Die Studie behandelt das Thema anhand von zwei aktuellen Beispielen: (i) der Wirksicherheit induzierter Resistenz in Gerste und (ii) den Auswirkungen atmosphärischer CO2-Anreicherung im Grünland.
Die Wirksicherheit induzierter Resistenz ist zur Zeit noch unbefriedigend. Da diese Resistenz über eine Veränderung des pflanzlichen Metabolismus verläuft, hat sie möglicherweise Folgen für die pflanzenbasierenden Nahrungsnetze und wird andererseits von der standortspezifischen Zusammensetzung der Bodenlebewelt und deren Auswirkungen auf die Pflanze beeinflusst.In einem Feldversuch wurde daher untersucht, ob die Anwendung des chemischen Resistenzinduktors Bion® Einfluss auf die Bodenlebewelt hat. In zwei Gewächshausversuchen wurde getestet, ob Veränderungen der Bodenlebewelt die Resistenzinduktion und/oder deren Wirksamkeit beeinflussen.
Im Feldversuch kam es zu einer starken Erhöhung des Nematodenbefalls in Bion®-behandelter Gerste aber nicht in Brachpflanzen. Mikrobielle Parameter und freilebende Nematoden wurden durch die Bion®-Anwendung nicht beeinflusst. Die Gewächshausversuche ergaben eine Modifizierung der Bion®-Wirksamkeit sowohl durch Mykorrhiza-Pilze als auch durch pflanzenparasitäre Nematoden. Der Effekt der beiden Organismen war sehr ähnlich und jeweils abhängig vom Grad der Wurzelinfektion. Bei starker Wurzelinfektion entwickelten sich auf Bion®-behandelten Pflanzen mehr Mehltaupusteln als auf unbehandelten Pflanzen. Die Induktion des Resistenz-Signalweges wurde durch die beiden Organismen nicht beeinflusst.Bei einmaliger Anwendung von Bion® sind somit feedback-Effekte über wurzelassoziierte nicht aber über freilebende Bodenorganismen zu erwarten. Das Auftreten dieser Effekte ist abhängig von der behandelten Pflanzenspezies und setzt die Überschreitung bestimmter Schwellenwerte der Wurzelbesiedlung voraus. Die Beeinflussung des Signalweges erfolgt downstream von der Resistenzinduktion durch den chemischen Induktor. Als Folge kann sich die Bion®-Wirkung von krankheitshemmend zu krankheitsfördernd umkehren. Die feedback-Effekte kommen daher als Ursache für die unbefriedigende Wirksicherheit der induzierten Resistenz in Frage.
Die Reaktion der Bodenlebewelt auf die CO2-Anreicherung der Atmosphäre ist von besonderer Bedeutung, da sie die Senken- bzw. Quellen-Eigenschaften des Ökosystems für Kohlenstoff beeinflusst. Vor allem ausgedehnte natürliche und semi-natürliche Systeme wie Wälder und Grünländer tragen zum globalen Kohlenstoffhaushalt bei. Es gibt mittlerweile Hinweise darauf, dass die Effekte steigender CO2-Konzentration auf Bodenprozesse bzw. terrestrische Ökosysteme nicht linear sind, über die Auswirkungen in der nahen Zukunft ist bisher aber nichts bekannt.
In einem dreijährigen Freilandversuch wurde daher die atmosphärische CO2-Konzentration über einem extensiv genutzten Grünland der gemäßigten Breiten um 20% erhöht und die Reaktion der Bodenlebewelt untersucht.Die CO2-Anreicherung führte ab dem zweiten Versuchsjahr auf CO2-angereicherten Parzellen zu einer im Vergleich zu den Kontrollflächen erhöhten mikrobiellen und bakteriellen Biomasse sowie zu einer erhöhten mikrobiellen Aktivität. Trotzdem war der metabolische Quotient reduziert, ebenso wie die Abundanz der Nematoden aus der c/p-Gruppe 2 des Maturity-Index, die eine typische r-Strategie verfolgen. Die Veränderungen der mikrobiellen Biomasse waren in allen drei Versuchsjahren auf die Reaktion der Bakterien zurückzuführen, während die pilzliche Biomasse durch die CO2-Anreicherung nicht beeinflusst wurde. Der Vergleich mit Literaturdaten ergab, dass die Auswirkungen einer moderaten CO2-Erhöhung, trotz eines grundlegenden Unterschiedes in der Reaktion der Mikroflorakomponenten, denen einer CO2-Verdopplung ähnlich waren.
Die Verminderung des Energie- und Stoffumsatzes innerhalb des Mikronahrungsnetzes ist vermutlich auf eine Veränderung in der Nährstoffverfügbarkeit im Boden aufgrund der Beeinflussung des pflanzlichen Stoffwechsels durch die atmosphärische CO2-Anreicherung zurückzuführen . Es ist anzunehmen, dass es dadurch zu einer Erhöhung der Kohlenstoffspeicherung im Boden kommt. Die Ergebnisse bekräftigen allerdings die Befürchtung, das Speicherpotential terrestrischer Ökosysteme für zusätzliches C sei geringer als ursprünglich angenommen. Zudem könnten CO2-induzierte Veränderungen wesentlich früher auftreten als erwartet.
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