STUDY OF AUTUMN-WINTER WEEDS IN PORTUGAL AND ITS ECOLOGICAL PREFERENCES

ABSTRACTThe conclusion of the dam project located in Alqueva, in Southern Portugal, has resulted in a significant increase of new irrigated areas, since 2006. This has meant that, in recent years, there have been progressive flora changes in farming systems traditionally implemented in the Alentejo region. The present work has analyzed the weed flora in an early stage of these changes, and the impact of environmental factors on the distribution of natural vegetation under Mediterranean climate conditions in the influence area of Alqueva. In 2007, 105 floristic surveys were carried out in autumn-winter crop plots or other soil use, and 264 species were identified. Families with higher expression were: Asteraceae, Poaceae, and Fabaceae. Only three species have been identified in more than half of farms, Avena sterilis, Phalaris minor and Lolium rigidum and they were part of the 15 species that revealed high and very high infestation degrees. Soil texture and extractable phosphorus have been determined as active ecological factors, according to the method of ecological profiles and Mutual Information. Therefore, these factores were those with the greatest influence on the species distribution. L.rigidum distribution showed to be associated with medium soil texture and A.sterilis distribution also showed to be associated with medium and fine soil texture soils, without showing ecological preference by extractable phosphorus. The distribution of P.minorwas not related to the soil texture but showed preference for soils with medium phosphorus content.

COMPETITIVE ABILITY OF CANOLA HYBRIDS WITH WEEDS

ABSTRACTThe objective of the study was to assess the relative competitive ability of canola hybrids in the presence of turnip (Raphanus sativus) and ryegrass (Lolium multiflorum) in different ratios of plants in the mixture. The experiments were conducted in a greenhouse, in a completely randomized design with four replications. Treatments were arranged in ratios of canola against turnip or ryegrass: 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 and 0:100. Competitive analysis of the species was accomplished by means of diagrams usually applied to replacement series and also by the relative competitiveness indices. Fifty days after the emergence of the species, measurements of leaf area and shoot dry mass were performed. There was a competition between canola hybrids and weeds, with reduction for all variables. There was a differential competitive ability among canola hybrids in the presence of turnip and/or ryegrass. Canola hybrid Hyola 433 was more competitive in the presence of turnip than Hyola 61, 76 and 571 CL. Hyola 61, 76, 433 and 571 CL do not differ in terms of competition ability when growing with ryegrass.

CARACTERIZAÇÃO MORFOANATÔMICA, CONTAGEM CROMOSSÔMICA E VIABILIDADE POLÍNICA DE BIÓTIPOS DE AZEVÉM SUSCETÍVEL E RESISTENTES AO HERBICIDA GLYPHOSATE

RESUMOO azevém é uma planta daninha de ciclo anual, encontrada em praticamente todas as lavouras de inverno, em pomares e vinhedos da região Sul do Brasil. A espécie é normalmente controlada pelo herbicida glyphosate, no entanto, o uso continuado desse produto selecionou biótipos resistentes. Diferenças na suscetibilidade do azevém a herbicidas têm sido atribuídas a características morfológicas, anatômicas e genéticas das plantas. Os objetivos deste trabalho foram realizar a caracterização morfoanatômica, adequar metodologia para a análise citológica de cromossomos e indicar corantes para testes de viabilidade polínica de biótipos de azevém suscetível e resistentes ao herbicida glyphosate. As sementes dos biótipos de azevém suspeitos de resistência provieram do município de São Valentin, RS (SVA 1 e SVA 4), e Passo Fundo, RS (PFU 5), e as do biótipo conhecidamente suscetível (SVA 2), de São Valentin. Os biótipos de azevém estudados que apresentam resistência ao herbicida glyphosate não podem ser diferenciados do biótipo suscetível através de aspectos morfológicos, não existindo diferenças anatômicas de folha e raiz que evidenciem possibilidade da absorção diferencial do herbicida glyphosate entre os biótipos de azevém. A metodologia para a análise citológica dos biótipos de azevém merece adequações para melhor nitidez dos cromossomos, podendo-se aumentar o tempo de hidrólise e de exposição ao agente antimitótico utilizado neste trabalho, bem como testar outros agentes. Todos os corantes apresentaram bom desempenho na determinação da viabilidade polínica frente aos biótipos avaliados, exceto o azul de tripan, que subestimou os resultados.

Gramíneas bioindicadoras da presença de flúor em regiões tropicais

Dez espécies de gramíneas tropicais Andropogon gayanus Kunth cv. Planaltina, Panicum maximum Jacq. cv. Colonião, Panicum maximum Jacq. cv. Tobiatã, Chloris gayana Kunth, Eragrostis curvula (Schrad.) Nees, Paspalum notatum Flug. cv. Pensacola, Hiparrhenia rufa (Nees.) Stapf., Melinis minutiflora Pal. de Beauv., Brachiaria decumbens Stapf., Brachiaria humidicola (Rendle) Schw. e Lolium multiflorum ssp. italicum var. lema foram tratadas com chuva simulada, contendo 5, 10 e 15 g.m-3 de flúor, visando avaliar a sensibilidade relativa e o potencial bioindicador de cada espécie para regiões tropicais. As plantas foram cultivadas sob técnicas padronizadas para a bioindicação ativa. Os efeitos do flúor foram avaliados pelos danos visuais, acúmulo e distribuição do flúor nas plantas e produção de matéria seca. Todas as espécies mostraram padrões de acúmulo diferenciados, teores acima do nível considerado tóxico para plantas sensíveis (30 µg.g-1) e boa relação entre o teor de flúor na planta e os índices de fitotoxicidade, com exceção de Brachiaria humidicola. As espécies que melhor se adaptaram às técnicas de cultivo padronizado, por suas taxas de crescimento, homogeneidade das rebrotas e velocidade de resposta (necrose e clorose) foram Chloris gayana e Panicum maximum cv. Colonião. Nestas duas espécies com maior potencial de bioindicação, foram avaliados também os efeitos do flúor sobre a condutância estomática, a assimilação de CO2 e a produção de matéria seca. Os resultados obtidos caracterizam o Panicum maximum cv. Colonião como bioindicador de resposta e Chloris gayana como espécie tolerante, semelhante a L. multiflorum.

Influence of temperate grass seed rotation systems on weed seed soil bank composition

Due to changing cropping practices in perennial grass seed crops in western Oregon, USA, alternative rotation systems are being considered to reduce weed infestations. Information is generally lacking regarding the effects of alternative agronomic operations and herbicide inputs on soil weed seed bank composition during this transition. Six crop rotation systems were imposed in 1992 on a field that had historically produced monoculture perennial ryegrass (Lolium perenne L.) seeds. Each system plot was 20 x 30 m, arranged in a randomized complete block design, replicated four times. Twenty to thirty soil cores were sampled in June 1997 from each plot. The weed species composition of the cores was determined by successive greenhouse grow-out assays. In addition to seed density, heterogeneity indices for species evenness, richness, and diversity were determined. The most abundant species were Juncus bufonius L. and Poa annua L. Changes in seed bank composition were due to the different herbicides used for the rotation crop components. Compared to the other rotation systems, no-tillage, spring-planted wheat (Triticum aestivum L.) and oat (Avena sativa L.) reduced overall weed seed density and richness, but did not affect weed species evenness or diversity. When meadowfoam (Limnanthes alba Hartweg ex Benth.) succeeded wheat in rotation, weed species richness was unaffected, but evenness and diversity were reduced, compared to the other rotation systems. For meadowfoam in sequence after white clover (Trifolium repens L.), crop establishment method (no-tillage and conventional tillage) had no effect on weed seed species density, evenness, or diversity.

Correlações de Pearson e canônica entre componentes da matéria seca da forragem e sementes de azevém

O melhoramento genético de plantas forrageiras é fundamental para a intensificação da pecuária. Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a correlação simples de Pearson entre os componentes produtivos da matéria seca da forragem e de sementes para genótipos de azevém. Cinco genótipos de azevém, cultivados em cinco datas de semeadura, com diferentes números de cortes (variando de um a quatro), foram usados no delineamento blocos ao acaso com quatro repetições em Santa Maria, RS. Pastagens de azevém com uma menor produtividade total de matéria seca, mas composta por uma quantidade maior de folhas e menor de colmo, com maior teor proteico e menor teor de fibra em detergente neutro determinam maior rendimento de sementes, comprimento de espigas e peso de mil sementes, e menor número de espigas. A associação entre componentes do rendimento da matéria seca e do rendimento de semente é critério de fundamental importância na seleção de genótipos para o azevém, pois o rendimento de sementes correlaciona-se positivamente com a produção de matéria seca de folhas, teor de proteína bruta, comprimento de espiga e peso de mil sementes.

Die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberfläche und Rhizosphäre in ihrer Bedeutung für Stoffumsätze in Böden

Im Vordergrund der Arbeit stand die Erfassung der mikrobiellen Biomasse bzw. Residualmasse an der Wurzeloberfläche, im Rhizosphärenboden und im umgebenden Boden. Durch den Vergleich von verschiedenen Methoden zur Erfassung der mikrobiellen Biomasse wurden die Gehalte von pilzlichem und bakteriellem Kohlenstoff an der Rhizoplane und in der Rhizosphäre quantifiziert. Dabei wurde die Fumigations-Extraktions-Methode zur Erfassung der mikrobiellen Biomasse eingesetzt. Ergosterol diente als Indikator für die pilzliche Biomasse und die Aminozucker Glucosamin und Muraminsäure sollten Aufschluss geben über die bakterielle und pilzliche Biomasse bzw. Residualmasse in den drei Probenfraktionen. Dazu wurden Umrechnungsfaktoren erstellt, die zur Berechnung des bakteriellen und pilzlichen Kohlenstoffs aus den Gehalten von Muraminsäure und Pilz-Glucosamin dienten. Die Bestimmung von Aminozuckern wurde insoweit modifiziert, dass sowohl in Boden- als auch in Wurzelhydrolysaten die Messung von Glucosamin, Galactosamin, Muraminsäure und Mannosamin gleichzeitig als automatisiertes Standardverfahren mit Hilfe der HPLC erfolgen konnte. Es wurden drei Gefäßversuche durchgeführt: Im ersten Versuch wurde der Einfluss der Pflanzenart auf die mikrobielle Besiedlung der Wurzeloberflächen untersucht. Dabei wurden Wurzeln und Rhizosphärenboden von 15 verschiedenen Pflanzenarten miteinander verglichen. Im zweiten Versuch stand der Einfluss der mikrobiellen Biomasse eines Bodens auf die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberflächen im Vordergrund. Deutsches Weidelgras (Lolium perenne L.) wurde auf sieben verschiedenen Böden angezogen. Bei den Böden handelte es sich um sechs Oberböden, die sich hinsichtlich des Bodentyps und der Bewirtschaftungsform voneinander unterschieden, und einen Unterboden. Im dritten Versuch wurde die mikrobielle Besiedlung von Wurzeln nach teilweiser und vollständiger Entfernung der oberirdischen Biomasse beobachtet. Welsches Weidelgras (Lolium multiflorum Lam.) wurde 24 Tage nach der Aussaat beschnitten. Anschließend wurde über einen Versuchszeitraum von acht Tagen die mikrobielle Besiedlung an den Wurzeln und in den Bodenfraktionen bestimmt. Es bestätigte sich, dass der Einfluss der einzelnen Pflanzenart von entscheidender Bedeutung für die mikrobielle Besiedlung von Wurzeln ist. Bei fast allen Pflanzen wurde die mikrobielle Biomasse an den Wurzeln von Pilzen dominiert. Das Verhältnis von pilzlichem zu bakteriellem Kohlenstoff an den Wurzeln der 15 Pflanzenarten lag im Mittel bei 2,6. Bei der Betrachtung verschiedener Böden zeigte sich, dass die mikrobielle Besiedlung in tieferen Bodenschichten signifikant niedriger ist als in den Oberböden. Dabei war der Pilzanteil an der mikrobiellen Biomasse im Unterboden deutlich erhöht. Der Vergleich der Oberböden untereinander ergab, dass sowohl der Bodentyp als auch die Bewirtschaftungsform einen signifikanten Einfluss auf mikrobielle Besiedlung ausüben. Durch die teilweise oder vollständige Entfernung der oberirdischen Biomasse wurde eine Veränderung der mikrobiellen Besiedlung an den Wurzeln beobachtet. Das Verhältnis von pilzlichem zu bakteriellem Kohlenstoff sank in dem Versuchszeitraum von 2,5 auf 1,4. Dabei war die Förderung der Pilze in der Variante mit teilweise entfernter oberirdischer Biomasse relativ größer als in der Variante mit vollständig entfernter oberirdischer Biomasse. Entgegen der weit verbreiteten Annahme, dass bei den wurzelbesiedelnden Mikroorganismen die Bakterien gegenüber den Pilzen dominieren, zeigten die Ergebnisse ein gegensätzliches Bild. In allen drei Versuchen ergab sich gleichermaßen, dass sowohl im Boden als auch an den Wurzeln die Pilze gegenüber den Bakterien dominieren.

Digital image analysis as a tool to estimate legume contributions in legume-grass swards

Summary: Productivity and forage quality of legume-grass swards are important factors for successful arable farming in both organic and conventional farming systems. For these objectives the botanical composition of the swards is of particular importance, especially, the content of legumes due to their ability to fix airborne nitrogen. As it can vary considerably within a field, a non-destructive detection method while doing other tasks would facilitate a more targeted sward management and could predict the nitrogen supply of the soil for the subsequent crop. This study was undertaken to explore the potential of digital image analysis (DIA) for a non destructive prediction of legume dry matter (DM) contribution of legume-grass mixtures. For this purpose an experiment was conducted in a greenhouse, comprising a sample size of 64 experimental swards such as pure swards of red clover (Trifolium pratense L.), white clover (Trifolium repens L.) and lucerne (Medicago sativa L.) as well as binary mixtures of each legume with perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Growth stages ranged from tillering to heading and the proportion of legumes from 0 to 80 %. Based on digital sward images three steps were considered in order to estimate the legume contribution (% of DM): i) The development of a digital image analysis (DIA) procedure in order to estimate legume coverage (% of area). ii) The description of the relationship between legume coverage (% area) and legume contribution (% of DM) derived from digital analysis of legume coverage related to the green area in a digital image. iii) The estimation of the legume DM contribution with the findings of i) and ii). i) In order to evaluate the most suitable approach for the estimation of legume coverage by means of DIA different tools were tested. Morphological operators such as erode and dilate support the differentiation of objects of different shape by shrinking and dilating objects (Soille, 1999). When applied to digital images of legume-grass mixtures thin grass leaves were removed whereas rounder clover leaves were left. After this process legume leaves were identified by threshold segmentation. The segmentation of greyscale images turned out to be not applicable since the segmentation between legumes and bare soil failed. The advanced procedure comprising morphological operators and HSL colour information could determine bare soil areas in young and open swards very accurately. Also legume specific HSL thresholds allowed for precise estimations of legume coverage across a wide range from 11.8 - 72.4 %. Based on this legume specific DIA procedure estimated legume coverage showed good correlations with the measured values across the whole range of sward ages (R2 0.96, SE 4.7 %). A wide range of form parameters (i.e. size, breadth, rectangularity, and circularity of areas) was tested across all sward types, but none did improve prediction accuracy of legume coverage significantly. ii) Using measured reference data of legume coverage and contribution, in a first approach a common relationship based on all three legumes and sward ages of 35, 49 and 63 days was found with R2 0.90. This relationship was improved by a legume-specific approach of only 49- and 63-d old swards (R2 0.94, 0.96 and 0.97 for red clover, white clover, and lucerne, respectively) since differing structural attributes of the legume species influence the relationship between these two parameters. In a second approach biomass was included in the model in order to allow for different structures of swards of different ages. Hence, a model was developed, providing a close look on the relationship between legume coverage in binary legume-ryegrass communities and the legume contribution: At the same level of legume coverage, legume contribution decreased with increased total biomass. This phenomenon may be caused by more non-leguminous biomass covered by legume leaves at high levels of total biomass. Additionally, values of legume contribution and coverage were transformed to the logit-scale in order to avoid problems with heteroscedasticity and negative predictions. The resulting relationships between the measured legume contribution and the calculated legume contribution indicated a high model accuracy for all legume species (R2 0.93, 0.97, 0.98 with SE 4.81, 3.22, 3.07 % of DM for red clover, white clover, and lucerne swards, respectively). The validation of the model by using digital images collected over field grown swards with biomass ranges considering the scope of the model shows, that the model is able to predict legume contribution for most common legume-grass swards (Frame, 1992; Ledgard and Steele, 1992; Loges, 1998). iii) An advanced procedure for the determination of legume DM contribution by DIA is suggested, which comprises the inclusion of morphological operators and HSL colour information in the analysis of images and which applies an advanced function to predict legume DM contribution from legume coverage by considering total sward biomass. Low residuals between measured and calculated values of legume dry matter contribution were found for the separate legume species (R2 0.90, 0.94, 0.93 with SE 5.89, 4.31, 5.52 % of DM for red clover, white clover, and lucerne swards, respectively). The introduced DIA procedure provides a rapid and precise estimation of legume DM contribution for different legume species across a wide range of sward ages. Further research is needed in order to adapt the procedure to field scale, dealing with differing light effects and potentially higher swards. The integration of total biomass into the model for determining legume contribution does not necessarily reduce its applicability in practice as a combined estimation of total biomass and legume coverage by field spectroscopy (Biewer et al. 2009) and DIA, respectively, may allow for an accurate prediction of the legume contribution in legume-grass mixtures.

Bedeutung der C- und N-Rhizodeposition für das mikrobielle Wachstum und den mikrobiellen Umsatz von C und N in der Rhizosphäre in Abhängigkeit von der Entfernung zur Wurzel

Ziel dieser Arbeit war es, die Bedeutung des C und N mit Herkunft aus der Rhizodeposition für das mikrobielle Wachstum und den C- und N-Umsatz in der Rhizosphäre in Abhängigkeit von der Entfernung zur Wurzel zu untersuchen. Dazu wurde als wesentliche methodische Voraussetzung ein künstliches Rhizosphärensystem entwickelt, um die durch die Rhizodeposite induzierten Prozesse an der Grenzfläche zwischen Wurzeloberfläche und Boden zu untersuchen. Dieses eingesetzte Rhizosphärensystem wurde nach einem Vorbild eines in schon vielfältigen Untersuchungen der Rhizosphäre eingesetzten Systems von GAHOONIA und NIELSEN (1991) konzipiert. Zur Verfolgung der pflanzlichen C- und N-Rhizodeposition im Boden wurden 13C- und 15N-Tracer-Isotopen-Techniken zur Isotopenmarkierung der Testpflanzen eingesetzt. Zur Probenahme des Rhizosphärenbodens in räumlichen Abstand zur künstlichen Rhizoplane wurde eine Schneidvorrichtung nach FITZ et al. (2003) eingesetzt, die es ermöglicht frische Bodenproben in definiertem Abstand zur künstlichen Rhizoplane zu schneiden. Das Rhizosphärensystem wurde in 13C- und 15N-Doppelmarkierungsexperimenten mit Lolium perenne, Triticum aestivum und Avena sativa eingesetzt.Das unterschiedliche Ansprechen der mikrobiellen Gemeinschaft auf den Substrateintrag in unterschiedlicher Entfernung zur Wurzel zeigte komplexe Wechselwirkungen in Bezug auf das mikrobielle Wachstum, den mikrobiellen Umsatz, den Substrateintrag aus der Rhizodeposition und den stimulierten Abbau der nativen organischen Bodensubstanz. Der Eintrag von Rhizodepositen stellt daher eine bedeutende Funktion in der Regulation der mikrobiellen Biomasse und der Prozesse des Umsatzes der organischen Bodensubstanz während und wahrscheinlich bis nach der Vegetationsperiode dar. Die simultane Verfolgung von Rhizodepositions-C und -N im Boden und deren Funktionen innerhalb der Rhizosphäre, gerade im Hinblick auf die mikrobielle Biomasse und den Umsatz der organischen Substanz im Boden, führt zu einem besseren Verständnis der komplexen wechselseitigen Prozesse zwischen Pflanze und Boden.

Der Einfluss langjähriger Applikation von Biogasgüllen auf die Bodenfruchtbarkeit

Biogasgüllen haben bezüglich ihrer Wirkung auf die Bodenfruchtbarkeit, das Pflanzenwachstum und die Umwelt, Vor- und Nachteile. Als Folge der intensiven Nutzung von Biogas zur Energieerzeugung wurde die Biogasgülle eine der wichtigsten organischen Dünger, mit zunehmender Relevanz für den konventionellen aber auch den ökologischen Landbau. Aufgrund der frühen Entwicklung von Biogas und dem Einsatz von Biogasgüllen in der ökologischen Landwirtschaft in den achtziger Jahren im Nord-Osten Baden-Württembergs sind heute Ackerflächen vorhanden, die seit mehr als 25 Jahren mit Biogasgülle gedüngt werden. Somit bestand hier eine Möglichkeit, Informationen über die Langzeiteffekte von Biogasgüllen auf Parameter der Bodenfruchtbarkeit in der ökologischen, landwirtschaftlichen Praxis zu erlangen. Im ersten Projekt wurde daher eine On-Farm Boden- und Gülleprobenahme durchgeführt. Ziel war es, Parameter der Bodenfruchtbarkeit wie die mikrobielle Aktivität (Basalatmung), den mikrobiellen Biomasse C und N, pilzliches Ergosterol, mikrobielle Residuen (Aminozucker), organischen C, gesamt N und den pH-Wert im Boden auf fünf Flächenpaaren des biologisch-dynamischen Landbaus zu messen. Die sich daraus ergebende Hypothese war hierbei, dass der langjährige Einsatz von Biogasgülle im Vergleich zu Rohgüllen keinen Effekt auf die organische Bodensubstanz und die mikrobiellen Eigenschaften des Bodens hat, da die negativen Effekte wie zum Beispiel der reduzierte C-Input durch positive Effekte wie z.B. die erhöhte Nährstoffverfügbarkeit für Pflanzen kompensiert wird. Die Ergebnisse zeigten, dass die Langzeitanwendung von Biogasgülle keinen negativen Einfluss auf die C- und N-Vorräte im Boden hatte. Der Einsatz von Biogasgülle führte jedoch zu einem engeren Verhältnis von mikrobiellem C zu organischem C im Boden, was auf eine reduzierte C-Verfügbarkeit für Mikroorganismen im Vergleich zu Rohgüllen schließen lässt. Die Biogasgülleanwendung führte zu einer tendenziellen Abnahme der mikrobiellen Residuen, wobei die unterschiedlichen Tongehalte der untersuchten Flächen mögliche signifikante Gülleeffekte auf die mikrobiellen Eigenschaften verdeckt haben. Es gab keine generellen Effekte der Biogasgülle auf das Verhältnis von Pilzen zu Bakterien, wohingegen ein zunehmender Tongehalt eine signifikante Verlagerung in Richtung der Bakterien verursachte. Die Übereinstimmung der erhobenen Daten aller angewendeten Methoden weist auf die starke Aussagekraft dieser On-Farm Studie zum Vergleich benachbarter Flächen hin. Im Anschluss an das On-Farm Projekt, in dem die Langzeitwirkung von Biogasgülle auf den Boden untersucht wurde, sollten die Auswirkungen der Düngung mit unterschiedlichen Biogas-und Rohgüllen unter kontrollierten Bedingungen geprüft werden. Daher wurde ein 70-tägiger Gewächshausversuch mit den Güllen der biologisch-dynamischen Betriebe auf einem tonigen Schluff und unter Weidelgras (Lolium multiflorum, var. Ligrande) durchgeführt. Ziel war es, die Effekte unterschiedlicher Güllen auf das Pflanzenwachstum und die mikrobiellen Eigenschaften im Boden und an Wurzeln zu untersuchen. Die Düngung erhöhte die durchschnittliche oberirdische Pflanzenbiomasse um 69% unter Biogasgülle und um 36% unter Rohgülle im Vergleich zur ungedüngten Kontrolle. Zwischen der oberirdischen Biomasse und dem zugeführten NH4-N wurde ein stark linearer Zusammenhang festgestellt. Im Gegensatz zu den Biogasgüllen gab es unter den Rohgüllen einen signifikanten Anstieg des mikrobiellen Biomasse C und N um etwa 25% verglichen zur ungedüngten Kontrollvariante. Der Einsatz von Biogasgüllen führte gegenüber der Rohgülle und Kontrolle zu geringeren Ergosterolgehalten im Boden, was ein engeres Verhältnis von Ergosterol zu mikrobieller Biomasse C zur Folge hatte. Bezogen auf die Wurzeltrockenmasse verringerte die Düngung die Konzentrationen der Aminozucker Muraminsäure, Galaktosamin und Glukosamin um 24, 29 und 37%, gleichzeitig wurde jedoch kein Einfluss auf die Ergosterolgehalte festgestellt. Dies war höchstwahrscheinlich Folge der reduzierten Kolonisierung mit arbuskulärer Mykorrhiza in Gegenwart ausreichend verfügbarer Pflanzennährstoffen. Um einen Eindruck über die mikrobielle Biomasse und die mikrobielle Gemeinschaft in Biogas- und Rohgüllen zu bekommen, wurde ein drittes Projekt durchgeführt. Die von den 6 biologisch-dynamischen Betrieben erhaltenen Güllen wurden auf ihre Ergosterol- und Aminozuckerkonzentrationen untersucht. Hierbei entstand eine zuverlässige und präzise Methode zur Bestimmung von Ergosterol in Biogas- und Roghüllen. Die Biogasgüllen enthielten signifikant geringere Konzentrationen an Ergosterol (-34%), MurN (-42%), GalN (-32%) und pilzlichem GlcN (-40%) im Vergleich zu den Rohgüllen. Die durchschnittlichen Verhältnisse von pilzlichem GlcN zu Ergosterol (50) und pilzlichem C zu bakteriellem C (0.29) zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gülletypen. Die durchschnittliche Konzentration von mikrobiellem C war in Biogasgülle signifikant geringer als in Rohgülle. Demzufolge lag der Anteil des mikrobiellen C am organischen C bei 3.6% in den Biogasgüllen und 5.7% in den Rohgüllen. Zwischen dem mikrobiellen C der Güllen und deren Faser- und Aschegehalte, sowie den pH-Werten und den CN Verhältnissen konnten nicht-lineare Zusammenhänge festgestellt werden.

Relative proportions of polycyclic aromatic hydrocarbons differ between accumulation bioassays and chemical methods to predict bioavailability

Chemical methods to predict the bioavailable fraction of organic contaminants are usually validated in the literature by comparison with established bioassays. A soil spiked with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) was aged over six months and subjected to butanol, cyclodextrin and tenax extractions as well as an exhaustive extraction to determine total PAH concentrations at several time points. Earthworm (Eisenia fetida) and rye grass root (Lolium multiflorum) accumulation bioassays were conducted in parallel. Butanol extractions gave the best relationship with earthworm accumulation (r2 ≤ 0.54, p ≤ 0.01); cyclodextrin, butanol and acetone–hexane extractions all gave good predictions of accumulation in rye grass roots (r2 ≤ 0.86, p ≤ 0.01). However, the profile of the PAHs extracted by the different chemical methods was significantly different (p < 0.01) to that accumulated in the organisms. Biota accumulated a higher proportion of the heavier 4-ringed PAHs. It is concluded that bioaccumulation is a complex process that cannot be predicted by measuring the bioavailable fraction alone. The ability of chemical methods to predict PAH accumulation in Eisenia fetida and Lolium multiflorum was hindered by the varied metabolic fate of the different PAHs within the organisms.

Influence of time on the plant availability of Cd, Ni and Zn after sewage sludge has been applied to soils

A pot experiment was conducted to test the hypothesis that decomposition of organic matter in sewage sludge and the consequent formation of dissolved organic compounds (DOC) would lead to an increase in the bioavailability of the heavy metals. Two Brown Earth soils, one with clayey loam texture (CL) and the other a loamy sand (LS) were mixed with sewage sludge at rates equivalent to 0, 10 and 50 1 dry sludge ha(-1) and the pots were sown with ryegrass (Lolium perenne L.). The organic matter content and heavy metal availability assessed with soil extractions with 0.05 M CaCl2 were monitored over a residual time of two years, while plant uptake over one year, after addition of the sludge. It was found that the concentrations of Cd and Ni in both the ryegrass and the soil extracts increased slightly but significantly during the first year. In most cases, this increase was most evident especially at the higher sludge application rate (50 t ha(-1)). However, in the second year metal availability reached a plateau. Zinc concentrations in the ryegrass did not show an increase but the CaCl2 extracts increased during the first year. In contrast, organic matter content decreased rapidly in the first months of the first year and much more slowly in the second (total decrease of 16%). The concentrations of DOC increased significantly in the more organic rich CL soil in the course of two years. The pattern followed by the decomposition of organic matter with time and the production of DOC may provide at least a partial explanation for trend towards increased metal availability.

Host plant recognition by the root feeding clover weevil, Sitona lepidus (Coleoptera : Curculionidae)

This study investigated the ability of neonatal larvae of the root-feeding weevil, Sitona lepidus Gyllenhal, to locate white clover Trifolium repens L. (Fabaceae) roots growing in soil and to distinguish them from the roots of other species of clover and a co-occurring grass species. Choice experiments used a combination of invasive techniques and the novel technique of high resolution X-ray microtomography to non-invasively track larval movement in the soil towards plant roots. Burrowing distances towards roots of different plant species were also examined. Newly hatched S. lepidus recognized T. repens roots and moved preferentially towards them when given a choice of roots of subterranean clover, Trifolium subterraneum L. (Fabaceae), strawberry clover Trifolium fragiferum L. (Fabaceae), or perennial ryegrass Lolium perenne L. (Poaceae). Larvae recognized T. repens roots, whether released in groups of five or singly, when released 25 mm (meso-scale recognition) or 60 mm (macro-scale recognition) away from plant roots. There was no statistically significant difference in movement rates of larvae.

Plants growing on contaminated and brownfield sites appropriate for use in Organisation for Economic Co-operation and Development terrestrial plant growth test

The Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) Terrestrial plant test is often used for the ecological risk assessment of contaminated land. However, its origins in plant protection product testing mean that the species recommended in the OECD guidelines are unlikely to occur on contaminated land. Six alternative species were tested on contaminated soils from a former Zn smelter and a metal fragmentizer with elevated concentrations of Cd, Cu, Pb, and Zn. The response of the alternative species was compared to two species recommended by the OECD; Lolium perenne (perennial ryegrass) and Trifolium pratense (red clover). Urtica dioica (stinging nettle) and Poa annua (annual meadow-grass) had low emergence rates in the control soil so may be considered unsuitable. Festuca rubra (chewings fescue), Holcus lanatus (Yorkshire fog), Senecio vulgaris (common groundsel), and Verbascum thapsus (great mullein) offer good alternatives to the OECD species. In particular, H. lanatus and S. vulgaris were more sensitive to the soils with moderate concentrations of Cd, Cu, Pb, and Zn than the OECD species.

Leaving final-cut grass silage in situ overwinter as a seed resource for declining farmland birds

The loss of seed-rich wintering habitats has been a major contributory cause of farmland bird population declines in western Europe. Agricultural grasslands are particularly poor winter foraging habitats for granivorous birds, which have declined most in the pastoral farming regions of western Britain. We describe an experiment to test the utility of fertile ryegrass (Lolium) swards as a potentially rich source of winter seed for declining farmland birds. Four patches of final-cut grass silage were allowed to set seed and were left in situ overwinter. Half of each patch was lightly aftermath grazed in an attempt to increase the accessibility of the seed to foraging birds and reduce the perceived predation risk. Large numbers of yellowhammers (Emberiza citrinella) and reed buntings (E. schoeniclus) foraged on the seeded plots throughout the winter. They preferred to forage on ungrazed seeded plots, where the accumulation of senescent foliage resulted in a 14% average loss in silage yield in the following season. However, seed produced on the plots also led to sward regeneration, increasing subsequent yields on some plots. The technique offers clear benefits as a potential future agri-environment measure for declining granivorous birds, with wide applicability, but requires further development to minimise sward damage and costs to the farmer. Autumn grazing should reduce sward damage, but at the cost of reduced usage by buntings. Using the technique just prior to reseeding would be one way of avoiding any costs of sward damage.