2.3 Biologische Eigenschaften
Die biologischen Bodeneigenschaften umfassen die im Boden vorhandenen Lebewesen, darunter sowohl Mikroorganismen als auch Makroorganismen, einschließlich Pflanzen und Tieren. Diese Richtlinie konzentriert sich auf Bodenmikroorganismen.
Bodenmikroben bauen organische Substanz durch katabole Prozesse ab. Darüber hinaus spielen sie eine zentrale Rolle im Nährstoffkreislauf, der Bodenstrukturbildung und der allgemeinen Bodenfruchtbarkeit. Mikroorganismen reagieren stark auf Umweltveränderungen und sind daher wertvolle Indikatoren für die Bewertung der Wiederaufforstung. Zur Bestimmung der mikrobiellen Diversität im Boden stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, darunter Kultivierung, Mikroskopie, DNA-Methoden und Bildanalyse (Vogt et al., 2015). In SUPERB berichten wir über die potenzielle katabole Aktivität/Diversität und die metabolische Aktivität.
Beurteilung katabole mikrobielle Aktivität und Diversität ist für das Verständnis der Bodengesundheit von entscheidender Bedeutung. Durch die Bewertung der potenziellen katabolen Aktivität können wir die Effizienz mikrobieller Gemeinschaften bei der Mineralisierung organischer Substrate quantifizieren, wodurch wichtige Nährstoffe freigesetzt und zum Nährstoffpool des Bodens beigetragen wird (Vogt et al., 2015). Im Rahmen von SUPERB haben wir die Biolog EcoPlate™-Methode zur Messung dieses Parameters ausgewählt (Gaublomme et al., 2006). Auf verschiedene Kohlenstoffquellen geimpfte Mikroorganismen hinterlassen im Laufe der Zeit ein Reaktionsmuster (Biolog, 2023). Um eine genaue Bewertung zu gewährleisten, wurden die Proben steril mit Einweghandschuhen gesammelt, wobei alle Geräte mit 90 % Ethanol und einem Gasbrenner sterilisiert wurden. Die Proben wurden kühl (7 °C) gelagert und innerhalb von 14 Tagen analysiert (FunDivEUROPE, 2013). Im Labor wurden die frischen Proben verdünnt und auf die Biolog EcoPlates™ pipettiert, die 31 verschiedene Kohlenstoffquellen und 1 Kontrolle in dreifacher Ausführung enthielten. Die beimpften Platten wurden für 48 Stunden in einen Inkubator bei 25 °C gestellt. Die Absorption wurde nach dem Befüllen der Ecoplates (Tag 0) mit einem VERSAmax Mikroplatten-Reader (OD 590 nm) sowie an Tag 3 und 5 gemessen. Anhand der erhaltenen Daten können die durchschnittliche Farbentwicklung der Vertiefungen und der Shannon-Diversitätsindex ausgedrückt werden.
Die Stoffwechselaktivität ist ein sensitiver Indikator für viele unterirdische Prozesse und ökologische Wechselwirkungen. Die Bodenatmung ist ein indirekter Index für die biologische Aktivität des Bodens und kann zur Bestimmung der mikrobiellen Biomasse verwendet werden (Vogt et al., 2015). Bodenmikroorganismen atmen Kohlendioxid als Nebenprodukt des Stoffwechsels aus, während sie organische Stoffe abbauen und Nährstoffe zirkulieren (Rieke, Cappellazzi, et al., 2022). Im Rahmen von SUPERB wurde die mikrobielle Biomasse gemessen, indem wiederbefeuchtete, getrocknete und gesiebte Erde (10-15 Gramm) 24 Stunden lang bei 24 °C in einem Gefäß inkubiert wurde (Comeau et al., 2023; Moebius-Clune, 2016; Soil Health Institute, 2022; Vogt et al., 2015). Nach 24 Stunden wurde CO2 Die Konzentrationen wurden mit dem LICOR 7810 gemessen. Die Messung erfolgte durch Auffangen des Gases mit einer Spritze und Injektion der Probe in den geschlossenen Kreislauf des LICOR-Systems (Comeau et al., 2023). Die CO2 Die Werte wurden anhand des Volumens des geschlossenen Kreislaufs und des CO berechnet2 Konzentration vor und nach der Injektion. Eine kostengünstigere und einfachere Alternative zur Messung des Kohlenstoffgehalts (im Vergleich zum LICOR) ist der Checkpoint Dansensor.
Da es Biomasse der Feinwurzeln kann ebenfalls bestimmt werden. Feinwurzeln sind ein wichtiger Indikator für die unterirdische Produktivität und Nährstoffaufnahme, da Feinwurzeln hauptsächlich für die Wasser- und Nährstoffaufnahme verantwortlich sind. Die Messung der Feinwurzelbiomasse hilft dabei, die Funktion von Ökosystemen, Boden-Pflanzen-Interaktionen und die Auswirkungen von Umweltveränderungen oder -sanierungen auf die Wurzeldynamik zu beurteilen (Likulunga et al., 2022; Magalhães & Mamugy, 2020; Vogt et al., 2015). Im Rahmen von SUPERB wurde die Probenahme der Feinwurzeln nach der gleichen Methodik durchgeführt wie für Bodenkohlenstoff (FunDivEUROPE, 2011). Da die Laboranalyse von Feinwurzeln arbeitsintensiv und zeitaufwändig sein kann, haben wir eine weniger intensive Probenahmemethode gewählt, um Machbarkeit und Datenqualität in Einklang zu bringen. Für jede Probe wurde 5 Minuten lang eine Feinwurzelernte auf dem getrockneten, aber ungesiebten Boden durchgeführt und die Feinwurzelbiomasse berechnet, indem die Masse der gesammelten Wurzeln durch das Gesamtvolumen der getrockneten Probe geteilt wurde (Likulunga et al., 2022; Magalhães & Mamugy, 2020).
