Die Bedeutung des Grobbodens saurer Waldböden für den Stoffhaushalt von Bäumen

• Applicant: Professor Dr. Ernst Eugen Hildebrand (†)
• Subject Area: Soil Sciences
• Term: from 2005 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 15621941

• Final Report Year: 2009

Final Report Abstract

Es wurde die Arbeitshypothese geprüft, dass auf Waldböden mit extremer Verarmung an verfügbaren Nährelement­Kationen in der Feinerde, der Grobboden („Steine“) als „Ersatzspeicher“ genutzt wird. Durch die Konzeption von Mikrokosmenversuchen mit naturnahen Randbedingungen und mit der Möglichkeit der Berechnung von Flüssebilanzen konnte gezeigt werden, dass mykorrhizierte aber auch unmykorrhizierte Fichtenkeimlinge ohne die Entwicklung von Mangelsymptomen auf Grobbodensubstraten wachsen können. Fichtenkeimlinge nehmen Nährstoffe aus dem Grobboden auf. Wichtigster Mechanismus ist dabei der Kationentausch an inneren, polaren Oberflächen, die bei der Verwitterung entstanden sind. Ektomykorrhiza und Bakterien verbessern die Nährelementaufnahme, wobei sich insbesondere die Lebensgemeinschaft Ektomykorrhiza/Rhizosphärenbakterien als sehr artspezifisch erwies. Die aktive chemische Erschließung unverwitterter Minerale durch Pilzhyphe findet ebenfalls statt, hat jedoch weniger Einfluss auf die aktuelle Baumernährung. Man kann dieses Phänomen als “Langzeitinvestition” auffassen, den Lebensraum “stonesphere” vorzubereiten. Die bisherigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Bildung einer „stonesphere“ und die dadurch ermöglichte Nährelementaufnahme aus dem Grobboden eine seit relativ kurzer Zeit erfolgte Anpassungsreaktion darstellt. Je steiler der Versauerungsgradient zwischen Grobboden und Feinerde ist, desto relativ mehr Mykorrhizahyphen findet man im Grobboden. Im Grobboden („Steinen“) saurer Waldböden hat sich ein eigenständiger Lebensraum („stonesphere“) entwickelt, der von Ektomykorrhizen und Rhizosphärenbakterien besiedelt ist. Die übliche Konzeption, die Grenze des Ökosystems „Wald“ an der Grobbodenoberfläche zu ziehen und den Nährelementinput aus der Grobbodenfraktion als konstanten Randfluss („input“) aufzufassen, ist also falsch.

Publications

• (2007) Do mycorrhiza feed trees from stones? North American Forest Ecology Workshop 18­20 June 2007, Vancouver, Canada
  Koele, N., Hildebrand, E.E.
  
• (2007) Ectomycorrhizal use of the coarse soil nutrient pool for spruce seedling nutrition. Rhizosphere2 26­31 August 2007, Montpellier, France
  Koele, N., Hildebrand, E.E.
  
• (2008) Plant nutrient uptake from different stone substrates: a combination of weathering and cation exchange? Canadian Soil Science Society Annual Meeting 6­10 July 2008 Prince George, Canada
  Koele, N. and Hildebrand, E.E.
  
• (2008) The ecological significance of the coarse soil fraction for Picea abies (L.) Karst. seedling nutrition. Plant & Soil 312:163–174
  Koele, N. and Hildebrand, E.E.
  
• (2008) Weathering state of coarse soil fragments affects nutrient uptake by tree seedlings. Eurosoil, 25­29 August 2008, Vienna, Austria
  Koele, N. and Hildebrand, E.E.
  
• (2009) Interactions between mycorrhizal fungi and mycorrhizosphere bacteria during mineral weathering: Budget analysis and bacterial quantification. Soil Biology and Biochemistry 41: 1935­1942
  Koele, N., Turpault, M.­P., Hildebrand, E.E., Uroz, S. and Frey­Klett, P.