Das Projekt "Vorhersage und Erklaerung des Verhaltens und der Belastbarkeit von Oekosystemen unter veraenderten Umweltbedingungen - Teilprojekt N9: Einfluss des Stammablaufs und des durch Stammablauf beeinflussten Bodens auf den Stoffumsatz in Buchenbestaenden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Ökologische Mikrobiologie (ÖMIK) durchgeführt. In Buchenwaeldern kann der Stammabfluss einen betraechtlichen Teil des Bestandesniederschlags darstellen und bedeutenden Einfluss auf Umsetzungsprozesse (zB N-Umsatz) in stammnahen Bodenbereichen haben. Der mikrobiologische Schwerpunkt dieses Projektes lag in der Untersuchung der N2O-Emissionen mittels der Haubenmethode, der mikrobiellen N-Umsetzungspotentiale in Mikrokosmen und der Charakterisierung der saeuretoleranten, fuer die N2O-Emissionen verantwortlichen Mikroflora in stammnahen und stammfernen Bodenbereichen von sauren Waldbestaenden durch Anreicherungen und Bodensuspensionen in Naehrmedien mit verschiedenen pH-Werten. Sowohl im Fichtenbestand am Waldstein als auch im Buchenbestand im Steigerwald waren die in situ N2O-Emissionen minimal. Individuelle N2O-Emissionsraten am Waldstein lagen im Bereich von 0,04-2,9 mg N2O-N h-1 m-2; im Steigerwald konnte keine signifikante N2O-Emission beobachtet oder Unterschiede zwischen stammnahen und stammfernen Bereichen festgestellt werden. Im Gegensatz dazu waren im Buchenbestand am Steigerwald Nitrifikationspotentiale und Wassergehalte deutlich im stammnahen Bereich erhoeht. Nitratkonzentrationen in der Bodenloesung waren im stammfernen Bereich erhoeht (Chang und Matzner 1997a). Obwohl der saure Fichtenbestand am Waldstein kein sehr aktiver N2O-emittierender Standort zu sein scheint, haben die sauren Boeden ein Denitrifikationspotential mit N2O als Endprodukt der Nitratreduktion. Versuche, N2O-bildende Mikroorganismen aus diesen Boeden beim Boden-pH (pH 3) anzureichern und zu isolieren, waren nicht erfolgreich. Experimente mit Bodensuspensionen in einem weiten pH-Bereich weisen daraufhin, dass N2O-Bildung und Denitrifikation nicht bei pH 3 sondern bei einem hoeheren pH (5 bis 6) stattfindet. Anreicherungen bei pH 5.3 deuten daraufhin, dass fakultativ anaerobe Bakterien fuer die N2O-Bildung verantwortlich sein koennten. Da erste Messungen der N2O-Emission im Buchenbestand im Steigerwald andeuteten, dass die N2O-Emission ebenfalls sehr gering ist, wurde das Projekt in eine neue Richtung - die Untersuchung des mikrobiologischen Mechanismus der N2O-Emission durch Regenwuermer aus Buchenwaldboeden, wo Regenwuermer eine bedeutende Rolle bei N-Umsaetzen haben koennten (Karsten and Drake 1997) - gefuehrt. Die N2O-Emission durch Regenwuermer der Art Lumbricus rubellus, die in mit antibakteriellen Antibiotika versehenen Boeden inkubiert wurden, war zu 78 Prozent gehemmt. Die in vivo-Emission von N2O durch L. rubellus (0,06 n mol h-1 g-1 Frischgewicht) wurde durch Nitrat oder Nitrit stark (50- bzw. 200-fach) stimuliert. In Gegenwart von Acetylen wurden die N2O-Emissionsraten um ca 70 Prozent erhoeht. N2O-Emissionsraten von praeparierten Regenwurmdarmabschnitten waren bedeutend hoeher als Raten von darmlosen Wuermern. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Denitrifikation der vorwiegende N2O-bildende Prozess zu sein scheint und Darmbakterien die in vivo-Emission von N2O bei Lumbricus rubellus vermitteln.