Schlüsselwörter
(Englisch)
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Soil biodiversity, plant-soil interactions, nutrient cycling, nutrient losses, mycorrhizal fungi, ecosystem functioning
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Ein gesundes Bodenökosystem und eine gute Bodenqualität sind äusserst wichtig für einen erfolgreichen Bioackerbau. Jedoch gibt es noch kein gutes Verständnis darüber, welche Bodeneigenschaften dabei am wichtigsten sind. Hat ein gesunder, ertragreicher Boden eine grosse biologische Diversität, viele Mykorrhizapilze oder ist eine gute Bodenstruktur wichtiger? In diesem Projekt wird das Funktionieren von Bodenökosystemen untersucht. Wir konzentrieren uns auf arbuskuläre Mykorrhizapilze, Stickstoff-fixierende Bakterien und andere pflanzenwachstumsförderende Bodenmikroorganismen. In zukünftigen Zeiten mit Nährstoffknappheit wird die Bedeutung dieser Mikroorganismen stark steigen, da sie Pflanzen helfen, Nährstoffe effizient aus dem Boden aufzunehmen. Eine Hauptfrage ist, ob eine hohe Bodenbiodiversität sich positiv auf Bodenökosystemdienstleistungen auswirkt.
Eine wichtige Gruppe von Bodenorganismen sind die Mykorrhiza-Pilze. Viele wichtige Ackerkulturen leben in Symbiosen mit arbuskulären Mykorrhiza (AM)-Pilzen, unter anderem Mais, Kartoffeln, Weizen, Soja-Bohnen sowie die meisten Leguminosen. AM-Pilze können sehr effizient Phosphate aus dem Boden aufnehmen und an die Pflanzen weiter leiten. Die Verfügbarkeit von effizienten AM-Pilz-Stämmen ist deshalb für die Zukunft äusserst wichtig. Aus diesem Grund haben wir eine schweizerische Sammlung für Arbuskuläre Mykorrhiza-Pilze etabliert (SAF). Unsere bisherigen Experimente haben gezeigt, dass das Pflanzenwachstum beschleunigt wird, wenn mehrere AM-Pilz-Arten im Boden vorhanden sind.
Der Schwerpunkt auf die AM-Pilze und der in den letzten Jahren erlangte Kompetenzaufbau innerhalb der Gruppe macht dieses Projektfeld einmalig, mit Synergien und enger Zusammenarbeit mit der FG31.3 (Bodenfruchtbarkeit/Bodenschutz) und der FG33.4 (Molekulare Ökologie). Die Verfügbarkeit der Isolate der SAF und das gesammelte Fachwissen in genetischer und funktioneller AM-Pilz-Biodiversität (Systematik und Ökologie der AM-Pilze) sind ein Beleg für die Leistungsfähigkeit des Projektfeldes.
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Projektziele
(Deutsch)
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1. Schweizerische Sammlung von arbuskulären Mykorrhizapilzen (Verantwortlich: Fritz Oehl, Caroline Scherrer, Marcel van der Heijden)
Die Schweizerische Sammlung für arbuskuläre Mykorrhizapilze (SAF) ist Anfang 2008 etabliert worden und wird in den nächsten Jahren ausgebaut. Sie umfasst momentan über 200 Kulturen von etwa 20 Mykorrhiza-Pilzarten aus der Schweiz. Mit ihr können Kunden (Hochschulen, Firmen, Öffentlichkeit) bedient werden, die Interesse an der Forschung oder an der Anwendung dieser Pilze haben zum Einsatz als Pflanzenstärkungsmittel oder als Bodenbeleber (bzw. Bodenverbesserer). An ART soll in der nächsten Zukunft in mehreren Projekten (Bachelor-, Master, und Doktorarbeiten untersucht werden, welche dieser Pilze welche der Ökosystemdienstleistungen besonders gut erfüllen kann (z.B. Nährstoff- und Wasseraufnahme, phytosanitäre Leistungen, Bodenstablilisierung und Erosionsschutz) (siehe auch Ziele 2, 3, 4, 5).
2. Boden-Biodiversität und Pflanzenproduktivität (Verantwortlich: Cameron Wagg, Jan-Hendrik Dudenhöffer und Marcel van der Heijden)
In Gewächshausexperimenten wird untersucht, ob die Zusammensetzung und Diversität von mikrobiellen Gemeinschaften das Pflanzenwachstum beeinflusst. Diese Forschung soll klären, ob ein Boden mit hoher Bodenbiodiversität den Bauern nutzt (siehe auch Projekt Pro-Dok des SNF). Hier besteht auch eine enge Zusammenarbeit mit dem FB33, insbesondere der molekularen Ökologie.
3. Einfluss von Mikroorganismen auf Nährstoffverluste aus Ackerboden (Verantwortlich: Luise Olbrecht und Franz Bender, Marcel van der Heijden).
In Gewächshaus- und Lysimeterversuchen wird untersucht, ob bestimmte Gruppen von Bodenpilzen und Bakterien die Auswaschung von Nährstoffen reduziert. Auch wird untersucht, wie Bodenorganismen Stickstoffverluste durch Denitrifizierung beeinflüssen.
4. Mykorrhiza-Pilz Gemeinschaften in landwirtschaftlichen Böden (Verantwortlich: Fritz Oehl)
In den Kantonen Bern und Aargau werden etwa 25 biologisch und konventionell (IP- und ÖLN-) bewirtschaftete Böden unter konventioneller und Minimalbodenbearbeitung hinsichtlich Vielfalt und Struktur von AM-Pilz Gemeinschaften untersucht. Ziel ist es, zu verstehen ob biologisch und/oder bodenschonende Bewirtschaftungssysteme immer eine andere und vielfältigere AM-Pilz Gemeinschaft haben, als konventionelle ökologische Bewirtschaftungssysteme. Auch der Unterboden und verschiedene Bodentypen sind in der Studie mit berücksichtigt, um Aussagen möglichst allgemein gültig machen zu können, oder je nach Bewirtschaftungs- und Bodentyp differenzieren zu können. Bisherige, vorläufige Ergebnisse zeigen, dass vor allem bodenschonende Systeme andere AM-Pilz Gemeinschaften haben als Systeme mit traditioneller Bodenbearbeitung.
5. Antagonismen in der AM-Symbiose (Verantwortlich: Verena Säle, Fritz Oehl, Marcel van der Heijden)
In dieser Studie werden die Wechselwirkungen zwischen Kulturpflanzen, Beikräutern und Mykorrhizapilzen erforscht. Untersuchungen haben gezeigt, dass viele Kulturpflanzen von diesen Pilzen profitieren, während dies bei Beikräutern oft nicht der Fall ist, oder Unkräuter sogar im Beisein von Pilz und Kulturpflanzen unterdrückt werden können. In diesem Projekt werden die Wechselwirkungen zwischen bestimmten wichtigen Beikräutern und ausgewählten Kulturpflanzen untersucht, und die Frage beantwortet, ob Beikräuter und Kulturpflanzen überhaupt die gleichen Symbiosepartner haben.
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Kunden/Berichterstattung
(Deutsch)
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Die Forschungsresultate werden laufend in geeigneter Form an unsere Partner und Kunden in Praxis, Beratung, Wissenschaft und an die Geldgeber kommuniziert. Kundennutzen ist steigend, messbar an der erhöhten Nachfrage nach AM-Pilz-Inokulum, Präsentationen und Beiträgen in Praxis-Zeitschriften.
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