Effektives Düngen: Bakterien erschließen für Pflanzen neue Phosphatquellen

Der Snoqualmie River liegt mitten im US-Bundesstaat Washington und verfügt über eine biologische Besonderheit. Denn die Böden entlang des Flusses verfügen nur über gebundene und schwerlösliche Phosphate. Eigentlich fallen sie daher als Nährstoffquelle für Pflanzen aus. Dennoch wächst dort die Westliche Balsam-Pappel. Dieser Umstand wiederum weckte das Interesse von Wissenschaftlern der University of Washington und des Pacific Northwest National Laboratory. Sie wollten herausfinden, wie es den Bäumen gelingt, unter diesen – eigentlich ungeeigneten – Bedingungen dennoch zu gedeihen. Schnell rückten in diesem Zusammenhang die sogenannten Endophyten in den Fokus. Es handelt sich um Bakterien aus dem Inneren der Pflanze. Teilweise haben diese fatale Auswirkungen und zerstören die besiedelte Pflanze. Im Fall der Pappeln allerdings sorgten sie für eine segensreiche Wirkung.

Bild: Sharon Doty/University of Washington

Zwei Experimente bewiesen die Wirksamkeit der Bakterien

Denn die kleinen Bakterien sind in der Lage chemische Komplexe aufzubrechen. Unter anderem sorgen sie so dafür, dass das schwerlösliche Phosphat abgebaut und in eine leichter aufzunehmende Form verwandelt wird. Dass dafür tatsächlich die Endophyten verantwortlich sind, wurde in mehreren Versuchen nachgewiesen. So beschichteten die Forscher im Labor Nährböden mit Calciumphosphat. Ohne weitere Behandlung sorgte dies für eine deutliche Eintrübung der Böden. Überall dort aber wo auch die Bakterien aktiv waren, trat dieser Effekt nicht auf. Für die Forscher war damit klar: Die Endophyten haben das Calciumphosphat in eine wasserlösliche Form überführt. In einem weiteren Experiment konnte mithilfe von bildgebenden Verfahren nachgewiesen werden, dass die Pappeln tatsächlich das eigentlich schwerlösliche Phosphat nutzen und dass dies durch die vorhandenen Bakterien ermöglicht wird.

Die Landwirtschaft könnte von der Entdeckung profitieren

Auf den ersten Blick scheint dies eine ganz interessante Beobachtung aus der Natur zu sein. Tatsächlich könnte die Entdeckung aber noch deutlich weitergehende Auswirkungen haben. Denn Phosphat ist für das Wachstum von Pflanzen von entscheidender Bedeutung. Wasserlösliche Phosphate sind daher in allen gängigen Düngemitteln vorhanden. Werden diese allerdings auf dem Feld ausgebracht, wird nur ein Teil von den Pflanzen aufgenommen. Der Rest reagiert mit den im Boden vorhandenen Materialien und es entstehen schwerlösliche Komplexe. Die Landwirte müssen also mehr Phosphat auf den Feldern verteilen, als die Pflanzen aufnehmen. Dies bringt kurzfristig unnötige Kosten mit sich und kann langfristig zu einer Überdüngung führen. Durch den Einsatz der Bakterien könnte die Effektivität des Düngens hingegen deutlich erhöht werden – mit positiven Folgen für Landwirte und die Umwelt.

Via: University of Washington