Nachverfolgung der Kupfer- und Zinkeinträge im System Boden-Ackerpflanze im Biolandbau mittels stabiler Isotopenmarkierungen

• Antragsteller: Professor Dr. Moritz Bigalke; Kai Nils Nitzsche, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564742762

Gülle und Kupferfungizide sind bekannte Quellen von Kupfer (Cu) und Zink (Zn) in der Landwirtschaft, wobei sich Cu und Zn langfristig in Böden anreichern können. Obwohl Cu und Zn wichtige Mikronährstoffe für Pflanzen, Tiere und Menschen darstellen, können erhöhte Cu- und Zn-Konzentrationen Bodenorganismen schädigen und die Bodenfruchtbarkeit beeinträchtigen. Um eine nachhaltige Bodennutzung zu gewährleisten, ist deshalb ein genaues Verständnis der Cu- und Zn-Quellen, des Verhaltens von Cu und Zn im Boden und der Verfügbarkeit für Pflanzen wichtig. Daher ist das Hauptziel dieser Studie zum nachhaltigen Einsatz von Spurenmetallen im Ökolandbau beizutragen und dadurch die Bodenfruchtbarkeit und Pflanzenqualität zu gewährleisten. Wir wollen folgende Forschungsfragen beantworten: (1) Was ist die Akkumulation im Boden, die Umsetzung und die langfristige Verfügbarkeit von Cu aus Kupferfungiziden und aus Gülle in reellen Fruchtfolgen? (2) Was ist die Akkumulation, Umsetzung und die Langzeitverfügbarkeit von Zn aus Gülle, und wie hoch ist der Anteil der Gülle zur Zinkkonzentration in den essbaren Teilen verschiedener Kulturpflanzen relevant für den menschlichen Verzehr? Wir werden zwei Feldexperimente auf einem Luvisol durchführen und dabei modernste Methoden zur Markierung stabiler Isotope anwenden. Beide Experimente werden parallel durchgeführt. Im ersten Versuch wird ein 65Cu-markiertes Kupferfungizid auf Kartoffeln (Solanum tuberosum), entsprechend der maximal zulässigen Cu-Höchstmenge von 3 kg ha-1 im ökologischen Landbau in Deutschland, aufgetragen. Die Folgekultur wird Winterweizen (Triticum aestivum) sein. Im zweiten Versuch wird eine 65Cu-67Zn-markierte Schweinegülle auf Winterweizen ausgebracht. Danach wird eine Mischung aus Zwischenfrüchten und anschließend Ackerbohne (Vicia faba) angebaut. Die stabilen Cu und Zn Isotopenverhältnisse in der Bodenlösung, in operational definierten Bodenfraktionen und in Pflanzenteilen werden mittels ICP-MS gemessen, wodurch sich die jeweiligen Anteile von Cu aus dem Kupferfungizid und von Cu und Zn aus der Gülle berechnen lassen. Die Ergebnisse werden es erlauben, die Umsetzung von Cu und Zn im Boden, sowie die Aufnahme in bis zu drei Feldfrüchten einer reellen Fruchtfolge nachzuvollziehen. Somit hilft unsere Studie, die Umweltrelevanz von Cu und Zn im Biolandbau besser zu beurteilen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen