Boden ist die wichtigste Ressource für die Produktion von Nahrungsmitteln. Die Vielzahl an Mikroorganismen (Bakterien, Pilze) im Boden (Boden-Mikrobiota) sind an nahezu allen Bodenprozessen beteiligt und daher von enormer Bedeutung für Bodenfruchtbarkeit und damit für Pflanzenwachstum und -gesundheit. Mikroorganismen stellen nicht nur die für das Pflanzenwachstum notwendigen Nährstoffe bereit, sondern helfen der Pflanze besser mit Stressbedingungen umzugehen.

Um das nützliche Potential der Boden-Mikrobiota in der landwirtschaftlichen Praxis zu nutzen, ist ein besseres Verständnis des Einflusses von Anbaumaßnahmen auf die Boden-Mikrobiota notwendig. Dieses zu erarbeiten ist Ziel des Projektes DiControl. In Langzeitversuchen wurde der Einfluss von Bodenbearbeitung, Düngungsregime, Vorfrucht und die Anwendung von nützlichen Mikroorganismen auf die mikrobielle Gemeinschaft im Boden und in der Rhizosphäre untersucht.

Die Rhizosphäre ist der Raum, in dem die Pflanze mit dem Boden und deren Mikroorganismen interagiert. Im Projekt wurden insbesondere die Wechselwirkung der Pflanze mit der mikrobiellen Gemeinschaft in der Rhizosphäre und deren Einfluss auf Pflanzenwachstum und -gesundheit untersucht. Zu den Versuchsstandorten gehörte der Langzeitversuch der Hochschule Anhalt in Bernburg sowie die Demonstrationsanlage „Ackerbausysteme“ der HU Berlin in Thyrow.

Charakteristisch für den Boden eines jeden Standortes ist eine bestimmte mikrobielle Gemeinschaft. Anbaumaßnahmen wie Bodenbearbeitung, Düngungsregime und Vorfrucht verändern diese Gemeinschaften. Im Vergleich zur herkömmlichen N-Düngung und pflügender Bodenbearbeitung zeigte sich bei einer nicht-wendenden Bodenbearbeitung und reduzierter N-Düngung eine höhere mikrobielle Biomasse im Boden. Dies wirkte sich positiv auf Pflanzenwachstum und die -gesundheit aus. Auch organische im Vergleich zu mineralischer Düngung förderte die Pflanzengesundheit.

Veränderungen in der Boden-Mikrobiota waren auch durch die Vorfrucht in Bezug auf das Auftreten von pilzlichen Gattungen mit bekannten Pflanzenpathogenen zu beobachten. Mais z.B. führt zur Anreicherung von Septoria im Boden während die Vorfrucht Raps Verticillium unterstützte. Anbaumaßnahmen beeinflussen die Mikrobiota der Rhizosphäre. Deren Zusammensetzung und Komplexität unterscheidet sich deutlich von der im Boden, da die Pflanze einen selektiven Einfluss ausübt. Die Pflanze selektiert über Wurzelausscheidungen bestimmte Mikroorganismen aus dem Boden und unterstützt spezifische Gemeinschaften in der Rhizosphäre. Projektergebnisse zeigen, dass insbesondere die Bodenbearbeitung die Profile der Wurzelausscheidungen verändert. So scheidet Winterweizen im Boden unter nicht-wendender Bodenbearbeitung eine höhere Menge an bioaktiven sekundären Metaboliten aus. Die dadurch bedingte veränderte Pflanzen-Mikroorganismen-Interaktion in der Rhizosphäre wirkte sich positiv auf die Pflanzengesundheit aus. Analysen von physiologischen Stressindikatoren unterstreichen die höhere Toleranz dieser Pflanzen gegenüber Stressfaktoren. Die positive Wirkung von nützlichen Mikroorganismen auf die Pflanze ist vielfach belegt, doch wird oft von variierenden Wirkungen unter Feldbedingungen berichtet. Voraussetzung für eine positive Wirkung von applizierten nützlichen Mikroorganismen auf die Pflanze ist deren Etablierung in der Rhizosphäre. Im Rahmen des Projektes wurde die Wirkung eines Konsortiums aus drei nützlichen Mikroorganismen (Bacillus atrophaeus ABi03, Pseudomonas sp. RU47, Trichoderma harzianum OMG16) in Abhängigkeit von der Anbaupraxis und dem Anbaujahr auf einem Standort untersucht. Unabhängig von diesen Faktoren war eine erfolgreiche Etablierung der einzelnen Mikroorganismen in der Rhizosphäre gegeben. Perioden von Trockenheit reduzieren die Nährstoffverfügbarkeit für die Pflanze und verursachen physiologische Stressreaktionen. Unter diesen Bedingungen konnte gezeigt werden, dass die Behandlung der Pflanzen mit dem Konsortium nicht nur das Wachstum verbesserte, sondern auch die Stressreaktion der Pflanze deutlich reduzierte. Unter mehr optimalen Wachstumsbedingungen war in den mit dem Konsortium behandelten Pflanzen eine verbesserte Pflanzengesundheit nachzuweisen.

Das Projekt DiControl hat relevante wissenschaftliche Ergebnisse zum Einfluss von Anbaumaßnahmen auf die Boden-/Rhizosphären-Mikrobiota und deren Wirkung auf die Pflanze-Mikroorganismus Interaktion in der Rhizosphäre unter Berücksichtigung der Pflanzengesundheit gewonnen. Pflanzenbauliche Maßnahmen wie nicht-wendende Bodenbearbeitung und reduzierte N-Düngung als auch die Anwendung von nützlichen Mikroorganismen als Konsortium können die Resilienz von Anbausystemen unterstützen.

Des Weiteren wurde gezeigt, dass die Anwendung von nützlichen Mikroorganismen als Konsortium die Pflanze im Umgang mit Stressfaktoren unterstützt. Die Ergebnisse können die nachhaltige Bewirtschaftung von derzeitigen Anbausystemen fördern und zu deren Resilienz beitragen.