Universität für Bodenkultur Wien

Department für Nutzpflanzen-

wissenschaften

XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau 17.05.2017 1

Metagenomische Analyse und

Aktivität wichtiger Enzyme in

Weingartenböden

Michaela Griesser1, Harald Berger2, Lisa Cibej1, Gregor Bernd1,

Astrid Forneck1

1 Universität für Bodenkultur Wien,

Department für Nutzpflanzenwissenschaften,

Abteilung für Wein- und Obstbau

2 Symbiocyte

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XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau

Inhalt der Präsentation

Dr. Michaela Griesser 2

Überblick Projekt PromESSinG

Metagenomics

Bodenenzyme einzelne Flächen

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Projekt Fragestellungen

Dr. Michaela Griesser 3

Landscape diversity

Soil cover management

Disturbance intensity

Management strategies

Providing ESS

vine vitatlity,

grape quality

Cultural ESS

Tourism, recreation

LandscapeMatrix

VineyardEcosystem

Macro-, Mesofauna

Microflora

Plants

Mycorrhiza

Biodiversity

Supporting/Regulating

ESS

Soil fertility

Soil stability

Pest control

Soil water retention

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Projekt Versuchsaufbau

Dr. Michaela Griesser 4

Weingärten in drei differenzierten Kulturlandschaftsbereichen

90, 60, 30% Weingartenfläche in 1 km Radium

Erhöhung natürlicher Landschaftselemente um die

Versuchsweingärten

3 Bearbeitungsvarianten für die Fahrgasse in allen Weingärten

Offener Boden

Alternierende Begrünung

Permanente Begrünung

[ Ilona Leyer, 2015, Präsentation ]

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Erhobene Parameter

Dr. Michaela Griesser 5

Bio

dive

rsity

ES

S

Fun

ctio

ns&

Ser

vice

s

Plants Microflora Mesofauna Macrofauna

- Soil cover - Bacteria

- Fungi

- Collembola

- mites

- Carabid beetles

- Ants

- Earthworms

Plant protection Soil Fertility Soil Parameters

- Pathogenic fungi

- Entomopathogenic fungi

- Weed control

- microorganisms

- Degradation of soil

organic matter

- Soil respiration

- C/N ratio

- pH, nutrients, textur

- Organic matter

- Water retention

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Metagenomische Analyse

Dr. Michaela Griesser 6

Probennahme Anfang Juni 2016 in allen Weingärten (alle Varianten) –

54 Proben (plus Extraproben aus dem US Bereich von 2 Weingärten)

Fahrgasse 10cm

Homogenisierung der Proben mit einer Kugelmühle (Retsch)

Extraktion mit PowerSoil DNA Isolation Kit

Sequenzierung (Genome Quebec) mit ITS und 16S Primern

Bioinformatik: in Kooperation mit Dr. Harald Berger

Bestimmung von OTUs (operative taxonomic units)

Einflussfaktoren: gewichtete MANOVA (adonis) mit generalisierten Unifrac

Distanz Matrix

Shannon Biodiversitäts Index

Random Forest Model

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Ergebnisse Shannon Index

Dr. Michaela Griesser 7

Gesamtzahl OTUs:

IST: 272

16S: 306

Pilze: höchster Index in Weingarten 7

Pilze: geringster Index in Weingärten 1, 3

Bakterien: höchster Index in Weingärten 4, 6, 9

Bakterien: geringster Indes in Weingarten 1

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XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau

Ergebnisse Shannon Index

Dr. Michaela Griesser 8

Kein Einfluss der

Bodenbearbeitungsvarianten

auf den Shannon Index bei

Bakterien und Pilzen

Reduktion auf offen/begrünte

Fahrgassen: höherer Index für

Bakterien in offenen

Fahrgassen

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Ergebnisse MANOVA

17.05.2017 9

landscape vineyard treatmentSand *** ***pH . *** .P2O5 *** ***K2O *** *** *Mg *** *** *Cu *** ***CaCO3 ***C_anorg ***C_tot *** *** *C_org *** *** *N_tot ** *** *C_N * ***Fungal_GuniFrac (a=0.5) *** ***Bact_GuniFrac (a=0.5) *** ***

Signif. codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

Einfluss unabhängiger

Variablen (Weingarten,

Bearbeitung, Landschaft)

Bearbeitung hat keinen

entscheidenden Einfluss

Bestimmender Parameter

sind die Standorte

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Ergebnisse Random Forest (Bakterien)

17.05.2017 10

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Ergebnisse Radnom Forest (Pilze)

17.05.2017 11

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Analyse von Bodenenzymen

Dr. Michaela Griesser 12

Probennahme Anfang Juni 2016 in 2 Weingärten (begrünte und offene

Fahrgassen)

Fahrgasse 10cm und 20 cm; Unterstock Bereich 10cm und 20cm; bei

den Wurzeln (ca. 20cm Tiefe)

Enzymnachweis mit photometrischen Methoden nach Schinner (1989)

und Tabatabai (1987)

Vorwiegend pilzlichen Biomarkern: Glucosidasen, Galactosidasen,

Xylanasen, Cellulasen und Invertasen

vorwiegend bakteriellen Biomarkern: Catalasen, Ureasen, Proteasen,

Dehydrogenasen und Phosphatasen

C-Kreislauf: CM-Cellulase, Xylanase, Glucosidase

N-Kreislauf: Protease, Urease

P-Kreislauf: Phosphatasen

S-Kreislauf: Acylsulfatase

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Ergebnisse Weingärten

Dr. Michaela Griesser 13

Einfluss unterschiedlicher Standorte sehr groß

Höhere Enzymegehalte in 0-10cm

C-Kreislaufenzyme zumeist in der FG höher als im US

Wurzelbereich unterschiedet sich zumeist nicht von US 20cm

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Ergebnisse Bodenbearbeitung

Dr. Michaela Griesser 14

Einfluss der Bodenbearbeitung hat sich nur bei 2 Enzymen gezeigt

Effekte waren gegenteilig: catalase höher in offenen Fahrgassen,

urease etwas höher in den begrünten Fahrgassen

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Ausblick

Dr. Michaela Griesser 15

Datenerhebung 2017: Enzyme in allen Weingärten, Selektion von

Parametern im EU-Projekt

Multivariate Analysenmethoden, Ordinaten Analysen, Mixed

Models

Verknüpfung von Biodiversität und Bodenfunktionen

Umstellung der Enzyme auf Fluoreszenz basierter Methode

(Erfahrungen?)

Projekt weiter entwickeln (Boden, Biodiversität, Rebe)

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XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau 17.05.2017 16

This research is funded through the 2013-2014 BiodivERsA/FACCE-JPI joint call for

research proposals, with the national funder FWF Der Wissenschaftsfond.

Sponsoren: Österreichische Hagelversicherung, Niederösterreichische

Landwirtschaftskammer, Niederösterreichische Versicherung

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XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau Dr. Michaela Griesser 18

University of Natural Resources andLife Sciences, Vienna

Department of Crop Sciences

Division of Viticulture and Pomoloty

Dr. Michaela Griesser

Prof. Dr. Astrid Forneck

www.boku.ac.at/wob

www.promessing.eu