Abbau und Umwandlung von Pflanzenrückständen und ihren Inhaltsstoffen durch die Mikroflora des Bodens

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Abstract
Die Ergebnisse rezenter Arbeiten über Abbau und Umwandlung pflanzlicher Rückstände und ihrer Inhaltsstoffe werden referiert. Dabei wird auf die Dynamik des Abbaues unter Feld‐ und Laborbedingungen und auf Simulationsmodelle eingegangen. Offenbar findet der überwiegende Teil der Umwandlungen in einer verhältnismäßig kleinen Fraktion der organischen Bodensubstanz statt. Dieser Anteil umfaßt auch die mikrobielle Biomasse. Die Methoden zur quantitativen Erfassung der Biomasse wurden in den letzten Jahren wesentlich verbessert.Die Umsatzraten pflanzlicher Rückstände hängen wesentlich von ihrer chemischen Zusammensetzung ab, aber werden weniger von Bodeneigenschaften beeinflußt. So spielt z. B. das C/N‐Verhältnis und der Gehalt an Lignin und Polysacchariden eine wesentliche Rolle. Die C/N‐Verhältnisse scheinen auch für den sog. priming effect und für die Umsetzung steigender, dem Boden zugesetzter Mengen von Pflanzenrückständen eine Rolle zu spielen. Der Umsatz von Pflanzenrückständen wurde weiterhin auch unter anderen klimatischen Bedingungen als denen des temperierten humiden Klimas untersucht und Umsetzungsraten gemessen.Untersuchungen mit Polysacchariden und Glucose ergaben, daß der im Boden verbleibende C‐Rückstand größtenteils in der mikrobiellen Biomasse und N‐haltigen mikrobiellen Metaboliten festgelegt wird. Ein geringerer Teil findet sich in der Polyphenolfraktion der Huminstoffe. Auch Wurzelauscheidungen bestehen zum größten Teil aus Kohlenhydraten, dabei zeigten gerade Arbeiten der letzten Jahre, daß eine beträchtliche Menge von Photosyntheseprodukten der Sprosse durch die Wurzel in den Boden transportiert wird und dadurch in der Wurzelzone intensive mikrobielle Umwandlungsprozesse stattfinden.In der Biomasse des Bodens findet eine Stabilisierung N‐haltiger Verbindungen statt. Proteine und Aminopolysaccharide können weiterhin durch Sorption an Huminstoffe oder Tonminerale stabilisiert werden. Eine beträchtlich stärkere Stabilisierung findet aber durch die chemische Bindung von Aminosäurederivaten mit den Huminstoffen statt.Freie, besonders aber polymerisierte Phenole gelangen durch Pflanzenrückstände in großen Mengen in den Boden und werden dort durch Mikroorganismen umgewandelt oder in Huminstoffe eingebaut. Die leichter oxidierbaren Phenole werden dabei‐besonders in geringen Konzentrationen‐langsamer abgebaut als die schwerer oxidierbaren. Der pH‐Wert des Bodens und sein Gehalt an Huminstoffen beeinflussen dabei die Abbaurate beträchtlich. Lignine gehören mit zu den in der Natur am häufigsten vorkommenden Biopolymeren. Methoden zu ihrer spezifischen 14C‐Markierung haben die Untersuchungen ihres Abbaumodus und ihrer Umwandlung in Böden wesentlich erleichtert und auch die Kenntnis über ligninabbauende Organismen erweitert.Neben Ligninen und anderen Polyphenolen der Pflanzen spielen mikrobielle Melanine bei der Bildung von Huminstoffen eine wesentliche Rolle. Diese Melanine werden durch einige mikroskopische Pilze aus Kohlenhydraten über den Sekundärstoffwechsel synthetisiert. An ihrem Aufbau beteiligen sich Phenole und Chinone, aber auch Polyene, Aminosäurederivate und Aminozucker. Diese Melanine sind ähnlich wie Huminsäuren schwer mikrobiell abbaubar; neuere Analysenverfahren zeigten, daß beide Gruppen von Polymeren ähnliche Strukturelemente enthalten.