Impact

eDNA-Bodenanalyse 2024

Was unter unseren Feldern lebt: eDNA-Bodenproben auf Eichhof und Adlisberg — über 1.000 Arten von Pilzen, Bakterien und Bodentieren, sichtbar gemacht über ihre DNA.

Im Juli 2024 wurden an acht Stellen auf den Feldern am Adlisberg und auf dem Eichhof Bodenproben genommen und an NatureMetrics in England geschickt. Aus jeder Probe wurde die DNA aller darin lebenden Pilze, Bakterien und wirbellosen Bodentiere extrahiert und sequenziert (Projekt PROJ05706).

Gefunden wurden über 1.000 verschiedene Arten oder Artgruppen (OTUs), 86 davon namentlich bestimmbar — pro Probe 17 bis 45 Tierarten, 112 bis 174 Pilzarten und 315 bis 389 Bakterienarten. Aus diesen Daten ergeben sich sechs konkrete Fallstudien.

Übersicht

Standorte × Funktionen

Hinweis zur Tabelle: Dies ist eine KI-gestützte Auswertung der Rohdaten von NatureMetrics (Datensatz PROJ05706, Probennahme Juli 2024) — keine offizielle Bewertung von NatureMetrics. Die Einstufungen sind semi-quantitativ: sie beruhen auf An- bzw. Abwesenheit und Häufigkeit namentlich genannter Indikatororganismen in den Metabarcoding-Daten, nicht auf berechneten numerischen Indizes. Pro Standort liegt nur eine Probe vor (N=1); die Tabelle beschreibt relative Unterschiede, kein objektives Urteil „gut“ oder „schlecht“.
Standort N-Kreislauf C / OM-Verarbeitung Aggregation (3 von 4 Ebenen)1 Krankheits- & Schädlings­regulation Nahrungsnetz-Reife
ForsthausUnten ~3/4 ~
ForsthausOben 3/4 ~~
Alter Obstgarten 3/4 ~~
Market Garden Mix 3/4 ~
Market Garden 70 3/4 ~~
Haus Hügel 3/4
Spannweid Mix 4/4 ~~
Spannweid 14 ~3/4 ~~
✓ vorhanden / vollständig ~ teilweise ✗ nicht nachgewiesen

1 — Zur Aggregation: Bodenaggregate werden auf vier Ebenen aufgebaut. Diese Auswertung bewertet die drei unteren Ebenen — Bakterien (Mikroaggregate), Pilzhyphen (Makroaggregate) und Wurmkrümel —, die mit dem Test verlässlich erfasst werden; daher „3/4“. Die vierte Ebene (Mykorrhiza bzw. die Glomalin-artige Schicht) lässt sich mit dem Standard-ITS-Verfahren nicht zuverlässig nachweisen. „4/4“ markiert den einzigen Standort, an dem trotzdem eine Mykorrhiza-Art gefunden wurde (Spannweid Mix).

Sechs Fallstudien

Was die Daten zeigen

Feld: ForsthausUnten

Ein tierischer Fingerabdruck

ForsthausUnten lag im Juli 2024 weitgehend nackt da — die Kürbis-Klee-Kultur war gerade erst am Auflaufen, mit kaum Pflanzenbedeckung. Zwei Pilze dominierten die Probe: Podospora appendiculata mit 3,69 % aller Pilz-Reads (der höchste Anteil einer einzelnen Art an allen acht Standorten) und Keratinophyton wagneri mit 0,28 %.

Podospora ist ein Dungspezialist — er zersetzt Tierkot. Keratinophyton zersetzt Keratin: Haare, Hornhaut, Federn, tierisches Hautmaterial. Beide wachsen besonders gut, wenn frische tierische Substanz im Boden landet. Das Muster deutet stark darauf hin, dass der Boden hier tierisch geprägtes organisches Material verarbeitet hat.

Woher dieses Material stammt, lässt sich aus der DNA allein nicht beweisen — mehrere Quellen sind plausibel: Der Vorbewirtschafter hatte kurz vor der Übergabe Gülle ausgebracht; ebenso könnte der Eintrag von „Biorga“ stammen, einem tierbasierten Dünger, den unser Partnerbetrieb auf dieser Fläche eingesetzt hat. Genauso gut könnte die Ursache ganz natürlich sein — etwa wenn die Probe zufällig in der Nähe von Reh-Losung oder einer toten Maus genommen wurde. So oder so indiziert die Pilzgemeinschaft, dass hier tierisches organisches Material verarbeitet wird.

Nebenbei — Podospora-Sporen werden von Pflanzenfressern gefressen, überleben die Verdauung und werden mit dem Dung wieder ausgeschieden. In einem Boden ohne tierische Inputs nimmt ihre Population mit der Zeit ab.

Feld: Market Garden 70

Die Biologie unter der 5/5-Spatenprobe

Market Garden 70 erreichte im Sommer 2024 bei der Spatenprobe 5/5 — perfekte Krümelstruktur, beste Aggregatstabilität. (Der Wert sank im Herbst 2024 auf 3 und liegt aktuell wieder bei 4+.) Bodenaggregate werden auf vier Ebenen aufgebaut, jede von anderen Organismen. Die DNA-Daten zeigen, welche davon hier präsent waren.

Wie ein Krümel entsteht — vier Ebenen, vier Baumeister

Ebene 1 · Mikroaggregate (< 250 µm) — Bakterien

Kleinste Partikel werden mit klebrigen Polysacchariden zusammengehalten. Detektiert: Nakamurella flavida, Microlunatus panaciterrae, Sphingomonas, Gemmatimonas — dazu 89 OTUs filamentöser Actinobakterien, die fadenförmig durch den Boden wachsen und Partikel buchstäblich zusammennähen.

Ebene 2 · Makroaggregate (250 µm – mm) — Pilzhyphen

Auf der sicht- und fühlbaren Krümelskala bilden Pilzhyphen das Stützgerüst. Humicola udagawae (an sieben von acht Standorten) und die ganze Klasse der Sordariomyceten tragen dazu bei.

Ebene 3 · Wurmkrümel — Regenwürmer & Enchytraeen

Durch den Darm gelaufenes Material kommt mit Schleim, Bakterien und verdauter Substanz angereichert wieder heraus — die stabilsten Aggregate überhaupt. Gefunden: Marionina argentea (ein kleiner weisser Bodenwurm) mit 11,92 % aller Tier-Reads — das stärkste Einzelartsignal im gesamten Datensatz.

Ebene 4 · Glomalin-artige Schicht (GRSP) — Mykorrhiza

Eine klebrige, wasserabweisende Schicht schützt Aggregate beim Nasswerden. Sie wird mit Mykorrhizapilzen in Verbindung gebracht, ist molekular aber ein Gemisch aus Bodenorganik. In Market Garden 70 waren die Ebenen 1–3 voll vorhanden; ein Mykorrhiza-Nachweis fehlte hier — was bei dieser Methode wenig aussagt.1

Nebenbei — Enchytraeen sind nur 1–3 cm lang und kaum sichtbar. In vielen mitteleuropäischen Acker- und Wiesenböden verarbeiten sie pro Quadratmeter mehr organisches Material als Regenwürmer.

Felder: Spannweid · Alter Obstgarten · Market Garden

Biologische Fusarium-Bekämpfung

Fusarium ist eine der wirtschaftlich bedeutendsten pathogenen Pilzgattungen der Landwirtschaft — Wurzel- und Halsfäule, Auswuchs bei Getreide, Bildung von Mykotoxinen. Gegen sie hat sich auf unseren Flächen ein natürlicher Gegenspieler von selbst eingestellt.

Clonostachys intermedia wurde an drei Standorten gefunden — ForsthausUnten, Spannweid Mix und Spannweid 14 — am stärksten in Spannweid Mix mit 0,40 % der Pilz-Reads. Der Pilz wirkt über mehrere Mechanismen gleichzeitig: Er parasitiert Fusarium-Hyphen physisch (Mykoparasitismus), konkurriert um Raum und Nährstoffe, produziert antifungale Verbindungen, die die Sporenkeimung blockieren, und aktiviert die pflanzliche Immunabwehr in den Wurzeln (Priming).

Clonostachys braucht für seine Etablierung viel und vielfältiges organisches Material, geringe Bodenstörung und keine Fungizide; in konventionell bearbeiteten Böden verschwindet er typischerweise. Ausgebracht wurde er nie. Dazu kommt Trichoderma reesei (Alter Obstgarten und Market Garden), ein weiterer Pflanzenschutzpilz mit hoher Cellulose-Zersetzungskapazität und antagonistischer Wirkung gegen andere Pilze und Insektenlarven — ebenfalls nicht ausgebracht.

Lichtmikroskopie: Clonostachys rosea-Myzel (Pfeile) parasitiert die Hyphen von Reben-Pathogenen, MTT-gefärbt
Clonostachys rosea (Pfeile) parasitiert die Hyphen pathogener Pilze; MTT-Färbung, Massstab 10 µm.
Lichtmikroskopie: Fusarium-Konidienträger mit sichelförmigen Makrokonidien bei 160-facher Vergrösserung
Fusarium: Konidienträger und sichelförmige Makrokonidien (160×).
Links: C. rosea-Mykoparasitismus — PLOS ONE (2022), Abb. 2, CC BY 4.0. Rechts: Fusarium — Ninjatacoshell, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Feld: Spannweid Mix

Der vollständigste Aggregat-Aufbau

Spannweid Mix ist in unserer Übersicht der einzige Standort, der bei der Aggregation über alle vier Ebenen als vollständig eingestuft ist. Das passt zur Bewirtschaftung: mehrjährig störungsarm, mit einem Wechsel zwischen Lehm- und Torfzonen innerhalb desselben Feldes — Bedingungen, unter denen sich ein stabiler, vielschichtiger Aggregat-Aufbau über Jahre entwickeln kann.

Spannweid Mix war zudem der einzige Standort, an dem überhaupt eine arbuskuläre Mykorrhiza-Art nachgewiesen wurde (Claroideoglomus claroideum). Da diese Pilzgruppe vom Standardverfahren nur unvollständig erfasst wird, ist das eher ein Nebenbefund als eine belastbare Aussage über die Symbiose-Funktion1 — bemerkenswert bleibt vor allem die Reife der Aggregatstruktur.

Feld: Haus Hügel

Diverse Räuber als Reifeindikator

In Haus Hügel kamen vier räuberische Tiere aus unterschiedlichen Ordnungen und auf unterschiedlichen Ebenen der Bodennahrungskette zusammen vor — eine Kombination, die an keinem anderen Standort auftrat:

Veigaia nemorensis, eine Raubmilbe, frisst Nematoden und Springschwänze (störungssensibel, langsame Reproduktion). Histiostoma feroniarum, eine Milbe, wurde ausschliesslich hier gefunden — mit 5,32 % aller Tier-Reads das zweitstärkste Einzelartsignal im Datensatz. Clarkus papillatus ist ein räuberischer Nematode, der andere Nematoden frisst, einschliesslich pflanzenparasitärer Arten. Poecilus cupreus, ein Laufkäfer, frisst Blattläuse, Schnecken und andere oberirdische Schädlinge.

Räuber sind in Bodenökosystemen ein Indikator für relative Reife und geringe Störung: Sie reproduzieren sich langsam, brauchen über mehrere Trophieebenen genug Beute und gehen bei Bodenbearbeitung oder Pestizideinsatz zuerst verloren. Ihre Vielfalt hier deutet auf ein vergleichsweise weit entwickeltes Bodensystem.

Feld: Spannweid 14

Spezialisten an der Brennnessel-Stelle

Spannweid 14 war 2024 ein Streifen mit absichtlich angelegter Brennnessel-Kultur (Urtica dioica), gepflanzt im Herbst 2022. Im Vergleich zur Mischprobe aus demselben Feld zeigt sich kein reicherer, sondern ein ökologisch eigenständiger Boden.

Die Bakterienartenzahl ist ähnlich (328 gegenüber 323), doch 20 OTUs kamen nur in Spannweid 14 vor. Die Pilzgemeinschaft ist deutlich verschieden, mit mehr säureliebenden Acidobakterien (41 OTUs, die höchste Zahl unter den E-Standorten) und dem Wasserfilm-Cellulosezersetzer Rhizophlyctis rosea. Brennnessel-Streu hat einen hohen Stickstoffanteil; ihre Wurzelausscheidungen selektieren eine spezialisierte Boden-Mikrofauna — weniger Vielfalt, dafür schärfer definierte Spezialisierung.

Was die DNA zur Spatenprobe hinzufügt

Die Spatenprobe zeigt das beobachtbare Ergebnis der Bodenbiologie — Krümelstruktur, Wurzeldurchdringung, Verdichtung, Regenwurmgänge. Die DNA-Analyse ergänzt, was man nicht sehen kann: welche Organismen die Aggregatstabilität bauen (mit Namen und Funktion), ob biologische Krankheitsabwehr vorhanden ist (Clonostachys gegen Fusarium, Trichoderma gegen Insektenlarven), wie vielfältig die Räuber als Reifeindikator sind und ob pflanzenparasitäre Nematoden als Frühwarnsignal auftreten. Zusammen liefern beide Methoden ein vollständigeres Bild davon, ob auf unseren Flächen tatsächlich ein funktionierendes Bodenökosystem entsteht.

Zur Einordnung der Methodik: Lutz et al. (Nature Microbiology, 2023) analysierten das Bodenmikrobiom von 54 Schweizer Maisfeldern. 13 Schlüsselpilze erklären 66 % der Variation im Pflanzenwachstum zwischen den Feldern, das volle Mikrobiom-Modell erreicht 86 % Vorhersagegenauigkeit — pathogene Pilze sind dabei der stärkste einzelne Vorhersagefaktor, wichtiger als der gemessene Stickstoffgehalt.

Grenzen der Methode

DNA zeigt Anwesenheit, nicht Menge und nicht Aktivität — eine schlafende und eine aktive Art sehen in der DNA gleich aus. Der verwendete 18S-Marker löst Regenwurmarten nicht auf; für detaillierte Regenwurm-Diagnostik bleibt der Spaten das primäre Werkzeug. Es gibt bislang wenige standardisierte Referenzwerte für Schweizer Ackerböden, und mit einer Probe pro Standort (N=1) lassen sich Unterschiede beschreiben, aber nicht statistisch absichern. Die Daten sind ein belastbarer Ausgangspunkt, kein Endurteil.

Nächste Schritte

2026 haben wir bereits neue Proben genommen. Sobald wir die Ergebnisse von NatureMetrics zurückbekommen, ergänzen wir die Analyse.