Einfluss Kupfer-haltiger anthropogener Einträge auf Bodenmikroorganismen – eine Übersicht. I. Mikrobielle Populationen

Abstract

Kupfer ist ein essentielles Spurenelement, jedoch wirkt es in höheren Konzentrationen oft toxisch gegenüber verschiedenen Organismen. Eine Kontamination von Böden mit diesem Schwermetall kann verschiedene Ursachen haben (z. B. Emissionen, Klärschlammapplikation, Cu-haltige Pflanzenschutz- und Düngemittel) und – neben den seltenen Fällen hoher natürlicher Cu-Gehalte – zu sehr hohen Cu-Konzentrationen im Boden führen, die sich zudem viele Jahre erhalten oder sogar noch akkumulieren können. Speziell in land- und forstwirtschaftlich sowie gartenbaulich genutzten Böden, aber auch in natürlichen Ökosystemen, sollte jedoch trotz der Cu-Belastungen eine funktionsfähige Biozönose mit hoher Biodiversität erhalten bleiben, wobei dem Mikroorganismenanteil wegen seiner großen Biomasse und Diversität sowie seinen vielfältigen Umsatzleistungen eine wichtige Rolle zukommt. Da inzwischen viele hundert Veröffentlichungen – besonders aus den letzten drei Jahrzehnten – zum Einfluss von Kupfer und seinen Verbindungen auf Bodenmikroorganismen vorliegen, wird hier zunächst nur auf mikrobielle Populationen eingegangen, während mikrobielle Aktivitäten in einer nachfolgenden Übersichtsarbeit dargestellt werden.

In einzelnen Kapiteln wird der Einfluss von Kupfer auf die mikrobielle Diversität und Biomasse, auf allgemeine mikrobielle Populationen sowie auf ausgewählte Mikroorganismengruppen behandelt. Diese sind Stickstoff-bindende Mikroorganismen, die Mykorrhiza, nematophage Pilze und gegenüber Phytopathogenen antagonistische sowie gegen Schadinsekten entomopathogene bodenbürtige Mikroorganismen. Der Beeinflussung der Cu-Wirkung durch andere Umweltchemikalien ist ebenfalls ein Kapitel gewidmet. Entsprechend der Vielzahl an Veröffentlichungen ist die Bandbreite der beobachteten Cu-Wirkungen sehr groß. Aus nahezu allen Bereichen liegen sowohl deutliche Wirkungen niedriger – durchaus praxisnaher oder sogar geringerer – Cu-Dosierungen gegenüber Bodenmikroorganismen vor als auch kaum feststellbare Effekte sehr hoher Cu-Gehalte. Hinzu kommen mehr oder weniger ausgeprägte direkte Effekte der eingesetzten Cu-haltigen Pflanzenschutzmittel. Einige Mikroorganismen bilden offensichtlich bei hohen bis sehr hohen Cu-Belastungen tolerante Populationen, allerdings oft zu Lasten der mikrobiellen Diversität. Da einerseits Cu-Gehalte im Boden im Allgemeinen sehr lange erhalten bleiben und andererseits anhand der vorliegenden Literatur Wirkungen auf essentielle Bodenmikroorganismen kaum auszuschließen sind, ist zumindest Zurückhaltung beim Einsatz Cu-haltiger Pflanzenschutz- und Düngemittel zu empfehlen. Eine abschließende Diskussion und Beurteilung von anthropogenen Cu-Belastungen auf Bodenmikroorganismen ist in der nachfolgenden zweiten Übersichtsarbeit unter Einbeziehung mikrobieller Aktivitäten vorgesehen.

DOI: 10.5073/JfK.2010.06.03, https://doi.org/10.5073/JfK.2010.06.03