Effects of Copper Contamination on Selected Indicators of the Soil Biocoenosis

Über die Auswirkungen von kupferhaltigen Pflanzenschutzmitteln und Einträgen aus anderen kupferhaltigen Quellen in der Landwirtschaft auf Bodenorganismen existiert eine umfangreiche Literatur. Aus diesen Untersuchungen lässt sich ableiten, dass Kupfer bei langjähriger Anwendung schädigend auf viele Arten von Bodenorganismen wirkt. Aufgrund unterschiedlicher artspezifischer Empfindlichkeit gegenüber Kupfer kann es zur Verschiebung des Artengefüges auf kupferbelasteten Standorten kommen. Insgesamt sinkt die Biodiversität mit steigendem Kupfergehalt. Anpassungsmechanismen an erhöhte Kupferkonzentrationen sind je nach Art in Abhängigkeit vom Vorhandensein von Entgiftungsmechanismen möglich. Allgemein scheint hierfür jedoch ein hoher Energieaufwand erforderlich zu sein. Neben dem Kupfergehalt wirken sich allerdings auch andere Bewirtschaftungsfaktoren mit Wirkung auf die Nährstoffzufuhr und Feuchteregulierung des Bodens auf Abundanz, Biomasse und Artenvielfalt im Boden aus. Mikroorganismen reagieren unterschiedlich, Bakterien sind in der Regel empfindlicher als Pilze. Signifikante Effekte auf die Kurzzeitatmung treten ab ca. 50 mg Cu/kg Boden auf. An Schwermetallbelastungen im Boden angepasste Mykorrhizapilze können zu höheren Cu-Gehalten im Spross führen. Insgesamt verhinderte die arbuskuläre Mykorrhiza nicht die erhöhte Aufnahme von Kupfer durch Pflanzen bei hohen Bodenkonzentrationen, verstärkte sie aber auch nicht in alarmierender Weise. Schwermetallen ausgesetzte Bakterien können z. T. hohe Metall-Konzentrationen akkumulieren, die räuberische Organismen (z. B. Nematoden) schädigen können. Eine umfangreiche Untersuchung auf 52 Standorten in Baden-Württemberg zeigte eine hohe Standortabhängigkeit der Wirkungen auf drei kupferempfindliche endogäische Regenwurmarten, die zur Charakterisierung der Habitatfunktion des Bodens als Indikatoren ausgewählt worden waren. Eine Prüfwertableitung anhand von 10 Jahre zuvor aufgelassenen Wein- und Hopfenanbauflächen und 26 Referenzflächen führte zu einem Prüfwert von 33 mg Cu/kg-Boden (Gesamtgehalt). Eine Studie zu den Auswirkungen auf Springschwänze (Collembolen) im Freiland wies Populationseffekte ab ca. 200 mg Cu/kg Boden nach. In dieser Studie sank die Biodiversität linear mit steigender Kupferkonzentration. In neueren Arbeiten werden mittels eines probabilistischen Ansatzes (Species sensitivity distribution, SSD) Schwellenwerte abgeleitet, nach denen längerfristige schädliche Wirkungen auf Vertreter der Bodenfauna bei Bodenkonzentrationen von 55 mg Gesamt-Cu/kg Boden (41,25 kg Cu/ha) erwartet werden können. Zum Vergleich: Alte Weinbergsböden an Mosel und Saar haben zu 98% Gehalte, die über 100 mg Cu/kg Boden liegen und können als Spitzenwert bis zu 2880 ppm in der Bodenschicht 0-20 cm erreichen. Darüber hinaus liegen Daten aus Meidungsversuchen an der Standardart Eisenia fetida (Annelidae) und Freilandarten vor, die zeigen, dass bei 56 mg Cu/kg Boden, Würmer versuchen, entsprechenden Substratkonzentrationen zu entkommen. Eine aktuelle, bislang 3-jährige Freilandstudie im Auftrag der „European Copper Task Force“ hat als vorläufiges Ergebnis gezeigt, dass die Regenwurmpopulationen an 2 Grünlandstandorten bei jährlichen Aufwandmengen von 40 kg Cu/ha (53 mg Cu/kg Boden bezogen auf 5 cm Bodenschicht bei einer Bodendichte von 1,5) nach 3 aufeinander folgenden jährlichen Anwendungen reduziert werden, wobei davon insbesondere epigäische Arten betroffen sind. 40 kg Cu/ha ist das 10-fache der im Hopfenbau jährlich angewandten Aufwandmenge. Eine Anreicherung von Cu in Regenwürmern (A. caliginosa) findet allerdings kaum statt. Der gefundene Anreicherungsfaktor (BCF) ist < 1, was bedeutet, dass Regenwürmer in der Lage sind, den Verbleib von Cu im Körper zu regulieren.Numerous publications are available documenting the effects of copper based pesticides or contaminations from other copper sources on soil organisms in agriculture. Based on these investigations it may be considered that copper if applied over a long period of time harmfully affects many soil dwelling species. Due to different species dependent sensitivity to copper, dominance structure may be changed on copper polluted sites. Biodiversity decreases with increasing copper concentrations. Depending on the availability of mechanisms to detoxify, species may adapt to enhanced copper concentrations in soil. In general the herewith required input of energy seems to be high. In addition to copper content in soil other farming factors affecting the supply of minerals or regulating soil moisture may influence abundance, biomass and species diversity of soil organisms. Micro-organisms may react in different ways; in general bacteria are more sensitive than fungi. Significant effects on short term respiration are observed at 50 mg Cu/kg soil. Mycorrhizal fungi adapted to heavy metal pollutions in soil may result in higher copper contents in the plant shoot relative to root concentrations. Generally arbuscular mycorrhiza (AM) colonization did not prevent plant metal concentrations far above normal values. On the other hand, AM also did not increase metal uptake to an alarming extent. Bacteria exposed to high levels of heavy metal concentrations may accumulate high concentrations being harmful to bacterivorous organisms, e. g. nematodes. A comprehensive field survey including 52 vineyard and hop cultivation sites in Baden-Württemberg revealed a high site specific relationship of effects on the abundance of three copper-susceptible endogeic earthworm species as indicators of impairment of soil in its function as a habitat for soil biota. Critical concentrations derived from selected vineyards and hop fields abandoned 10 years before and 26 reference sites resulted in a threshold level of 33 mg total copper /kg soil. A field survey on the effects to the collembola community resulted in an effective concentration of 200 mg total copper/kg soil on the population level. In this study biodiversity linearly decreased with increasing copper concentration. In recent studies using a probabilistic approach (species sensitivity distribution, SSD) critical concentrations are derived expecting harmful long term effects on representatives of the soil fauna at a level of 55 mg total copper /kg soil (41,25 kg Cu/ha). For comparison: Vineyard soils at the Mosel and Saar river having been under cultivation for a long time revealed total contents of more than 100 mg Cu/kg soil in 98% of all sites, and may end at top levels of up to 2880 mg/kg in the 0-20 cm upper soil layer. In addition data received with avoidance tests using the standard earthworm species Eisenia fetida (Annelidae) and free living species indicating a concentration of 56 mg Cu/kg soil at which earthworms try to escape from the soil substrate. An ongoing 3-year field study in charge of the European Copper Task Force showed as a preliminary result that the abundance of earthworms (mainly epigeic species) on two grassland sites was reduced at application rates of 40 kg Cu/ha (53 mg Cu/kg soil calculated on the basis of a 5 cm soil layer and a soil density of 1.5) following a 3 year application period. 40 kg Cu/ha is the tenfold application rate applied yearly in hop fields. Accumulation of copper in earthworms (A. caliginosa) is not considered to happen to a relevant extent. The observed bio-concentration factor (BCF) is < 1 meaning that earthworms may successfully regulate the fate of copper in their body

Erhebung von Kupfergesamtgehalten in ökologisch und konventionell bewirtschafteten Böden. Teil 1: Gesamtgehalte in Weinbergsböden deutscher Qualitätsanbaugebiete

Die in den Jahren 2009 und 2010 vorgenommenen Beprobungen waren konzipiert, eine Übersicht über die Kupfergesamtgehalte in den deutschen Weinanbau­ge­bieten zu erhalten. Die damit gewonnene Datengrund­lage kann sowohl weiteren spezifischeren Erhebungen als auch der Festlegung von Dauerbeobachtungsflächen dienen und ist Voraussetzung für die Auswahl von Flächen zur Untersuchung der Auswirkungen der Kupferbelastungen auf das Bodenleben im Sinne des Strategie­papiers zum Einsatz von Kupfer als Pflanzenschutzmittel in der Landwirtschaft unter besonderer Berücksichtigung des ökologischen Landbaus. Insgesamt wurden 2087 Einzelproben aus den Bodenhorizonten bis 5 cm und bis 20 cm von 85 Reblagen an konventionell und ökologisch bewirtschafteten Stand­orten unter den Aspekten einer repräsentativen Erfassung der Belastungsverteilung entnommen. Auf der Basis von Gesamtgehalten wird die Belastungssituation und -verteilung ökologisch und konventionell bewirtschafteter Prüf- und Referenzflächen deutscher Anbaugebiete dargestellt. Der Einfluss von Begrünung und Bodenbearbeitung auf die Cu-Verteilungsmuster in den Boden­horizonten bis 5 cm und bis 20 cm sowie die Gesamt­gehaltsunterschiede in Böden zwischen Rebstöcken und zwischen Rebreihen werden diskutiert. Es wurden 56 ökologisch und 29 konventionell bewirtschaftete Reblagen, bestehend jeweils aus Prüffläche, passender aus der Nutzung genommene Referenzfläche und weinbaulich nie genutzter Kontrollfläche beprobt. Die Einbindung der Referenzflächen erfolgte im Hinblickauf die in Aussicht genommenen biologischen Beprobungenzur Einschätzung der Auswirkungen aktueller Bewirtschaftungsmaßnahmen wie der Bodenbearbeitung auf die Bodenorganismen. Von Prüf- und Referenzflächen deutscher Qualitäts­anbaugebiete wurden die Kupfergesamtgehalte für denBodenhorizont bis 20 cm aus 581 Bodenproben bestimmtund als Minimal-, Mittel- und Maximalwert sowie als verschiedene Percentile dargestellt. Bei der Erhebung konnte durch Verknüpfung von Daten zur Bewirtschaftungsgeschichte mit den bestimmten Flächenbelastungen und aufgefundenen Literaturstellen nachgewiesen werden, dass die gemessenen Belastungsspitzen aus hohen Kupfereinträgen der Jahre 1890 bis etwa 1940 resultieren, als noch bis zu 50 kg Kupfer pro Jahr und Hektar zur Schaderregerbekämpfung im Weinbau angewandt wurden. Anhand der gewonnenen Daten zur Belastungssitua­tion, Standortbeschreibung und Bewirtschaftungsdauer werden 15 Reblagen vorgeschlagen, die aufgrund ihrer Eigenschaften einen bestimmten Standorttyp repräsentieren und die standortlichen Voraussetzungen bieten, durch eine Erhebung zum Vorkommen von Lumbriciden,Rückschlüsse auf das Risiko für Bodenlebewesen zu ziehen,das der Kupferanreicherung im Boden zuzuschreiben ist. Der Wissenstransfer in die Praxis ist durch enge Abstimmung und Beteiligung der Verbände und Fach­gespräche mit den beteiligten Kreisen sichergestellt. Die aus den Erhebungsdaten abgeleitete Belastungssituation wird den am Zulassungsverfahren beteiligten Behörden zur Verfügung gestellt

Monitoring of total contents of copper in organically and conventionally managed soils. Part 1: Study plan and preliminary sampling of copper and other anthropogenic induced heavy metal contents in vineyard soils

The project aims to develop a survey designed for the representative assessment of copper contents in vineyard soils. The method development for the sampling of adequate monitoring areas is based on a preliminary survey of load distribution as well as on exposure assessment on selected areas of some typical vinery sites in Rheinland-Pfalz, differently managed and with different use history. Additionally to the sampling of selected areas, which reflects the spectrum of the load situation in viticulture, chemical quantitative analysis of soil samples collected from areas of known mode of cultivation and history followed by biological standard tests will be conducted. Obtained findings will serve for further method development, for preselection of adequate monitoring areas and for first indications of hazard potential. The project is a prerequisite for the performance of the long-term study “Development of current data of effects of copper contents in organic soils in viticulture, pomiculture and hopculture on soil life in terms of the strategypaper concerning further copper application in agriculture, especially in organic farming.

Effects of copper contamination in viti culture on earthworm cenosis – results of field surveys

Nach einer 2009 begonnenen Erhebung zu den Kupfergehalten in der obersten, 20 cm umfassenden Bodenschicht der wichtigsten deutschen Qualitätsweinbaugebiete, über die bereits von Riepert et al., 2010, und Strumpf et al., 2011 und 2012a, berichtet wurde, erfolgte eine umfangreiche Erhebung zur Wirkungsabschätzung an Regenwürmern auf Populationsebene. In einer Machbarkeitsstudie wurde eine vorbereitende Erhebung an jeweils 4 Standorten in jeweils 2 ökologisch wirtschaftenden Betrieben im Herbst 2010 und Frühjahr 2011 durchgeführt. Die dabei berücksichtigten Anbaugebiete schließen Rheinland-Pfalz, Rheinhessen sowie Baden und die Mosel ein. Bestimmend für die Auswahl waren neben den Cu-Gesamtgehalten, Bodeneigenschaften, denen eine wichtige Rolle bei der Verfügbarkeit des Kupfers zugemessen wird. Je Betrieb wurden im Regelfall 3 Versuchsglieder, eine in Bewirtschaftung befindliche Fläche (Prüffläche), eine möglichst niemals genutzte Fläche (Kontrolle) und eine ehemals genutzte Fläche (Referenz) einbezogen. Je Versuchsglied wurden 4 × 0,25 m2, verteilt über den Schlag, per Handauslese und Formalinextraktion gemäß den Vorgaben nach DIN ISO 11266-1 beprobt. Als Ergebnis der Freilanduntersuchung hat sich herausgestellt, dass die Gesamtabundanzen (Anzahl Würmer über alle Arten) bei niedriger und mittlerer Kupferbe­lastung wenig aussagekräftig sind und streuungsbedingt Mittelwertvergleiche zu keinen signifikanten Unterschieden führen. Bei näherer Betrachtung der Verteilung auf Lebensformen und bei Betrachtung der Artenzahlen werden dagegen Auswirkungen erkennbar. In der Mehrzahl der untersuchten Flächen reichte eine Auftrennung nach Lebensform aus, um Effekte sichtbar zu machen. Für die verschiedenen Beprobungsflächen berechnete Diversitätsindizes nach Shannon-Wiener bestätigen diese Beobachtungen. Zu beiden Beprobungsterminen, Herbst 2010 und Frühjahr 2011 besteht eine negative Beziehung zwischen Kupfergehalt im Boden und dem Diversitätsindex. Fasst man die beobachteten Auswirkungen auf die Abundanz unter Berücksichtigung statistischer Gesichtspunkte zusammen, so finden sich signifikante Unterschiede zwischen den Abundanzen der Prüf- und Referenzflächen einerseits und den Kontrollflächen andererseits – mit einer Ausnahme – nur bei Flächen mit Cu-Gesamtgehalten > 100 mg Cu/kg und am häufigsten beim Lebensformtyp endogäisch lebende Arten. Dieses Ergebnis wird von einer Diskriminanzanalyse zu den Hauptstreuungsfaktoren unterstützt, wonach Kupfer als maßgebliche Einflussgröße hiernach nur bei den endogäischen Arten eine entscheidende Rolle bei der Abundanzausprägung spielt. Bei den anderen zwei Lebensformtypen sind es eher Bodenparameter wie die Textur oder die Nährstoffversorgung. Durch die Bestimmung interner Kupfergehalte der aus der Beprobung ins Labor transferierten Würmer können Anhaltspunkte zum Aufnahmeverhalten gewonnen werden. Danach ist die Aufnahmehöhe abhängig von den Cu-Gehalten im Boden. Hinweise auf eine Bioakkumulation im Wurmkörper fehlen. Die Höhe der Aufnahme ist zudem für die drei Lebensformen unterschiedlich, wobei sich die anezischen Arten, gefolgt von den epigäischen Arten, am meisten anzureichern scheinen. Die für die drei Lebensformen unterschiedliche Anreicherung fiel darüber hinaus für die beiden Beprobungszeitpunkte verschieden aus, mit deutlich besserer Korrelation von Boden- und internen Körpergehalten im Herbst 2010. Eine abschließende Analyse der Auswirkungen von Kupferbelastungen in Qualitätsweinanbaugebieten Deutschlands auf die standorttypische Regenwurmlebensgemeinschaft kann erst nach Vorlage der Ergebnisse aus derzeit laufenden Projekten vorgelegt werden. Die schon jetzt mögliche Interpretation der beobachteten Effekte deutet aber auf Auswirkungen auf Populationsebene bereits ab 100 mg Cu/kg Boden (TM) hin. Es bleibt einer Nutzen-Risikoanalyse überlassen, welche Folgen sich hieraus für das Schutzziel eines nachhaltigen Weinanbaus ergeben.    On the basis of a survey that had been initiated in 2009 to assess the copper content in the upper 20 cm soil layer in the main wine culturing regions of Germany upon which already has been reported (Riepert et al., 2010, and Strumpf et al., 2011 and 2012a), a comprehensive sampling project was designed to assess the effects on earthworms on population level. It was decided to perform a pre-survey with 8 wine growing farms were selected for a field survey of effects on earthworm populations on cultured sites of organic farming. The design of the survey included besides load aspects also aspects of bio-availability by including a broad range of soil specific para­meters. Sampling periods were chosen according to the activity periods of earthworms relevant for our climate zone and resulted in a sampling schedule comprising 4 farms in autumn 2010 and 4 in spring 2011. At each farm typically 3 sites, one under cultivation, one at best without any cultivation (control) and one that had been cultivated in the past but without cultivation in the last 10 years, with copper loads similar to that on the site under cultivation at present (reference). In each treatment group 4 × 0.25 m2 soil samples, regularly distributed over the trial site, earthworms were extracted by means of hand sorting and formalin extraction according to DIN ISO 11266-1. The evaluation of the extraction indicated that total abundance was a rather insensitive parameter at low and medium copper loads and comparisons of means didn’t result in significant differences of abundance between control and testing site due to the high variation between replicates. Comparing abundance attributed to ecological life forms or species diversity revealed effects instead. In the majority of the assessed sites an evaluated on the level of ecological life forms was sufficient to detect effects. Diversity indices (Shannon-Wiener) that have been calculated for the different types of field sites included in the survey are consistent with these observations. At both extraction periods, in autumn 2010 and spring 2011, a negative correlation was found between the total copper content in soil and the diversity index determined. Summarizing the effects on abundance by taking into account statistical aspects, significant differences in the abundance of earthworms found on testing and reference fields on one hand and control sites on the other hand were observed at Cu-concentrations > 100 mg Cu/kg soil dry mass and most frequently with endogeic species. This result is supported by results of a discriminant analysis on the main factors of variance, revealing that copper is only playing a major role in the variance of abundance for endogeic worms. For the other life forms factors like site specific soil characteristics or nutrient supply seem to play a more important role. By analysing the internal copper contents in worms that had been transferred from the field site into the laboratory, first information was gained on the uptake behaviour. According to these data the height of uptake depends on the copper concentration in soil but without indicating any bioaccumulation. The intensity of uptake seems to be different for the three life forms, with highest accumulation at anecic worms followed by epigeic worms. The different accumulation observed for the life forms in addition differed between the two extraction periods indicating a much better correlation of soil and body burdens in data gained with the autumn extraction in 2010. A definitive analysis of the effects of copper load in quality vine growing regions of Germany on site specific earthworm communities cannot be given before the results of the ongoing projects are presented. Interpreting the data available, clear evidence is given for effects on population level at a concentration level of 100 mg Cu/kg (DW) soil. It will be up to a benefit-risk analysis, what consequences have to be drawn with respect to sustainable wine culturing.   &nbsp

Bioavailable copper and other heavy metal contents in organically and conventionally managed German vineyard and hop soils. : Part 3: Determination of plant available contents of copper and other heavy metals by NH4NO3-extraction

Ziel der Untersuchungen ist es zu klären, welche Faktoren angesichts unterschiedlicher Bewirtschaftungsweisen und Standortbedingungen maßgeblich die Pflanzenverfügbarkeit von Kupfer auf Wein- und Hopfenflächen bestimmen. Bei der Beprobung von 85 Reb- und 13 Hopfenlagen an konventionell und ökologisch bewirtschafteten Standorten wurden 2522 Einzelbodenproben von Prüf-, Referenz- und Kontrollflächen zur Analyse der pflanzenverfüg­baren Kupfergehalte im NH4NO3-Extrakt (DIN, 1997) entnommen. Zusätzlich wurden Bodenparameter wie pH-Wert, C/N-Verhältnis, Bodenart etc. untersucht (VDLUFA, 1991). Ein enger Zusammenhang zwischen pflanzenverfügbaren Gehalten und Gesamtgehalten ist nicht erkennbar. Es ist daher anzunehmen, dass die schutzzielbezogene Verfügbarkeit des Kupfers von einer Vielzahl pedolo­gischer, ökologischer und bewirtschaftungstechnischer Einflüsse geprägt wird und die Verwendung eines bestimmten Extraktionsverfahrens wie des Ammoniumnitrat-Aufschlusses allein keine Aussage über die zu erwartende Exposition für die Nachhaltigkeit der Produktion wich­tiger Organismengruppen zulässt. Es bleibt weiteren geziel­ten Untersuchungen überlassen, die für die Bioverfügbarkeit verantwortlichen Faktoren (z.B. Bodenbearbeitung, pflanzenbauliche Maßnahmen etc.) zu identifizieren und hinsichtlich ihrer Auswirkungen zu quantifizieren.    Objective of the examinations is to indentify relations between plant available copper contents in vineyard and hop soils and management or natural factors. 2522 single soil samples were collected on 85 vineyard and 13 hop areas. Samples were taken on cultivated, fallow and uncultivated soils and plant-available copper contents were analyzed in NH4NO3 extract (DIN, 1997). Additionally soil parameters as pH-value, C/N ratio, soil type etc. were analyzed (VDLUFA, 1991). A strict relation between plant-available and total copper contents could not be verified. It is considered that the availability of copper being related to a specific goal of protection may depend on a variety of pedological, ecological and cultivation related influences not allowing an exposure assessment for groups of soil organisms rele­vant for a sustainable culture by using a specific extraction method like e.g. ammonium nitrate. It will be up to additional specific investigations to identify the main factors (e.g. soil management or culturing techniques) respon­sible for the extent of bioavailability, and to quantify their impact.   &nbsp

Prüfung der Auswirkungen von Pflanzenschutzmitteln auf die strukturelle Diversität in Böden

Ab- und Umbauprozesse im Boden sind ein Ergebnis der Aktivität von Bodenorganismen und chemischen und physikalischen Eigenschaften des Bodens. Etwa 80 % des stofflichen Umsatzes im Boden leisten Bodenfauna und –mikroflora. Bei Einsatz von Pflanzenschutzmitteln oder Eintrag anderer anthropogener Stoffe kann es zu kurzfristigen oder/und nachhaltig wirkenden Beeinflussungen der Aktivität der Bodenorganismen kommen. Durch Anwendung von Verfahren der biologischen Bodencharakterisierung können diese Auswirkungen auf das Bodenleben beschrieben werden. Am Beispiel der Auswirkungen von Kupfereinträgen im Weinbau durch Anwendung kupferhaltiger Pflanzenschutzmittel zur Bekämpfung von pilzlichen Schaderregern werden die Aussagekraft von Laboruntersuchungen und die Bewertungsstrategie für die ökotoxikologische Charakterisierung von Böden demonstriert.Testing effects of pesticides on the structural diversity in soilsAbstractMineralisation and transformation processes in soil are passing in co-operation of soil organisms and chemical and physical properties of the soil. About 80 % of the substantial transformation in soil is achieved by soil fauna and soil micro-flora. Application of pesticides or input of other anthropogenic substances may induce acute or long-term effects on the activity of soil organisms. Biological methods developed for testing soil quality are appropriate to characterize the effects to the soil ecosystem. The effects of copper loads in viniculture by application of copper containing pesticides for the control of fungal diseases is taken as an example to assess the significance of standardized laboratory tests being part of an assessment strategy for ecotoxicological characterization of soil quality

Regenwurmzönosen als Indikatoren der Bodenfruchtbarkeit am Beispiel weinbaulich genutzter Flächen

Im Vortrag wurden erste Ergebnisse der Auswertung einer Beprobung von Regenwurmzönosen an 8 Standorten von Winzerbetrieben in der Pfalz, Rheinhessen, Baden und an der Mosel vorgestellt. Die Standorte waren maßgeblich unter Gesichtspunkten wie der Abbildung der Spanne an Kupfergesamtgehalten und Bodeneigenschaften in der oberen Bodenschicht (0-20 cm) sowie nach praktisch orientierten Eignungskriterien ausgewählt worden. Als Ergebnis lässt sich festhalten, dass sich bei niedriger und mittlerer Belastung Gesamtabundanzen als eher unempfindlicher Parameter erwiesen haben. Die Verteilung auf Lebensformtypen und ganz besonders die Artenvielfalt erwiesen sich als die deutlich empfindlicheren Parameter. Stichwörter: Kupferbelastung, Weinbau, Regenwürmer, PopulationseffekteEarthworm cenoses used as indicators of soil fertility applied to sites of viticultureAbstractThe presentation comprised first results of the evaluation of a sampling of earthworm populations at 8 sites of vine growing farms in Palatinate, Rheinhessen, Baden and at the Mosel river. The sites had been selected to cover criteria like the range of total copper contents and soil properties in the upper soil layer (0-20 cm), and practical aspects of sampling. Total abundance revealed to be a rather insensitive parameter at lower or medium copper loads. The relative distribution of abundance to life-forms and especially species diversity were much more sensitive parameters. Keywords: Copper load, viniculture, earthworms, effects on population leve

Monitoring of total contents of copper in organically and conventionally managed soils. Part 1: Total contents in vineyard soils of German quality vine areas

Die in den Jahren 2009 und 2010 vorgenommenen Beprobungen waren konzipiert, eine Übersicht über die Kupfergesamtgehalte in den deutschen Weinanbau­ge­bieten zu erhalten. Die damit gewonnene Datengrund­lage kann sowohl weiteren spezifischeren Erhebungen als auch der Festlegung von Dauerbeobachtungsflächen dienen und ist Voraussetzung für die Auswahl von Flächen zur Untersuchung der Auswirkungen der Kupferbelastungen auf das Bodenleben im Sinne des „Strategie­papiers zum Einsatz von Kupfer als Pflanzenschutzmittel in der Landwirtschaft unter besonderer Berücksichtigung des ökologischen Landbaus‟. Insgesamt wurden 2087 Einzelproben aus den Bodenhorizonten bis 5 cm und bis 20 cm von 85 Reblagen an konventionell und ökologisch bewirtschafteten Stand­orten unter den Aspekten einer repräsentativen Erfassung der Belastungsverteilung entnommen. Auf der Basis von Gesamtgehalten wird die Belastungssituation und -verteilung ökologisch und konventionell bewirtschafteter Prüf- und Referenzflächen deutscher Anbaugebiete dargestellt. Der Einfluss von Begrünung und Bodenbearbeitung auf die Cu-Verteilungsmuster in den Boden­horizonten bis 5 cm und bis 20 cm sowie die Gesamt­gehaltsunterschiede in Böden zwischen Rebstöcken und zwischen Rebreihen werden diskutiert. Es wurden 56 ökologisch und 29 konventionell bewirtschaftete Reblagen, bestehend jeweils aus Prüffläche, passender aus der Nutzung genommene Referenzfläche und weinbaulich nie genutzter Kontrollfläche beprobt. Die Einbindung der Referenzflächen erfolgte im Hinblick auf die in Aussicht genommenen biologischen Beprobungen zur Einschätzung der Auswirkungen aktueller Bewirtschaftungsmaßnahmen wie der Bodenbearbeitung auf die Bodenorganismen. Von Prüf- und Referenzflächen deutscher Qualitäts­anbaugebiete wurden die Kupfergesamtgehalte für den Bodenhorizont bis 20 cm aus 581 Bodenproben bestimmt und als Minimal-, Mittel- und Maximalwert sowie als verschiedene Percentile dargestellt. Bei der Erhebung konnte durch Verknüpfung von Daten zur Bewirtschaftungsgeschichte mit den bestimmten Flächenbelastungen und aufgefundenen Literaturstellen nachgewiesen werden, dass die gemessenen Belastungsspitzen aus hohen Kupfereinträgen der Jahre 1890 bis etwa 1940 resultieren, als noch bis zu 50 kg Kupfer pro Jahr und Hektar zur Schaderregerbekämpfung im Weinbau angewandt wurden. Anhand der gewonnenen Daten zur Belastungssitua­tion, Standortbeschreibung und Bewirtschaftungsdauer werden 15 Reblagen vorgeschlagen, die aufgrund ihrer Eigenschaften einen bestimmten Standorttyp repräsentieren und die standortlichen Voraussetzungen bieten, durch eine Erhebung zum Vorkommen von Lumbriciden, Rückschlüsse auf das Risiko für Bodenlebewesen zu ziehen, das der Kupferanreicherung im Boden zuzuschreiben ist. Der Wissenstransfer in die Praxis ist durch enge Abstimmung und Beteiligung der Verbände und Fach­gespräche mit den beteiligten Kreisen sichergestellt. Die aus den Erhebungsdaten abgeleitete Belastungssituation wird den am Zulassungsverfahren beteiligten Behörden zur Verfügung gestellt.    The samplings carried out in the years 2009 and 2010 were designed to provide a survey of the copper contents of soils of vine culturing regions in Germany. The data base received may be used for additional more specific surveys and the identification of sites appropriate for long term monitoring as well. It is also considered as a prerequisite for the identification of sites suitable for the assessment of effects of copper soil contamination to soil dwelling organisms in terms of the ‟strategy paper concerning further copper application in agriculture, especially in organic farming.” 2087 single samples from the soil horizon to 5 cm and to 20 cm were taken from 85 ecologically and conventionally managed vine yards. The sampling aims to get a representative survey of load distribution as a prerequisite of a monitoring program to be performed on selected sampling locations combining exposure analysis and identification of sensitive indicator species of the parti­cular earthworm coenoses. On the basis of total contents, copper load and distribution on test and reference areas of German cultivation sites is shown. The influence of plant cover between the rows on the copper distribution pattern in the soil horizons to 5 cm and to 20 cm and the differences of samples taken along the cultivation rows and between them is discussed. Samples were taken from 56 ecologically and 29 conventionally managed sites, consisting of an area under cultivation (test area), an area having been under cultivation in the past (reference), an area never having been under cultivation indicating natural occurrance (control). Total copper contents of test and reference areas (581 soil samples) from the soil horizon 0–20 cm were analyzed and presented as minimum, maximum, mean and percentiles. The load distribution survey in combination with management history and literature data verifies that load peaks result from high copper input in the years 1890 to 1940, when up to 50 kg copper per ha and year was applied to control fungal diseases in viticulture. By means of the data, generated in the survey concerning load situation, site description and duration of management, 15 cultivation sites representing by their properties a typical site, and fulfilling the site specific requirements for a biological sampling on species abundance of lumbricidae are proposed as an instrument of risk assessment for soil dwelling organisms. The transfer of knowledge into practice is ensured by close co-operation with organic farming associations and expert discussions with involved institutions. The deri­ved contamination scenario will be provided to agencies taking part in the authorization process.   &nbsp