitet werden, da beide Resistenzen aus unterschiedlichen Quellen in die Flussaueflächen gelangen und auf denselben mobilen genetischen Elementen auftreten. Drei Forschungsziele werden verfolgt: Bestimmung der Häufigkeit und Verteilung von HRGs und ARGs in Flussaueflächen und deren Verteilung entlang entgegengesetzter Antibiotika- und Schwermetallgradienten. Erforschung der Anpassung von Flussaue-Graslandschaften an die Co-Kontamination mit Schwermetallen und Antibiotika sowie Untersuchung der Bewegung von Resistenzgenen. Bewertung des Einflusses der Rhizosphäre auf die Vermehrung von ARGs und HRGs unter Einwirkung eines der Kontaminanten. Das vorgeschlagene Forschungsprojekt umfasst Felduntersuchungen zur Messung von Schwermetall- und Antibiotikakonzentrationen sowie zur Quantifizierung der entsprechenden Resistenzgene. Es werden zusätzliche Faktoren untersucht, die die Ausbreitung von Resistenzgenen beeinflussen, einschließlich Bodengeochemie, Biotopart, Klima und Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaft. Ein Modellversuch mit einem Flussauenstreifen wird durchgeführt, um die Bewegung und den Abbau von Resistenzgenen zu beurteilen. Die Anpassung der mikrobiellen Gemeinschaften wird mittels Amplicon-Sequenzierung analysiert und die Rolle der Rhizosphäre-Prozesse bei der Vermehrung von Resistenzgenen wird bewertet. Die Ergebnisse dieser Studie tragen zu einem besseren Verständnis der Faktoren bei, die das gleichzeitige Auftreten und die Vermehrung von ARGs und HRGs in Flussaueflächen beeinflussen.

Catch-cropping as an Agrarian Tool for Continuing Soil Health and Yield increase

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