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Boden als Lebensraum

In einem Gramm Boden leben bis zu 100 Millionen Bakterien (4.000 bis 7.000 Arten) und bis zu 1.000 Nematoden (Fadenwürmer). Hunderte Meter Pilzhyphen durchziehen einen Quadratmeter Boden. Im Boden unter einer natürlichen Wiese tummeln sich 200 bis 400 Würmer auf einem Quadratmeter. In landwirtschaftlichen Böden sind es immerhin noch 50 bis 200 Exemplare pro Quadratmeter. Die Wissenschaftler an verschiedenen Fachinstituten des JKI sind teilweise spezialisiert auf einzelne Bodenbewohner oder aber sie erforschen die Gemeinschaft der Bodenlebewesen als Ganzes.

Einfluss der Landwirtschaft auf das Bodenleben

Die JKI-Wissenschaftler erforschen die Auswirkungen der menschlichen Einflussnahme auf den landwirtschaftlich genutzten Boden und die darin lebenden wirbellosen Organismen von der Megafauna (Tiere > 2 cm Größe, z. B. Regenwurm) bis zur Mikroflora (Einzeller < 50 µm Größe, z.B. Bakterien, Pilze, Algen). Die Bodenorganismen erfüllen eine wichtige ökologische Funktion. In ihrer Gemeinschaft bauen sie Streu und Erntereste ab und verstoffwechseln diese zu anorganischen Molekülen, die von den Pflanzen aufgenommen werden können und dann wieder zum Aufbau neuer Biomasse dienen. Bodenbearbeitung, Fruchtfolge, Düngung und Pflanzenschutz beeinflussen die im landwirtschaftlich genutzten Boden lebenden Organismen. So werden etwa im Zuge der JKI- Langzeitversuche in Dahnsdorf in denen die Intensität der Bodenbearbeitung auf die Bodenfruchtbarkeit untersucht wird (pfluglos vs. gepflügt) auch Daten zu den Mikroorganismen und Regenwürmern erhoben.

Mikroorganismen-Gesellschaft

Alle die Pflanze besiedelnden und sie umgebenden Mikroorganismen werden als Mikrobiom bezeichnet. Die Zusammensetzung dieses Mikrobioms unterliegt Schwankungen aufgrund vielfältiger Einflüsse. So bleibt beispielsweise die Nutzung von organischem Dünger (z. B. Gülle) und Beregnungswasser, in dem sich Antibiotikarückstände oder bereits resistente Keime befinden, nicht ohne Folgen für die Zusammensetzung der Mikroorganismengesellschaft. Diese sehr komplexen Wechselwirkungen werden am JKI untersucht.

Fadenwurmmanagement

Fadenwürmer oder auch Nematoden sind ein spezielles Arbeitsfeld am JKI. Die schädlichen Vertreter dieser Art, wie etwa Rübenzystennematoden (Heterodera schachtii) oder die Nördlichen Wurzelgallnematoden (Meloidogyne hapla) lassen sich auf dem Feld nicht mit Pflanzenschutzmitteln bekämpfen. Infizierte Feldflächen müssen aufwendig saniert werden. Dabei kommen auch so genannte Fangpflanzen zum Einsatz. Der Anbau resistenter Kulturpflanzensorten und eine sinnvolle Fruchtfolge sind ebenfalls Bausteine eines solchen Nematoden-Managements.

Ein weiterer Fokus liegt auf Nematodenarten, die zu den Quarantäneschadorganismen zählen und deren Einschleppung aus anderen Ländern möglichst verhindert werden soll, weil sie großen Schaden an den heimischen Kulturen anrichten würden. Beispielhaft wären hier die Kartoffelzystennematoden (Globodera rostochiensis  und Globodera pallida) oder aber der Kiefernholznematode (Bursaphelenchus xylophilus) zu nennen.

Neben diesen Schädlingen gibt es aber in der vielfältigen Nematodengemeinschaft auch nützliche Vertreter. Um hier Freund und Feind zu unterscheiden, braucht es Spezialisten, die die verschiedenen Arten identifizieren und klassifizieren können und sich mit deren Biologie auseinandersetzen.

Zeigerorganismus Regenwurm

Ein Blick auf bestimmte Bodenlebewesen hilft Experten, Rückschlüsse auf den Zustand des Bodens zu ziehen. So sind Regenwürmer wichtige Zeigerorganismen für die Bodengesundheit und die Bodengare. Da sie sich richtiggehend durch den Boden hindurch fressen, reagieren sie empfindlich auf Stoffe im Boden, die sich dort ungewollt anreichern, etwa Rückstände von Pflanzenschutzmitteln oder Schwermetalle. In landwirtschaftlichen Böden sollten 50 bis 200 Würmer pro Quadratmeter leben, idealerweise in einer günstigen Mischung aus Querbohrern, Tiefbohrern und oberirdischen Würmern. Generell gilt, wenn der Regenwurm als Zeigerorganismus keinen Schaden nimmt, kann man davon ausgehen, dass auch andere Bodenorganismen wie Springschwänze und Laufkäfer mit den Rückständen zurechtkommen.

Ein aktuelles Beispiel ist die Anreicherung von Kupfer im Boden durch Einsatz kupferhaltiger Pflanzenschutzmittel, die u.a. auch zur Bekämpfung von Pilzkrankheiten im Ökologischen Landbau zugelassen sind (siehe dazu auch das JKI-Wissensportal zu Kupfer http://kupfer.julius-kuehn.de/. Ein Zuviel an Kupfer kann die Enzyme der Regenwürmer negativ beeinflussen. Auch wenn sie daran nicht sterben, so werden sie dennoch im Wachstum gehemmt oder vermehren sich nicht mehr richtig. Die JKI-Forscher haben jedoch herausgefunden, dass unsere heimischen Regenwürmer sich scheinbar an das toxische Kupfer gewöhnt haben. Es gibt Arten, die das aufgenommene Metall wieder abgeben oder seine Wirkung ausschalten können.