The earthworm communities on agricultural fields of “Hof Ritzerau” (Germany, Schleswig-Holstein) have been investigated from 2001 to 2005 on 85 sampling sites. The management of agricultural fields changed to organic farming during the period. Both Aporrectodea caliginosa and Lumbricus rubellus correlated with organic content of the soil and rainfall respectively. Only Lumbricus terrestris responded on the change from conventional to organic farming

Irmler, Ulrich

German

Organic Eprints

9. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau. Beitrag archiviert unter http://orgprints.org/view/projects/wissenschaftstagung-2007.html Raum- Zeit-Muster von Regenwurmpopulationen bei der Umstellung zum ökolo-gischen Landbau  Spatial and temporal pattern of earthworm populations during the management change to organic farming U. Irmler1 Keywords: biodiversity, soil fertility, earthworms  Schlagwörter: Biodiversität, Bodenfruchtbarkeit, Regenwürmer  Abstract: The  earthworm  communities  on  agricultural  fields  of  “Hof  Ritzerau”  (Germany, Schleswig-Holstein) have been investigated from 2001 to 2005 on 85 sampling sites. The management of agricultural fields changed to organic farming during the period. Both Aporrectodea caliginosa and Lumbricus rubellus correlated with organic content of  the  soil  and  rainfall  respectively.  Only  Lumbricus  terrestris  responded  on  the change from conventional to organic farming. Einleitung und Zielsetzung: Regenwürmer kommen in großer Anzahl in Ackerböden vor und haben einen positi-ven Einfluß auf die Bodenstruktur sowie den Wasser- (SHIPITALO 2004) und Stoff-haushalt (BOHLEN et al. 2002). Sie werden allgemein als wichtige Bioindikatoren für eine  nachhaltige  Nutzung  von  Agrarökosystemen  angesehen  (PAOLETTI  1999). Daher gibt es schon seit langem Untersuchungen zum Einfluß reduzierter Anbaume-thoden auf die Populationsdichte und Funktion der Regenwürmer, um den positiven Effekt auf Böden und im Nahrungsnetz nachhaltig zu bewahren (PFIFFNER 1993, LANGMAACK et al. 1996, FILSER et al. 1999). Das vorliegende Projekt hat vornehm-lich die Aufgabe, die Entwicklung der Regenwurmpopulationen während der Umstel-lung von konventionellem auf ökologischen Anbau zu untersuchen und aus den räum-lichen  und  zeitlichen  Daten  Aussagen  über  den  Effekt  der  Anbauweise  auf  die Regenwürmer abzuleiten. Es ergeben sich daraus folgende Fragen: 1.  Welche Bedeutung hat der ökologische Anbau auf die Regenwurmpopulationen im Rahmen der anderen bodenkundlichen und klimatischen Einflüsse? 2.  In welchem Maße werden dadurch Funktionen des Bodens begünstigt, die für den Pflanzenbau von Bedeutung sind? Methoden: Die Untersuchungen fanden auf 135 ha des Hofes Ritzerau (Schleswig-Holstein) von 2001 bis 2005 statt. In dieser Zeit wurden die Ackerflächen in unterschiedlichen Jah-ren auf ökologischen Landbau umgestellt. Die Böden bestehen zu 60% aus Braun- und Parabraunerden und einem hohen Anteil von Kolluvisolen mit 26%. Als Bodenar-ten überwiegen mit 38% reine und überschichtete Sande. Während 2001 noch etwa zur Hälfte Winterweizen und Winterraps angebaut wurden, erweiterte sich die Frucht-folge bis 2005 auf Sommergerste, Kleegras, Körnererbsen und Winterweizen. Raps wird nicht mehr angebaut. Über die Ackerflächen wurde ein Raster von 85 Proben-punkten gelegt, an denen je eine Probe mit einem Stechrahmen von 0.1 m² Fläche in den Monaten April, Mai, Juni, September, Oktober, November genommen wurde. Die bis zu 35 cm tief ausgehobene Erde wurde auf einer weißen Plastikplane ca. 30 Minu-                                                 1Ökologie-Zentrum, Christian-Albrechts Universität, Olshausenstr. 40, 24098 Kiel, Deutschland, uirmler@ecology.uni-kiel.de 9. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau. Beitrag archiviert unter http://orgprints.org/view/projects/wissenschaftstagung-2007.html ten auf Regenwürmer durchgesehen. Die Regenwürmer wurden bis zur Art bestimmt und  das  Trocken-  (24  Std.  bei  105° C)  und  aschefreie   Trockengewicht  (450° C  im Muffelofen  für  6  Std.)  ermittelt.  Die  statistische  Auswertung  erfolgte  mit  dem  Pro-gramm Statistika. Ergebnisse und Diskussion: Insgesamt  wurden  10  Regenwurmarten  in  den  fünf  Jahren  gefunden.  Von  diesen machte Aporrectodea caliginosa weit über die Hälfte aller Regenwürmer aus (Tab. 1). Da  die  als  juvenil  bezeichneten  Tiere  der  Gattung  hauptsächlich  zu  dieser  Art  zu zählen sind, gehören wahrscheinlich etwa drei Viertel aller Tiere zu A. caliginosa. Die Variationskoeffizienten für die Abweichung zwischen den Jahren und den Probenorten belegen, daß A. caliginosa relativ gleichmäßig sowohl zeitlich als auch flächig vorkam, während  andere  häufige  Arten  wie  A.  rosea,  Lumbricus  rubellus  und  L.  terrestris deutlich höhere Schwankungen zwischen den Standorten aufwiesen, in der zeitlichen Fluktuation aber keine auffälligen Unterschiede zeigten. Tab.  1:  Mittlere  Individuenzahlen/m²  der  nachgewiesenen  Regenwurmarten  mit  Standardab-weichung (S.a.) und den Variationskoeffizienten zwischen den Jahren und zwischen den Standor-ten.   Ind./m2  Variationskoeffizient zw. Art  Mittel  S.a.  Jahren  Orten Lebensform Aporrectodea caliginosa  57.1  16.5  37  30  Endogäisch Aporrectodea juv.  18.6  8.6  52  46  Endogäisch Aporrectodea rosea  7.4  6  51  81  Endogäisch Allolobophora chlorotica  0.5  0.8  52  178  Endogäisch Aporrectodea antipai  < 0.1  0.1  200  927  Endogäisch Lumbricus rubellus  3.5  2.1  48  58  Epigäisch Lumbricus juv.  2.2  4.6  200  208  Epigäisch Lumbricus castaneus  1.4  1.1  65  82  Epigäisch Lumbricus terrestris  0.9  0.8  48  95  Anezisch Aporrectodea longa  0.1  0.4  74  473  Anezisch Lumbricus festivus  < 0.1  0.1  200  688  Anezisch  Die heterogene räumliche Verteilung der Arten legt nahe, daß dafür bestimmt Stand-ortfaktoren verantwortlich waren. Daher wurden die Dichten mit den Bodenparametern korreliert. Nur für A. caliginosa ergab sich eine signifikant positive Korrelation mit dem Gehalt an organischer Substanz im Boden (Abb. 1). Die mittleren Dichten der anderen Arten waren mit keinem der Bodenparameter signifikant korreliert. Auch die Korrelati-on zwischen den durchschnittlichen Dichten von A. caliginosa und der organischen Substanz war mit einem Regressionskoeffizienten von 0.33 (Bestimmtheitsmaß 0.11) nicht sehr eng. HELLING (1998) fand bei ihren Untersuchungen ebenfalls eine räumli-che  Übereinstimmung  zwischen  der  Dichte  von  Aporrectodea  caliginosa  und  der organischen  Substanz  im  Boden  sowie  dem  Porenvolumen.  POIER  &  RICHTER (1992) fanden eine derartige Beziehung nur zwischen Lumbricus terrestris und der organischen Substanz und betonen, daß keine Korrelation zu A. caliginosa bestand. Diese  Art  war  dagegen  mit  einer  höheren  Aggregatdichte  im  oberen  Ap-Horizont positiv korreliert.  Weiterhin wurde geprüft, welche Arten auf die stark unterschiedlichen Klimabedingun-gen der Untersuchungsjahre reagieren. Hierzu wurden die mittleren Dichten der Re-genwurmarten mit den Niederschlägen der einzelnen Jahre verglichen. Die Beziehung zwischen der Dichte von Lumbricus rubellus und der jährlichen Niederschlagssumme 9. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau. Beitrag archiviert unter http://orgprints.org/view/projects/wissenschaftstagung-2007.html war positiv signifikant (Abb. 1). Ein Vergleich der Äcker „Fuchsberg“ und „Hellberg“, die von 2001 auf 2002 bzw.  von 2002 auf 2003 umgestellt wurden, ergab für die tiefbohrende  Regenwurmart  Lumbricus  terrestris  einen  Einfluß  des  Umstellungster-mins auf die Dichte (Abb. 2). Während auf dem „Fuchsberg“ bereits 2002 eine gegen-über 2001 höhere Dichte auftrat, war dieser Effekt auf dem „Hellberg“ erst 2003 zu erkennen (Abb. 2). Im Mittel waren bei konventionellem Anbau 0,74 ± 1,26 Ind./m², bei ökologischem Anbau 1,74 ± 2,21 Ind./m² vorhanden. Dieser Unterschied von 1 Tier/m² war nach dem U-Test mit p = 0,009 signifikant. Für die anderen Regenwurmarten wurde kein derartiger Zusammenhang festgestellt. Die  zeitliche  und  räumli-che  Dynamik  der  Re-genwürmer  deutet  dar-aufhin, daß sie durch die Faktoren:  Klima,  Boden, Lage  und  Anbauweise geregelt  wird.  Bei  lang-fristigen Untersuchungen in  Bayern  zur  Entwick-lung  der  Regenwürmer nach der Umstellung auf die  ökologische  Anbau-weise  entwickelte  sich die Regenwurmbiomasse von  ca.  10  gTM/m²  in-nerhalb von 6 Jahren auf über 25 gTM/m² (FILSER et  al.  1999).  Allerdings kamen bei diesen Unter-suchungen ebenfalls hohe Schwankungen vor und die Biomasse sank auch zeitweise unter den Anfangswert. Außerdem wiesen Werte auf den benachbarten konventionell bewirtschafteten Flächen ähnliche Schwankungen auf wie auf den ökologisch bewirt-schafteten.  Eine  eindeutige  positive  Entwicklung  aufgrund  der  ökologischen  Wirt-schaftsweise war kaum nachweisbar. PFIFFNER (1993) fand bei seinem Vergleich Organische Substanz (g/kg) A. caliginosa (Ind./m²)3040506070809010020 25 30 35 40 45 50 A. caliginosa   = 32.89 + 0.85 * Org. Subst.Regression: r = 0.33; p = 0.02495% Konfid. jährlicher Niederschlag (mm) Lumbricus rubellus (Ind. / m²)012345500 600 700 800 900 1000 1100 L. rubellus = -3.00 + 0.01 * Niederschlag (mm)Regression: r = 0.98; p = 0.02395% Konfid. Abb. 1: Korrelation zwischen der organischen Substanz im Boden und den mittleren Dichten von Aporrectodea caliginosa (links) und zwischen der jährlichen Niederschlagssumme und der Dichte von Lumbricus rubellus (rechts). 01234567892001 2002 2003 2004 2005Ind./m² Fuchsberg HellbergAbb. 2.: Entwicklung von Lumbricus terrestris (Jahresmittel mit Standardabweichung)  auf  zwei  Äckern  nach  der  Umstellung auf ökologischen Landbau. Umstellung Fuchsberg Umstellung Hellberg  ² 9. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau. Beitrag archiviert unter http://orgprints.org/view/projects/wissenschaftstagung-2007.html von Äckern auf Parabraunerde zwischen ökologischen und konventionellen Anbau-weisen in der Schweiz signifikant höhere Biomassen der Regenwürmer bei ökologi-scher Wirtschaftsweise. In Untersuchungen, bei denen eine Intensivierung der land-wirtschaftlichen  Tätigkeit  vorgenommen  wurde,  konnte  entsprechend  eine Reduzierung der Regenwurmdichte gefunden werden (CURRY et al. 2002). Ähnlich wie auf den Äckern des Hofes Ritzerau gibt PAOLETTI (1999) eine deutliche Förde-rung der Art Lumbricus terrestris bei ökologischer Bewirtschaftung an, während die zuvor erwähnten Autoren nur Angaben zur Gesamtbiomasse bzw. –dichte machen. Für die endogäischen Arten ist noch keine deutliche Förderung durch den ökologi-schen Anbau nachzuweisen. Dies liegt möglicherweise an der stärkeren Reaktion auf das Jahresklima als bei anezischen Arten. Bei zu starken Niederschlägen werden sie durch Staunässe, bei trockenen Sommern durch die Trockenheit reduziert. Eine Re-generation dauert lokal länger als ein Jahr, so daß die Dichte der beiden wichtigsten Arten, A. caliginosa und A. rosea, sowohl die starken klimatischen Schwankungen, die Präferenz bestimmter Bodenparameter und die Wirtschaftsweise widerspiegeln. Noch stärker als die endogäischen Arten scheinen die epigäischen Arten von den Nieder-schlägen abzuhängen wie die deutliche Abhängigkeit zur jährlichen Höhe der Nieder-schläge von L. rubellus ergab. Dieser Zusammenhang wird auch dadurch unterstützt, daß die Dichte der Art hauptsächlich von der Bodenfeuchte abhängt (IRMLER 1999). Es ist daher schwer, die zukünftige Entwicklung der Regenwurmfauna zu prognosti-zieren. Trotz Förderung durch den ökologischen Anbau können klimatische Einflüsse zu Einbrüchen führen.  Danksagung: Herrn Prof. Dr. G. Fielmann danken wir für die finanzielle Unterstützung und die Mög-lichkeit der Untersuchungen auf seinem Hof. Literatur: Curry J. P., Byrne D., Schmidt, O. (2002): Intensive cultivation can drastically reduce earthworm popualtions in arable land. Eur J Soil Biol 38:127-130. Filser J., Dette A., Fromm H., Lang A., Munch J. C., Winter K., Beese F. (1999): Reactions of soil organisms in site-specific management. The first long-term study at the landscape scal. EcoSys Suppl 28:139-147. Helling  B.(1998):  Räumliche  Variabilität  von  Regenwürmern  und  Bodenparametern  auf  einem intensiv bearbeiteten Lößstandort. Verh Gesell Ökol 28:537-544. Irmler U. (1999): Die standörtlichen Bedingungen der Regenwürmer (Lumbricidae) in Schleswig-Holstein. Faunistisch-Ökologische Mitteilungen 7:509-518. Langmaack M., Röhrig R., Schrader S. (1996): Einfluß der Bodenbearbeitung und Bodenverdich-tung auf terrestrische Oligochaeten (Enchytraeidae und Lumbricidae) landwirtschaftlicher Nutzflä-chen. Braunschw naturkdl Schr 5:105-123. Paoletti M. G. (1999): The role of earthworms for assessment of sustainability and as bioindicators. Agricul. Ecosys Environ 74:137-155. Pfiffner  L.  (1993):  Einfluß  langjähriger  ökologischer  und  konventioneller  Bewirtschaftung  auf Regenwurmpopulationen (Lumbricidae). Z Pflanzenernähr Bodenk 156:259-265. Poier K. R., Richter J. (1992): Spatial Distribution of earthworms and soil properties in an arable loess soil. Soil Biol Biochem 24:1601-1608. Shipitalo M. J., Nuutinen V., Butt K. R. (2004): Interaction of earthworm burrows and cracks in a clayyyyclayey, subsurface-drained, soil. Appl Soil Ecol 26:209-217. Archived at http://orgprints.org/9476/ 

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