Datum
2006-04-12Metadata
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Dissertation
Wirkung von Ernterückständen transgener Pflanzen auf die mikrobielle C- und N-Transformation in landwirtschaftlich genutzten Böden am Beispiel von Bt-Mais
(Impacts of amentments of transgenic Bt-maize on carbon and nitrogen turnover in agricultural soils)
Zusammenfassung
In der vorliegenden Arbeit ging es um die Erarbeitung, Anwendung und Beurteilung von quantitativen Analysenverfahren / Methoden für ein Monitoring von durch Bt-Mais verursachbaren Umwelteffekten im Boden. Die Ausgangsthese besagte, dass sich transgene Maisstreu beim mikrobiellen Abbau anders verhält als konventionelle. Bezugnehmend auf die These wurden zwei Freilandversuche (Freilandmikrokosmenmethode nach Raubuch 1997 über 2 Jahre, Quantifizierung des Maisstreuabbaus mit Hilfe kleiner Bodensäulen über 1 Jahr) und zwei Inkubationsversuche im Labor (INK bei drei verschiedenen Temperaturen über 49 Tage und INK mit verschiedenen landwirtschaftlich genutzten Böden über 49 Tage mit jeweils kontinuierlicher Respirationsratenermittlung nach Isermeyer 1952) sowie Inhaltsstoffbestimmungen der Maisstreu durchgeführt. Für alle Untersuchungen wurde Streu der vier Maissorten Novelis (transgen, Monsanto 810), Nobilis (Isolinie von Novelis), Valmont (transgen, Bt 176, Fa. Syngenta) und Prelude (Isolinie von Valmont) eingesetzt. Nach Beendigung der Laborversuche sowie des Freilandversuches nach der Freilandmikrokosmenmethode wurden mikrobielle Messgrößen wie Adenylategehalt, Ergosterolgehalt, Cmik- und Nmik-Gehalt am Boden-Streu-Gemisch bestimmt. Der Einsatz der Isotopentechnik (Bestimmung von 13C/12C an gemahlenem Boden-Streu-Gemisch bzw. gefriergetrocknetem K2SO4 als Extrakt aus dem Boden-Streu-Gemisch) ermöglichte eine genaue Quantifizierung der abgebauten Maisstreu und brachte dadurch Aufschluss über das Abbauverhalten verschiedener Maissorten. Bezüglich der Ermittlung der mikrobiellen Messgrößen ergab sich für die transgene Sorte Novelis* stets eine durchschnittlich geringere pilzliche Biomasse. Langfristig ergaben sich bei der Kohlenstoff- und Stickstoffdynamik keine Trends hinsichtlich transgener bzw. konventioneller Maisstreu. Sowohl im Freilandversuch nach der Mikrokosmenmethode als auch in den Inkubationsversuchen trat das Phänomen der kurzzeitigen Respirationsratenerhöhung der Mikroorganismen nach Zugabe der transgenen Maissorten auf, welches nicht bei Zugabe der konventionellen Maisstreu auszumachen war.
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The aim of this work was the determination of impacts of transgenic Bt-maize on carbon and nitrogen turnover in agricultural soils. Transgenic and conventional plants may feature different ways of decomposition since they differ in their ingredients and composition. Two field experiments (microcosm method according to Raubuch 1997 over a period of two years, attempt of quantifying the straw mineralisation with small soil tubes in the field over a period of one year) and two incubation experiments at the laboratory (first incubation experiment with three different temperatures: 5°C, 15°C, 25°C; second incubation experiment with application of three different agricultural soils) were performed to quantify the impact of maize straw on C- and N-turnover and microbial parameters (content of ergosterol, adenylates, microbial carbon and nitrogen). For all experiments four varieties of maize straw were used: 'Novelis' = Bt maize Monsanto 810 with a Bt-content of 3859 ng g-1; 'Nobilis' = isoline of 'Novelis'; 'Valmont' = Bt maize Bt 176 with a Bt-content of 842 ng g-1; 'Prelude' = isoline of 'Valmont'. After finishing the incubation experiments the determination of the stable isotopes 13C/12C quantified the decomposition rate of the maize material. Soil samples with the amendment of transgenic 'Novelis' evidently showed the lowest fungal biomass (ergosterol content) after seven weeks whereas no obvious effects were found between conventional and transgenic maize straw according to the content of adenylates, microbial carbon and nitrogen. There were found no long-term differences in carbon and nitrogen turnover between the transgenic and conventional maize straw. However, after the application of the two transgenic maize varieties into the soil respiration peaks in all samples were found which did not occur in the soil samples after application of the conventional maize straw.