Bodenbakterien produzieren in stickstoffgedüngten landwirtschaftlichen Böden unter bestimmten Bedingungen Lachgas, das für einen erheblichen Anteil der Treibhausgasemissionen der Landwirtschaft verantwortlich ist. Forscherinnen und Forscher aus Norwegen und Österreich berichten nun im Fachjournal "Nature" über ein Bakterium, das im Boden gebildetes Lachgas "frisst" und breit eingesetzt verhindern könnte, dass dieses in die Atmosphäre entweicht.

Die weitverbreitete Verwendung von stickstoffhaltigen Düngern, gleich ob chemisch hergestellter Kunstdünger oder organischer Viehdung, führt zu Emissionen des - auch unter dem Namen "Lachgas" bekannten - Treibhausgases Distickstoffoxid (N2O) aus landwirtschaftlichen Böden. Diese Emissionen machen nach Angaben der Norwegischen Universität für Biowissenschaften (NMBU) in Ås in der Nähe von Oslo derzeit etwa ein Drittel des gesamten von der Landwirtschaft verursachten Ausstoßes von Treibhausgasen aus. Bisher ging man davon aus, dass sie unvermeidlich seien.

Das Lachgas wird unter bestimmten Bedingungen von Mikroorganismen im Boden gebildet: Wenn diese keinen Zugang zu Sauerstoff haben, sind sie gezwungen, andere Wege zu finden, um Energie zu gewinnen, etwa indem sie Nitrat anstelle von Sauerstoff veratmen. Durch einen "Denitrifikation" genannten Prozess wird das Nitrat dabei u.a. in Lachgas umgewandelt. "Dieses Treibhausgas hat eine etwa 300-mal stärkere Wirkung als CO2, und die Landwirtschaft ist für etwa drei Viertel der N2O-Emissionen in Europa verantwortlich", erklärte Wilfried Winiwarter, einer der Mitautoren der Studie vom Internationalen Institut für angewandte Systemanalyse (IIASA) in Laxenburg bei Wien in einer Aussendung.

Die Wissenschafter haben nun nach langer Suche eine spezielle Bakterienart identifiziert, die Lachgas zu harmlosem Stickstoffgas (N2) reduzieren, selbst aber kein Lachgas herstellen kann. Diesem "Cloacibacterium sp. CB-01" genannten Bakterium "fehlt einfach das Gen, um Lachgas zu produzieren, es kann es nur fressen", so Elisabeth Hiis von der NMBU. Bei der Düngung mit Abfällen aus der Biogaserzeugung, in denen dieses Bakterium gewachsen ist, wurden in Feldversuchen die N2O-Emissionen je nach Bodentyp um 50 bis 95 Prozent reduziert.

Das Forschungsteam arbeitet nun daran, weitere Lachgas-"fressende" Bakterien zu finden, und diese in verschiedenen Arten von organischen Abfällen zu testen, die weltweit als Dünger verwendet werden. Die Mikroben müssen in der Lage sein, in organischen Abfällen schnell zu wachsen, im Boden gut zu funktionieren und lange genug zu leben, um die N2O-Emissionen während einer ganzen Vegetationsperiode zu reduzieren. Das Ziel der Wissenschafter ist es, eine breite Palette solcher Mikroben zur Verfügung zu haben, die in verschiedenen Bodentypen und mit unterschiedlichen Düngemittelmischungen funktionieren können. Sie glauben, dass diese Methode das Potenzial hat, die landwirtschaftlichen Lachgasemissionen in Europa um ein Drittel zu reduzieren.

Service: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07464-3