SPP 1090 Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalte des Bodens als limitierende Faktoren für Octolasion tyraeum Technische Universität Darmstadt Sven Marhan1& Stefan Scheu Institut für Zoologie / TU Darmstadt ; Schnittspahnstr. 3, / 64287 Darmstadt - Germany e-mail:1 marhan@bio.tu-darmstadt.de Einleitung: Die partikuläre organische Substanz im Boden stellt die entscheidende Nahrungsgrundlage für endogäische Regenwürmer (Bsp. Octolasion tyrtaeum) dar. Bisher ist jedoch wenig bekannt darüber, welchen organischen Pool Regenwürmer zum Aufbau ihrer Biomasse mobilisieren. Ob dies relativ junge unterirdische Pflanzenreste, lebende Organismen wie Bodenbakterien bzw. -pilze oder ältere Humusbestandteile sind, ist noch ungeklärt. Weiterhin ist unklar, ab welchem organischen Gehalt des Bodens endogäische Regenwurm-Populationen existieren können. 2. Mobilisation organische Substanz O. tyrtaeum erhöhte die Kohlenstoff-Mineralisationrate und die Mobilisation von Stickstoff (Abb. 4 und 5, Tab. 1). Bei beiden Parametern war der Effekt der Regenwürmer in den Stallmist-Varianten größer als in den Varianten ohne Stallmist. Die Stickstoff-Auswaschung war in den NPK-gedüngten Varianten am höchsten. Material & Methoden: Untersuchung des Biomassenzuwaches von juvenilen Octolasion tyrtaeum Vier Ackerböden mit unterschiedlichem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt (Löß-Schwarzerde, Statischer Düngungsversuch, Bad Lauchstädt) (Abb. 1) Abb. 4: Summe des in Form von CO2 minerlisierten Kohlenstoffs in 3 Monaten pro Gramm Kohlenstoff. +FYM: Stallmist-Düngung; +NPK: Mineraldüngung; ctrl.: ohne Düngung; Oct: mit Octolasion tyrtaeum Abb. 5: Summe des in Form von Nitrat mobilisierten Stickstoffs in 3 Monaten pro Gramm Stickstoff. +FYM: Stallmist-Düngung; +NPK: Mineraldüngung; ctrl.: ohne Düngung; Oct: mit Octolasion tyrtaeum 100 g TS des jeweiligen Bodens (4 mm gesiebt) wurde in Mikrokosmen für 3 Monate inkubiert, Bestimmung der Kohlenstoff-Mineralisation und der Stickstoff-Auswaschung. Mikrokosmen wurden mit je einem juvenilen Individuum von O. tyrtaeum besetzt (n=10), die Kontrollgefäße (n=3) enthielten nur Boden. Das Wurmgewicht wurde vor und nach dem Versuch bestimmt Bestimmung der mikrobiellen Basalrespiration und Biomasse 3. Mikrobielle Biomasse O. tyrtaeum reduzierte die mikrobielle Biomasse, während Stallmist- und NPK-Düngung die mikrobielle Biomasse erhöhten (Abb. 6, Tab. 1). O.tyrtaeum erhöhte die spezifische Respiration der mikrobiellen Biomasse (Abb. 7, Tab. 1) Stallmist-Düngung erhöhte die Basalrespiration signifikant. Abb. 1: Kohlenstoff und Stickstoff-Gehalte der untersuchten Böden. +FYM: Stallmist-Düngung; +NPK: Mineraldüngung; ctrl.: ohne Düngung Ergebnisse: 1. Regenwurmbiomasse Zunahme der Regenwurmbiomasse bei den Stallmist-Varianten um im Mittel 19%, mit zusätzlicher NPK-Düngung um 42% (Abb. 2). Abnahme der Regenwurmbiomasse bei ausschließlicher Mineraldüngung um 9%, im Kontrollboden um im Mittel 48%. Abb. 6: Mikrobielle Biomasse bei Versuchsende. +FYM: Stallmist-Düngung; +NPK: Mineraldüngung; ctrl.: ohne Düngung; Oct: mit Octolasion tyrtaeum Abb. 7: Spezifische Respiration der mikrobiellen Biomasse bei Versuchsende. +FYM: Stallmist-Düngung; +NPK: Mineraldüngung; ctrl.: ohne Düngung; Oct: mit Octolasion tyrtaeum Tab. 1: Dreifaktorielle ANOVA zum Einfluss auf die Effekte der Faktoren; FYM: (mit und ohne Stallmist-Düngung); NPK: (mit und ohne Mineraldüngung) und Oct.: (mit und ohne Octolasion tyrtaeum). F-Werte; *P < 0,05; **P < 0,01; ***P < 0,001 FYM NPK Oct. FYM x NPK FYM x Oct. NPK x Oct. FYM x NPK x Oct. C-Mobilisation (CO2) 170,9*** 4,8*** 76,8*** 12,3*** 17,9*** 0,6 ns 0,1 ns N-Mobilisation (NO32-) 189,3*** 42,3*** 73,1*** 6,09* 32,0*** 0,40 ns 0,24 ns Basalrespiration 36,2*** 1,7 ns 0,05 ns 0,001 ns 4,3* 0,003 ns Mikrobielle Biomasse 20,9 *** 5,9* 10,7** 0,3 ns 4,7* 0,10 ns 0,23 ns Spezifische Respiration 1,1 ns 2,8 ns 9,3** 0,01 ns Abb. 2: Änderung der Biomasse von juvenilen Octolasion tyrtaeum in Abhängigkeit von der Boden-variante; Angabe in Prozent, bezogen auf Ausgangskörper-gewicht. +FYM: Stallmist-Düngung; +NPK: Mineral-Düngung, ctrl.: ohne Düngung. Varianten mit unterschiedlichen Buchstaben sind signifikant verschieden (Tukey-Test; p<0,05) Zusammenfassung: 1. Leichter verfügbare organische Substanz, wie Stallmist, führt zu einer Zunahme der Regenwurmbiomasse und der mikrobiellen Biomasse. Leicht verfügbare organische Substanz ist ein wichtiger Faktor für den Aufbau einer stabilen endogäischen Regenwurmpopulation. 2. Regenwürmer reduzieren die mikrobielle Biomasse, erhöhen jedoch gleichzeitig die Aktivität der Mikroorganismen. 3. Regenwürmer und Mikroorganismen konkurrieren um die organische Substanz als Nahrungsquelle. Regenwürmer besitzen vermutlich eine höhere Effizienz beim Aufschluss organischer Bodensubstanz, was zu einer Verknappung der Nahrungsressource für die Bodenmikroorganismen führt. Generell nahm die Biomasse von größeren Tieren (> 0,17 g FG) ab, während sich die Biomasse bei kleineren Individuen (< 0,17 g FG) in den Varianten mit Stallmist-Düngung überproportional erhöhte (Abb. 3) Bei der nur mit NPK gedüngten Variante konnten dagegen nur sehr kleine Tiere (< 0,07 g FG) geringfügig an Körpergewicht zunehmen. Zunahme Gefördert im Rahmen des DFG- Schwerpunktprogramms SPP 1090 „Böden als Quelle und Senke für CO2“ Abnahme Octolasion tyrtaeum Abb. 3: Abhängigkeit der Biomassenänderung von juvenilen Octolasion tyrtaeum vom Ausgangskörpergewicht. +FYM: Stallmist-Düngung; +NPK: Mineral-Düngung; ctrl.: ohne Düngung