Es wird über Versuche mit der endogäi-schen Regenwurmart A. caliginosa in 2D- Terrarien berichtet. Die Eigenschaften des Terrarienbodens wurden bereichs-weise durch die Zugabe von Hähnchen-mist, Rinderdung, Biokompost und Mais-stärke verändert. Es wurden Aktivitäts- und Präferenzunterschiede in Abhängig-keit von der Qualität der organischen Substanz in Verbindung zum pH-Wert (pH 4,2 und pH 5,3) ermittelt. In den be-nachbarten, nicht angereicherten Boden-bereichen erfolgte eine Erhöhung der C- und N-Gehalte sowie partiell auch eine Erhöhung der  pH-Werte

Averdiek, Audrey

Dreyer, Marten

Fründ, Heinz-Christian

German

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 1             Reaktion von Regenwürmern auf Bodenheterogenität im Laborversuch Averdiek, A., Fründ, H.-C.1, Dreyer, M.  Zusammenfassung Es wird über Versuche mit der endogäi-schen Regenwurmart A. caliginosa in 2D- Terrarien berichtet. Die Eigenschaften des Terrarienbodens wurden bereichs-weise durch die Zugabe von Hähnchen-mist, Rinderdung, Biokompost und Mais-stärke verändert. Es wurden Aktivitäts- und Präferenzunterschiede in Abhängig-keit von der Qualität der organischen Substanz in Verbindung zum pH-Wert (pH 4,2 und pH 5,3) ermittelt. In den be-nachbarten, nicht angereicherten Boden-bereichen erfolgte eine Erhöhung der C- und N-Gehalte sowie partiell auch eine Erhöhung der  pH-Werte.   Schlüsselworte: Bodentest, Regen-würmer, Regenwurmaktivität, Organische Substanz, Durchmischung, pH.  1. Einleitung Endogäische Regenwürmer intensivieren durch ihr instabiles Gangsystem die Bo-dendurchmischung stärker als anecische Arten. Dabei kann ein Ausgleich von kleinräumig verschiedenen Bodeneigen-schaften angenommen werden. Um her-auszufinden, (1.) welche Art von org. Substanz (OS) die endogäischen Re-genwürmer in unterschiedlich sauren Böden bevorzugen, (2.) ob der Boden-pH sich auf die Regenwurmaktivität auswirkt und (3.) wie sich die Zugabe von OS auf                                                  1 Hochschule Osnabrück, Fakultät A & L, hc.fruend@hs-osnabrueck.de  benachbarte Bodenbereiche auswirkt, wurden drei verschiedene Dünger (Hähnchenmist, Kompost und Kuhdung) und ein Kohlehydrat (Maisstärke) getestet. Betrachtet wurden die Parameter Boden-pH, Qualität der OS, Grabaktivität in 2 D-Terrarien, Corg und Nt.   2. Methode Versuchsablauf Es wurde Boden (sandiger Lehm) einer Kalksteigerungsversuchsfläche verwen-det. Zur Messung der Regenwurmaktivität wurden 2D-Terrarien (Evans 1947, Fründ et al. 2009, Wallrabenstein et al. 2010) mit Boden (Tab.1) befüllt und mit jeweils 3 A. caliginosa pro Terrarium in vier Wiederholungen über einen Zeitraum von 10 Tagen inkubiert. Zur Messung der Regenwurmpräferenz wurden die Ter-rarien als Wahltest eingerichtet, d.h. in der rechten Terrarienhälfte befand sich org. angereicherter Boden, in der linken Terrarienseite befand sich der Boden ohne Anreicherung. Die Kontrolle wurde ohne Regenwurmbesatz durchgeführt. Jeweils am Versuchsbeginn und am Versuchsende wurde der pH-Wert, der C- und N-Gehalt bestimmt. Die von den Re-genwürmern sichtbar hinterlassenen Akti-vitätsspuren (Gang- und Losungsspuren) wurden nach 3 und 10 Tagen protokol-liert.   Tab. 1: Parameter des Versuchsbodens Soll-pH  (Boden aus Kalksteige-rungsversuch)  C [%] N [%] C/N Ist-pH  4,5 0,853  (± 0,010) 0,051  (± 0,000) 17  (± 0,2) 4,2 5,5 0,909  (± 0,006) 0,053  (± 0,003) 17  (± 0,7) 5,3 Angaben sind gemittelt. ± = Standardabweichung.  2D-Terrarien Die verwendeten 2D Terrarien sind bei Fründ et al. 2009 beschrieben (http://eprints.dbges.de/176/).   Organische Zusätze  Der Hähnchenmist entstammte einem konventionell wirtschaftenden, landwirt-schaftlichen Betrieb und enthielt Stroh-anteile. Das Kompostsubstrat entstammt der Firma RETERRA und ist als Aktiv-Tagungsbeitrag zu:  Jahrestagung der DBG– Kommission III Titel der Tagung:  Böden verstehen – Böden nutzen – Böden fit machen Veranstalter: DBG Termin und Ort der Tagung: 3.-9. September 2011, Berlin und Potsdam Berichte der DBG  (nicht begutachtete online Publikation) http://www.dbges.de    2 kompost deklariert. Der Kuhdung wurde käuflich in Form von Pellets bei der Firma Thomas Phillips erworben. Die Maisstär-ke stammt aus dem Lebensmittelhandel (Marke RUF). Weitere Eigenschaften sind Tabelle 2 zu entnehmen. Alle Substrate wurden luftgetrocknet und vermahlen in den Boden eingemischt. Die zugegebene Menge entsprach jeweils einer Zufuhr von 1 g C zu 100 g Boden.  Tab. 2: Eigenschaften der org. Zusätze  organische Zusätze C [%] N [%] C/N pH Hähnchenmist 40,841  (± 0,036) 3,938  (± 0,035) 11 8,2  (± 0,0) Kompost 20,260  (± 0,404 ) 1,290  (± 0,023) 16 7,9  (± 0,0) Kuhdung 36,257  (± 0,581) 3,032  (± 0,007) 12 5,9  (± 0,0) Maisstärke 46,365  (± 0,764) 0,102  (± 0,004) 464 4,7  (± 0,0) Angaben sind gemittelt. ± = Standardabweichung.  Versuchstiere Für den Test wurden erwachsene Regenwürmer der Art Aporrectodea cali-ginosa (endogäischer Lebensformtyp) mit einem durchschnittlichen Gewicht inkl. Darminhalt von 0,91 g (± 0,09 g) verwen-det.   Analytik pH-Werte: Nach DIN ISO 10390: 2005 in 0,01 molare CaCl2-Lösung im Verhältnis: 20 g Feststoff : 200 ml CaCl2 (Bundesgü-tegemeinschaft Kompost e.V., 1998). C-Bestimmung (Ct): In Anlehnung an DIN ISO 10694 durch trockene Verbrennung (Eltra CS 500). N-Bestimmung N(t): In Anlehnung an DIN ISO 13878:1998 durch trockene Verbrennung ( LECO FP 428).  3. Ergebnisse 3.1 Präferenzen von Regenwürmern gegenüber nährstoffhaltigen Pro-dukten in Verbindung zum Boden-pH Nach der Inkubationszeit ergab die statis-tische Auswertung (paarweiser t-Test), dass A. caliginosa zum Anlegen seiner Gänge und zur Losungsabgabe den mit Maisstärke versetzten Boden in der pH-Stufe 4,2 gegenüber dem nicht angerei-cherten Boden in der benachbarten Ter-rarienseite signifikant bevorzugte. Kuh-dung wurde im pH-Bereich 5.3 signifikant bevorzugt durchgraben. Kompost wurde in beiden pH-Stufen signifikant in Gang- und Losungsfläche bevorzugt. Für Hähn-chenmist wurde eine signifikante Minde-rung der Losungsabgabe in beiden pH-Stufen gegenüber der nicht angereicher-ten Terrarienhälfte ermittelt (Tab. 4).  3.2 Auswirkung organischer Substanz auf die Regenwurmaktivität in Unter-schiedlichen pH-Milieus  In der pH-Stufe 4.2 war die Regenwurm-aktivität in der organisch angereicherten Terrarienseite  um 23 % intensiver als in der Terrarienhälfte ohne Anreicherung. In der pH-Stufe 5.3 war die Aktivität in der angereicherten Terrarienseite um 70 % höher, als in der nicht angereicherten Sei-te (Tab. 4).  3.3 Veränderte Bodeneigenschaften durch Regenwurmbesatz  pH-Wert  Die Anwesenheit von Regenwürmern (RW) bewirkte gegenüber der Kontrolle ohne Regenwurmbesatz in dem nicht mit OS angereicherten Boden in beiden pH-Stufen einen signifikanten pH-Anstieg. Dieser betrug  bei der pH-Stufe 5,3 im Mittel 0,26 pH-Einheiten (0,15…0,54). Bei der pH-Stufe 4,2 und den Zusatzstoffen Hähnchenmist, Kompost und Kuhdung war der pH in der nicht angereicherten Hälfte um ca. 0,3 pH-Einheiten höher während er bei Stärke unverändert blieb. Ähnliche pH-Veränderungen zeigten sich von Start bis Ende der Inkubation in den Terrarien mit Regenwürmern (Abb. 1).  Kohlenstoffgehalt Die Veränderung der Kohlenstoffgehalte im Boden der Terrarien mit und ohne Re-genwürmer ist in Tab. 3 dargestellt. In den Kontrollansätzen ohne Regenwürmer nahmen die C-Gehalte in beiden Terra-rienseiten ab (Mineralisierung). Bei An-wesenheit von Regenwürmern kam es dagegen in den nicht mit OS versetzten Terrarienseiten, zu einer Zunahme der C-Gehalte, welches auf eine Durchmi-schung hinweist. Zur Prüfung des Regenwurmeinflusses auf die C-Min-eralisierung wurde die Veränderung des Boden-C-Gehalts im gesamten Terrium  3 pH-Veränderungen durch Regenwurmbesatz (pH 4,2)4567Hähnchen-mistKompost Kuhdung MaisstärkepHTag 0                    (+ org.Substanz) Tag 10                  (+ org. Substanz) Tag 0                    (- org.Substanz) Tag 10                  (- org. Substanz)betrachtet. Wie Abb. 2 zeigt, ergibt sich ein uneinheitliches Bild. Abb. 1: pH-Veränderung durch Regenwurmbesatz in den Terrarienseiten mit und ohne org. Anreicherung am Tag 0 und nach 10 Tagen Inkubation. Mittelwerte und Standardabw. von 4 Wiederholungen.  Tab. 3: C-Konzentrationsänderungen in den Ter-rarienseiten mit und ohne org. Anreicherung so-wie mit und ohne Regenwurmbesatz nach 10 Tagen Inkubation. Mittelwerte von 4 Wiederholun-gen. RW = Regenwurmbesatz, OS = organische Substanz C-Differenz zu Start mit RW ohne RW org. Zusatz (OS) Seite +OS Seite -OS Seite +OS Seite -OS pH 4,2 Hähnchenmist -25% 4% -10% -4% Kompost -13% 9% -9% -2% Kuhdung -19% 15% -13% -3% Stärke -17% 9% -7% 0% Mittel -18% 9% -10% -2% pH 5,3 Hähnchenmist -24% 9% -12% -4% Kompost -12% 8% -21% -3% Kuhdung -23% 14% -14% -3%  Die C-Mineralisation wurde bei Stärke und Hähnchenmist (leicht verfügbare C-Quellen) durch die Anwesenheit von Regenwürmern gesteigert, nicht jedoch bei Kompost und Kuhdung.   Stickstoffgehalt Die N-Veränderungen der Düngervarian-ten variierten stark. Während im Boden ohne Wurmbesatz die N-Verluste überwogen (max.15,3%, pH 4.2, Kompost ohne Regenwürmer), herrschte im Boden mit Wurmbesatz die N-Anreicherung vor (max. 22,6%, pH 5.3, ohne OS, mit Re-genwürmern). mit Regenwürmern zusätzlich mineralisierter C-100%-50%0%50%100%150%200%250%Hähn.-Mist Kompost Kuhdung Stärkeorganischer Zusatz% des C-Verlustes ohne RWpH 4,2pH 5,3 Abb. 2: Einfluss des Regenwurmbesatzes auf die Änderung des Boden-C-Gehalts in Terrarien mit verschiedenen organischen Zusätzen.  Die N-Anreicherung trat besonders bei der Maisstärke innerhalb beider pH-Stufen und bei Kompost (pH 4.2) auf. Die Terrarienseiten ohne OS erfuhren einen durchschnittlichen N-Anstieg um 24% (Berechnung ohne Maisstärke, Abb.3). Die N-Entwicklung der Terrarienseiten mit OS lagen zwischen -6,83 % bis +21,1 %. Mit p = 0.112 ist kein signifikanter Zusammenhang zwischen der Anwesen-heit von Regenwürmern und dem N-Gehalt über beide pH-Bereiche gegeben.   Abb. 3: Veränderung der C-Gehalte gegen Verän-derung der N-Gehalte in den Terrarienseiten ohne org. Zusatz nach 10 Tagen Inkubation mit  3 A. caliginosa bei Boden-pH 4.2 (gefüllte Symbole) und Boden-pH 5.3 (ungefüllte Symbole). Mit chm: Hähnchenmist, com: Kompost, cod: Kuhdung, sta: Maisstärke.  4. Diskussion  Die Aktivität der Regenwürmer und ihre Präferenzen gegenüber OS sind sowohl abhängig vom Bodenmilieu als auch von der Qualität der organischen Substanz. Die Grabaktivität der Regenwürmer ist im pH-Bereich 4.2 geringer als in der pH-Stufe 5.3 (s. 3.2). Dieser Effekt wurde bereits in Wallrabenstein et al 2010 be- 0.005.0010.0015.0020.0025.00-0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10C-increase /gN-increase /mgchmcomcodstapH-Veränderungen durch Regenwurmbesatz (pH 5.3)4567Hähnchen-mistKompost Kuhdung MaisstärkepHTag 0                    (+ org.Substanz) Tag 10                  (+ org. Substanz) Tag 0                    (- org.Substanz) Tag 10                  (- org. Substanz) 4 Tab. 4: Sichtbare Bereiche der Gänge und Losung von 3 A. caliginosa an den Glasscheiben der Terrarienseiten mit und ohne org. Anreicherung in Böden der pH-Stufen 4,2 und 5,3 nach 10 Tagen mit 4 verschiedenen org. Zusätzen. Mittelwerte und Standardabweichungen von 4 Wiederholungen.  Zahlen in Fettschrift = signifikant, STABW = Standardabweichung  schrieben. Zu vermuten ist eine durch freie Al-Ionen hervorgerufene Aluminium-toxicität. Der hohe pH-Wert des Hänchen- mists (pH 8,2) kann zur Bildung von ebenfalls toxisch wirkendem Ammoniak geführt haben, mit der Konsequenz, dass sich die Regenwürmer bevorzugt im nicht angereicherten Bodenbereich aufhalten.   Die ansteigenden pH-Werte und C-Ge-halte innerhalb der nicht angereicherten Terraienseiten zeigen, dass der durch-mischende Effekt der Regenwurmaktivität über den mit OS angereicherten Bereich hinaus wirkt. Obwohl aus den Gang- und Losungsspuren eine höhere Aktivität der Regenwürmer in der pH-Stufe 5,3 abgele-sen wurde, sind die auf Durchmischung zurückzuführenden bodenchemischen Veränderungen in den Terrarienhälften bei pH-Stufe 4,2 nicht schwächer als bei pH-Stufe 5,3.   Sowohl der Stickstoffverlust, wie auch seine Anreicherung zeugen von den kom-plexen Vorgängen der N-Umsetzung. Eine Tendenz zum N-Verlust in den Böden ohne Regenwurmbesatz deutet sich an.  5. Literatur Bundesgütegemeinschaft Kompost e.V. (1998): Methodenbuch zur Analyse von Kompost. Hrsg. Bundes-gütegemeinschaft Kompost e.V., Köln. Verlag Abfall Now e.V., Stuttgart  Evans, A.C. (1947): A method of studying the burrowing activities of earthworms. Ann. Mag. Nat. Hist. 14, 643-650. Fründ, H.-C.,   Wallrabenstein, H., Leißner, S., Schacht, H., Blohm, R. (2009): Ein Test mit endogäischen Regenwürmern zur Prüfung der Bodenqualität In: Böden - eine endliche Ressource, 05.-13.09.2009,Bonn. http://eprints.dbges.de/176/ DIN ISO 10390:2005: Bodenbeschaffenheit - Bestimmung des pH-Wertes. Beuth Verlag, Berlin DIN ISO 10694 (1995): Bodenbe-schaffenheit - Bestimmung von organischem Kohlenstoff und Gesamtkohlenstoff nach trockener Verbrennung Elementaranalyse), Beuth Verlag, Berlin. DIN ISO 13878 (1998): Bodenbeschaffen-heit - Bestimmung des Gesamt-N durch trockene Verbrennung (Elementaranalyse). Beuth Verlag, Berlin Wallrabenstein, H., Fründ, H.-C., Leißner, S., Blohm, R. (2010): Bioindikation mit Regenwürmern. In: Boden und Stand-ortqualität 25.-26.02.2010, Osnabrück. http://eprints.dbges.de/500/   Gänge nach 10 Tagen [cm2] Hähnchenmist STABW Kompost STABW Kuhdung STABW Maisstärke STABW Mittelwert 4,2 Boden 35,6 4,3 13 3,8 26,1 15,3 25,7 3,1 25,1 4,2 Boden + OS 33,4 5,2 49,5 13,6 31,6 14,3 33,2 4,8 36,9 t-Test P 0,626 - 0 ,009 - 0,607 - 0,037 - - 5,3 Boden 35,6 4,5 19,8 7,3 21,5 2,2 23,6 6,9 25,1 5,3 Boden + OS 50,7 11,3 69,3 6,7 60,5 14,7 33,1 6,5 53,4 t-Test P 0,144 - 0,004 - 0,016 - 0,144 - - Losung nach 10 Tagen [cm2] Hähnchenmist STABW Kompost STABW Kuhdung STABW Maisstärke STABW Mittelwert 4,2 Boden 85,2 10,2 35,8 17,4 50,4 18,1 29,2 12,0 50,2 4,2 Boden + OS 44,6 8,7 77,5 12,6 37,3 19,0 64,4 14,1 56,0 t-Test P 0,014 - 0,001 - 0,314 - 0,000 - - 5,3 Boden 80,5 13,0 26,5 9,4 62,0 20,8 30,6 9,3 50,0 5,3 Boden + OS 36,2 6,4 120,6 14,8 93,7 23,2 47,1 17,6 74,4 t-Test P 0,018 - 0,004 - 0,062 - 0,298 - - 

Reaktion von Regenwürmern auf Bodenheterogenität im Laborversuch

http://eprints.dbges.de/632/2/Reaktion_von_Regenw%C3%BCrmern_auf_Bodenheterogenit%C3%A4t_im_Laborversuch.pdf

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