21.08.2024
Forschende des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) haben in der Fachzeitschrift „Plant and Soil“ ein Opinion Paper zur Aufnahme organischen Stickstoffs (N) als wichtige Nährstoffquelle für Pflanzen in landwirtschaftlichen Böden veröffentlicht. Die Forschenden schlagen in ihrem Paper eine Kombination von Untersuchungsmethoden vor, die es erlaubt die Wechselwirkungen zwischen Boden, Pflanzen und Mikroorganismen ganzheitlich zu betrachten und Wissenslücken zur Stickstoffaufnahme in der Forschung zu schließen. Damit liefern die Forschenden Grundlagen, um neue Anbaumethoden zu entwickeln, die Stickstoff effizient nutzen und weniger auf chemische Düngemittel angewiesen sind.
Das im Paper vorgestellte ganzheitliche Konzept betont die Bedeutung der Wechselwirkungen zwischen Pflanzenwurzeln und Mikroorganismen in der Rhizosphäre, also der Zone zwischen Pflanzenwurzel und Boden. Hier findet sich eine große Vielfalt an Bodenorganismen. Die Pflanzen beeinflussen diese Zone aktiv, indem sie über ihre Wurzeln Stoffe ausscheiden. Dadurch erleichtern sie sich die Aufnahme von Nährstoffen, die sie für ihr Wachstum benötigen. Gleichzeitig schaffen sie bessere Lebensbedingungen für andere Bodenorganismen.
Wurzelausscheidungen fördern auch die Freisetzung von organisch gebundenem Stickstoff, der in komplexen chemischen Verbindungen vorliegt, die von den Pflanzenwurzeln nicht aufgenommen werden können. Wie dieser organische Stickstoff pflanzenverfügbar gemacht wird, ist aber noch nicht vollständig verstanden.
Dr. Maire Holz vom ZALF erklärt: „Unser bisheriges Wissen darüber, wie Pflanzen organischen Stickstoff nutzen, ist lückenhaft. Unser neuer Ansatz soll helfen, diese Wissenslücken zu schließen.“
Teil dieses Ansatzes sind verschiedene Konzepte, die einen neuen Blick auf das Forschungsgebiet ermöglichen sollen. Unter anderem schlagen die Forschenden vor, die Theorie der Wurzelökonomie anzuwenden. Die Theorie beschreibt, wie Pflanzen verschiedene Strategien entwickeln, um Nährstoffe aus dem Boden zu gewinnen. Zum Beispiel indem sie entweder schnelle, kurzlebige Wurzeln mit hoher Nährstoffaufnahme oder dichtere Wurzeln, die weniger effizient, aber langlebiger sind, ausbilden.
Die Bedeutung von Stickstoff für die Landwirtschaft und die Umwelt
Stickstoff ist ein wesentlicher Pflanzennährstoff. Da der im Boden vorhandene organisch gebundene Stickstoff aber nicht ohne weiteres für Pflanzen verfügbar ist, wird er über Düngemittel auf die Felder ausgebracht. Dieser Stickstoff liegt zwar in aufnehmbaren Verbindungen vor, aber nur ein Teil davon gelangt auch tatsächlich in die Pflanze. Der Rest entweicht als Ammoniak und Lachgas in die Atmosphäre oder versickert in Form von Nitratverbindungen im Boden. Dies verstärkt den Treibhauseffekt, belastet die Gewässer und wirkt sich negativ auf die Biodiversität aus. Eine bessere Nutzung des im Boden vorhandenen organischen Stickstoffs könnte den Bedarf an Düngemitteln verringern. Der neue Ansatz bietet eine Grundlage für zukünftige Studien und die Entwicklung nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken. „Unser neuer Ansatz ermöglicht ein neues Verständnis der Stickstoffaufnahme von Pflanzen. Diese Erkenntnisse könnten dazu beitragen, den Einsatz chemischer Düngemittel zu reduzieren und die Umweltbelastung im Ackerbau zu verringern“, sagt Dr. Maire Holz.
Projektpartner:
Institut für Bodenkunde, CEN Centrum für Erdystemforschung und Nachhaltigkeit, Universität Hamburg – Dr. Joscha N. Becker
Förderhinweis:
Open-Access-Finanzierung ermöglicht und organisiert durch das Projekt DEAL. Die Autorinnen und Autoren erklären, dass sie während der Erstellung dieses Manuskripts keine Mittel, Zuschüsse oder sonstige Unterstützung erhalten haben.
Weitere Informationen:
Link zur Originalpublikation:
https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-024-06839-9
Hinweis zum Text:
Dies ist eine mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz erstellte Zusammenfassung des Originaltextes: Holz, M., Lewin, S., Kolb, S., Becker, J. N., Bergmann, J. (2024) How to get to the N - a call for interdisciplinary research on organic N utilization pathways by plants. Plant and Soil.
https://doi.org/10.1007/s11104-024-06839-9, veröffentlicht Open Access/ veröffentlicht unter der Lizenz CC BY 4.0
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Der Text wurde unter den Gesichtspunkten der KI-Regelungen am ZALF sorgfältig überprüft und überarbeitet.
