Die Kopplung zwischen drei dominanten Gruppen von Bodenbakterien (Acidobacteria, Actinobacteria, Alphaproteobacteria), Pflanzen, Bodenbedingungen und Landnutzung soll aufgeklärt werden. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf (1) die Dynamik der funktionellen Kopplung zwischen aktiven Rhizosphärenbakterien und Pflanzen, (2) die spezifischen Funktionen von individuellen Bakterien beim Abbau von Wurzelexsudaten, Pflanzenstreu und Tierkadavern/Dung sowie (3) der zeitlichen Stabilität von mikrobiellen Gemeinschaften in der Rhizosphäre und nicht-durchwurzeltem Boden der Exploratorien. Die funktionelle Koppelung der Bakterien über den Kohlenstofffluss soll zeitlich hochaufgelöst mittels 13C-Pulsmarkierung von Wurzelexsudaten durch Captured RNA Isotope Probing (CARIP), sowie durch den Vergleich der Exsudatprofile mit der Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften mittels Hochdurchsatzsequenzierung aufgeklärt werden. Die individuelle funktionelle Rolle der Bakterien wird anhand der Aufnahme 13C-markierter Substrate mit nachfolgender Identifizierung der aktiven Phylotypen durch Stabile Isotopenbeprobung von RNA (SIP) sowie metagenomische und metatranskriptomische Ansätze untersucht. Die kurzfristigen Veränderung in der Zusammensetzung der Rhizosphärenbakterien und die jeweiligen Einflussgrößen werden analysiert. Langfristigere Effekte werden anhand von Hochdurchsatzsequenzierungen von 3 Probensätzen, die einen Zeitraum von 6 Jahren abdecken, ermittelt. Dies bietet die Gelegenheit, langfristigere Trends mit Änderungen in den Umweltparametern und in der Landnutzung zu analysieren.
Äthiopien erhält den Großteil seiner Niederschläge durch Winde aus dem Süden die der Ostafrikanische Sommermonsun in den Nordhemisphärischen Sommermonaten bringt. Die Stärke der Ostafrikanischen Monsunniederschläge variierte jedoch zum Teil erheblich im Verlaufe des Quartärs und auch der Anteil von Niederschlägen durch die Westerlies könnte in der Vergangenheit sehr variabel gewesen sein. Während der vergangenen Jahre entwickelten sich einige neue Biomarker- und Stabilisotopenmethoden zu hochinnovativen und viel versprechenden (semi-)quantitativen Paläoklima-Proxies. Durch die Entwicklung und Anwendung solcher Biomarker- und Stabilisotopenmethoden zielt das beantragte Projekt darauf ab, einen Beitrag zur (semi-)quantitativen Paläoklimarekonstruktion der Bale Mountains in Äthiopien zu leisten. Im Speziellen sollen Temperatur, relative Luftfeuchte, Niederschlagsmenge und Änderungen im Quellgebiet der Niederschläge rekonstruiert werden.Im Rahmen eines der Arbeitspakete wird der rezente Niederschlag räumlich und zeitlich aufgelöst auf seine Isotopensignatur (2H/1H and 18O/16O) untersucht. Diese Daten sollen u.a. helfen die für die Bale Mountains relevanten atmosphärischen Zirkulationssysteme und deren spezifische Isotopensignaturen besser zu verstehen. In einem zweiten Arbeitspaket wird untersucht wie akkurat sich die Isotopensignatur des Niederschlags wie auch die relative Luftfeuchte und Temperatur in den Biomarker- und Stabilisotopensignaturen von Pflanzen und Böden widerspiegeln. Hierzu werden Klimagradienten entlang von Höhentransekten auf die Bale Mountains untersucht. Der methodische Schwerpunkt wird auf der Untersuchung von komponenten-spezifischen 2H-Analysen von Pflanzenwachs-bürtigen n-Alkan- und Fettsäurebiomarkern, auf komponenten-spezifischen 18O-Analysen von Hemizellulose-bürtigen Zuckerbiomarkern und auf Bodenbakterien-bürtigen Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraether (GDGT) Lipidbiomarkern liegen. Das dritte Arbeitspaket trägt zur Gewinnung von Sedimentbohrkernen und Aufstellung von dazugehörigen Chronostratigraphien bei. Diese Sedimentbohrkerne werden gemeinsam mit den Teilprojekten P2-Antrosole und P4-Paläoökologie als Archive genutzt um die menschliche Besiedelungsgeschichte wie auch die Spätquartäre Klima- und Landschaftsgeschichte der Bale Mountains zu rekonstruieren. Das Teilprojekt P5-Paläoklimatologie wird hierzu die oben spezifizierten Biomarker- und Stabilisotopenmethoden anwenden.
<p> <p>Seit den 1970-er Jahren führten zahlreiche politische und technische Anstrengungen zur Reduzierung der Emissionen von Schwefeldioxid, Stickstoffoxiden, flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan sowie von Feinstaub. Dennoch sind die Einträge in Ökosysteme nach wie vor zu hoch.</p> </p><p>Seit den 1970-er Jahren führten zahlreiche politische und technische Anstrengungen zur Reduzierung der Emissionen von Schwefeldioxid, Stickstoffoxiden, flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan sowie von Feinstaub. Dennoch sind die Einträge in Ökosysteme nach wie vor zu hoch.</p><p> Entwicklung seit 2005 <p>Die Bundesregierung hat sich in der <a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/deutsche-nachhaltigkeitsstrategie-318846">Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie</a> zum Ziel gesetzt, die Emissionen von Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffoxiden (NOx), Ammoniak (NH3), flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>) und Feinstaub (PM2,5) deutlich zu reduzieren. Deutschland hat sich im Rahmen der neuen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nec-richtlinie">NEC-Richtlinie</a> der EU (siehe weiter unten) zu nationalen Emissionsminderungen für diese Stoffe verpflichtet. Ziel der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie ist es, das ungewichtete, arithmetische Mittel der zugesagten Emissionsminderungen (45 %) zu erreichen. Die Verrechnung der Emissionsentwicklungen zu einem Index ermöglicht es, steigende Emissionen einzelner Schadstoffe durch stärkere Eindämmung des Ausstoßes anderer Schadstoffe zu kompensieren.</p> <p>Die Emissionen von Schwefeldioxid sinken am stärksten und zeigen im Jahr 2023 nur noch 46 % des Niveaus des Jahres 2005. Die Emissionen von Stickstoffoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen ohne Methan (NMVOC) und Feinstaub zeigen ebenfalls einen stetigen Abwärtstrend und sanken bis 2022 auf etwa 53 % (Stickstoffoxide) bzw. 65 % (NMVOC) und 59 % (Feinstaub PM2.5) des Niveaus von 2005. Die Emissionen von Ammoniak lagen bis 2017 über dem Niveau von 2005 und sinken seitdem sichtbar, die Emissionen im Jahr 2023 liegen aber noch auf 80 % des Jahres 2005. Dadurch fällt der Schadstoff-übergreifende Indikatorwert mit 63 % etwas höher aus (siehe Abb. „Index der Luftschadstoff-Emissionen“).</p> <p>Eine Sonderrolle im Trendverlauf nimmt dabei das Jahr 2009 ein, das durch die Effekte der globalen Wirtschaftskrise geprägt war. Die verminderten Aktivitäten führten zu sichtbaren Einbrüchen und Kompensationseffekten im Folgejahr 2010 bei allen Schadstoffen außer Ammoniak (NH3).</p> <ul> <li>Die <em>Schwefeldioxid-Emissionen</em> konnten zwischen 2005 und 2023 deutlich gemindert werden. Wesentliche Gründe hierfür sind die Senkung des Schwefelgehaltes im Heizöl, sowie die Verbesserung der Abgasreinigung in Großfeuerungsanlagen im Zuge der Neufassung der 13. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/bimschv">BImSchV</a> aus dem Jahre 2013.</li> <li>Ebenfalls deutliche Minderungen konnten bei den <em>flüchtigen organischen Verbindungen (ohne Methan)</em> erreicht werden. Zum einen gelang dies durch den Einsatz von lösemittelärmeren Produkten und einen reduzierten Lösemittelverbrauch im industriellen und gewerblichen Bereich. Des Weiteren wirken sich hier die fortschreitende Verschärfung der Abgasgrenzwerte für Kraftfahrzeuge und mobile Maschinen sowie der starke Verbrauchsrückgang von Benzin als Kraftstoff aus.</li> <li>Die Minderung der <em>Stickstoffoxid-Emissionen </em>resultiert in Teilen ebenfalls aus einer fortschreitenden Verschärfung der Abgasgrenzwerte für Kraftfahrzeuge und mobile Maschinen. Eine wichtige Rolle kommt hier aber auch dem Einsatz von Entstickungsanlagen im Kraftwerksbereich zu.</li> <li>Die überwiegend landwirtschaftlich verursachten <em>Ammoniak-Emissionen</em> liegen mit ihren Minderungen der letzten Jahre noch nicht weit unter dem Ausgangswertes des Jahres 2005. Es bleibt abzuwarten ob verschärfte Regelungen wie z.B. die novellierte Düngeverordnung einen nachhaltigen Effekt auf das Emissionsniveau haben werden.</li> <li>Auch die <em>Feinstaub-Emissionen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pm25">PM2,5</a>) </em>sind seit dem Jahr 2005 deutlich gesunken. Einen wesentlichen Beitrag leistete hier der zunehmende Einsatz von Partikelfiltern in Kraftfahrzeugen. Die Novellierung der 1. BImSchV führte zu verminderten Emissionen aus Kleinfeuerungsanlagen. Im Industriebereich folgen die Emissionen der Konjunktur sowie dem technischen Fortschritt von Maßnahmen zur Emissionsminderung.</li> <li>Als <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/indikator">Indikator</a> für die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/versauerung">Versauerung</a> wird das Versauerungspotenzial aus den Emissionsangaben der Säurebildner Schwefeldioxid, Stickstoffoxide und Ammoniak ermittelt. Der Anteil der Landwirtschaft (Ammoniak-Emissionen, aber auch Stickstoffoxid-Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden) stieg von gut 16 % im Jahre 1990 auf 43 % in 2005 bzw. 51 % im Jahr 2023. Er liegt damit seit Mitte der 90er Jahre höher als der jedes anderen Bereichs (siehe Tab. „Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien“).</li> </ul> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/de_indikator_luft-01_emission-luftschadstoffe_2025-07-10_0.png"> </a> <strong> Index der Luftschadstoff-Emissionen </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/de_indikator_luft-01_emission-luftschadstoffe_2025-07-10_0.png">Bild herunterladen</a> (501,54 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/de_indikator_luft-01_emission-luftschadstoffe_2025-07-10_0.pdf">Diagramm als PDF</a> (131,84 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/de-en_indikator_luft-01_emission-luftschadstoffe_2025-07-10_1.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (71,78 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_tab_emi-ausgew-luftschadst_2025-07-10.png"> </a> <strong> Tab: Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_tab_emi-ausgew-luftschadst_2025-07-10.png">Bild herunterladen</a> (278,05 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_tab_emi-ausgew-luftschadst_2025-07-10.pdf">Tabelle als PDF zur vergrößerten Darstellung</a> (162,56 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Problematische Stoffe <p>Obwohl der Ausstoß von Luftschadstoffen bis heute deutlich verringert wurde, ist er, gemessen an der dauerhaften Belastbarkeit der Ökosysteme, immer noch zu hoch. Dies gilt besonders für versauernde und eutrophierende Luftverunreinigungen (vor allem Stickstoffoxide und Ammoniak). Die über Jahrzehnte erfolgten Einträge von Schwefel und Stickstoff in die Böden hinterlassen noch für lange Zeit eine kritische Altlast. So haben zum Beispiel viele Waldböden erhebliche Anteile basischer Nährstoffe (zum Beispiel Calcium, Magnesium, Kalium) verloren und versauern. Damit geht auch eine Belastung des Sickerwassers einher. Ammoniak wird im Boden durch Bodenbakterien zu Nitrat oxidiert und ausgewaschen. Hohe Ammoniakdepositionen induzieren damit auch eine stärkere Nitratbelastung des Grundwassers und stellen somit eine Gefährdung unseres Trinkwassers dar. Luftverunreinigungen, insbesondere Stickstoffverbindungen, führen auch zum Rückgang der biologischen Vielfalt.</p> </p><p> Internationale Vereinbarungen zur Minderung der Emissionen <p>Das Problem des grenzüberschreitenden sauren Regens machte deutlich, dass die Umweltprobleme nur durch internationale Anstrengungen bekämpft werden können. Der <a href="http://www.unece.org/env/lrtap/welcome.html">Genfer Luftreinhaltekonvention</a> der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/unece">UNECE</a>) über weiträumige grenzüberschreitende Luftverunreinigungen im Jahr 1979 folgten acht internationale rechtsverbindliche Vereinbarungen (Protokolle) zur Luftreinhaltung.</p> <ul> <li>In den 1980er und 1990er Jahren wurden Protokolle zur Minderung versauernder und eutrophierender Substanzen (1. Schwefelprotokoll, 1985; Stickoxidprotokoll, 1988; 2. Schwefelprotokoll, 1994), in den 1990er Jahren die Protokolle über flüchtige organische Verbindungen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>-Protokoll, 1991) und über die Schwermetalle und schwer abbaubare organische Stoffe (Schwermetallprotokoll und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pop">POP</a>-Protokoll, 1998) beschlossen.</li> <li>Die zunehmende Belastung der Umwelt durch bodennahes Ozon und eutrophierenden Stickstoff in den 1990er Jahren machte eine internationale Vereinbarung zur Emissionsreduktion von Ozon-Vorläufersubstanzen (NOx und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/voc">VOC</a>) und Stickstoffverbindungen notwendig. Mit dem am 1. Dezember 1999 auch von Deutschland unterzeichneten <a href="http://www.unece.org/env/lrtap/multi_h1.html">Multikomponentenprotokoll </a>(Göteborg-Protokoll) zur Verringerung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/versauerung">Versauerung</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/eutrophierung">Eutrophierung</a> und bodennahem Ozon wurde ein integrierter Ansatz mit mehreren Schadstoffkomponenten (NOx, VOC, SO2, NH3) einschließlich ihrer Wechselwirkungen eingeführt.</li> <li>Die Vertragsstaaten des Protokolls haben im Mai 2012 weitergehende Emissionsminderungen für das Jahr 2020 ff. sowie zahlreiche weitere Änderungen des Multikomponenten-Protokolls vereinbart. So wurden für Deutschland im Zeitraum 2005 bis 2020 folgende Emissionsminderungsverpflichtungen festgelegt: SO2: -21 %, NOx: -39 %, NH3: -5 %, NMVOC: -13 % und PM2.5: -26 %.</li> <li>Die <a href="http://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=celex%3A32001L0081">Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen</a> (NEC-Richtlinie 2001/81/EG) legt für die EU-Mitgliedsstaaten (wie das Göteborg-Protokoll für UNECE-Staaten) nationale Höchstmengen für die jährlichen Emissionen der geregelten Schadstoffe fest, die seit dem Jahr 2010 nicht mehr überschritten werden dürfen.</li> <li>Die <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">neue NEC-Richtlinie</a> (EU) 2016/2284 enthält zudem relative Minderungsverpflichtungen für die Jahre 2020 und 2030, jeweils ausgedrückt als prozentuale Minderung gegenüber 2005. Für 2020 wurden dabei die Ziele des Göteborg-Protokolls (siehe oben) in den Rechtsakt übernommen. Die neuen Minderungsverpflichtungen für 2030 sind folgende: SO2: -58 %, NOx: -65 %, NH3: -29 %, NMVOC: -28 % und PM2.5: -43 %.</li> </ul> </p><p> Ansätze für weitere Maßnahmen <p>Weitere Minderungen der NOx-Emissionen aus dem Straßenverkehr sind vor allem durch anspruchsvolle Abgasstandards für LKW (EURO VI), leichte Nutzfahrzeuge und PKW (EURO 6) sowie durch eine umweltverträgliche Gestaltung des Verkehrs zu erzielen. Selbstverständlich haben Abgasrichtlinien nur eine positive Wirkung, wenn sie nicht nur auf dem Prüfstand, sondern auch auf der Straße eingehalten werden.<br><br>Im Bereich der Lösemittel (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nmvoc">NMVOC</a>) besteht die Möglichkeit der Verwendung lösemittelarmer oder freier Produkte in allen Produktbereichen, die durch zusätzliche europäische Regelungen zur Beschränkung des Lösemittelgehaltes in Produkten gefördert werden soll.<br><br>Potenziale der Luftreinhaltung liegen auch in Energiesparmaßnahmen, der Steigerung der Energieeffizienz (zum Beispiel durch verbrauchsarme Motoren und neue Antriebstechnologien), dem Einsatz von emissionsfreien regenerativen Energien (beziehungsweise weitestgehender Verzicht auf Energieerzeugung aus fossilen Brennstoffen) sowie die Verwendung emissionsarmer Einsatzstoffe und Produkte.</p> <p>Die Reduzierung der Ammoniak-Emissionen aus der Landwirtschaft soll durch die Reform der gemeinsamen europäischen Agrarpolitik und durch verschiedene <a href="https://www.bmel.de/DE/themen/landwirtschaft/eu-agrarpolitik-und-foerderung/agrarumwelt-und-klimamassnahmen-aukm/agrarumweltmassnahmen-deutschland.html">nationale Agrarumweltmaßnahmen</a> erreicht werden (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/15699">„Ammoniak-Emissionen“</a>).</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>
Pflanzen integrieren Prozesse in zwei getrennten Sphären (Luft und Boden) mit unterschiedlichen wirtspflanzenabhängigen Organismen. Bisher sind kaum Mediatorsubstanzen der Inter-aktionen zwischen Blattfraßfeinden und wurzelbesiedelnden Organismen bekannt. Mittels Metabolomics und Transcriptomics werden Veränderungen in Wurzeln fraßgeschädigter Pflanzen charakterisiert und zugrundeliegende Signalwege identifiziert. In Feldversuchen werden, durch genetische Manipulation dieser Merkmale, deren ökologische Funktion in Interaktionen mit Bodenbakterien und -pilzen und Auswirkungen auf Pflanzenabwehr und -fitness untersucht.
Biochar, a black carbon sequestering material, and an active plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) community have both been shown to enhance soil productivity and plant growth, although they have not been tested under drought affected field conditions. This research project will investigate how the addition of biochars, derived from maize silage and PGPR can improve the soil biological, chemical, physical properties, plant growth and nutrient uptake on drought affected soils where water scarcity and low soil organic matter status are major factors limiting crop production. In greenhouse and field experiments we will test the hypothesis that PGPR along with biochar application is an effective strategy to reduce soil degradation by drought and to increase soil fertility by enhancing soil organic matter status, soil microbial activity and nutrient availability, apart from having other beneficial effects such as C sequestration. In addition it is expected that biochar may protect bacteria under drought stress in soils, increasing their survival in soil, where competition with native microorganisms for nutrients is very high. Moreover, potential of biochar as inoculums carrier can promote its production from biological wastes, preventing these materials from emitting large amounts of carbon dioxide into the atmosphere by being burned or composted. The project will give an opportunity to expand current research on biochar and bacterial fertilizer amendments for alfalfa of degraded and low-fertility soils in Europe to a wider range of soil types and climate conditions, from which we can expect new insights into the way biochars interact with soils and soil biota in general. Improving soil quality by biochar and PGPR can make a great impact on the sustainability of the profitable use of the affected soils, in particular under conditions of climate change.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 75 |
| Land | 4 |
| Weitere | 1 |
| Wissenschaft | 28 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 72 |
| Text | 4 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 5 |
| Offen | 72 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 69 |
| Englisch | 18 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 2 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 2 |
| Keine | 49 |
| Webseite | 27 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 68 |
| Lebewesen und Lebensräume | 77 |
| Luft | 37 |
| Mensch und Umwelt | 77 |
| Wasser | 41 |
| Weitere | 77 |