Das Projekt "Monitoring der Umweltwirkungen von gentechnisch veränderten Organismen in Baden-Württemberg - Methodenetablierung und Aufnahme der 'Baseline'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Bodenbiologie durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Definition einer Baseline zu bodenmikrobiellen Eigenschaften von 18 Grünlanddauerbeobachtungsflächen Baden-Württembergs als Grundlage zum Monitoring von gentechnisch veränderten Organismen (GVO). Daneben sollen Methoden etabliert werden, um künftig ein praktikables und kostengünstiges Verfahren des Umweltmonitorings zu ermöglichen. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die funktionelle Charakterisierung (Bodenenzymaktivität) der Mikroorganismengemeinschaft des Bodens gelegt. Es wurden die Aktivitäten von der ß- und á-D-Glucosidase, N-Acetyl-Glucosaminidase, Xylosidase, Cellobiosidase, sauren Phosphatase, L-Leucin- und L-Tyrosinaminopeptidase mittels Fluoreszenz-Methode bestimmt. Mithilfe dieser angewandten Fluoreszenz-Methode können gleichzeitig mehrere Bodenenzyme aus dem Kohlenstoff-, Phosphor- und Stickstoffkreislauf analysiert werden. Zudem lieferte diese elegante und zeitsparende Methode, ebenso wie die kolorimetrischen Bestimmungen der Invertase-, Xylanase- und Proteaseaktivität, gut reproduzierbare Daten. Die Variationskoeffizienten für beide Methoden bezüglich der analytischen Wiederholung lagen im üblichen Bereich für Bodenanalysen. Mittels Diskriminanzanalyse erfolgte die funktionelle Charakterisierung der Bodenmikroflora der unterschiedlichen Vegetationsgruppen. Die Halbtrockenrasen mit viel Bromus erectus sowie die versaumten Halbtrockenrasen zeigen deutliche Übereinstimmung. Die beweideten Magerrasen stehen den Halbtrockenrasen nahe, zeigen aber Unterschiede aufgrund der Düngeeffekte durch Beweidung. Von diesen drei Gruppen separieren sich deutlich die Magerrasen mit dominierend Molinia caerulea und die Borstgrasrasen. Diese Auftrennung der Vegetationseinheiten erfolgt hauptsächlich durch den pH-Wert und die Xylosidaseaktivität. Im Allgemeinen bestätigen Boxplots einzelner mikrobieller Eigenschaften diese Clusterbildung der verschiedenen Vegetationstypen. Im zweiten Projektteil werden zur Aufklärung der strukturellen Diversität die Phospholipidfettsäuren (PLFA) und die DNA (anhand der Denaturierenden Gradienten Gel Elektrophorese (DGGE)) untersucht und mithilfe der hierarchischen Clusteranalyse als Dendrogramme dargestellt. Weitere Probennahmen ermöglichen einen zuverlässigen Vergleich der Methoden und die Charakterisierung der Baseline im zeitlichen Verlauf. Zur ökologischen Bewertung der Vegetationseinheiten für umweltpolitische Entscheidungen (z.B. Risikoabschätzung) wird ein Fuzzy Logic Verfahren vorgeschlagen.
Das Projekt "Use of enzyme additions to characterize the nature and bioavailability of soil organic P" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Institut für Agrarwissenschaften, Pflanzenernährung durchgeführt. Short summary This project aims to further develop enzyme addition methods to characterize the nature and bioavailability of soil organic P. In combination with 31P nuclear magnetic resonance and isotopic dilution methods, factors regulating the availability of substrates for hydrolysis and P cycling are elucidated. Background The nature and bioavailability of soil organic P is not well understood, largely because of methodological limitations. Concepts and models of biogeochemical P cycling are lagging behind those of carbon and nitrogen cycling. In particular, the effects of inorganic P availability on biologically mediated P cycling and the interactions of P and carbon dynamics need clarification. In this project, new approaches to study enzymatic processes in soil P cycling will be further developed. Enzyme additions will be used to elucidate the factors regulating the availability of substrates for hydrolysis. In combination with 31P nuclear magnetic resonance (NMR) techniques, this will improve the characterization of soil organic P. In a case study on the effect of inorganic P availability on P cycling, we will use enzyme additions and NMR in combination with isotopic dilution methods using 33P labeling to measure gross P fluxes. The project will be carried out in collaboration with Dr. Ronald Smernik, University of Adelaide, Australia. National collaborators include Dr. Olivier Huguenin-Elie and Dr. Bernard Jeangros at the Agricultural Research Stations ART Reckenholz and ACW Changins. Aims The main objective is to develop methods that will contribute to a better understanding of the nature, bioavailability and cycling of organic P in soils. Enzyme additions methods will be improved and combined with solution 31P NMR spectroscopy and isotopic dilution methods to measure gross P fluxes to reveal the processes and intensity of P cycling in soils. Importance Newly developed methods and novel combinations will be used to address fundamental gaps of understanding in soil P dynamics. This knowledge is a prerequisite to increase the use of soil organic P, e.g. by selection of microbial or plant traits and by genetic modification. Since organic P is also a key component in losses of P to aquatic systems, the results will contribute to an environmentally friendly and sustainable management of P as a finite resource.
Das Projekt "Umweltchemie 'Boeden' - Kostenoptimiertes Beprobungsmuster" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leoben, Institut für Rohstofforschung, Fachbereich Geo-Systemanalyse durchgeführt. Der Gehalt an Phosphatasen ist entscheidend fuer die Qualitaet eines Bodens. Phosphatasen sind Enzyme, welche Phosphorverbindungen spalten koennen, wie sie u.a. auch in der Landwirtschaft verbreitet als Kunstduenger oder Insektizide eingesetzt werden. Von einem Hektar Gruen- bzw. Ackerflaeche wurden Bodenproben nach einem festgelegten Muster gezogen und auf Protease und Phosphatase analysiert. Ziel dieser Untersuchung war die Ermittlung eines nach Kosten und Arbeitsaufwand optimierten Beprobungsnetzes, um den Mittelwert eines Hektars mit hinreichender Genauigkeit zu bestimmen. Um eine vermutete Ortsabhaengigkeit der Variablen beruecksichtigen zu koennen wurden neben Methoden der klassischen Statistik auch geostatische Verfahren eingesetzt. Die Strukturanalyse der Daten laesst zusammengefasst folgende Schluesse zu: - Protease im Gegensatz zu Phosphatase besitzt weder im Acker noch im Gruenland eine raeumliche Abhaengigkeit, - insgesamt ist die Ortsabhaengigkeit im Gruenland wesentlich ausgepraegter als im Ackerland. Waehrend bei Protease keine Ortsabhaengigkeit vorliegt, so kann fuer Phosphatase die Einflusszone mit etwa 30 m (600 Einheiten in der Abbildung) geostatistisch nachgewiesen werden. Daraus ergibt sich die Moeglichkeit einen Hektar mit 16 gleichmaessig verteilten Einstichen zu beproben, die dann als Mischprobe analysiert werden koennen. Durch solche geostatische Untersuchungen konnte die Probenanzahl um 250 Prozent verringert werden. Das mit der Strukturanalyse erstellte theoretische Modell bildet die Grundlage fuer ein Flaechenkriging um die oertliche Verteilung der Erwartungswerte darzustellen. (Kurzbeschreibung gekuerzt)