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Mitteilungen der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft 98: 39-40 (2002)
Schwellenwerte der Bodenversauerung
für die Bodenbiozönose
Ulfert Graefe 1 , Dirk-Christian Elsner 2 ,
Joachim Gehrmann 3 , und Ingrid Stempelmann 4
Die Bodenreaktion ist ein bedeutender Umweltfaktor für
viele Bodenorganismen. Insbesondere die feuchthäutigen
Bodentiere, die in direktem Kontakt mit der Bodenlösung
leben, werden stark vom Säure/Basen-Status im Boden
beeinflusst. Dies gilt auch für Regenwürmer und Kleinringelwürmer
(Enchyträen u. a.), die zu den umsatzstärksten
tierischen Zersetzern gehören.
Anhand der Daten von bodenzoologischen Untersuchungen
auf Boden-Dauerbeobachtungsflächen, die in den Ländern
Schleswig-Holstein, Hamburg und Nordrhein-Westfalen mit
einem einheitlichen Satz an Indikatorgruppen und Methoden
durchgeführt werden (Graefe et al., 1998), soll der Frage
nachgegangen werden, wie sich die Artenzusammensetzung
der Ringelwurmzönose in Abhängigkeit von der Bodenreaktion
ändert. Durch die länderübergreifende Auswertung kann
eine breite Palette verschiedener Standorte berücksichtigt
werden. Mit den Daten nur eines Landes wäre das in diesem
Umfang nicht möglich.
Abb. 1 zeigt den Säure/Basen-Status im Oberboden der 54
untersuchten Boden-Dauerbeobachtungsflächen. Die Bandbreite
der pH-Werte (CaCl 2 ) reicht von 2,9 bis 7,4. Alle
forstlich genutzten Standorte konzentrieren sich auf der stark
sauren Seite. Bei den Ackerflächen liegt der Schwerpunkt im
schwach sauren bis schwach alkalischen Bereich. Die
Grünlandflächen nehmen eine Mittelstellung ein.
Abb. 2 und 3 zeigen die Verteilung von zwei Arten entlang
dem Gradienten der Bodenreaktion. Einige Daten von BZE-
Rasterpunkten sind hier ebenfalls enthalten. Die Enchyträenart
Cognettia sphagnetorum erreicht höchste Siedlungsdichten
um pH 3 und tritt bei einem Wert über 4,8 nicht mehr auf.
Auf der anderen Seite beschränkt sich die Regenwurmart
Lumbricus terrestris im Wesentlichen auf den pH-Bereich
über 4,2. Vereinzelte Restvorkommen bei pH 3,8 sind auf
eine höhere Basensättigung im Unterboden zurückzuführen.
Beide Arten treten sowohl im Wald als auch im Grünland und
im Acker auf, woraus hervorgeht, dass die Bodennutzung
kein primärer Faktor für das Vorkommen der Arten ist.
Durch Übereinanderlegen der Verteilungskurven mehrerer
Anzahl BDF
4
3
2
1
16 Acker-BDF
18 Grünland-BDF
20 Wald-BDF
0
2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4
pH (CaCl 2 )
Abbildung 1: Mittlerer Reaktionszustand in Auflage und Oberboden von 54 Boden-Dauerbeobachtungsflächen der Länder Schleswig-
Holstein, Hamburg und Nordrhein-Westfalen.
50.000 Ind./m²
40.000
Cognettia sphagnetorum
160 g/m²
120
Lumbricus terrestris
Wald
Grünland
Acker
30.000
20.000
80
10.000
40
0
2 3 4 5 6 7 8
pH (CaCl 2 )
Abbildung 2: Verteilung von Cognettia sphagnetorum über dem
Gradienten der Bodenreaktion.
1 IFAB Institut für Angewandte Bodenbiologie GmbH, Sodenkamp 62,
22337 Hamburg, Germany, ifab.hamburg@t-online.de
2 Landesamt für Natur und Umwelt des Landes Schleswig-Holstein, Hamburger
Chaussee 25, 24220 Flintbek, Germany, delsner@lanu.landsh.de
3 Landesanstalt für Ökologie, Bodenordnung und Forsten Nordrhein-
Westfalen, Leibnizstr. 10, 45659 Recklinghausen, Germany,
joachim.gehrmann@loebf.nrw.de
4 Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, Wallneyer Str. 6, 45133 Essen,
Germany, ingrid.stempelmann@lua.nrw.de
0
2 3 4 5 6 7 8
pH (CaCl 2 )
Abbildung 3: Verteilung von Lumbricus terrestris über dem
Gradienten der Bodenreaktion.
Arten lassen sich Bereiche ähnlicher bzw. unterschiedlicher
Artenzusammensetzung identifizieren (Abb. 4). Die Bereiche
von Lumbricus terrestris, Aporrectodea caliginosa, Allolobophora
chlorotica und der Enchyträenart Fridericia bulboides
auf dem Gradienten der Bodenreaktion decken sich
weitgehend. Diese Arten gehören zum gleichen Zersetzergesellschaftstyp.
Auch Aporrectodea longa, die eine engere
Amplitude zwischen pH 5 und 7 aufweist, ist hier

– 40 –
Cognettietalia
Co. sphagnetorum
Ma. clavata
Ac. camerani
Arten des Übergangs
En. norvegicus
Hr. periglandulata
Ma.c.
Co.s.
Ac.c.
En.n.
Hr.p.
Al.c.
Lu.t.
Ap.c.
Fr.b.
Ap.l.
Lumbricetalia
Lu. terrestris
Ap. caliginosa
Ap. longa
Al. chlorotica
Fr. bulboides
2 3 4 5 6 7 8
pH (CaCl 2)
Abbildung 4: Verteilungskurven von 4 Regenwurmarten und 6 Kleinringelwurmarten über dem Gradienten der Bodenreaktion. Die
beiden Bereiche mit ähnlicher Artenzusammensetzung entsprechen den Zersetzergesellschaftstypen Lumbricetalia und Cognettietalia.
einzuordnen. Dagegen repräsentieren die Enchyträenarten
Cognettia sphagnetorum, Mariona clavata und Achaeta
camerani einen anderen Gesellschaftstyp. Enchytraeus
norvegicus und der terrestrische Polychaet Hrabeiella
periglandulata vermitteln zwischen den beiden Typen, die hier
als Cognettietalia und Lumbricetalia bezeichnet werden (vgl.
Graefe, 1993).
Das Gesamtbild verändert sich auch nicht wesentlich, wenn
man weitere Artverteilungskurven darüber legt. Der
100 % Starksäure- und Säurezeiger (R 1-3)
80
60
40
20
0
stark saure Waldstandorte
ungekalkt
gekalkt
schwach saurer Waldstandort
BZE 475
0 20 40 60 80 100 %
Schwachsäure- und Basenzeiger (R 7-9)
Abbildung 5: Reaktionszeiger-Diagramm der Kleinringelwürmer.
Tiefenstufe (cm)
L/Of
Oh
0 - 2
2 - 5
5 - 10
10 - 30
30 - 60
60 - 90
90 - 140
140 - 200
Kleve-Rehsol
Duisburg-Stadtwald
gekalkt
Schwaney
Fe Al-Fe Al Aust. Silik. Carb.
2,6 3,0 3,4 3,8 4,2 4,6 5,0 5,4 5,8 6,2 6,6 7,0
pH-Wert
Abbildung 6: Tiefenverlauf der pH-Werte (CaCl 2 ) auf drei Boden-
Dauerbeobachtungsflächen in Nordrhein-Westfalen. Schattierter
Bereich (Al- und Al-Fe-Pufferbereich) bedeutet potentieller Stress
durch Al-Toxizität für mineralbodenbewohnende Anneliden.
Umschlagpunkt zwischen beiden Zersetzergesellschaftstypen
liegt bei pH 4,2 (CaCl 2 ), also am Übergang vom Austauscher-
Pufferbereich zum Aluminium-Pufferbereich. Dabei handelt
es sich offenbar um eine Toxizitätsschwelle. Die Toxizität
bestimmter Bodenlösungen kann im Labortest an Enchyträen
nachgewiesen werden (Graefe, 1991).
Aluminiumtoxizität ist vor allem eine Erscheinung der
humusarmen Mineralbodenhorizonte. In der organischen
Auflage spielt sie keine Rolle. Davon betroffen sind
Mineralbodenbewohner und Tiefgräber, wie Lumbricus
terrestris, also Arten, die durch ihre bioturbative Tätigkeit die
Humusform Mull erzeugen. Die Grenze zwischen Lumbricetalia
und Cognettietalia entspricht deshalb auch der Grenze
zwischen Mull und Moder (Graefe, 2001).
Bei der Ableitung von Schutzkategorien für Bodenorganismen
im Sinne des Bundes-Bodenschutzgesetzes (vgl. Kues et
al., 2000) ist die Toxizitätsschwelle zu beachten, die im Wald
schwer zu durchbrechen ist. Bodenschutzkalkungen stark
versauerter Waldstandorte führen in den von uns untersuchten
Fällen noch nicht zu einer pH-Anhebung über den Wert 4,2
(CaCl 2 ) im Mineralboden (vgl. Abb. 6: Duisburg-Stadtwald).
Die Artenzusammensetzung verschiebt sich unter diesen
Bedingungen lediglich zu Gunsten der Mäßigsäurezeiger (=
Arten des Übergangs). Dagegen bleibt die Artengruppe der
Lumbricetalia (= Schwachsäure- bis Schwachbasenzeiger)
meist vollkommen unbeteiligt (Abb. 5).
Aus bodenbiologischer Sicht ist eine Schutzkalkung dort
angebracht, wo noch ein Restbestand an Mineralbodenbewohnern
vorhanden ist, der zu verschwinden droht. An
solchen Standorten, die einen steilen pH-Gradienten nahe der
Oberfläche aufweisen (vgl. Abb. 6: Schwaney), kann die
Regenerierung einer mulltypischen Bodenbiozönose gelingen.
Literatur
Graefe, U. (1991): Ein Enchyträentest zur Bestimmung der Säure- und
Metalltoxizität im Boden. Mitt. Dtsch. Bodenk. Ges. 66: 487-490.
Graefe, U. (1993): Die Gliederung von Zersetzergesellschaften für die
standortsökologische Ansprache. Mitt. Dtsch. Bodenk. Ges. 69: 95-98.
Graefe, U. (2001): Metabiotische Steuerung der Diversität im System
Bodenbiozönose/Humusform. Mitt. Dtsch. Bodenk. Ges. 95: 47-50.
Graefe, U., D.-C. Elsner, und U. Necker (1998): Monitoring auf Boden-
Dauerbeobachtungsflächen: Bodenzoologische Parameter zur Kennzeichnung
des biologischen Bodenzustandes. Mitt. Dtsch. Bodenk. Ges.
87: 343-346.
Kues, J. et al. (2000): Ökochemische Charakterisierung von Waldböden
als Pflanzenstandort und als Bestandteil des Wasserkreislaufes.
Vorschläge des Bundesverbandes Boden für die Ableitung von
Schutzkategorien und Schutzmaßnahmen im Sinne des Bundes-
Bodenschutzgesetzes. In Rosenkranz, D. et al. (Hrsg.): Bodenschutz.
Kennziffer 3650, E. Schmidt Verlag, Berlin.