Studie zeigt, dass die Wiederherstellung degradierter Gebiete in semiariden Regionen zur „Rückkehr“ von Bodenmikroorganismen beiträgt

Strategien zur Wiederherstellung degradierter Flächen haben in der semiariden Region Brasiliens vielversprechende Ergebnisse erzielt, indem sie die mikrobiellen Eigenschaften des Bodens verbessert und zur Wiederherstellung einheimischer Ökosystemleistungen beigetragen haben. Zu den Techniken gehören die Entfernung von Rindern oder die Einschränkung ihres Zugangs zu bestimmten Weideflächen; Anbau von Zwischenfrüchten; und Terrassierung zur Kontrolle der Erosion. Die Wiederherstellung der mikrobiellen Eigenschaften des Bodens erhält die Artenvielfalt, steigert die Ernteerträge und trägt so zur Nachhaltigkeit der Landwirtschaft bei.

Das sind die zentralen Ergebnisse einer Studie gemeldet im Zeitschrift für Umweltmanagement von einer brasilianischen Forschungsgruppe bestehend aus Wissenschaftlern der Universität São Paulo (USP), der Bundesuniversität Piauí (UFPI), der Bundesuniversität Ceará (UFC) und der Bundesuniversität Agreste of Pernambuco (UFAPE). Der Übersichtsartikel umfasst 18 Studien, die in der semiariden Region durchgeführt wurden, insbesondere in der Caatinga, einem lokalen Biom, das hauptsächlich aus Laubdornwäldern besteht.

Das von Wüstenbildung betroffene Gebiet entspricht 70 % der Nordostregion oder etwa 16 % der gesamten Landfläche Brasiliens. Es umfasst mehr als 1.400 Gemeinden (von insgesamt 5.570 landesweit) und erstreckt sich über neun Bundesstaaten mit einer Gesamtbevölkerung von 35 Millionen.

Die Artenvielfalt in der Caatinga ist hoch, unter anderem gibt es etwa 600 Vogelarten, 240 Fischarten und 170 Säugetierarten. Familienbauern sind weitaus in der Mehrheit und besonders dem Klimarisiko ausgesetzt. Die wichtigsten bäuerlichen Familienbetriebe mussten in den letzten drei Jahrzehnten schwere Produktionsverluste hinnehmen.

Laut einer Studie der Climate Policy Initiative an der Päpstlichen Katholischen Universität Rio de Janeiro (CPI/PUC-Rio) korreliert die Zunahme von Dürreereignissen in der Caatinga mit höheren Ertragsverlusten bei Bohnen (16 %) und Mais (35 %). ) im Vergleich zu anderen Biomen (6 % bzw. 16 %). Bei der Viehzucht sinkt die Produktivität in der Caatinga um 9 %, während sie andernorts um 1 % steigt.

„Wir wollten das Bodenmikrobiom und seine Funktionen verstehen, um Werkzeuge zu identifizieren, die zur Wiederherstellung degradierter Gebiete in der semiariden Region beitragen können. Wir haben festgestellt, dass Wiederherstellungstechniken zu einer Rückkehr der mikrobiellen Vielfalt und damit zu einer Wiederaufnahme der Ökosystemdienstleistungen geführt haben.“ und funktionieren ähnlich wie sie natürlich waren“, sagte Lucas William Mendes, letzter Autor des Artikels, gegenüber Agência FAPESP. Mendes ist Professor am Zentrum für Kernenergie in der Landwirtschaft (CENA-USP) der Universität São Paulo.

Über das Bodenmikrobiom

Das Bodenmikrobiom ist die Gemeinschaft der im Boden lebenden Mikroorganismen – Bakterien, Pilze, Archaeen, Protisten und Viren – sowie deren genetisches Material, Funktionen und Beziehungen zur Umwelt. Es spielt eine wichtige Rolle im Nährstoffkreislauf, beim Abbau organischer Stoffe, bei Treibhausgasemissionen und bei der Pflanzengesundheit.

Mikroorganismen sind an der Bildung und Stabilisierung kohlenstoffreicher organischer Stoffe beteiligt, tragen zur Kohlenstoffbindung bei und mildern die Auswirkungen des Klimawandels. „Indem wir verstehen, wie einige Mikroorganismen in von Dürre heimgesuchten Gebieten leben und dort zum Pflanzenwachstum beitragen, können wir neuartige Impfstoffe für die Entwicklung der Vegetation in semiariden Regionen entdecken“, sagte Mendes.

Eine Analyse der Auswirkungen von Sanierungstechniken auf das Bodenmikrobiom zeigt die Landqualität als Grundlage für die Reduzierung synthetischer Einträge und die Nutzung des biotechnologischen Potenzials zur Umsetzung nachhaltiger Praktiken.

Nachhaltigkeit ist der aktuelle Schwerpunkt der G20-Landwirtschaftsarbeitsgruppe. Mit 19 Mitgliedsländern, der Europäischen Union und der Afrikanischen Union, wird die G20 in diesem Jahr von Brasilien geleitet. Das Gipfeltreffen der Staats- und Regierungschefs findet im November in Rio de Janeiro statt.

Für Erika Valente de Medeiros und Diogo Paes da Costa, Professoren an der UFAPE und Mitautoren des Artikels, kann Forschung dieser Art wichtige Erkenntnisse für politische Entscheidungsträger liefern, um nachhaltige Entwicklungsstrategien zu entwickeln und die Wüstenbildung zu bekämpfen. „Diese Initiativen sind von grundlegender Bedeutung, insbesondere insofern sie sich das Konzept der globalen Gesundheit zunutze machen, das den Zusammenhang zwischen der Gesundheit des Ökosystems, der Vielfalt der Bodenmikrobiome und dem menschlichen Wohlbefinden anerkennt“, sagte Medeiros.

Natürliche und anthropogene Faktoren

In dem Artikel zeigen die Forscher, dass die Wüstenbildung in der semiariden Region Brasiliens sowohl durch natürliche Faktoren wie geringe Niederschläge, hohe Verdunstung und fragile Böden als auch durch anthropogene Faktoren wie nicht nachhaltige Tierproduktion und unzureichenden Pflanzenanbau beeinflusst wird Land verwaltung.

„Die Studie ist wichtig, weil sie die negativen Auswirkungen der Wüstenbildung hervorhebt und auf wirksame Praktiken zur Wiederherstellung der mikrobiellen Vielfalt im Boden hinweist“, sagte der Agronom Ademir Sérgio Ferreira de Araújo, Erstautor des Artikels, Forscher bei CENA-USP und Professor für Boden Mikrobiologie an der UFPI.

Die Gruppe nutzte molekulare Techniken wie Metagenomik und Metatranskriptomik, um die Auswirkungen von Projekten zur Wiederherstellung des Bodenmikrobioms zu messen und zu bewerten. Einige Bereiche wurden mit neuer Pflanzendecke wiederhergestellt, beispielsweise mit Sunn-Hanf (Crotalaria juncea) und Meergras (Panicum Maximum). Letztere, eine Pflanze afrikanischen Ursprungs, die in den tropischen und subtropischen Regionen vorkommt, eignet sich aufgrund ihres hohen Grünmasseertrags und des hohen Rohproteingehalts hervorragend als Futterpflanze für Rinder

„Da sich die Bodenchemie durch die Pflanzenbedeckung veränderte, reichten Verbesserungen auf der Weide aus, um eine Steigerung der Rinderzahl pro Hektar und der Produktivität zu unterstützen“, sagte Mendes.

Terrassierung hilft, Erosion zu kontrollieren, Wasser zu sparen und die Landwirtschaft zu erleichtern. „Es ist wichtig zu bedenken, dass die Wiederherstellung der mikrobiellen Eigenschaften des Bodens ein komplexer Prozess ist, der Zeit braucht und langfristiges Engagement und Überwachung erfordert. Daher besteht Bedarf an weiterer Forschung auf diesem Gebiet“, fügte Mendes hinzu.

Mendes ist auch Co-Autor eines Artikels veröffentlicht im Januar im Journal Pflanze und Boden, der einen systembasierten Ansatz zur Landrestaurierung befürwortet, der biologische Ansätze mit Umweltvariablen wie Ökosystemeigenschaften, Klima und Bodentypen integriert. Unter der Leitung von Brajesh Singh, einem Forscher an der Western Sydney University in Australien und mit globaler Ausrichtung, unterstützte die Studie diesen Ansatz durch die Integration neuartiger Rechenwerkzeuge und Satellitenbilder, um die Umsetzung von Ökosystemmanagement, -überwachung und -wiederherstellung zu erleichtern.

Laut Arthur Prudêncio de Araújo Pereira, Professor an der UFC und Co-Autor beider Artikel, werden die nächsten Schritte die Caatinga Microbiome Initiative (CMI) sein, die 2022 mit mehr als 20 Professoren und Forschern aus Brasilien und dem Ausland ins Leben gerufen wird, um das zu untersuchen Caatinga-Mikrobiom und seine Verbindungen zur Bodengesundheit.

„Wir wissen sehr wenig über die Rolle des Bodenmikrobioms in der Caatinga, insbesondere in Wüstengebieten. Daher sind die im Rahmen des Projekts durchgeführten Experimente wichtig“, sagte er.