Der Boden unter dem Baum

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1 Der Boden unter dem Baum Was ist ein Boden (mineralisch, pflanzlich, tierisch) Was ist ein guter Boden Wie kann ich als Obst-oder Weinbauer den Boden gut erhalten A. Univ. Prof. Dr. Erwin Meyer, Institut f. Ökologie, Universität Innsbruck, 1

2 An der Grenzschicht zwischen Atmosphäre und Lithosphäre entstand (entsteht immer wieder) durch Umwandlungs- und Vermischungsvorgänge eine neuer Lebensraum, die Pedosphäre oder der Boden. Coleman et al. (2004) Grenzfläche Atmosphäre/Lithosphäre mit der Bildung des Mineralkörpers und des Humuskörpers U. Gisi eines (1997) Bodens. Mit zunehmender Tiefe nimmt der Gehalt des Porenvolumens und des organischen Materials ab, der Gehalt an anorganischem Material zu. 2

3 Zusammensetzung der Bodensubstanz Die für die feuchten Mittelbreiten charakteristischen Böden sind Braunerden Profilcharakteristik einer Braunerde aus schluffigem Sand Gute Aggregatstabilität Hohe Porosität Hohe Wasserkapazität Hohe biologische Aktivität Reichlich Bodenwühler Gute Durchwurzelbarkeit Nährstoffverfügbarkeit gut ph-wert um 6,0 Mittleres C/N-Verhältnis 3

4 Böden sind komplexe Produkte des Zusammenwirkens von abiotischen (Klima, Ausgangsgestein, Relief, Wasserhaushalt) und biotischen (Vegetation und Bodenorganismen) Faktoren. Alle zusammen werden beeinflusst vom Faktor Zeit. Bodentypen entlang eines N-S-Profils in den Alpen Mengenanteile der Bodenfauna am Edaphon und Gewichtsanteile der verschiedenen Bodentiergruppen 4

5 Körpergröße von Bodenorganismen im Vergleich zu Poren- und Partikeldurchmesser Einzellerund Fadenwürmer zählen zur Mikrofauna(<0,2 mm). Der Mesofauna werden Tiere mit einer Körpergröße zwischen 0,2 und 4 mm zugeordnet, Enchytraeen, Milben, Springschwänze. Zur Makrofaunagehören Bodentiere mit einer Körperlänge zwischen 4 mm und ca. 8 cm, Tausendfüßer, Asseln, Käfer-und Zweiflügler-Larven, Käfer, Regenwürmer. J.G.Ottow 1985:52 Bild der Wissenschaft 5

6 Lebewesen in einem Quadratmeter Boden in den obersten Bodenschicht (30 cm tief) Grafik: Erhard Poßin (abgebildet in: JEDICKE, E. (1989): Boden - Entstehung, Ökologie, Schutz. Ravensburg: O. Maier, S. 68) Welche Faktoren wirken auf die Bodenorganismen? 6

7 Funktionen - Dienstleistungen von Bodenorganismen Nährstoffkreislauf Bodenstruktur Regulation von anderen Organismen Mikroflora Zersetzung, Mineralisation, Immobilisierung produzieren org. Verbindungen, N-Fixierer, Hyphen, Mykorrhizierung, Aggregatbildung mikrobielle Bioregulatoren Mikrofauna regulieren Bakterien- u. Pilzpopulationen beeinflussen die Aggregatstruktur Bioregulatoren Mesofauna regulieren Bakterien- u. Pilzpopulationen produzieren Kotkrümel, fördern die Humusbildung Räuber Makrofauna Zerkleinern den Bestandesabfall, stimulieren die Mikroben produzieren Kotkrümel, verbreiten Mikroben, fördern die Humusbildung, durchmischen organ. und mineral. Bodenpartikel, Porenbildung Räuber, Parasitoide Nahrungsnetz im Boden 7

8 Zersetzung: vom Blatt zum Humus Vielfalt und Anzahl Unter ungestörten Bedingungen sind Bodentiere außerordentlich zahlreich und vielfältig, sowohl im Aussehen und ihrer Funktion. Die Lebendmasse der wirbellosen Bodentiere erreicht in einem gut versorgten Grünlandboden Mitteleuropas ca. 3,5 t pro Hektar) % davon stellen die Regenwürmer, ca. 10% die Insekten-Larven. 8

9 Die ökologische Bedeutung der Bodentiere wird durch ihre Ernährungs- und Lebensweise bestimmt. Funktionell am wichtigsten sind die Saprotrophen (sie ernähren sich vom Bestandesabfall) Springschwänze, Hornmilben Tausendfüßer Diptera-Larve Räuberische Laufkäferlarve Wühlende und grabende Bodentiere (Regenwürmer, Tausendfüßer, Insektenlarven) spielen eine Schlüsselrolle bei der Durchmischung (Bioturbation) der organischen und anorganischen Bodenbestandteile, der Aggregatbildung sowie bei der Lockerung und Durchlüftung des Bodens. 9

10 Regenwürmer zählen zu den bedeutendsten Bodentieren Epigäische Arten leben an der Bodenoberfläche und ernähren sich ausschließlich von organischer Substanz. Der endogäische Regenwurmtyp frisst sich durch die mineralische mit Mikroorganismen durchsetzte Erde. Der anözische Regenwurmtyp (Lumbricus terrestris) baut ein Gangsystem mit vertikalen Röhren. Regenwürmer weisen dem Wasser den Weg Regenwürmer findet man in allen Böden, die ausreichend Feuchtigkeit bieten, ph-werte zwischen 4,5 und 6,5 werden bevorzugt. Staunasse schlecht durchlüftete Böden meiden sie. Während der Winterruhe oder auch zur Überdauerung von Trockenperioden im Sommer rollen sich die Tiere in charakerteristischer Weise ein Regenwürmer sind Zwitter. Zur Paarung kommen die Tiere nachts aus ihren Röhren, suchen einen Partner und legen sich zum Austausch der Spermien in entgegengesetzter Richtung aneinander. Nach der Trennung werden die befruchteten Eier in Kokons, die vom Gürtel abgeschieden werden, abgelegt. Nach einer Brutdauer von Tagen schlüpfen daraus die Jungwürmer. Regenwürmer sind langlebig, sie können bis zu 8 Jahre alt werden. 10

11 An der Bodenoberfläche abgelegte Kotkrümel der Regenwürmer sind Bereiche erhöhter Nährstoffkonzentration. Pro m 2 und Jahr können dies im Grünland 3-7 kg sein. Regenwürmer ergreifen durch Ansaugen allerlei an der Bodenoberfläche liegende Pflanzenreste und ziehen diese zur Fermentation und zum anschließenden Verzehr in ihre Wohnröhren. Im Bild links sind neben den eingesammelten Blättern die typischen Losungshäufchen zu erkennen. In Bild rechts ragen die Blattstiele von zwei Rebenblättern aus der Röhre. Bei Anwesenheit von L. terrestris wird 3x mehr Stickstoff in den Boden eingebracht als ohne diese Art. Lavelle & Spain, 2001:480 11

12 Regenwurmaktivität fördert das Pflanzenwachstum Makeschin, 1997: 203 Düngung Die Zersetzer unter der Bodenfauna sind bei mangelndem Angebot an organischem Bestandesabfall oft Nahrungslimitiert und profitieren von der Ausbringung gut verrotteter organischer Dünger. Hohe Gaben von anorganischen Düngemitteln (z.b. Ammoniumsulfat, Superphosphat, Natriumnitrat) können in schlecht mit Huminstoffen und Tonmineralien ausgestatteten Böden kurzfristig den ph-wert verändern, toxische Bodenlösungen bilden und sich dadurch negativ auf die Vitalität von Regenwürmern auswirken. 12

13 Den gegenteiligen Effekt haben allerdings massive Gaben von Flüssigdünger in Form von Jauche oder Sickerwässer aus Kompostieranlagen. Dadurch wird die Bodendurchlüftung beeinträchtigt, Sauerstoffmangel tritt auf und der hohe Ammonium- und Salzgehalt wirken hoch toxisch insbesondere auf die Regenwürmer. Durch häufiges Befahren landwirtschaftlicher Flächen mit hoher Achslast wird das Bodengefüge gestört und der Boden nachhaltig verdichtet. Schrader (1999) 13

14 Pestizide Herbizide wirken meist indirekt auf die Bodenfauna, indem die Pflanzendecke zerstört wird, sich dadurch das Mikroklima ändert und die Nahrungsgrundlage für die Zersetzer entzogen wird. Die Besiedlungsdichte der im Bereich der Bodenoberfläche lebenden Tiere kann dadurch um 50-80% reduziert werden. Fungizide zerstören ebenso die Nahrungsgrundlage für pilzfressende Kleinarthropoden, derartige Materialien wirken durch die Aufnahme von kontaminiertem Bestandesabfall auch auf Regenwürmer hoch toxisch. Auch Insektizide wie Aldicarb und Carbaryl wirken über die Bodenlösung toxisch auf Regenwürmer. Biodiversitätder der Bodenmakrofauna als Indikator für den biologischen Bodenzustand Das Projekt SOILDIV Aktuell erhobene Daten an landesweit 70 verschiedenen Standorten erlauben eine Einschätzung der Biodiversitätund Funktionalität der Bodenfauna in Südtirol. Daraus wird ein Biodiversitäts-Indikator auf der Gemeindeebene entwickelt und damit die Nachhaltigkeitsindikatoren für Südtirol ergänzt. 14

15 Probenentnahme Extraktion Standorte und Probenahme 70 Standorte(213m bis 2091m) 20 Obstflächen 5 Siedlungsflächen 15 Weingärten 5 Föhrenwälder 15 Mähwiesen 5 Latschenfelder 5 Äcker jeweils Frühling und Herbst 140 Bodenproben ca Bodentiereaus 34 systematischen Gruppen 15

16 Besiedlungsdichte Bodentiere Individuen pro m² Obst n = 15 Obst bio Wein n = 10 Wein bio Acker Siedlung Mähw int. Mähw ext. Mähw mont. Latsche Föhre Landnutzungstyp 16

17 Biomasse der Bodenmakrofauna a d 50 Biomass (g m -2 ) b c e f 10 g 0 Apple orchard Vineyard Arable land Meadow Green urban area Landuse Pine forest Dwarf-pine belt Regenwürmer dominieren die Biomasse der Bodenmakrofauna Others Lumbricidae Biomass (g m -2 ) % 91 % 73 % 81 % % Apple orchard Vineyard Arable land Meadow Green urban area Landuse 72 % Pine forest Dwarf-pine belt 17

18 Einfluss der Bewirtschaftungsform Biomasse Biomass (g m - ²) Apple orchard Apple orchard organic Land use Vineyard Vineyard organic Vielfalt der Bodentiere Anzahl Tiergruppen Obst n = 15 Obst bio Wein n = 10 Wein bio Acker Siedlung Mähw int. Landnutzungstyp Mähw ext. Mähw mont. Latsche Föhre 18

19 Obst konventionell Obst biologisch Zwergfüßer Zwergfüßer 28% 25% Beintastler 20% Beintastler Mücken-und Fliegenlarven Gehäuseschnecken 4% 4% 45% Mücken-und Fliegenlarven Wenigfüßer 6% 13% Doppelfüßer 5% Hundertfüßer 7% 8% 13% Regenwürmer Rest 7% 15% Regenwürmer Rest Zusammensetzung der Tiergemeinschaft Ähnlichkeiten in der Zusammensetzung der Bodentiergemeinschaften 19

20 Zusammenfassung Die Dienstleistungen der Bodentiere betreffen in Wechselwirkung mit den Mikroorganismen den Nährstoffkreislauf Bodenstruktur und Regulation von anderen Organismen Große Streuung bezüglich der Individuendichte und Biomasse der Bodentiere Besiedlungsdichte im Weinbau durchschnittlich höher als im Obstbau Biomasse im Obstbau durchschnittlich doppelt so hoch wie im Weinbau Fördernd: org. Düngung oder Mulchen, ev. Bewässerung Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit 20