Navigation

Effekte von Nanopartikeln auf Bodenmikroorganismen und Nutzpflanzen

 

Seit einigen Jahren werden Nanopartikel vermehrt zur Optimierung von Pflanzenschutzmitteln und Düngern in Betracht gezogen. Mit seinem Team untersuchte Thomas Bucheli die Effekte von zwei Arten von solchen Nanopartikeln auf Nutzpflanzen und deren Zusammenleben mit Mikroorganismen.

Hintergrund (abgeschlossenes Forschungsprojekt)

Nanopartikel wurden im vergangenen Jahrzehnt vermehrt auf ihr Vermögen getestet, Pflanzenschutzmittel und Dünger wirkungsvoller zu machen. Ihr Verhalten und ihre Wirkung in der landwirtschaftlichen Umwelt und die damit verbundenen Risiken waren bis anhin weitgehend unbekannt. Es fehlte an Methoden, mit denen Nanopartikel in Böden, Mikroorganismen und Bakterien nachgewiesen werden können und an Daten die zeigen, wie sich die Nanopartikel im Boden verteilen, welche Effekte sie auf Bodenmikroorganismen haben, in welchem Ausmass sie von Pflanzen aufgenommen werden und welche Konsequenzen sich daraus ergeben. Thomas Bucheli und sein Team untersuchten die Effekte der Nanopartikel Titanoxid (TiO2) und Kohlenstoffnanoröhrchen (MWCNT), zwei Nanopartikel die künftig möglicherweise in der Landwirtschaft zum Einsatz kommen könnten, auf Weizen und Rotklee. Die Pflanzen wuchsen in Töpfen mit natürlicher Erde oder in Flüssig- bzw. in Hydrokulturen, denen die Nanopartikel in steigender Konzentration zugefügt wurden. Neben der Wirkung der Nanopartikel auf die Pflanzen selbst untersuchten die Forscher auch Effekte auf Stickstoff (N)-fixierende Knöllchenbakterien (R. trifolii) sowie Phosphor-liefernde Mykorrhizapilze, die beide mit Weizen und Rotklee in enger Symbiose leben und die den Pflanzen lebenswichtige Nährstoffe liefern.

Resultate

In Flüssigkulturen konnten die Forscher zeigen, dass TiO2 bei höheren Konzentrationen die Symbiose des Klees mit den Bakterien stören und das Wachstum des Klees negativ beeinflussen kann. In natürlichem Boden war die Mobilität der Nanopartikel tief und es wurde keine erhöhte Titandioxidaufnahme durch die Pflanzen festgestellt. Obwohl die Mobilität von MWCNT in Böden ebenfalls tief war, zeigten die Experimente eine konzentrationsunabhängige Aufnahme von MWCNT durch die Pflanzen und bei hohen Konzentrationen konnte eine Reduktion der Anzahl an Rotkleeblüten beobachtet werden. Sowohl TiO2 als auch MWCNT führten bei sehr hohen Konzentrationen zu einer veränderten Zusammensetzung der mikrobiellen Gesellschaften, die mit den Pflanzen interagieren.

Bedeutung

Dieses Projekt liefert erste Daten um die Auswirkung von TiO2 und MWCNT besser einschätzen zu können. Die Effekte auf Pflanzen und auf die mikrobielle Zusammensetzung traten nur bei hohen Konzentrationen auf und es braucht weitere Daten, um die Vorteile und Risiken dieser Nanopartikel für die Landwirtschaft umfassend zu beurteilen. Eine Basis liefert der in diesem Projekt verfasste Review, der den derzeitigen Stand, vorgesehene Anwendungen und Forschungsprioritäten zusammenfasst und der international auf Tagungen und Konferenzen präsentiert wurde und hohe Beachtung fand.

Originaltitel

Effects of NANOparticles on beneficial soil MIcrobes and CROPS (NANOMICROPS)

Projektleitung

  • Dr. Thomas Daniel Bucheli

Weitere Gesuchstellende

  • Dr. Katja Knauer
  • Dr. Marcel Van der Heijden
  • Dr. Franco Widmer

 

 

Weitere Informationen zu diesem Inhalt

 Kontakt

Dr. Thomas Bucheli Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon Reckenholzstrasse 191 8046 Zürich +41 44 377 73 42 thomas.bucheli@art.admin.ch