Short-term effect of targeted placements of sheep excrement on grassland in inner mongolia on soil and plant parameters

Grazing animal excrement plays an important role in nutrient cycling and redistribution in grazing ecosystems, due to grazing in large areas and return in small areas. To elucidate the changes to the soil and pasture caused by sheep urine, fresh dung, and compost patches, a short- term field experiment using artificially placed pats was set up in the autumn of 2003 in the Inner Mongolian steppe. Urine application significantly increased soil pH during the first 32 days in soil layers at depths of both 0 - 5 cm and 5 - 15 cm. Rapid hydrolysis of urea gave large amounts of urine- nitrogen ( N) as ammonium ( NH4+) in soil extracts and was followed by apparent nitrification from day 2. Higher inorganic N content in the urine- treated soil was found throughout the experiment compared with the control. No significant effects of sheep excrement on soil microbial carbon ( C) and soil microbial N was found, but microbial activities significantly increased compared with the control after application of sheep excrement. Forty- six percent of dung- N and 27% of compost- N were transferred into vegetation after the experiment. The results from this study suggest that large amounts of nutrients have been lost from the returned excrement patches in the degraded grassland of Inner Mongolia, especially from sheep urine- N.

Carbono da biomassa microbiana em solos de cerrado: comparacao dos metodos fumigacao-incubacao e fumigacao-extracao.

Dentre os metodos mais utilizados para determinacao do carbono da biomassa microbiana destacam-se: os de cloroformio-fumigacao-incubacao (CFI) e cloroformio-fumigacao-extracao (CFE). Trabalhos relatados na literatura tem comparado a eficiencia desses metodos em diversos locais. No entanto, para a regiao do cerrado nao existem informacoes a esse respeito. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiencia dos metodos CFE e CFI na determinacao do carbono da biomassa microbiana do solo (CBMS) em areas de cerrado sob cultura anual (rotacao soja-milho) e pastagem consorciada (Andropogon gayanus e Stylosanthes guianensis) e sob tres fitofisionomias - Mata de Galeria, Campo Sujo e Cerradao. Amostras de solo coletadas em duas profundidades, 0 a 5 cm e 5 a 20 cm, foram analisadas em quatro epocas: agosto de 1998, janeiro a agosto de 1999 e janeiro de 2000. Nas areas cultivadas, os resultados obtidos com os metodos CFE e CFI foram semelhantes independentemente dos tratamentos e das epocas amostradas; as pastagens consorciadas apresentaram maiores teores de CBMS do que as areas sob culturas anuais. A integracao profundidades x metodos foi significatica. Nao houve diferencas entre a profundidade 0 a 5 cm quando se utilizou o metodo CFI, mas as diferencas obtidas com o metodo CFE foram significativas. Os metodos CFI e CFE apresentaram as mesmas tendencias nas areas ativas, independentemente dos tratamentos, profundidades ou epocas analisados; a Mata de Galeria apresentou niveis de CBMS superiores aos do Cerradao e do Campo Sujo. As interacoes profundidades x metodos e epocas x metodos foram significativas devido ao fato de que as diferencas nos teores do carbono da bimassa microbiana, nas profundidades e epocas amostradas, foram mais acentuadas com o metodo CFE. Os resultados indicaram que os metodos CFI e CFE foram apropriados para determinacao da CBMS em solos de Cerrado sob cultivo e sob vegetacao nativa.

Arctic microorganisms respond more to elevated UV-B radiation than CO2

David Johnson, Colin D. Campbell, John A. Lee, Terry V. Callaghan and Dylan Gwynn-Jones (2002). Arctic microorganisms respond more to elevated UV-B radiation than CO2. Nature, 416 (6876) pp.82-83 Sponsorship: NERC / EU / Swedish Academy of Sciences RAE2008

Contenido de carbono orgánico y biomasa microbiana en un suelo sometido a distintas intensidades de cultivo

p.157-160

Gross and net nitrogen transformation rates and availability in late summer in tall shrub and birch hummock ecosystems of the Canadian low Arctic

Climate change is occurring most rapidly in the Arctic where warming has been twice as fast as the rest of the globe over the last few decades. Arctic soils contain a vast store of carbon and warmer arctic soils may mediate current atmospheric CO2 concentrations and global warming trends. Warmer soils could increase nutrient availability to plants, leading to increased primary production and sequestration of CO2. Presumably because of these effects of warming on shrub ecosystems, shrubs have been expanding across the arctic over the last 50 years, Arctic shrub expansion may track or cause changes in nutrient cycling and availability that favour growth of larger, denser shrubs. This study aimed at measuring gross and net nitrogen cycling rates, major soil nitrogen and carbon pool sizes, and elucidating controls on nutrient cycling and availability between a mesic birch (Betula nana) hummock tundra ecosystem and an ecosystem of dense, tall, birch (B. nana) shrubs. Nitrogen cycling and availability was enhanced at the tall shrub ecosystem compared to the birch hummock ecosystem. Net nitrogen immobilization by microbes was approximately threefold greater at the tall shrub ecosystem. This was in part because of larger microbial biomass nitrogen and carbon (interpreted as a larger microbial community) at the tall shrub ecosystem. Nitrogen inputs via litter were significantly larger at the tall shrub ecosystem and were hypothesized to be the major contributor to the higher dissolved organic and inorganic nitrogen pools in the soil at the tall shrub ecosystem. The results from this study suggest a positive feedback mechanism between litter nitrogen inputs and the enhancement of nitrogen cycling and availability as a driver of shrub expansion across the Arctic.

Use of a lux-marked rhizobacterium as a biosensor to assess changes in rhizosphere C flow due to pollutant stress

The flow of carbon from plant roots into soil supports a range of microbial processes and is therefore critical to ecosystem function and health. Pollution-induced stress, which influences rhizosphere C flow is of considerable potential importance, and therefore needs to be evaluated. This paper reports on a method, based on reporter gene technology, for quantifying pollutant effects on rhizosphere C flow. The method uses the lux-marked rhizobacterium Pseudomonas fluorescens, where bioluminescence output of this biosensor is directly correlated with the metabolic activity and reports on C flow in root exudate. Plantago lanceolata was treated with paraquat (representing a model pollutant stress) in a simple microcosm system. The lux-biosensor response correlated closely with C concentrations in the exudate and demonstrated that the pollutant stress increased the C flow from the plantago roots, 24 h after application of the herbicide. The lux-reporter system therefore potentially offers a technique for use in assessing the impact of pollutant stress on rhizosphere C flow through the soil microbial biomass.

Tracking the Fate of Microbially Sequestered Carbon Dioxide in Soil Organic Matter

The microbial contribution to soil organic matter (SOM) has recently been shown to be much larger than previously thought and thus its role in carbon sequestration may also be underestimated. In this study we employ C-13 ((CO2)-C-13) to assess the potential CO2 sequestration capacity of soil chemoautotrophic bacteria and combine nuclear magnetic resonance (NMR) with stable isotope probing (SIP), techniques that independently make use of the isotopic enrichment of soil microbial biomass. In this way molecular information generated from NMR is linked with identification of microbes responsible for carbon capture. A mathematical model is developed to determine real-time CO2 flux so that net sequestration can be calculated. Twenty-eight groups of bacteria showing close homologies with existing species were identified. Surprisingly, Ralstonia eutropha was the dominant group. Through NMR we observed the formation of lipids, carbohydrates, and proteins produced directly from CO2 utilized by microbial biomass. The component of SOM directly associated with CO2 capture was calculated at 2.86 mg C (89.21 mg kg(-1)) after 48 h. This approach can,differentiate between SOM derived through microbial uptake of CO2 and other SOM constituents and represents a first step in tracking the fate and dynamics of microbial biomass in soil.

Concentration effects of 1,2-dichlorobenzene on soil microbiology

The effect of increasing concentrations (65, 130, 325, 1,300, and 3,250 μg/g soil dry weight) of 1,2-dichlorobenzene (1,2-DCB) on the microbial biomass, metabolic potential, and diversity of culturable bacteria was investigated using soil microcosms. All doses caused a significant (p < 0.05) decrease in viable hyphal fungal length. Bacteria were more tolerant, only direct total counts in soils exposed to 3,250 μg/g were significantly (p < 0.05) lower than untreated controls, and estimates of culturable bacteria showed no response. Pseudomonads counts were stimulated by 1,2-DCB concentrations of up to 325 μg/g; above this level counts were similar to controls. Fatty acid methyl ester analysis of taxonomic bacterial composition reflected the differential response of specific genera to increasing 1,2-DCB concentrations, especially the tolerance of Bacillus to the highest concentrations. The shifts in community composition were reflected in estimates of metabolic potential assessed by carbon assimilation (Biolog) ability. Significantly fewer (p < 0.05) carbon sources were utilized by communities exposed to 1,2-DCB concentrations greater than 130 μg/g (<64 carbon sources utilized) than control soils (83); the ability to assimilate individual carbohydrates sources was especially compromised. The results of this study demonstrate that community diversity and metabolic potential can be used as effective bioindicators of pollution stress and concentration effects.

A critical review of labelling techniques used to quantify rhizosphere carbon-flow

The rhizosphere is a major sink for photo-assimilated carbon and quantifying inputs into this sink is one of the main goals of rhizosphere biology as organic carbon lost from plant roots supports a higher microbial population in the rhizosphere compared to bulk soil. Two fundamentally different¹⁴CO₂ labelling strategies have been developed to estimate carbon fluxes through the rhizosphere - continuous feeding of shoots with labelled carbon dioxide and pulse-chase experiments. The biological interpretation that can be placed on the results of labelling experiments is greatly biased by the technique used. It is the purpose of this paper to assess the advantages, disadvantages and the biological interpretation of both continuous and pulse labelling and to consider how to partition carbon fluxes within the rhizosphere. © 1994 Kluwer Academic Publishers.

The effect of soil pH on rhizosphere carbon flow of Lolium perenne

Perennial rye-grass plants were grown at 15°C in microcosms containing soil sampled from field plots that had been maintained at constant pH for the last 30 years. Six soil pH values were tested in the experiment, with pH ranging from 4.3-6.5. After 3 weeks growth in the microcosms, plant shoots were exposed to a pulse of ¹⁴C-CO₂. The fate of this label was determined by monitoring ¹⁴C-CO₂ respired by the plant roots/soil and by the shoots. The ¹⁴C remaining in plant roots and shoots was determined when the plants were harvested 7 days after receiving the pulse label. The amount of ¹⁴C (expressed as a percentage of the total ¹⁴C fixed by the plant) lost from the plant roots increased from 12.3 to 30.6% with increasing soil pH from 4.3 to 6. Although a greater percentage of the fixed ¹⁴C was respired by the root/soil as soil pH increased, plant biomass was greater with increasing soil pH. Possible reasons for observed changes in the pattern of ¹⁴C distribution are discussed and, it is suggested that changes in the soil microbial biomass and in plant nitrogen nutrition may, in particular be key factors which led to increased loss of carbon from plant roots with increasing soil pH. © 1990 Kluwer Academic Publishers.

Carbon/Nitrogen Ratio Optimization and Periphyton Development on the Production and Sustainability of Penaeus Monodon(Fabricius)in Extensive Culture System

Controlling the inorganic nitrogen by manipulating carbon / nitrogen ratio is a method gaining importance in aquaculture systems. Nitrogen control is induced by feeding bacteria with carbohydrates and through the subsequent uptake of nitrogen from the water for the synthesis of microbial proteins. The relationship between addition of carbohydrates, reduction of ammonium and the production of microbial protein depends on the microbial conversion coefficient. The carbon / nitrogen ratio in the microbial biomass is related to the carbon contents of the added material. The addition of carbonaceous substrate was found to reduce inorganic nitrogen in shrimp culture ponds and the resultant microbial proteins are taken up by shrimps. Thus, part of the feed protein is replaced and feeding costs are reduced in culture systems.The use of various locally available substrates for periphyton based aquaculture practices increases production and profitability .However, these techniques for extensive shrimp farming have not so far been evaluated. Moreover, an evaluation of artificial substrates together with carbohydrate source based farming system in reducing inorganic nitrogen production in culture systems has not yet been carried-out. Furthermore, variations in water and soil quality, periphyton production and shrimp production of the whole system have also not been determined so-far.This thesis starts with a general introduction , a brief review of the most relevant literature, results of various experiments and concludes with a summary (Chapter — 9). The chapters are organised conforming to the objectives of the present study. The major objectives of this thesis are, to improve the sustainability of shrimp farming by carbohydrate addition and periphyton substrate based shrimp production and to improve the nutrient utilisation in aquaculture systems.

Aspekte des Prozesses der N-Freisetzung aus Humus-Vorratsabbau

In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen von Umweltveränderungen in einem N-gesättigten Buchenwaldökosystem über Basalt (Braunerde) untersucht. Unter veränderten Umweltbedingungen sind hier vor allem Bestandesdachauflösung, immissions- oder waldbaulich bedingt, und Klimaveränderung zu verstehen, die eine Erwärmung des Oberbodens zur Folge haben. Die Änderungen der Umweltbedingungen werden in diesem Versuchsansatz durch einen waldbaulichen Eingriff simuliert, durch den eine Bestandeslücke entsteht, die in einer Erwärmung des Bodens resultieren und damit den Wasser- und Elementhaushalt insgesamt beeinflussen. Es wird deutlich, dass die in der vorliegenden Arbeit untersuchten Flächen als N-gesättigt bezeichnet werden können, da die N-Verluste aus dem System die Größe der Einträge überschreiten. In der Folge ist es zu einer Entkopplung des Stoffhaushalts und damit zu erhöhter N-Mobilisierung gekommen. Diese konnte vor allem im hydrologischen Jahr 1996 dokumentiert werden; der Überschuss-N-Output liegt auf der Auflichtungsfläche bei bis zu 50 kg N/(ha*a)! Die beobachteten hohen N-Austräge erfolgten trotz eines ebenfalls beobachteten Anwachsens des mikrobiellen Stickstoff-Pools und des Aufwachsens einer krautigen und strauchigen Vegetation auf der Auflichtungsfläche. Im Jahresgang konnten auf der Auflichtungsfläche in 0 - 30 cm Bodentiefe maximale Änderungen im Nmic-Vorrat von 130 kg N/(ha*a) beobachtet werden. Das im Frühjahr beginnende quantitative Anwachsen des mikrobiellen Stickstoff-Pools mit dem Jahresgang zeigt vor allem dessen Temperaturabhängigkeit auf. Die am Ende der Vegetationsperiode deutlich ansteigenden Austragsraten zeigen jedoch an, dass der freigesetzte Stickstoff auch von den Mikroorganismen nicht dauerhaft im System gehalten werden kann, da mit fallender Temperatur auch die Mikroorganismen absterben und der in ihrer Biomasse gespeicherte Stickstoff freigesetzt wird. Aufwachsende Vegetation auf der Auflichtungsfläche konnte einen Großteil des Netto-Stickstoff-Jahreseintrages aufnehmen. Da die "Netto-Jahres-Mineralisation" 1996 leicht über der Wurzelaufnahme liegt, verbleibt ein Rest, der nicht von der aufwachsenden krautigen Vegetation der Auflichtungsfläche aufgenommen werden kann. Ergebnis ist damit, dass die auf Lochhieben aufwachsende krautige und strauchige Vegetation eine temperaturbedingte Stickstoffmobilisierung nur teilweise kompensieren kann. Allein aufwachsende verholzende Vegetation kann Stickstoff langfristig im System binden.

Die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberfläche und Rhizosphäre in ihrer Bedeutung für Stoffumsätze in Böden

Im Vordergrund der Arbeit stand die Erfassung der mikrobiellen Biomasse bzw. Residualmasse an der Wurzeloberfläche, im Rhizosphärenboden und im umgebenden Boden. Durch den Vergleich von verschiedenen Methoden zur Erfassung der mikrobiellen Biomasse wurden die Gehalte von pilzlichem und bakteriellem Kohlenstoff an der Rhizoplane und in der Rhizosphäre quantifiziert. Dabei wurde die Fumigations-Extraktions-Methode zur Erfassung der mikrobiellen Biomasse eingesetzt. Ergosterol diente als Indikator für die pilzliche Biomasse und die Aminozucker Glucosamin und Muraminsäure sollten Aufschluss geben über die bakterielle und pilzliche Biomasse bzw. Residualmasse in den drei Probenfraktionen. Dazu wurden Umrechnungsfaktoren erstellt, die zur Berechnung des bakteriellen und pilzlichen Kohlenstoffs aus den Gehalten von Muraminsäure und Pilz-Glucosamin dienten. Die Bestimmung von Aminozuckern wurde insoweit modifiziert, dass sowohl in Boden- als auch in Wurzelhydrolysaten die Messung von Glucosamin, Galactosamin, Muraminsäure und Mannosamin gleichzeitig als automatisiertes Standardverfahren mit Hilfe der HPLC erfolgen konnte. Es wurden drei Gefäßversuche durchgeführt: Im ersten Versuch wurde der Einfluss der Pflanzenart auf die mikrobielle Besiedlung der Wurzeloberflächen untersucht. Dabei wurden Wurzeln und Rhizosphärenboden von 15 verschiedenen Pflanzenarten miteinander verglichen. Im zweiten Versuch stand der Einfluss der mikrobiellen Biomasse eines Bodens auf die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberflächen im Vordergrund. Deutsches Weidelgras (Lolium perenne L.) wurde auf sieben verschiedenen Böden angezogen. Bei den Böden handelte es sich um sechs Oberböden, die sich hinsichtlich des Bodentyps und der Bewirtschaftungsform voneinander unterschieden, und einen Unterboden. Im dritten Versuch wurde die mikrobielle Besiedlung von Wurzeln nach teilweiser und vollständiger Entfernung der oberirdischen Biomasse beobachtet. Welsches Weidelgras (Lolium multiflorum Lam.) wurde 24 Tage nach der Aussaat beschnitten. Anschließend wurde über einen Versuchszeitraum von acht Tagen die mikrobielle Besiedlung an den Wurzeln und in den Bodenfraktionen bestimmt. Es bestätigte sich, dass der Einfluss der einzelnen Pflanzenart von entscheidender Bedeutung für die mikrobielle Besiedlung von Wurzeln ist. Bei fast allen Pflanzen wurde die mikrobielle Biomasse an den Wurzeln von Pilzen dominiert. Das Verhältnis von pilzlichem zu bakteriellem Kohlenstoff an den Wurzeln der 15 Pflanzenarten lag im Mittel bei 2,6. Bei der Betrachtung verschiedener Böden zeigte sich, dass die mikrobielle Besiedlung in tieferen Bodenschichten signifikant niedriger ist als in den Oberböden. Dabei war der Pilzanteil an der mikrobiellen Biomasse im Unterboden deutlich erhöht. Der Vergleich der Oberböden untereinander ergab, dass sowohl der Bodentyp als auch die Bewirtschaftungsform einen signifikanten Einfluss auf mikrobielle Besiedlung ausüben. Durch die teilweise oder vollständige Entfernung der oberirdischen Biomasse wurde eine Veränderung der mikrobiellen Besiedlung an den Wurzeln beobachtet. Das Verhältnis von pilzlichem zu bakteriellem Kohlenstoff sank in dem Versuchszeitraum von 2,5 auf 1,4. Dabei war die Förderung der Pilze in der Variante mit teilweise entfernter oberirdischer Biomasse relativ größer als in der Variante mit vollständig entfernter oberirdischer Biomasse. Entgegen der weit verbreiteten Annahme, dass bei den wurzelbesiedelnden Mikroorganismen die Bakterien gegenüber den Pilzen dominieren, zeigten die Ergebnisse ein gegensätzliches Bild. In allen drei Versuchen ergab sich gleichermaßen, dass sowohl im Boden als auch an den Wurzeln die Pilze gegenüber den Bakterien dominieren.

Root effects on the turnover of grain legume residues in soil

Das Ziel dieser Arbeit war, die Einflüsse von Wurzeln und Rhizodeposition auf den Umsatz von Körnerleguminosenresiduen und damit verknüpfte mikrobielle Prozesse zu untersuchen. In einem integrierten Versuch wurden Ackerbohne (Vicia faba L.), Erbse (Pisum sativum L.) und Weiße Lupine (Lupinus albus L.) untersucht. Der Versuch bestand aus drei Teilen, zwei Gefäß-Experimenten und einem Inkubationsexperiment, in denen ausgehend von einem Gefäß-Experiment derselbe Boden und dasselbe Pflanzenmaterial verwendet wurden. In Experiment I wurde die Stickstoff-Rhizodeposition der Körnerleguminosenarten, definiert als wurzelbürtiger N nach dem Entfernen aller sichtbaren Wurzeln im Boden, gemessen und der Verbleib des Rhizodepositions-N in verschiednenen Bodenpools untersucht. Dazu wurden die Leguminosen in einem Gefäßversuch unter Verwendung einer in situ 15N-Docht-Methode mit einer 15N Harnstofflösung pulsmarkiert. In Experiment II wurde der Umsatz der N-Rhizodeposition der Körnerleguminosen und der Einfluss der Rhizodeposition auf den anschließenden C- und N-Umsatz der Körnerleguminosenresiduen in einem Inkubationsexperiment untersucht. In Experiment III wurde der N-Transfer aus den Körnerleguminosenresiduen einschließlich N-Rhizodeposition in die mikrobielle Biomasse und die Folgefrüchte Weizen (Triticum aestivum L.) und Raps (Brassica napus L.) in einem Gewächshaus-Gefäßversuch ermittelt. Die in situ 15N Docht-Markierungs-Methode wies hohe 15N Wiederfindungsraten von ungefähr 84 Prozent für alle drei Leguminosenarten auf und zeigte eine vergleichsweise homogene 15N Verteilung zwischen verschiedenen Pflanzenteilen zur Reife. Die Wurzeln zeigten deutliche Effekte auf die N-Dynamik nach dem Anbau von Körnerleguminosen. Die Effekte konnten auf die N-Rhizodeposition und deren anschließenden Umsatz, Einflüsse der Rhizodeposition von Körnerleguminosen auf den anschließenden Umsatz ihrer Residuen (Stängel, Blätter, erfassbare Wurzeln) und die Wirkungen nachfolgender Nichtleguminosen auf den Umsatzprozess der Residuen zurückgeführt werden: Die N-Rhizodeposition betrug zur Reife der Pflanzen bezogen auf die Gesamt-N- Aufnahme 13 Prozent bei Ackerbohne und Erbse und 16 Prozent bei Weißer Lupine. Bezogen auf den Residual N nach Ernte der Körner erhöhte sich der relative Anteil auf 35 - 44 Prozent. Die N-Rhizodeposition ist daher ein wesentlicher Pool für die N-Bilanz von Körnerleguminosen und trägt wesentlich zur Erklärung positiver Fruchtfolgeeffekte nach Körnerleguminosen bei. 7 - 21 Prozent des Rhizodepositions-N wurden als Feinwurzeln nach Nasssiebung (200 µm) wiedergefunden. Nur 14 - 18 Prozent des Rhizodepositions-N wurde in der mikrobiellen Biomasse und ein sehr kleiner Anteil von 3 - 7 Prozent in der mineralischen N Fraktion gefunden. 48 bis 72 Prozent der N-Rhizodeposition konnte in keinem der untersuchten Pools nachgewiesen werden. Dieser Teil dürfte als mikrobielle Residualmasse immobilisiert worden sein. Nach 168 Tagen Inkubation wurden 21 bis 27 Prozent des Rhizodepositions-N in den mineralisiert. Der mineralisierte N stammte im wesentlichen aus zwei Pools: Zwischen 30 Prozent und 55 Prozent wurde aus der mikrobiellen Residualmasse mineralisiert und eine kleinere Menge stammte aus der mikrobielle Biomasse. Der Einfluss der Rhizodeposition auf den Umsatz der Residuen war indifferent. Durch Rhizodeposition wurde die C Mineralisierung der Leguminosenresiduen nur in der Lupinenvariante erhöht, wobei der mikrobielle N und die Bildung von mikrobieller Residualmasse aus den Leguminosenresiduen in allen Varianten durch Rhizodepositionseinflüsse erhöht waren. Das Potential des residualen Körnerleguminosen-N für die N Ernährung von Folgefrüchten war gering. Nur 8 - 12 Prozent des residualen N wurden in den Folgenfrüchten Weizen und Raps wiedergefunden. Durch die Berücksichtigung des Rhizodepositions-N war der relative Anteil des Residual-N bezogen auf die Gesamt-N-Aufnahme der Folgefrucht hoch und betrug zwischen 18 und 46 Prozent. Dies lässt auf einen höheren N-Beitrag der Körnerleguminosen schließen als bisher angenommen wurde. Die residuale N-Aufnahme von Weizen von der Blüte bis zur Reife wurde durch den Residual-N gespeist, der zur Blüte in der mikrobiellen Biomasse immobilisiert worden war. Die gesamte Poolgröße, Residual-N in der mikrobiellen Biomasse und in Weizen, veränderte sich von der Blüte bis zur Reife nicht. Jedoch konnte ein Rest von 80 Prozent des Residual-N in keinem der untersuchten Pools nachgewiesen werden und dürfte als mikrobielle Residualmasse immobilisiert worden sein oder ist noch nicht abgebaut worden. Die zwei unterschiedlichen Folgefrüchte - Weizen und Raps - zeigten sehr ähnliche Muster bei der N-Aufnahme, der Residual-N Wiederfindung und bei mikrobiellen Parametern für die Residuen der drei Körnerleguminosenarten. Ein differenzierender Effekt auf den Umsatz der Residuen bzw. auf das Residual-N-Aneignungsvermögen der Folgefrüchte konnte nicht beobachtet werden.

Produktion und Nutzung von mikrobiellen Residuen als labile Zwischenspeicher für Nährstoffe

Mit dem Ziel, die Bildung und den Verbrauch von mikrobiellen Residuen zu ermitteln, wurden zwei Inkubationsversuche durchgeführt. Die Versuchsdauer betrug jeweils 67 Tage, wobei an den Tagen 5, 12, 33, 38, 45 und 67 Proben entnommen und auf Ct, Cmik, CO2 sowie die δ13C-Werte, Nt, Nmin und Ergosterol untersucht wurden. In Versuch 1 wurden als leicht umsetzbare Kohlenstoffquelle 3 mg C4-Kohlenstoff g-1Boden in Form von Rohrzucker bzw. Maiscellulose und als N-Ausgleich 200 µg NH4NO3-N g-1Boden hinzugegeben. Der verwendete Boden war ein Lößboden. In Versuch 2 wurden 3 mg C4-Kohlenstoff g-1Boden in Form von Rohrzucker und 100 µg NH4NO3-N g-1Boden in den Boden eingearbeitet. Als Substrat wurde hier ein gebrannter Lößboden verwendet. Bei beiden Versuchen erfolgte an Tag 33 nochmals eine Zugabe von 3 mg C3-Kohlenstoff g-1Boden in Form von Cellulose. Die Zugabe des C4-Kohlenstoffs führte in beiden Versuchen zu einer Zunahme des C4-Anteils in der mikrobiellen Biomasse. Insgesamt wurden im ersten Versuch ca. 78 % des C4-Kohlenstoffs und im zweiten Versuch ca. 64 % mineralisiert. In Versuch 1 wurde bei der Rohrzuckervariante der größte Teil an C4-C innerhalb der ersten 5 Tage mineralisiert, in der Cellulosevariante konnte dagegen eine geringere, aber länger anhaltende Mineralisation bis Tag 33 beobachtet werden. Dies sowie die Entwicklung des C4-C der mikrobiellen Biomasse deuten darauf hin, dass die Cellulose erst zu diesem Zeitpunkt vollständig umgesetzt war, der Rohrzucker dagegen aber schon nach 5 Inkubationstagen. Der Anteil an C4-C in den mikrobiellen Residuen lag an Tag 33 bei 28 % (Cellulosevariante) bzw. 22 % (Rohrzuckervariante) des zugegebenen C4-Kohlenstoffs. Dagegen lag im zweiten Versuch der Anteil an C4-Kohlenstoff in den mikrobiellen Residuen bei 40 %. In Versuch 1 führte die Zugabe der C3-Cellulose an Tag 33 nicht zu einem Verbrauch von mikrobiellen Residuen, im Versuch 2 hingegen zu einer signifikanten Abnahme. Der zugegebene Stickstoff wurde in beiden Versuchen durch die Zugabe des Rohrzuckers in hohen Anteilen immobilisiert, aber nur in geringem Umfang in die mikrobielle Biomasse inkorporiert. An Tag 33 lag der Anteil Stickstoff in den mikrobiellen Residuen bei 52 % (Versuch 1) bzw. 84 % (Versuch 2) des zugegebenen Stickstoffs. In Versuch 1 setzte nach 33 Tagen eine Remineralisation des immobilisierten Stickstoffs ein, unabhängig von der Zugabe der C3-Cellulose. In Versuch 2 wurde der immobilisierte Stickstoff zu keinem Zeitpunkt remineralisiert. Die Zugabe der C3-Cellulose führte hier nicht zu einer Remineralisation des immobilisierten Stickstoffs. Es bestätigte sich die Annahme, dass durch die Zugabe von leicht umsetzbaren Kohlstoffsubstraten die Bildung von mikrobiellen Residuen gesteigert werden kann. Die zweite Annahme, dass durch die Zugabe von N-freiem Substrat, hier C3-Cellulose, die mikrobiellen Residuen bevorzugt abgebaut werden, konnte nicht bestätigt werden.