In manchen Böden, brauchen Pflanzen schützende Freunde, um optimal zu gedeihen: Erträge lassen sich durch die Anreicherung des Bodens mit Mykorrhiza-Pilzen um bis zu 40 Prozent steigern, berichten Forscher. Die Gewinne beruhen dabei hauptsächlich auf einem Impf-Effekt gegenüber Krankheitserregern, geht aus der Studie hervor. Eine Behandlung lohnt sich deshalb nur bei bestimmten Diagnosewerten des Bodens, die das Team systematisch erfasst hat. Die Ergebnisse können somit dem erfolgsorientierten Einsatz von Mykorrhiza-Präparaten zugutekommen, sagen die Wissenschaftler.
Einige sind ihre Feinde – doch Pflanzen haben auch Freunde unter den Pilzen: Sie gehen mit bestimmten Arten eine innige Austausch-Beziehung ein – eine sogenannte Mykorrhiza-Symbiose. Über eine Verbindung zwischen dem weitverzweigten Pilzgeflecht im Boden und den Pflanzenwurzeln tauschen die Partner dabei Nährstoffe aus. Der Pilz liefert der Pflanze vor allem Phosphor aus dem Erdreich und bekommt im Gegenzug Kohlenhydrate bereitgestellt. Wie Studien gezeigt haben, geht die Bedeutung der Symbiose für die Pflanzen allerdings deutlich über die Nährstoffversorgung hinaus: Ihre Abwehrkräfte werden gestärkt und ihre pilzlichen Freunde unterdrücken die Ausbreitung von Krankheitserregern im Boden.
Landwirtschaftliches Potenzial ausgelotet
Studien haben bereits gezeigt, dass sich eine Förderung der Symbiose unter bestimmten Umständen positiv auf das Pflanzenwachstum auswirken kann. Nun hat ein Schweizer Forscherteam erstmals großflächig ausgelotet, inwieweit sich die Ausbringung von Pilzsporen-Präparaten im Ackerbau lohnen könnten. Die Wissenschaftler behandelten dazu 800 Versuchsflächen in 54 Maisfeldern in der Nord- und Ostschweiz mit Zuchtmaterial eines Mykorrhiza-Pilzes. Das Präparat wurde dabei zuvor mithilfe von intensiv besiedelten Pflanzen in Gewächshäusern hergestellt und vor der Aussaat in die Böden eingearbeitet. Später wurden dann die Mais-Erträge zwischen den Versuchsflächen und den unbehandelten Kontrollen verglichen.
Die Auswertungen ergaben: „Die Mykorrhiza-Pilze ermöglichten auf einem Viertel der Äcker einen bis zu 40 Prozent besseren Ertrag. Das ist enorm“, sagt Co-Autor Marcel van der Heijden von der Universität Zürich. Zunächst konnte sich das Team aber nicht die erheblichen Erfolgsunterschiede erklären. Denn auf einem Drittel der Äcker führte die Behandlung zu keinerlei Ertragssteigerungen, stellten die Forscher fest. Es lag nahe, dass bestimmte Bodenparameter für diese enorme Varianz verantwortlich sind. Deshalb analysierten die Forscher im Rahmen der Studie dann die verschiedenen chemischen, physikalischen und biologischen Bodeneigenschaften der jeweiligen Versuchsfelder.
Schutz vor Erregern ausschlaggebend
Dabei zeigte sich, dass die Positivwirkung der verbesserten Mykorrhizierung eher weniger auf eine verbesserte Nährstoffversorgung der Pflanzen zurückzuführen ist. Denn häufig sind landwirtschaftliche Flächen ohnehin bereits mit Phosphor gesättigt, erklären die Forscher. Zu dem ertragssteigernden Effekt kam es hingegen in den biologisch geschwächten Böden: „Es zeichnete sich ab, dass die Behandlung vor allem dann gut funktioniert, wenn viele pilzliche Krankheitserreger im Boden vorhanden sind. Die Mykorrhiza-Pilze wirken dann offenbar wie eine Art Schutzschild gegen diese Erreger, welche die Pflanzen schwächen würden“, sagt Erst-Autorin Stefanie Lutz von der Forschungsinstitut Agroscope in Zürich. Auf Äckern, die wenig belastet sind, lohnt sich die Behandlung demnach nicht. „Dort sind die Pflanzen ohnehin schon stark und wachsen hervorragend. Das Ausbringen von Mykorrhiza bringt hier keinen zusätzlichen Nutzen mehr“, sagt Co-Autorin Natacha Bodenhausen vom Forschungsinstitut für biologischen Landbau in Frick.
Den Wissenschaftlern zufolge liegt die Bedeutung ihrer Studienergebnisse nun auch darin, vorhersagen zu können, auf welchen Äckern sich eine Mykorrhiza-Behandlung lohnen könnte: „Mit bestimmten Bodenindikatoren – hauptsächlich dem Vorkommen bestimmter Pilze – konnten wir den Erfolg einer Impfung in neun von zehn Feldern korrekt prognostizieren – und damit auch bereits vor der Feldsaison den Ernteertrag“, sagt der Co-Autor Klaus Schläppi von der Universität Basel. „Diese Vorhersagbarkeit könnte es nun erlauben, die Mykorrhiza-Behandlung gezielt in Äckern einzusetzen, wo sie auch etwas bringt. Das wird entscheidend sein, damit sich diese Technologie zu einer zuverlässigen landwirtschaftlichen Methode entwickeln kann“, so der Wissenschaftler.
Diesem Ziel wird sich das Team nun auch weiterhin widmen. Dazu sagt van der Heijden abschließend: „Die Ergebnisse unserer Feldversuche sind ein großer Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Landwirtschaft“.
Quelle: Universität Zürich, Fachartikel: Nature Microbiology, doi: 10.1038/s41564-023-01520-w
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