ECO-SERVE: Nachhaltige Bereitstellung vielfältiger Ökosystemleistungen in Agrarlandschaften
Die prognostizierten klimatischen Veränderungen stellen die Nahrungsproduktion und die Landwirtschaft vor grosse Herausforderungen. Deshalb braucht es Landwirtschaftssysteme, die extreme Wetterbedingungen tolerieren. ECO-SERVE ist ein europäisches Verbundprojekt mit dem Ziel, ökologische extensive (biologische) mit konventionellen intensiven Anbausystemen zu vergleichen, um die Ökosystemleistungen nachhaltig bereitzustellen.
Hintergrund (abgeschlossenes Forschungsprojekt)
Mikrobielle Lebensgemeinschaften sind an verschiedensten Bodenprozessen beteiligt und spielen daher für die Landwirtschaft eine wichtige Rolle. Sie wirken als Motor für die Umwandlung und Freisetzung von Nährstoffen. Der Klimawandel erfordert vielfältige und damit anpassungsfähige mikrobielle Lebensgemeinschaften im Boden, welche die mikrobiellen Prozesse und die für eine ausreichende Nahrungs- und Futtermittelproduktion notwendigen Bodenfunktionen aufrechterhalten.
Ziel
Mikrobielle Lebensgemeinschaften sind an verschiedensten Bodenprozessen beteiligt und spielen daher für die Landwirtschaft eine wichtige Rolle. Sie wirken als Motor für die Umwandlung und Freisetzung von Nährstoffen. Der Klimawandel erfordert vielfältige und damit anpassungsfähige mikrobielle Lebensgemeinschaften im Boden, welche die mikrobiellen Prozesse und die für eine ausreichende Nahrungs- und Futtermittelproduktion notwendigen Bodenfunktionen aufrechterhalten.
Resultate
Eine Meta-Analyse hat ergeben, dass biologisch bewirtschaftete Böden umfangreichere und aktivere mikrobielle Lebensgemeinschaften aufweisen als konventionell genutzte Landwirtschaftsflächen. Dies gilt insbesondere für die Aktivität von Proteasen, einem Exo-Enzym, das organische Stickstoffverbindungen hydrolisiert. Organische Dünger und der Anteil von Grasland in der Fruchtfolge scheinen die treibenden Faktoren für diese Unterschiede zu sind.
Wir zeigten, dass in biologisch bewirtschafteten Böden mehr Stickstoff aus dem organischen Dünger freigesetzt wird und die Pflanzen unter trockenen Bedingungen besser mit Stickstoff versorgt werden. Dies schlug sich in höheren Erträgen nieder.
Ausserdem beobachteten wir, dass in biologischen Anbausystemen vielfältige mikrobielle Lebensgemeinschaften mit funktionalen Genen für Proteasen bei Trockenheit besser erhalten blieben als in konventionellen Systemen.Bedeutung
Bedeutung für die Forschung
Wir konnten erste Erkenntnisse über das Potenzial von Böden zur Stickstoffversorgung der Pflanzen und die dabei involvierten mikrobiellen Gemeinschaften in verschiedenen Trockenheitsszenarien gewinnen. Angesichts der ökologischen Intensivierung und der Verwendung von organischem Dünger braucht es weitere Forschungsarbeiten zur Freisetzung von organisch gebundenem Stickstoff im Feld und dessen Verfügbarkeit für die Kulturen. Dies wird zur Entwicklung von Pflanzenernährungsstrategien beitragen, durch die die Kulturen effizient mit Stickstoff versorgt und gleichzeitig Ernteausfälle reduziert werden können.
Bedeutung für die Praxis
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass biologische Anbaumethoden zu höheren Kohlenstoff- und Stickstoffreserven im Boden sowie zu umfangreicheren und aktiveren mikrobiellen Lebensgemeinschaften beitragen. Ausserdem haben wir gezeigt, dass biologische Systeme die mikrobielle Vielfalt bei Trockenstress besser bewahren, was eine höhere Stickstofffreisetzung aus organischen Düngern und eine bessere Stickstoffversorgung der Kulturen bewirkt. Strategien mit organischer Düngung sind deshalb eine vielversprechende Möglichkeit, die Widerstandskraft von landwirtschaftlichen Systemen gegenüber Trockenheit zu stärken.
Originaltitel
Sustainable provisioning of multiple ecosystem services in agricultural landscapes (ECO-SERVE)