Pilze statt Pestizide Eine Impfung gegen kranke Äcker

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Landwirte greifen oft auf Dünger und Pflanzenschutzmittel zurück, um die Erträge hoch zu halten. Dass es auch anders geht, zeigt eine Studie aus der Schweiz. Hier haben Forscher den Boden mit Pilzkulturen geimpft und so Ertragssteigerungen von bis zu 40 Prozent erzielt. Doch nicht immer war diese Methode erfolgreich.

Intensiver Einsatz von Dünger und Pflanzenschutzmitteln auf unseren Äckern verringert die Biodiversität und belastet die Umwelt. Daher besteht ein großes Interesse an nachhaltigen Möglichkeiten zur Ertragssicherung ohne Einsatz von Agrarchemikalien. Ein Beispiel von alternativen Biologicals sind Mykorrhiza-Pilze, welche als Nützlinge die Pflanzen bei der Nährstoffaufnahme unterstützen.

Felder mit Pilzen impfen

Ein Team von Forschenden der Universitäten Zürich und Basel, von Agroscope sowie dem Forschungsinstitut für biologischen Landbau FiBL hat nun erstmals großflächig gezeigt, dass das Ausbringen von Mykorrhiza-Pilzen im Feld tatsächlich funktioniert. Auf 800 Versuchsflächen, beziehungsweise 54 Maisfeldern in der Nord- und Ostschweiz wurden die Pilze vor der Aussaat in den Boden eingearbeitet. „Die Mykorrhiza-Pilze ermöglichten auf einem Viertel der Äcker einen bis zu 40 Prozent besseren Ertrag. Das ist enorm“, sagt der Co-Studienleiter Marcel van der Heijden, Bodenökologe an der Universität Zürich und Agroscope.

Die Sache hat allerdings einen Haken: Auf einem Drittel der Äcker gab es keine Ertragssteigerung oder sogar einen Ertragsrückgang. Das konnte sich das Team zunächst nicht erklären.

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Wo die Pilze wirken – und wo nicht

Auf der Suche nach der Ursache analysierten die Forschenden eine Vielzahl chemischer, physikalischer und biologischer Bodeneigenschaften, darunter auch die Artenvielfalt der Bodenmikroben. „Wir haben herausgefunden, dass die Impfung vor allem dann gut funktioniert, wenn viele pilzliche Krankheitserreger im Boden vorhanden sind“, sagt Co-Erstautorin Stefanie Lutz von Agroscope, dem Kompetenzzentrum des Bundes für Forschung in der Land- und Ernährungswirtschaft. „Die Mykorrhiza-Pilze wirken wie eine Art Schutzschild bei Krankheitserregern im Boden, welche die Pflanzen schwächen würden.“ In der Folge bleibt der normal hohe Ertrag erhalten, während ohne Mykorrhiza-Pilze Ernteverlusten anfallen würden.

Auf Äckern, die nicht mit Krankheitskeimen belastet sind, haben Mykorrhiza-Pilze dagegen nur einen geringen Effekt, weil die Pflanzen dort ohnehin stark sind und gut wachsen. Das Ausbringen von Mykorrhiza bringe hier keinen zusätzlichen Nutzen, wie die Wissenschaftler feststellten.

Prognosen zum Impferfolg

Ziel der Studie war es, vorhersagen zu können, unter welchen Bedingungen eine Mykorrhiza-Impfungen funktioniert. „Mit wenigen Bodenindikatoren – hauptsächlich Bodenpilzen – konnten wir den Erfolg einer Impfung in neun von zehn Feldern prognostizieren – und damit auch bereits vor der Feldsaison den Ernteertrag“, sagt der Co-Studienleiter Klaus Schläppi von der Universität Basel. „Diese Vorhersagbarkeit erlaubt es, die Pilze dann gezielt in Äckern einzusetzen, wo diese auch funktionieren. Das wird entscheidend sein, damit sich diese Technologie zu einer zuverlässigen landwirtschaftlichen Methode entwickeln kann“, erklärt der Forscher.

Noch sind weitere Untersuchungen dazu nötig, wie sich die Pilze am einfachsten großflächig ausbringen lassen. „Die Ergebnisse dieses Feldversuches sind aber schon jetzt ein großer Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Landwirtschaft“, betont Co-Studienleiter Marcel van der Heijden.

Originalpublikation:Lutz, S., Bodenhausen, N., Hess, J. et al.: Soil microbiome indicators can predict crop growth response to large-scale inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi, Nat Microbiol 8, 2277–2289 (2023), DOI: 10.1038/s41564-023-01520-w

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