Effects of foliar application of microplastic and agro-additives on plant properties and rhizosphere microorganisms in an agriculturally relevant soil-plant system

Mikroplastik und seine Auswirkungen auf die Umwelt werden in aquatischen Systemen intensiv untersucht, während terrestrische Ökosysteme bisher kaum erforscht wurden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die kaskadenartige Wirkung von direkt auf Pflanzen aufgetragenes Mikroplastik und landwirtschaftlich relevanten Suspensionen auf die "Spross - Wurzel - Exsudat" Achse und die daraus resultierenden Auswirkungen auf die mikrobielle Gemeinschaft in der Rhizosphäre zu untersuchen. Der Versuchsaufbau umfasst fünf Behandlungen der Blätter von Erdbeerpflanzen mit den folgenden Zusatzstoffen: Polyethylene Mikroplastik, Lignin, Zink (ZnO), Eisen (Fe2O3) und Kupfer (CuO) sowie einen Kontrollansatz. Nach der Behandlung der Pflanzen und der Reifung der Erdbeerfrüchte wurde das Pflanzen- und Fruchtmaterial geerntet und der Rhizosphärenboden gesammelt. Es wurden verschiedene chemische, physikalische und pflanzenassoziierte Messungen durchgeführt, um die Wachstumsleistung der Pflanzen in Abhängigkeit von den Behandlungen zu bestimmen. Mithilfe verschiedener miniaturisierter biochemischen Enzymtests wurde untersucht, wie sich die oberirdisch auf die Blätter applizierten Suspensionen auf die mikrobiellen Aktivitäten im Rhizosphärenboden auswirken. Zusätzlich wurde die Abundanz von Bakterien, Pilzen, Archaeen und Paenibacillus polymyxa (ein Indikatororganismus für die Bodenqualität) mit Hilfe der digitalen Tröpfchen-PCR (ddPCR) quantifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass bereits eine dreimalige Behandlung der Blätter ausreicht, um sowohl die Pflanzenparameter, als auch die mikrobielle Aktivität im Boden zu beeinflussen. Die Arbeit wurde in der Arbeitsgruppe von Paul Illmer unter der Leitung von Nadine Präg der Universität Innsbruck und der Arbeitsgruppe von Tanja Mimmo unter der Leitung von Luigimaria Borruso der Universität Bozen durchgeführt.