Einleitung: Warum Baum-Mykorrhiza-Typen den Bodenkohlenstoff prägen
Wälder gelten als einer der wichtigsten terrestrischen Kohlenstoffspeicher – doch nicht jeder Waldbestand bindet Kohlenstoff gleich effizient im Boden. Eine Forschungsgruppe der Universität für Bodenkunde Wuhan hat in einer neuen, in The New Phytologist erschienenen Studie untersucht, wie unterschiedliche Baumarten über ihre Mykorrhiza-Partner den organischen Bodenkohlenstoff (SOC) auf der Ebene von Bodenaggregaten steuern. Im Mittelpunkt steht die Frage, ob Bäume mit arbuskulärer Mykorrhiza (AM) und solche mit Ektomykorrhiza (ECM) den Kohlenstoff in den unterschiedlichen Aggregat-Größenklassen verschieden festlegen – und über welche Mechanismen (Metall-Elemente, Mikrobiom) das geschieht.
Die Studie liefert damit ein mechanistisches Bindeglied zwischen zwei großen Forschungsfeldern: der globalen Kohlenstoffbilanz und der Ökologie der Wurzelsymbiosen. Bisherige Vergleiche hatten vor allem die oberirdische Biomasse oder die Streuqualität betrachtet, den Wurzelraum und die Aggregat-Dynamik aber kaum unter Mykorrhiza-Gesichtspunkten verglichen. Diese Lücke schließt das Autorenteam um Ji und Liu mit einem kontrollierten Vergleich von je drei AM- und drei ECM-Baumarten in einem gemäßigten Wald.
So wurde geforscht
Untersucht wurden drei AM-Baumarten und drei ECM-Baumarten in einem gemäßigten Versuchswald. Die Forscher beprobten den Oberboden (0–15 cm) unter jeder Baumart und fraktionierten die Aggregate nach Standardmethoden in Makro- und Mikroaggregate. Parallel erfassten sie physikochemische Bodeneigenschaften, pflanzenverfügbare Metallkonzentrationen (Ca, Mg, Fe, Al, K, Na), den Gesamtstickstoff (TN), die Pilzgemeinschaften per ITS-Sequenzierung sowie bakterielle Gemeinschaften per 16S-rRNA-Sequenzierung. Die statistische Modellierung verknüpfte diese Variablen mit zwei SOC-Fraktionen – partikulärer organischer Kohlenstoff (POC) und mineral-assoziierter Kohlenstoff (MAOC) – getrennt nach Aggregatgröße.
Die Datenmenge umfasst jeweils mehrere Plots pro Baumart und replikatbasierte Messungen über einen kompletten Wachstumszyklus, sodass die Autoren kausale Aussagen über die Wirkkette Baumtyp → Mykorrhiza-Typ → Mikrobiom → Bodenchemie → SOC-Fraktion statistisch absichern können.
Die wichtigsten Ergebnisse
1. AM-Bäume stabilisieren Böden stärker. Böden unter AM-Bäumen zeigten einen signifikant höheren Anteil an Makroaggregaten sowie eine höhere Aggregat-Stabilität als Böden unter ECM-Bäumen. Damit bestätigt die Studie, was zuvor vor allem aus Kurzzeit-Topfexperimenten abgeleitet worden war, jetzt aber unter realen Waldbedingungen – ein wichtiger Datenpunkt für die Diskussion über Bodenstruktur und Erosion in Wirtschaftswäldern.
2. SOC, POC und MAOC sind unter AM-Bäumen durchgängig höher. In allen Aggregat-Größenfraktionen – sowohl in den groben Makroaggregaten (> 250 µm) als auch in den feinen Mikroaggregaten – lagen die Kohlenstoffgehalte unter AM-Bäumen deutlich über denen unter ECM-Bäumen. Der Unterschied war nicht nur signifikant, sondern in mehreren Fällen auch numerisch groß genug, um Bestandesunterschiede ganzer Waldtypen zu erklären.
3. Metallprofile unterscheiden sich systematisch. Unter AM-Bäumen fanden sich höhere Konzentrationen von Calcium, Magnesium, Eisen und Aluminium – allesamt Elemente, die im Boden als Brücken-Ionen zwischen Mineraloberflächen und organischer Substanz dienen und damit MAOC stabilisieren. ECM-Bäume hingegen zeigten höhere Werte bei Kalium und Natrium, die eher auf Streuabbau und weniger auf mineralische Bindung hinweisen.
4. Pilzvielfalt und Bacteroidota als zentrale Mediatoren. In der Strukturgleichungs-Modellierung erwiesen sich Calcium, die Pilz-Artenvielfalt und die relative Häufigkeit der Bakterien-Gruppe Bacteroidota als die einflussreichsten Vermittler zwischen Mykorrhiza-Typ und SOC-Fraktionen. Das stützt das Bild, dass die Mykorrhiza nicht nur direkt Wurzeln versorgt, sondern indirekt über die Begleit-Mikroflora den Bodenkohlenstoff reguliert.
5. Aggregatgröße und Mykorrhiza-Typ wirken additiv. Beide Faktoren wirkten sowohl direkt als auch indirekt (über Metalle und Mikroben) auf SOC. Das heißt: Mykorrhiza-Effekte sind nicht konstant, sondern hängen davon ab, welche Aggregatgrößenklasse betrachtet wird – ein methodisch wichtiger Befund für zukünftige Bodenkohlenstoff-Studien, die bisher oft nur Gesamt-SOC und nicht POC/MAOC getrennt ausgewiesen haben.
Was das für die Praxis bedeutet
Für die deutsche und europäische Forstwirtschaft folgt aus der Studie, dass die Artenwahl bei der Bestandesbegründung auch eine unterschwellige Wahl des Mykorrhiza-Typs ist – und damit eine Vorentscheidung über die Kohlenstofffestlegung im Boden. Laubbaum-dominierte Bestände mit AM-Baumarten (Ahorn, Esche, viele tropische und manche einheimische Baumarten) legen tendenziell mehr Kohlenstoff in stabilen Bodenaggregaten ab als nadelbaum-dominierte Bestände mit ECM-Partnern (Fichte, Kiefer, Buche – Buche mit Einschränkungen, da sie beide Typen bedient).
Bei der Umstellung von reinen Nadelbaumbeständen auf klimaangepasste Mischwälder sollte man daher nicht nur die oberirdische Biomasse, sondern auch die Wurzel-Mykorrhiza-Gemeinschaft mitdenken. Wird der Anteil von AM-Bäumen dauerhaft erhöht, kann der Boden als zusätzlicher Kohlenstoffspeicher an Bedeutung gewinnen – allerdings erst über Jahrzehnte, wie die Autoren betonen. Auch für Bodenschutzkalkungen in versauerten Nadelbaumbeständen ist der Befund relevant: Eine Ca-Zufuhr wirkt offenbar besonders dann bodenkohlenstoff-fördernd, wenn gleichzeitig die Mykorrhiza-Typen gemischt vorhanden sind.
Was das für die Praxis bedeutet – Vertiefung
Wer Pflanzpläne für klimaresiliente Wälder erstellt, sollte sich bewusst machen, dass nicht jede Baumart in puncto Bodenkohlenstoff gleichwertig ist. Die Studie zeigt quantitativ, dass AM-Baumarten in den obersten 15 cm des Bodens ein deutlich höheres Kohlenstoffspeichervermögen aufweisen als ECM-Baumarten – über alle untersuchten Aggregat-Größenfraktionen hinweg. Für Forstbetriebe, die in Klimaschutzprogrammen oder im Rahmen freiwilliger Kohlenstoffzertifizierung aktiv werden wollen, bedeutet das: Eine aktive Baumartenwahl mit höherem Laubbaum- und Mischwaldanteil kann auch ein Werkzeug zur Kohlenstoffbilanz sein, nicht nur zur Risikostreuung.
Gleichzeitig warnen die Autoren davor, die Befunde aus dem chinesischen Versuchswald ohne Weiteres auf mitteleuropäische Standorte zu übertragen. Klima, Bodenchemie und Stickstoffdeposition unterscheiden sich erheblich. Was sich aber verallgemeinern lässt, ist die Wirkmechanik: Metallprofile und mikrobielle Gemeinschaften wirken als zentrale Mediatoren. Wer Bodenproben unter seinen Beständen nimmt und dabei nicht nur pH, sondern auch Ca, Mg, Fe/Al-Verhältnisse sowie die Wurzelmykorrhiza-Typen mit Pilz-DNA-Analysen erfasst, bekommt ein ehrlicheres Bild vom Bodenkohlenstoffpotenzial seines Waldes.
Limitations & offene Fragen
Die Studie wurde an einer Standort-Wiederholung in einem gemäßigten chinesischen Wald durchgeführt; eine breite Übertragung auf europäische Forstbedingungen (insbesondere auf basenarme, nährstoffarme Sandstandorte Norddeutschlands oder auf basische Muschelkalk-Standorte Süddeutschlands) ist nicht ohne Weiteres möglich. Zudem wurde nur der oberste Mineralbodenhorizont (0–15 cm) beprobt – die kohlenstoffrelevanten tieferen Horizonte und die Humusauflage wurden nicht systematisch erfasst. Schließlich fehlt eine direkte Altersstaffelung: Junge und alte Bestände könnten unterschiedlich stark auf den Mykorrhiza-Typ reagieren, was die Übertragung auf Bestandesumwandlungs-Prozesse in mitteleuropäischen Wäldern erschwert. Eine replizierte Studie über mehrere europäische Klimazonen und Standortstypen mit ein-heimischen AM- und ECM-Baumarten wäre der logische nächste Schritt.
Quelle: Ji Q, Liu H, Zhang M, Song J, Fang X, Wang W et al. (2026): Tree mycorrhizal types differentially mediate soil organic carbon and its fractions at the aggregate scale: key roles of metal elements and microbial traits. The New Phytologist. DOI: 10.1111/nph.71357
Dieser Artikel wurde mit Hilfe von KI erstellt und dient der allgemeinen Information. Keine Rechts- oder Beratungsempfehlung.