Forscher der Universität Turku in Finnland haben herausgefunden, dass die Kohlenstoffbindung und die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen sowie der Futterweidenertrag durch grundlegende Anpassungen in der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung gesteigert werden können. Die Ergebnisse liefern einen Fahrplan für die Verringerung der Pestizidbelastung in Böden und erste Schritte zur Verbesserung des Klimaschutzes bei gleichzeitiger Verbesserung des Ernteertrags auf Grünland. Die Studien sind erschienen in Wissenschaftliche Berichte und das Zeitschrift für nachhaltige Landwirtschaft und Umwelt.
Bodeneigenschaften sind ein wesentlicher Faktor für die Pflanzenqualität, einschließlich Widerstandsfähigkeit gegen klimatische Extreme und Resistenz gegen Schadinsekten und Krankheitserreger.
Der steigende Nahrungsmittelbedarf der wachsenden Weltbevölkerung zusammen mit dem technologischen Fortschritt und neuartigen synthetischen Agrochemikalien haben zu einer Intensivierung der Landwirtschaft mit dem Ziel geführt, die Pflanzenproduktion zu maximieren.
„Allerdings haben wir in den letzten Jahrzehnten sowohl eine Verringerung der Widerstandskraft der Pflanzen und der Ernteerträge als auch eine Verschlechterung der Bodenqualität beobachtet. Dies hat zu einem exponentiellen Bedarf an chemischen Düngemitteln und Pestiziden geführt“, sagt Dozent Benjamin Fuchs vom Fachgebiet Biodiversität der Universität Turku, Finnland.
„Erst in den letzten Jahren haben wir erkannt, dass intensive Landwirtschaft und agrochemische Verschmutzung tatsächlich zu einer Umkehrung der Zweckbestimmung beitragen. Böden werden mit Pestiziden belastet und gleichzeitig erodieren extreme Wetterereignisse Bodennährstoffe“, sagt Dr. Fuchs geht weiter.
Intensive Ernte und Pestizidrückstände im Boden schränken das Wurzelwachstum ein
Eine zentrale Herausforderung bei der Forschung bestand darin, praktische und nachhaltige Wege zu finden, um die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen zu verbessern und den Ernteertrag zu steigern und gleichzeitig die durch menschliche Aktivitäten verursachten Kohlenstoffemissionen (CO2) durch eine verbesserte Kohlenstoffbindung im Boden zu mindern.
Die Forscher führten zwei unabhängige Experimente in den Forschungseinrichtungen der Universität Turku im Botanischen Garten Ruissalo in Turku, Finnland, durch. In den Gewächshaus- und Gartenstudien zeigte das Forschungsteam, dass die Intensität des Mähens einen großen Einfluss auf die Weiden hat. Indem die Intensität des Mähens reduziert und die Pflanze höher geschnitten wurde, stieg der Gesamtertrag der Weide und die Pflanzen entwickelten größere Wurzeln. Dies weist auf eine höhere atmosphärische Kohlenstoffspeicherung in unterirdischen Speichern hin.
Überraschend sei, betont Fuchs, dass die Forscher unabhängig von der Intensität der Ertragsernte eine nachteilige Wirkung von Herbizidrückständen im Boden auf das Wurzelwachstum feststellten.
„Dies zeigt eine enorme Einschränkung der potenziellen Kohlenstoffbindung und -speicherung im Untergrund, wenn Böden durch Pestizide verschmutzt sind. In Anbetracht der enormen Menge an Pestiziden, die jährlich auf landwirtschaftlichen Feldern ausgebracht werden, können wir den Schluss ziehen, dass die Auswirkungen auf die Bodenqualität ein Hauptgrund für begrenztes Wurzelwachstum sind , Kohlenstoffbindung und damit die Widerstandsfähigkeit und Produktivität der Pflanzen“, sagt Dr. Fuchs.
Die Autoren schlagen zusätzliche Feldstudien vor, um ihre Ergebnisse auf eine Feldskala zu extrapolieren. Beide Studien kommen zu dem Schluss, dass der Klimaschutz durch die Optimierung der Kohlenstoffbindung und -speicherung im Boden durch die Reduzierung von Pestiziden erreicht werden kann, was das Wurzelwachstum erleichtert und die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen verbessert.
Überall auf der Welt werden bewirtschaftete Wiesen als Weideland sowie für den Anbau von Futtermitteln, die zu Heu und Silage verarbeitet werden, genutzt. Sie bedecken große Teile der weltweiten Agrarfläche und haben ein enormes Potenzial für den Klimaschutz durch Kohlenstoffspeicherung. Die Pflanzen verbrauchen beim Wachsen Kohlendioxid, und ein Teil dieses atmosphärischen Kohlenstoffs wird in den Böden gebunden.
„Folglich ist das Verständnis, wie die Pestizidbelastung im Boden und die intensive Bewirtschaftung die Pflanzenproduktivität einschränken, der Schlüssel zur nachhaltigen und klimafreundlichen Optimierung der intensiven grünlandbasierten Landwirtschaft“, schließt Fuchs.
Mehr Informationen:
Miika Laihonen et al, Wurzelbiomasse und kumulative Ertragssteigerung mit der Schnitthöhe bei Festuca pratensis unabhängig von Epichloë-Symbiose, Wissenschaftliche Berichte (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-25972-y
Sanna Keronen et al, Managementpraxis und Bodeneigenschaften beeinflussen die Pflanzenproduktivität und die Wurzelbiomasse in endophytensymbiotischen und endophytenfreien Wiesenschwingelgräsern, Zeitschrift für nachhaltige Landwirtschaft und Umwelt (2022). DOI: 10.1002/sae2.12035