Chemikalien aus Maiswurzeln beeinflussen den Weizenertrag
Maiswurzeln scheiden bestimmte Chemikalien aus, die die Qualität des Bodens beeinflussen. Auf einigen Feldern erhöht dieser Effekt die Erträge von Weizen, der nach Mais auf demselben Boden angebaut wird, um mehr als 4 %. Dies haben Forscher der Universität Bern nachgewiesen. Die Ergebnisse mehrerer Feldversuche zeigen zwar, dass diese Effekte sehr variabel sind, langfristig könnten sie jedoch dazu beitragen, den Getreideanbau nachhaltiger zu gestalten, ohne dass zusätzliche Düngemittel oder Pestizide eingesetzt werden müssen.
Weizenfeld auf dem Versuchsgelände von Agroscope in Posieux, Kanton Freiburg, Schweiz.
Valentin Gfeller
Pflanzen produzieren eine Fülle von speziellen Chemikalien. Einige davon werden an den Boden abgegeben und beeinflussen dessen Qualität. Dies wirkt sich wiederum auf die nächste Pflanze aus, die im Boden wächst. Bislang wurde kaum erforscht, inwieweit die ausgeschiedenen Chemikalien in der Landwirtschaft zur Produktivitätssteigerung eingesetzt werden können. Kürzlich haben Forschende des Instituts für Pflanzenwissenschaften (IPS) der Universität Bern jedoch Feldversuche in diesem Bereich durchgeführt. Mit ihren in der Fachzeitschrift eLife publizierten Ergebnissen zeigen die Forschenden, dass spezialisierte Stoffwechselprodukte aus den Wurzeln der Maispflanze unter agrarrealistischen Bedingungen eine Ertragssteigerung bei nachgepflanztem Weizen bewirken können.
Wie Maiswurzelchemikalien den Weizen beeinflussen
Aus früheren Studien von Forschenden des Instituts für Pflanzenwissenschaften (IPS) der Universität Bern war bekannt, dass sogenannte Benzoxazinoide - natürliche Chemikalien, die Maispflanzen über ihre Wurzeln abgeben - die Zusammensetzung der Mikroorganismen im Boden an den Wurzeln verändern und damit das Wachstum der nachfolgenden Pflanzen im Boden beeinflussen. In der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob derartige Rückkopplungen zwischen Pflanze und Boden auch unter realistischen landwirtschaftlichen Bedingungen auftreten. "Solche Feldversuche sind unerlässlich, um die Übertragbarkeit von Grundlagenforschung in die Praxis zu testen und damit den möglichen agronomischen Nutzen abzuschätzen", erklärt Valentin Gfeller, der als Doktorand am IPS am Projekt mitgearbeitet hat und heute am Forschungsinstitut für biologischen Landbau FiBL tätig ist. In einem zweijährigen Feldversuch wurden zunächst zwei Maislinien angebaut, von denen nur eine Benzoxazinoide an den Boden abgab. Auf den unterschiedlich konditionierten Böden wurden dann drei Winterweizensorten angebaut. Auf dieser Grundlage konnte nachgewiesen werden, dass die Ausscheidung von Benzoxazinoiden die Keimung verbessert und die Bestockung, das Wachstum und den Ernteertrag erhöht.
Weniger Schädlinge, gleiche Qualität
Neben der Ertragssteigerung wurde auch ein geringerer Befall durch einige Schädlinge festgestellt. "Eine Ertragssteigerung von 4 % mag nicht spektakulär klingen, ist aber dennoch beachtlich, wenn man bedenkt, wie schwierig es geworden ist, die Weizenerträge ohne zusätzliche Betriebsmittel zu steigern", erklärt Matthias Erb, Professor für biotische Interaktionen am Institut für Pflanzenwissenschaften, der die Studie zusammen mit Klaus Schläppi von der Universität Basel leitete. "Ob solche Effekte tatsächlich einen signifikanten Unterschied für die landwirtschaftliche Gesamtproduktivität und Nachhaltigkeit ausmachen, bleibt jedoch abzuwarten, da der Ertrag auch von vielen anderen Faktoren abhängt", erklärt Erb. Die Studie zeigt das Potenzial des Einsatzes spezialisierter Pflanzeninhaltsstoffe zur Verbesserung der Pflanzenproduktivität durch sortenspezifische Fruchtfolgen.
Im Rahmen der Interfakultären Forschungskooperation "One Health" (IRC) an der Universität Bern (siehe Kasten) konnte die Qualität des Weizens auch auf der Ebene einzelner chemischer Elemente untersucht werden. Zusammen mit dem Geographischen Institut der Universität Bern und Agroscope, dem Schweizerischen Kompetenzzentrum für Agrarforschung, konnte gezeigt werden, dass die Ertragssteigerung durch Benzoxazinoide keinen negativen Einfluss auf die Weizenkornqualität hat.
Pflanzenschutzmittel verbleiben im Boden
Um den zugrundeliegenden Mechanismus besser zu verstehen, führten die Forscher eine Reihe von Analysen des Bodens und der Wurzeln durch. Die benzoxazinoidproduzierenden Pflanzen reicherten diese Chemikalien und ihre Abbauprodukte im Boden in der Nähe ihrer Wurzeln an. In Zusammenarbeit mit der Universität Basel wurde zudem bestätigt, dass Benzoxazinoide die Bakterien- und Pilzgemeinschaft in und auf den Maiswurzeln beeinflussen. Die Bodennährstoffe wurden jedoch nicht verändert. Benzoxazinoide erwiesen sich zudem als besonders langlebig im Boden. Inwieweit das Weizenwachstum und der Gesamtertrag durch Benzoxazinoide direkt oder indirekt über die Bodenmikroorganismen beeinflusst werden, muss weiter untersucht werden.
Bodeneigenschaften sind wichtig
Um die Auswirkungen der Bodeneigenschaften zu testen, führte das Forschungsteam zusammen mit der Universität Basel und Agroscope einen weiteren zweijährigen Feldversuch durch, um zu untersuchen, wie diese Rückkopplungen zwischen Pflanze und Boden durch Benzoxazinoide in einem heterogeneren Feld wirken. Die Zusammensetzung der Bodenchemie und der Mikroorganismen auf dem betreffenden Feld war sehr unterschiedlich. Die Forscher konnten zeigen, dass der Einfluss von Benzoxazinoiden auf das Wachstum und die Resistenz von Weizen von dieser unterschiedlichen Zusammensetzung abhängt. "Ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Bodeneigenschaften auf die Rückkopplungen zwischen Pflanze und Boden ist für den zukünftigen Einsatz in der nachhaltigen Landwirtschaft entscheidend", erklärt Valentin Gfeller.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Holen Sie sich die Lebensmittel- und Getränke-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
