13. Feb. 2020
Blick auf das Versuchsfeld Woodlands bei Aberdeen, auf dem Wissenschaftler des Scotland's Rural College seit 1922 Düngeversuche durchführen.

Blick auf das Versuchsfeld Woodlands bei Aberdeen, auf dem Wissenschaftler des Scotland's Rural College seit 1922 Düngeversuche durchführen.

Die Klimaprognosen für Europa sagen trockenere und wärmere Sommer mit häufigeren Hitzewellen voraus. Was das für Europas Landwirtschaft bedeutet, ist noch nicht wirklich klar. Die vergangenen Sommer mit ihren Extremen kannten sowohl Gewinner als auch Verlierer. Agrarwissenschaftler haben jetzt in aufwendigen Versuchen die Effekte auf einige europäische Böden untersucht und berichten in "Applied Soil Ecology" darüber.

Trockenheit und Hitze setzen nicht nur den Nutzpflanzen zu und begünstigen Schädlinge und Krankheitserreger. Sie beeinflussen auch das Bodenleben, das so eine Art von Immunsystem für die Pflanzen bilden und sie vor Erregern schützen. Gemeint ist die sogenannte Suppressivität, die Fähigkeit des mikrobiellen Ökosystems im Boden Krankheitserreger in Schach zu halten. "Das heißt, dass Pflanzen weniger krank werden, wenn der Boden besonders aktiv ist", erklärt Thomas Döring, Professor für Agrarökologie und organischen Landbau an der Universität Bonn.

Blick auf ein Versuchsfeld der Humboldt-Universität in Thyrow, südlich von Berlin.

Blick auf ein Versuchsfeld der Humboldt-Universität in Thyrow, südlich von Berlin.

Bild: Uni Bonn/Thomas Döring
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Blick auf ein Versuchsfeld der Humboldt-Universität in Thyrow, südlich von Berlin.

Bild: Uni Bonn/Thomas Döring

Zusammen mit Kollegen aus Kassel und Großbritannien hat Döring umfangreiche Versuche in einer Klimakammer durchgeführt, um eben zu sehen, wie sich das "Immunsystem" des Bodens unter Stress verhält. Döring: "Man sieht ganz gut, dass die Fähigkeit der Mikroorganismen, als Gegenspieler für Krankheitserreger zu wirken, bei solchem Stress abnimmt, und zwar bei allen getesteten Böden."

Großversuch mit 744 Töpfen

Zwar liegt die Vermutung nahe, dass größere Hitze und weniger Bodenfeuchtigkeit das Ökosystem im Boden beeinflussen. Doch die Überprüfung dieser Hypothese ist nicht einfach. Die Forscher sammelten deshalb in vier Agrarversuchsflächen literweise Bodenproben, obwohl man diese Flächen nur ungern in diesem Ausmaß beeinträchtigt. Aber die Areale – zwei davon in Schottland, eines in Brandenburg und eines in Ostungarn – die zum Teil schon seit 80 Jahren wissenschaftlich kontrolliert "beackert" werden, hatten einen großen Vorteil. "Sie sind extrem gut charakterisiert", so Döring. Die Forscher kannten also die Ausgangslage sehr gut, auf der sie ihre Experimente aufbauen konnten. Repräsentativ für die Vielfalt der europäischen Böden sind die vier Versuchsböden allerdings nicht.

Die Erde von den vier Versuchsflächen sowie steriler Sand zur Kontrolle wurde am Fachbereich Agrarwissenschaften der Universität Kassel in insgesamt 744 Pflanztöpfe gefüllt. Danach impften die Forscher die Proben mit dem Schadpilz Pythium ultimum, der Falschen Mehltau und Wurzelfäule auslöst und für große Schäden bei vielen Ackerpflanzen verantwortlich ist. Danach säten sie Erbsen als Versuchspflanzen aus. Ein Teil der Versuchstöpfe wurde dann über mehrere Tage in einer Klimakammer mit Temperaturen von 40 Grad und starker Trockenheit traktiert. "Das ist durchaus in einem realistischen Rahmen, wenn man an die Sommertemperaturen an der Bodenoberfläche denkt", so Döring. In einer weiteren Stufe wurde ein Teil der Töpfe nach der Hitzekur wieder auf 15 Grad heruntergekühlt und gut gewässert, um so die in Europa üblichen Erholungsperioden nach einer Hitzewelle zu simulieren.

Überraschende Ergebnisse

Das Ergebnis bestätigte die Erwartung der Forscher grundsätzlich, bot aber auch Überraschungen: In allen Erdproben, die der künstlichen Sommerhitze ausgesetzt wurden, wurden die Erbsen deutlich stärker von dem Pilz angegriffen, als in den nichterhitzten Kontrollgruppen. Auch dass die Böden aus der ungarischen Tiefebene besser mit Hitze klarkamen als diejenigen aus Schottland, war nicht verwunderlich. Das Kontinentalklima im Osten Europas führt schon heute teilweise zu so hohen Sommertemperaturen wie im Versuch. "Das Bodenleben hat sich daran angepasst", so Döring.

Überraschender war schon, dass die schottischen Böden sich besser von der Sommerhitze erholten als die Böden aus Deutschland oder Ungarn. "Allerdings kann man das mikrobiologisch ganz gut begründen", so Thomas Döring, "denn Toleranz und Resilienz sind häufig gegenläufig." Um Stress auszuhalten brauchen Mikroben anderen Eigenschaften als wenn sie nach einem Zusammenbruch des Ökosystems schnell wieder Fuß fassen wollen. Wer in der einen Disziplin stark ist, schwächelt dafür an anderer Stelle. "Ich kann entweder in Stressresistenz investieren oder darein, dass ich mich nach so einem Ereignis schnell wieder vermehren kann", erklärt der Bonner Agrarforscher.

Humusreiche Böden sind nicht widerstandsfähiger

Die größte Überraschung war jedoch, dass humusreiche Böden sich um keinen Deut besser schlugen als stärker ausgelaugte Proben. Wenn sich Bauern also besondere Mühe mit Erhalt oder Verbesserung der Bodenqualität geben, scheint das keine Konsequenzen für die Fähigkeit der Böden zu haben, Krankheitserreger zu neutralisieren. Die Suche nach hitze- und trockenheitstoleranten Ackerpflanzen dürfte daher nicht auszureichen, um mit den künftigen Zuständen zurechtzukommen. Agrarwissenschaftler und Landwirte müssen sich daneben stärker darum kümmern, auch den Ackerböden optimale Unterstützung zu gewähren. "Man muss sich schon überlegen, ob wir die richtigen Anpassungsstrategien haben", so Thomas Döring.