Die Versalzung des Bodens und wie Landwirte ihr begegnen können

Eine Versalzung der Böden verringert das landwirtschaftliche Produktionspotenzial von bis zu 46 Millionen Hektar pro Jahr
In diesem Beitrag werden folgende Aspekte thematisiert:
- Was ist Bodenversalzung?
- Die Auswirkungen der Bodenversalzung
- Was können wir tun, um unsere Böden zu verbessern?
Heutzutage sind die wichtigsten Einschränkungen für die Produktivität von Nutzpflanzen auf globaler Ebene:
- Der Klimawandel
- Umweltbelastungen
- Intensive landwirtschaftliche Praktiken
- Veränderte Niederschlagsmuster
- Suboptimaler Einsatz von Düngermitteln
- Schwindende Wasser-Ressourcen
- Abnehmende Bodenfruchtbarkeit
Unter den verschiedenen (abiotischen) Umweltstressoren ist die Bodenversalzung eine bemerkenswerte Folge des Klimawandels, von der etwa 20% der Anbauflächen und 33 % der bewässerten landwirtschaftlichen Flächen betroffen sind.
Abbildung 1: Karte der Regionen mit Bodenversalzungsproblemen.
Was ist Bodenversalzung?
- Die Versalzung der Böden hat sich in den letzten Jahren neben den Problemen der Wasser- und Umweltverschmutzung zu einer erheblichen Bedrohung für die weltweite Ernährungssicherheit und die Nachhaltigkeit der landwirtschaftlichen Systeme entwickelt. Salzstress entsteht durch die übermäßige Anhäufung von löslichen Mineralsalzen im Boden, was tiefgreifende Auswirkungen auf die Bodenfruchtbarkeit, die strukturelle Stabilität, die biologische Vielfalt und negative Folgen auf die Ernteerträge hat.
- Der Salzgehalt des Bodens, der durch hohe Mengen an löslichen Mineralsalzen im Boden hervorgerufen wird, kann sich nachhaltig auf die Nährstoff-Aufnahme durch Pflanzen und verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaften des Bodens (u.a. pH-Wert) auswirken. Der Grad der Versalzung wird gemessen nach dem Volumen/Gewicht an Mineralsalzen in einer bestimmten Fläche und über die Sodizität (die Konzentration von Na+-Ionen).
- Bei Pflanzen schränkt ein hoher Salzgehalt das Wachstum sowohl der Wurzel- als auch der Sprosssysteme ein, indem er in erster Linie die Wasserverfügbarkeit und die Aufnahme von Mikronährstoffen einschränkt. Das führt zu Zellschäden und zur Veränderung verschiedenster physiologischer Prozesse
Die Auswirkungen der Bodenversalzung auf die Kulturpflanzen – Welche Auswirkungen hat ein hoher Salzgehalt im Boden auf Kulturpflanzen?
- Die Auswirkungen von versalzten Böden sind auf den Feldern zu beobachten und werden vor allem durch ungleichmäßiges Pflanzenwachstum und weiße Salzablagerungen auf der Bodenoberfläche sichtbar. Leichte Versalzungsprobleme zeigen sich durch eine blaugrüne Färbung der wachsenden Pflanzen. Bei Getreide oder Futterpflanzen, die auf salzigem Boden wachsen, kommt es häufig zu kahlen Stellen und verkümmerten Pflanzen. Das Ausmaß und die Häufigkeit kahler Stellen (Teile des Feldes zeigen keine Vegetation) können ein Hinweis auf die Salzkonzentration im Boden sein. In Fällen, in denen der Salzgehalt nicht hoch genug ist, um kahle Stellen zu verursachen, kann bereits sich eine unregelmäßige Vegetationsentwicklung im Aussehen der Pflanzen zeigen.
- Ein mäßiger Salzgehalt, insbesondere wenn er gleichmäßig über das Feld verteilt ist, kann häufig unbemerkt bleiben, da er außer einer Wachstumshemmung keine offensichtlichen Schäden verursacht. Die Blätter von Pflanzen, die in salzhaltigen Böden wachsen, sind in der Regel kleiner und weisen im Vergleich zu normalen Blättern eine dunklere blaugrüne Färbung auf. Pflanzen in salzbelasteten Böden ähneln oft solchen, die unter Trockenstress leiden. Bei Salzstress reichern sich spezifische toxischer Stoffe in Pflanzen an, die bei holzigen Pflanzen das Verbrennen von Blatträndern oder – Spitzen auslösen. Nicht verholzte Pflanzenarten hingegen zeigen keine Veränderungen bei einer Anreicherung ähnlicher Mengen an selben Stoffen.
Der Umgang mit dem Salzgehalt im Boden
- Die Bekämpfung der Bodenversaltzung ist möglich, ohne dass lange Zeiträume und erhebliche finanzielle Investitionen erforderlich sind. Mögliche Lösungen umfassen:
  - Verbesserung der Effizienz von Bewässerungssystemen
  - Auffangen und Aufbereitung von salzhaltigem Drainagewasser
  - Einrichtung von Entsalzungsanlagen
  - Erhöhung der Grundwasseranreicherungsrate
  - Einsatz von Mulch- oder Deckpflanzen zur Schonung der Wasserressourcen beim Pflanzenanbau (vielversprechende Praxis)
- Obwohl die großflächige Verlagerung von Böden eine kostspielige und arbeitsintensive Alternative ist, bleibt sie eine praktikable Option
- Ein etwas zukunftsorientierter Ansatz ist die Entwicklung genetisch verbesserter Nutzpflanzen und anderer salztoleranteren Sorten. Dieser Forschungszweig ist jedoch derzeit durch seine Komplexität und Kontroversen gekennzeichnet, was dazu führt, dass solche Pflanzen nur in begrenzten Mengen zur Verfügung stehen.
Wie kann man die Bodenqualität verbessern?
Das pflanzenassoziierte Mikrobiom: Eine vielversprechende Lösung?
- Angesichts der oben angesprochenen Herausforderungen erweist sich die Nutzung bestimmter Mikroorganismen als vielversprechende Strategie zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit von Pflanzen an salzbedingte Stressbedingungen. Diese Mikroorganismen, welche die Rhizosphäre der Pflanzen bewohnen oder sich in den Wurzeln halophytischer Pflanzen befinden, haben Eigenschaften, die das Pflanzenwachstum fördern. Diese nützlichen und pflanzenassoziierten Mikroben spielen eine zentrale Rolle bei der Abschwächung von Salzstress durch die Produktion von:
  - Osmoprotektiva
  - Antioxidantien
  - ACC-Desaminase-Enzyme
  - Hormone
  - Exopolysaccharide
  - Organische Säuren
  - Stickstoffmonoxid
  - Siderophore
- Gleichzeitig können sie eine erhöhte Nährstoffverfügbarkeit fördern. Zusammengefasst, das Inokulieren von Nutzpflanzen mit solchen salztoleranten, pfalnzenwachstumsfördernden Bakterien (PGPB) verbessert nachweislich das Pflanzenwachstum und die Ernteerträge in salzhaltigen Böden.
Penicillium fördert das Pflanzenwachstum
- Abbildung 3: Penicillium fördert das Pflanzenwachstum, erhöht die Salzstresstoleranz und reduziert den Einsatz von chemischen Düngemitteln.
- Biodünger bieten Vorteile wie verbesserte Bodenfruchtbarkeit, erhöhte Nährstoffverfügbarkeit, Schutz vor Krankheitserregern im Boden, erhöhte Toleranz gegenüber biotischem und abiotischem Stress und geringere Umweltverschmutzung im Vergleich zu chemischen Düngemitteln. Sie stellen zudem einen nachhaltigen Ansatz zur Bodenverbesserung dar.
- Penicillium, ein Bodenpilz, der für seine positiven Auswirkungen auf die Bodengesundheit bekannt ist, insbesondere im Hinblick auf die Verringerung des Salzgehaltes im Boden in der Landwirtschaft, verdient besondere Aufmerksamkeit.
- Penicillium weist bei der Bekämpfung des Salzgehalts im Boden die folgenden Mechanismen auf:
  - Salztoleranz: Penicillium kann unter Bedingungen mit hohem Salzgehalt wachsen, was den Einsatz an Orten mit hohem Salzgehalt ermöglicht.
  - Salz-Ausschluss: Penicillium ist in der Lage, die Aufnahme von Salzen, einschließlich Natrium und Chlorid, durch die Pflanzenwurzeln zu verringern und so die schädlichen Auswirkungen des Salzgehalts auf das Pflanzenwachstum zu mildern.
  - Verbesserte Nährstoffverfügbarkeit: Der Salzgehalt des Bodens führt häufig zu einem Ungleichgewicht und einer geringeren Verfügbarkeit von für das Pflanzenwachstum wichtigen Nährstoffen. Penicillium kann die Nährstoffe im Boden löslich machen und mobilisieren, so dass sie für die Pflanzen besser zugänglich werden und den Nährstoffmangel, der durch den Salzgehalt verursacht wird, mildern.
  - Verbessertes Pflanzenwachstum: Durch die Milderung der negativen Auswirkungen eines erhöhten Salzgehalts im Boden fördert Penicillium ein verbessertes Pflanzenwachstum und eine bessere Pflanzenentwicklung. Penicillium unterstützt die Pflanze bei Ihren physiologischen Prozessen und führt so zu höheren Erträgen, erhöhter Stresstoleranz und einer effizienteren Ressourcennutzung. Die Interaktion zwischen pflanzenfreundlichen Mikroorganismen und Wirtspflanzen bringt generell zahlreiche Vorteile mit sich, darunter die angesprochene erhöhte Stresstoleranz, eine Veränderung der Wurzelstruktur, verbesserte Bodenqualitätsmerkmale, eine verbesserte Nahrungsaufnahme und eine Bekämpfung von Krankheitserregern.
- Es ist wichtig zu beachten, dass die Wirksamkeit von Penicillium bei der Bekämpfung des Salzgehalts im Boden je nach den spezifischen Boden- und Umweltbedingungen variieren kann. Daher ist es ratsam, sich von Landwirtschaftsexperten oder lokalen Beratungsdiensten über die Anwendung und Eignung für ein bestimmtes Anbausystem beraten zu lassen.
- Nachhaltige Lösungen für die Landwirtschaft, wie das Einsetzen von Mikroben, führen zu einem natürlichen Pflanzenschutz, der gleichzeitig als Biodünger wirkt und hochwertige Erträge generiert, wodurch die Existenzgrundlage alle an der Lebensmittelkarte beteiligten Akteure weiterhin gesichert wird.

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