The importance of soil microorganisms and cover crops for copper remediation in vineyards

Mackie, Kathleen

The importance of soil microorganisms and cover crops for copper remediation in vineyards

dc.contributor.advisor	Kandeler, Ellen	de
dc.contributor.author	Mackie, Kathleen	de
dc.date.accepted	2014-10-01
dc.date.accessioned	2024-04-08T08:50:25Z
dc.date.available	2024-04-08T08:50:25Z
dc.date.created	2014-12-09
dc.date.issued	2014
dc.description.abstract	The historical use of copper fungicides, as a plant protection agent, has moderately polluted agricultural topsoils across Europe. Organic agriculture, in particular, continues to be limited to the use of copper fungicides due to a lack of permitted alternative plant protection agents. In recent years, the effects of copper accumulation in the soil have been observed. Studies on the negative effects of copper in agricultural soils show a decrease in ecosystem services, which rely on macro- and micro-organisms. Thus, there is the question of how to remediate copper polluted crop fields. Although this topic has more recently been investigated in the laboratory, currently, there are no experiments available in the field. Viticulture is one of the largest perennial crops in Europe that utilize copper fungicides. Therefore, this dissertation was designed to investigate copper remediation strategies in vineyards, in order to best understand potential solutions for a growing problem, as well as their effect on ecosystem services. Understanding the reaction of and support by soil microorganisms will help determine which strategy has the best potential. The main project was implemented using two field experiments, each of which analyzed copper availability, microbial abundance, function and community composition to determine the overall outcome of copper remediation. The dissertation is presented in four papers. The first paper is a review on copper in vineyards, which focused specifically on cutting-edge remediation strategies currently being studied. This paper also provided information on knowledge gaps in the literature. The second paper showed the spatial distribution of copper and soil microorganisms at the plot scale, providing a better understanding of copper and microbial distribution as well as a foundation for subsequent papers. The third paper analyzed copper phytoextraction by single species and mixed species cover crop plots and the microbial community that may support it. The fourth paper was aimed at observing the ability of biochar and biochar-compost to immobilize copper and improve ecosystem services. The studies utilized classic soil biological methods (enzyme activities, microbial C and N, ergosterol) and modern molecular techniques (quantitative polymerase chain reaction (qPCR) of 16S rRNA and taxa specific bacteria genes and phospholipid fatty acid analysis (PLFA)) as well as determination of chemical soil properties and copper fractions.	en
dc.description.abstract	Die historische Nutzung von Kupferfungiziden als Pflanzenschutzmittel hat zu einer moderaten Belastung der landwirtschaftlichen Oberböden in Europa geführt. Besonders in der biologischen Landwirtschaft werden kupferbasierte Fungizide aus Mangel an alternativen Pflanzenschutzmitteln weiterhin eingesetzt. In den letzten Jahren wurden Effekte der Kupferanreicherung in Böden beobachtet. Studien zu den negativen Auswirkungen von Kupfer in landwirtschaftlichen Böden zeigen eine Verringerung der Ökosystemdienstleistungen, welche auf Makro- und Mikroorganismen beruhen. Daher stellt sich die Frage, wie kupferbelastete Anbauflächen saniert werden können. Obwohl diese Fragestellung in jüngerer Zeit in Laborversuchen untersucht wurde, stehen derzeit keine Studien mit Feldexperimenten zur Verfügung. Der Weinbau ist eine der größten Dauerkulturen Europas, in der kupferbasierte Fungizide eingesetzt werden. Daher wurde diese Dissertation zur Untersuchung von Kupfersanierungsstrategien in Weinbergen konzipiert, um ein besseres Verständnis für potentielle Lösungen dieses wachsenden Problems sowie für deren Effekte auf die Ökosystemdienstleistungen zur erlangen. Das Verständnis der Reaktion von und der Unterstützung durch Mikroorganismen wird helfen, die potentiell beste Lösungsstrategie zu bestimmen. Das Hauptprojekt wurde mit zwei Feldexperimenten umgesetzt, wovon jedes die Kupferverfügbarkeit, mikrobielle Abundanz, Funktion und Gemeinschaftsstruktur analysierte, um das Gesamtergebnis der Kupfersanierung zu bestimmen. Diese Dissertation wird in vier wissenschaftlichen Veröffentlichungen präsentiert. Die erste wissenschaftliche Veröffentlichung ist ein Review über Kupfer in Weinbergen, das besonders auf derzeit untersuchte, innovative Sanierungsstrategien fokussiert ist. Diese Publikation bietet zudem Informationen über die derzeitigen Wissenslücken in der Literatur. Die zweite wissenschaftliche Veröffentlichung zeigt die räumliche Verteilung von Kupfer und Bodenmikroorganismen auf der Plotskala und bietet sowohl ein besseres Verständnis für die Verteilung von Kupfer und Mikroorganismen als auch das Fundament für nachfolgende Publikationen. Die dritte wissenschaftliche Veröffentlichung untersuchte die Phytoextraktion von Kupfer durch einzeln und gemischt gepflanzte Zwischenfruchtarten und die mikrobielle Gemeinschaft, die dies unterstützen könnte. Die vierte wissenschaftliche Veröffentlichung zielte darauf ab, die Eignung von Biokohle und Biokohle-Kompost zur Immobilisierung von Kupfer und zur Verbesserung der Ökosystemdienstleistungen zu betrachten. Die Studien nutzten klassische bodenbiologische Methoden (Enzymaktivitäten, mikrobieller C und N, Ergosterol) und moderne molekularbiologische Techniken (quantitative Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) von 16S rRNA und taxaspezifischen Bakteriengenen und Phospholipidfettsäurenanalyse (PLFA)) sowie die Bestimmung chemischer Bodeneigenschaften und Kupferfraktionen.	de
dc.identifier.swb	421846860
dc.identifier.uri	https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/5853
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:bsz:100-opus-10239
dc.language.iso	eng
dc.rights.license	publ-ohne-pod	en
dc.rights.license	publ-ohne-pod	de
dc.rights.uri	http://opus.uni-hohenheim.de/doku/lic_ubh.php
dc.subject	Copper	en
dc.subject	Soil microorganisms	en
dc.subject	Vineyard	en
dc.subject	Biochar	en
dc.subject.ddc	630
dc.subject.gnd	Kupfer	de
dc.subject.gnd	Bodenmikroorganismus	de
dc.subject.gnd	Weinberg	de
dc.subject.gnd	Pflanzenkohle	de
dc.title	The importance of soil microorganisms and cover crops for copper remediation in vineyards	de
dc.title.dissertation	Die Bedeutung der Bodenmikroorganismen und Gründüngung für Kupfer-Sanierung in den Weinbergen	de
dc.type.dcmi	Text	de
dc.type.dini	DoctoralThesis	de
local.access	uneingeschränkter Zugriff	en
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local.bibliographicCitation.publisherPlace	Universität Hohenheim	de
local.export.bibtex	@phdthesis{Mackie2014, url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/5853}, author = {Mackie, Kathleen}, title = {The importance of soil microorganisms and cover crops for copper remediation in vineyards}, year = {2014}, school = {Universität Hohenheim}, }
local.export.bibtexAuthor	Mackie, Kathleen
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local.export.bibtexType	@phdthesis
local.faculty.number	2	de
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local.opus.number	1023
local.university	Universität Hohenheim	de
local.university.faculty	Faculty of Agricultural Sciences	en
local.university.faculty	Fakultät Agrarwissenschaften	de
local.university.institute	Institute for Crop Production and Grassland Research	en
local.university.institute	Institut für Kulturpflanzenwissenschaften	de
local.university.institute	Institute for Soil Science and Land Evaluation	en
local.university.institute	Institut für Bodenkunde und Standortslehre	de
thesis.degree.level	thesis.doctoral

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