Eine Studie veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaft China Life Sciences wurde von Prof. Weidong Cao (Institut für Agrarressourcen und Regionalplanung, Chinesische Akademie der Agrarwissenschaften) und Prof. Zongxian Che (Institut für Boden und Düngemittel sowie wassersparende Landwirtschaft, Gansu-Akademie der Agrarwissenschaften) geleitet.
Das Düngeexperiment wurde 1988 in einem Weizenmaisanbausystem im Landkreis Wuwei, Provinz Gansu, China, eingeführt, das das typische Düngesystem (chemischer N, Kuhmist, Stroh und Gründüngung) in China umfasst. „Das vollständige Verständnis der Vor- und Nachteile der typischen Düngung ist für die Steuerung der Ackerlandbewirtschaftung in China von großer Bedeutung“, sagt Zongxian Che.
Weidong Cao versuchte zusammen mit seinem Schüler Guopeng Zhou herauszufinden, ob sich jeder Dünger in seiner Fähigkeit unterscheidet, bestimmte C- und N-Prozesse im Boden zu verändern, wie etwa die organische C-Mineralisierung, die N-Fixierung und die N2O-Freisetzung. Das Team führte mikrokosmische Experimente auf der Grundlage langfristiger typischer Düngeversuche durch, um die potenziellen Funktionen des Bodens zu ermitteln, und analysierte die Antriebsmechanismen der Bodenfunktionen.
Das Team stellte fest, dass die langfristige Anwendung von Gründüngung oder Kuhmist zu Weizenerträgen führt, die denen mit chemischem N entsprechen, wobei ersterer höhere Bodenfunktionen bietet und die Funktionalität des N-Kreislaufs ermöglicht (insbesondere Boden-N-Mineralisierung und biologische N-Fixierung). um die Weizenproduktion zu kontrollieren.
Die wichtigsten Phylotypen innerhalb des globalen Netzwerks und nicht die gesamte mikrobielle Gemeinschaft dominierten die Multifunktionalität des Bodens und die Funktionalität des C-, N- und P-Kreislaufs über das Bodenprofil (0–100 cm).
Die Forscher bestätigten außerdem, dass diese Schlüsselphylotypen aus vielen Stoffwechselwegen des Nährstoffkreislaufs und essentiellen Mikroben bestehen, die an der organischen C-Mineralisierung, der N2O-Freisetzung und der biologischen N-Fixierung beteiligt sind.
Beispielsweise führten der chemische Stickstoff, Gründüngung und Kuhmist zu den höchsten Häufigkeiten an amoB-, nifH- und GH48-Genen sowie Nitrosomonadaceae, Azospirillaceae und Sphingomonadaceae innerhalb der Keystone-Phylotypen, und diese Mikroben korrelierten signifikant und positiv mit der N2O-Freisetzung. N-Fixierung bzw. organische C-Mineralisierung.
Erstaunlicherweise zeigte das Team, dass organische Düngung die Auswirkungen der Netzwerkgröße und der Keystone-Phylotypen auf die Untergrundfunktionen verstärkte, indem sie die Migration von Bodenmikroorganismen über die Bodenprofile und Gründüngung mit den höchsten Migrationsraten erleichterte.
„Diese neuen aufregenden Ergebnisse tragen zu den wachsenden Beweisen für die einzigartige Rolle von Gründüngung bei der Erhaltung und Verbesserung der Bodengesundheit bei. Sie legen nahe, dass Gründüngung die Migration von Bodenmikroorganismen über die Bodenprofile erleichtern und die biologische N-Fixierung im Boden fördern kann. Wir hoffen, dass diese Studie dies tun wird.“ Bereitstellung wählbarer Strategien zur Steuerung von Bodenfunktionen und -produktivität durch Vermittlung bodenmikrobieller Schlüsseltaxa in landwirtschaftlichen Ökosystemen“, sagt Weidong Cao.
Mehr Informationen:
Guopeng Zhou et al.: Gründüngung verlagert Mikrobiome, indem sie die Bodenfunktionalität des Stickstoffkreislaufs vorantreibt, um in dreißig Jahren bessere Getreideerträge zu erzielen. Wissenschaft China Life Sciences (2023). DOI: 10.1007/s11427-023-2432-9