Das Forschungsprojekt befasst sich mit sortenbedingten Unterschieden in der Arsenaufnahme, der Arsenverteilung in der Pflanze und dem Einfluss der Mykorrhizierung. In Experimenten mit Sommergerste und Winterweizen wurden Abhängigkeiten von der Sorte festgestellt und diese statistisch nachgewiesen. Die Effekte hinsichtlich der Arsenaufnahme können bei Winterweizen bei über 40 Prozent liegen. Der Arsengehalt im Korn ist im Verhältnis zur Pflanze und besonders zur Wurzel sehr gering und wird die Grenzwerte für Futtermittel nur sehr vereinzelt überschreiten. In Feldversuchen an einem Verwitterungs- und einem Alluvialstandort konnte gezeigt werden, daß die Mykorrhizierung des Saatgutes bei Sommergerste den Arsengehalt im Korn nicht reduziert. Dagegen senkten geringe Phosphorgaben, als Flüssigdünger vor der Aussaat gegeben, den Arsengehalt erheblich.

Im Rahmen der Untersuchungen wurde die N-Rhizodeposition verschiedener Futter- und Körnerleguminosen mittels Split-Root-Technik und kontinuierlicher 15N-Anreicherung quantifiziert. Anteilig an der gesamtpflanzlichen N-Menge unterschieden sich die durch Rhizodeposition abgegebenen N-Mengen zwischen den geprüften Leguminosenarten weder im Gewächshaus noch im Feld signifikant voneinander, so dass der Einflussfaktor Pflanzenart und –sorte auf die Höhe der spezifischen N-Rhizodeposition als eher gering einzuschätzen ist. Der Einfluss der Umwelt (Gewächshaus versus Freiland) auf die untersuchten Kenngrößen der Trockenmassen und N-Akkumulationen sowie der N-Rhizodeposition fiel hingegen sehr viel deutlicher aus. Die Untersuchungen zeigten zudem positive Zusammenhänge zwischen den N-Rhizodepositionsmengen und den Trockenmasseerträgen bzw. akkumulierten N-Mengen der Leguminosen.

Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Polychlorierte Biphenyle (PCB) und Schwermetalle (SM) sind zusammen mit anderen Elementen und Verbindungen u.a. auch mit Nährstoffen als gemischte gewachsene Kontamination in ballungsraumtypischen Belastungsflächen (z.B. Rieselfelder) vorhanden und stellen bei einem Transfer in Nahrungs- und Futterpflanzen eine besondere Gefährdung für den Menschen dar. Bei Untersuchungen hinsichtlich ökosystemarer Konsequenzen dieser Substanzen wurden bisher vor allem Einzelstoffbetrachtungen angestellt bzw. mehrere Vertreter einer Stoffgruppe untersucht. Ursache für Ertragsdepressionen und Minderungen der mikrobiellen Aktivität auf hochbelasteten Flächen ist aber immer eine Komplexwirkung der verschiedenen Bodeninhaltsstoffe, so daß sich synergistische Effekte einstellen können. In der vorliegenden Arbeit wird die kombinierte Wirkung ausgewählter PAK-, PCB- und SM-Vertreter (Benzo-a-pyren [ BaP] , 2,2?,5,5? Tetrachlorbiphenyl [ PCB 52] , Cadmium [ Cd] und Kupfer [ Cu] ) auf bodenmikrobiologische Parameter, Biomasseproduktion und Schadstoffaufnahme von Pflanzen im Gefäßversuch untersucht. Veränderungen von CO2-Freisetzung, Cellulosezersetzung, N-Mineralisierung und SM-Pflanzenverfügbarkeit in einem schwachbelasteten Rieselfeldboden (RefB) nach dessen Einzelstoff- bzw. Mischanreicherung mit den genannten Schadstoffen in Konzentrationen, wie sie in hochbelasteten Rieselfeldern vorliegen, werden dargestellt. Desweiteren erfolgt eine Auswertung der Daten zu Erträgen und Schadstoffgehalten der auf den Versuchsvarianten geprüften Pflanzen (Roggen, Mais und Kartoffeln). Wechselbeziehungen der Schadstoffe untereinander im Pfad ² Boden-Pflanze² werden diskutiert. Auf allen Cu-Anreicherungsvarianten von RefB reagierten die drei Versuchspflanzen mit Ertragsdepressionen. Als Ursache hierfür und für die Störungen der mikrobiellen Aktivität im Boden konnte Cu als Einzelstoff erkannt werden. Die Ertragsdepressionen gingen mit erhöhten Cu-Gehalten aber auch mit erhöhten Cd-Gehalten der Pflanzen einher. Zugeführtes Cu bewirkte eine Erhöhung der Pflanzenverfügbarkeit von Cd im Boden. PCB 52 bzw. (und) BaP verursachten bei ihrer gleichzeitigen Zufuhr mit Cu dessen Mobilisierung im Boden und erhöhten damit die Cu-Pflanzenaufnahme. Neben PCB 52 dem Boden gegebenes Cd führte zu höheren PCB 52-Gehalten im Pflanzensproß. Die kombinierte Anreicherung von RefB mit Cd, PCB 52 und BaP bewirkte noch höhere PCB 52- und auch höhere BaP-Pflanzengehalte. / Together with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), polychlorinated biphenyls (PCB) and heavy metals (HM) other elements and compounds as well as nutrients are present in typical contaminated areas like sewage fields. They are found as mixed undisturbed contamination and the transfer of these pollutants into food or forage plants is dangerous for people. So far investigations of ecological effects of these substances are focused mainly on single agents or on some agents of the same chemical group. But in most cases the mixture of different chemical compounds in extremely contaminated fields cause synergistic effects resulting in yield reductions and decreases of microbiological activity. Therefore the aim of the present work is to study combined effects of selected PAH-, PCB- and HM- (benzo-a-pyren [ BaP] , 2,2?,5,5? tetrachlorbiphenyl [ PCB 52] , cadmium [ Cd] und copper [ Cu] ) on parameters of soil biology, biomass production and pollutant uptake by plants in pot experiments. Resulting changes of cellulose decomposition, CO2-release from soil, N-mineralization and availability for plants of heavy metals after separated and combined enrichment of weackly polluted sewage field soil (RefB) with said pollutants up to concentrations of extremely polluted sewage field soils are presented. Data of yields and pollutant contents of plants (rye, maize and potatoes) cultivated on experimental soils are summarised. Interactions of pollutants ² soil-plant² are discussed. Cultivated plants showed yield reductions on all treatments enriched with copper. In this context copper only produced the impairments of microbial activity in the soil and caused its phytotoxicity. The yield reductions were connected with higher copper contents and also higher cadmium contents of plants. Added copper led to increasing availability for plants of cadmium in the soil. PCB 52 or (and) BaP together enriched with copper produced a mobilization of copper in the soil and a higher copper uptake by plants. Added cadmium caused in addition to PCB 52 higher PCB 52 contents of plants. The combined enrichment of RefB with Cd, PCB 52 and BaP led to higher contents of PCB 52 and BaP in plants.

In der Arbeit werden nach einer detaillierten Beschreibung der eingesetzten Böden mit erhöhter Konzentration an den Radionukliden 210Pb, 226Ra, 227Ac, 230Th und 238U und der angewandten Analysenverfahren eine umfangreiche Übersicht über die Transferfaktoren Boden - Pflanze für die einzelnen Pflanzenteile der in der menschlichen Ernährung genutzten Gemüse und in Futterpflanzen vorgestellt. Die gammaspektrometrischen Bestimmungen von geringen Radioaktivitäten wurden einem Untertagemesslabor durchgeführt. Die Unterschiede in den Transferfaktoren für die Pflanzen und deren Teile und Böden und die Beziehungen zwischen Transferfaktoren und eluierbaren Anteilen der Böden, Pflanzenteile; sowie zwischen den radioaktiven Elementen Radium und Actinium und den Elementen Barium und Lanthan wurden dargestellt. Es wurde bei den Pflanzen eine Abnahme der Radioaktivität von der Wurzel über Stängel und Blatt zur Frucht festgestellt. Die Transferfaktoren für das bisher kaum bestimmten 227Ac ist relativ hoch und liegt in der Größenordnung der sehr konservativ angesetzten Richtwerte des Strahlenschutzes, während sie für die anderen Radionuklide weit unter den Richtwerten liegen. / The used soils with enhanced activity of the radionuclides 210Pb, 226Ra, 227Ac, 230Th, and 238U and the analytical methods for the determination of soil-plant transfer factors are described and a survey of the obtained values for parts of plants used for human nutrition are presented. Gamma spectrometric determination of low radioactivities has been performed in an underground laboratory. For comparison the factors are determined for the plants of similar elements Ba for Ra and La for Ac. In all cases the values decreases from the roots over the leaves to the fruits. The values for 227Ac are relatively high and are in the magnitude of the „Richtwerte“ for radiation protection, in spite of the other radionuclides, which are lower than the „Richtwerte“.

Im Rahmen der Untersuchungen wurde die N-Rhizodeposition verschiedener Futter- und Körnerleguminosen mittels Split-Root-Technik und kontinuierlicher 15N-Anreicherung quantifiziert. Anteilig an der gesamtpflanzlichen N-Menge unterschieden sich die durch Rhizodeposition abgegebenen N-Mengen zwischen den geprüften Leguminosenarten weder im Gewächshaus noch im Feld signifikant voneinander, so dass der Einflussfaktor Pflanzenart und –sorte auf die Höhe der spezifischen N-Rhizodeposition als eher gering einzuschätzen ist. Der Einfluss der Umwelt (Gewächshaus versus Freiland) auf die untersuchten Kenngrößen der Trockenmassen und N-Akkumulationen sowie der N-Rhizodeposition fiel hingegen sehr viel deutlicher aus. Die Untersuchungen zeigten zudem positive Zusammenhänge zwischen den N-Rhizodepositionsmengen und den Trockenmasseerträgen bzw. akkumulierten N-Mengen der Leguminosen.

In der Arbeit werden nach einer detaillierten Beschreibung der eingesetzten Böden mit erhöhter Konzentration an den Radionukliden 210Pb, 226Ra, 227Ac, 230Th und 238U und der angewandten Analysenverfahren eine umfangreiche Übersicht über die Transferfaktoren Boden - Pflanze für die einzelnen Pflanzenteile der in der menschlichen Ernährung genutzten Gemüse und in Futterpflanzen vorgestellt. Die gammaspektrometrischen Bestimmungen von geringen Radioaktivitäten wurden einem Untertagemesslabor durchgeführt. Die Unterschiede in den Transferfaktoren für die Pflanzen und deren Teile und Böden und die Beziehungen zwischen Transferfaktoren und eluierbaren Anteilen der Böden, Pflanzenteile; sowie zwischen den radioaktiven Elementen Radium und Actinium und den Elementen Barium und Lanthan wurden dargestellt. Es wurde bei den Pflanzen eine Abnahme der Radioaktivität von der Wurzel über Stängel und Blatt zur Frucht festgestellt. Die Transferfaktoren für das bisher kaum bestimmten 227Ac ist relativ hoch und liegt in der Größenordnung der sehr konservativ angesetzten Richtwerte des Strahlenschutzes, während sie für die anderen Radionuklide weit unter den Richtwerten liegen. / The used soils with enhanced activity of the radionuclides 210Pb, 226Ra, 227Ac, 230Th, and 238U and the analytical methods for the determination of soil-plant transfer factors are described and a survey of the obtained values for parts of plants used for human nutrition are presented. Gamma spectrometric determination of low radioactivities has been performed in an underground laboratory. For comparison the factors are determined for the plants of similar elements Ba for Ra and La for Ac. In all cases the values decreases from the roots over the leaves to the fruits. The values for 227Ac are relatively high and are in the magnitude of the „Richtwerte“ for radiation protection, in spite of the other radionuclides, which are lower than the „Richtwerte“.

In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe von Gefäßversuchen der Transfer von ausgewählten organischen (m-Kresol, Simazin, Lindan, Anthracen, Galaxolid) und anorganischen Umweltschadstoffen (As, Cd, Pb, Cr, Zn, Ni) aus dotiertem Substrat in Nutzpflanzen (Tomaten, Paprika) untersucht. Zum besseren Verständnis des Schadstofftransfers der organischen Verbindungen und als Möglichkeit einer kosten- und zeitsparenden Alternative zu den herkömmlichen Untersuchungsverfahren, wurden ergänzend in vivo – Experimente durchgeführt. Weitere Schwerpunkte der Arbeit waren Untersuchungen zur Schadstoffaufnahme durch Pflanzen in Abhängigkeit von der Substratkonzentration sowie der Vegetationsdauer. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten waren Studien über mögliche Einflüsse eines neuartigen Bodenverbesserungsmaterials auf die Schadstoffmobilität und Bioverfügbarkeit der oben genannten potentiellen Schadstoffe sowie die damit verbundene mögliche Aufnahme durch die Untersuchungspflanzen.

In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe von Gefäßversuchen der Transfer von ausgewählten organischen (m-Kresol, Simazin, Lindan, Anthracen, Galaxolid) und anorganischen Umweltschadstoffen (As, Cd, Pb, Cr, Zn, Ni) aus dotiertem Substrat in Nutzpflanzen (Tomaten, Paprika) untersucht. Zum besseren Verständnis des Schadstofftransfers der organischen Verbindungen und als Möglichkeit einer kosten- und zeitsparenden Alternative zu den herkömmlichen Untersuchungsverfahren, wurden ergänzend in vivo – Experimente durchgeführt. Weitere Schwerpunkte der Arbeit waren Untersuchungen zur Schadstoffaufnahme durch Pflanzen in Abhängigkeit von der Substratkonzentration sowie der Vegetationsdauer. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten waren Studien über mögliche Einflüsse eines neuartigen Bodenverbesserungsmaterials auf die Schadstoffmobilität und Bioverfügbarkeit der oben genannten potentiellen Schadstoffe sowie die damit verbundene mögliche Aufnahme durch die Untersuchungspflanzen.