Abstract (deu)
Lignin ist ein Hauptbestandteil von Pflanzenstreu, und wird als in der hoch resistent gegenüber Abbauprozessen eingeschätzt. Im Gegensatz dazu sind Kohlenhydratpolymere (Cellulose und Stärke) für Mikroorganismen verhältnismäßig leicht verfügbare Kohlenstoffquellen. Klassische Konzepte des Streuabbaus gehen davon aus, dass Ligin während frühen Abbaustadien angereichert und erst abgebaut wird, wenn hohe Ligninkonzentrationen den Abbau anderer Substanzen einschränken. Vor Kurzem konnte gezeigt werden, dass die Ligninabbaurate auch Beginn der Streuabbaus am höchsten Ligninabbauraten sein kann. Ein starker Einfluss des Stickstoffgehaltes auf den Streuabbau wird vermutet, da Stickstoffdüngung in ligninarmer Streu zu einem schnelleren, in ligninreicher Streu aber zu einem langsameren Masseverlust führen. Desweiteren konnte bereits gezeigt werden, dass Stickstoffzugabe den Ligninabbau verlangsamt.
In dieser Arbeit werden Lignin- und Kohlenhydratabbauraten während Streuabbau mit Pyrolyse-GC/MS bestimmt. Buchenlaub mit unterschiedlichem N- und P-Gehalt und unterschiedlicher C:N- und C:P-Stöchiometrie wurden an vier verschiedenen Orten in Österreich gesammelt, sterilisiert und mit einer Mischung aus Streu und oberstem Bodenhorizont eines Standortes innokuliert, um sicherzustellen, dass zu Beginn des Experiments stets die selbe mikrobielle Gemeinschaft vorhanden ist. Anschließend wurde das Buchenlaub in Mesokosmen bis zu 15 Monate lang unter kontrolierten Umweltbedingungen inkubiert. Lignin- und Kohlenhydratabbauraten wurden für zwei Perioden (0-6 und 6-15 Monate) bestimmt und mit potentieller Cellulase-, Phenol- und Peroxidaseaktivitäten verglichen. Das Pilz/Bakterien-Verhältnis aus Metaproteomanalysen wurde genutzt um die mikrobiellen Gemeinschaften zu charakterisieren.
Kohlenhydrateabbauraten waren währen des gesamten Experiments positiv mit dem N Gehalt und negativ mit dem C:N Verhältnis in der Streu korreliert, während der Ligninabbau diesem Trend nur in der zweiten Periode (6-15 Monate) folgte. Während der ersten Periode war der Ligninabbau negativ mit dem P-Gehalt und positiv mit dem C:P-Verhältnis des Laubs und korreliert. Der Ligninabbau wurde am besten durch das Verhältnis C:P\textsubscript{Streu}/C:P\textsubscript{Mikrobielle Biomasse} beschrieben, was die Annahme nahelegt, dass der beobachtete frühe Ligninabbau durch P-Mangel gefördert wird. Pilze waren erfolgreicher als Bakterien in der Nutzung von leicht verfügbaren Kohlenstoffquellen und in der Kolonisierung von Streu mit hohem N- und P-Gehalt. Ihre Dominanz war in Streu mit hohen Ligninabbauraten geringer ausgeprägt.
Diese Ergebnisse zeigen, dass bedeutende Mengen an Lignin bereits während der frühen Streuzersetzung abgebaut werden können. Dies wird durch N- und P-Limitierung und der Etablierung von mikrobiellen K-Strategen ausgelöst. Der frühe Ligninabbau war nicht an eine hohe Abundanz von Pilzen, die gewöhnlich als Träger des Ligninabbaus angenommen werden, oder stöchiometrische Bedingungen, die ihr Wachstum fördern, gebunden. Unterschiede in Ligninabbauraten gingen mit fortschreitender Sukzession verloren, sodass in späteren Abbaustadien sowohl Lignin- als auch Kohlenhydratabbau mit höheren N-Gehalten anstiegen.