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Je nachdem, ob "Partner" auf Teamwork oder Wettkampf setzen © APA (dpa)
Je nachdem, ob "Partner" auf Teamwork oder Wettkampf setzen © APA (dpa)

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Beziehung von Pflanzen und Mikroben bestimmt Erfolg von Düngung mit

10.09.2018

Wachsen Pflanzen nach einer Düngung nicht stärker, wird das meist auf Effekte von Überdüngung oder Giftstoffe im Boden zurückgeführt. Im Fachblatt "Nature Ecology & Evolution" zeigen Wissenschafter nun aber, dass die Beziehung von Pflanzen und Bodenmikroorganismen dafür ausschlaggebend sein kann. Wenn die beiden nicht kooperieren und die Mikroben stark wachsen, kann das den Pflanzen schaden.

Kommt das Pflanzenwachstum nicht vom Fleck, liegt der Gedanke nahe, dass es dem Boden an wichtigen Nährstoffen mangelt. Neben Stickstoff ist auch die Konzentration von Phosphor hier ein wichtiger Faktor. Wird der jeweils fehlende Nährstoff dann durch Düngung zugeführt, können Feldfrüchte wieder wie gewünscht wachsen, so das in den meisten Fällen zutreffende Bild.

"Man weiß aber auch, dass manchmal - wenn man mit einem bestimmten Nährstoff düngt - Pflanzen sogar weniger stark wachsen. Das konnte man sich lange Zeit nicht erklären", sagte der an der Arbeit beteiligte Andreas Richter vom Department für Mikrobiologie und Ökosystemforschung der Universität Wien zur APA. Die Wissenschafter um Petr Capek vom Pacific Northwest National Laboratory (USA) zeigen nun, "dass es das Wechselspiel zwischen Mikroorganismen und Pflanzen bedingt, wie letztere auf Düngemittelzugabe reagieren".

Während Pflanzen einen vergleichsweise höheren Bedarf an Stickstoff haben, sind Mikroorganismen stärker auf Phosphor angewiesen. Wären beide gleichermaßen auf einen Nähstoff angewiesen, gebe es keine negativen Auswirkungen, wenn insgesamt mehr davon vorhanden ist. Auch in einer Konkurrenzsituation würde noch etwas zusätzlich für den anderen abfallen und dessen Wachstum zumindest ein wenig begünstigen.

Zusammenarbeit deutlich häufiger

In ihrem neuen Konzept geht die Forschungsgruppe nun davon aus, dass es spezielle Situationen gibt, in denen vor allem die Mikroorganismen von zusätzlich vorhandenen Nährstoffen sehr stark profitieren. Ist ihre Beziehung zu den Pflanzen durch Zusammenarbeit gekennzeichnet, dann kann es trotzdem zu einer "Win-win-Situation" kommen, in der beide besser gedeihen. Arbeiten die Mikroorganismen aber nicht mit den Pflanzen zusammen, kann es sein, dass diese durch den Phosphor sehr stark anwachsen und in der Folge den Pflanzen auch den ihrerseits so dringend benötigten Stickstoff entziehen. "Sie konkurrenzieren mit den Pflanzen so stark, dass diese sogar weniger wachsen", sagte Richter. Insgesamt sei jedoch davon auszugehen, dass die beiden wichtigen Akteure im Böden öfter kooperieren als einander den Nährstoffzugang abzugraben.

Auf Basis ihres neuen Konzepts, das eben Teamwork und Wettkampf gleichermaßen berücksichtigt, haben die Wissenschafter die Ergebnisse von 51 Studien zur Wirkung des Düngens mit Phosphor und Stickstoff auf das Pflanzenwachstum vorausberechnet. Es zeigte sich, dass sie auf Basis ihres Schemas tatsächlich zu den Ergebnissen der Düngeexperimente gelangten. "Das Konzept kann herangezogen werden, um herauszufinden, wann kooperiert und wann konkurrenziert wird. Das funktioniert sogar erstaunlich gut", so Richter.

Service: https://dx.doi.org/10.1038/s41559-018-0662-8

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