Burden on the soil ecosystem of natural and genetically modified organisms – effects, methods and definition of damage as a contribution to risk assessment

This project aims at defining possible effects of biological pollution on the soil, collating methods to record these effects and criteria to assess the suitability of these methods, developing a procedure to select effect-related methods for the risk assessment of natural and genetically modified organisms (GMOs), and defining the conditions under which a change represents a damage to the soil.

The project is subdivided into 4 modules:

Module 1 concentrates on the theoretical aspects, including work based on the evaluation of international strategies for the determination of soil quality, and includes an overview of the literature on GMOs and introduced organisms. It is conducted by Agroscope and FiBL.

Modules 2 and 3 put into practice the procedure drawn up for the selection of effect-related methods, both in a model experiment in the greenhouse and in a field trial. The model strain Pseudomonas fluorescens CHA0 is applied to wheat growing in pots (FiBL, Agroscope) and the bacterial product “Effective microorganisms” is applied in the field trial over a crop rotation sequence (Agroscope, FiBL).

Modul 4 syntheses the findings of modules 1 to 3.

• Federal Office for the Environment (FOEN) - Research and consultation

• Jochen Mayer, Hans-Rudolf Oberholzer, Jörg Romeis, Olivier Sanvido, Susanne Scheid, Franco Widmer (Agroscope)

• Fliessbach Andreas (Department of Soil Sciences)
• Mäder Paul (Departement für Bodenwissenschaften)

• Oehen Bernadette (Department of Extension, Training & Communication)

• BAFU (Hrsg.) 2009: Biosicherheit im Bereich der ausserhumanen Gentechnologie. Ergebnisse des BAFU-Forschungsprogramms 2004–2008. Umwelt-Wissen Nr. 0932. Bundesamt für Umwelt, Bern. 74 S.
• Scheid, S., Fließbach, A., Mayer, J., Nowack, K., Oehen, B., Widmer, F., Mäder, P., Oberholzer, H.-R. (2008): Belastungen des Ökosystems Boden durch natürliche sowie gentechnisch veränderte Organismen - Effekte, Methoden und Schadensdefinition als Beitrag zur Risikobeurteilung - Modul 1. BAFU (ed.), pp 164. Bundesamt für Umwelt, Bern.
• Scheid, S., Fließbach, A., Mayer, J., Nowack, K., Oehen, B., Widmer, F., Mäder, P., Oberholzer, H.-R. (2008): Belastungen des Ökosystems Boden durch natürliche sowie gentechnisch veränderte Organismen - Effekte, Methoden und Schadensdefinition als Beitrag zur Risikobeurteilung - Modul 2 Modellversuch mit Pseudomonas fluorescens Stamm CHA0. BAFU (ed.), pp 34. Bundesamt für Umwelt, Bern.
• Scheid, S., Fließbach, A., Mayer, J., Nowack, K., Oehen, B., Widmer, F., Mäder, P., Oberholzer, H.-R. (2008): Belastungen des Ökosystems Boden durch natürliche sowie gentechnisch veränderte Organismen - Effekte, Methoden und Schadensdefinition als Beitrag zur Risikobeurteilung - Modul 3 Feldversuch mit dem Präparat „Effektive Mikroorganismen“. BAFU (ed.), pp 41. Bundesamt für Umwelt, Bern.
• Scheid, S., Fließbach, A., Mayer, J., Nowack, K., Oehen, B., Widmer, F., Mäder, P., Oberholzer, H.-R. (2008): Belastungen des Ökosystems Boden durch natürliche sowie gentechnisch veränderte Organismen - Effekte, Methoden und Schadensdefinition als Beitrag zur Risikobeurteilung - Modul 4 Synthese der Module 1 - 3. BAFU (ed.), pp 49. Bundesamt für Umwelt, Bern.
• Fließbach, A., Mäder, P. (2009): Einfluss von Pseudomonas fluorescens auf Ertrag von Weizen und mikrobielle Biomasse des Bodens. In: Werte - Wege - Wirkungen: Biolandbau im Spannungsfeld zwischen Ernährungssicherung, Markt und Klimawandel, Zürich, 11.-13.02.2009, 2009. Mayer, J., Alföldi, T., Leiber, F., Dubois, D., Fried, P., Heckendorn, F., Hillmann, E., Klocke, P., Lüscher, A., Riedel, S., Stolze, M., Strasser, F., van der Heijden, M.G.A., Willer, H. (eds.), pp 79-80.
• Fließbach, A., Winkler, M., Lutz, M.P., Oberholzer, H.-R., Mäder, P. (2009): Soil amendment with Pseudomonas fluorescens CHA0: lasting effects on soil biological properties in soils low in microbial biomass and activity. Microbial Ecology 57, 611-623.
• Mayer, J., Scheid, S., Widmer, F., Fließbach, A., Oberholzer, H.-R. (2010): How effective are 'Effective microorganisms® (EM)'? Results from a field study in temperate climate. Applied Soil Ecology 46, 230-239.

• Soil fertility & Climate (Department of Soil Sciences, FiBL Switzerland)
• Sustainability (Department of Food System Sciences, FiBL Switzerland)