Decomposition driven by invertebrates in tropical rice ecosystems: impacts of management strategies

Für eine nachhaltige und natürliche Steigerung der Bodenfruchtbarkeit ist Reisstroh die potenziell wichtigste Nährstoffquelle in Reisfeldern. Um den Stickstoff im Stroh effektiv freisetzen zu können, ist eine funktionierende Gemeinschaft von Bodenorganismen unerlässlich. Unter den anaeroben Bedingungen der Reisfeldböden, die während der Anbauphase permanent gefluteten sind, spielen Invertebraten für die Zersetzung von organischem Material eine besonders wichtige Rolle. Das generelle Ziel unserer Experimente war daher, die Zusammensetzung der Fauna-Gemeinschaft in Reisfeldern im Zusammenhang mit ihrem Beitrag zum Abbau von Reisstroh zu untersuchen. Um den mikrobiellen Abbau von dem der Zersetzer-Fauna zu differenzieren, wurden Streubeutel mit zwei verschiedenen Maschenweiten (20 µm und 5 mm) verwendet und entweder auf die Bodenoberfläche der Reisfelder gelegt oder in die oberste Bodenschicht eingebracht. Bodenkern-Proben wurden zur Bestimmung der Bodenfauna verwendet und Wasserkescher-Proben zur Erfassung der aquatischen Fauna. Die Ergebnisse unserer ersten Studie zeigen deutlich, dass Invertebraten einen großen Einfluss auf die Zersetzung von Reisstroh haben und damit die Bodenfruchtbarkeit positiv beeinflussen können. Einige Zersetzer-Arten leben nur als Larven im Wasser bzw. den gefluteten Böden und benötigen als Adulte eine ausreichende Strukturvielfalt in der Umgebung der Felder. Wir konnten zeigen, dass in Ufernähe die Abbauaktivität der Fauna am höchsten ist und Richtung Feldmitte stetig abnimmt. Anstatt ein großes Reisfeld anzulegen, könnte das Aufspalten der Fläche in mehrere kleine Felder die Nährstofffreisetzung durch den Abbau von Reisstroh fördern und zur Verbesserung des Pflanzenwachstums beitragen. Das Ziel unserer zweiten Studie war es, den Einfluss verschiedener Bewirtschaftungsformen, genauer, den unterschiedlichen Umgang mit Ernterückständen auf die Aktivität der Zersetzer-Invertebraten und die Abundanzen der Wasser- und Bodenfauna zu untersuchen. Im Gegensatz zur Düngung mit der Asche von verbranntem Stroh, konnten in den Feldern, in denen Reisstroh als natürlicher Dünger verwendet wurde, eine deutlich höhere Anzahl an wirbellosen Tieren erfasst werden. Auch die Menge an abgebautem Stroh war stark abhängig von der jeweiligen Form der Bewirtschaftung. Generell konnte kein Zusammenhang zwischen der Abundanz der Boden- und Wasserfauna und der Abbaugeschwindigkeit des Reisstrohs in unseren Streubeuteln festgestellt werden. Dennoch konnten wir nachweisen, dass das Einbringen von Reisstroh in Reisfelder sowohl einen signifikanten Einfluss auf die Abbaugeschwindigkeit durch die Zersetzer-Fauna hat, als auch die Abundanz diverser Faunagruppen deutlich erhöhen kann. Um einen genaueren Einblick in die Zersetzungsvorgänge und den jeweiligen Beitrag der Fauna und der Mikroorganismen in Reisökosystemen zu bekommen, sind Langzeitstudien über mehrere Anbauperioden nötig. In dieser Zeit könnte sich die Gemeinschaft der Bodenorganismen an die veränderten Bewirtschaftungspraktiken anpassen. Die Einführung einer Trockenanbau-Periode im Wechsel mit Nassreis kann dazu beitragen, den enormen Wasserverbrauch und die extrem hohen Mengen an Treibhausgasen, die der geflutete Reisanbau produziert, zu reduzieren. Solch ein Fruchtwechsel birgt natürlich auch Risiken, besonders für die Gemeinschaft der Bodenorganismen. Deshalb haben wir verschiedene Fruchtwechsel daraufhin untersucht, welchen Einfluss sie auf die Abundanz und Aktivität der Bodenfauna haben. Mikrobielle Abbauprozesse sind bekanntermaßen unter Sauerstoffmangel stark verlangsamt. Daher war der mikrobielle Abbau des Reisstrohs unter den aeroben Bedingungen der Trockenphase sehr stark erhöht. Obwohl wir eine sehr viel höhere Anzahl an Invertebraten im Boden der Trockenfelder nachweisen konnten, war der Beitrag der Bodenfauna zum Streuabbau in dieser Zeit vernachlässigbar. Nach dem Fruchtwechsel zu geflutetem Nassreis zeigte die Zersetzer-Fauna wieder eine sehr hohe Aktivität, während der mikrobielle Beitrag stark abnahm. Der Gesamtverlust an Stroh unterschied sich am Ende zwischen den Fruchtwechseln nicht. Das heißt, die Gemeinschaft der Bodentiere ist in der Lage den stark verlangsamten mikrobiellen Abbau im gefluteten Nassreis-Anbau zu komplementieren, was sie zu einem essentiellen Faktor für die nachhaltige Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit macht. Generell ist die Zersetzer-Fauna ein entscheidender Faktor auf dem Weg hin zu mehr Nachhaltigkeit im bewässerten Reisanbau. Sie kompensiert den stark eingeschränkten mikrobiellen Abbau von organischem Material unter den vorherrschenden anaeroben Bedingungen und beeinflusst damit die Versorgung des Bodens mit wichtigen Nährstoffen. Eine stabile Gemeinschaft von Bodenorganismen ist ausschlaggebend für ein optimales Pflanzenwachstum und kann dazu beitragen, die Bodenfruchtbarkeit zu steigern und dadurch den Bedarf an künstlichen Düngemitteln zu reduzieren. Es sollte daher genau untersucht werden, welche Auswirkungen sowohl landwirtschaftliche Intensivierungsmaßnahmen und der damit einhergehende Verlust an Biodiversität als auch der Klima‐ und Landnutzungswandel auf die Gemeinschaft und Funktionalität der Bodenorganismen haben.