Kein Folientitel

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Die Funktion von Bodenmikroorganismen bei der
Mineralisierung und Stabilisierung der
organsichen Substanz in Mikrohabitaten Die
Detritussphäre als Lebensraum und der Einfluß des
Wasserhaushalts auf ihre räumliche
Ausprägung Christian Poll1, Joachim Ingwersen1,
Michael Stemmer2, Ellen Kandeler1 1Universität
Hohenheim, Institut für Bodenkunde und
Standortslehre (310), Emil-Wolff-Str. 27, 70593
Stuttgart, Deutschland 2 Universität für
Bodenkultur, Institut für Bodenforschung,
Gregor-Mendel-Str. 33, 1180 Wien, Österreich
Einleitung Räumliche Heterogenität spielt bei
die Untersuchung von Prozessen im Boden in den
letzten Jahren eine wachsende Rolle (ETTEMA
WARDLE 2002). So erfolgt z.B. die Mineralisierung
und Stabilisierung organischer Substanz nicht
homogen über den kompletten Boden verteilt,
sondern ist konzentriert in sogenannten hot
spots. Während wir uns in der ersten
Projektphase zunächst auf die mikrobielle
Besiedlung und den Umsatz der org. Substanz in
den kleinsten Mikrohabitaten (Korngrößenfraktionen
, siehe POLL et al. 2003) konzentriert haben,
werden wir uns in der zweiten Projektphase mit
den mikrobiellen Prozessen an der Grenzfläche
zwischen Streu und Boden beschäftigen. In
früheren Versuchen wurde beobachtet, daß sich die
Detritussphäre auf ca. 2 mm beschränkt, wobei in
diesen Versuchen der Wassergehalt auf einen
konstanten Wert eingestellt wurde (GAILLARD et
al. 1999, KANDELER et al. 1999).
Material und Methoden Für die Untersuchungen
wurde Unterboden der Weizen-NPK-Variante der
zentralen Flächen des SPP in Rotthalmünster
verwendet. Der Unterboden wurde zunächst gewählt,
da aufgrund der geringeren Corg-Gehalte
eventuelle Unterschiede in der Ausbildung von
Gradienten deutlicher werden. Für einen ersten
Versuchsansatz wurde der Boden in Zylinder (d
5.6 cm, h 3 cm, ?S 1.2 g/cm³) gefüllt und
anschließend mit definierten Saugspannungen (pF
1.8 und pF 2.5) equilibriert. Als Streu diente
gehäckselte und angefeuchtete Maisstreu gt 2 mm.
Die Inkubation erfolgte zwei Wochen bei 10C in
einer Klimakammer. Anschließend wurden Boden und
Streu getrennt und eingefroren. Von den
Bodenproben wurden mit einem Gefriermikrotom
Schnitte in verschiedenen Tiefen (siehe Abb.2 und
3) hergestellt. Zur Charakterisierung der
Tiefenhorizonte dienen die Messung von
Enzymaktivitäten, die Extraktion und Bestimmung
von PLFAs sowie deren C12/13-Verhältnis und die
Bestimmung des C12/13-Verhältnis der organischen
Bodensubstanz. Die Enzymaktivitäten werden mit
MUF-Substraten bestimmt (MARX et al. 2001,
VEPSÄLÄINEN et al. 2001), die PLFA-Bestimmung
erfolgt nach FROSTEGÅRD et al. (1993). Mittels
der Enzymaktivitäten wird zunächst eine
Grundcharakterisierung vorgenommen, anhand derer
entschieden wird, an welchen Schnitttiefen die
weiteren Untersuchungen durchgeführt werden
sollen. Die PLFA-Analyse dient der Analyse der
Gemeinschaftsstruktur der Mikroorganismen sowie
der Bestimmung der Biomasse, die Bestimmung des
C12/13-Verhältnisses in den PLFA soll klären, ob
die zu erwartende höhere Biomasse in den
streunahen Schichten auf Inkorporation von
Maisstreu zurückzuführen ist oder ob org.
Bodensubstanz zum Aufbau von Biomasse verwendet
wurde. Mit dem C12/13-Verhältnisses der org.
Bodensubstanz soll überprüft werden, inwieweit es
zu einem Transport von org. Substanzen aus der
Maisstreu in den Boden kommt. Die Streu wird
sowohl vor als auch nach der Inkubation durch
Bestimmung des C/N-Verhältnisses, der
mikrobiellen Biomasse, der PLFA und
Enzymaktivitäten charakterisiert.
Abb.3 Photo des Gefriermikrotoms mit einer zu
schneidenden Probe
Abb.1 Idealisierte Darstellung eines Gradienten
eines mikrobiologischen Parameters in
Abhängigkeit von der Entfernung zur Streu,
abgeleitet aus GAILLARD et al. 1999, KANDELER et
al. 1999
Fragestellung/Arbeitshypothese Die eigenen
Untersuchungen haben das Ziel, die Prozesse der
Mineralisierung und Stabilisierung organischer
Substanz in der Detritussphäre aufzuklären. Es
soll zum einen der Zusammenhang zwischen Funktion
und Struktur der Mikroorganismengemeinschaft und
zum anderen der Einfluß des abiotischen Faktors
Wasser auf die räumliche Ausbildung der
Detritussphäre untersucht werden. Letzteres zielt
auf die Frage des Transports von leicht löslichen
organischen Substanzen und Bakterien aus der
Streu bei unterschiedlichen Saugspannungen und
Wassergradienten. Es wird erwartet, daß sich bei
den mikrobiologischen Parametern ein wie in Abb.1
idealisiert dargestellter Gradient einstellt, mit
diesem Gradienten eine Sukzession innerhalb der
Mikroorganismengemeinschaft einher geht und die
räumliche Ausprägung des Gradienten vom
Wasserhaushalt abhängt.
Ausblick Erste Ergebnisse aus dem statischen
Versuchsansatz werden dieses Frühjahr erwartet.
Als nächster Schritt ist dieses Jahr geplant, in
einem weiteren Versuchsansatz mittels Beregnung
einen hydraulischen Gradienten anzulegen. Es wird
erwartet, daß sich dadurch eine größere räumliche
Ausdehnung der Detritussphäre ergibt, welche auf
die unterschiedlichen Transportarten (Diffusion ?
Konvektion) zurückzuführen wäre. Parallel dazu
soll in begleitenden Versuchsansätzen der
Transport von Bakterien untersucht werden.
Weitere mögliche Varianten sind die Verwendung
einer anderen Streu, Verwendung von
Oberbodenmaterial oder die Entnahme von
ungestörten Bodenproben.
Abb.2 Anordnung der Analysehorizonte in einem
Stechzylinder, die Schnittdicke des
Gefriermikrotoms beträgt 100µm
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