Bewirken Komposte mikrobielle Signaturen in Böden?

Komposte werden in der Landwirtschaft aufgrund ihrer positiven Wirkung auf Pflanzenertrag und Qualität gerne als Dünger und Bodenverbesserungsmittel verwendet. Abgesehen von den Nährstoffgehalten ist jedoch wenig über die Wirkungsmechanismen bekannt. Es liegt allerdings nahe, den Mikroorganismen im Boden, die durch Kompostgaben stimuliert werden, eine wichtige Rolle zuzuschreiben. Die wichtigsten Hypothesen für das vorliegende Projekt sind: 1. Kompostanwendung erhöht den Kohlenstoffpool des Bodens und das Ausmaß der Erhöhung steht in direktem Zusammenhang mit dem Lignocellulosegehalt der Komposte 2. Vorausgesetzt, die Nährstoffversorgung ist ausreichend, besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Pflanzenproduktivität und mikrobieller Diversität (nach Substratnutzungsprofilen und strukturellen Merkmalen) 3. Kompostanwendung resultiert in einer dauerhaften Veränderung mikrobieller Gemeinschaften 4. Komposte induzieren eine signifikante mikrobiologische Signatur Für das Projekt wird eine Dauerversuchsfläche zur Verfügung stehen, die 1991 durch das Bundesamt für Agrarbiologie angelegt und seither betreut wurde. Die Behandlungsvarianten beinhalten eine Mineralstickstoffvariante, Bioabfallkompost, Grünschnittkompost, Stallmistkompost und Klärschlammkompost, jeweils mit oder ohne zusätzlicher Stickstoffgabe. Im bisher laufenden Versuch konnte gezeigt werden, dass die Komposte spezifische Effekte auf Weizenertrag, sowie auf verschiedene bodenchemische Parameter haben. Im vorliegenden Projekt sollen nun zu diesen Hintergrunddaten die Effekte auf die Struktur und Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft, sowie auf das Kohlenstoffgleichgewicht im Boden untersucht werden. Das Kohlenstoffgleichgewicht wird mittels ökophysiologischer Quotienten auf Basis mikrobieller Respiration und Biomasse, sowie durch direkte Messung der Kohlenstoffgehalte erhoben. Für die funktionelle Diversität werden Biolog Substratnutzungstests durchgeführt, während für die strukturelle Diversität neben klassischen Kultivierungsmethoden die bakterielle 16S rDNA sowohl mit denaturierenden Gradienten (DGGE) als auch mit neuentwickelten (und für dieses Projekt adaptierten) DNA- Chips untersucht werden sollen. Über Kooperationen mit französischen und spanischen Partnern werden zudem die Humusqualität und Enzymaktivitäten untersucht.

Das Ziel der Kompostierung ist es, organisches Material in den Stoffkreislauf der Natur zurückzuführen So trägt dieses Verfahren einerseits zu einer gezielten Entlastung der Abfalldeponien in Zeiten wachsender Müllberge bei, andererseits kann ein Endprodukt gewonnen werden, das in der Landwirtschaft aufgrund seiner positiven Wirkung auf Pflanzenertrag und Qualität gerne als Dünger und Bodenverbesserungsmittel verwendet wird. Abgesehen von der Wirkung von Kompostapplikationen auf die Nährstoffgehalte im Boden ist jedoch wenig über deren langfristigen Auswirkungen bekannt, wobei besonders den Mikroorganismen im Boden, die durch die Kompostgaben stimuliert werden, eine wichtige Rolle zuzuschreiben ist. Für die Durchführung des Projekts, das chemische Bodenuntersuchungen, mikrobielle Produktivitäts- und Aktivitätsparameter sowie Analysen der strukturellen und funktionellen Zusammensetzung der Mikroflora beinhaltete, stand eine Dauerversuchsfläche zur Verfügung, die 1991 von der Österreichischen Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit (AGES) angelegt und seither betreut wurde. Die Behandlungsvarianten bestanden aus einer Mineralstickstoffvariante sowie Bioabfall-, Grünschnitt-, Stallmist- und Klärschlammkompost, jeweils mit oder ohne zusätzlicher Stickstoffgabe. Die Ergebnisse des Projekts können wir wie folgend zusammenfassen: Verbesserung des Humusstatus. Die Applikation von Kompost auf die landwirtschaftliche Fläche führte zu einem erhöhten Kohlenstoffpool im Boden, wobei auch die mikrobielle Biomasse durch die Zugabe von Bioabfallkompost, Grünschnittkompost und Stallmistkompost anstieg. Pflanzenproduktivität und mikrobielle Vielfalt hängen zusammen. Ein Zusammenhang zwischen Pflanzenproduktivität und der durch die Zugabe von Komposten veränderten mikrobiellen Diversität konnte festgestellt werden. Die mikrobielle Diversität wurde dabei auf zwei Aspekte hin untersucht, einerseits auf die Zusammensetzung der im Boden vorhandenen mikrobiellen Gemeinschaften, anderseits auf die Funktion, die diese Populationen zu leisten in der Lage sind. Komposte hinterlassen eine mikrobiologische Signatur. Langfristige Kompostdüngung führte in unserem Experiment zu einer dauerhaften Veränderung bestimmter Teile der mikrobiellen Gemeinschaften (z.B: Ammoniumoxidierer, Streptomyceten). Toolbox. Die Kombination einer Vielzahl von Methoden war essentiell für die Beweisführung der Zusammenhänge. Außenwirkung. Die Vielzahl der Publikationen hat die internationale Sichtbarkeit unseres Arbeitsgebietes erhöht und dazu beigetragen, dass der zugrunde liegende Langzeitversuch der AGES weiter erhalten bleiben wird.