Acht Probenahmestandorte, bewertet anhand sechs Bodenökosystem-Funktionen mit semi-quantitativen Kriterien — Anwesenheit und Häufigkeit namentlich genannter Indikatororganismen in den Metabarcoding-Daten, nicht berechnete numerische Indizes. Die Bewertung ist in diesem Entwurf bewusst qualitativ; ein Weg zu berechneten Indizes (z.B. Bongers Maturity Index für Funktion 6) wird in den Funktionsdefinitionen und den methodischen Grenzen besprochen. Klicken Sie auf eine Spaltenüberschrift für die Funktionsdefinition, auf eine Zeilenbeschriftung für die detaillierte Standortbewertung.
| Standort | N-Kreislauf | C / OM-Verarbeitung | Aggregation (4 Ebenen) | Pflanze-Mikroben-Symbiose | Krankheits- & Schädlingsregulation | Nahrungsnetz-Reife |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ForsthausUnten | ✓ | ~ | ~ | ✗ | ~ | ✗ |
| ForsthausOben | ✓ | ✓ | ~ | ? | ~ | ~ |
| Alter Obstgarten | ✓ | ✓ | ~ | ? | ~ | ~ |
| Market Garden Mix | ✓ | ✓ | ~ | ? | ~ | ✓ |
| Market Garden 70 | ✓ | ✓ | ~ | ? | ~ | ~ |
| Haus Hügel | ✓ | ✓ | ~ | ? | ✓ | ✓ |
| Spannweid Mix | ✓ | ✓ | ✓ | ~ | ~ | ~ |
| Spannweid 14 | ✓ | ~ | ~ | ? | ~ | ~ |
Funktion 1 (N-Kreislauf) ist an jedem Standort vollständig. Die Nitrososphaera-+-Nitrospira-Kette ist selbst am am stärksten gestörten Standort (ForsthausUnten) präsent. Dies ist die am robustesten erfassbare Funktion und die mit der höchsten Bewertungssicherheit.
Funktion 4 (Pflanze-Mikroben-Symbiose) ist die systematische Schwachstelle — und fast sicher methodisch bedingt. Sechs von acht Standorten haben ? (unterdetektiert), einer ✗, einer ~. Ob tatsächliche AMF- / Rhizobien- / PGPR-Gemeinschaften unterhalb der Nachweisschwelle vorhanden sind, ist die wichtigste Frage, die diese Bewertung aufwirft. Eine gezielte SSU-AMF-Untersuchung an einem Teil der Standorte würde sie klären.
Funktion 6 (Nahrungsnetz-Reife) korreliert klar mit der Bewirtschaftungsdauer. Market Garden Mix und Haus Hügel — die zwei am längsten bewirtschafteten E-Standorte — sind beide vollständig. ForsthausUnten (am neuesten, mit Störungs-Erbe) ist ✗. Diese Funktion liegt am nächsten an der Bongers-/Ferris-Nematoden-Reife-Tradition, und die Reihenfolge passt zu deren Erwartungen.
Funktion 3 (Aggregation) zeigt das Vier-Ebenen-Modell wie vorhergesagt. Ebenen 1–3 sind an fast jedem Standort vorhanden; Ebene 4 ist der Engpass. Die Korrelation der Spatenprobe von Market Garden 70 mit den biologischen Indikatoren ist die deutlichste direkte Evidenz, dass die Indikatororganismen für Ebenen 1–3 einem physikalisch messbaren strukturellen Ergebnis entsprechen.
Drei Standorte stechen aus unterschiedlichen Gründen hervor. Spannweid Mix ist der einzige mit vollständiger Aggregation dank des AMF-Signals. Haus Hügel ist der einzige mit vollständiger Krankheits- und Schädlingsregulation dank seines Multi-Räuber-Profils. Market Garden Mix ist der einzige mit vollständiger Nahrungsnetz-Reife dank seiner Breite über Stämme und Trophieebenen.
Kein Standort erreicht "vollständig" in allen sechs Funktionen. Die nächsten Kandidaten sind Market Garden Mix und Spannweid Mix (jeweils vollständig in vier Funktionen). Das passt zu einem in Entwicklung befindlichen System und gibt eine vertretbare "wo wir auf dem Weg stehen"-Erzählung.
Zustand 2024: nackter Boden mit Gülle-Erbe vom Vorbewirtschafter. Kürbis-Klee-Kultur erst gerade am Anlaufen zum Zeitpunkt der Probenahme.
N-Kreislauf — ✓ Vollständig. Nitrososphaera viennensis mit 2,14% der Bakterien-Reads (höchster Anteil der A-Standorte) plus Nitrospira japonica vorhanden. Nitrifikationskette intakt trotz des sonst gestörten Zustands.
C / OM-Verarbeitung — ~ Teilweise. Zersetzer-Gemeinschaft vorhanden, aber schief: dominiert von Podospora appendiculata (Dung-Spezialist, 3,69%) und Keratinophyton wagneri (Keratinzersetzer) — beides Signaturen tierischer organischer Substanz, nicht vielfältiger Pflanzenrückstände. Trichoderma nicht gefunden. Pflanzenstreu-Zersetzer-Gilden unterrepräsentiert.
Aggregation — ~ Teilweise. Ebene 1 (bakterielle EPS) vorhanden, aber Actinobacteriota-Zahl niedriger als an E-Standorten; Ebene 2 (Pilzhyphen) vorhanden; Ebene 3 (Wurmkrümel) schwach — Enchytraeen-Signal minimal; Ebene 4 (AMF / GRSP) nicht gefunden.
Pflanze-Mikroben-Symbiose — ✗ Fehlend. Keine AMF, keine namentlich genannten Rhizobien, keine namentlichen PGPR. AMF und Bacillus werden systematisch durch Standard-Primer unterdetektiert, daher ist ein Teil dieses Fehlens methodisch. Zum Zeitpunkt der Probenahme hatte der Standort jedoch praktisch keine etablierte Wurzelbasis (nackter Boden, Gülle-Erbe, Kürbis/Klee erst gerade am Erscheinen), so dass die biologische Grundlage für geringe Pflanze-Mikroben-Symbiose unabhängig davon vertretbar ist. Wegen der nackten-Boden-Argumentation ✗ statt ?.
Krankheits- & Schädlingsregulation — ~ Teilweise. Clonostachys intermedia gefunden. Keine namentlichen räuberischen Wirbellosen am Standort.
Nahrungsnetz-Reife — ✗ Fehlend / Unzureichend. Niedrigste Wirbellosen-Diversität im gesamten Datensatz (17 OTUs, 1 namentliche Art). Verkürztes Nahrungsnetz — Springschwänze vorhanden (5 OTUs), aber Nematodengemeinschaft minimal, keine räuberischen Wirbellosen nachgewiesen. Konsistent mit der Standortgeschichte.
Zustand 2024: vierjährige Schweizer Kunstwiese (Saatgrasland mit Gras-Leguminosen-Mischung), angelegt Frühjahr 2020. (Seither 2025 zu Kürbis umgewandelt und 2026 zu Wintergetreide.)
N-Kreislauf — ✓ Vollständig. Volle Nitrososphaera-+-Nitrospira-Kette vorhanden.
C / OM-Verarbeitung — ✓ Vollständig. Volles Zersetzer-Spektrum, Humicola udagawae vorhanden (Cellulose-Zersetzung).
Aggregation — ~ Teilweise. Ebenen 1–3 vorhanden und gut entwickelt (Actinobacteriota stark, Marionina argentea gefunden). Ebene 4 (AMF / GRSP) nicht gefunden.
Pflanze-Mikroben-Symbiose — ? Unterdetektiert. Keine namentlichen AMF, keine namentlichen Rhizobien. Eine vierjährige leguminosenreiche Kunstwiese sollte plausibel eine aktive Rhizobien-Gemeinschaft beherbergen; das Fehlen in den Daten ist wahrscheinlich ein methodisches Artefakt (16S-Auflösung auf Artniveau + DNA-Extraktionsbias bei Bacillus, ITS-Unterdetektion bei AMF). Als unterdetektiert eingestuft.
Krankheits- & Schädlingsregulation — ~ Teilweise. Keine Clonostachys oder Trichoderma namentlich; keine räuberischen Wirbellosen namentlich. Einige Dorylaimida-OTUs (potenziell räuberisch), aber nicht aufgelöst.
Nahrungsnetz-Reife — ~ Teilweise. 30 Wirbellosen-OTUs, die vielfältigste Nematodengemeinschaft aller Standorte (18 OTUs), einschliesslich bakterienfressender und pflanzenparasitärer Arten. K-Strategen-Repräsentation mässig. Fehlt die höhere trophische Tiefe von Market Garden und Haus Hügel.
Hinweis zu pflanzenparasitären Nematoden: Pratylenchus neglectus und Helicotylenchus minzi auf niedrigem Niveau gefunden. Typisch für etablierte Kunstwiese; nach der Konversion zu Einjahreskulturen 2025 beobachtungswert.
Zustand 2024: alter Obstgarten neu in Bewirtschaftung, Zwischenfrucht etabliert Herbst 2023 (~10 Monate alt zum Zeitpunkt der Probenahme). Seither in eine Gemüse- und Blumen-Sukzession diversifiziert.
N-Kreislauf — ✓ Vollständig. Volle Nitrifikationskette.
C / OM-Verarbeitung — ✓ Vollständig. Trichoderma reesei gefunden, Humicola vorhanden, Cellvibrio spp. gefunden (am stärksten an diesem und an Market Garden).
Aggregation — ~ Teilweise. Ebene 1 stark (höchste Verrucomicrobiota-Zahl aller Standorte mit 32 OTUs, dichte Actinobacteriota). Ebene 2 vorhanden. Ebene 3 (Marionina argentea) vorhanden. Ebene 4 nicht gefunden.
Pflanze-Mikroben-Symbiose — ? Unterdetektiert. Keine namentlichen AMF, keine namentlichen Rhizobien. Mit ~10 Monaten Zwischenfrucht-Etablierung zum Zeitpunkt der Probenahme und der nachfolgenden diversifizierten Gemüse-/Blumen-Bepflanzung wäre eine AMF-Besiedlung plausibel zu erwarten; die ITS-Unterdetektion von Glomeromycota überwiegt wahrscheinlich gegenüber echtem Fehlen. Als unterdetektiert eingestuft.
Krankheits- & Schädlingsregulation — ~ Teilweise. Trichoderma reesei vorhanden. Clarkus papillatus (räuberischer Nematode, Mononchidae) gefunden — einer von nur zwei Standorten mit nachgewiesenem Nematoden-Räuber. Keine namentlichen räuberischen Milben oder Käfer.
Nahrungsnetz-Reife — ~ Teilweise. 24 Wirbellosen-OTUs. Räuberischer Nematode vorhanden. Bemerkenswerte funktionelle Bakteriendiversität (3,27, gleich wie Market Garden Mix) trotz kurzer Bewirtschaftungsdauer.
Hypothese aus dieser Bewertung: Die Zwischenfrucht von Herbst 2023 scheint die bakterielle Diversität schnell auf das Niveau des am längsten bewirtschafteten E-Standorts gebracht zu haben, während Pilz- und Wirbellosen-Gemeinschaften noch in frühen Stadien sind. Wenn reproduzierbar, identifiziert das Zwischenfrüchte als hochwirksame frühe Intervention.
Zustand 2024: am längsten bewirtschafteter Standort, lehmiger Boden, intensiver Marktgarten-Betrieb. Mischprobe über das ganze Feld.
N-Kreislauf — ✓ Vollständig. Nitrososphaera plus zwei Nitrospira-Arten (N. japonica und N. moscoviensis) — einziger Standort mit zwei Nitrospira-Spezies, was funktionelle Redundanz in der Nitrit-Oxidation andeutet.
C / OM-Verarbeitung — ✓ Vollständig. Volles Zersetzer-Spektrum, Trichoderma reesei, Humicola, Cellvibrio spp. Höchste Pilz-OTU-Diversität im Datensatz (174).
Aggregation — ~ Teilweise. Ebenen 1–3 aussergewöhnlich stark (Actinobacteriota dicht, vollständiges Pilzhyphen-Netzwerk, Marionina argentea mit 11,92% der Wirbellosen-Reads — stärkstes Enchytraeen-Signal im Datensatz, plus nachgewiesene Lumbricidae). Ebene 4 fehlt.
Pflanze-Mikroben-Symbiose — ? Unterdetektiert. Keine AMF gefunden. Das Fehlen am am längsten bewirtschafteten Standort ist methodisch mehrdeutig. Zwei mögliche Interpretationen: (a) AMF-Etablierung hinkt der übrigen Gemeinschaftsentwicklung unter den Bedingungen eines stark gestörten Marktgartens (häufige Kulturwechsel, wiederholte Bodenbearbeitung) hinterher, oder (b) die ITS-Primer-Beschränkung dominiert und AMF sind vorhanden, aber unsichtbar. Wegen dieser Mehrdeutigkeit als unterdetektiert eingestuft.
Krankheits- & Schädlingsregulation — ~ Teilweise. Trichoderma reesei, Veigaia nemorensis (räuberische Milbe) gefunden. Kein namentlicher räuberischer Nematode, kein namentlicher Laufkäfer.
Nahrungsnetz-Reife — ✓ Vollständig. 45 Wirbellosen-OTUs über 8 Stämme (am höchsten im Datensatz). Alle vier Trophieebenen vertreten. Mikrohabitat-Komplexitätsindikatoren vorhanden (Rotatorien, Tardigraden, Flachwürmer, Gastrotricha).
Zustand 2024: Einzelstreifen im Market Garden, 5/5 in der Spatenprobe für Aggregatstruktur zum Zeitpunkt der Probenahme. (Im Herbst 2024 auf 3 abgesunken, bis 2026 auf 4+ erholt; aktuell unter Wintergetreide.)
N-Kreislauf — ✓ Vollständig. Zwei Nitrospira-Arten plus Nitrososphaera.
C / OM-Verarbeitung — ✓ Vollständig. Standard-Zersetzer-Spektrum gut vertreten.
Aggregation — ~ Teilweise. Ebenen 1–3 stark (höchste evolutionäre Bakteriendiversität im Datensatz mit 20,44; aggregat-bildende Bakterien alle vorhanden). Ebene 4 fehlt. Die 5/5-Spatenprobe zum Zeitpunkt der Probenahme korreliert direkt mit der Stärke der Ebenen 1–3.
Pflanze-Mikroben-Symbiose — ? Unterdetektiert. Gleiches Muster wie Market Garden Mix — keine AMF gefunden, methodische Mehrdeutigkeit dominiert.
Krankheits- & Schädlingsregulation — ~ Teilweise. Veigaia nemorensis gefunden.
Nahrungsnetz-Reife — ~ Teilweise. 29 Wirbellosen-OTUs (niedriger als die Mischprobe wegen der räumlichen Engführung der Einzelstreifen-Probenahme). Tardigraden vorhanden. Die Bewertung spiegelt den räumlichen Abdeckungseffekt wider, nicht zwingend ökologische Unterlegenheit.
Zustand 2024: mehrere Jahre unter Bewirtschaftung, Torf- und Lehmboden. Starke Arthropoden-Gemeinschaft zum Zeitpunkt der Probenahme.
N-Kreislauf — ✓ Vollständig. Volle Nitrifikationskette.
C / OM-Verarbeitung — ✓ Vollständig. Standard-Zersetzer-Spektrum. Microlunatus panaciterrae erreicht hier seinen Höchstwert (0,71%), was auf aktiven P-Kreislauf neben dem C-Kreislauf hinweist.
Aggregation — ~ Teilweise. Ebenen 1–3 vorhanden. Ebene 4 fehlt.
Pflanze-Mikroben-Symbiose — ? Unterdetektiert. Keine AMF, keine namentlichen Rhizobien. Mit mehreren Jahren Bewirtschaftung und etablierter Pflanzendecke wären AMF ökologisch zu erwarten; das Fehlen ist plausibler ein methodisches Artefakt als reale Ökologie.
Krankheits- & Schädlingsregulation — ✓ Vollständig. Das vollständigste Räuberprofil im Datensatz: Veigaia nemorensis (räuberische Milbe, Mesostigmata), Histiostoma feroniarum (Milbe, exklusiv hier, 5,32% der Wirbellosen-Reads), Clarkus papillatus (räuberischer Nematode) und Poecilus cupreus (Laufkäfer). Vier Räuber über mehrere Trophieebenen — diese Kombination tritt an keinem anderen Standort auf.
Nahrungsnetz-Reife — ✓ Vollständig. 34 Wirbellosen-OTUs über mehrere Stämme. Alle vier Trophieebenen gut vertreten. K-Strategen (räuberische Milben, Mononchidae) gefunden.
Zustand 2024: mehrere Jahre unter Bewirtschaftung, enthält sowohl Torf- als auch Lehmzonen innerhalb eines Feldes. Mischprobe über das ganze Feld.
N-Kreislauf — ✓ Vollständig. Volle Kette vorhanden.
C / OM-Verarbeitung — ✓ Vollständig. Die funktionell vielfältigste Pilzgemeinschaft aller Standorte (funktionelle Diversität 2,08, evolutionäre Diversität 34,67 — beides Höchstwerte im Datensatz). Mortierella alpina nur hier gefunden (Indikator für hochwertige OM). Humicola udagawae in seiner höchsten Abundanz (1,64%).
Aggregation — ✓ Vollständig. Der einzige Standort, der auf allen vier Ebenen vollständig ist. Ebene 4 nachgewiesen über Claroideoglomus claroideum (AMF, Glomeromycota). Alle anderen Ebenen vorhanden.
Pflanze-Mikroben-Symbiose — ~ Teilweise. AMF gefunden (eine Art), was diesen Standort zum einzigen mit AMF-Signal macht. Wahrscheinlich Teilnachweis (ITS-Primer-Beschränkungen), nicht die volle Gemeinschaft.
Krankheits- & Schädlingsregulation — ~ Teilweise. Clonostachys intermedia mit dem stärksten Signal (0,40%, höchster Wert im Datensatz). Tyrannicordyceps fratricida (mykoparasitischer Pilz) gefunden. Oppiella nova (Oribatidenmilbe, Bioindikator). Kein namentlicher räuberischer Nematode.
Nahrungsnetz-Reife — ~ Teilweise. 22 Wirbellosen-OTUs (niedriger als erwartet). Oribatidenmilben (empfindliche K-Strategen) gefunden. Tardigraden vorhanden. Fehlt die trophische Vollständigkeit von Market Garden Mix oder Haus Hügel.
Vorbehalt zu Spannweid Mix: Die Mischprobe erfasst zwei verschiedene Bodentypen (Torf + Lehm) innerhalb einer einzigen Probe, was die Pilzdiversitätswerte teilweise nach oben verzerrt. Das AMF-Signal könnte spezifisch aus der Lehmzone stammen.
Zustand 2024: Einzelstreifen im Spannweid-Feld, gezielt angelegte Urtica dioica (Brennnessel) -Kultur, etabliert Herbst 2022.
N-Kreislauf — ✓ Vollständig. Nitrososphaera besonders stark hier (2,16%, höchster Wert aller Standorte), passend zu den stickstoffreichen Brennnessel-Streueinträgen.
C / OM-Verarbeitung — ~ Teilweise. Zersetzer-Gemeinschaft vorhanden, aber charakteristisch spezialisiert — Acidobacteriota-Dominanz (41 OTUs, am höchsten unter den E-Standorten). Rhizophlyctis rosea (Chytrid, Cellulose-Zersetzer für feuchte Böden) nur hier und an ForsthausUnten gefunden. Engere funktionelle Breite als an den Mischproben.
Aggregation — ~ Teilweise. Ebenen 1–3 vorhanden. Ebene 4 fehlt (trotz Nachweis im Spannweid Mix — das dortige AMF-Signal stammte wahrscheinlich von ausserhalb dieses Streifens).
Pflanze-Mikroben-Symbiose — ? Unterdetektiert. Keine AMF gefunden, trotz AMF-Nachweis im Spannweid Mix aus demselben Feld. Könnte reale Ökologie des Brennnesselstreifens widerspiegeln (andere Rhizosphären-Chemie, möglicherweise AMF-ungünstiger) oder ITS-methodisches Artefakt. Für Konsistenz als unterdetektiert eingestuft.
Krankheits- & Schädlingsregulation — ~ Teilweise. Clonostachys intermedia gefunden. Keine namentlichen räuberischen Wirbellosen.
Nahrungsnetz-Reife — ~ Teilweise. 22 Wirbellosen-OTUs. Tardigraden und ein Hundertfüsser (Chilopoda, einziger solcher Nachweis im Datensatz) vorhanden.
Methodische Beobachtung: Trotz minimaler Intervention bewertet Spannweid 14 nicht höher als die intensiver bewirtschafteten Mischproben-Standorte. Seine 20 standort-einzigartigen OTUs bilden eine spezialisierte Gemeinschaft, geformt durch die Brennnessel-Chemie, nicht eine generell reichere. Untermauert, dass "weniger Bewirtschaftung" und "mehr Biodiversität" nicht gleichbedeutend sind.
Rückmeldungen wären zu folgenden Punkten am wertvollsten:
Kapazität vs. Aktivität. eDNA misst funktionelle Kapazität, nicht aktive Funktion. Die Anwesenheit von Nitrososphaera zeigt die Kapazität für Ammoniumoxidation an; sie beweist nicht, dass Ammoniak gerade oxidiert wird. RNA-basierte Methoden, Enzymassays oder Isotopenmarkierung könnten diese Lücke schliessen, allerdings zu deutlich höheren Kosten.
Eine Probe pro Standort (N=1). Das Probendesign von 2024 hat keine Wiederholungen innerhalb der Standorte, daher sind Standortunterschiede beschreibend, nicht statistisch testbar. Ein Design mit 2–3 Wiederholungen in einer zukünftigen Probenahmerunde würde inferenzielle Aussagen ermöglichen.
AMF-Unterdetektion. Die grösste einzelne methodische Lücke. Standard-ITS-Primer erfassen Glomeromycota schlecht; SSU-basierte Sequenzierung wäre für eine zuverlässige Bewertung von Funktion 4 nötig. Diese eine Änderung würde die Bewertung substanziell verbessern.
Bacillus-Unterdetektion. Endosporenbildende Bacillus-Arten sind während der DNA-Extraktion schwer zu lysieren, was zu systematischer Unterrepräsentation führt. Relevant für Funktion 4 (PGPR) und Funktion 5 (einige Biocontrol-Bacilli).
Regenwurmarten-Auflösung. Der 18S-Marker löst Lumbricidae nur auf Familienniveau auf. Für die Bewertung von Funktion 3 Ebene 3 verhindert das die Unterscheidung ökologisch sehr verschiedener Arten (epigäisch, endogäisch, anözisch). Auflösung auf Aporrectodea / Lumbricus / Octolasion-Niveau erforderte COI-basierte eDNA oder physische Probenahme.
Nematoden-Auflösung. Der 18S-Marker löst Nematoden-Taxa auf Stammniveau robust und auf Familien- / Gattungsniveau einigermassen zuverlässig auf; die Artauflösung variiert, mit häufiger Zusammenfassung kryptischer Arten und systematischer Über- oder Unteramplifikation einiger Linien. Vergleichsstudien (Griffiths et al. 2018 und andere) berichten von etwa 13–15% Artüberlappung zwischen eDNA und morphologischer Identifikation an denselben Proben. Für die funktionelle Gruppenzuordnung (Bakterienfresser / Pilzfresser / Räuber / Pflanzenparasit / Allesfresser) ist die Familien-Auflösung ausreichend und die Daten sind zweckdienlich. Für absolute Dichteschätzung, strenge Artenzählung oder direkten Vergleich mit traditionellen Nematoden-Erhebungen aus dem Ackerbau bleibt die Mikroskopie der Standard und eDNA ergänzt sie, statt sie zu ersetzen.
Funktionelle Gen-Metagenomik nicht durchgeführt. Die aktuellen Daten sind taxonomisches Metabarcoding, nicht Metagenomik. nifH-, amoA-, nirK/S-, nosZ-Gensequenzierung würde direkten Funktionsnachweis liefern statt Indikator-Organismen-Inferenz. Teurer, aber für einen extern-orientierten rigorosen Rahmen wäre ein einmaliger Validierungs-Durchlauf möglicherweise sinnvoll.
Bewertungsschwellen sind aktuell ermessensbasiert, nicht quantitativ. "Teilweise" vs. "Vollständig" ist aktuell eine qualitative Beurteilung. Damit die Bewertung rigoroser wird, sollte jede Funktion idealerweise einen quantitativen Schwellenwert haben (z.B. "vollständig = ≥3 von 4 Indikator-Organismen gefunden bei ≥X% relativer Häufigkeit").
Der Rahmen ist nicht extern validiert. Auf einen Datensatz von acht Proben angewendet. Damit das als Werkzeug vertretbar wird, müsste der Rahmen auf zusätzliche Datensätze angewendet werden (andere regenerative Betriebe, andere Bodentypen, idealerweise mit konventionellen Vergleichen).
Dieses Dokument ist ein erster Versuch, die acht HofLabor-Probenahmestandorte von 2024 anhand eines transparenten, organismus-für-organismus geführten Rahmens von Bodenökosystem-Funktionen zu bewerten — statt anhand undurchsichtiger zusammengesetzter Indizes. Das Ziel ist zu prüfen, ob eine mechanismus-basierte Bewertung nützliche, vertretbare standortbezogene Aussagen aus Standard-Metabarcoding-Daten (16S + ITS + 18S) liefern kann, und zu identifizieren, wo zusätzliche oder andere Methoden nötig sind, um Lücken zu schliessen.
Die Arbeitshypothese von HofLabor: Biodiversität ist ein Produktionsfaktor. Ein funktionierendes Bodenökosystem ersetzt biologisch das, was konventionelle Landwirtschaft über chemische Inputs liefert. Diese Hypothese zu prüfen erfordert nicht nur Diversitätszählungen, sondern Belege dafür, dass die spezifischen biologischen Funktionen, die die Input-Substitution tragen — Stickstoffkreislauf, Aggregatbildung, Krankheitsregulation, Pflanze-Mikroben-Symbiose —, an jedem Standort tatsächlich vorhanden sind.
Diese Bewertung ist ausdrücklich ein Entwurf. Die Funktionsdefinitionen, Indikatororganismen und Bewertungskriterien sind offen für Revision. Der Abschnitt mit den offenen Fragen oben listet die spezifischen Punkte, bei denen Rückmeldung am wertvollsten wäre.
Sechs Funktionen wurden als Rahmen ausgewählt. Für jede Funktion:
Die Bewertung spiegelt funktionelle Kapazität wider, nicht aktive Funktion. eDNA misst DNA, nicht Aktivität. Die Anwesenheit eines Indikatororganismus zeigt die Kapazität für die entsprechende Funktion an; sie beweist nicht, dass die Funktion an diesem Ort und zu dieser Zeit gerade ausgeführt wird.
Was es ist. Die biologische Umwandlung von organischem und atmosphärischem Stickstoff in pflanzenverfügbare Formen (Ammoniak → Nitrit → Nitrat) und zurück (Denitrifikation unter anaeroben Bedingungen). In einem input-freien System ist ein vollständiger Stickstoffkreislauf essenziell, weil aller Stickstoff aus biologischer Fixierung, atmosphärischer Deposition und Mineralisierung organischer Substanz kommen muss.
Indikatoren (16S): Ammoniumoxidierer — Nitrososphaera viennensis (Thermoproteota-Archaeen) und andere AOA; Nitrosomonas / Nitrosospira (AOB, selten in unseren Daten). Nitritoxidierer — Nitrospira spp. (inkl. möglicher Comammox). Frei lebende und symbiotische N-Fixierer — Rhizobium, Bradyrhizobium, Azospirillum, Frankia.
Grenze: Der N-Fixierungs-Schritt wird durch 16S-Taxonomie allein schlecht aufgelöst. Zuverlässige N-Fixierungs-Bewertung erfordert nifH-Gensequenzierung (metagenomisch).
Was es ist. Der biologische Abbau von Pflanzenresten, Wurzelausscheidungen und anderen organischen Substanzeinträgen, sowie die Stabilisierung eines Teils dieses Materials als Bodenorganik. Ohne externe Inputs bestimmt die Rate und Vollständigkeit der OM-Verarbeitung die Nährstofffreisetzung und den SOM-Aufbau.
Indikatoren (ITS, 16S): Cellulose-Zersetzer — Trichoderma, Humicola, Cellvibrio. Polymer-Zersetzer / dominante Zersetzer-Gilden — Sordariomyceten (Hypocreales, Sordariales), Dothideomyceten. OM-Qualitätsindikatoren — Mortierellomyceten (hochwertige OM), Mortierella alpina spezifisch. Polysaccharid-Zersetzer — Verrucomicrobium, Flavisolibacter.
Was es ist. Die physische Zusammenfügung von Mineralpartikeln zu stabilen Aggregaten, auf der Wasserinfiltration, Drainage, Belüftung, Wurzeldurchdringung und SOM-Stabilisierung beruhen. Aggregation funktioniert auf vier mechanistischen Skalen, jede getrieben von einer eigenen Organismengilde.
Ebene 1 — Mikroaggregate (bakterielle EPS): Filamentöse Actinobacteriota (Anzahl), Nakamurella flavida, Microlunatus panaciterrae, Sphingomonas spp., Gemmatimonas aurantiaca.
Ebene 2 — Makroaggregate (Pilzhyphen): Sordariomyceten-Diversität, Reichtum filamentöser Saprotrophe, Humicola udagawae.
Ebene 3 — Wurmkrümel-Aggregate: Lumbricidae (18S, nur auf Familienniveau), Enchytraeen (Marionina argentea, Enchytraeus dichaetus).
Ebene 4 — Glomalin-related soil protein (GRSP) und AMF: Glomeromycota-Präsenz (Claroideoglomus, Rhizophagus, Funneliformis etc.). Nach aktuellem Verständnis ist GRSP ein operativ definiertes Gemisch aus Bodenorganik, kein reines AMF-Glykoprotein, aber AMF bleiben die am besten untersuchten Beiträger zu dieser Fraktion.
Grenze: Ebene 4 wird durch Standard-ITS-Primer systematisch unterdetektiert. SSU-basierte Glomeromycota-Sequenzierung wäre für zuverlässige Bewertung nötig.
Was es ist. Kooperative Interaktionen zwischen Pflanzenwurzeln und Bodenmikroben, die der Pflanze Nährstoffe, Wasser, Hormone und Immunpriming liefern im Tausch gegen Kohlenstoff. Die wichtigsten Kategorien sind arbuskuläre Mykorrhiza-Symbiose (die meisten Pflanzen), Rhizobien-Knöllchenbildung (Leguminosen) und frei lebende pflanzenwuchsfördernde Rhizobakterien (PGPR).
Indikatoren: AMF — Glomeromycota (siehe Funktion 3, Ebene 4). Rhizobien — Rhizobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium, Mesorhizobium. PGPR — Pseudomonas spp., Bacillus spp., Azospirillum, bestimmte Burkholderia.
Grenze: AMF und Bacillus werden beide durch Standard-Primer unterdetektiert. Rhizobien-Nachweis erfordert Artniveau-Auflösung, die 16S oft nicht zuverlässig liefert.
Was es ist. Biologische Kapazität, Populationen pflanzenpathogener Pilze, Bakterien, Nematoden und Arthropoden-Schädlinge zu begrenzen. In einem fungizid- und insektizidfreien System ist das der primäre Schutzmechanismus.
Mykoparasitische / antagonistische Pilze: Clonostachys intermedia (breitwirkend, Fusarium-Bekämpfer), Trichoderma spp.
Räuberische Bodenfauna: Räuberische Nematoden — Mononchidae (z.B. Clarkus papillatus), Nygolaimidae. Räuberische Milben — Mesostigmata (z.B. Veigaia nemorensis), Sarcoptiformes-Räuber. Laufkäfer — Carabidae (z.B. Poecilus cupreus). Räuberische Pseudoskorpione, Hundertfüsser.
Entomopathogene Pilze: Beauveria bassiana, Metarhizium spp. (meist abwesend in unseren Daten; Tyrannicordyceps fratricida an einem Standort als nächstes Analogon).
Was es ist. Die strukturelle Vollständigkeit des Boden-Nahrungsnetzes, gemessen durch trophische Ebenenabdeckung, Räuberpräsenz und Repräsentation störungsempfindlicher K-Strategen. Ein reifes Nahrungsnetz korreliert mit geringerer Störung, längerer Bewirtschaftungs-Kontinuität und (allgemein) höherer funktioneller Redundanz.
Indikatoren: Trophische Vollständigkeit — Organismen auf den Ebenen primärer Zersetzer, mikrobieller Weidegänger, Sekundärkonsument (Räuber) und Pflanzenfresser. Räubervielfalt — Anzahl verschiedener Räuber-OTUs über Milben, Nematoden, Käfer, Hundertfüsser. K-Strategen-Präsenz — hohe c-p-Nematoden (Mononchidae, Dorylaimida), Oribatidenmilben (z.B. Oppiella nova), Tardigraden, langsam reproduzierende Arthropoden. Gesamt-Wirbellosen-OTU-Reichtum als grober Überblick.
Referenzrahmen, und der Abstand dazu. Konzeptionell ausgerichtet am Bongers Maturity Index (1990) und den Ferris Enrichment-, Structure- und Channel-Indizes (2001). Die Bewertungen in diesem Entwurf sind jedoch qualitativ — basierend auf trophischer Vollständigkeit, Räuberpräsenz und K-Strategen-Indikatoren —, nicht berechnet aus c-p-Werten multipliziert mit proportionalen Häufigkeiten. Ein berechneter Bongers MI (und die Ferris EI/SI/CI) aus den 2024-eDNA-Daten wären als nächste Iteration machbar. Der wichtigste methodische Vorbehalt: eDNA-Read-Counts sind nicht gleichbedeutend mit Nematoden-Populationszählungen (PCR-Amplifikationsbias, DNA-Kopienzahlvariation, Körpergrösseneffekte), daher ist ein aus eDNA-Reads berechneter MI eine Annäherung — richtungsweisend, aber nicht numerisch identisch mit einem aus morphologischen Zählungen berechneten MI. Das ist eine aktive methodische Frage in der Literatur, mit Publikationen sowohl für als auch gegen eDNA-basierte MI-Berechnungen.