Rhizo4Bio (Phase 1): µPlastic - Verständnis der Effekte von Mikroplastik auf Rhizosphärenprozesse und -wechselwirkungen in landwirtschaftlichen Böden; TP A (FUB)

Abstract

Die Verschmutzung durch Mikroplastik in der Landwirtschaft ist eine neue Bedrohung. In diesem Projekt haben wir viele konzeptionelle Fortschritte in der Mikroplastikforschung im Allgemeinen erzielt. Darüber hinaus konnten wir durch die Untersuchung der Auswirkungen von zehn verschiedenen Arten von Mikroplastikpartikeln in drei landwirtschaftlich wichtigen Böden in Deutschland aufdecken, dass die Auswirkungen von Mikroplastik in hohem Maße vom Bodentyp abhängen - nicht nur in Bezug auf die Größe der Auswirkungen, sondern auch auf die Wirkungsrichtung (es wurden neutrale, negative und positive Auswirkungen beispielsweise auf die Pflanzenbiomasse beobachtet). Wir dokumentierten subtile, aber eindeutige Auswirkungen auch auf die Wurzelbesiedlung durch arbuskuläre Mykorrhizapilze, wichtige Symbionten in landwirtschaftlichen Systemen, sowie auf deren Lebensgemeinschaften (mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung). Darüber hinaus untersuchten wir die Rolle verschiedener Kulturpflanzen sowie die Wechselwirkungen von Mikroplastik mit weiteren Umweltfaktoren, die im landwirtschaftlichen Kontext relevant sind. Unser Projekt lieferte wichtige Erkenntnisse über die Rolle von Mikroplastik in der Rhizosphäre von Nutzpflanzen in Deutschland (und darüber hinaus), die dazu dienen sollen, die Notwendigkeit der Kontrolle des weiteren Eintrags dieses Materials in unsere Böden zu untermauern.

Microplastic pollution in agriculture is an emerging threat. In this project we produced many conceptual advances in microplastic research in general. In addition, by examining effects of ten different types of microplastic particles in three agriculturally important soils in Germany, we could uncover that the effects of microplastic are highly dependent on the soil type – not just in terms of effect size, but also effect direction (neutral, negative and positive effects for example on plant biomass were observed). We documented subtle but clear effects also on root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi, key symbionts in agricultural systems, and also on their communities (using high-throughput sequencing). We additionally explored the role of different crop plants and also the interactions of microplastics with additional environmental factors relevant in an agricultural context. Our project produced key insights into the role of microplastics in the rhizosphere of crop plants in Germany (and beyond) that should be used to further underpin the necessity to control the further input of this material into our soils.