Nützliche Bakterien und Böden

Versteckte Helfer
im Boden

Robert Hinrichsen, Nützliche Bakterien und Böden - Versteckte Helfer im Boden
Robert Hinrichsen, Nützliche Bakterien und Böden - Versteckte Helfer im Boden
Weltweit schwinden Ackerböden zunehmend. Dabei können ihre lebenden Bestandteile – zum Beispiel nützliche Bakterien – diese wertvolle Ressource schützen und Nutzpflanzen prächtig gedeihen lassen.

Zwanzig Jahre harte Arbeit, vernichtet in ein paar Tagen: Im Jahr 2013 traf dieses Schicksal den australischen Landwirt Robert Hinrichsen durch eine gewaltige Flut. Sein Unternehmen „Kalfresh“ ist ein führender Gemüseproduzent Australiens. Der Betrieb im Bundestaat Queensland umfasst eine Fläche von 1.400 Hektar. Seit Hinrichsen und sein Vater das Unternehmen 1992 gründeten, stieg die Produktion stetig an. Doch 2013 überflutete der Tropensturm Oswald acht Tage lang die Region. Mehr als ein Drittel von Kalfreshs Ackerland war „katastrophal abgetragen“, erinnert sich Hinrichsen. Durch Mikrobiologie und spezielle Anbaumethoden schaffte es „Kalfresh“, sein Ackerland wiederaufzubauen. Für das Unternehmen war dies überlebenswichtig – und ist ein Beispiel dafür, wie wertvolles Erdreich gerettet werden kann.

Im Jahr 2013 schätzte die UN, dass unser fruchtbarer Boden nur noch 60 Jahre lang ausreicht, wenn die Zerstörung in gleichem Maße anhält. Zwei Jahre später bestätigte ein Bericht der FAO diese Annahme: „Die weltweiten Ackerböden verschlechtern sich rapide.“ Ursachen seien unter anderem Bodenerosion, Nährstoffschwund und der Verlust von organischem Kohlenstoff und Schutzschichten im Boden. In ihrem Bericht stellt die FAO auch fest, dass die Entwicklung gestoppt werden kann – mit nachhaltigen Anbaumethoden und geeigneten Technologien. Biologische Produkte helfen Landwirtschaftsprofis, Böden zu retten und Nutzpflanzen gedeihen zu lassen.

Robert Hinrichsen

Die richtigen Mikroorganismen sind unverzichtbar, um den Ackerboden am Leben zu erhalten und Nutzpflanzen zum Gedeihen zu verhelfen.

Robert Hinrichsen, Landwirt und Besitzer der Kalfresh Farm, in Queensland, Australien
500

Jahre vergehen mindestens bis etwa 2,5 Zentimeter Mutterboden entstehen.

Quelle: National Audubon Society

Nützliche Organismen im Untergrund

Die Biologie im Boden half Hinrichsen, so dass sich das Ackerland erholen konnte. Böden bestehen aus drei Komponenten: physikalische Beschaffenheit (der Boden selbst, bestehend aus Steinen, Sand, Tonerde und/oder Lehm), chemische Elemente (mineralische Nährstoffe) und biologische Organismen. Hinrichsen verteilte frische Erde auf seinem Land und ergänzte diese mit chemischen Mineralien aus Düngemitteln. Doch auch die Bodenbiologie müsse entwickelt und gepflegt werden. Hinrichsen kommt zu dem Schluss: „Die richtigen Mikroorganismen sind unverzichtbar, um den Ackerboden am Leben zu erhalten und Nutzpflanzen zum Gedeihen zu verhelfen.“

Das Erdreich beherbergt ein Viertel der Artenvielfalt
unseres Planeten.

Über 1.000 Arten von wirbellosen Tieren befinden sich auf einem Quadratmeter Waldboden.
Quelle: FAO 2015

Diese „guten“ Bakterien im Boden haben viele Funktionen. Nützliche Bakterien wandeln Chemikalien wie Stickstoff, Phosphor, Kalium und Eisen in für Pflanzen verwertbare Formen um. Solche Bakterien können Landwirte auch in einem sogenannten Phytobac-System einsetzen, um Reste von Pflanzenschutzmitteln abzubauen. Hierbei reinigen sie ihre Spritzgeräte mit Regenwasser. Das Waschwasser wird in einem wasserdichten Behälter aufgefangen, der mit einem Substrat aus Stroh und Erde gefüllt ist. In diesem Nährboden zersetzen Bakterien Rückstände von Pflanzenschutzmitteln Stück für Stück. Gereinigtes Wasser verdunstet aus dem Substrat und gelangt so zurück in den natürlichen Wasserkreislauf. Auf dem Feld können „gute“ Bakterien Erreger von Pflanzenkrankheiten und Schädlinge verdrängen, das Pflanzenwachstum fördern und den Feuchtigkeitshaushalt im Boden erhalten.

Bakterien bilden knötchenartige Strukturen auf den Wurzeloberflächen von Sojapflanzen. Dort speichern sie Stickstoff und versorgen die Wirtspflanze damit.

Um seine Felder wiederherzustellen, verteilte Hinrichsen Mikroorganismen aus Hühnerdung auf seinem Ackerland. Außerdem säte er Getreidepflanzen, die weniger Mineralien benötigen und dem Boden nicht viel abverlangen. Er baute spezielle Nutzpflanzen wie Kichererbsen an. Kichererbsen und andere Hülsenfrüchte wie Erdnüsse und Sojabohnen leben in Symbiose mit Knöllchenbakterien. Diese werten stickstoffarme Böden auf und erhalten so deren Fruchtbarkeit. Zudem unterstützen sie die Protein-Synthese in den Pflanzen – ganz ohne Stickstoffdünger. Schließlich fügte Hinrichsen biologische Produkte wie Bakterien des Stammes Bacillus subtilis hinzu, die Stickstoff binden. „Es waren keine einzelne Maßnahmen oder Produkte, die den Boden erneuert haben“, ergänzt er. Vielmehr stärkten intensive Anbaumethoden in Verbindung mit der Entwicklung guter Bakterien die Wurzelsphäre – die Schicht des Bodens, die unmittelbar das Pflanzenwachstum beeinflusst.

Endlich wieder am Blühen: Nach verheerenden Überschwemmungen schaffte es Robert Hinrichsen, durch Mikrobiologie und spezielle Anbaumethoden, sein Ackerland wiederaufzubauen.

Glücklicherweise hatte sich Hinrichsen über zehn Jahre lang bereits in Fortbildungsveranstaltungen über das Zusammenwirken von Pflanzen und Boden informiert. „Die Experten von Bayer in Australien erklärten uns den wissenschaftlichen Hintergrund, was im Boden geschieht und wie Landwirte unterstützend eingreifen können.“

Leben unter unseren Füßen

Experten für Ackerboden und Biologika versorgen Landwirte wie Robert Hinrichsen mit wesentlichen Informationen und Fachwissen. Ganz gleich, ob die Farmer Notfällen wie Überschwemmungen gegenüberstehen oder Ernten nachhaltiger und effektiver gestalten möchten. Insgesamt erhalten Landwirte ein besseres Verständnis dafür, wie sie widerstandsfähigere Pflanzen produzieren. David Lanciault, Geschäftsführer von Agricen Sciences in Frisco, Texas, ist einer dieser Experten für Ackerboden und Biologika. Wie Hinrichsen ist auch er fasziniert davon, wie ein besserer Erdboden zu ertragreicheren und gesünderen Ernten führt. Ihm ist aber bewusst, dass es noch viel darüber zu lernen gibt, was im Boden passiert: „Der Dekan einer unserer Agrarhochschulen erzählte mir, dass wir mehr über das Leben am Grund des Ozeans wissen als über den Boden in unseren Gärten. Das heißt für mich, dass das Potenzial für neue Entdeckungen nahezu grenzenlos ist.“

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5000

verschiedene Bakterienarten leben in einem Gramm Boden.

Quelle: National Aubon Society

Lanciault erklärt, dass es in gesundem Boden voller Organismen wuselt, die ihn erhalten. „Einer der wichtigsten Wege, um den Boden lebensfähig zu halten, besteht darin, Biologika besser zu verstehen. Das betrifft die bereits im Boden bestehende Gemeinschaft von Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze sowie die Mikroorganismen, die hinzugefügt werden können, um diese Gemeinschaft zu stärken.“ In der Landwirtschaft werden Biologika in zwei Kategorien eingeteilt: biologische Pflanzenschutzmittel und Biostimulanzien. Lanciault geht davon aus, dass die Öffentlichkeit mit biologischem Pflanzenschutz besser vertraut ist. Dabei werden Biostimulanzien ebenfalls aus natürlichen Inhaltstoffen hergestellt, um „die Gesundheit und das Wachstum der Pflanzen zu verbessern sowie die Stresstoleranz zu erhöhen“, so Lanciault.

Agricen betreut weltweit Kunden aus der Landwirtschaft, die unter ganz unterschiedlichen Acker- und Klimavoraussetzungen arbeiten. „Sichtbar schlechter Boden – zum Beispiel verdichteter Boden, in den das Wasser nur schwer eindringt – ist klar zu erkennen“, sagt Lanciault. „Doch in vielen Teilen der Vereinigten Staaten, Australiens und anderer Regionen der Welt sind die Probleme weniger offensichtlich. So verschiebt ein hoher Salzgehalt den pH-Wert des Bodens ins Alkalische. Nährstoffe sind in diesen Böden gefangen. Sie können weder im Boden gespeichert noch von der Pflanze aufgenommen werden. Darunter leiden die Pflanzen.“

Die Gesundheit des Bodens zu steuern heißt, komplexe ökologische Prozesse zu regeln. Dafür müssen wir den Boden ganzheitlich betrachten.

Agricen-Geschäftsführer Dave Lanciault (l.) und der Botaniker Curt Hill (r.) untersuchen ein Testfeld in Pilot Point, Texas.

Lanciault und sein Team entwickeln Biostimulanzien, die den Landwirten helfen. Ein Beispiel dafür ist einer der wichtigsten chemischen Prozesse auf der Erde: die Stickstofffixierung. Bei diesem Vorgang wird gasförmiger Stickstoff aus der Atmosphäre (N2) in für Pflanzen und Mikroorganismen verwertbare Formen überführt. Lanciault erklärt, dass verschiedene Bakterien, die sowohl frei als auch in Symbiose mit Pflanzen leben, den Stickstoff fixieren können. Biostimulanzien und andere Verfahren zur Aufwertung des Ackerbodens beschleunigen diesen Prozess. „Die Gesundheit des Bodens zu steuern heißt, komplexe ökologische Prozesse zu regeln. Dafür müssen wir den Boden ganzheitlich betrachten.“

Lanciault empfiehlt Farmern, Landeigentümern und Behörden, permanent in den Boden zu investieren und ihn zu pflegen: „Das US Landwirtschaftsministerium bietet Förderprogramme, um die Nährstoffregulierung zu verbessern. Diese Praktiken müssen wirtschaftlich nachhaltig angelegt sein, um großflächig akzeptiert zu werden. Die Investition fließt direkt in die Analyse des Bodens und darin, ihn zu erhalten und zu verbessern.“ Das Ergebnis, so bestätigt er, rechtfertige die Mittel „Wir sprechen hier über einen langfristigen Ansatz, die Bodenstruktur des Ackers so zu gestalten, dass sie sich selbst erhalten kann – und gesündere, stärkere Pflanzen gedeihen lässt.“

Gute Aussichten

Dr. Denise Manker denkt wie Lanciault. Im Jahr 1995 gründete sie die biotechnologische Firma AgraQuest mit. Das Unternehmen entwickelte eine der ersten kommerziellen mikrobiellen Lösungen zur Verbesserung von Ackerböden. 2012 übernahm Bayer AgraQuest. Seither unterstützt Manker von ihrem Büro in Sacramento, Kalifornien Kunden in aller Welt. Sie erhofft sich mehr Aufmerksamkeit für den Boden: „Es sollte normal sein, dass wir das ganze Jahr über an die Gesundheit des Ackerbodens denken.“

Die Pflanze links zeigte ein starkes Wachstum, nachdem dem Boden das stickstoffbindende Bakterium Rhizobium zugesetzt wurde.
Die Pflanze links zeigte ein starkes Wachstum, nachdem dem Boden das stickstoffbindende Bakterium Rhizobium zugesetzt wurde.
Farmer bauten diese Pflanzen in einem trockenen Gebiet im Senegal an, nahe der Grenze zu Mauretanien. Die Pflanze links zeigte ein starkes Wachstum, nachdem dem Boden das stickstoffbindende Bakterium Rhizobium zugesetzt wurde. Dieses Bakterium besiedelt die Wurzeln und wandelt Stickstoff aus der Atmosphäre in Nährstoffe für die Pflanze um. Dies steigert die Ernten in trockenen Gebieten und reduziert den Düngebedarf.

Selbsterhaltender Ackerboden, höhere Ernten, gesündere Pflanzen, die mehr Nährstoffe enthalten und sogar saubereres Wasser und Land. Von Biologika profitieren Landwirte, Verbraucher und die Umwelt.

Denise Manker

Manker berichtet von Biologika, die imstande sind, Ackerböden aufzuwerten. Ein Beispiel dafür ist der Bakterienstamm QST 713 des Bacillus subtilis. Bayer-Forscher haben festgestellt, dass der Bakterienstamm die Ausbreitung der Pflanzenwurzeln fördert und die Verfügbarkeit von Nährstoffen und anderen Rohstoffen im Boden erhöht. Manker hebt auch hervor, dass multi-mikrobielle Lösungen mehrere Aufgaben gleichzeitig übernehmen können: zum Beispiel die Phosphor-Aufnahme und die Toleranz gegenüber Schwankungen des Salzgehaltes unterstützen. Biologika wie Bacillus firmus können auch erfolgreich in Kombination mit synthetischen Insektiziden eingesetzt werden und so die Produktivität erhöhen und Pflanzen wie Mais vor Nematoden schützen. Bacillus firmus ist ein Bakterium, das sich im Ackerboden vermehrt. Es verdrängt Nematoden und verhindert die weitere Vermehrung.

Manker ist besonders begeistert von Nachrichten ihrer Kollegen in Australien und Brasilien, die spektakuläre Ergebnisse durch die Veränderung von Mikroorganismen im Ackerboden beobachtet haben: „Es geht nicht nur um die Ernte und ihre Qualität. Wir sehen gesündere Pflanzen, die in einem gesünderen Ackerboden wachsen.“ Diese Pflanzen sind im Supermarktregal länger haltbar. „Erzeugnisse, die zehn bis 14 Tage haltbar sind anstatt nur sieben, wie in der Vergangenheit, reduzieren den Ernteverlust.“ Und es gibt eine weitere gute Nachricht: „Wir fangen gerade an, zu erkennen, dass diese ‚gesunden Pflanzen’ mehr Eisen, Kalzium und andere Mineralien enthalten.“

Für Manker bedeutet die Arbeit mit Biologika nachhaltige Landwirtschaft. „Selbsterhaltender Ackerboden, höhere Ernten, gesündere Pflanzen, die mehr Nährstoffe enthalten und sogar saubereres Wasser und Land. Von Biologika profitieren Landwirte, Verbraucher und die Umwelt.“ Sie hält inne. „Wir lernen gerade erst richtig, wie wir mit dem Boden umgehen sollten, der die Nahrung für uns alle produziert.“

Verbündete für biologisches Wachstum

Keith Jones ist Direktor der Biological Products Industry Alliance (BPIA). Der gelernte Anwalt für Umweltrecht hat zuvor als Berater oder Direktor für verschiedene Wirtschaftsverbände und Umweltorganisationen gearbeitet.

Wie kam die Gründung der BPIA zustande?
Vor etwa 15 Jahren gründeten fünf Mitgliedsunternehmen die BPIA. Aktuell vertreten wir mehr als 120 Hersteller von biologischen Pflanzenschutzmitteln und Biostimulanzien sowie Vermarkter, Händler, Dienstleister, Züchter und Nahrungsmittelhersteller.

Wie profitieren Böden und landwirtschaftliche Flächen von Biologika?
Biologische Substanzen können das natürliche Bodengefüge wiederbeleben, erweitern oder verstärken. Ein intaktes Bodengefüge kann Pflanzen effizienter mit den Nährstoffen versorgen und die physikalischen und chemischen Funktionen des Bodens verbessern. Es trägt auch dazu bei, die Balance der mikrobiologischen Populationen zu halten, um Schaderregern Einhalt zu gebieten.

Wie werden Böden für die Ertragssteigerung vorbereitet, durch die im Jahr 2050 zehn Milliarden Menschen ernährt werden sollen?
Ressourcen wie Land und Ackerboden sind größtenteils flächenmäßig ausgeschöpft. Biologische Substanzen greifen systematisch ein und helfen, eine ökologische Balance herzustellen und Probleme mit Schädlingen und unfruchtbaren Böden zu reduzieren. So wird eine nachhaltige Möglichkeit geschaffen, um die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren.

Keith Jones
Keith Jones
Keith Jones, Direktor der Biological Products Industry Alliance (BPIA)
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