• Zum Inhalt springen (Accesskey 1)
  • Zur Suche springen (Accesskey 7)
FWF — Österreichischer Wissenschaftsfonds
  • Zur Übersichtsseite Entdecken

    • Forschungsradar
      • Historisches Forschungsradar 1974–1994
    • Entdeckungen
      • Emmanuelle Charpentier
      • Adrian Constantin
      • Monika Henzinger
      • Ferenc Krausz
      • Wolfgang Lutz
      • Walter Pohl
      • Christa Schleper
      • Elly Tanaka
      • Anton Zeilinger
    • Impact Stories
      • Verena Gassner
      • Wolfgang Lechner
      • Birgit Mitter
      • Oliver Spadiut
      • Georg Winter
    • scilog-Magazin
    • Austrian Science Awards
      • FWF-Wittgenstein-Preise
      • FWF-ASTRA-Preise
      • FWF-START-Preise
      • Auszeichnungsfeier
    • excellent=austria
      • Clusters of Excellence
      • Emerging Fields
    • Im Fokus
      • 40 Jahre Erwin-Schrödinger-Programm
      • Quantum Austria
      • Spezialforschungsbereiche
    • Dialog und Diskussion
      • think.beyond Summit
      • Am Puls
      • Was die Welt zusammenhält
      • FWF Women’s Circle
      • Science Lectures
    • Wissenstransfer-Events
    • E-Book Library
  • Zur Übersichtsseite Fördern

    • Förderportfolio
      • excellent=austria
        • Clusters of Excellence
        • Emerging Fields
      • Projekte
        • Einzelprojekte
        • Einzelprojekte International
        • Klinische Forschung
        • 1000 Ideen
        • Entwicklung und Erschließung der Künste
        • FWF-Wittgenstein-Preis
      • Karrieren
        • ESPRIT
        • FWF-ASTRA-Preise
        • Erwin Schrödinger
        • doc.funds
        • doc.funds.connect
      • Kooperationen
        • Spezialforschungsgruppen
        • Spezialforschungsbereiche
        • Forschungsgruppen
        • International – Multilaterale Initiativen
        • #ConnectingMinds
      • Kommunikation
        • Top Citizen Science
        • Wissenschaftskommunikation
        • Buchpublikationen
        • Digitale Publikationen
        • Open-Access-Pauschale
      • Themenförderungen
        • AI Mission Austria
        • Belmont Forum
        • ERA-NET HERA
        • ERA-NET NORFACE
        • ERA-NET QuantERA
        • Ersatzmethoden für Tierversuche
        • Europäische Partnerschaft BE READY
        • Europäische Partnerschaft Biodiversa+
        • Europäische Partnerschaft BrainHealth
        • Europäische Partnerschaft ERA4Health
        • Europäische Partnerschaft ERDERA
        • Europäische Partnerschaft EUPAHW
        • Europäische Partnerschaft FutureFoodS
        • Europäische Partnerschaft OHAMR
        • Europäische Partnerschaft PerMed
        • Europäische Partnerschaft Water4All
        • Gottfried-und-Vera-Weiss-Preis
        • LUKE – Ukraine
        • netidee SCIENCE
        • Projekte der Herzfelder-Stiftung
        • Quantum Austria
        • Rückenwind-Förderbonus
        • WE&ME Award
        • Zero Emissions Award
      • Länderkooperationen
        • Belgien/Flandern
        • Deutschland
        • Frankreich
        • Italien/Südtirol
        • Japan
        • Korea
        • Luxemburg
        • Polen
        • Schweiz
        • Slowenien
        • Taiwan
        • Tirol–Südtirol–Trentino
        • Tschechien
        • Ungarn
    • Schritt für Schritt
      • Förderung finden
      • Antrag einreichen
      • Internationales Peer-Review
      • Förderentscheidung
      • Projekt durchführen
      • Projekt beenden
      • Weitere Informationen
        • Integrität und Ethik
        • Inklusion
        • Antragstellung aus dem Ausland
        • Personalkosten
        • PROFI
        • Projektendberichte
        • Projektendberichtsumfrage
    • FAQ
      • Projektphase PROFI
      • Projektphase Ad personam
      • Auslaufende Programme
        • Elise Richter und Elise Richter PEEK
        • FWF-START-Preise
  • Zur Übersichtsseite Über uns

    • Leitbild
    • FWF-Film
    • Werte
    • Zahlen und Daten
    • Jahresbericht
    • Aufgaben und Aktivitäten
      • Forschungsförderung
        • Matching-Funds-Förderungen
      • Internationale Kooperationen
      • Studien und Publikationen
      • Chancengleichheit und Diversität
        • Ziele und Prinzipien
        • Maßnahmen
        • Bias-Sensibilisierung in der Begutachtung
        • Begriffe und Definitionen
        • Karriere in der Spitzenforschung
      • Open Science
        • Open-Access-Policy
          • Open-Access-Policy für begutachtete Publikationen
          • Open-Access-Policy für begutachtete Buchpublikationen
          • Open-Access-Policy für Forschungsdaten
        • Forschungsdatenmanagement
        • Citizen Science
        • Open-Science-Infrastrukturen
        • Open-Science-Förderung
      • Evaluierungen und Qualitätssicherung
      • Wissenschaftliche Integrität
      • Wissenschaftskommunikation
      • Philanthropie
      • Nachhaltigkeit
    • Geschichte
    • Gesetzliche Grundlagen
    • Organisation
      • Gremien
        • Präsidium
        • Aufsichtsrat
        • Delegiertenversammlung
        • Kuratorium
        • Jurys
      • Geschäftsstelle
    • Arbeiten im FWF
  • Zur Übersichtsseite Aktuelles

    • News
    • Presse
      • Logos
    • Eventkalender
      • Veranstaltung eintragen
      • FWF-Infoveranstaltungen
    • Jobbörse
      • Job eintragen
    • Newsletter
  • Entdecken, 
    worauf es
    ankommt.

    FWF-Newsletter Presse-Newsletter Kalender-Newsletter Job-Newsletter scilog-Newsletter

    SOCIAL MEDIA

    • LinkedIn, externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
    • , externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
    • Facebook, externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
    • Instagram, externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
    • YouTube, externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster

    SCILOG

    • Scilog — Das Wissenschaftsmagazin des Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF)
  • elane-Login, externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
  • Scilog externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
  • en Switch to English

  

Wechselwirkung zwischen biologischen Nitrifikationsinhibitoren, dem N-Kreislauf und N-Nuzungseffizienz

Interplay between biological nitrification inhibitors, nitrogen cycling and agronomic nitrogen use efficiency

Petra Pjevac (ORCID: 0000-0001-7344-302X)
  • Grant-DOI 10.55776/ZK74
  • Förderprogramm Zukunftskollegs
  • Status beendet
  • Projektbeginn 01.10.2020
  • Projektende 30.09.2025
  • Bewilligungssumme 2.555.460 €

Wissenschaftsdisziplinen

Biologie (70%); Land- und Forstwirtschaft, Fischerei (30%)

Keywords

    Nitrogen, Rhizosphere, Soil, Microbiology, Nitrification Inhibition, Metabolomics

Abstract Endbericht

Die Landwirtschaft verdoppelt jährlich durch die Einbringung industriell hergestellten Stickstoffdüngers in den Boden den bioverfügbaren Stickstoff in der Umwelt. Dies hat im 20. Jahrhundert zu einem massiven Anstieg der Nahrungsmittelproduktion geführt und wesentlich zur grünen Revolution beigetragen, die es ermöglic ht hat die stark wachsende Weltbevölkerung zu ernähren. Etwa die Hälfte der Menschheit ernährt sich derzeit von Lebensmitteln, die nur produziert werden können, weil industrielle Stickstoffdünger eingesetzt werden. Dieser enorme zusätzliche Eintrag von reaktivem Stickstoff in die Umwelt hat aber auch zu einem massiven Ungleichgewicht im natürlichen Stickstoffkreislauf geführt, mit verheerenden Folgen für die Umwelt. Übermäßige und schlecht konzipierte Stickstoffdüngung führt dazu, dass große Mengen Lachgas - ein Treibhausgas, das 300-mal stärker ist als Kohlendioxid - aus dem Ackerbau freigesetzt werden. Die Stickstoffdüngung verursacht außerdem eine massive Verschmutzung von Grundwasser, Flüs sen und Meeren mit Nitrat und trägt damit wesentlich zur Eutrophierung bei, die eines der größten Umweltprobleme der Erde darstellt. Der Verlust des Stickstoffdüngers aus landwirtschaftlichen Feldern wird zu einem großen Teil durch die Aktivität von Bodenmikroorganismen verursacht. In der industriellen Landwirtschaft wird hauptsächlich Stickstoffdünger in Form von Ammonium und Harnstoff verwendet. Die im Boden lebenden Mikroorganis men konkurrieren mit Kulturpflanzen um den zugesetzten Stickstoff, und einige Gruppen von Mikroorganismen (Nitrifikanten und Denitrifikanten) wandeln ihn in jene Stickstoffformen wie Lachgas oder Nitrat um, die leic ht aus dem Boden verloren gehen und somit nicht weiter für die Pflanzen verfügbar sind. Gegenwärtige Methoden zur Hemmung der Nitrifikation im Boden beinhalten den Einsatz von synthetischen Nitrifikationsinhibitoren (SNI), die zusammen mit Düngemitteln auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht werden. Allerdings sind SNI oft kurzlebig und haben unbekannte Auswirkungen auf die anderen Vertreter der mikrobiellen Gemeinschaften im Boden und die Pflanzen. Zudem ist ihre Wirkung auf Menschen und Tiere weitgehend unbekannt. In unserem Forschungsprojekt werden wir von Pflanzen produzierte biologische Nitrifikationsinhibitoren (BNI) im Detail untersuchen. Wir gehen davon aus, dass wir durch die Hemmung oder Reduzierung der Nitrifikation des bioverfügbaren Stickstoffs im Boden die Stickstoffeffizienz von Pflanzen erhöhen und so den Stickstoffverlust in landwirtschaftlichen Böden verringernkönnen. In dieseminterdisziplinären Forschungsprojekt werden wir Ansätze aus unterschiedlichen Bereichen der Biowissenschaften zur Identifizierung und detaillierten Charakterisierung verschiedener BNI nutzen. Unser Ziel ist es die mechanistische Wirkungsweise der BNI, sowie die Auswirkungen dieser Pflanzen-Mikroben-Wechselwirkung auf den Stickstoffkreislauf im Detail zu verstehen. Durch diese Kenntnisse wollen wir dazu beitragen neue Ansätze zu entwickeln, um die Effizienz der Stickstoffdüngung zu verbessern und eine nachhaltigere Landwirtschaft zu ermöglichen.

Die industrielle Landwirtschaft hat durch den massiven Einsatz von Stickstoffdüngern die Ernährung von etwa der Hälfte der Weltbevölkerung ermöglicht. Gleichzeitig führt dieser hohe Stickstoffeintrag zu erheblichen Umweltproblemen: Hohe Emissionen von Lachgas, einem rund 300-mal stärkeren Treibhausgas als CO, sowie eine starke Belastung von Grundwasser, Flüssen und Meeren durch Nitrat tragen weltweit zur Eutrophierung bei. Ein großer Teil dieser Verluste entsteht durch die Aktivität von Bodenmikroorganismen, die Stickstoff in verlierbare Formen wie Nitrat und Lachgas umwandeln. Zur Reduktion dieser Stickstoffverluste werden synthetische Nitrifikationsinhibitoren (SNI) eingesetzt. Diese wirken dauerhaft und hemmen die Nitrifikation über lange Zeiträume, können jedoch langfristig in den Böden verbleiben und möglicherweise andere mikrobielle Prozesse beeinflussen. In unserem Projekt untersuchten wir pflanzenproduzierte biologische Nitrifikationsinhibitoren (BNI) als naturbasierte Alternative. BNI wirken gezielt, werden im Boden relativ schnell abgebaut und zeigen kaum negative Effekte auf andere zentrale mikrobielle Prozesse. Dadurch können sie genau dann aktiv sein, wenn Stickstoffdünger ausgebracht wird, ohne sich langfristig anzureichern - ein wesentlicher Vorteil gegenüber synthetischen Inhibitoren. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Wirksamkeit von BNI stark vom Bodentyp abhängt. In einigen Böden waren sie weniger effektiv, in anderen erreichten sie eine Hemmung der Nitrifikation vergleichbar mit etablierten synthetischen Inhibitoren. Dies bedeutet, dass BNI unter bestimmten Bedingungen den Stickstoffverlust deutlich reduzieren und die Effizienz von Düngemitteln erhöhen können, ohne die Bodenökosysteme negativ zu beeinflussen. Im Projekt kombinierten wir molekulare, metabolomische, mikrobiologische und bodenökologische Ansätze, um verschiedene BNI und ihre Abbauprodukte zu identifizieren, ihre Wirkmechanismen aufzuklären und ihre Rolle in der Pflanzen-Mikroben-Interaktion detailliert zu verstehen. Dabei zeigte sich, dass komplexe Wechselwirkungen zwischen Bodenchemie und Bodenmikrobiom die Übertragbarkeit der Ergebnisse zwischen verschiedenen Böden erschweren. Weitere Untersuchungen sind daher notwendig, um die Wirksamkeit von BNI zuverlässig in unterschiedlichen Bodentypen vorhersagen zu können. Insgesamt liefert das Projekt wichtige wissenschaftliche Grundlagen für eine nachhaltigere Landwirtschaft. Pflanzenbasierte Nitrifikationsinhibitoren könnten dazu beitragen, Stickstoffverluste zu reduzieren, Treibhausgasemissionen zu senken, Gewässer zu schützen und den Einsatz synthetischer Inhibitoren gezielter und umweltfreundlicher zu gestalten. Damit eröffnen BNI neue Perspektiven für die Entwicklung effizienter, ressourcenschonender und umweltverträglicher Düngestrategien in der Landwirtschaft.

Konsortium
  • Petra Pjevac, Universität Wien
    Koordinator:in (01.10.2020 - 30.09.2025)
  • Petra Pjevac, Universität Wien
    Konsortiumsmitglied (25.06.2024 - 30.09.2025)
  • Andrew T. Giguere, Universität Wien
    Konsortiumsmitglied (01.10.2020 - 30.09.2025)
  • Lucia Fuchslueger, Universität Wien
    Konsortiumsmitglied (01.10.2020 - 30.09.2025)
  • Christoph Büschl, Universität für Bodenkultur Wien
    Konsortiumsmitglied (01.10.2020 - 30.09.2025)
Forschungsstätte(n)
  • Universität Wien

Research Output

  • 226 Zitationen
  • 16 Publikationen
  • 12 Datasets & Models
  • 2 Disseminationen
  • 1 Weitere Förderungen
Publikationen
  • 2025
    Titel Accuracy, linearity, and statistical differences in comparative quantification in untargeted plant metabolomics using LC-ESI-Orbitrap-MS
    DOI 10.1007/s00216-025-05818-y
    Typ Journal Article
    Autor Maisl C
    Journal Analytical and Bioanalytical Chemistry
  • 2025
    Titel Arbuscular mycorrhiza suppresses microbial abundance, and particularly that of ammonia oxidizing bacteria, in agricultural soils
    DOI 10.3389/fmicb.2025.1671859
    Typ Journal Article
    Autor Sun D
    Journal Frontiers in Microbiology
  • 2025
    Titel Unusual Plastoquinones in Non-Phototrophic Nitrifying Bacteria
    DOI 10.1111/1758-2229.70174
    Typ Journal Article
    Autor Bale N
    Journal Environmental Microbiology Reports
  • 2024
    Titel Growth of complete ammonia oxidizers on guanidine.
    DOI 10.1038/s41586-024-07832-z
    Typ Journal Article
    Autor Herbold Cw
    Journal Nature
    Seiten 646-653
  • 2024
    Titel Inhibition profile of three biological nitrification inhibitors and their response to soil pH modification in two contrasting soils
    DOI 10.1093/femsec/fiae072
    Typ Journal Article
    Autor Prommer J
    Journal FEMS Microbiology Ecology
  • 2024
    Titel Adaptive traits of Nitrosocosmicus clade ammonia-oxidizing archaea.
    DOI 10.1128/mbio.02169-24
    Typ Journal Article
    Autor Han S
    Journal mBio
  • 2024
    Titel Biofilm colonization and succession in a full-scale partial nitritation-anammox moving bed biofilm reactor
    DOI 10.1186/s40168-024-01762-8
    Typ Journal Article
    Autor Rosenqvist T
    Journal Microbiome
  • 2024
    Titel Visualizing small-scale subsurface NH3 and pH dynamics surrounding nitrogen fertilizer granules and impacts on nitrification activity
    DOI 10.1016/j.soilbio.2023.109273
    Typ Journal Article
    Autor Merl T
    Journal Soil Biology and Biochemistry
  • 2022
    Titel Arbuscular Mycorrhiza and Nitrification: Disentangling Processes and Players by Using Synthetic Nitrification Inhibitors
    DOI 10.1128/aem.01369-22
    Typ Journal Article
    Autor Dudáš M
    Journal Applied and Environmental Microbiology
    Link Publikation
  • 2022
    Titel CPExtract, a Software Tool for the Automated Tracer-Based Pathway Specific Screening of Secondary Metabolites in LC-HRMS Data
    DOI 10.1021/acs.analchem.1c04530
    Typ Journal Article
    Autor Seidl B
    Journal Analytical Chemistry
    Seiten 3543-3552
    Link Publikation
  • 2021
    Titel Ammonia-oxidizing archaea possess a wide range of cellular ammonia affinities
    DOI 10.1038/s41396-021-01064-z
    Typ Journal Article
    Autor Jung M
    Journal The ISME Journal
    Seiten 272-283
    Link Publikation
  • 2020
    Titel Transcriptomic Response of Nitrosomonas europaea Transitioned from Ammonia- to Oxygen-Limited Steady-State Growth
    DOI 10.1128/msystems.00562-19
    Typ Journal Article
    Autor Sedlacek C
    Journal mSystems
    Link Publikation
  • 2022
    Titel The impacts of single and multiple global change drivers on soil microbial communities and functions
    DOI 10.25365/thesis.72306
    Typ Other
    Autor Séneca Cardoso Da Silva J
    Link Publikation
  • 2023
    Titel Untargeted Plant Metabolomics: Evaluation of Lyophilization as a Sample Preparation Technique
    DOI 10.3390/metabo13060686
    Typ Journal Article
    Autor Doppler M
    Journal Metabolites
  • 2020
    Titel Is Too Much Fertilizer a Problem?
    DOI 10.3389/frym.2020.00063
    Typ Journal Article
    Autor Giguere A
    Journal Frontiers for Young Minds
  • 0
    DOI 10.2210/pdb9fek/pdb
    Typ Other
Datasets & Models
  • 2023 Link
    Titel MassIVE MSV000091769 - Untargeted plant metabolomics: Evaluation of lyophilization as sample preparation technique
    DOI 10.25345/c5tx35h06
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100409 - Degradation of native and labelled linolenic acid by N. europaea
    DOI 10.25345/c5p26qh3j
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100410 - MBOA in root exudates (and leachates) of winter and wheat cultivars
    DOI 10.25345/c5j960p8p
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100411 - Investigation of conditions (type/amount of N fertilizer, pH of soil) influencing BNI exudation
    DOI 10.25345/c5dj58w4j
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100448 - Measurements of Nitrifier Exo/Endo-Metabolomes
    DOI 10.25345/c5n01070x
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100561 - Nitrosomonas europaea Nm50 BNI degradation experiment - MBOA and D-DMPP
    DOI 10.25345/c51j97n43
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100562 - Trichoderma reesei QM6a SNI/BNI degradation experiment
    DOI 10.25345/c5ws8j07j
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100564 - Degradation of deuterated NIs (DMPP and MBOA) in soil
    DOI 10.25345/c5nc5ss2w
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100563 - Acetonitrile extracts from soil samples with added nitrification inhibitors MHPA, MBOA and Limonene
    DOI 10.25345/c5s17t63q
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100368 - Degradation of native and 13C-labelled linolenic acid and linoleic acid in Nitrosomonas europaea Nm 50 cultures
    DOI 10.25345/c5zp3wd49
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2026 Link
    Titel MassIVE MSV000100408 - LC-HRMS of Barley Root Exudates
    DOI 10.25345/c5st7f97c
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
  • 2024 Link
    Titel MassIVE MSV000095588 - GNPS - Dilution series experiment of native and 13C-labelled Remus wheat ear extracts
    DOI 10.25345/c57h1dz6n
    Typ Database/Collection of data
    Öffentlich zugänglich
    Link Link
Disseminationen
  • 2024
    Titel Pint of Science 2024
    Typ A talk or presentation
  • 2020
    Titel Interviews
    Typ A press release, press conference or response to a media enquiry/interview
Weitere Förderungen
  • 2020
    Titel Interplay between biological nitrification inhibitors, nitrogen cycling and agronomic nitrogen use efficiency
    Förderbeginn 2020
    Geldgeber Austrian Science Fund (FWF)

Entdecken, 
worauf es
ankommt.

Newsletter

FWF-Newsletter Presse-Newsletter Kalender-Newsletter Job-Newsletter scilog-Newsletter

Kontakt

Österreichischer Wissenschaftsfonds FWF
Georg-Coch-Platz 2
(Eingang Wiesingerstraße 4)
1010 Wien

office(at)fwf.ac.at
+43 1 505 67 40

Allgemeines

  • Jobbörse
  • Arbeiten im FWF
  • Presse
  • Philanthropie
  • scilog
  • Geschäftsstelle
  • Social Media Directory
  • LinkedIn, externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
  • , externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
  • Facebook, externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
  • Instagram, externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
  • YouTube, externe URL, öffnet sich in einem neuen Fenster
  • Cookies
  • Hinweisgeber:innensystem
  • Barrierefreiheitserklärung
  • Datenschutz
  • Impressum
  • IFG-Formular
  • Social Media Directory
  • © Österreichischer Wissenschaftsfonds FWF
© Österreichischer Wissenschaftsfonds FWF