Projekt 07170/01

Biotische Regradation belasteter Waldböden

Projektdurchführung

Georg-August-Universität GöttingenInstitut für Bodenkunde und Waldernährung
Büsgenweg 2
37077 Göttingen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war es, die wissenschaftliche Basis für die großflächige Wiederbesiedlung degradierter Waldböden mit endogäischen und anözischen Lumbriciden zu schaffen und darauf aufbauend Anwendungsstrategien zu entwickeln, damit diese Regradationsmaßnahme auf verschiedenen Standorten angewendet werden kann. Die entwickelten Strategien sollten in Zusammenarbeit mit der forstlichen Praxis erprobt und für die großflächige Anwendung optimiert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Modelluntersuchungen zur Umgestaltung belasteter Waldböden durch heimische Regenwurmarten
In diesem Teilvorhaben sollte untersucht werden, ob in einem versauerten Waldboden die Spezies Lumbricus terrestris und Aporrectodea caliginosa bei Applikation von diversen Komposten angesiedelt werden können.
2. Entwicklung praktikabler Methoden zur Massenvermehrung heimischer Regenwürmer unter Verwendung land- und forstwirtschaftlicher sowie kommunaler Abfälle
Optimierung der Vermehrung von L. terrestris und A. caliginosa mittels Gemischen aus Löß und diversen Kompostmengen und -qualitäten in Bodensäulen unter kontrollierten Temperatur- und Feuchtebedingungen. Das Wachstum und die Vermehrung wurde während eines Jahres verfolgt und analysiert.
3. Freilandversuch zur biologischen Umgestaltung belasteter Waldböden
Zur Ansiedlung von einheimischen Regenwürmern wurden 15 l Fertigkompost pro m² partiell (20% der Bodenoberfläche) auf sechs Versuchsparzellen unter Buche, Fichte und Kiefer im Solling (schluffige Böden) und in Unterlüß (sandige Böden) ausgebracht. Die Bestimmung der Regenwurmdichte erfolgte zu Projektbeginn und -ende mit der Formalinmethode. Der Einfluß der Kompostapplikation wurde auf folgende Parameter hin untersucht: (1) chemische Zusammensetzung des Sickerwassers durch Beprobung von Lysimetersaugkerzen (2) mikrobielle Aktivität und Biomasse in verschiedenen Bodentiefen mit der SIR- und CFE-Methode (3) CO2-, N2O- und CH4-Flüsse zwischen Boden und Atmosphäre mit der Haubenmethode (4) Entwicklung der Bodenvegetation.


Ergebnisse und Diskussion

Zu 1): Die Modellergebnisse stützen die Hypothese, daß heimische Regenwürmer befähigt sind in den für sie lebensfeindlichen Mineralboden einzudringen und sich anzusiedeln, wenn sie auf alkalische Bodenkomponenten zurückgreifen können. Die Bedingungen müssen jedoch noch weiter optimiert werden, da offensichtlich weitere Faktoren bedeutend sind.
Zu 2): Die Verwendung in Kleincontainern hat sich als ein wenig erfolgversprechendes Verfahren erwiesen, da die Kosten zu hoch sind, um es zur Praxisreife zu bringen. Freilandverfahren, die mit Bodenaushub und Abfällen durchgeführt und darüber hinaus mit einfachen landwirtschaftlichen Geräten realisiert werden können, weisen einen Weg auf, die Vermehrung ökonomisch zu gestalten.
Zu 3) Obwohl tendenziell auf den Kompostparzellen eine erhöhte Regenwurmdichte gegenüber den Kontrollparzellen anzutreffen war, kann das Ansiedlungsverfahren bisher noch nicht als Erfolg betrachtet werden. Die biotischen (Fraßdruck durch Räuber) und die abiotischen Randbedingungen (Trockenheit) waren in der Initialphase der Regenwurmansiedlung nicht optimal. Für die dauerhafte Ansiedlung von anözischen und endogäischen Regenwürmern in degradierten Waldböden ist neben der Zufuhr von Alkalinität die Schaffung einer krautigen Flora mit leicht zersetzbarer Streu erforderlich. Ähnliche Versuche zur Regenwurmansiedlung ergaben, daß Erfolge erst nach mehreren Jahren nachweisbar sind. Die mikrobielle Biomasse im Mineralboden zeigte auf einigen Kompostflächen tendenziell eine Steigerung der mikrobiellen Aktivität an. Die Applikation des Kompostes bewirkte nur in der Initialphase durch Auswaschung der Salzfraktion einen erhöhten Austrag von Nitrat und anderen Nährstoffen in das Grundwasser. Bezüglich der CO2-, N2O- und CH4-Gasflüsse wurden im ersten Jahr erhöhte CO2- und N2O-Emissionen sowie verminderte CH4-Oxidationsraten auf den Kompostflächen gemessen. Im zweiten Jahr waren bei den Gasflüssen mit wenigen Ausnahmen keine signifikanten Effekte nachzuweisen. Die Entwicklung der Bodenvegetation war stark von den Lichtverhältnissen abhängig. Auf den lichten Kiefernflächen entwickelte sich eine üppige überwiegend nitrophile Bodenvegetation.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Tagungsbeiträge
Großelindemann, K., W. Borken and F. Beese 1997: Introduction of earthworms into acidic forest soils by application of compost. Symposium and Status Seminar: Organic matter application and recultivation, 13.-15.11 1997, Cottbus.
Borken, W. und F. Beese 1998: Einfluß von Lumbriciden auf die Spurengasflüsse (CO2, CH4, N2O) eines Waldbodens. Tagung der Komission III der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft Bodenorganismen und ihr Lebensraum 16.-17.11.1998, Tharant.
Borken, W., S. Gründel and F. Beese 1998: Effect of earthworm inoculaion on trace gas fluxes (CO2, N2O, CH4) of a acid forest soil. 6th International Symposium on Earthworm Ecology, 31.08.-04.09.1998, Vigo, Spanien.
Borken, W. und F. Beese 1999: Chancen und Risiken der Biokompostverwertung zur Regradation belasteter Waldböden. Mitteilungen der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft, 1171-1174.
Veröffentlichte oder zur Veröffentlichung eingereichte Publikationen
Borken, W. und F. Beese 2000: Chancen und Risiken der Biokompostverwertung zur Regradation belasteter Waldböden. AFZ 6: 318-321.
Borken W., S. Gruendel and F. Beese 2000: Potential contribution of Lumbricus terrestris L. on CO2, CH4 and N2O fluxes in a forest soil. Biol. Fert. Soils, im Druck.
Borken, W., A. Muhs and F. Beese 2000: Application of biocompost in spruce forests: Effects on soil respiration, basal respiration and soil microbial biomass. Eingereicht bei For. Ecol. Manage.
Chodak, M., W. Borken, B. Ludwig and F. Beese 2000: CO2 evolution and nitrogen release of fresh and mature compost at different incubation temperatures. Eingereicht bei Z. Pflanzenernähr. Bodenk.


Fazit

Die partielle Ausbringung von Bioabfallkomposten eröffnet die Möglichkeit einer Regradation von degradierten Waldböden. Die Zufuhr von Alkalinität und Nährstoffen wird langfristig zu einer Umgestaltung des Bodens unter den behandelten Flächen führen. Inwieweit dabei Regenwürmer eine wichtige Rolle spielen, läßt sich aufgrund der Kürze der Versuchsreihe nicht abschließend klären. Die Modellversuche haben das Potential einer solchen Veränderung klar demonstriert. Unter Feldbedingungen müssen aber auch noch weitere Faktoren berücksichtigt werden. Diese sind die Auflichtung von Beständen und die Etablierung einer krautigen Flora sowie die Ansiedlung und Sicherung der ausgebrachten Regenwürmer in ihrer neuen Umgebung. Diesen Fragen sollte in zukünftigen Arbeiten Rechnung getragen werden.