Der Klimawandel beeinträchtigt die Bodengesundheit

Der Klimawandel beeinträchtigt die Gesundheit landwirtschaftlich genutzter Böden. Durch eine Zunahme der Hitze und Trockenheit hat der krankheitserregende Pilz Pythium ultimum leichtes Spiel. Wie ein internationales Forscherteam unter Federführung der Universitäten Kassel und Bonn zeigt, sorgt der Pilz nach einem trocken-heißen Stressereignis bei Erbsen fast zum Totalausfall der Ernte. Eine kurzfristige Bodenerholung scheint nur ausnahmsweise zu gelingen. Die Studie ist nun im Fachjournal „Applied Soil Ecology“ erschienen.

Bei Pythium ultimum handelt es sich um einen aggressiven Pilz, der über den Boden übertragen wird und die Wurzeln im Jugendstadium von wichtigen landwirtschaftlichen Kulturen wie Rüben, Erbsen aber auch Mais, Sojabohnen und Kartoffeln befällt. Die Pflanzen bekommen Wurzelfäule und sterben ab. „Teils kann es zum Totalausfall der keimenden Jungpflanzen kommen“, stellt Dr. Christian Bruns vom Ökologischen Land- und Pflanzenbau der Universität Kassel fest. Allerdings verfügen Böden auch über Schutzmechanismen gegen diese Erreger. Wie „Bodyguards“ können bestimmte Pilze die Wurzeln der Pflanzen schützen, manche Mikroorganismen parasitieren den schädigenden Pilz oder fressen ihn schlicht auf.

Die Wissenschaftler nahmen Bodenproben von sehr unterschiedlichen Standorten aus dem kühl-feuchten Schottland, dem gemäßigten Nordost-Deutschland und dem trocken-warmen Ost-Ungarn. Die Bodenproben samt der darin lebenden Mikroorganismen wurden anschließend in Klimakammern mit Hitze (40 Grad Celsius) und Trockenheit (nur halbe Bodenfeuchte) unter Stress gesetzt und dann mit dem aggressiven Pilz Pythium ultimum infiziert. Welche Auswirkungen dieses Stressereignis auf den Erreger und letztlich die Pflanzen hat, untersuchten die Forscher, indem sie anschließend Erbsen in diese vorbehandelten Böden einsäten. 

Dramatischer Effekt: Kaum eine Erbsenpflanze überlebte

Der Effekt war dramatisch: „Nur wenige der jungen Erbsenpflanzen überlebten und diese verkümmerten unter dem Pilzbefall“, fasst Prof. Dr. Thomas Döring vom Fachgebiet Agrarökologie und Organischer Landbau der Universität Bonn zusammen. Bei sämtlichen Böden führte das Stressereignis aus Hitze und Trockenheit zu einer starken Verringerung der Widerstandskraft gegen Pythium ultimum. Am stärksten hatten die Böden aus Schottland gelitten, am wenigsten die aus Ungarn. „Offenbar sind die schützenden Mikroorganismen in den Böden des kühl-feuchten Schottlands weniger an Hitze und Trockenheit angepasst als in ungarischen Böden, die häufig hohen Temperaturen und Dürren im Sommer ausgesetzt sind“, vermutet Döring.

Wie gut sich die verschiedenen Böden wieder erholen können, untersuchten die Wissenschaftler, indem sie nach der Behandlung mit Hitze und Trockenheit eine mehrwöchige Pause einlegten, bevor sie die Krume mit dem schädlichen Pilz infizierten und die Erbsen säten. Während eine Bodenprobe aus Schottland eine gewisse Erholung zeigte, indem im Vergleich etwas mehr Erbsen darauf wuchsen, schien sich bei den Proben aus Ungarn die schädliche Wirkung des Pilzes durch die Erholungsphase eher noch zu verschlimmern. 

„Entscheidend scheint, wie schnell sich die schützenden Mikroorganismen nach dem Stressereignis wieder vermehren können“, verweist Bruns auf die Ergebnisse anderer Studien. „Diese Fähigkeit ist in den Bodenproben aus Ungarn offenbar nicht so ausgeprägt.“ Böden, die eine große Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit und Hitze aufweisen, scheinen demzufolge also nicht über eine so gute Erholungsfähigkeit zu verfügen.

Mit Hitze und Trockenheit steigt die Anfälligkeit für Bodenkeime

All dies deutet darauf hin, dass sich bei stärkerer Erwärmung des Klimas in gemäßigten und nördlichen Breiten die Mikroorganismen in den Böden daran nicht so schnell anpassen können. „Hitze und Trockenheit beeinflussen die Wehrhaftigkeit von Böden negativ“, sagt Döring. „Damit steigt die Anfälligkeit der Pflanzen gegen bodenbürtige Erreger“, ergänzt Bruns. Angesichts des fortschreitenden Klimawandels könne damit das Risiko für Pflanzenkrankheiten und Ernteausfälle deutlich zunehmen. Es sei jedoch noch weitere Forschung erforderlich. 

Publikation: Thomas F. Döring, Dagmar Rosslenbroich, Christian Giese, Miriam Athmann, Christine Watson, Imre Vágó, János Kátai, Magdolna Tállai, Christian Bruns: Disease suppressive soils vary in resilience to stress, „Applied Soil Ecology“, DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2019.103482

Kontakt: 

Dr. Christian Bruns
Ökologische Land- und Pflanzenbau 
Universität Kassel
Tel. 05542/981543
E-Mail: ch.bruns[at]uni-kassel[dot]de

Prof. Dr. Thomas Döring
Agrarökologie und Organischer Landbau
Universität Bonn
Tel. 0228/735135
E-Mail: tdoering[at]uni-bonn[dot]de