Pflanzenwurzelexsudat ändert sich bei Dürre, um Bodenmikroben zu ermutigen, mehr Nährstoffe bereitzustellen

Es gibt alle Arten von Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und den Böden, auf denen sie wachsen, und nach und nach verstehen wir mehr darüber, was vor sich geht. Nehmen Sie zum Beispiel Wurzelexsudat. Das ist der Cocktail aus Kohlenhydraten – Zucker, Aminosäuren und organischen Säuren – die aus der Photosynthese resultieren und in den Wurzeln der Pflanze und den sie umgebenden Böden landen. Wurzelexsudat ist Nahrung für Mikroben, und die Pflanze ernährt die Mikroben im Austausch für die Nährstoffe, die sie der Pflanze bringen. Es wurde als passiver Prozess angesehen. Aber jetzt haben Forscher entdeckt, dass die Pflanzen das Rezept des Kohlenhydrat-Cocktails tatsächlich manipulieren können, um die Nährstofffreisetzung von Mikroorganismen zu fördern und ihr eigenes Wachstum zu fördern.

Wir wissen, dass Pflanzen die mikrobielle Aktivität erhöhen können, indem sie das Volumen des Wurzelexsudats erhöhen. Wenn eine Pflanze zum Beispiel abgeweidet wird, produziert sie mehr Exsudat, was die mikrobielle Aktivität erhöht. Dadurch werden wiederum mehr Nährstoffe freigesetzt und die Pflanze fördert so ihr eigenes Nachwachsen.

Aber auch andere Stressoren, wie zum Beispiel Trockenheit, können die Menge an Exsudat reduzieren, die eine Pflanze produziert. Wie schafft es es in diesem Fall, sich selbst zu ernähren? Durch Veränderung der Zusammensetzung des Cocktails. Als Forscher Exsudat nach der Dürre von zwei Pflanzen testeten, die auf bewirtschafteten Mähwiesen verbreitet sind, stellten sie fest, dass es zwar weniger produzierte, aber die Aktivität von Mikroorganismen im Boden erhöhte.

„Das kam für uns überraschend“, sagt Franciska de Vries, Professorin für Earth Surface Science an der Universität Amsterdam. „In diesem Fall muss die erhöhte Aktivität auf Veränderungen in der Zusammensetzung des Kohlenhydratcocktails zurückzuführen sein.“

Wie sich der Kohlenhydrat-Cocktail verändert oder wie lange die stimulierende Wirkung auf die mikrobielle Gemeinschaft anhält, weiß das Forscherteam dieses Projekts noch nicht. „Dazu haben wir einige Ideen“, sagt de Vries. „Zum Beispiel vermuten wir, dass das Exsudat von Pflanzen, die unter Trockenheit leiden, einen erhöhten Anteil an einfachen Zuckern enthält.“

Was können wir damit tun?

Die Arbeit des Teams trägt zu einem besseren Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs in Ökosystemen und seiner Beeinflussung durch den Klimawandel bei. De Vries sagt:„Die erhöhte mikrobielle Aktivität wird auch dazu führen, dass mehr Kohlenstoff aus dem Boden freigesetzt wird. Böden sind eine wichtige Kohlenstoffsenke; aber unsere Studie zeigt, dass Dürren diese Funktion verändern könnten. Das Verständnis von Zusammenhängen wie diesen wird uns helfen, die Rückkopplungsmechanismen in einem Klima besser zu verstehen, das voraussichtlich zunehmend von Dürren heimgesucht wird.“

Wir haben wahrscheinlich nicht die Möglichkeit, den Cocktail zu ändern, den unser Weidefutter ihren unterirdischen Mikroben serviert. Aber es ist etwas, das man bedenken sollte, wenn wir eine Dürre durchmachen und darüber nachdenken, wie wir unsere Weiden bewirtschaften.

Weitere Informationen zu dieser Studie finden Sie im vollständigen Zeitschriftenartikel.