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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
Inhalt der Präsentation
Dr. Michaela Griesser 2
Überblick Projekt PromESSinG
Metagenomics
Bodenenzyme einzelne Flächen
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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 ]
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
Ergebnisse Random Forest (Bakterien)
17.05.2017 10
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
Ergebnisse Radnom Forest (Pilze)
17.05.2017 11
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau
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)
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
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
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
XIX. Kolloquium Internationaler Arbeitskreis für Bodenbewirtschaftung und Qualitätsmanagement im Weinbau Dr. Michaela Griesser 17
Universität für Bodenkultur Wien
Department für Nutzpflanzen-
wissenschaften
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