Argentinien: Neue Methode zur Bestimmung der globalen Bodenfruchtbarkeit entwickelt

Diagnose der Gesundheit und Fruchtbarkeit von Böden möglich. Kann Verbesserung der Bodengesundheit dazu beitragen, den Klimawandel abzuschwächen?

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Luis Wall, Leiter des Labors für Biochemie, Mikrobiologie und biologische Wechselwirkungen im Boden an der UNQ
Luis Wall, Leiter des Labors für Biochemie, Mikrobiologie und biologische Wechselwirkungen im Boden an der UNQ

Buenos Aires. An der Nationalen Universität Quilmes (UNQ) in Argentinien haben Forscher:innen einen neuen Index zur Bestimmung der Bodenfruchtbarkeit entwickelt. Das Verfahren soll künftig von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) in der ganzen Welt verwendet werden.

Die Forschungsgruppe um Luis Wall, Leiter des Labors für Biochemie, Mikrobiologie und biologische Wechselwirkungen im Boden an der UNQ, hatte dazu seit mehr als 15 Jahren mit Landwirt:innen kooperiert. Hierbei wurden neue, noch nie zuvor untersuchte biologische Indikatoren identifiziert, die eine Diagnose der Gesundheit und Fruchtbarkeit (Biofertilität) von Böden ermöglichen.

Vor zehn Jahren schuf die FAO eine Abteilung für "Globale Bodenpartnerschaft" speziell zur Untersuchung von Böden, die Programme zum Schutz der biologischen Vielfalt und biologische Untersuchungen der Böden weltweit durchführt. Infolge der Vorstellung des sogenannten "Lipid-Index für die Bodengesundheit" durch Forschungsleiter Wall vor der FAO im November beschloss diese, die neuen Lipidindex-Verfahren – eine Methode zur Extraktion von Stickstoff und Erbgut-Informationen (DNA) – ab 2023 weltweit bei der Analyse des Bodenzustands einzusetzen.

Die Untersuchung mit einem Gaschromatographen ergibt ein Muster, die Walls Team als "Fingerabdruck des Bodens" bezeichnet. Dieser trennt die Böden nach ihrer Nutzung, da unterschiedlich bewirtschaftete Flächen unterschiedliche Lipidprofile (Gehalt an Fetten und fettähnlichen Substanzen) aufweisen. Dies ermöglicht es, die bislang unerforschte "dunkle Seite des Bodens" zu untersuchen. Der Lipid-Index korreliert mit vielen Variablen der Bodengesundheit.

Die Klimaerhitzung wird von der Zunahme von Treibhausgasen wie Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid verursacht, die – neben fossilen Quellen – auch aus bewirtschafteten Böden in die Atmosphäre entweichen. Dieses Phänomen kann durch die Nutzung des organischen Stickstoffs aus pflanzlichen und tierischen Überresten sowie aus Bakterien im Boden verhindert werden. In den letzten Jahren sind Daten aufgetaucht, die darauf hinweisen, dass der wichtigste organische Teil des Bodens nekrotische bakterielle Biomasse ist, das heißt tote Bakterien. Dieser Teil des Bodens hat seine eigene Biochemie, die bisher niemand untersucht hat.

Wall zufolge sind Böden ein chemisches Substrat, das den Pflanzen anorganische Nährstoffe für ihre Entwicklung liefert. Stickstoff und Phosphor sind hiervon die wichtigsten, ihr Fehlen limitiert am meisten die Landwirtschaft. Beim Anbau von Kulturpflanzen werden diese Mineralien dem Boden entzogen, bis hin zur Bodendegradierung. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts kamen chemische Düngemittel auf, die die entzogenen Nährstoffe wieder auffüllen sollen. Dem Wissenschaftler zufolge bringen diese Praktiken jedoch Probleme mit sich: Der Stickstoff aus Mineraldüngern, den die Pflanzen nicht nutzen, verschmutzt das Grund- und Trinkwasser. Zudem werden bei der chemischen Bodenbewirtschaftung viele Pestizide eingesetzt.

In den letzten 20 Jahren konnten dank der massiver DNA-Sequenzierung mikrobielle Gemeinschaften analysiert werden. Der Boden wird heute als ein Raum komplexer mikrobiologischer und biochemischer Interaktionen verstanden. Es gibt zwei große Kohlenstoffspeicher auf dem Planeten: Pflanzen und Mikroorganismen. Bakterien tragen mehr Kohlenstoff bei als Tiere; die Mikrobiologie sorgt dafür, dass der Planet funktioniert.

Ein großer Teil der landwirtschaftlichen Produktion Argentiniens stammt aus verpachteten Flächen. Wenn Land den Farmern nicht selbst gehört, werden die Böden oft degradiert und die Eigentümer nicht hierfür entschädigt. Mit Hilfe des neuen Indizes der UNQ könnten auch die belohnt werden, die die Bodengesundheit erhalten. Und jene, die Böden übernutzen, könnten für die Umweltkosten zahlungspflichtig werden. Wall zufolge kann die Verbesserung der Bodengesundheit dazu beitragen, den Klimawandel abzuschwächen.

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