Biologischer Abbau von Pestiziden und Bodengesundheit: die Konzentration ist entscheidend [25.09.20]
Pestizidbehandlungen sind heute immer noch vorherrschend als Methode zur Schädlingsbekämpfung, obwohl die ökotoxikologische Wirkung von Pestiziden nicht ausreichend geklärt ist. Nach Ausbringung gelangt ein beträchtlicher Teil der Pestizide in die obere Bodenschicht, welche wichtige Filter- und Abbaufunktionen übernimmt und so Ökosystem-Dienstleistungen für Grundwasser-und Gewässerschutz erbringt. Selbst biologisch abbaubare Pestizide können Rückstände oder Abbauprodukte hinterlassen. Silva et al. (2019) stellte fest, dass nur 17% der 317 getesteten landwirtschaftlichen topsoils in der europäischen Union (EU) keine Pestizide enthielten. 25% der Böden enthielten hingegen spezifische Pestizidrückstände, 58% sogar eine Mischung mehrerer Pestizide. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass zahlreiche organische Schadstoffe im Boden verbleiben, obwohl Sie unter optimalen Laborbedingungen vollständig biologisch abbaubar sind. Der mikrobielle Abbau höherer Pestizidkonzentrationen ist inzwischen gut charakterisiert. Eine aktuelle Studie Hohenheimer WissenschaftlerInnen und ihrer KollegInnen der Universität Tübingen richtet sich dagegen auf die wenig erforschten Abbaumechanismen bei niedrigen Pestizidkonzentrationen. Folgende Hypothesen wurden getestet: (1) Der Abbau wird eingeschränkt, sobald die Pestizidkonzentration unter den Schwellenwert fällt, der die Expression relevanter funktioneller Gene (Signal- und Abbauenzyme) auslöst. (2) Es gibt zwei verschiedene Konzentrations-Schwellenwerte: einen für die Initiierung der Aktivität und des Wachstums von Mikroorganismen, der andere für die Initiierung der katabolen Enzyme, die am Pestizidabbau beteiligt sind. (3) Die Veränderung von Wachstum und Aktivität Pestizid-degradierender Mikroorganismen korreliert direkt mit einem veränderten metabolischen Umsatz des Pestizids.
Bildquelle: Pixabay
Originalpublikation
Affiliation:
- Department of Soil Biology, Institute of Soil Science and Land Evaluation, University of Hohenheim, Stuttgart, Germany
- Department of Soil Physics, Institute of Soil Science and Land Evaluation, University of Hohenheim, Stuttgart, Germany
- Department of Environmental Analytical Chemistry, Institute of Applied Geoscience, University of Tübingen, Tübingen, Germany
Abstract
The objective of our study was to test whether limited microbial degradation at low pesticide concentrations could explain the discrepancy between overall degradability demonstrated in laboratory tests and their actual persistence in the environment. Studies on pesticide degradation are often performed using unrealistically high application rates seldom found in natural environments. Nevertheless, biodegradation rates determined for higher pesticide doses cannot necessarily be extrapolated to lower concentrations. In this context, we wanted to (i) compare the kinetics of pesticide degradation at different concentrations in arable land and (ii) clarify whether there is a concentration threshold below which the expression of the functional genes involved in the degradation pathway is inhibited without further pesticide degradation taking place.
Mehr Informationen zu den beteiligten Hohenheimer Instituten:
 | Prof. Dr. Ellen Kandeler |
 | Prof. Dr. Thilo Streck |
 | Dr. sc. agr. Holger Pagel |
