Naturschätze.Retten

5. August 2022. Die Bedeutung der unterirdischen Biodiversität für eine nährstoffreiche Ernährungssicherung, eine an die Klimakatastrophe angepasste Landnutzung und eine Landwirtschaft, die ihrer Verantwortung in der Erderwärmung gerecht werden kann, wird in der Politik und Wirtschaft bis heute zum größten Teil übersehen. Und das, obwohl die Wissenschaft attestiert: Die Degradation der Bodengesundheit und die Degradation der planetaren Gesundheit gehen Hand in Hand. Mit einer regenerativen Bodennutzung kann die voranschreitende Degradation umgekehrt werden.

Die regenerative Bodennutzung birgt das große Potential, landwirtschaftliche Flächen so zu bewirtschaften, dass die Nutzung die Naturkreisläufe und die Biodiversität kontinuierlich stärkt. Grundlegend für dieses Potential ist eine vitale Bodenbiodiversität.

Doch das unterirdische Leben ist besonders gefährdet, denn die Geschwindigkeit des Rückgangs der biologischen Vielfalt im Boden ist aufgrund fehlender Ausgangsdaten nicht bekannt.

Das unsichtbare Leben im Boden

Im Boden, an den Wurzeln von Pflanzen, der sogenannten Rhizosphäre, aber auch in Pflanzen und ihrer Oberfläche leben Milliarden von Mikroorganismen. Ein Gramm Boden beherbergt bis zu 100 Millionen Bakterien (4.000 bis 7.000 Arten) und hunderte Meter Pilzhyphen durchziehen einen Quadratmeter Boden. Die Gesamtheit dieser Mikroorganismen wird als Bodenmikrobiom bezeichnet. Sie bilden komplexe Lebensgemeinschaften, in denen einzelne Pilz- und/oder Bakterienarten miteinander konkurrieren und bestimmte Funktionen ausüben oder sogar durch Symbiose erst möglich machen und fördern. Viele der unzähligen Mikroorganismen schützen die Pflanzen vor Krankheiten und Schädlingen und reduzieren Stress, wiederum andere tragen zur Nährstoffversorgung der Pflanze bei und fördern so ihr Wachstum. Die Erforschung des Mikrobioms – vor allem in dessen funktioneller Taxonomie – hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Ziel ist es, das Mikrobiom wichtiger Kulturpflanzen so zu beeinflussen, dass zukünftig der Einsatz von Pflanzenschutzmittel und synthetischen Düngern verringert werden kann oder ganz überflüssig wird.

Degradation der unterirdischen Biodiversität in Agrarökosystemen

Die intensive Landwirtschaft setzt meist hohe Mengen an synthetischem Dünger und Pestiziden sowie sehr schweres landwirtschaftliches Gerät ein. Zusätzlich reduziert die intensive Landwirtschaft dauerhaft die unterirdische pflanzliche Biomasse im Vergleich zu einer natürlichen Vegetation um bis zu 90 %.

Schwere Maschinen haben es der industriellen Landwirtschaft ermöglicht, die Fläche und Intensität der Bodennutzung enorm zu steigern und gleichzeitig die Abhängigkeit von manueller Arbeit im Austausch für fossile Brennstoffe zu verringern. Als unmittelbare Folge kann der Einsatz von schweren Maschinen in der Landwirtschaft, insbesondere in Verbindung mit der Verringerung des organischen Kohlenstoffgehalts im Boden, zu einer Bodenverdichtung führen, bei der der Porenraum des Bodens verringert und die Lagerungsdichte des Bodens erhöht wird. Ohne Porenraum und mit erhöhter Lagerungsdichte nimmt der Lebensraum für die Bodenbiodiversität ab. Auch die Möglichkeit für Wurzeln, in den Boden einzudringen, verschlechtert sich. Darüber hinaus verringert die Verdichtung im Allgemeinen die Wasserinfiltrationsrate und führt auch dazu, dass der Boden stellenweise anaerob (sauerstofflos) wird, was sehr große Auswirkungen auf die Arten und die Verteilung der vorhandenen Bodenorganismen haben kann.

Der Zusammenhang zwischen Pilzen und der Wasserversorgung von Pflanzen

Aber auch die zahlreichen Faktoren des von der Landwirtschaft mitverursachten globalen Wandels wie die zunehmende Trockenheit bedrohen die Stabilität von Agrarökosystemen. Trockenheit bzw. Dürreperioden verringern die Pflanzenproduktivität und den Stickstoffkreislauf stark. Besonders die häufigste symbiotische Verbindung von Pflanzen und Pilzen, arbuskuläre Mykorrhizapilze, erleichtern die Widerstandfähigkeit der Pflanzenproduktivität und die des Stickstoffkreislaufs gegen Trockenheit. Darüber hinaus erleichtern sie aber auch die Wiederherstellung der Struktur der Pflanzengemeinschaft auf den Zustand vor der Trockenheit. Damit leisten arbuskuläre Mykorrhizapilze eine integrale Rolle für die Stabilität und Resilienz der Ökosystemfunktionen unter dem Einfluss des Klimawandels. Sie geben Pflanzengemeinschaften die Möglichkeit sich zu erholen und können so negative Auswirkungen auf Ökosysteme verringern.  Ebenso können wurzelassoziierte Mikroben das Pflanzenwachstum verbessern und haben das Potential, die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegen künftige Trockenheit zu erhöhen.

Nur mit einer gesunden Bodenbiodiversität können wir unseren Wasserhaushalt wieder regenerieren. Je mehr Wasser im Boden gespeichert werden kann (das so genannte „grüne“ Wasser, übrigens die ‚neuste‘ überschrittene planetare Grenze), desto besser können Starkwetterereignisse wie Dürren und Überflutungen abgefedert, Ökosysteme gekühlt und Grundwasserspeicher wieder aufgefüllt werden.

Der UFZ-Dürremonitor zeichnete für den 19.07.2022 quasi kein verfügbares Wasser für Pflanzen im deutschen Oberboden auf. 

Neben dem schwindenden und trockeneren Lebensraum durch verschiedene Faktoren wird die unterirdische Biodiversität zusätzlich durch Pestizide und Düngung verändert, was einen signifikanten Rückgang der mikrobiellen Vielfalt bewirkt und sich in der Folge negativ auf die oben erwähnten Bodenfunktionen auswirkt. 

Die Rolle von Pflanzenschutzmitteln…

Der in den letzten 30 Jahren etwa gleichbleibende (um 30.000 t Wirkstoff/Jahr). Einsatz von Pestiziden, wobei von einer über die Zeit steigenden Toxizität der Wirkstoffe auszugehen ist, schädigt die subterrestrische Biomasse und Biodiversität nachhaltig. Der intensive Einsatz von Pestiziden und die hohe Persistenz der Stoffe führt zu einer besorgniserregenden Anreicherung im Boden. So wurden in 317 in 11 Mittgliedstaaten der EU untersuchten Böden in über 80 % der Böden Pestizidrückstände nachgewiesen; in fast 60 % eine Mischung von mindestens zwei oder mehr Rückständen. Die mikrobielle Biomasse und insbesondere die Häufigkeit von arbuskulären Mykorrhizapilzen stehen in einem signifikant negativen Zusammenhang mit der Menge an Pestizidrückständen im Boden.

…und Düngern

Darüber hinaus hat der übermäßige Einsatz von synthetischen Düngemitteln zur Steigerung der Pflanzenproduktion negative Auswirkungen auf die Umwelt, wie z. B. Bodendegradation, erhöhte Treibhausgasemissionen und Abnahme der Verfügbarkeit und Qualität von Wasser. Die Ausbringung synthetischer Düngemittel führt zur Zerstörung der biologischen Vielfalt im Boden, indem sie die Rolle der stickstofffixierenden Bakterien unterdrückt und die Rolle all derer, die sich von Stickstoff ernähren, stärkt. Die Unterdrückung stickstofffixierender Bakterien wirkt sich negativ auf die Fähigkeit des Bodens aus, Nährstoffe für Pflanzen bereitzustellen und zu puffern. Das durch die Stickstoffdüngung produzierte Ungleichgeweicht von stickstofffixierenden und stickstoffverzehrenden Bakterien verstärkt den Abbau von organischem Material und Humus. Die Abnahme der organischen Substanz hat wiederum desaströse Auswirkungen auf die Bodenbiologie, -physik und -chemie, auf das gesamte Bodenökosystem, und damit auch auf die Bodenfunktionen. Vor allem auf die gekoppelten Bodenfunktionen der Sequestrierung von Kohlenstoff und Stickstoff sowie der Wasserspeicher- und Infiltrationskapazität.

Wir werden uns im Laufe dieser Blogreihe auch mit der Frage beschäftigen, wie die unterirdische Biodiversität mit Pflanzen, von denen wir uns ernähren und schließlich mit unserer menschlichen Gesundheit zusammenhängt.

Im zweiten Teil dieser Blogreihe werden wir die praktischen und politischen Wege hin zur Regeneration der unterirdischen Biodiversität in Agrarökosystemen beschreiben.

Dies ist ein Blogbeitrag der NABU-Experten Max Meister und Simon Krämer.

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Simon Krämer

Experte für die Regeneration der Ökosysteme

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