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Artenvielfalt verbessert Phosphornutzung Mehr Pflanzen, weniger Dünger – eine überraschend effiziente Strategie

Autor / Redakteur: Janna Eberhardt* / Christian Lüttmann

Vielfalt auf den Feldern, das könnte sich als sinnvolle Maßnahme gegen Überdüngung erweisen. Denn wie Forscher der Universität Tübingen gezeigt haben, sorgt eine größere Artenvielfalt der Pflanzen für eine bessere Phosphornutzung auf Agrarflächen. Damit wäre preiswertere und umweltfreundlichere Landwirtschaft möglich.

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Die Artenvielfalt von Pflanzen und Bodenmikroorganismen trägt im Experiment zur effizienten Nutzung von Phosphor bei.
Die Artenvielfalt von Pflanzen und Bodenmikroorganismen trägt im Experiment zur effizienten Nutzung von Phosphor bei.
(Bild: Das Jena Experiment)

Tübingen – Auf Wiesen und Weiden tummeln sich nicht nur Kühe; das Grünland ist auch von zahlreichen Mikroorganismen bevölkert, die im Boden um die Ressourcen buhlen. Ein typischer Engpass ist hier Phosphor, das nicht nur den Bakterien, sondern auch den Pflanzen als wichtiger Nährstoff dient. Damit die Gräser und Krautgewächse auf dem Acker gut wachsen und genug Futter für die Viehzucht entsteht, düngen Landwirte ihre Nutzflächen häufig mit Phosphatdünger. Das ist aber erstens teuer und zweitens schnell eine Gefahr für die Umwelt, wenn Phosphateinträge in die Gewässer gespült werden und zu extremer Algenblüte führen können.

Dabei lässt sich auch mit weniger Dünger ein besseres Pflanzenwachstum erzielen. Wie das gelingt, hat die Geoökologin Professorin Yvonne Oelmann aus dem Fachbereich Geowissenschaften der Universität Tübingen gemeinsam mit einem internationalen Forschungsteam untersucht.

Mikroben und Pflanzen im Zusammenspiel

Es war bereits bekannt, dass in einer Grünlandmischung mit vielen Pflanzenarten die Pflanzen besser wachsen und die Nährstoffe effizienter nutzen als bei eher artenarmer Bepflanzung. „Dadurch wird unter anderem auch die Auswaschung des Grundwasserschadstoffs Nitrat reduziert“, erläutert Oelmann. Doch das Zusammenspiel von Pflanzendiversität und Vielfalt der Bodenmikroben ist auch für die Phosphatnutzung des Bodens entscheidend.

„Bisher stammen viele Hinweise auf die Effekte der Artenvielfalt aus Experimenten, in denen die Artenzahl der Pflanzen variiert wird, während alle anderen Umgebungsbedingungen möglichst konstant gehalten werden“, beschreibt Oelmann. „Gerade diese Umgebungsbedingungen werden aber bei der landwirtschaftlichen Nutzung des Grünlandes in Mitteleuropa beispielsweise durch die Düngung immer wieder verändert.“ Die Forscherin wollte mit ihrem Team deshalb herausfinden, ob mögliche positive Auswirkungen der Artenvielfalt auf den Phosphorkreislauf über den Einfluss der landwirtschaftlichen Nutzung hinaus Bestand haben.

Versuche auf Laborfeld und „echter“ Ackerfläche

Die Untersuchungsgebiete waren einerseits experimentell genutztes Grünland und andererseits landwirtschaftlich genutzte Grünlandflächen. Die Wissenschaftler bestimmten jeweils die Artenvielfalt der Pflanzen und Mikroorganismen sowie die Nutzung des Phosphors. Die Auswertung der Daten bestätigte die Vermutung der Forscher. „Mit Zunahme der Artenvielfalt der Pflanzen auf dem experimentellen Grünland wurde der Phosphor besser verwertet“, fasst Studienleiterin Oelmann zusammen. Auf den landwirtschaftlich genutzten Flächen hätten die Bearbeitungsmaßnahmen durch die Landwirte zwar einige der Prozesse überlagert, die im Experiment belegt werden konnten. „Doch auch dort schnitten artenreiche Grünlandflächen bei der Phosphorverwertung besser ab als artenarme.“

Auch im landwirtschaftliche genutzten Grünland trägt die Artenvielfalt zur effizienten Nutzung von Phosphor bei.
Auch im landwirtschaftliche genutzten Grünland trägt die Artenvielfalt zur effizienten Nutzung von Phosphor bei.
(Bild: Jörg Hailer)

Insgesamt gehen die Forscher deshalb davon aus, dass schon eine nur leicht erhöhte Artenvielfalt der Pflanzen durch Einsaat den Bedarf an Dünger reduzieren und zugleich das Risiko von Ertragseinbußen verringern könnte. Darin sieht die Geoökologin Oelmann eine Win-win-Situation, in der sich die Ansprüche der Landwirtschaft und des Naturschutzes besser vereinen lassen.

Originalpublikation: Oelmann, Y., M. Lange, S. Leimer, C. Roscher, F. Aburto, F. Alt, N. Bange, D. Berner, S. Boch, R.S. Boeddinghaus, F. Buscot, S. Dassen, G. De Deyn, N. Eisenhauer, G. Gleixner, K. Goldmann, N. Hölzel, M. Jochum, E. Kandeler, V.H. Klaus, T. Kleinebecker, G. Le Provost, P. Manning, S. Marhan, D. Prati, D. Schäfer, I. Schöning, M. Schrumpf, E. Schurig, C. Wagg, T. Wubet, W. Wilcke: Above- and belowground biodiversity jointly tighten the P cycle in agricultural grasslands, Nature Communications volume 12, Article number: 4431 (2021); DOI: 10.1038/s41467-021-24714-4

* J. Eberhardt, Eberhard Karls Universität Tübingen,72074 Tübingen

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