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Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Erforschung einer Quelle multiresistenter Bakterien -- Antibiotikaresistenz im Boden und seine Verknüpfung mit unterschiedlichen Landnutzungstypen und -intensitäten

Humanpathogene Bakterien, die Resistenzen gegen mehrere Antibiotikaklassen aufweisen, stellen ein Risiko für die öffentliche Gesundheit dar und werden als eine der größten globalen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts betrachtet. Einige der Resistenzgene dieser Bakterien wurden im Boden, der ein großes Reservoir von Antibiotikaresistenzen darstellt, aufgespürt und könnten z.B. über das Grundwasser oder Wildtiere verbreitet werden. In diesem Projekt soll die Dynamik des Antibiotikaresistenzpools im Boden entlang eines breiten Spektrums von Landnutzungstypen und -intensitäten innerhalb der drei Biodiversitäts-Exploratorien untersucht werden. Um eine robuste Abschätzung von Landnutzungseffekten auf die Abundanz von Antibiotikaresistenzgenen zu erlangen, wird Boden-DNA von allen Grünland-EP Und Wald-VIP Plots mittels quantitativer Echtzeit-PCR analysiert. Landnutzungsinduzierte Veränderungen von Gemeinschaftsprofilen antibiotikaresistenter Bodenbakterien werden innerhalb eines Mikrokosmenexperimentes aufgedeckt. Dieses Experiment schließt die Quantifizierung und Erfassung der zeitlichen Dynamik bakterieller Gemeinschaften ein. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Erfassung landnutzungsbedingter Variationen des Vorkommens von Plasmiden, da diese mobilen genetischen Elemente eine wesentliche Quelle für Antibiotikaresistenzgene sind und zu deren Verbreitung beitragen. Diesbezüglich wird die Abundanz von IncP-1 Plasmiden, die mehrere Antibiotikaresistenzen kodieren können und Gentransfer zwischen entfernt verwandten Bakterien erlauben, bestimmt. Die Gesamtdiversität Antibiotikaresistenz-vermittelnder zirkulärer Plasmide wird unter Verwendung einer long-read-Sequenzierungstechnologie abgeschätzt. Außerdem wird eine funktions-basierte Durchmusterung von zuvor konstruierten Bodenmetagenombanken vorgenommen. Dadurch werden Unterschiede der Vielfalt von Antibiotikaresistenzgenen und -mechanismen zwischen analysierten Landnutzungsintensitäten enthüllt. Kenntnisse über Antibiotikaresistenz in Böden, die unterschiedlichen Landnutzungstypen und -intensitäten ausgesetzt sind, werden dringend benötigt, um Konsequenzen anthropogener Aktivitäten bzgl. der Ausbreitung von multiresistenten Bakterien vorhersagen zu können. In diesem Projekt werden Auswirkungen von Landnutzung auf das Antibiotikaresistenz-Reservoir und -Transferpotential des Bodens untersucht. Zudem werden Korrelationen zwischen der Antibiotikaresistenz im Boden und abiotischen (z.B. Konzentrationen von Schwermetallen) sowie biotischen Faktoren (z.B. Abundanz pilzlicher Taxa) aufgedeckt.

Schwefeldynamik in Sumpfreisböden

Kenntnisse über S-Bindungsformen und deren Flüsse in terrestrischen Ackerböden können nicht auf Sumpfreisböden übertragen werden, da nach deren Überflutung anaerobe Verhältnisse vorherrschen. Ergebnisse über die Bedeutung der einzelnen S-Fraktionen für die S-Nachlieferung in Sumpfreisböden und somit der S-Versorgung von Reis liegen kaum vor bzw. sind aufgrund des Trocknens der Bodenproben vor der Analyse nicht aussagefähig. Weiterhin wurde seither nicht berücksichtigt, dass in unmittelbarer Wurzelnähe von Reispflanzen im Gegensatz zum Restboden aerobe Verhältnisse vorherrschen. Aus diesem Grund soll in zwei typischen chinesischen Sumpfreisböden nach Dotierung mit 35S der Einbau des zugeführten Schwefels in definierte S-Fraktionen (SO42- in der Bodenlösung, adsorbiertes SO42-, FeS, FeS2, Sulfatester, Kohlenstoff gebundener S, Biomasse S) erfasst und in einer Zeitreihenuntersuchung Flüsse zwischen ihnen abgebildet werden. Dabei gilt es, zwischen der oberflächennahen aeroben Zone und der darunter liegenden anaeroben Zone bzw. dem wurzelnahen und wurzelfernen Boden zu differenzieren. Da Reisstroh häufig nach der Ernte in den Boden eingearbeitet wird, soll dessen Mineralisierungsverhalten mittels Einsatz von 35S markiertem Reisstroh untersucht werden. Des weiteren soll in speziellen Versuchsgefäßen, die das Gewinnen von Bodenproben in definierten Abständen von der Wurzeloberfläche erlauben, die Dynamik anorganischer und organischer S-Fraktionen in der Rhizosphäre erfasst werden.

Kartenlayer Bleibelastung der Ackerböden NRW

Bleibelastung der Ackerböden in mg pro kg

Kartenlayer Zinkbelastung der Ackerböden NRW

Zinkbelastung der Ackerböden in mg pro kg

Kartenlayer Benzo(a)pyrenbelastung der Ackerböden NRW

Benzo(a)pyrenbelastung der Ackerböden in mg pro kg

Kartenlayer Kupferbelastung der Ackerböden NRW

Kupferbelastung der Ackerböden in mg pro kg

Kartenlayer Cadmiumbelastung der Ackerböden NRW

Cadmiumbelastung der Ackerböden in mg pro kg

LGRB-BW INSPIRE SB: Soil - Erodibility - Dataset

Soil erodibility expresses how susceptible a soil is of being eroded by water. To quantify that risk the K-factor of the German implementation (ABAG) of the Universal Soil Loss Equation (USLE) is used. The K-factor as shown in this dataset is classified into groups ranging from very low to very high. K-factor values are derived from lookup tables based on classes of soil texture. They are subsequently corrected depending on the stoniness of a soil and its humus content. The input parameter are themselves estimates made by soil surveyors in the field from soil material collected using soil augers. Note that the K-factor is only calculated for agricultural soils and solely represents topsoil horizons.

Erfassung der Befahrbarkeit von Ackerböden und Maßnahmenvorschläge zur Reduzierung der Bodengefährdung durch Schadverdichtung

Das Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) fordert in § 17 (Gute fachliche Praxis in der Landwirtschaft) die Vermeidung von Bodenverdichtungen. Doch sowohl in der gültigen BBodSchV als auch in der in 08/2023 in Kraft tretenden Mantelverordnung zu deren Novellierung finden sich für die landwirtschaftliche Nutzung keine materiellen Maßstäbe für die Bewertung von Boden(schad)verdichtungen. Für DEU wird von einem Äquivalent eines Ernteausfalls bei kleinkörnigen Getreidearten von ca. 487 Mio. Euro ausgegangen. Ziel des Vorhabens ist eine Erfassung der tatsächlichen Bodenverdichtung in ausgewählten Risiko-Gebieten. Mit diesem Vorhaben soll analysiert und bewertet werden, wie hoch das Schadenspotenzial von Bodenverdichtung ist, auch unter Berücksichtigung möglicher Schritte hin zur Ermittlung von Wirkungsschwellen zur Ableitung von Richt- oder Erwartungswerten für die Befahrung landwirtschaftlicher Flächen. Vor dem Hintergrund der neuen EU-Strategien soll das Vorhaben auch Betriebsflächen in Risiko-Gebieten ausweisen, die als Living Labs bzw. für einen Leuchtturm geeignet sein könnten.

Kombination innovativer Technologien und Entscheidungshilfen zur Reduktion des Unkrautsameneintrages in den Boden und Steigerung der Teilbrachebearbeitungseffizienz zur Minderung der Unkrautdichte und zur Optimierung des Resistenzmanagements, Teilprojekt B

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