FORSCHUNGSSTELLE REKULTIVIERUNG
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Bodenbiologie

Bodenprofil aus der Rekultivierung:

Der Boden ist die wichtigste Grundlage einer erfolgreichen Rekultivierung. Dabei ist die ungehinderte, tiefe Durchwurzelung des lockeren Bodens entscheidend: wie hier in einer landwirtschaftlich rekultivierten Fläche.

Bodenbiologische Untersuchungen der Universität zu Köln

Der Boden ist — neben den klimatischen Gegebenheiten — der wesentliche Standortfaktor, der Struktur und Funktion von Ökosystemen bestimmt: Er ist die zentrale Stoffpumpe, die die Nährstoffe für die Pflanzen bereitstellt. Von seiner biologischen Leistungsfähigkeit hängen die unterschiedlichen Aspekte der Stabilität von Ökosystemen ganz wesentlich ab. Daher ist der wichtigste Schritt für eine erfolgreiche Rekultivierung die Entwicklung eines biologisch aktiven, leistungsfähigen Bodens.
Vor allem in der landwirtschaftlichen Rekultivierung war die Erforschung der wesentlichen, die Ertragsfähigkeit bestimmenden Faktoren über viele Jahre eine vorrangige Aufgabe. Dabei zeigte sich, dass die tiefe Durchwurzelbarkeit der jungen Böden das wichtigste Ziel bei der Herstellung nachhaltig nutzbarer landwirtschaftlicher Flächen ist. Dies gilt auch für die forstliche Rekultivierung. Unter welchen Bedingungen sich in der forstlichen Rekultivierung darüber hinaus ein reichhaltiges Bodenleben entwickelt — und wie dies wieder auf die Leistungsfähigkeit dieser Böden wirkt — ist in den zurückliegenden Jahren durch die Arbeitsgruppe von Prof. Topp vom Lehrstuhl für terrestrische Ökologie der Universität zu Köln untersucht worden.

Leistungen der Bodentiere
In Laborexperimenten wurde mit Substraten aus der Rekultivierung ein deutlicher Effekt der Besiedlung mit Tieren auf wichtige bodenchemische und -biologische Parameter nachgewiesen (Topp et al. 2001). Dabei erhöhte sich durch die Tätigkeit der Bodentiere der pH-Wert, die Konzentrationen verfügbarer Nährstoffe und die mikrobielle Aktivität; andererseits sank die Konzentration des für Pflanzen giftigen Aluminiums. Bei gleichzeitigem Besatz mit mindestens zwei verschiedenen Arten der Bodenmakrofauna steigerten sich diese positiven Wirkungen — durch gegenseitige positive Beeinflussung — stärker als die Summe der Einzeleffekte.
Skambracks et al. (1997a) zeigten in Mikrokosmos-Experimenten, dass die Wasserleitfähigkeit und die Wasserspeicherkapazität der Rekultivierungssubstrate bei Besatz mit Regenwürmern gegenüber den unbesetzten Proben zunahmen. Ersteres durch die Bildung von Makroporen, die als Drainage dienen; letzteres durch Streuabbau und Bioturbation — also Humusbildung. Alle Rekultivierungsböden sind mit Anfangsgehalten von deutlich unter 0,5% zunächst humusarm bzw. fast humusfrei. Während auf landwirtschaftlich genutzten Rekultivierungsböden die Humusanreicherung mit Höchstwerten um 0,03% pro Jahr langsam ist (Dumbeck, 1995), kann auf den Böden der forstlichen Rekultivierung in den oberen Dezimetern der Humusgehalt bereits nach 10 Jahren bis zu 2% betragen und es bildet sich ein meist rund 5 cm starker humoser Ah-Horizont aus.

Verkippung von Löß:

Bei der Herstellung der Oberfläche der Sophienhöhe wurde erstmals auf das Planieren verzichtet. Heute ist das Standard: dadurch wird eine vielfältige Besiedlung gefördert.

Ökologische Wirksamkeit vielfältiger Strukturen
Es ist bekannt, dass die biologische Vielfalt durch strukturelle Diversität gefördert wird. Deswegen ist ein Ziel, bei der Rekultivierung morphologisch vielfältige Standorte zu schaffen. Vor allem der Verzicht auf das Planieren und das starke Kleinrelief — mit Rippen und Mulden — der Standorte sollen in dieser Beziehung eine Förderung der Diversität bewirken. Die Vielfalt innerhalb der Forstbestände soll durch Beimischung von Weichlaubhölzern — wie sie in der natürlichen Sukzession auftreten — gefördert werden. Inwieweit diese Maßnahmen tatsächlich ökologisch wirksam sind, war Gegenstand dieser Untersuchungen der Universität Köln.
In den Mulden der unplanierten Standorte herrschten tatsächlich andere Verhältnisse als auf den Rippen. Hier sammelt sich die Laubstreu und das Feinbodenmaterial: Nährstoffkonzentrationen, Wasserhaltekapazitäten und Biomassen sind in den Mulden höher (Topp et al. 2001). Auch das Artenspektrum ändert sich zwischen den frischeren Mulden und trockeneren Rippen. An einem Standort mit besonders schluffreichem Boden waren die Mulden sogar so naß, daß sich hier bereits wieder eine verarmte Gesellschaft von Mücken- und Fliegenlarven (Dipteren) fand, die von feuchteliebenden Spezialisten dominiert war. Somit vergrößert dieser abiotische Faktor die Vielfalt an Lebensraumangeboten auf kleinem Raum; das erlaubt die Ansiedlung einer größeren Artenvielfalt. Die Nährstoffanreicherung in den Mulden ermöglicht schon früh die Einwanderung anspruchsvollerer Arten — als "Hot-Spots" der biologischen Entwicklung.
In weiteren Untersuchungen wurden die Auswirkungen von gepflanzten Erlen sowie natürlich eingewanderten Birken und Ginster auf die Bodenentwicklung beobachtet: Unter Erle waren die Nährstoffkonzentrationen signifikant erhöht, vor allem Stickstoff; Ginster hatte zumindest in der Frühphase (im dritten Jahr) einen ähnlich positiven Effekt; Birke hatte einen geringeren Einfluss. Im siebten Jahr, als der Ginster vergreiste und unter dem Bestand auszudunkeln begann, hatte sich seine Wirkung erschöpft (Simon, 1999). Dies macht deutlich, dass aus Sicht der Nährstoffverfügbarkeit Erlen und in der Jugend auch Ginster (Cytisus scoparius) einen positiven Effekt für den Bestand haben.

Weiterführende Literatur

  • Dumbeck, G. (1995): Rekultivierung unterschiedlicher Böden und Substrate. In: Blume, H.-P., P. Felix-Henningsen, W.R. Fischer, H.-G. Frede, R. Horn und K. Stahr (Hrsg.): Handbuch der Bodenkunde. Landsberg/Lech: Ecomed; . Kap. 8.3.
  • Simon, M. (2001): Influence of a new reclamation technique on soil properties. Investigations in the lignite open-cast mine district of the Rhineland: Field studies and laboratory investigations in microcosms. 1. Aufl. - Göttingen: Cuvillier. 185 S.
  • Skambracks, D. O. Gemesi und W. Topp (1997): Einfluß von Regenwürmern auf den Wasserhaushalt eines Rekultivierungs-Substrates. Mitteilung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft, 83, 201-209
  • Topp, W., M. Simon, G. Kautz, U. Dworschak, F. Nicolini und S. Prückner (2001): Soil of a reclaimed lignite open-cast mine of the Rhineland: Improvement of soil quality by surface pattern. Ecological Engeneering 17, 307-322.

Link zum Vortrag:

Vortrag von Dr. M. Simon Auswirkung von Oberflächenstrukturen auf die Sukzession von Rohböden im Rheinischen Braunkohlenrevier. Vortrag am 27.01.2000 in der Forschungsstelle Rekultivierung