Pflanzen mit Pfahlwurzeln wie die Luzerne können den Boden bis zu einer Tiefe von fünf Metern oder mehr perforieren. Nach dem Absterben der Pflanzen hinterlassen die Wurzeln im Boden so genannte Bioporen. Diese können anschließend von Regenwürmern besiedelt und mit Regenwurmkot ausgekleidet werden. Nachfolgend angebaute Kulturpflanzen können durch diese „Röhren“ den Boden intensiver durchwurzeln und dadurch Nährstoffreservoirs erschließen, die ihnen normalerweise verschlossen bleiben. So zumindest die Theorie.
„Wir wissen momentan noch viel zu wenig, welche Auswirkung Bioporen auf die Nährstoffmobilisation aus dem Unterboden haben“, erklärt Professor Dr. Ulrich Köpke. Der Agrarwissenschaftler vom Institut für Organischen Landbau an der Uni Bonn ist Sprecher einer neuen deutschlandweiten Forschergruppe, die das ändern möchte. Unter anderem mit einem ganz praktischen Ziel: Im Unterboden lagern jede Menge Kalium, Stickstoff und Phosphor – Elemente, die Pflanzen normalerweise mit dem Dünger zugeführt werden müssen. Gelänge es jedoch, die vorhandenen Nährstoffe durch eine geeignete Fruchtfolge vermehrt zu erschließen, könnte man die Düngermenge vielleicht deutlich reduzieren.
Doch treten die Wurzeln von Weizen, Gerste oder Raps, die in Bioporen nach unten wachsen, überhaupt in einen intensiven Kontakt zur Porenwand? Oder ist es mit ihnen eher wie mit den Halteseilen eines Fahrstuhls, die ja den Fahrstuhlschacht gar nicht berühren? „Wir werden das Wurzelwachstum in Bioporen unter anderem mit Endoskopen genau unter die Lupe nehmen“, sagt Köpke. Noch detailliertere Einblicke erhoffen sich die Forscher von modernen tomographischen Verfahren. Damit wollen sie das dreidimensionale Wurzelwachstum berührungsfrei und weitgehend ohne Störungen erfassen.
„Wegbereiter-Pflanzen“ verändern aber auch die chemischen Verhältnisse und die Bakterienzusammensetzung im Boden. So ist die Luzerne dazu in der Lage, Luftstickstoff zu fixieren, der dann wiederum von nachfolgenden Pflanzen genutzt werden kann. Zudem scheiden Wurzeln Substanzen aus, die es ihnen erleichtern, Nährstoffe zu lösen. Auch diese Zusammenhänge sind noch nicht bis ins Detail erforscht.
Als „Wegbereiter-Pflanzen“ dienen den Wissenschaftlern Luzerne, Wegwarte und Rohrschwingel, die sie jeweils ein, zwei oder drei Jahre anbauen werden. Mit steigender Nutzungsdauer erwarten die Forscher eine größere Menge an Bioporen. Danach wollen sie jeden dieser Ansätze mit verschiedenen Nachfrüchten kombinieren. An dem Mammut-Projekt sind neben Bonn die Universitäten Bayreuth, Halle, Kiel und das Helmholtz Zentrum München beteiligt. Ein weiterer wichtiger Partner ist das Forschungszentrum Jülich.
„Wir öffnen die Tür zu einem bislang weitgehend unbeachteten Bereich des Bodens und zu einem Teil der Pflanzen, der meist im Verborgenen bleibt“, sagt Köpke. „Wir erhoffen uns davon neben neuen grundlegenden Einsichten auch langfristig wichtige Erkenntnisse für die nachhaltige Landnutzung“
Kontakt:
Professor Dr. Ulrich Köpke
Dr. Timo Kautz
Institut für Organischen Landbau der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-5615
E-Mail: iol@uni-bonn.de
3,2 Millionen Euro für neue DFG-Forschergruppe 3,2 Millionen Euro für neue DFG-Forschergruppe
Verbundprojekt unter Bonner Federführung zu Fruchtfolge und Nährstoffakquisition aus dem Unterboden
Nutzpflanzen wie Getreide oder Raps gedeihen in der Regel besser, wenn das Feld zuvor von den passenden „Wegbereiter-Pflanzen“ bewachsen war. Warum das so ist, wird aber bislang nur zum Teil verstanden. Wissenschaftler aus ganz Deutschland untersuchen nun in einer neuen Forschergruppe, wie die Fruchtfolge die Erschließung von Nährstoffen aus dem Unterboden beeinflusst. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Verbundprojekt mit insgesamt rund 3,2 Millionen Euro. Davon fließt etwa die Hälfte an die Uni Bonn.