Potthast, K. und Meyer, S. und Gleixner, G. und Crecelius, A. C. und Schubert, U. S. und Michalzik, B.
(2017)
Einfluss der Insektenherbivorie auf den Kreislauf fester und gelöster organischer Substanzen in einem Grasslandökosystem - eine Mesokosmenstudie.
In: Jahrestagung der DBG 2017: Horizonte des Bodens, 02.-07.09.2017, Göttingen.
Kurzfassung
Insektenmassenvermehrungen können durch die Reduktion von oberirdischer Biomasse (z.B. Blattverlust) und Koteintrag Einfluss auf den Kreislauf der organischen Substanz in Ökosystemen nehmen und dadurch zeitlich und räumlich begrenzte massive Veränderungen biogeochemischer Reaktionsraten hervorrufen. Um die Auswirkungen auf den C- und N-Kreislauf in Grasländern im System Herbivore-Pflanze-Boden zu quantifizieren, wurde ein Mesokosmenexperiment (D: 50 cm, H: 100 cm) mit Knäuelgras (Dactylis glomerata) und Heuschrecken (Chorthippus dorsatus) durchgeführt.
Mit Hilfe von C-13-O2-Gas und N-15 markiertem Kot (δN-15: 58‰) wurde der C- und N-Pfad in den Kompartimenten Blatt, Wurzel, Grashüpfer, Kot, Boden und in der Eintrags- und Bodenlösung verfolgt. Es wurden folgende vier Varianten durchgeführt (n=3): Kontrolle; C-13-O2; C-13-O2+20_Grashüpfer; C-13-O2+20_Grashüpfer+N-15-markierter Kot (+9.2 µg N*cm-2). Innerhalb einer 5-Tage-Inkubation wurden die Kosmen bewässert (13 mm/5d). Nach fünf Tagen wurden die Bodenlösungen und die Kaltwasser- sowie mikrobielle Biomasse-Extrakte (CFE) (0-4, 4-12 cm) auf gelösten OC, OδC-13 und N untersucht. Ebenfalls wurden TOC, δC-13, TN sowie δN-15 Werte aller Kompartimente bestimmt.
Nach fünf Tagen waren sowohl die Grashüpfer, der Kot als auch die Eintragslösung des Kotes signifikant mit C-13 angereichert. C-13 wurde stärker in Wurzeln als in Blätter eingebaut (anhand δC-13-Werten). Erhöhte DOC-13 Werte im Boden weisen auf einen schnellen Blatt-C-Kreislauf über Grashüpfer, Kot bis in die Bodenlösung, die Bodenorganismen und die Graswurzeln hin. Dies wird ebenfalls durch den zugegebenen N-15 Kot deutlich, welcher um 91% seines Gesamt-N-Gehaltes reduziert wurde. Es scheint eine schnelle N-Freisetzung durch Auswaschung und Wurzelaufnahme (-0.82±0.28‰ vs -1.54±0.12‰) stattgefunden zu haben. N-15 war im frisch produzierten Kot (0.62±0.4‰ vs -0.14 ±0.27‰) aber nicht in den Blättern angereichert. Die Herbivorie hatte keinen Einfluss auf die N-Menge in der Bodenlösung und in den Extrakten, was eine schnelle Pflanzenaufnahme des freigewordenen N vermuten lässt.
Die geringe N-Konzentration des Mineralbodens (0.14%) und der Bodenlösungen (1-2.3 mg*L-1) weisen im Allgemeinen auf eine geringe Pflanzen-N-Verfügbarkeit hin. Wir schließen daraus, dass innerhalb des kurzen zeitlichen Umfanges (5d) N-limitierte Weidesysteme robust auf starken Insektenbefall reagieren und nicht zu signifikanten, ökosystemaren N-Auswaschungsverlusten neigen.
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