Organismen im Lebendverbau: Voraussetzungen und Funktionen

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Organismen im Lebendverbau: Voraussetzungen und Funktionen

Author(s):

Graf, Frank Publication Date:

2002

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https://doi.org/10.3929/ethz-a-004323716

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1. E i n l e i t u n g

D i e S t a b i l i s i er u n g u n d R en a t u r i er u n g er o s i o n s - u n d r u t s c h g ef ä h r d et er G eb i et e i s t i n s b es o n d er e i m H i n b l i c k a u f d en S c h u t z v o r N a t u r er ei g n i s s en v o n ä u s s er s t er W i c h t i g k ei t ( F l o r i n et h 1 9 9 5 ) . N e- b en t ec h n i s c h en M a s s n a h m en , w el c h e h ä u f i g u n u m g ä n g l i c h s i n d ( B ö l l et a l . 1 9 9 9 ) , s p i el t d i e W i ed er h er s t el l u n g ei n er s t a n d o r t g er ec h t en V eg e- t a t i o n s d ec k e ei n e en t s c h ei d en d e R o l l e f ü r en t - w i c k l u n g s f ä h i g e u n d l a n g f r i s t i g s t a b i l e N a t u r s y s - t em e. D a s E t a b l i er en ei n er f u n k t i o n s t ü c h t i g en P f l a n z en d ec k e w i r d j ed o c h d u r c h d i e p r o b l em a - t i s c h en B o d en - s o w i e W a s s er - u n d N ä h r s t o f f - v er h ä l t n i s s e a u f E r o s i o n s - u n d R u t s c h f l ä c h en s t a r k er s c h w er t ( B u n z a 1 9 8 4 , M o s i m a n n 1 9 8 3 ) . U n t er s o l c h w i d r i g en B ed i n g u n g en k ö n n en s i c h s el b s t P i o n i er g eh ö l z e w i e W ei d en u n d E r l en , w el c h e i m L eb en d v er b a u b ev o r z u g t ei n g es et z t w er d en , k a u m d u r c h s et z en . D a m i t P f l a n z en ü b er h a u p t g ed ei h en k ö n n en , i s t ei n f u n k t i o n s - t ü c h t i g es K ei m b eet es s en t i el l . E i n s o l c h es w i e- d er u m s et z t ei n g ew i s s es M a s s a n p ed o l o g i s c h er E n t w i c k l u n g v o r a u s . E r s t ei n i n t a k t es K ei m b eet k a n n d i e V er a n k er u n g s f u n k t i o n d er W u r z el n s o - w i e d i e W a s s er - u n d N ä h r s t o f f v er s o r g u n g g a r a n - t i er en . A n ex t r em en S t a n d o r t en r es u l t i er t s o m i t ei n e D i s k r ep a n z z w i s c h en d en A n f o r d er u n g en d er P f l a n z en a n d a s S u b s t r a t u n d d er a k t u el l en S i t u a t i o n z u m Z ei t p u n k t d es i n g en i eu r b i o l o g i - s c h en E i n g r i f f es . N eu en t s t a n d en e, o b er f l ä c h en - n a h e B er ei c h e r ez en t er R u t s c h u n g en , s t a r k er o - s i v er B ö d en s o w i e n eu a n g el eg t er g es c h ü t t et er B ö s c h u n g en en t s p r ec h en i m S i n n e d er k l a s s i - s c h en P ed o l o g i e d em ” Z ei t p u n k t N u l l ” f ü r d i e E n t w i c k l u n g d es B o d en s ( H a r t g e 1 9 8 5 ) u n d d es - s en L eb ew el t . A l s l o g i s c h e K o n s eq u en z m u s s a l - s o ei n H a u p t a n l i eg en d es L eb en d v er b a u s d i e E n t w i c k l u n g d er B o d en m a t r i x u n d d er en S t a b i l i - s i er u n g s ei n s o w i e d i e A k k u m u l a t i o n v o n W a s s er u n d N ä h r s t o f f en . N a t u r g em ä s s l i eg t d i e V er a n t - w o r t u n g d a f ü r g r ö s s t en t ei l s b ei d en B o d en m i - k r o o r g a n i s m en , i n s b es o n d er e b ei B a k t er i en u n d P i l z en , w el c h e a l s B a u m ei s t er s t a b i l er B o d en - a g g r eg a t e d i e B o d en s t r u k t u r m i t en t w i c k el n u n d g l ei c h z ei t i g w i c h t i g e P r o z es s e i m W a s s er - u n d N ä h r s t o f f k r ei s l a u f s t eu er n . F ü r d en L eb en d - v er b a u b i l d en d i es e v er s t ec k t en W i n z l i n g e s o z u - s a g en V o r a u s s et z u n g u n d L eb en s v er s i c h er u n g

z u g l ei c h ( L y n c h & B r a g g 1 9 8 5 , M i l l er & J a s t r o w 1 9 9 0 ) . I n n er h a l b d er en o r m en V i el f a l t a n b o d en - b i l d en d en M i k r o o r g a n i s m en s p i el en d i e M y k o r - r h i z a p i l z e ei n e S c h l ü s s el r o l l e ( G r a f & G er b er 1 9 9 7 ) . A l s s y m b i o t i s c h e P a r t n er f a s t a l l er P f l a n - z en ü b er n eh m en s i e es s en t i el l e F u n k t i o n en , s o - w o h l i n B ez u g a u f d i e P f l a n z en er n ä h r u n g a l s a u c h i m B er ei c h e d er B o d en en t w i c k l u n g ( M i l l er

& J a s t r o w 1 9 9 2 , S m i t h & R ea d 1 9 9 7 , T i s d a l l et a l . 1 9 9 7 ) . S i e s i n d s o m i t B i n d eg l i ed er z w i s c h en B o d en u n d P f l a n z en u n d m a s s g eb l i c h a n d er E n t w i c k l u n g b ei d er b et ei l i g t . E i n i n t a k t es „ M y - k o r r h i z a f u n d a m en t “ g eh ö r t d es h a l b z u r V o r a u s - s et z u n g f ü r l a n g f r i s t i g er f o l g r ei c h e I n g en i eu r b i o - l o g i e ( G r a f 1 9 9 8 ) .

2 . R u t s c h u n g s m e c h a n i s m e n u n d M a s s n a h m e n

R u t s c h u n g en a n H ä n g en u n d B ö s c h u n g en k ö n - n en a u f v er s c h i ed en e U r s a c h en z u r ü c k g ef ü h r t w er d en . A n t h r o p o g en e E i n g r i f f e i n n a t ü r l i c h e B o d en s y s t em e s p i el en d a b ei ei n e w es en t l i c h e R o l l e. G r o s s f l ä c h i g e R o d u n g en , Ä n d er u n g o d er I n t en s i v i er u n g d er B ew i r t s c h a f t u n g s f o r m s o w i e H o c h - u n d T i ef b a u a k t i v i t ä t en k ö n n en d i e S t a b i l i - t ä t ei n es H a n g es o d er ei n er B ö s c h u n g m a s s g eb - l i c h r ed u z i er en . A n d er er s ei t s k a n n es a u c h o h n e o f f en s i c h t l i c h en ä u s s er en A n l a s s z u R u t s c h u n g en k o m m en , i n G eb i et en , w el c h e w ä h r en d v i el er J a h r e s t a b i l w a r en . S o l c h e E r ei g n i s s e s i n d en t w e- d er a u f ei n z ei t w ei l i g es A n w a c h s en d es P o r en - w a s s er d r u c k es z u r ü c k z u f ü h r en o d er a u f ei n e k o n t i n u i er l i c h f o r t s c h r ei t en d e V er m i n d er u n g d er B o d en f es t i g k ei t ( B ö l l 1 9 9 7 ) . I m l et z t er en F a l l s i n d E r o s i o n s -R u t s c h v o r g ä n g e v o n b es o n d er er B ed eu t u n g . D i e P r o z es s e d er E r o s i o n l a s s en s i c h g r o b i n z w ei S c h r i t t e u n t er t ei l en . I m er s t en w er - d en d i e B o d en a g g r eg a t e d u r c h d i e k i n et i s c h e E n er g i e d er R eg en t r o p f en z er s c h l a g en . E s b i l d et s i c h h i er d u r c h t r a n s p o r t i er b a r es F ei n m a t er i a l , d a s i m z w ei t en S c h r i t t m i t d em O b er f l ä c h en w a s s er z u s a m m en m i t b er ei t s v o r h a n d en em L o c k er m a - t er i a l h a n g a b w ä r t s f l i es s t . D a b ei k a n n d a s s t r ö - m en d e W a s s er w ei t er e T ei l c h en a b s c h er en . L o s -

gelöste Ton- u nd S i lttei lc h en k önnen z u d em d i e P or en i n d en ob er sten M i lli m eter n d es B od ens v er stop f en. D i ese V er si egelu ng senk t d i e I nf i ltr a - ti onsr a te u nd er h öh t d en O b er f lä c h ena b f lu ss, w a s d essen E r osi onsk r a f t z u sä tz li c h f ör d er t. I m L a u f e d er Z ei t ( J a h r e, J a h r z eh nte) ni m m t so d i e F esti gk ei t d es B od ens v on d er O b er f lä c h e h er k onti nu i er li c h a b . N a c h f olgend a u f tr etend e B o- d enb ew egu ngen ( A b glei ten ob er f lä c h enna h er S c h i c h ten) , legen neu e P a r ti en h oh er F esti gk ei t f r ei , w elc h e d a nn w i ed er u m d en E i nf lü ssen v on V er w i tter u ng u nd E r osi on a u sgesetz t w er d en.

S olc h e M ec h a ni sm en sp i elen si c h h ä u f i g i n a n si c h sta nd f esten, ni c h tb i nd i gen B öd en a b u nd d i e a ngesp r oc h enen P r oz esse sc h r ei ten f or t, b i s si c h ei ne N ei gu ng ei ngestellt h a t, w elc h e d er neu en F esti gk ei t entsp r i c h t ( B öll 1 9 9 7 ) .

E r osi ons- u nd V er w i tter u ngsp r oz esse i m O b er - f lä c h enb er ei c h sp i elen ei ne w i c h ti ge R olle b ei d er E ntsteh u ng u nd E ntw i c k lu ng v on R u tsc h h ä ngen u nd R u nsen. D er O b er f lä c h ensc h u tz i st entsp r e- c h end ei n ä u sser st w i c h ti ger B esta nd tei l d er S ta - b i li si er u ngsm a ssna h m en. E i n v or d r i ngli c h es Z i el b esteh t d esh a lb i n d er d a u er h a f ten W i ed er b e- p f la nz u ng k a h ler E r osi onsf lä c h en. D a f ü r steh en v er sc h i ed ene M eth od en d es L eb end v er b a u s z u r V er f ü gu ng, w elc h e j e na c h S c h a d ener ei gni s, G e- lä nd ef or m u nd P f la nz enw a h l z u m E i nsa tz k om - m en ( M or ga n & R i c k son 1 9 9 5 , S c h i ec h tl 1 9 7 3 ) . D i e w oh l a m h ä u f i gsten a ngew end eten V er -

b a u u ngsty p en si nd d er B u sc h la genb a u , b ei d em nu r a u ssc h la gf ä h i ge G eh ölz e ( z . B . W ei d en) v er - w end et w er d en u nd d er H ec k enb u sc h la genb a u , w o z u sä tz li c h b ew u r z elte A r ten ( z . B . E r len) ei n- gesetz t w er d en. A lle tec h ni sc h en M a ssna h m en z u r S ta b i li si er u ng ( H a ngf u ss-S i c h er u ng, R ed u k - ti on d er H a ngnei gu ng, E ntw ä sser u ngsm a ssna h - m en, etc . ) si nd v on B egi nn w eg a u f d i e na c h h a l- ti ge W i ed er b estoc k u ng h i n a u sz u r i c h ten u nd h a - b en d er V er b esser u ng d er S ta nd or tb ed i ngu ngen z u d i enen ( A b b . 1 ) . D i e S c h u tz w i r k u ng d er P f la nz en w i r d er st m ögli c h , w enn w ä h r end d er E ta b li er u ngsp h a se d er V egeta ti on, i nsb esond er e d er A u sb i ld u ng d es W u r z elw er k es, k ei ne ( od er nu r ger i nge) B od enb ew egu ngen sta ttf i nd en so- w i e d i e B ea nsp r u c h u ng d u r c h W a sser , G esc h i e- b e, S tei nsc h la g od er S c h nee ger i ng i st ( B öll 1 9 9 7 ) .

D i e tec h ni sc h en M a ssna h m en b i ld en b ei d er S ta - b i li si er u ng v on R u tsc h h ä ngen u nd R u nsen of t d i e V or a u ssetz u ng z u r er f olgr ei c h en W i ed er b e- p f la nz u ng. D er a u sser or d entli c h w i c h ti ge u nd d a u er h a f te O b er f lä c h ensc h u tz i st j ed oc h d en P f la nz en v or b eh a lten. Z u d em i st d i e W i r k u ngs- w ei se d er B a u w er k e p u nk tw ei se od er li nea r u nd z ei tli c h b egr enz t. F ü r ei ne la ngf r i sti ge S ta b i li si e- r u ng i st d esh a lb ei ne i nta k te V egeta ti on m i t ent- sp r ec h end gu t a u sgeb i ld etem W u r z elw er k ent- sc h ei d end .

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3. D e r B o d e n n a c h E r o s i o n u n d R u t - s c h u n g e n

N a c h E r o s i o n s - u n d R u t s c h u n g s er ei g n i s s en b l ei - b en s eh r ei n s ei t i g e S u b s t r a t v er h ä l t n i s s e z u r ü c k , w el c h e s i c h ä u s s er s t l eb en s f ei n d l i c h p r ä s en t i er en ( C er n u s c a 1 9 8 4 , G r a f & G er b er 1 9 9 7 ) . A u f g r u n d d er Z er s t ö r u n g v o n P f l a n z en d ec k e u n d O b er - b o d en s i n d d i e d a v o n b et r o f f en en G eb i et e m a s - s i v en A u s w a s c h u n g s p r o z es s en s o w i e f o r t s c h r ei - t en d en B o d en b ew eg u n g en a u s g es et z t ( B u n z a 1 9 8 4 ) . D er er h ö h t e W a s s er a b f l u s s s o w i e z u s ä t z - l i c h e E r o s i o n s p r o z es s e f ü h r en z u m a r k a n t er A u s w a s c h u n g v o n S p o r en u n d Ü b er d a u er u n g s - o r g a n en d er M i k r o o r g a n i s m en u n d s o m i t z u w ei - t er en V er l u s t en a n B i o m a s s e u n d i n s b es o n d er e m i k r o b i el l em R ek o l o n i s i er u n g s p o t en t i a l ( A m a - r a n t h u s & T r a p p e 1 9 9 3 , K r o p p & L a n g l o i s 1 9 9 0 ) . F o l g l i c h f eh l en d i e o b l i g a t en S y m b i o s e- p a r t n er , i n s b es o n d er e d i e M y k o r r h i z a p i l z e, d i e f ü r f a s t a l l e P f l a n z en es s en t i el l s i n d u n d o h n e d i e s i c h i n d en m ei s t en F ä l l en ei n e n eu e V eg et a - t i o n s s c h i c h t n u r s p ä r l i c h u n d l a n g s a m en t w i c k el t . D i e r es u l t i er en d en n eu en B o d en o b er f l ä c h en w ei - s en i m V er g l ei c h z u m U r s p r u n g s m a t er i a l h ä u f i g ei n e h ö h er e D i c h t e a u f , d a s i e z u v o r u n t er d er L a s t d er d a r ü b er l i eg en d en S c h i c h t en l a g en . D i es e S i t u a t i o n i s t i m Z u s a m m en h a n g m i t W u r z el b i l - d u n g u n d P f l a n z en w a c h s t u m ei n en t s c h ei d en d er N a c h t ei l u n d v er z ö g er t d i e E t a b l i er u n g ei n er V e- g et a t i o n s d ec k e i n b et r ä c h t l i c h em M a s s e ( B ö l l &

G er b er 1 9 8 6 ) . Z u d em w i r d d i e G es c h w i n d i g k ei t d er B o d en d u r c h l ü f t u n g v er r i n g er t u n d s o m i t d i e Z er s et z u n g o r g a n i s c h er S u b s t a n z g eh em m t , w a s s i c h n eg a t i v a u f d i e N ä h r s t o f f b i l a n z a u s w i r k t ( M o s er et a l . 1 9 8 7 ) . N eb en d er D u r c h w u r z el b a r - k ei t u n d B o d en b el ü f t u n g s i n d w ei t er e f ü r d a s P f l a n z en w a c h s t u m w i c h t i g e F a k t o r en , w i e W a s - s er - u n d N ä h r s t o f f a n g eb o t , en t s c h ei d en d v o n d er K ö r n u n g d es B o d en s a b h ä n g i g . D er er h ö h t e W a s s er a b f l u s s u n d M a t er i a l a b t r a n s p o r t b ew i r k t ei n en m a s s i v en V er l u s t d er S a n d - u n d S i l t a n t ei l e s o w i e d er T o n f r a k t i o n ( A b b . 2 ) . D i e F o l g e i s t ei - n e A b n a h m e d er A g g r eg a t s t a b i l i t ä t ( G r a f & G er - b er 1 9 9 7 ) u n d d a m i t v er b u n d en ei n e b et r ä c h t l i - c h e R ed u k t i o n d er R ü c k h a l t ek a p a z i t ä t f ü r W a s s er u n d N ä h r s t o f f e ( M o s i m a n n 1 9 8 3 ) .

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K/3)?Q/&.R5/1K*67+,9BST@84/8+(@37.UL)0@&VWXL9/3)?Q/3)ZY&[=[=\1G]

4 . P f l a n z e n i m L e b e n d v e r b a u

F ü r d i e v er s c h i ed en en A n w en d u n g en i m L e- b en d v er b a u s i n d v o r w i eg en d P i o n i er p f l a n z en g e- f r a g t , i n s b es o n d er e a u s s c h l a g f ä h i g e G eh ö l z e ( T a b . 1 ) . D a z u g eh ö r en b ei s p i el s w ei s e v i el e W ei - d en a r t en (Salix s p p . ) , G o l d r eg en (L ab u r n u m an a- g y r o id e s M ed . , L . alp in u m ( M i l l er ) P r es l . ) o d er d er L i g u s t er ( L ig u s t r u m v u lg ar e L . ) . B ei d er A u s w a h l d es P f l a n z en m a t er i a l s g eb ü h r t d en S t a n d o r t v er - h ä l t n i s s en d er j ew ei l i g en B a u s t el l e g r ö s s t e A u f - m er k s a m k ei t . G r u n d s ä t z l i c h s o l l t e n u r l eb en d es M a t er i a l a u s ö k o l o g i s c h g l ei c h a r t i g en N a t u r b e- s t ä n d en v er w en d et w er d en ( S c h i ec h t l 1 9 9 2 ) . E i n i g e i n g en i eu r b i o l o g i s c h e B a u w ei s en b l i c k en a u f ei n e l a n g e T r a d i t i o n z u r ü c k u n d i n s b es o n - d er e i m U f er v er b a u w a r m a n i n f r ü h er en J a h r en m i t d er f a s t a u s s c h l i es s l i c h en V er w en d u n g v o n l eb en d em B a u m a t er i a l h ä u f i g er f o l g r ei c h er a l s i n der darauffolgenden Periode des Hartverbaus.

N ac h der W iederentdec k ung des L ebendverbaus, w urden einige M eth oden m odifiz iert und w eiter- entw ic k elt. D ie im E rdbau am h ä ufigsten ange- w andte, w eil am vielseitigsten und w irtsc h aft- lic h sten einsetz bare M eth ode ist der B usc h lagen- bau. E r w ird entw eder aussc h liesslic h m it aus- sc h lagfä h igen W eidenä sten oder z usam m en m it bew urz elten G eh ö lz en ( z .B . E rlen) als sogenann- te Hec k enbusc h lage gebaut. I n diesen B auw er- k en ü berneh m en die Pflanz en fü r die S tabilisie-

0 20 40 60 80 100

0.001 0.01 0.1 1 10 100

mm

percentbyweight

patchy recolonised scattered recolonised graded slope 0

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

%ofclayfraction

rung des Erdmaterials wichtige Funktionen. Sie v ermindern die A uf p rallenergie b ei N iederschlä - gen und somit die O b erf lä chenerosion, f ö rdern die Entwä sserung, und f estigen das B odenmate- rial durch ihre W urz eln.

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D a s W u r z e l s y s t e m h a t i m N o r m a l f a l l e i n e d o p - p e l t e F u n k t i o n z u e r f ü l l e n . E s i s t e i n e r s e i t s v e r - a n t w o r t l i c h f ü r d i e V e r a n k e r u n g i m B o d e n u n d a n d e r e r s e i t s f ü r d i e A u f n a h m e v o n W a s s e r u n d N ä h r s t o f f e n . F ü r b e i d e F u n k t i o n e n i s t e i n a u s g e - d e h n t e s W u r z e l w e r k v o n g r o s s e r B e d e u t u n g , d a e i n e r s e i t s e i n g r ö s s e r e s B o d e n v o l u m e n s t a b i l i s i e r t w e r d e n k a n n u n d a n d e r e r s e i t s i n d i e s e m e i n u m - f a n g r e i c h e r e s R e s e r v o i r a n W a s s e r u n d N ä h r - s t o f f e n z u g ä n g l i c h i s t . E i n e a u s g e w a c h s e n e R o g - g e n p f l a n z e b e i s p i e l s w e i s e b e s i t z t i n e t w a e i n e W u r z e l o b e r f l ä c h e , w e l c h e e i n e m Q u a d r a t v o n 2 0 m S e i t e n l ä n g e e n t s p r i c h t . D i e G e s a m t l ä n g e d i e s e s S y s t e m s b e t r ä g t e t w a 1 0 ' 0 0 0 k m . M i t H i l f e s o l c h e r a u s g e d e h n t e r W u r z e l s y s t e m e v e r m ö g e n P f l a n z e n d e m B o d e n d u r c h T r a n s p i r a t i o n b e - t r ä c h t l i c h e M e n g e n a n W a s s e r z u e n t z i e h e n . E i n e S o n n e n b l u m e b e i s p i e l s w e i s e v e r m a g a n e i n e m

S o n n e n t a g l e i c h t e i n e n L i t e r W a s s e r z u v e r d u n s - t e n . E i n e B i r k e m i t e t w a 2 0 0 ' 0 0 0 B l ä t t e r n k a n n 6 0 -7 0 L i t e r , a n b e s o n d e r s h e i s s e n u n d t r o c k e n e n T a g e n b i s z u 4 0 0 L i t e r W a s s e r v e r d u n s t e n . I n e i - n e m B u c h e n w a l d w i r d u n g e f ä h r 6 0 % d e r g e s a m - t e n j ä h r l i c h a n f a l l e n d e n N i e d e r s c h l a g s m e n g e d u r c h T r a n s p i r a t i o n a l s W a s s e r d a m p f w i e d e r a n d i e A t m o s p h ä r e a b g e g e b e n ( S i t t e e t a l . 1 9 9 1 ) . B e i l a n g a n h a l t e n d e n i n t e n s i v e n N i e d e r s c h l ä g e n h a t s i c h j e d o c h g e z e i g t , d a s s d e r E i n f l u s s d e r P f l a n z e n a u f d e n W a s s e r e n t z u g i m B o d e n p e r i o - d i s c h a u s g e s c h a l t e t w e r d e n k a n n . D i e a n s i c h g ü n s t i g e W i r k u n g d e r V e g e t a t i o n k a n n i n s o l c h e n F ä l l e n n i c h t ( o d e r n u r k u r z f r i s t i g ) v e r h i n d e r n , d a s s s i c h e i n e k r i t i s c h e S i t u a t i o n d e s G r u n d w a s - s e r s p i e g e l s e i n s t e l l t ( B ö l l 1 9 9 7 , B o r e r 1 9 8 2 ) .

5. M i k r o b i e l l e I n g e n i e u r b i o l o g i e

M i k r o o r g a n i s m e n r e a g i e r e n m e i s t s e h r s c h n e l l u n d e m p f i n d l i c h a u f V e r ä n d e r u n g e n i h r e r U m - w e l t . D i e m i t E r o s i o n u n d R u t s c h u n g e n e i n h e r g e h e n d e Z e r s t ö r u n g d e r V e g e t a t i o n s d e c k e b e - d e u t e t e i n e d r a s t i s c h e R e d u k t i o n a n o r g a n i s c h e m M a t e r i a l u n d s o m i t d e r L e b e n s g r u n d l a g e v i e l e r B o d e n o r g a n i s m e n . D u r c h d e n A u s f a l l d e r P f l a n - z e n w e r d e n u n t e r a n d e r e m d i e s y m b i o t i s c h e n B a k t e r i e n u n d P i l z e i h r e r l e b e n s n o t w e n d i g e n W i r t e b e r a u b t , w a s z u e i n e m z u s ä t z l i c h e n V e r l u s t d e r m i k r o b i e l l e n A r t e n v i e l f a l t f ü h r t ( A l l e n e t a l . 1 9 8 7 , B i o n d i n i e t a l . 1 9 8 5 ) . D i e s e V e r a r m u n g h a t e i n s c h n e i d e n d e K o n s e q u e n z e n b e z ü g l i c h d e n E r f o l g s a u s s i c h t e n v o n L e b e n d v e r b a u m a s s n a h - m e n . D a m i t P f l a n z e n a l l g e m e i n u n d i n s b e s o n - d e r e d i e a u s g e w ä h l t e n A r t e n d e r I n g e n i e u r b i o l o - g i e ü b e r h a u p t w a c h s e n u n d s i c h l ä n g e r f r i s t i g e i n e n e u e V e g e t a t i o n s d e c k e e t a b l i e r e n k a n n , i s t e i n f u n k t i o n s t ü c h t i g e s K e i m b e e t n o t w e n d i g . Z u d e s - s e n M i n i m a l a n f o r d e r u n g e n g e h ö r e n e i n e g e w i s s e S t a b i l i t ä t d e r B o d e n m a t r i x u n d P o r e n s t r u k t u r , g e n ü g e n d W a s s e r u n d N ä h r s t o f f e i n v e r f ü g b a r e r F o r m , e i n e a u s r e i c h e n d e B e l ü f t u n g , s o w i e e i n e i n t a k t e B o d e n l e b e w e l t , s o w o h l f a u n i s t i s c h a l s a u c h f l o r i s t i s c h . D i e A u s g a n g s s i t u a t i o n , w i e s i e s i c h n a c h E r o s i o n s - u n d R u t s c h u n g s p r o z e s s e n p r ä s e n t i e r t , e n t s p r i c h t j e d o c h b e i w e i t e m n i c h t e i n e m f u n k t i o n s t ü c h t i g e n K e i m b e e t f ü r P f l a n - z e n . V i e l m e h r s t e l l t s i e i m S i n n e d e r k l a s s i s c h e n P e d o l o g i e d e n „ Z e i t p u n k t N u l l “ f ü r d i e E n t w i c k -

lung des Bodens und dessen Lebewelt dar (Hart- ge 1 9 8 5 , I nsam & Haselwandter 1 9 8 5 ) . Bis sic h aus diesem " R oh m aterial" natü rlic h erweise ein f ü r P f lanz enwac h stum geeigneter Boden entwi- c k elt, k ö nnen J ah rz eh nte v ergeh en (G rabh err et al. 1 9 7 8 ) . I m Hinblic k auf ef f iz iente und erf olg- reic h e I ngenieurbiologie-M assnah m en sollte da- h er die Bodengenese sowie die bodenbiologisc h e E ntwic k lung besc h leunigt und so R ah m enbedin- gungen gesc h af f en werden, welc h e die langf risti- ge W iederbesiedlung m it (autoc h th onen) P f lan- z en erm ö glic h t.

E ntsc h eidende V oraussetz ung f ü r die Begrü n- dung eines solc h en, sic h selbst erh altenden Ö k o- sy stem s ist in erster Linie ein stabiler und orga- nism enreic h er Boden. D en M ik roorganism en k om m t dabei eine entsc h eidende R olle z u. E iner- seits sind sie die Baum eister v on Bodenaggrega- ten und m itv erantwortlic h f ü r eine stabile Bo- denm atrix und P orenstruk tur (Ly nc h & Bragg 1 9 8 5 , M iller & J astrow 1 9 9 0 ) . A ndererseits ü ber- neh m en sie wic h tige F unk tionen im N ä h rstof f - k reislauf (M arsc h ner 1 9 9 5 , S m ith & R ead 1 9 9 7 ) . I nnerh alb der M ik roorganism en sind es neben Bak terien insbesondere die m y c elbildenden P ilz e, welc h e f ü r die Bildung v on Bodenaggregaten z u- stä ndig sind. D urc h die grossrä um ige A usbrei- tung der Hy p h ennetz werk e werden F einanteile im Boden um garnt und m ec h anisc h stabilisiert (O ades 1 9 9 0 , T isdall & O ades 1 9 8 2 ) . Z usä tz lic h werden v on den P ilz en sp ez if isc h e S tof f wec h sel- p roduk te (E x o-P oly sac c h aride) ausgesc h ieden, welc h e als K ittsubstanz en lose Bodenp artik el c h em isc h z usam m enh alten. D adurc h erh ö h t sic h die S tabilitä t der Bodenm atrix und som it j ene der S ek undä rp oren (Ly nc h & Bragg 1 9 8 5 ) . D ie P ilz - h y p h en dienen z udem anderen M ik roorganism en als V erbreitungsv ek toren, und f ö rdern so insbe- sondere die bak terielle S tabilisierung des Boden- gef ü ges (Burns 1 9 9 5 ) . D ie m ik robiellen E x o- P oly sac c h aride erh ö h en durc h den E inf luss auf die A ggregatstabilitä t auc h die W asserh altek ap a- z itä t im Boden. Z udem wird die " A k tiv itä t" der T onm inerale gesteigert, was wiederum die Bo- denp lastiz itä t und -stabilitä t f ö rdert, und die V er- f ü gbark eit v on N ä h rstof f en begü nstigt (C h enu 1 9 9 3 , D orioz et al. 1 9 9 3 ) .

I nnerh alb der im m ensen V ielf alt an Bodenm i- k roorganism en neh m en die M y k orrh iz ap ilz e eine S onderstellung ein. F ast alle P f lanz en leben unter natü rlic h en Bedingungen m it solc h en P ilz p art-

nern in S y m biose (Harley & Harley 1 9 8 7 ) . I n die- ser Lebensgem einsc h af t ü bernim m t der P ilz un- ter anderem die W asser- und N ä h rstof f v ersor- gung der W irtsp f lanz e und erh ä lt im A ustausc h , als C -h eterotrop h er O rganism us (P ilz e k ö nnen k eine P h otosy nth ese durc h f ü h ren) , v on der P f lanz e sy nth etisierte Z uc k erv erbindungen. D as P ilz m y c el durc h dringt den Boden v iel intensiv er als die P f lanz enwurz eln. D er D urc h m esser der P ilz f ä den (2 -5 µ m ) ist v erglic h en m it j enen v on W urz elh aaren (1 5 -2 0 µ m ) um ein V ielf ac h es ge- ringer, was P ilz en teilweise auc h den Z ugrif f auf die W asser- und N ä h rstof f reserv en in den M it- telp oren (0 . 2 -1 0 µ m ) erlaubt. Z udem wird die A bsorp tionsf lä c h e m y k orrh iz ierter W urz eln durc h die P ilz h y p h en um bis z u f ü nf z igm al grö s- ser als j ene nic h t m y k orrh iz ierter W urz eln (J an- sen 1 9 9 2 ) . N eben den ernä h rungsp h y siologi- sc h en A sp ek ten neh m en die M y k orrh iz ap ilz e weitere wic h tige A uf gaben in den v on ih nen be- siedelten Ö k osy stem en wah r. S o sind auc h sie an der Bildung v on Bodenaggregaten beteiligt (G raf

& G erber 1 9 9 7 , T isdall et al. 1 9 9 7 ) und erh ö h en dadurc h die Bodenstabilitä t und E rosionsbestä n- digk eit (A bb. 3 ) .

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W asser und N ä h rstof f e, welc h e sic h in den v on den P ilz h y p h en m itgebildeten A ggregaten und P oren bef inden, k ö nnen den m y k orrh iz ierten W irtsp f lanz en direk t z ur V erf ü gung gestellt wer- den. I nsbesondere auf wenig entwic k elten, k ar- gen Bö den, ist dies v on grosser Bedeutung.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

aggregation(%)

control Laccaria IV Laccaria II

I II III IV V mean

Durch ihre Doppelfunktion als "Bodenbauer"

und "P flanz enernä hrer" ü ben die M y korrhiz a- pilz e auch unm ittelbaren E influss auf die E nt- w icklung v on P flanz eng em einschaften aus ( H errm ann 1 9 9 8 , S t. J ohn & C olem an 1 9 8 3 ) . R esultate v on L abor- und F eldv ersuchen m it M y korrhiz apilz en und ihren W irtspflanz en be- krä ftig en die W ichtig keit der S y m biosepilz e so- w ohl im H inblick auf Bodenbildung ( A bb. 3 , 4 ) als auch auf die P flanz enetablierung ( G raf 1 9 9 8 ) . A g g reg ationsv ersuche nach G raf und G erber ( 1 9 9 7 ) m it ausg ew ä hlten M y korrhiz apilz en z ei- g en beträ chtliche U nterschiede z w ischen den inokulierten und nicht behandelten P roben, w ie auch z w ischen den einz elnen P ilz arten ( A bb. 3 ) . Bereg nung sex perim ente unter S tarkniederschlag - beding ung en ( G raf & G erber 1 9 9 7 ) v erdeutli- chen z udem , dass m it M y korrhiz apilz en durch- w achsene E rde erosionsstabiler ist als unbehan- delte ( A bb. 4 ) .

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n/1pa

M an kann v erm uten, dass in einer ersten P hase fü r das Ü berleben der P flanz en w enig er die er- nä hrung sphy siolog ischen F unktionen der P ilz -

partner eine R olle spielen, sondern v ielm ehr de- ren P otential stabile Bodenag g reg ate z u form en.

Dieses ist eine V oraussetz ung , um W asser- und N ä hrstoffe z u binden. Durch die F unktionen in der Bodenbildung und P flanz enernä hrung sind M y korrhiz apilz e prä destiniert, die L ü cken z w i- schen den tatsä chlich v orhandenen Bodenbe- ding ung en und den effektiv en A nforderung en der P flanz en z u schliessen.

Z u den G rundpfeilern, w elche v on den S y m - biosepilz en m itg ebaut w erden, g ehö ren dem nach die "A ktiv ierung " v on T onm ineralen ( C henu 1 9 9 3 ) , die Bildung stabiler A g g reg ate und som it der A ufbau sow ie die F estig ung der Bodenm atrix und P orenstruktur ( T isdall & O ades 1 9 8 2 ) . Dies w iederum erm ö g licht die A kkum ulation v on W asser- und N ä hrstoffen. I nnerhalb des N ä hr- stoffkreislaufes unterstü tz en die M y korrhiz apilz e die M obilisierung schw erlö slicher S toffe und ü bernehm en die E rnä hrung ihrer W irtspflanz en ( S m ith & R ead 1 9 9 7 ) . Z udem funktionieren sie einerseits als V erbreitung sv ektoren w eiterer M ik- roorg anism en und bilden andererseits die N ah- rung sg rundlag e v erschiedenster Bodenorg anis- m en, w elche ihrerseits im H inblick auf ein funk- tionstaug liches und sich selbst erhaltendes Ö ko- sy stem w ichtig e A ufg aben ü bernehm en ( L ü fte- neg g er et al. 1 9 8 6 ) . E in solides "M y korrhiz afun- dam ent" ist dem nach w ichtig e V oraussetz ung nicht nur im H inblick auf erfolg reichen L ebend- v erbau, sondern g anz allg em ein fü r die E ntw ick- lung dy nam ischer und stabiler L ebensg em ein- schaften.

Da nach E rosions- und R utschung sereig nissen der natü rliche V orrat an M y korrhiz apilz en hä ufig stark reduz iert ist ( Biondini et al. 1 9 8 5 , K ropp &

L ang lois 1 9 9 0 ) , m ü ssen bei L ebendv erbaum ass- nahm en g eeig nete S y m biosepilz e z ug eg eben w er- den. W ie bei den P flanz en ist auch bei der A us- w ahl der P ilz e darauf z u achten, dass nur stand- ortg erechte A rten eing esetz t w erden. Z usä tz lich sollten die v erw endeten K ulturen auf ihr S y nthe- se- und A g g reg ationspotential untersucht w erden ( G raf & G erber 1 9 9 7 ) . N ach diesen K riterien ausg ew ä hlte P flanz e-P ilz -G em einschaften sind auf lang e S icht eine natü rliche A lternativ e z u den heute ü blicherw eise eing esetz ten Dü ng ern und S ubstanz en fü r die Bodenstabilisierung .

control fungi plant

(reference)

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