Wie reagieren Bodenorganismen auf Verfahren der Bodenbearbeitung?

Projekt

Funktionelle und strukturelle Biodiversität in landwirtschaftlich genutzten Böden bei unterschiedlichen Bodenbearbeitungsverfahren

 

Ökosysteme landwirtschaftlich genutzter Böden leben von der Wechselwirkung ihrer Bodenorganismen. Wie wirken sich unterschiedliche Systeme der Bodenbearbeitung auf das vielfältige Bodenleben aus?

Hintergrund und Zielsetzung

Um die biologische Vielfalt und die damit verbundenen ökosystemaren Dienstleistungen zu erhalten und zu fördern, war unser Ziel, die funktionelle und strukturelle Biodiversität in landwirtschaftlich genutzten Böden bei unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren zu bewerten. Bislang fehlte hierzu eine Übersicht für Deutschland.

Zielgruppe

Wissenschaft, Behörden, Berater, politische Entscheidungsträger, Landwirte

Vorgehensweise

Wir führten eine Literaturstudie durch. Sie analysierte den Stand der Kenntnisse über die Bodenbearbeitungssysteme „konventionell“, „konservierend“ und „Direktsaat“ bezüglich ihrer Wirkung auf Bodentiere sowie auf die mikrobiellen Gemeinschaften in landwirtschaftlich genutzten Böden. Dafür sichteten wir wissenschaftliche Publikationen der zurückliegenden 60 Jahre und bewerteten integrierend die Datensätze. Unsere Bewertung berücksichtigte Abundanz und Biomasse der Organismen sowie Artenspektren und Individuendichten taxonomischer sowie funktioneller (ökologische Gruppen, Lebensformen, Ernährungstypen) Einheiten der Bodenfauna. Darüber hinaus bezogen wir Befallsraten bodenbürtiger Krankheitserreger, verschiedene Quotienten, die als Indikatoren für mikrobiell gesteuerte Bodenprozesse dienen, und Enzymaktivitäten unter dem Einfluss verschiedener Bearbeitungsintensitäten in die Analyse mit ein.

Daten und Methoden

Insgesamt haben wir 162 Artikel aus wissenschaftlichen Zeitschriften, Tagungsbänden, Berichten und Dissertationen, die in den Jahren 1950-2010 erschienen waren, hinsichtlich ihrer Daten zu Effekten der Bodenbearbeitung auf das Bodenleben gesichtet. Für die weitere Datenauswertung trafen wir eine Auswahl dieser Artikel nach Kriterien wie Anzahl der Wiederholungen pro Behandlung, Unterscheidbarkeit der Bodenbearbeitungseffekte von anderen Effekten, klare Präsentation der Daten und zusätzliche Präsentation von Daten zu Bodenbedingungen, Pflanzenanbau und Management. Dieser Auswahl folgend berücksichtigten wir für unsere Auswertung 74 Artikel zur Bodenfauna und 28 Artikel zu Bodenmikroorganismen und ihrer Aktivität. Alle Daten wurden statistisch analysiert.

Unsere Forschungsfragen

Welche Wirkung haben Verfahren der Bodenbearbeitung unterschiedlicher Intensität auf die Biodiversiät des Bodens? Welche Folgen bestehen für die Funktionen, die verschiedene Organismengruppen erfüllen? Was bedeuten die Erkenntnisse für die Praxis?

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen anhand eines breiten Spektrums von Indikatoren, dass verschiedene funktionelle Gruppen innerhalb der Bodenfauna und Bodenmikroorganismen in Abhängigkeit von Bodenart, Kulturpflanze und Fruchtfolge spezifisch auf die Form der Bodenbearbeitung reagieren.

Regenwürmer kommen bei konservierender Bodenbearbeitung, und insbesondere bei Direktsaat, in deutlich höherer Dichte vor als bei konventioneller Bodenbearbeitung. Außerdem steigt die Artenvielfalt innerhalb der Regenwurmgemeinschaft an, wenn die Bearbeitungsintensität reduziert wird. Auch die mikrobielle Biomasse nimmt dann zu. Auf Enchytraeiden und Nematoden wirkt sich die Direktsaat als ein System mit der geringsten Intensität allerdings weniger günstig aus. Das deutet darauf hin, dass die Tiere zwar grundsätzlich profitieren, wenn die Bearbeitungstiefe reduziert und auf die wendende Bearbeitung verzichtet wird – sie sind dabei allerdings auf ein Mindestmaß an Lockerung angewiesen. Das trifft noch mehr auf Milben und Collembolen zu. So kommen beide Organismengruppen in konventionell bearbeiteten Böden deutlich häufiger vor als in solchen mit reduzierter Bearbeitungsintensität. Dieser Effekt rührt vermutlich daher, dass zahlreiche Arten ohne eigene Grabfähigkeit gleichwohl auf ein ausgedehntes Porensystem als Lebensraum angewiesen sind. Dem wird konventionelles Pflügen am ehesten gerecht.

Außerdem zeigen die Ergebnisse, dass nicht – wie oft angenommen – zwangsläufig der Befallsdruck durch bodenbürtige Schaderreger zunimmt, wenn weniger intensiv bearbeitet wird. Vielmehr können phytopathogene Bodenorganismen häufig unterdrückt werden, wenn man antagonistisch wirkende Bodenorganismen fördert.

Bodenorganismen reagieren nicht ausschließlich auf die Bearbeitungsintensität, sondern auch auf Wechselwirkungen zwischen Bodenart und Bodenbearbeitung. Folglich hängt es maßgeblich vom Standort ab, ob sich ein Bodenbearbeitungssystem positiv oder negativ auf die Biodiversität im Boden auswirkt. Soll also über das optimale Bearbeitungssystem auf einer bestimmten Fläche entschieden werden, ist es sinnvoll, lokale Standorteigenschaften wie die Bodenart zu berücksichtigen.

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Zeitraum

11.2009 - 12.2011

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektstatus: abgeschlossen

Publikationen

Anzahl der Datensätze: 3

  1. Schrader S (2016) Bodeninvertebraten sind entscheidende ökologische Leistungsträger. Agrobiodiversität 39:67-80
  2. Capelle C van, Schrader S, Brunotte J (2012) Bodenbearbeitung steuert phytopathogene Bodenorganismen und ihre Antagonisten. Bodenschutz 4(12):120-126
  3. Capelle C van, Schrader S, Brunotte J (2012) Tillage-induced changes in the functional diversity of soil biota - a review with a focus on German data. Eur J Soil Biol 50:165-181, DOI:10.1016/j.ejsobi.2012.02.005