Ausgewogener Nährstoff-Mix mildert Pflanzendurst - Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

Springe zu:

Springe zum Inhalt

20.05.2021

Ausgewogener Nährstoff-Mix mildert Pflanzendurst

Kurz & Knapp
  • Stickstoff und Phosphor sind für das Pflanzenwachstum essenziell. Doch der Nährstoffeintrag ist selten ausgewogen, da Pflanzen aus der Umwelt mehr Stickstoff als Phosphor aufnehmen.
  • Wie Pflanzen im Ökosystem Savanne auf die unterschiedliche Nährstoffzufuhr reagieren, haben Forschende vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie mit spanischen Partnern untersucht.
  • Stickstoff allein kurbelt demnach das Pflanzenwachstum an, verbraucht aber viel Wasser. Ein ausgewogener Eintrag von Stickstoff und Phosphor sorgte bei Pflanzen hingegen für eine effizientere Wassernutzung.

Pflanzen in der Savanne nutzen Wasser effizienter

Durch Umweltfaktoren und Düngung nehmen Pflanzen meist mehr Stickstoff als Phosphor auf. Forschende vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena haben mit spanischen Partnern zeigen nun erstmals, dass ein ausgewogener Eintrag beider Nährstoffe bei Pflanzen zu einer effizienteren Wassernutzung führt.

Damit Pflanzen wachsen benötigen sie vor allem Stickstoff und Phosphor. Doch diese beiden wichtigen Nährstoffe sind selten in gleicher Menge verfügbar. In der Regel dominieren die Stickstoffeinträge, weil der Nährstoff durch Düngung oder die Umwelt zusätzlich in die Atmosphäre gelangt und von den Pflanzen aufgenommen wird.

Welche Folgen das Ungleichgewicht zwischen den beiden Nährstoffen für das Wachstum und die Produktivität der Pflanzen hat, haben Forschende vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena gemeinsam mit spanischen Partnern untersucht. In einem großen Freilandexperiment in der halbtrockenen Savanne in Majadas de Tietar auf der iberischen Halbinsel analysierte das Team, wie Pflanzen in ihrem Ökosystem auf die unterschiedliche Stickstoff- und Phosphorverfügbarkeit reagieren.

Stickstoff lässt Pflanzen schneller Wachsen

Das Areal wurde dafür in drei Parzellen unterteilt und unterschiedlich gedüngt: die eine Fläche wurde nur mit Stickstoff versorgt, die andere erhielt Stickstoff und Phosphor zu gleichen Teilen. Parzelle Nummer drei blieb ungedüngt und diente zur Kontrolle. Das Ergebnis: Auf dem nur mit Stickstoff gedüngten Areal wuchsen die Pflanzen stärker als auf der Kontrollfläche. Damit verbunden war zugleich ein höherer Wasserverbrauch. Auf der Fläche, mit ausgewogener Nährstoffzufuhr war der Wasserverbrauch dagegen nicht erhöht, obwohl auch hier das Pflanzenwachstum angekurbelt wurde.

„Wir folgern daraus, dass der ausgewogene Eintrag von Nährstoffen zu einer effizienteren Nutzung des Wassers führt“, so Mirco Migliavacca, Gruppenleiter am MPI für Biogeochemie und Autor der Studie.

Phosphormangel sorgt für Wasserverlust

Der veränderte Wasserhaushalt zeigte sich aber nur bei kleinen Pflanzen. Die Forschenden gehen davon aus, dass im Gegensatz zu tiefwurzelnden Bäumen diese Pflanzen mit ihren flachen Wurzeln schneller auf die Düngung in der oberen Bodenschicht reagieren. Die Studie legt erstmals dar, wie wichtig es ist, den Nährstoffhaushalt eines natürlichen Ökosystems in der Gesamtheit zu betrachten.

Die Bedeutung der Nährstoffbilanz zu kennen, sei gerade für Regionen, in denen der Klimawandel zu einer stärkeren Verdunstung durch erhöhte Temperaturen und gleichzeitigen Wassermangel führe, wichtig, so die Forschenden. „Bei Wasserknappheit, zum Beispiel in semiariden Gebieten, kann die Begrenzung von Phosphor im Vergleich zu Stickstoff die Wasserverluste des Ökosystems verschärfen, weil die Pflanzen das Wasser weniger effizient nutzen können", argumentiert Migliavacca.