Ausgehend von den Erkenntnissen des SAFT-Projektes, welches durch die Ansäuerung von Flüssigmist mit Schwefelsäure die Ammoniak- und Methanemissionen deutlich mindert, wird ein Verfahren entwickelt, das auch für die Rinderhaltung geeignet ist. Das Verfahren soll dahingehend optimiert werden, dass der Säureverbrauch deutlich gesenkt wird, was die Kosten- und Ressourceneffizienz erhöht. Durch Einsatz von Calcium-Additiven wird der Carbonatpuffer, der für den Großteil des Säurebedarfs während der Ansäuerung verantwortlich ist, vorab eliminiert und ausgefällt. Eine Separierung des Flüssigmistes in eine flüssige und eine feste Phase reduziert den Säurebedarf zusätzlich und führt zu einer Nährstoffentfrachtung der flüssigen Phase. Unter diesen Umständen wird nach Alternativen zur Schwefelsäure gesucht. Dadurch wird das Verfahren auch im ökologischen Landbau einsetzbar, die Gefahr einer Schwefelüberdüngung nach der Flüssigmistausbringung entfällt, das Problem der Betonkorrosion in Flüssigmistkanälen und Lagerbehältern wird minimiert und die Methangasausbeute beim Einsatz des Flüssigmistes in Biogasanlagen erhöht. In Laborversuchen wird zunächst der Einsatz von Ca-Additiven und der Separation des Flüssigmistes zur Ausfällung des Carbonatpuffers untersucht. Schließlich wird an dem so vorbereiteten Flüssigmist der Säurebedarf bestimmt und der Einsatz von Alternativen zur Schwefelsäure untersucht. An dem so angesäuerten Flüssigmist wird das Biogasbildungspotential bestimmt. Die bereits etablierte Ansäuerungstechnik wird um ein Modul der Carbonatfällung und eine Separationseinheit erweitert. Die Anlage erhält für den praktischen Einsatz eine neu zu entwickelnde volumetrische Carbonatgehaltsbestimmung. Diese soll die anfällige und wartungsintensive pH-Wert-Messung mittels pH-Sonden ersetzen. Am Ende erfolgt eine ökonomische Bewertung der Ansäuerungstechnik unter Berücksichtigung der Methan- und Ammoniakemissionsminderung, des Biogaspotentials und einer Düngebilanzierung.
Böden beherbergen die komplexesten Lebensgemeinschaften der Erde und sind lebenswichtige Ressourcen, die der Menschheit wichtige Ökosystemleistungen und Ernährungssicherheit bieten. Aufgrund der Komplexität der Böden und der immensen organismischen Vielfalt wurden bisher für keinen Boden eindeutige Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung des Mikrobioms (sowohl taxonomisch als auch funktionell), der mikrobiellen Physiologie und den Energieflüssen hergestellt. Tatsächlich gab es keine einzige Methode, um die Diversität, Abundanz und Gemeinschaftszusammensetzung der Bodenmikrobiota und der Bodenfauna mit hoher taxonomischer Auflösung zu bewerten. Die Doppel-RNA-Metatranskriptomik ermöglicht nun solche ganzheitlichen Zählungen über phylogenetische Domänen und trophische Ebenen hinweg auf der Grundlage von rRNA und mRNA. Dies hat das Potenzial, mechanistische Verbindungen zwischen trophischen Interaktionen im Mikrobiom und Energie- und Kohlenstoffflüssen entlang der bakteriellen und pilzlichen Energiekanäle herzustellen. MYXED-UP 2 sieht die Untersuchung einer vernachlässigten Gruppe von Mikroorganismen im Nahrungsnetz des Bodens vor: die räuberischen Bakterien. Wir wollen die Rolle der räuberischen Myxobakterien im Nahrungsnetz des Bodens und ihre Fähigkeit, das Mikrobiom sowie die Energie- und Stoffflüsse zu modulieren, explizit identifizieren. Zu diesem Zweck haben wir uns zu einem interdisziplinären Konsortium aus insgesamt fünf Arbeitsgruppen aus den Bereichen Bodenbiologie, Biogeochemie, Mikrobiologie und Modellierung zusammengetan, das sich dieser Herausforderung durch eine einzigartige Kombination von Fachwissen und zentralen Laborexperimenten stellen wird. In Experimenten mit natürlichen mikrobiellen Konsortien werden wir die Auswirkungen von Nematoden und Myxobakterien auf die Struktur des Mikrobioms und die Energie- und Stoffflüsse untersuchen. Die hochintegrierten Experimente werden reichhaltige und heterogene Datensätze liefern, die letztlich in die Modellierung des mikrobiellen Wachstums und des Umsatzes spezifischer funktioneller Gilden in den Mikrokosmen einfließen werden. Im Rahmen der gemeinsamen Forschung wird MYXED-UP2 mit Hilfe der quantitativen Metatranskriptomik einen umfassenden Einblick in Mikrobiome geben, der Verbindungen zwischen Mikrobiom-Mitgliedern und Thermodynamik herstellen wird. In Arbeitspaket 2 wollen wir die Auswirkungen der “Death pathways” (räuberische Myxobakterien vs. Bakteriophagen) auf die Zusammensetzung der bakteriellen und pilzlichen Nekromasse verstehen.
Dieses Projekt untersucht die Folgen von Transportprozessen für Virus-Wirt-Wechselwirkungen, mikrobielle Gemeinschaften und deren Funktionen im Hainich CZE. Vornehmlich in Laborexperimenten werden wir mittels zusammengesetzter Phagen-Wirts-Paare und Proben aus dem Hainich CZE (i) die Ausbreitung von Phagen verfolgen und marine Phagen als Transporttracer verwenden, (ii) die Wirkung transportierter Phagen auf Interaktionsnetzwerke, die Zusammensetzung bakterieller Gemeinschaften und deren Funktionen bewerten und (iii) das Potenzial natürlicher chemischer Verbindungen in der Critical Zone (einschließlich der Mycosphäre) zur Induktion von Prophagen beschreiben. Im Projekt soll eine Vielfalt von Methoden eingesetzt werden, z. B. enzymatische Assays, virale Metagenomik und Stabilisotopentechniken.
Basierend auf Laborversuchen zur Bindung von Schwermetallen an Huminstoffe wird versucht, die Bedeutung des Humus fuer die Festlegung oder Mobilisierung von Schwermetallen im Boden und somit fuer die Pflanzenverfuegbarkeit zu evaluieren. Als Methoden kommen Gefaessversuche, Sandkulturversuche und Naehrloesungsversuche zur Anwendung. Die Ergebnisse des ersten Gefaessversuches lassen einen Einfluss des Huminstoffsystems auf die Geschwindigkeit und Staerke der Festlegung von kuenstlich aufgebrachtem Zn und Cd erkennen.
Anhand neu zu erhebender bzw. bereits vorliegender Daten soll eine Analyse der klimaabhängigen Populationsdynamik von Stechmücken sowie assoziierter Pathogene (WNV) auch unter Berücksichtigung von Kontrollstrategien erfolgen. Anhand der Daten werden günstige Zeitpunkte für die Bekämpfung in Abhängigkeit aktueller klimatischer Bedingungen sowie zukünftiger klimatischer Veränderungen ermittelt. Die praktische Umsetzung der Stechmückenkontrolle erfolgt an ausgesuchten Standorten im Feld unter Einsatz von Adultfallen und Larviziden. Darüber hinaus werden Laborversuche zum Einfluss der sublethalen Dosierung auf Stechmücken und ihr Vektorpotential (WNV) durchgeführt. Der Verzicht auf chemische Insektizide bei notwendigen Bekämpfungsmaßnahmen, beispielsweise im Falle einer epidemischen Situation, hätte den Schutz von Nichtzielorgansimen zur Folge.