Frage: c) Welche wissenschaftlichen Erkenntnisse liegen der Bundesregierung zur Bedeutung des Mikrobioms im landwirtschaftlich genutzten Boden vor, und welche Auswirkungen hat das Mikrobiom auf die Pflanzengesundheit und die Biodiversität?
Antwort: Das Mikrobiom des Bodens stellt eine natürlich vorkommende Lebensgemeinschaft aus Bakterien, Archaeen, Pilzen, Protisten und Viren dar, die wichtige Ökosystemleistungen zur Verfügung stellt. Auf landwirtschaftlichen Flächen gehören hierzu der Abbau von Pflanzenresten und ihr Umbau zu organischer Bodensubstanz, die Speicherung und Freisetzung von Nährstoffen, auch aus von Pflanzen ungenutztem Dünger in mikrobieller Biomasse, der Abbau von übrig geblieben chemischen Pflanzenschutzmitteln, oder die Transformation von Stickstoffverbindungen. Stoffwechselprodukte des Mikrobioms liefern einen wichtigen Baustein für die Bildung von Bodenaggregaten, die für fruchtbare, stabile Agrarböden äußerst wichtig sind. Durch landwirtschaftliche Nutzung ändern sich Lebensbedingungen des Bodenmikrobioms. Negative Auswirkungen lassen sich zum Beispiel durch Bodenverdichtung, Bodenerosion durch Wind oder durch Monokulturen feststellen. Als Konsequenz der Bodenverdichtung und dem damit verbundenen Entzug von Sauerstoff kann es zu einer erhöhten Freisetzung mikrobiell gebildeter klimaschädlicher Gase (Stickoxide, Methan) kommen. Winderosion führt zum Verlust von Schluff-Partikeln, an denen angehaftet Mikroorganismen leben. Durch Monokulturen kann es zu einer Anreicherung von Pflanzen-pathogenen Mikroorganismen und einer Verarmung der mikrobiellen Vielfalt und damit einer niedrigeren Widerstandsfähigkeit des Bodenmikrobioms kommen. In Gegensatz dazu lassen sich die positiven Eigenschaften von Bodenmikrobiomen durch eine konservierende Bodenbearbeitung und Fruchtfolgen oder in anderer Weise diversifizierte Anbausysteme fördern. Als Konsequenz einer derartig positiven Förderung der Bodenmikrobiome erhöht sich auch die sichtbare Biodiversität, z. B. von Bodentieren und bestäubenden Insekten.
Die Menge und Artenvielfalt der Mikroorganismen können zudem folgende positive Einflüsse auf den Boden und auf die landwirtschaftlichen Kulturen haben: Mykorrhizapilze verbessern die Nährstoff- und Wasseraufnahme durch die Symbiose mit den Wirtspflanzen, stickstoffbindende Bakterien – symbiontische wie assoziative – führen den Pflanzen Stickstoff zu. Bestimmte Mikroorganismen können antagonistisch auf Krankheitserreger wirken. Durch ein verbessertes Pflanzenwachstum kann durch Wurzelrückstände mit einer stärkeren Humusentwicklung in Böden gerechnet werden. Intakte und diverse Gemeinschaften im Mikrobiom sind am Stoff- und Energiekreislauf im Boden beteiligt und haben so Einfluss auf die Biodiversität im Boden insgesamt. Störungen des Mikrobioms können aber auch zu einem stärkeren Wachstum von Schadorganismen und somit zum Auftreten von Pflanzenkrankheiten führen. Weitere Informationen hat das Bundesamt für Naturschutz (BfN) im Bodenreport zusammengefasst (https://www.bfn.de/publikationen/bfn-report/bodenreport).
Wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen, dass Bodenorganismen und das Mikrobiom eine Schlüsselrolle in Bodenprozessen wie Nährstoffzyklen, Durchmischung von Bodenmaterial, Entwicklung der Bodenstruktur, Speicherung und Filterung von Wasser und Emission von Treibhausgasen aus dem Boden spielen. Somit sind Bodenorganismen bedeutend für die Produktion von Nahrungsmitteln und Biomasse sowie in der Klima- und Wasserregulierung. Die Aktivität und Diversität der Bodenorganismen und somit ihre Ökosystemleistungen werden in hohem Maße von biotischen und abiotischen Faktoren (z. B. Klima, Bodeneigenschaften) beeinflusst, aber auch durch Landnutzung und Bewirtschaftungsmethoden.
Mikrobiome können das Pflanzenwachstum und die Pflanzengesundheit fördern und stellen somit einen wichtigen Teil der Boden-Biodiversität dar. Die
Mikrobiomforschung im Boden ist ein derzeit expandierendes Forschungsfeld mit vielen offenen Fragen und Entwicklungsmöglichkeiten. Vorliegende Erkenntnisse legen eine Vielfalt von Mikrobiomen offen, wobei deren Einflussfaktoren und Interaktionen oftmals noch nicht bekannt sind. Zahlreiche Eigenschaften von Nutzpflanzen, etwa ihre Resistenz gegenüber biotischer und abiotischer Stressoren, korrelieren mit der strukturellen und funktionellen Zusammensetzung des Bodenmikrobioms. Ohne die Unterstützung von Mikroorganismen haben bestimmte Pflanzenarten eine verringerte Fähigkeit zu keimen, zu wachsen oder wohlschmeckende Früchte zu bilden.