Reduzierte Nährstoffeffizienz und grössere Umweltbelastung durch Verarmung des Bodenlebens
Foto: Franz Bender,
Agroscope
Nährstoffverluste in der landwirtschaftlichen Produktion stellen ein globales Problem dar. Ein Lysimeterversuch zeigt nun, dass Bodenlebewesen einen grossen Beitrag zur Nährstoffeffizienz im Ackerbau und zu geringeren Nährstoffverlusten leisten können.
Wenn Stickstoffdünger im Ackerbau nicht vollständig von den Nutzpflanzen aufgebraucht werden, gelangen Stickstoffverbindungen in Gewässer oder, als Gase, in die Atmosphäre. Doch das müsste nicht sein, das Bodenmikrobiom könnte Abhilfe schaffen. Denn: Böden beherbergen einen Grossteil der weltweiten Biodiversität, und Bodenlebewesen führen eine Vielzahl von Nährstoffumwandlungen im Boden durch. Sie spielen daher eine wichtige Rolle für die Pflanzenversorgung sowie für Nährstoffkreisläufe allgemein. Bisher war kaum bekannt, wie sich unterschiedliche biologische Bodengemeinschaften auf die Nährstoffeffizienz von Pflanzen-Boden Systemen auswirken.
In einem Lysimeterversuch wurde der Einfluss zweier unterschiedlicher bodenbiologischer Gemeinschaften, die sich in Ihrer Komplexität unterschieden, auf die Ernährung von Mais sowie auf Stickstoffverluste aus dem Boden untersucht.
Das Bodenleben anreichern
In der Agroscope-Studie wurden acht Versuchszylinder mit Lebewesen versetzt, die kleiner als 4 mm (4000 µm) waren. Sie enthielten diverse Bakterien und Pilzgemeinschaften, sowie Mykorrhizapilze. Zum Vergleich wurden weitere acht Versuchszylinder mit Lebewesen kleiner als 11µm versetzt, um ein im Vergleich artenärmeres Bodenleben zu generieren. Diese enthielten lediglich stark vereinfachte Bakterien und Pilzgemeinschaften. Durch ein Loch im Boden der Lysimeter konnte Sickerwasser gesammelt werden, um Nährstoffverluste durch Auswaschung zu quantifizieren. Gasförmige Verluste in Form von klimaschädlichem Lachgas (N2O) sowie gasförmiger Stickstoff (N2) wurden durch Probekammern an der Bodenoberfläche erhoben.
Artenarmes Bodenleben ergibt geringere Nährstoffversorgung und weniger Ertrag
In Böden mit einem stark vereinfachten Bodenleben (geringere Artenvielfalt, vorwiegend Kleinstlebewesen), fielen die Erträge um 13 %, die Stickstoffaufnahme um 20 % und die Phosphoraufnahme um 58 % geringer aus als in Böden mit einem reicheren Bodenleben (höhere Artenvielfalt, Anwesenheit von Mykorrhizapilzen).
Anstieg von Nährstoffverlusten mit artenarmen Gemeinschaften
Mit vereinfachtem Bodenleben wurde ein Anstieg der Stickstoffauswaschung um 65 % und ein Anstieg der Stickstoffverluste als Lachgas (N2O) um 124 % und als N2-Gas um 97 % beobachtet. Anhand von Metagenomanalysen der Boden-DNA konnten einige bodenbiologische Gene für Enzyme identifiziert werden, die die Effekte auf Pflanzenwachstum, Ernährung sowie Nährstoffverluste erklären konnten.
Fazit
- Die Ergebnisse zeigen, dass bodenbiologische Gemeinschaften eine entscheidende Rolle für Nährstoffkreisläufe spielen und ein grosses Potential besitzen, die Nährstoffeffizienz im Ackerbau zu erhöhen und Stickstoffverluste in die Umwelt zu reduzieren.
- Ein Rückgang der Bodenbiodiversität oder der Verlust einzelner Organismengruppen, z.B. durch überintensive Bewirtschaftung, könnte zu einer Störung von Nährstoffkreisläufen führen. Dies bewirkt einen Rückgang der Produktivität und fördert gleichzeitig die Gewässerverschmutzung sowie den Klimawandel.
- Bewirtschaftungsmethoden im Ackerbau sollten mit Blick auf die Erhaltung und Förderung des Bodenlebens angepasst werden, um stabile Erträge zu erzielen, Düngemittel einzusparen und die Umwelt zu schonen.
Literaturhinweis
Reduzierte Nährstoffeffizienz und grössere Umweltbelastung durch Verarmung des Bodenlebens