Zwölf Millionen Hektar landwirtschaftlicher Böden gehen weltweit jedes Jahr durch Bodendegradation verloren. Als Ökologe Ich arbeite neben Landwirte und Züchter auf dem Feld und haben gesehen, wie die Landwirtschaft helfen kann, dieses Problem zu lösen Globale Bodenkrise.
Ein Bericht der britischen Regierung Umweltagentur Schätzungen zufolge wiesen 2019 17 % der Böden in England und Wales Anzeichen von Erosion auf. Schätzungsweise 4 Millionen Hektar Ackerland waren von Verdichtung bedroht, da der Boden durch Weidetiere oder schwere Maschinen zusammengedrückt wurde, sodass Lufteinschlüsse zwischen den Bodenpartikeln herausgedrückt wurden. Weitere 300.000 Hektar Boden waren mit Schadstoffen verseucht.
Allerdings sind Messwerte zur Bodengesundheit schwer zu quantifizieren und regelmäßige systematische Probenahmestrategien zur Bewertung der Bodenfunktion werden von Regierungen selten langfristig umgesetzt.
Landwirte ziehen zunehmend Praktiken wie regenerative Landwirtschaft in Betracht, die die Schädigung des Bodens begrenzen und sogar zu seiner Regeneration beitragen. Der Anbau von Zwischenfrüchten, die Reduzierung oder sorgfältige Steuerung der Besatzdichte, Direktsaat und reduzierte Bodenbearbeitungsstrategien sowie das Pflanzen von Bäumen und die Erhöhung des organischen Anteils, können alle helfenAuch Landwirte und Bodenkundler beginnen, clevere Technologien zu nutzen, um Veränderungen der Bodenbeschaffenheit zuverlässig zu messen.
Jennifer Rowntree beschreibt, welche entscheidende Rolle die Bodengesundheitsforschung vor Ort und die Agrartechnologie dabei spielen können, Landwirten den Übergang zu widerstandsfähigeren Nahrungsmittelsystemen mit geringerer Umweltbelastung zu ermöglichen.
Obwohl ich mich seit einiger Zeit mit Böden beschäftige, wurde mir erst vor kurzem klar, dass Bodenbewertungen, insbesondere solche den Landwirten empfohlenkonzentrieren sich eher auf physikalische und chemische Maßnahmen und berücksichtigen dabei nicht wirklich die vielfältigen Organismengemeinschaften (von Mikroben und Pilzen bis hin zu Regenwürmern und Pflanzen), die im Boden leben.
Bei der Probenentnahme werden die enormen Schwankungen der Bodenbeschaffenheit, selbst innerhalb eines Feldes oder zwischen den Jahreszeiten, meist nicht berücksichtigt. Veränderungen über Jahre oder zwischen verschiedenen Bewirtschaftungsmethoden zu erkennen, ist für Landwirte oft unerschwinglich teuer, da eine große Anzahl von Wiederholungsproben erforderlich ist.
Neue Forschung und Technologie können helfen, diese Lücke zu schließen. Und so geht’s:
1. Satellitensensoren
Intensive Landwirtschaft trägt dazu bei, Rückgang gesunder Böden. Nackter Boden wird leicht durch Wind und Regen erodiert, und mit dem Klimawandel werden extreme Wetterlagen wahrscheinlicher. Pflügen kann mikrobielle Netzwerke aus Pilzen, Bakterien und anderen ähnlichen Organismen zerstören, die Form und Zusammensetzung von Bodenpartikeln verändern und als organische Substanz gespeicherten Kohlenstoff freisetzen.
Starke Beweidung kann die Bodenverdichtung verstärken und die Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens verringern. Der Einsatz synthetischer chemischer Düngemittel und Pestizide kann Wirbellose und Mikroben über und unter der Erde schädigen und gleichzeitig schädliche Schadstoffe in Flüsse und Meere freisetzen.
Satellitenmontierte Sensoren haben die Daten, die zur Visualisierung von Landschaften, einschließlich landwirtschaftlicher Betriebe, zur Verfügung stehen, revolutioniert. Heute ist es möglich, Satellitenbilder zusammen mit innovativer Agrartechnologie zu verwenden, um Pflanzenwachstum und -krankheiten sowie Bodenerosion und Wassergehalt zu überwachen und Veränderungen im Zeitverlauf zu erkennen. So können bessere Entscheidungen darüber getroffen werden, wie man am besten nachhaltig Landwirtschaft betreiben kann, ohne den Boden an bestimmten Orten weiter zu schädigen.
2. Bodensensoren
Der Boden unter unseren Füßen ist voller Leben und die meisten Landlebewesen sind entweder auf den Boden als Nährstoffquelle angewiesen oder düngen ihn durch Ausscheidungen und Verrottung. Wenn wir Sensoren verwenden, um die Veränderungen der Bodenbedingungen zu überwachen, können wir feststellen, ob diese für bestimmte Organismen lebensfreundlicher oder weniger lebensfreundlich sind.
Bodensensoren kann verwendet werden, ohne die Pflanzen zu stören oder Material für Laboranalysen wegschicken zu müssen. Mit Kalibrierung, hochportablem, tragbarem Nahinfrarot-Sensoren (NIR) kann organische Bodenstoffe wie verrottete Pflanzen oder Mist erkennen – das ist ein guter Indikator für gesunde und fruchtbare Böden.
Bei Plymouth sind wir Montage von Sensoren auf bemannte oder autonome Drohnen und Roboterplattformen – so lassen sich selbst auf unebenem Gelände schnell und einfach Proben und Informationen über organische Stoffe sammeln. Kleinere und günstigere Roboter-„Hunde“ können sich besser am unteren Ende von Hecken oder durch Reihen dichter Sträucher wie Lavendel bewegen.
In Zukunft könnten Sensoren auf Basis statischer Felder mit Energie aus chemischen Reaktionen betrieben werden, die im mikrobielle Bodengemeinschaft selbst.
3. Tiersensoren
Individuelle Sensoren, ähnlich wie Fitbits und andere Aktivitätslogger, werden zunehmend zur Überwachung des Tierwohls eingesetzt, insbesondere in Stallhaltungssystemen, beispielsweise bei Kühen. Sensoren, die Bewegungen erkennen, können auch bei Schafen und Kühen eingesetzt werden, die im Freien grasen.
Diese Sensoren geben den Landwirten Aufschluss darüber, wo und wie sich die Tiere in der Umgebung bewegen. So können sie Bereiche mit einem hohen Risiko einer Bodenverdichtung lokalisieren und entsprechende Maßnahmen ergreifen.
In ländlichen Gebieten kann eine schlechte Internetverbindung den Einsatz dieser Sensoren einschränken, daher arbeiten wir mit Landwirten in Hochlandgebieten wie Dartmoor werden Long Range Wide Area Networks (LoRaWAN) eingesetzt – die Sensorsender werden an Zaunpfählen oder Tieren befestigt und verwenden schwache Radiofrequenzen, um Informationen sofort an Landwirte und Forscher weiterzuleiten.
4. DNA-Nachweis
Eine weitere spannende Entwicklung ist die neue mobile DNA-basierte Technologie. Hand-Sequenzer Und Maschinen, die DNA amplifizieren und quantifizierenneben Mobile Laboreermöglichen es den Landwirten, Proben direkt auf dem Feld und innerhalb kurzer Zeit zu entnehmen und zu sequenzieren.
Pilzkrankheiten, die im Boden leben und Ernten zerstören können, wie Fusarium, kann erkannt werden mit einfachen Methoden, die den COVID-Tests ähneln. Mithilfe von Handsequenzern habe ich mit Biobauern zusammengearbeitet, um Bilder von mikrobiellen Gemeinschaften auf Feldern mit unterschiedlichen Anbaupflanzen und Bewirtschaftungsmethoden zu erstellen. Diese Methoden liefern nur wenige Tage lang Ergebnisse, sodass die Auswirkungen veränderter Praktiken schnell sichtbar sind.
Neue Technologien eröffnen Möglichkeiten für eine schnellere und kostengünstigere Überwachung der Bodenfunktionen. Um die am besten geeignete Technologie zu bestimmen, ist es jedoch sehr wichtig, dass Forscher und Praktiker zusammenarbeiten einfache Lösungen zu finden um den Zustand und die Gesundheit unserer Böden zu überwachen. So können Landwirte entscheiden, welche Bewirtschaftungsmethode am besten geeignet ist, um ihre Böden für zukünftige Generationen zu schützen.
Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie die originaler Artikel.