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Vertiefung: Biodynamische Präparate können helfen, Salzstress in Lavendel zu reduzieren

Erstellt von Lukas Maschek | |   Forschung

Ein erhöhter Salzgehalt im Boden beeinträchtigt das Wachstum von Pflanzen. Doch können landwirtschaftliche Praktiken diesen Effekt mindern? Dieser Frage ging ein Team von iranischen Forschenden in einer Studie aus dem Jahr 2023 nach. Khatami et al. untersuchten die Produktion ätherischer Öle bei Lavendelpflanzen, die unter Salzstress leiden. Ihre Resultate legen nahe, dass der Einsatz von Bodenbakterien, Kompost und biodynamischen Kompostpräparaten die Produktion ätherischer Öle steigern kann bei einer gleichzeitigen Abschwächung der negativen Salzeffekte.

Einführung
Weltweit sind grosse landwirtschaftliche Flächen von einer erhöhten Bodensalinität betroffen, Tendenz steigend. Der erhöhte Salzgehalt wird oft verursacht durch unsachgemässe Bewässerung oder den Einsatz chemischer Düngemittel. Auf der Suche nach umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Praktiken rücken unter anderem biodynamische Präparate und hilfreiche Mikroorganismen in den Fokus der Wissenschaft. Diese können das Pflanzenwachstum steigern, wodurch weniger chemische Düngemittel, welche oft auch Salz enthalten, nötig sind. Zusätzlich stärken sie die Pflanzengesundheit und schwächen somit den schädlichen Einfluss von Salz auf die Pflanzen ab.

Zusammenfassung
Für die vorliegende Studie wurden Lavendelpflanzen während zwei Jahren in einem Gewächshaus unter kontrollierten Bedingungen kultiviert. Neben einer Kontrollgruppe ohne zusätzliches Salz wurde ein niedriger (50 mM) sowie ein hoher (100 mM) Bodensalzgehalt simuliert. Die Töpfe erhielten entweder keinen Kompost unbehandelten Kompost oder Kompost, in den die biodynamischen Präparate 502 bis 507 eingearbeitet wurden. Zusätzlich wurden Bakterien des Genus Azotobacter und Azospirillum sp. einzeln oder in Kombination eingesetzt (Mehr zu pflanzenwachstumsfördernden Mikroorganismen).

Die Resultate zeigten den folgenden negativen Einfluss erhöhter Salzkonzentrationen auf die betroffenen Pflanzen:

  • Reduktion der Zellmembranstabilität
  • Erhöhung des Prolingehalts
  • Reduktion von Auxin

Prolin hilft dabei, das osmotische Gleichgewicht der Pflanzen zu wahren und gilt als Stressindikator, während Auxin als Wachstumshormon an unterschiedlichen physiologischen Prozessen beteiligt ist.

Abbildung 1: Zellmembranstabilität (CMS) von Lavendel im Kontrollversuch (links), bei Zugabe von Kompost (mitte) und bei Zugabe von Kompost und den biodynamischen Präparaten 502 bis 507 (rechts) unter Zugabe verschiedener PGPBs. S1, S2 und S3 stehen für eine Salinität von 0, 50 und 100 mM.

Die Anwendung von pflanzenwachstumsfördernden Bakterien (plant growth promoting bacteria, PGPB) sowie der Einsatz von Kompost und biodynamischen Kompostpräparaten konnten die Auswirkungen einer erhöhten Bodensalinität abmildern. Während der Salzstress die Auxin-Werte senkte und die Prolin-Werte erhöhte, konnte eine Kombination aus PGPBs und biodynamischem Kompost die Auxin-Konzentrationen wieder anheben und die Prolin-Werte senken. Auch die reduzierte Zellmembranstabilität konnte durch eine kombinierte Anwendung von PGPBs und biodynamischen Präparaten kompensiert werden (Abbildung 1). Der höchste Gehalt an ätherischen Ölen wurde bei der Behandlung mit biodynamischem Kompost sowie dem Einsatz von Azotobacter-Bakterien beobachtet.

Die Resultate bestätigen den negativen Einfluss erhöhter Bodensalinität als auch die Milderung dieser Effekte durch die angewandten Mittel. Mit biodynamischen Präparaten behandelter Kompost reichert den Boden mit Nährstoffen an, ohne den Salzgehalt zu erhöhen und verbessert zusätzlich die Verfügbarkeit von Spurenelementen. Azotobacter-Bakterien können Luftstickstoff fixieren und für die Pflanze verfügbar machen. Ausserdem produzieren sie Wachstumshormone. Die kombinierte Anwendung von Kompost, Präparaten und Azotobacter führte sowie bei niedrigen sowie bei hohen Salzkonzentrationen zu den besten Ergebnissen, inklusive einer höheren Ausbeute an ätherischen Ölen (Abbildung 2).

Abbildung 2: Auswirkungen des Kontrollversuchs (links), der Zugabe von Kompost (mitte) und der Zugabe von Kompost mit biodynamischen Präparaten (rechts) auf das Gewicht (a), das Volumen (b) und den Prozentsatz (c) ätherischer Öle (essential oils, EO) in Lavendel. S1, S2 und S3 stehen für eine Salinität von 0, 50 und 100 mM.

Vertiefung
Was sind die Ursachen erhöhter Bodensalinität?
Die Akkumulation von Salz im Boden ist meist ein schleichender Prozess, der über Jahrzehnte stattfindet. Zu den häufigsten Gründen gehören die Bewässerung mit salzhaltigem Wasser, Überbewässerung, und das Ausbringen salzhaltiger Düngemittel. Am häufigsten betroffen sind semi-aride und aride Regionen, in denen die Verdunstung den Niederschlag tendenziell überwiegt.

Welche Auswirkungen hat Salzstress für die Pflanzen?
Salz entzieht Pflanzenzellen Wasser und führt somit zu osmotischem Stress. Zudem stören Salzionen die Nährstoffaufnahme, begünstigen Mangelerscheinungen und wirken ab einer bestimmten Konzentration toxisch auf die meisten Pflanzen. Die Folge ist eine Wachstumshemmung, eine Verminderung der Erntemenge und -qualität, und in extremen Fällen das vollständige Absterben der Pflanze.

Welche Aspekte dieser Studie sind aus Sicht der Biodynamik besonders interessant?
Die Studienresultate legen nahe, dass die Anwendung biodynamischer Präparate in Kombination mit Kompost und PGPBs selbst unter Salzstress die Zellmembranstabilität erhöht, den Stressindikator Prolin senkt, und die Produktion ätherischer Öle steigert. Spannend ist auch, dass die Kompostpräparate nicht nur helfen, den Pflanzenstress zu reduzieren, sondern auch die Nährstoffverfügbarkeit im Boden erhöhen und die Pflanzengesundheit verbessern.

Wo liegen die Grenzen dieser Studie?
Bei der Interpretation der Studienergebnisse sollten ein paar Punkte berücksichtigt werden:

  • Das Experiment fand in einem Gewächshaus statt. Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Bodenbeschaffenheit werden streng kontrolliert. Daher können die Resultate dieser Studie nicht ohne weiteres auf Feldbedingungen übertragen werden.
  • Das Experiment fand während zwei Jahren statt, im Normalfall geschieht eine Versalzung jedoch langsam im Verlauf von Jahrzehnten. Auch langfristige Auswirkungen der verwendeten PGPBs, des Komposts und der Präparate wurden nicht untersucht.
  • Es wurde im Rahmen der Studie lediglich Lavendel untersucht. Andere Pflanzenarten könnten unterschiedlich auf die Behandlung reagieren.
  • Die wirtschaftliche Rentabilität ist für Landwirt:innen ein entscheidender Faktor, eine Kosten-Nutzen-Analyse wurde in dieser Untersuchung jedoch nicht erstellt.

Insgesamt bietet die Studie von Khatami et al. vielversprechende Ergebnisse. Der Einsatz von Kompost, biodynamischen Präparaten und PGPBs kann auf landwirtschaftlichen Flächen, die durch einen zunehmenden Salzgehalt gefährdet sind, eine nachhaltige Lösung bieten. Die Erhöhung der Produktion von ätherischen Ölen in den Lavendelpflanzen kann zu einer Stabilisierung der Landwirtschaft in salzbelasteten Gebieten beitragen.

Quellen und weiterführende Links zu diesem Artikel

  • Originalstudie: Khatami, S. A., Kasraie, P., Oveysi, M., Moghadam, H. R. T., Ghooshchi, F. Impacts of plant growth-promoting bacteria, compost and biodynamic compost preparations for alleviating the harmful effects of salinity on essential oil characteristics of lavender. Chem. Biol. Technol. Agric. 10, 110 (2023). https://doi.org/10.1186/s40538-023-00485-6
  • Die Studie fällt unter Creative Commons (Link zur Lizenz) und wurde für diesen Studienbericht zusammengefasst.
  • Studienbericht «Wer düngt hier eigentlich wen?»