In einigen Veroeffentlichungen der letzten Jahre wird die Bildung von Ammonium aus Nitrat in Frage gestellt. Wir haben aus je einer Erd- und Talsperrensedimentprobe 60 verschiedene Staemme von nitratammonifizierenden Bakterien erhalten. Von den Bakterien, die unter anaeroben Bedingungen aus Nitrat Ammonium bilden, sind diejenigen zu trennen, die Nitrat unter Bildung von N2 oder N2O denitrifizieren. Verschieden von beiden Prozessen ist die Ammoniumbildung aus organischen, stickstoffhaltigen Verbindungen (Ammonifikation). Nitratammonifizierende Bakterien koennen auch Nitrit und teilweise Hydroxylamin unter anaeroben Bedingungen reduzieren. Sowohl bei der Denitrifikation als auch bei der Nitratammonifikation kann aus organischer Substanz Ammonium gebildet werden.
Der organisch gebundene Stickstoff ist relativ fest in die organische Substanz des Bodens inkorporiert, so dass nur ein geringer Prozentsatz des N-Anteils (1-3 Prozent) mineralisiert wird pro Vegetationsperiode. Bestimmung und Vorhersage der Menge des pflanzenverfuegbaren Stickstoffs ist ein ungeloestes Problem. Eine Methode zur Fraktionierung aller organischen N-Speicherformen ist erarbeitet. Es sollen Umsatzmessungen im Boden (vor allem Bebruetungsversuche) durchgefuehrt werden, die alle Teilschritte des N-Umsatzes (Ammonifikation, Nitrifikation, Denitrifikation, NH4-Fixierung, NO3-Assimilation, N2-Bindung, N-Immobilisierung) umfassen (bei Zugabe von organischen N-Duengern und Nitrifikationshemmern). Es interessieren nicht nur der Umsatz, sondern auch die Steuerung und Geschwindigkeit in Abhaengigkeit vom Substrat.
Die Stickstoffdynamik einer jungen schluffreichen Kalkmarsch unter naturbelassener Vegetation bzw intensiver landwirtschaftlicher Nutzung soll untersucht werden. Hierzu ist die Quantifizierung der Stickstoffeintraege ueber Atmosphaere, biologische Stickstoffixierung bzw Duengungsmassnahmen, ebenso geplant wie die Erfassung der Stickstoffumsetzungsprozesse im Boden (Nitrifizierung, Nitratammonifizierung), bzw die Stickstoffaustraege durch Auswaschung, Entzuege durch die Pflanze bzw Denitrifizierung. Die Bestimmung der Nitrogenaseaktivitaet soll mittels des Acetylenreduktionstestes, die der Denitrifikation mittels der Acetyleninhibierungsmethode erfolgen. Darueber hinaus ist der Einsatz von 15N als Referenzmethode vorgesehen. Besondere Aufmerksamkeit soll darueber hinaus den Wurzeln bzw dem Kontaktraum Pflanze/Boden, der Rhizosphaere, zukommen.
Das Ziel des Projektes besteht in der Steigerung der Gesamtgasmenge und damit der Gesamtstrom und -wärmeerzeugung sowie in der Reduktion des Stromverbrauchs und des Klärschlammanfalls. Erreicht werden soll dieses durch die Umrüstung der Belebungsanlagen auf ein Adsorptionsbelebungsverfahren (AB-Verfahren) sowie die Nutzung der Deammonifikation für die Elimination des Stickstoffs in der Belebung und im Schlammwasser. Die Kläranlage Eisenhüttenstadt wurde ursprünglich für 99 000 Einwohner und einer Abwasserrohlast von knapp 6 000 kg BSB5 pro Tag ausgelegt. 1997 wurde eine Schlammstabilisierung in Betrieb genommen und 2002 wurde die Anlage um eine Schlammfaulung (ausgelegt für 132 000 Einwohner) erweitert. Heute garantiert das Klärwerk die Abwasserentsorgung von 50 000 Einwohnern, die Belastung bezüglich CSB-Fracht liegt bei 35 000 EW. Die Umsetzung des Vorhabens demonstriert die Machbarkeit einer energieautarken Kläranlage dieser Größenordnung ohne zusätzliche Aufnahme von Biomasse (Co-Fermentation) und legt somit die Basis für eine grundsätzliche Übertragbarkeit auf einen nennenswerten Anteil der ca. 2000 Anlagen in Deutschland. Der innovative Charakter des Vorhabens besteht in der Kombination des AB-Verfahrens mit dem Verfahren der D
In der landwirtschaftlichen Tierzucht eingesetzte Tierarzneimittelsubstanzen oder ihre Metabolite gelangen über die Gülledüngung landwirtschaftlicher Flächen in die Umwelt. Der Forschungsverbund 'Tierarzneimittel in Böden: Grundlagen zur Risikobewertung' hat sich daher die Identifikation, Quantifizierung und Modellierung der wesentlichen Reaktions-, Transport-, Bindungs-, Alterungs- und Wirkungsmechanismen zum Ziel gesetzt. Dieses Teilvorhaben konzentriert sich auf den Einfluss der Antibiotika Difloxazin und Sulfadiazin auf die funktionelle Diversität von Mikroorganismengemeinschaften in Böden. Der Schwerpunkt liegt in der Betrachtung der Prozesse im Stickstoffkreislauf. Untersucht werden die Denitrifikation, Nitrifikation, Stickstofffixierung und Stickstoffmineralisierung unbelasteter und antibiotikabelasteter Böden. Auch die Abundanz der Gene, die diese Prozesse steuern wird bestimmt. Darüber hinaus wird die biologische Aktivität der Böden über die Messung von Bodenatmungskurven erfasst. In der zweiten Projektsphase werden auch Feldexperimente durchgeführt, bei denen die Einflüsse von Tierarzneimitteln auf die strukturelle und funktionelle Diversität unter Feldbedingungen und nach wiederholter Applikation untersucht werden. Dies ist für eine Risikoabschätzung zur Wirkung von Antibiotika in der Umwelt sind Feldexperimente enorm wichtig, da sich das Verhalten von Antibiotika unter Feld- und Laborbedingungen grundlegend unterscheiden kann. Die Heterogenität des Bodens, Pflanzengemeinschaften, Gülleverteilung und die Konzentration von Bodenbakterien in sog. Hot Spots (z.B. Rhizosphäre) und Anzahl der Applikationen bedingen Ausmaß und Auftreten von Effekten im Boden.
Im Rahmen des vorliegenden Teilprojekts zum Verbundvorhaben 'The future Okavango' soll der Einfluss verschiedener Landnutzungsformen auf die Mineralisation organischen Kohlenstoffs, auf die Ammonifikation und Nitrifikation durch Bodenbakterien untersucht und mittels quantitativer Modelle beschrieben werden. Damit erfasst das Projekt zentrale Prozesse der Nährstoffversorgung und Bodenstabilität in Savannenböden und leistet einen Beitrag zur Bewertung zukünftiger Landnutzungsszenarien und Klimaveränderungen. Der Abbau organischer Substanz wird mit 13C-markierten organischen Verbindungen, standorttypischem Planzenmaterial und fluoreszenzmarkierten Substratanaloga quantifiziert. Raten der mikrobiellen Ammonifikation und Nitrifikation werden mit der 15N-pool-Verdünnungstechnik direkt im Feld erfasst. Die relevanten Bakterien werden mit einer Kombination aus stable isotope probing und hochauflösenden 16S rDNA-fingerprint-Techniken identifiziert. Anschließend werden repräsentative Vertreter mit modernen Kulturtechniken isoliert, physiologisch charakterisiert sowie auf die Produktion bioaktiver Substanzen hin getestet. Unter Einbeziehung der Datensätze für die Stickstofffixierung aus der kooperierenden Arbeitsgruppe des Teilprojektes TP04 sowie der Daten für relevante Bodenparameter (ausTP03) werden quantitative Modelle für die C- und N-Kreisläufe entwickelt und getestet.
The temperature dependency of N turnover at low soil temperatures is poorly known. In the past, N mineralization in temperate forest soils at low soil temperatures in the dormant season was often considered negligible, which is questioned by recent findings. Here, we will study rates of in situ N net mineralization throughout a full year in a beech and a spruce forest ecosystem to quantify the relevance of winterly processes at the annual scale. In laboratory experiments with undisturbed soil samples at constantly low temperatures (+8, +5, +2, -1, -4 °C) we will investigate the temperature dependency of gross ammonification, gross nitrification and immobilization in different soil horizons from both sites using the 15N dilution technique. To test the hypothesis that substrate quantity and quality influence the temperature dependency of these processes, different substrates (NH4 in case of gross nitrification; glycine, proline and 2,6-pyridindicarbonic acid in case of gross ammonification) will be added. Temperature dependencies will be quantified using the Arrhenius equation. The results of this project will be of special relevance when predicting effects of future climate change on the N cycle in forest soils.
Eines der umfangreichsten Förderprojekte im Bereich Nachwachsende Rohstoffe ist aktuell das von der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft koordinierte Verbundvorhaben 'Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die landwirtschaftliche Produktion von Energiepflanzen unter den verschiedenen Standortbedingungen in Deutschland', Kurzbezeichnung EVA. In acht Fruchtfolgen mit konventioneller und Minimalbodenbearbeitung in Thüringen/Dornburg werden im Teilprojekt durch die MLU, Bereich Bodenbiologie bodenchemische Kennwerte (pH-Werte, C- und N-Gehalte) und bodenmikrobiologische Aktivitäten (Enzymaktivitäten: alkalische Phosphatase, Katalase, Arginin-Ammonifikation, ß-Glucosidase; mikrobielle Biomasse über die subtratinduzierte Respiration, der metabolische Fingerprint über das BIOLOG-verfahren und PLFA-Bestimmungen) ermittelt, die Aufschluss über Bodenveränderungen bei den unterschiedlichen Fruchtfolgen geben sollen.
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