Maßnahmen zur Anregung des Wachstums von Robinia pseudoacacia und assoziierten Bodenorganismen
Antragsteller: Thomas Middelanis
Fachbereich, Studienrichtung: FB 14, M.Sc. Landschaftsökologie
Projekttitel: Maßnahmen zur Anregung des Wachstums von Robinia pseudoacacia und assoziierten Bodenorganismen
Fördersumme: 4.980,00 Euro
Kontakt: t_midd01@uni-muenster.de
Projektbeschreibung:
Der Grundstein für dieses „Forschungsprojekt Studierender“ sollte die Kooperation mit einer nordost-brasilianischen Nichtregierungsorganisation sein. Für diese wollte ich den Anbau einer in der Land- und Forstwirtschaft (oder in Kombination: Agroforstwirtschaft) relevanten Baumart genauer erforschen. Der Fokus der Studie war auf die Fähigkeit zur Stickstofffixierung gerichtet. Die Baumarten der Schmetterlingsblütler können durch eine Symbiose mit Knöllchenbakterien Stickstoff aus der Luft fixieren und für ihr eigenes Wachstum nutzen. Durch den Laubabwurf sowie Wurzelausscheidungen spenden sie auch dem sie umgebenden Ökosystem, z.B. Äckern, den Hauptnährstoff Stickstoff. Ein idealer Düngerersatz? Diese Frage und mein ganzes Forschungsvorhaben musste ich aufgrund der Pandemie umorientieren - Eine Durchführung der Studie in Brasilien war unmöglich. Durch die freundliche Unterstützung der Rektoratskommission für Forschungsangelegenheiten war ich allerdings in der Lage, eine Abwandlung der Studie für einen vergleichbaren Sachzusammenhang in Deutschland zu entwerfen und durchzuführen. Der Fokus lag und liegt damit auf der Robinie, denn das Forschungsprojekt konnte nicht nur im ersten Jahr relevante Ergebnisse für die Agroforstwirtschaft liefern, sondern bildet eine solide Grundlage für weitere Untersuchungen. An vier verschiedenen Standorten wurden je einhundert Robinienstecklinge mit einer Größe von 10 cm in Reihen gepflanzt. Verwendet wurde dabei nur ein Klon, um die Variabilität des Wuchses möglichst gering zu halten. Die hundert Robinien an jedem Standort wurden in fünf Versuchsgruppen aufgeteilt, um verschiedene Pflanzsubstrate (Pflanzenkohle, Kompost oder ein Gemisch aus beidem, sog. „Terra Preta“) gegen zwei Kontrollgruppen mit tiefen oder flachen Pflanzlöchern zu testen. Alle Pflanzlöcher bis auf die der flachen Kontrollgruppen wurden dabei zylinderförmig mit einer Tiefe von 50 cm und einem Durchmesser von 15 cm mit einem Erdbohrer ausgehoben. Durch die Vermischung an zentraler Stelle ergaben sich somit einheitliche Bodenbedingungen für die zwanzig Robinienstecklinge jeder Versuchsgruppe an jedem Standort. Aufgrund von Lieferschwierigkeiten konnte die Pflanzung erst im Juni 2022 stattfinden, was ein sehr später Pflanztermin ist. Dennoch konnten an drei von vier Standorten die jungen Robinien den Dürresommer 2022 gut überstehen (Mortalitäten von 0, 4 und 13 %), an einem sogar ohne jegliche weitere Bewässerung nach der Pflanzung. Jedoch gingen an dem sehr sandigen Standort in Sachsen-Anhalt 49 von 100 Robinien ein. Die Auswertung zeigt allerdings, dass die Mortalität an diesem Extremstandort sehr stark von der Wahl des Pflanzsubstrates abhing: Während bei der Zugabe von Pflanzenkohle die Sterblichkeit der Pflanzen bei nur 10 % lag, schwankte sie bei den anderen Gruppen zwischen 40 und 70 %. Im Gegensatz zu dem Sandboden mit geringer Wasserspeicherkapazität, war die Vegetationszeit 2022 an den anderen Standorten nicht von dem reinen Überlebenskampf der jungen Pflanzen, sondern von einem teilweise sehr starken Wachstum geprägt: Im Durchschnitt konnte ein Zuwachs von 32 cm gemessen werden und der maximale Zuwachs lag bei 125 cm bis zum Herbst 2022. Als besonders vielversprechende Versuchsgruppen zeigten sich dabei die Substratbeimischungen mit Kompost oder Pflanzenkohle. Beide wiesen einen signifikant positiven Effekt auf die Wuchshöhe gegenüber den Kontrollgruppen auf (Kompost = + 21 cm und Pflanzenkohle = + 10 cm). Ähnliches konnte für den Parameter Wurzelhalsdurchmesser (Mittelwert = 4,6 cm) dokumentiert werden. Auch hier lagen die gemessenen Größen bei einem Pflanzsubstrat mit Kompost (+ 1,1 cm) oder Pflanzenkohle (+ 0,7 cm) signifikant über denen der Kontrollgruppen.
Die Ergebnisse zeigen, dass organische Bodenzugaben (sowohl Kompost als auch Pflanzenkohle) auch bei unterschiedlichen Bodenverhältnissen in der Lage sind, dass frühe Wachstum der Robinie zu unterstützen. An dem besonders niederschlagsarmen und sandigen vierten Standort dieser Studie stellte sich Pflanzenkohle als sehr hilfreich für das Überleben der Jungpflanzen heraus. Für das Ziel der Unterstützung einer frühen Etablierungsphase von Baumreihen mit Robinien in der Landwirtschaft bieten sich daher die genannten Substrate an. Ich beabsichtige eine Fortführung der laufenden Messungen, um das weitere Wachstumsverhalten der oberirdischen Biomasse zu monitoren. Zudem bietet sich die ursprünglich geplante Entnahme der Robinien erst für den Herbst 2023 an, da viele Individuen Ende 2022 noch zu klein waren, um eindeutige Aussagen über das Wurzelwachstum sowie die Assoziation mit den stickstofffixierenden Knöllchenbakterien erwarten zu können. Als Ergänzung zu den Wachstumsmessungen wurde ein alternatives on farm-Messverfahren zur Analyse des Nitratgehaltes von Bodenproben im Labor getestet, um im nächsten Schritt die Nitratverfügbarkeit im Wurzelraum der Robinien im Feld untersuchen zu können.
Als zusätzliches Material sind diesem Bericht zwei Infoblätter über den Einsatz der Robinie in der Landwirtschaft sowie den Versuchsaufbau beigefügt. Zudem ist eine Präsentation angehängt, die ich an der Ruhr-Universität Bochum über die Ergebnisse und den Ausblick der Studie gehalten habe.
Infoblatt Einsatz der Robinie in der Landwirtschaft
Präsentation über die Ergebnisse und den Ausblick der Studie