{"id":7068,"date":"2026-04-01T15:09:06","date_gmt":"2026-04-01T15:09:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/giulia-bongiorno1\/"},"modified":"2026-04-01T15:09:16","modified_gmt":"2026-04-01T15:09:16","slug":"giulia-bongiorno1","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/giulia-bongiorno1\/","title":{"rendered":"Giulia Bongiorno1"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":7069,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-7068","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Novel soil quality indicators for the evaluation of agricultural management practices","samenvatting":"Het meten en monitoren van de status en de veranderingen in de bodemeigenschappen kan het effect van landbouwbeheer op de bodemkwaliteit aangeven, gedefinieerd als het vermogen van een bodem om meerdere functies te vervullen. Met de vooruitgang in kennis en technologische ontwikkelingen op het gebied van bodembiologie en organische stof in de bodem, opent de vloer zich voor het gebruik van nieuwe biologische bodemkwaliteitsindicatoren. Mijn proefschrift is ingegeven door de noodzaak om de geschiktheid van nieuwe indicatoren te beoordelen om de impact van landbouwkundig bodembeheer op de bodemkwaliteit beter te begrijpen in de zoektocht naar duurzame beheerspraktijken.\n\nHoofdstuk 1 geeft een inleiding over de multifunctionaliteit van de bodem, het bodemkwaliteitsconcept en de bodemkwaliteitsindicatoren. Daarnaast introduceer ik de nieuwe indicatoren die ik in mijn proefschrift heb geselecteerd voor onderzoek: labiele koolstoffracties, onderdrukking van bodemziekten, bodemlevende nematodegemeenschappen en microbi\u00eble katabole profielen. Ik benadruk hun relevantie voor bodemkwaliteitsbeoordelingen door te verwijzen naar de brede literatuur over het onderwerp, en door hun conceptuele link met meerdere bodemprocessen te tonen. Deze selectie was gebaseerd op de resultaten van hoofdstuk 2 (B\u00fcnemann et al., 2018), een kritisch overzicht van het bodemkwaliteitsconcept, waaraan ik vooral met een overzicht van nieuwe bodemkwaliteitsindicatoren heb bijgedragen.\n\nIn de volgende experimentele hoofdstukken (3,4,5 en 6; Bongiorno et al., 2019b, c, a; Bongiorno et al., ingediend) zijn deze bodemparameters gescreend op hun geschiktheid als nieuwe bodemkwaliteitsindicatoren. Dit is gedaan door hun gevoeligheid voor grondbewerking (conventioneel versus gereduceerd) en toevoeging van organische stof (laag versus hoog) te beoordelen in tien Europese langlopende veldproeven en door deze te koppelen aan een reeks traditioneel gemeten bodemkwaliteitsindicatoren, geselecteerd voor hun associatie met bodemprocessen als minimale dataset (MDS) in het Horizon 2020 project iSQAPER (interactieve Bodemkwaliteitsevaluatie in Europa en China voor Productiviteit en Veerkracht in het Milieu).\n\nIn hoofdstuk 3 werden vijf verschillende labiele koolstoffracties gemeten: hydrofiele opgeloste organische koolstof (Hy-DOC), opgeloste organische koolstof (DOC), permanganaat-oxiderende koolstof (POXC), warmwater-extraheerbare koolstof (HWEC), en fijnstofkoolstofkoolstof (POMC), hier geordend van het kleinste tot het grootste deel van de totale organische koolstof (Bongiorno et al., 2019b). De labiele fracties werden verhoogd door minder grondbewerking en een hoge toevoeging van organische stof, zelfs meer dan de totale organische koolstof. Met name POXC bleek een van de meest gevoelige fracties te zijn, samen met POMC en HWEC, en gekoppeld aan verschillende bestaande chemische, fysische en biologische bodemkwaliteitsindicatoren. Deze resultaten toonden aan dat POXC, meer dan andere fracties, de potentie heeft om een snelle, goedkope en zinvolle indicator van de bodemkwaliteit te zijn, die toepasbaar is in het bodembeheer.\n\nHoofdstuk 4 richt zich op het beoordelen van het bodemziekte-onderdrukkend vermogen van de beheersystemen met een bioassay met behulp van Cress-Pythium als model-pathosysteem, en op het verhelderen van de mechanistische relatie tussen labiele koolstof en bodemonderdrukkendheid (Bongiorno et al., 2019c). Over het geheel genomen heeft een verminderde grondbewerking geleid tot een toename van de onderdrukking van bodemziekten, maar de toevoeging van organische stof heeft geen effect gehad. Microbi\u00eble biomassakoolstof was de bodemparameter die de variatie in de onderdrukking van bodemziekten het meest verklaarde, terwijl de labiele koolstof een indirect effect had op de onderdrukking van bodemziekten door een positief effect op microbi\u00eble biomassa.\n\nIn hoofdstuk 5 heb ik met behulp van sequencemethoden de bodemlevende nematodegemeenschappen beoordeeld, waarbij ik met Qpcr informatie heb verkregen over de alfa- en b\u00e8ta-diversiteit en de totale aaltjesdichtheid (Bongiorno et al., 2019a). Ook werden voedergroepen relatieve en totale abundanties en voedselweb bodemkwaliteitsindices berekend. Verminderde grondbewerking verhoogde de rijkdom en diversiteit van de nematoden, veroorzaakte een verschuiving in de structuur van de gemeenschap, en verhoogde de rijpheid, stabiliteit en het schimmelafbraakkanaal van het voedselweb. Toevoeging van organische stof had een zwakker effect op nematodengemeenschappen dan grondbewerking en cre\u00eberde een gunstiger klimaat voor bacteriele nematoden. Nematodengemeenschappen waren nauw verbonden met labiele organische koolstoffracties, beschikbare K, en microbi\u00eble parameters (microbi\u00eble biomassakoolstof en bodemademhaling).\n\nIn hoofdstuk 6 werd het MicroRespTM -systeem gebruikt om microbi\u00eble katabole profielen te meten als reactie op het toevoegen van koolstofsubstraten van verschillende complexiteit aan de bodem (Bongiorno et al., ingediend). De katabole profielen werden uitgedrukt in absolute en relatieve bezettingsgraad en de Shannon microbi\u00eble functionele diversiteitsindex (H\u2018) werd berekend. Toevoeging van organische stof en minder grondbewerking verhoogden de bezettingsgraad van alle koolstofsubstraten, maar alleen een verminderde grondbewerking verhoogde de microbi\u00eble functionele diversiteit. Bij conventionele grondbewerking werd een hoger proportioneel gebruik van alfa-ketoglutaarzuur gevonden, wat wijst op een belangrijkere rol van organische zuren in meer intensieve systemen. Een belangrijke directe positieve rol van labiele koolstof in het ondersteunen van de microbi\u00eble functionele diversiteit werd gevonden, wat wijst op het belang van de beschikbaarheid van koolstof voor het ondersteunen van de microbi\u00eble functionaliteit.\n\nTenslotte heb ik in hoofdstuk 7 de resultaten van de vier experimentele hoofdstukken 3, 4, 5 en 6 samengebracht (Bongiorno et al., in voorbereiding). POXC, en in mindere mate de andere labiele koolstoffracties, bleek de meest gevoelige indicator te zijn voor de effecten van grondbewerking en toevoeging van organische stof. Vanwege het sterke verband met andere bodemkwaliteitsparameters, waaronder de onderdrukking van bodemziekten, nematodengemeenschappen en functionele diversiteit van micro-organismen, hebben we de rol van POXC (een proxy voor labiele koolstof) in het ondersteunen van meerdere ecosysteemdiensten gemodelleerd door middel van Structural Equation Modelling (SEM). POXC bleek een centrale rol te spelen in nutri\u00ebntencyclus, koolstofvastlegging, behoud van biodiversiteit, erosiecontrole en ziekte-regulatie\/onderdrukking. Naast dit synergetische effect tussen ecosysteemdiensten, bleek labiele organische koolstof een indirect negatief verband te hebben met de productiviteit door middel van bodemademhaling. Dit resultaat toont een afweging tussen functies die de landbouwproductiviteit in stand houden en de veerkracht van het milieu.\n\nDe nieuwe bodemkwaliteitsindicatoren waren niet overbodig en gaven andere en relevante informatie over de impact van grondbewerking en organische stofinput op bodemprocessen. Met name POXC heeft een groot potentieel als snelle, goedkope en multifunctionele bodemkwaliteitsindicator.\n\nMinder grondbewerking heeft de beschikbaarheid van koolstof, de onderdrukking van ziekten, de rijkdom en diversiteit van aaltjes, de stabiliteit en de rijpheid van het voedselweb, en de microbi\u00eble activiteit en functionele diversiteit duidelijk doen toenemen. De toevoeging van organische stof heeft een zwakkere rol gespeeld bij het handhaven van de bodemkwaliteit, mogelijk als gevolg van de verschillende samenstellingen van de organische stofinputs in de verschillende langlopende veldproeven.\n\nToekomstige studies zouden zich moeten richten op het begrijpen welke delen van de totale koolstof worden beoordeeld met de verschillende labiele fracties, in het bijzonder POXC, om zo beter een verband te leggen met bodemprocessen. Bovendien zullen de meetmethodes van de nieuwe indicatoren die in mijn proefschrift worden voorgesteld, moeten worden verbeterd en gevalideerd om hun bruikbaarheid bij de beoordeling van de bodemkwaliteit voor landbouwbeheer te vergroten.","summary":"The measurement and monitoring of the status and the changes in soil properties can indicate the effect of agricultural management on soil quality, defined as the capacity of a soil to perform multiple functions. With advances in knowledge and technological developments in the field of soil biology and soil organic matter, the floor is opening up for the use of novel biological soil quality indicators. My thesis is motivated by the need of assessing the suitability of novel indicators to better understand the impact of agricultural soil management on soil quality in the search for sustainable management practices.\n\nChapter 1 provides an introduction on soil multifunctionality, the soil quality concept, and soil quality indicators. In addition, I introduce the novel indicators selected for investigation in my thesis: labile carbon fractions, soil disease suppressiveness, soil free-living nematode communities, and microbial catabolic profiles. I highlight their relevance for soil quality assessments by referring to the broad body of literature on the topic, and by showing their conceptual link with multiple soil processes. This selection was based on the outcome of Chapter 2 (B\u00fcnemann et al., 2018), a critical review of the soil quality concept, to which I contributed especially with a review novel soil quality indicators.\n\nIn the next experimental chapters (3,4,5, and 6; Bongiorno et al., 2019b, c, a; Bongiorno et al., submitted) these soil parameters were screened for their suitability as novel soil quality indicators. This was done by assessing their sensitivity to tillage (conventional vs reduced) and organic matter addition (low vs high) in ten European long-term field experiments, and by linking them to a range of traditionally measured soil quality indicators, selected for their association with soil processes as the minimum data set (MDS) in the Horizon 2020 project iSQAPER (interactive Soil Quality Assessment in Europe and China for Productivity and Environmental Resilience).\n\nIn Chapter 3, five different labile carbon fractions were measured: hydrophilic dissolved organic carbon (Hy-DOC), dissolved organic carbon (DOC), permanganate oxidizable carbon (POXC), hot water extractable carbon (HWEC), and particulate organic matter carbon (POMC), ordered here from the smallest to the largest proportion of the total organic carbon (Bongiorno et al., 2019b). The labile fractions were increased by reduced tillage and high organic matter addition, even more than total organic carbon. In particular, POXC was found to be one of the most sensitive fractions, together with POMC and HWEC, and to be linked with various existing chemical, physical and biological soil quality indicators. These results showed that POXC, more than other fractions, has the potential to be a fast, cheap, and meaningful indicator of soil quality, applicable in soil management.\n\nChapter 4 aims at assessing the soil disease-suppressive capacity of the management systems with a bioassay using Cress-Pythium as a model pathosystem, and at elucidating the mechanistic relationship between labile carbon and soil suppressiveness (Bongiorno et al., 2019c). Overall, reduced tillage increased soil disease suppressiveness, but organic matter addition did not have an effect. Microbial biomass carbon was the soil parameter that most explained the variation in soil disease suppressiveness, while the labile carbon had an indirect effect on soil suppressiveness through a positive effect on microbial biomass.\n\nIn Chapter 5, I assessed soil free-living nematode communities with sequencing methods, obtaining information about alpha and beta diversity and the total nematode abundance with qPCR (Bongiorno et al., 2019a). Feeding groups relative and total abundances and food-web soil quality indices were also calculated. Reduced tillage increased richness and diversity of nematodes, caused a shift in community structure, and increased maturity, stability, and the fungal-decomposition channel of the food web. Organic matter addition had a weaker effect on nematode communities than tillage and created a more favourable environment for bacterivorous nematodes. Nematode communities were tightly linked with labile organic carbon fractions, available K, and microbial parameters (microbial biomass carbon and soil respiration).\n\nIn Chapter 6, the MicroRespTM system was used to measure microbial catabolic profiles in response to adding carbon substrates of different complexity to the soil (Bongiorno et al., submitted). Catabolic profiles were expressed in absolute and relative utilization rate and the Shannon microbial functional diversity index (H\u2019) was calculated. Organic matter addition and reduced tillage increased the utilization rate of all the carbon substrates, but only reduced tillage increased the microbial functional diversity. In conventional tillage a higher proportional utilization of alpha-ketoglutaric acid was found, which suggest a more important role of organic acids in more intensive systems. A key direct positive role of labile carbon in sustaining microbial functional diversity was found, which points at the importance of carbon availability for sustaining microbial functionality.\n\nFinally, in Chapter 7, I brought together the results of the four experimental chapters 3, 4, 5 and 6 (Bongiorno et al., in preparation). POXC, and to a less extent the other labile carbon fractions, was found to be the most sensitive indicator of the effects of tillage and organic matter addition. Because of its strong link found with other soil quality parameters, including soil disease suppressiveness, nematode communities, and microbial functional diversity, we modelled the role of POXC (a proxy for labile carbon) in sustaining multiple ecosystem services by Structural Equation Modelling (SEM). POXC was found to have a central role in nutrient cycling, carbon sequestration, biodiversity conservation, erosion control and disease regulation\/suppression. Beside this synergistic effect between ecosystem services, labile organic carbon was found to have an indirect negative link with biomass production through soil respiration. This result shows a trade-off between functions sustaining agricultural productivity and environmental resilience.\n\nThe novel soil quality indicators were not redundant, and gave different and relevant information about the impact of tillage and organic matter input on soil processes. In particular, POXC has a high potential as a fast, cheap and multifunctional soil quality indicator.\n\nReduced tillage clearly increased carbon availability, disease suppressiveness, nematode richness and diversity, the stability and maturity of the food-web, and microbial activity and functional diversity. Organic matter addition had a weaker role in sustaining soil quality, possibly due to the different compositions of the organic matter inputs in the different long-term field experiments.\n\nFuture studies should focus on understanding which parts of the total carbon are assessed with the different labile fractions, in particular POXC, in order to better establish linkages with soil processes. In addition, the methodologies of measurement of the novel indicators proposed in my thesis will have to be improved and validated to enhance their usefulness in soil quality assessments for agricultural management.","auteur":"Giulia Bongiorno1","auteur_slug":"giulia-bongiorno1","publicatiedatum":"18 maart 2020","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/giuliabongiorno1?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/c26be856-6eb2-4c72-941f-9f4778978c28\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202604011503","isbn":"978-94-6395-245-3","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":7070,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/7068","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7068"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/7068\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7071,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/7068\/revisions\/7071"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7069"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7068"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=7068"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}