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Bodenkunde für einen hungrigen Planeten

AUBURN, ALABAMA – Laut Berechnungen der Vereinten Nationen werden um 2050 fast 10 Milliarden Menschen auf der Erde leben, eine kritische Zahl, die einen Großteil der wichtigsten Systeme des Planeten unter Druck setzen wird, besonders die Landwirtschaft. Wie werden Bauern – einschließlich der armen Bauern in Entwicklungsländern – ihre Produktivität steigern, um die wachsende Nachfrage nach Nahrungsmitteln zu decken?

Die Welt angemessen zu ernähren, wird nicht einfach sein, und Unwägbarkeiten wie der Klimawandel, gewaltsame Konflikte und die Verfügbarkeit von Trinkwasser werden zu der Komplexität dieser Aufgabe beitragen. Neue Anbaumethoden, die die Pflanzengesundheit mithilfe von Daten und Drohnen überwachen, werden dabei helfen. Aber eine der wirkungsvollsten Methoden zur nachhaltigen Steigerung der Ernteerträge wird sein, das wirksam einzusetzen, was sich bereits im Boden befindet.

Natürlich in den Böden vorkommende Mikroben helfen bei der Förderung der Pflanzengesundheit und verbessern die Ernteerträge. Mangelhaftes Bodenmanagement wiederum kann zu einem Verlust des mikrobiellen Materials führen. Durch die Regenerierung ausgelaugter Böden mit diesen nützlichen Organismen kann die landwirtschaftliche Produktivität erhöht werden, ohne in eine Abhängigkeit von kostenaufwändigen Zugaben wie Düngemittel und Pestizide zu geraten, was dazu beiträgt, die große Herausforderung zu meistern, die darin liegt, eine wachsende Bevölkerung zu ernähren und gleichzeitig die Umwelt zu schützen.

Verschiedene Start-ups arbeiten bereits daran, die Kraft der Mikroben zu erschließen. Biome Makers aus San Francisco beispielsweise unterstützen Winzer mithilfe von DNA-Sequenzierung dabei, Qualität und Ertrag ihrer Weinberge mit Mikroorganismen zu verbessern. Indigo, ein „Agtech”-Unternehmen aus Boston, erzeugt mikrobielle Produkte, die Pflanzen helfen, Dürrezeiten zu überstehen. Und in Florida entwickelt Pathway Biologic mikrobielle Produkte für die allgemeine Nutzung in der Landwirtschaft.

Auch große Unternehmen springen auf den Zug auf. Bayer Crop Sciences beispielsweise vertreibt verschiedene Produkte auf mikrobieller Basis, unter anderem auch eines, das die Maisertr��ge um ganze 15 Prozent verbessern soll. Viele andere Firmen entwickeln ähnliche Produkte, die bald auf den Markt kommen werden.

Natürlich nehmen auch Universitäten aktiv an der Forschung auf dem Gebiet der Mikroben teil. An der University von Auburn bin ich zum Beispiel Teil eines Forschungsteams, das die Auswirkungen von Bodenmikroben auf Wachstum und Widerstandsfähigkeit von Mais- und Bauwollpflanzen testet. Wie ich bei meiner eigenen Arbeit gesehen habe, entwickeln Maispflanzen, die auf Böden gezogen werden, die bestimmte Bakterien enthalten, dreimal so große Wurzeln wie Pflanzen, die in unbehandelten Böden wachsen. Ich habe auch gesehen, wie diese Bakterien die Pflanzen vor Dürre schützen. In einem Experiment haben wir Pflanzen, die mit Mikroben behandelt wurden, Wasser entzogen. Nach fünf Tagen ohne Wasser standen die behandelten Pflanzen noch immer kräftig und hoch, während die unbehandelten Pflanzen der Kontrollgruppe welk und ausgetrocknet waren.

Mikrobielle Produkte sind unter anderem deshalb so attraktiv für Landwirte, weil sie aus natürlich vorkommenden Organismen formuliert werden und daher die Risiken im Zusammenhang mit synthetischen Chemikalien wegfallen. Der aktuelle Marktwert für diese Produkte beträgt 2,3 Milliarden US-Dollar, und der Markt soll über die nächsten vier Jahre weiter auf 5 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Die Vorteile einer mikrobiellen Bodenbehandlung für landwirtschaftliche Produktivität können kaum überschätzt werden, besonders in den Entwicklungsländern, wo die Steigerung der Ernteerträge für Kleinbauern eine Frage des Überlebens ist. Das gilt besonders für Bauern in Afrika.

Aktuell sind circa 65 Prozent der Agrarböden in Afrika ausgelaugt. Es fehlt ihnen an notwendigen Nährstoffen und mikrobiellem Leben, um die Pflanzengesundheit zu gewährleisten. Afrikanische Bauern geben jährlich 68 Milliarden US-Dollar aus, um diesen Verfall aufzuhalten, das meiste geht an chemische Düngemittel. Mikrobielle Lösungen könnten daher dazu beitragen, die Bodenqualität nachhaltiger zu verbessern als dies mit traditionellen Mitteln möglich wäre. Das würde afrikanische Bauern befähigen, die Pflanzen anzubauen, die für die Ernährung der afrikanischen Bevölkerung notwendig sind.

Aber die Forschung zu afrikanischen Bodenmikroben steht noch am Anfang, die meisten Lösungen werden für westliche Märkte entwickelt. Das könnte sich ändern. Mehr Investition könnte Wissenschaftler befähigen, neue Stammkulturen zu entdecken, mit einzigartigen Fähigkeiten hinsichtlich der Beeinflussung von Boden- und Pflanzengesundheit auf lokaler Ebene. Dadurch würde die natürliche Umgebung Afrikas genutzt, um die Agrarproduktivität zu steigern.

Größere Investitionen in Bodenforschung könnten auch positive Auswirkungen auf die Volkswirtschaften in Afrika haben. Neue Entdeckungen führen zu Patenten und Lizenzen, aus der sich daraus ergebenden Forschung könnten neue Agrarunternehmen und neue Branchen auf dem Agrarsektor entstehen.

Ich kann persönlich bezeugen, wie beeindruckend die positiven Auswirkungen dieser Art Forschung sein können. Meine eigene Arbeit zum Thema Bodenmikroben in Auburn hat zu drei US-Patenten geführt, was wiederum verschiedene Agrarunternehmen auf den Plan gerufen hat, die die Rechte für den Vertrieb der Produkte aus dieser Technologie erworben haben. Zusätzliche Patentanwendungen aus meiner Forschung wurden in anderen Ländern wie Argentinien, Bolivien, Paraguay, Uruguay und Venezuela angemeldet. Wenn die Technologien aus diesen Patenten erst einmal auf dem Markt sind, könnten sie Millionen Bauern helfen und zu marktfähigen Produkten werden, die lukrative neue Einnahmequellen erzeugen.

Eine Deckung der Nachfrage nach Nahrungsmitteln für die wachsende Erdbevölkerung wird neue produktivitätssteigernde Agrarprodukte und Techniken erfordern. Lösungen mit nützlichen Mikroorganismen werden der Schlüssel zu diesen Innovationen sein. Für Agrarwissenschaftler wie mich ist kein Thema so relevant wie die Nahrungsmittelsicherheit für zukünftige Generationen. Die gute Nachricht ist, dass wir auf der Suche nach neuen Wegen, die Pflanzenproduktivität zu steigern, herausgefunden haben, dass die vielversprechendsten Technologien natürliche sind, die sich im Boden unter unseren Füßen befinden und nur darauf warten, entdeckt zu werden.

Aus dem Englischen von Eva Göllner.