Reaktion der Zusammensetzung und Funktion der mikrobiellen Bodengemeinschaft auf Änderungen der Landnutzungsintensität, d.h. Intensivierung und Extensivierung

Wir konzentrierten uns weiterhin auf die Frage, wie Abundanz und Funktion der mikrobiellen Bodengemeinschaft über Landschaften, Regionen und Landnutzungsintensitäten hinweg variieren. In dieser Phase wollten wir wissen, wie schnell die Zusammensetzung und Funktion der mikrobiellen Bodengemeinschaft auf Änderungen der Landnutzungsintensität, d.h. Intensivierung und Extensivierung, reagiert.

Seit der Einrichtung der EPs haben diese hat sich die landwirtschaftliche Praxis auf diesen Flächen verändert. Wir erwarteten, dass einige Standorte seit der vorherigen Beprobung in 2011, 3 Jahre später (2014) Änderungen in ihrer Bewirtschaftung (Intensivierung oder Extensivierung) erfahren haben. Wir vermuten, dass die Intensivierung der Landnutzung zu Veränderungen der mikrobiellen Gemeinschaften und der Bodenfunktionen führt, die diese regulieren. Die Mechanismen, die diesen Veränderungen zugrunde liegen, sind jedoch nur unzureichend bekannt, da die Landnutzung die Bodengemeinschaften sowohl direkt (z. B. über Veränderungen der Bodenfruchtbarkeit) als auch indirekt (z. B. über Veränderungen der Pflanzeneinträge) beeinflussen kann. Wir stellen die Hypothese auf, dass Netto-Änderungen der Landnutzungsintensität mindestens mehrere Jahre andauern müssen, bevor ihre Auswirkungen auf die Bodenmikroorganismen mit bodenmikrobiologischen Methoden erfasst werden können.

Es wurden Daten von 150 Grünlandstandorten erhoben, die gleichmäßig (je 50) über die drei Regionen Schwäbische Alb (Süd-West), Hainich-Dün (Mitte) und Schorfheide-Chorin (Nord-Ost) verteilt waren. Die 150 Grünlandstandorte unterschieden sich stark in der Bewirtschaftungsintensität. Die Analyse von Bodenproben nach den gleichen analytischen Methoden (multiple mikrobielle Funktionen, bakterielle und pilzliche Biomasse und abiotische Bodeneigenschaften) im Zeitintervall von drei Jahren (2011 und 2014) gab uns die Möglichkeit, die Bedeutung der folgenden Faktoren zu klären: Probenahmezeitpunkt, Region, Landnutzungsintensität (langfristige Effekte) und Landnutzungsvariation (Veränderungen innerhalb von 3 Jahren). So konnten wir untersuchen, ob Bodengemeinschaften und ihre Funktionen auf die Intensivierung oder Extensivierung von Grünland reagieren.

Veränderungen der mikrobiellen Bodeneigenschaften standen in den Regressions- und Strukturgleichungsmodellen sowohl mit den langfristigen Mittelwerten als auch mit kurzfristigen Veränderungen in folgenden Bereichen in Beziehung: abiotische Bodeneigenschaften, Landnutzungsintensität, nach Abundanz gewichtete Mittelwerte von Pflanzenfunktionseigenschaften und Eigenschaften der Pflanzenbiomasse. Pflanzeneigenschaften, insbesondere Blattphosphor, und der pH-Wert des Bodens waren die besten Prädiktoren für Veränderungen der mikrobiellen Bodenfunktion sowie der Pilz- und Bakterienbiomasse, während die Landnutzungsintensität schwächere Effekte zeigte (Boeddinghaus et al. 2019). Indirekte Langzeit-Effekte, bei denen die mikrobielle Veränderung durch die Auswirkungen der langfristigen Landnutzungsintensität auf Pflanzeneigenschaften erklärt wurde, waren wichtig, was auf eine zeitliche Verzögerung zwischen Pflanzengemeinschaft und mikrobieller Veränderung hinweist. Wann immer die Effekte kurzfristiger Änderungen der Landnutzungsintensität vorhanden waren, wirkten sie direkt auf die Bodenmikroorganismen.