Wechselwirkungen zwischen Collembolen und verschiedenen Bodenparametern

Abel, Kerstin

In Laborversuchen wurde der Einfluss von Collembolen (Folsomia candida, Xenylla corticalis, Sinella coeca, Proisotoma minuta) auf die Bodenparameter Gesamtkeimzahl, Pilzkeimzahl, Bodenatmung, Dehydrogenaseaktivität, Gehalt an organischem Kohlenstoff, Nitratgehalt, pH und Bodenfeuchtigkeit untersucht. Collembolen wurden dazu in unterschiedliches Substrat in verschiedenen Versuchsgefäßen eingesetzt. Es wurden auch die Effekte in autoklaviertem Substrat, bei Zugabe verschiedener organischer Substanzen sowie bei Beimpfung des Substrates mit ausgewählten Bodenpilzen überprüft. Der Collembolenbesatz bei Versuchsende war offenbar stark abhängig vom zur Verfügung stehenden organischen Material, weniger von den zu Beginn eingesetzten Tierzahlen. Dabei erwies sich die Beimpfung mit einem Bodenpilz als noch wirksamer als die Zugabe von Luzernemehl. Eine Verbreitung von Pilzen und Bakterien im Boden durch Collembolen wurde nachgewiesen. Wirkungsvoll war dies vor allem in autoklaviertem Substrat. Hier führte der Einsatz von Collembolen zu einer deutlichen Erhöhung der Gesamtkeimzahl, der Pilzkeimzahl, der Bodenatmung und der Dehydrogenaseaktivität. In nicht autoklaviertem Substrat gab es keine eindeutige Korrelation zwischen Collembolenbesatz zu Versuchsbeginn und Gesamtkeimzahl. Collembolen veränderten aber den zeitlichen Verlauf der Entwicklung der Gesamtkeimzahl. Die Pilzkeimzahlen wurden durch den Einsatz von Collembolen in nicht autoklaviertem Substrat je nach Versuchsdauer, Nährstoffangebot und Collembolendichte teils vermindert, teils erhöht. Für F. candida wurde bei 20oC eine Atmungsrate von 0,097µl O2 pro Individuum pro Stunde festgestellt. Die Bodenatmung veränderte sich durch den Einsatz von Collembolen nicht entsprechend der Atmungsrate der eingesetzten Individuen. Bei den meisten Versuchen hatte eine mittlere Besatzdichte den stärksten Effekt im Sinne einer Erhöhung der Bodenatmung, sehr hohe Besatzdichten führten dagegen zu einer weniger starken Erhöhung oder sogar Verminderung der Atmung. In einigen Versuchen wurde der pH durch Collembolenbesatz erhöht, wobei möglicherweise ein Zusammenhang mit der Förderung der Gesamtkeimzahl durch die Collembolen besteht. Durch Zugabe organischen Materials wurden die Gesamtkeimzahl und die Pilzkeimzahl ebenso wie die Atmungsrate und die Dehydrogenaseaktivität des Bodens erhöht. Die Erhöhung wurde durch den Einsatz von Collembolen noch weiter verstärkt. Einsatz von Collembolen führte bei Vorhandensein von organischem Material zudem sowohl zu erhöhter Stickstoffmineralisierung als auch zu vermehrter Kohlenstofffixierung. Die Beobachtungen zeigen, dass Mikrokosmosversuche im Labor eine wichtige Ergänzung zu Freilanduntersuchungen darstellen und zu einem besseren Verständnis der komplexen Beziehungen zwischen verschiedenen Bodenorganismen und Bodenparametern beitragen können. Einfache Gefäße wie Weckgläser und Reagenzgläser erwiesen sich als gut geeignet zur Bearbeitung der vorliegenden Fragestellungen.

In laboratory experiments the influence of collembolans (Folsomia candida, Xenylla corticalis, Sinella coeca and Proisotoma minuta) on the soil parameters of bacterial and fungal plate counts, soil respiration, dehydrogenase activity, content of organic carbon, content of nitrate, pH and soil moisture was studied. Collembolans were introduced into different soils in various test containers. Additional experiments investigated the effects of collembolans in autoclaved soils, in soils after addition of various organic substances and after soil-inoculation with selected fungi. At the end of the tests, the number of collembolans strongly depended on the availability of organic material, but less on the number of animals that were initially added. In this respect inoculation with a soil fungus proved to be even more effective than the addition of alfalfa powder. Under the influence of collembolans, a spreading of fungi and bacteria in the soil was observed. This was particularly effective in autoclaved substrate where the addition of collembolans resulted in significant increases of bacterial and fungal plate counts, soil respiration and dehydrogenase activity. In a non-autoclaved substrate no clear correlation between the number of collembolans at the beginning of the tests and bacterial plate counts was observed. However, collembolans changed the development of bacterial plate counts over time. Fungal plate counts were either reduced or increased by introduction of collembolans into non-autoclaved substrate, depending on the duration of the tests, the abundance of nutrients and the density of collembolans. At a temperature of 20°C, a respiration rate of 0,097ul O2 per individual per hour was determined for F. candida. After addition of collembolans, the soil respiration did not change corresponding to the respiration of the individuals added. In most of the tests an intermediate density of individuals resulted in the strongest elevation of soil respiration. In contrast, a very high density of collembolans generated a minor elevation or even resulted in a reduced soil respiration. In some experiments the pH increased after addition of collembolans. Possibly there is a connection with the increase of bacterial plate counts generated by the animals. Addition of organic material resulted in augmented bacterial and fungal plate counts as well as in increased respiration rates and dehydrogenase activities of the soils. These increases were even more pronounced in the presence of collembolans. When organic material was available, the addition of animals also resulted in a higher mineralization of nitrogen and increased fixation of carbon. The observations support the idea that microcosm experiments in the laboratory can be a very useful supplement to field studies and may result in a better understanding of the complex relationships between different organisms and characteristics of soils. Simple containers like preserve jars and test tubes were found to be very useful to conduct the described experiments.

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Abel, Kerstin: Wechselwirkungen zwischen Collembolen und verschiedenen Bodenparametern. 2006.

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