Willkommen zu
Moderne Landwirtschaft
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Danke an Susan Fisk und die Soil Science Society of America für diesen Artikel .
Die meisten von uns achten auf neue Triebe, Stängel, Blätter und schließlich auf die Blumen und Pflanzen, die wir anbauen möchten. Wir könnten Wurzeln als notwendige, aber uninteressante Teile des Pflanzenproduktionsprozesses betrachten.
Paul Hallett und sein Team sind anderer Meinung. Sie konzentrieren sich darauf, was im Boden mit den Wurzeln der Pflanze vor sich geht.
Die Bodenzone, die die Wurzeln einer Pflanze umgibt, wird als Rhizosphäre bezeichnet. Es ist die Kombination der lateinischen Wörter für „Wurzel“ und „Fläche“. Und es ist ein geschäftiger Ort für wichtige – aber versteckte – Produktionsprozesse.
In der Rhizosphäre stellen Pflanzen eine Vielzahl chemischer Verbindungen her, die als Exsudate bezeichnet werden. Hallett und andere Forscher an der University of Aberdeen untersuchen die Auswirkungen, die Exsudate auf die Pflanzen und die umgebende Bodengemeinschaft haben. Ihre einzigartige Arbeit führt Messungen im kleinen Maßstab in der Nähe der Wurzeloberfläche durch. Die Eigenschaften hier können sich stark vom Rest des Bodens unterscheiden.
„Wurzeln scheiden kontinuierlich Chemikalien in den Boden aus, um Nährstoffe freizusetzen, die an Bodenpartikel gebunden sind“, sagt Hallett. Bei der menschlichen Verdauung scheidet der Magen Magensäfte aus, um die Nahrung aufzubrechen; Exsudate sind das Pflanzenäquivalent von Magensäften.
Hallett beschreibt die chemische Zusammensetzung der Exsudate als „einen wahren Cocktail oder ‚Buffet‘ von Ressourcen für alles in der Rhizosphäre“. Neben der Unterstützung der Pflanzen bei der Nährstoffbeschaffung sind Exsudate Nahrungsquellen für die Mikroben, die ein wichtiger Bestandteil des Bodenmikrobioms sind.
Exsudate spielen auch eine wichtige Rolle beim Zusammenhalten des Bodens. Wurzeln und Pilze, die im Boden leben, halten größere Erdklumpen zusammen, aber Exsudate wirken auf der Mikroebene. Wie Klebstoff halten sie Bodenpartikel in wichtigen mechanischen Netzwerken zusammen. Bodenkundler nennen diese Bodennetzwerke Aggregate.
Während die Bindungswirkung von Wurzeln und Pilznetzwerken in der Regel langfristig ist, kann der Einfluss von Exsudaten auf den Boden flüchtig sein. „Wurzelausscheidungen halten sich nicht lange in ihrer ursprünglichen Form im Boden, da sie von Mikroben verzehrt und umgewandelt werden“, sagt Hallett. Dieser Prozess kann das Exsudat vollständig zerstören oder noch bessere Verbindungen zum Binden von Bodenpartikeln schaffen.
„Pflanzenwurzelausscheidungen haben einen massiven Einfluss auf die Aggregatbildung“, sagt Hallett. „Sie tun dies auf verschiedene Weise, unter anderem indem sie wie Klebstoffe wirken oder ändern, wie schnell die Rhizosphäre durch Regen und Verdunstung nass wird und trocknet.“
Halletts Team erforschte die Auswirkungen von Exsudaten auf verschiedene Bodenarten. Sie untersuchten Umgebungen mit einer sandigen Lehmbodentextur im Vergleich zu einer tonigen Lehmtextur. Dies ist wichtig, da chemische Reaktionen zwischen den Exsudaten und Bodenpartikeln je nach Bodenart variieren.
Sie erforschten auch verschiedene Pflanzenausscheidungen von Gerste und Mais. Sie fanden heraus, dass die Ausscheidungen von Gerste die Bindung von Bodenpartikeln verbesserten, aber nicht so stark wie von Mais. Sie fanden auch heraus, dass Ausscheidungen von Gerste die Wasserabweisung des Bodens nicht beeinträchtigten, Ausscheidungen von Mais jedoch sehr wohl.
Untersuchungen wie die von Hallett zeigen, dass es während der Vegetationsperiode – und darüber hinaus – empfindliche Wechselwirkungen zwischen jeder Pflanze und dem umgebenden Boden gibt. Alle diese Wechselwirkungen beeinflussen die Wassermenge, die vom Boden eingefangen und von den Pflanzen aufgenommen wird. Die Produktion von Exsudaten beeinflusst auch, wie gut die Pflanzen lebenswichtige Nährstoffe aus dem Boden ziehen können, und wirkt sich sogar auf den Boden in der Rhizosphäre aus.
Zukünftige Forschungen für Halletts Team werden die Exsudatproduktion entlang der Pflanzenwurzeln untersuchen. Sie werden auch das Alter der Wurzeln untersuchen und ob jüngere Wurzeln Exsudate mit unterschiedlichen bodenhaltenden und wasserabsorbierenden Eigenschaften produzieren.
