Methoden der bodenbiologischen Untersuchung

Abstract

Die Kenntnis von Diversität und Aktivität der Bodenorganismen ist für die im Boden ablaufenden Prozesse und deren Stabilität sowie für die Entwicklung und Funktionsweise des Bodenökosystems von entscheidender Bedeutung. Dazu zählen u. a. der Ab‐ und Umbau organischer Substanzen, die Freisetzung und Fixierung von Nährstoffen und Gasen, die Stabilisierung des Bodengefüges sowie der Abbau von Schadstoffen. Dieses Kapitel gibt eine Übersicht verschiedener Methoden zur Erfassung von Mikroorganismen, der Bodenfauna sowie der ökotoxikologischen Bewertung von Böden. Eine wesentliche Voraussetzung für die Vergleichbarkeit von Untersuchungen von Bodenorganismen und ihren Aktivitäten ist die Verwendung standardisierter Methoden, sowohl bei der sachgemäßen Entnahme und Vorbereitung von Bodenproben als auch bei der Charakterisierung der abiotischen Bodeneigenschaften (z. B. Temperatur, Wassergehalt, Sauerstoffverfügbarkeit) oder Lagerungsbedingungen (z. B. Dauer, Temperatur). Die Beprobungsstrategie der jeweiligen Organismengruppe im Freiland sowie die Erfassung der jeweiligen funktionalen und strukturellen biologischen Endpunkte im Labor sollte, soweit vorhanden, anhand der von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) standardisierten und vom Deutschen Institut für Normung (DIN) übernommenen Richtlinien erfolgen. Dabei sind sowohl traditionelle Methoden (z. B. die Erfassung der mikrobiellen Atmung) als auch indirekte Verfahren (z. B. das Fumigations‐Induktionsverfahren sowie das Fumigations‐Extraktionsverfahren) gut geeignet. Neben etablierten Methoden zur direkten Keimzahlbestimmung, haben sich inzwischen molekulare Verfahren basierend auf extrahierten Nukleinsäuren (DNS oder RNS) etabliert, um die Diversität und Abundanz bestimmter mikrobieller Gruppen zu erfassen.Analog dazu werden Boden‐Invertebraten (z. B. Regenwürmer mittels Ausgrabung oder Collembolen durch Trockenextraktion) erfasst, wobei auch hier seit Kurzem DNS‐basierte Verfahren zur Artbestimmung der Bodentiere genutzt werden. Mittels der so erhobenen Daten sind sowohl die Bodenbiodiversität als auch die davon abhängenden Funktionen (z. B. Streuabbau, Gefügebildung etc.) der gesamten Bodenorganismengemeinschaft zur Beurteilung des biologischen Bodenzustands nutzbar. Veränderungen oder gar Verarmungen der mikrobiologischen bzw. zoologischen Organismengemeinschaften sind damit gute Indikatoren, um den jeweiligen biologischen Zustand eines Bodens zu beurteilen und bei entsprechenden Veränderungen der jeweiligen Gemeinschaft, ökologische und ökonomische Schäden frühzeitig zu erkennen und Gegenmaßnahmen einzuleiten.Darüber hinaus können Bodentiere genutzt werden, um Böden mittels prospektiver und retrospektiver Verfahren zu schützen. Insbesondere für den prospektiven Schutz von Böden vor den Auswirkungen chemischer Stressoren (z. B. Pestizide, Schwermetalle etc.) auf Bodenorganismen wurden von der OECD (Organisation for Economic Co‐Operation and Development) Standardtests im Labor und Freiland entwickelt. Für den retrospektiven Schutz von Böden stehen zudem – häufig inhaltlich ähnliche – ISO‐Verfahren bzw. EN‐ISO‐Normen zur Verfügung. Dazu gehören der Netzbeuteltest und der Köderstreifentest, deren Nutzen in Hinsicht auf verschiedenste Standorte bzw. Stressoren belegbar sind.Interaktionen von Schadstoffen und Bodenorganismen wurden bei der Ableitung von Prüf‐ und Maßnahmenwerten der Bundesbodenschutzverordnung (BBSchV) nicht berücksichtigt. Diese Lücke wurde durch genormte Testverfahren (DIN, ISO) für Böden und Bodenmaterialien geschlossen. Sie erfassen sowohl die Lebensraum‐ als auch die Pufferfunktion. Mit dem durch die ISO standardisierten TRIAD‐Verfahrensansatz steht zudem ein auf drei Beweislinien (Chemie, Ökotoxikologie und Ökologie) basierender umfassender Ansatz zur Verfügung, mit dem eine effiziente, ökologisch robuste, jedoch zugleich praktikable Risikobewertung von verunreinigten Böden ermöglicht wird.Aufgrund der in diesem Kapitel vorgestellten Kenntnisse wird belegt, dass mittels eines biologischen Konzepts, kombiniert mit der Verwendung bewährter und standardisierter Testverfahren aus der Biologie, Chemie, und Ökotoxikologie, der ökologische Zustand von Böden beurteilt werden kann.