Integration der Bodenbiodiversität in die Ökosystemdienstleistungen (SOB4ES)

Kontext

Das Ziel der EU-Mission für Bodengesundheit und Ernährung besteht darin, dass bis 2030 mindestens 75 % und bis 2050 alle Böden in der EU fruchtbar sein sollen. Es fehlen jedoch kosteneffiziente Indikatoren für die biologische Vielfalt der Bodenorganismen, deren Funktionen im Boden-Ökosystem und den Ökosystemleistungen sowie kosteneffiziente Massnahmen zur Wiederherstellung der Bodenfruchtbarkeit. SOB4ES wird einen Beitrag zur europäischen Bodenstrategie leisten, indem es (1) die biologische Vielfalt des Bodens, die Funktionsweise des Boden-Ökosystems und deren Leistungen für die wichtigsten Landnutzungen und Intensitäten ermittelt, (2) die Kosteneffizienz bestehender Indikatoren für die biologische Vielfalt des Bodens, die Funktionsweise des Ökosystems und die Leistungen prüft, und (3) bewertet, wie politische Anreize zum Schutz, die nachhaltige Bewirtschaftung und die Wiederherstellung von Bodensystemen und der Bodenfruchtbarkeit verbessern können. SOB4ES konzentriert sich auf neun wichtige pedoklimatische (Bodentyp-Klima) Regionen und Landnutzungen, darunter Böden in städtischen Gebieten, in der Landwirtschaft, in Wäldern, in (halb)natürlichen Gebieten, in Feuchtgebieten, in Trockengebieten, in der Industrie und im Bergbau, und deckt damit die wichtigsten Bedingungen für Klima, Bodentyp und Landnutzung in der EU ab. Um diese ehrgeizigen Ziele zu erreichen, wird SOB4ES den Ansatz der Kartierung und Bewertung von Ökosystembedingungen weiterentwickeln und die Kosteneffizienz einer breiten Palette bestehender Indikatoren testen.

Ziel des Projektes

Das SOB4ES-Projekt ist ein grosses EU-Projekt, an dem 19 europäische Partner beteiligt sind. Das Hauptziel des Projekts besteht darin, die Zusammensetzung der Bodenorganismen zu bewerten und ihre Beziehung zu den Ökosystemleistungen bei der Landnutzung in verschiedenen pedoklimatischen Regionen zu verstehen. Das Projekt zielt darauf ab, die Bewertung des Ökosystems zu verbessern, indem die biologische Vielfalt des Bodens in die Überwachung der Ökosysteme einbezogen wird.

Im Rahmen des SOB4ES-Projekts wird eine große Anzahl von Proben in verschiedenen europäischen Ländern entnommen, um die derzeitige Wissenslücke über die Wirksamkeit bestehender Indikatorvariablen für die Zusammensetzung und Gemeinschaftsstruktur der Biodiversität im Boden bei Kombinationen verschiedener Landnutzungen, Bewirtschaftungsintensitäten und pedoklimatischer Regionen zu schliessen. SOB4ES wird auch analysieren, wie Netzwerke der biologischen Vielfalt im Boden mit der oberirdischen biologischen Vielfalt und den Ökosystemleistungen zusammenhängen, und zwar mit Hilfe fortgeschrittener, auf künstlicher Intelligenz basierender 'machine learning' Ansätze, und die Überwachung bis hin zur Fernerkundung skalieren.

 

Probenentnahme

In jeder pedoklimatischen Region (d. h. in jedem teilnehmenden Land) werden Bodenproben von drei Hauptbodennutzungsarten (Wald, Grünland und Ackerland) mit unterschiedlicher Nutzungsintensität (z. B. intensiv, extensiv und ungestört) gesammelt (siehe Schema unten).

Darüber hinaus werden in jedem Land auch verschiedene andere Bodennutzungsarten, wie z. B. rekultivierte Böden, Feuchtgebiete oder urbane Böden, beprobt. Eine Bodenprobe besteht aus 5-6 Bodenkernen mit einem Durchmesser von 5 cm und einer Länge von 10 Zentimetern, die alle innerhalb eines Quadratmeters gesammelt werden. Darüber hinaus werden Regenwürmer durch Handauslese in einem Würfel von 25 cm x 25 cm x 25 cm beprobt. Alle Partner in Europa verwenden die gleichen Probenahmeprotokolle.

Bewertung der Biodiversität des Bodens

Aus den Bodenproben werden wir die Arten der Mesofauna des Bodens (Milben und Collembolen), der Nematoden und Enchyträen mittels morphologischen Merkmalen und DNA-Metabarcoding bestimmen. Ausserdem werden wir verschiedene physikalisch-chemische Bodeneigenschaften und Bodenfunktionen (Bodenatmung, potenzielle extrazelluläre Enzyme und funktionelle Gene, die am C- und N-Kreislauf beteiligt sind) untersuchen. Während die Extraktion dieser Bodenorganismen von jedem Partner durchgeführt wird, wird ihre Artbestimmung von einem bestimmten Partner vorgenommen, der auf eine taxonomische Gruppe spezialisiert ist und alle Proben aller Partner bearbeitet. Auf diese Weise werden Vergleiche zwischen den pedoklimatischen Zonen, der Landnutzung und der Intensität der Landnutzung möglich sein.

Publikationen

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Cuartero J., Querejeta J.I., Prieto I., Frey B., Alguacil M.M. (2024) Warming and rainfall reduction alter soil microbial diversity and co-occurrence networks and enhance pathogenic fungi in dryland soils. Sci. Total Environ. 949, 175006 (15 pp.). https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175006Institutional Repository DORA

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Frey B., Maurer C., Schneider K. (2023) Informationen zum Boden anhand der Gebundenheit der Rote-Liste Arten BAFU. Bundesamt für Umwelt BAFU. 26 p. Institutional Repository DORA

Frey B., Rast B.M., Qi W., Stierli B., Brunner I. (2022) Long-term mercury contamination does not affect the microbial gene potential for C and N cycling in soils but enhances detoxification gene abundance. Front. Microbiol. 13, 1034138 (18 pp.). https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1034138Institutional Repository DORA

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Frey B., Walthert L., Perez-Mon C., Stierli B., Köchli R., Dharmarajah A., Brunner I. (2021) Deep soil layers of drought-exposed forests harbor poorly known bacterial and fungal communities. Front. Microbiol. 12, 674160 (21 pp.). https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.674160Institutional Repository DORA

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Resch M.C., Schütz M., Ochoa-Hueso R., Buchmann N., Frey B., Graf U., … Risch A.C. (2022) Long-term recovery of above- and below-ground interactions in restored grasslands after topsoil removal and seed addition. J. Appl. Ecol. 59(9), 2299-2308. https://doi.org/10.1111/1365-2664.14145 Institutional Repository DORA

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