Landwirtschaftliche Böden sind für die Nahrungsmittelproduktion, die Sicherung der Wasserqualität, den Klimaschutz, Nährstoffkreisläufe, und die Regulierung von Krankheiten unverzichtbar.
Physikalische und chemische Umwandlungsprozesse durch Bodenfauna und Mikroorganismen wie Pilze, Protisten, Bakterien und Archaeen sind für die genannten Bodenfunktionen essentiell. Darum ist es wichtig zu verstehen, wie sich die landwirtschaftliche Bewirtschaftung auf die Biodiversität und die Funktionen dieser Mikroorganismen auswirkt.
Im Rahmen des bundesweiten Monitorings der biologischen Vielfalt in Agrarlandschaften MonViA hat die Arbeitsgruppe Bodenmikrobiologie des Thünen-Instituts für Biodiversität Methoden für die effektive Überwachung von Bodenmikroorganismen optimiert. Im Zwei-Wochen-Rhythmus wurde das erste engmaschige Monitoring von zwei verschiedenen Bodentypen und Bewirtschaftungsmethoden über einen Zeitraum von zwei Jahren in Norddeutschland durchgeführt. Diese Arbeit war ein notwendiger erster Schritt, um die Ursachen der Veränderungen der mikrobiellen Biodiversität zu verstehen: Ob sie eine Folge menschlicher Einflüsse oder natürlicher Schwankungen sind, die durch saisonale Einflüsse oder inhärente physikalisch-chemische Eigenschaften des Bodens bedingt sind.
Beispielsweise war die Artenvielfalt von Pilzen und die Häufigkeit bestimmter, mit dem Stickstockkreislauf assoziierter Gene von Bakterien stark an die Jahreszeiten gebunden. Auf der anderen Seite konnten Änderungen von Indikatoren für Protisten auf intensive Praktiken wie Bodenbearbeitung zurückgeführt werden. Bestimmte Protisten, nämlich Cercozoa, erwiesen sich ebenfalls als wichtige Fressfeinde von Bakterien und Archaea, da sie sich bevorzugt von aktiv wachsenden Zellen ernähren. Dies deutet darauf hin, dass die Bodenbearbeitung durch die Beeinträchtigung der Wechselwirkungen zwischen mikrobiellen Fressfeinden und Beutetieren weitreichende negative Folgen für den Nährstoffkreislauf im Boden und damit auch in Pflanzen haben könnte.
Aktuelle Forschungsarbeiten zielen darauf ab, diese Zusammenhänge an 300 Ackerböden der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft, welche durch das Thünen-Institut für Agrarklimaschutz umgesetzt wird, weiter zu untersuchen. Konkret wird erforscht, welche landwirtschaftlichen Bewirtschaftungspraktiken mikrobielle Indikatoren, die mit wünschenswerten Bodenfunktionen in Verbindung stehen, entweder fördern oder hemmen.
Link zu den Veröffentlichungen:
Finn et al., 2023. Importance of sample pre-treatments for the DNA-based characterization of microbiomes in cropland and forest soils. Soil Biology and Biochemistry 184, 109077. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109077
Wang et al. 2025a. Distinct seasonal and annual variability of prokaryotes, fungi and protists in cropland soil under different tillage systems and soil texture. Soil Biology and Biochemistry 203, 109732. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.109732
Wang et al., 2025b. Implications of size-dependent predation of protists and nematodes on the composition and functionality of the prokaryotic soil microbiome. Applied Soil Ecology 212, 106201. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2025.106201
Yang et al., 2025. Seasonal dynamics of prokaryotic nitrogen cycling genes in cropland soils: effects of soil texture, tillage and environmental factor. Soil and Tillage Research 253, 106694. https://doi.org/10.1016/j.still.2025.106694