Sebastian Scheder. Salzstress am Balkan. Hans Görannson, Boris Rewald. Bodenversalzung

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1 Sebastian Scheder Hans Görannson, Boris Rewald Salzstress am Balkan Bodenversalzung Ein Hauptproblem in der Landwirtschaft ist der hohe Salzgehalt der Böden. Dieser beeinträchtigt das Wachstum der Pflanzen und bringt diese sogar zum Absterben, was der gesamten Agrar- und Fertigungsindustrie aber auch der Bevölkerung in ärmeren Regionen der Welt schadet. Heute sind mehr als 7 % der gesamten Erdoberfläche und bis zu 50 % aller künstlich bewässerten Anbaugebiete von Bodenversalzung betroffen (Heikham et al. 2009). Böden mit sehr hohem Salzgehalt entstehen durch sekundäre Versalzung, welche im Gegensatz zur primären anthropogene Ursachen hat. Die Böden finden sich größtenteils in Ländern mit aridem und semiaridem Klima, z.b. China, USA, Ägypten, Iran, in denen wenige Niederschläge und ein hoher Verdunstungsgrad die Anreicherung von Salzen im Boden fördern. Des Weiteren fördern (a) die Düngung und Bewässerung mit salzhaltigen Flüssigkeiten, (b) die Rückstände von Salzen aufgrund der schnellen Verdunstung und schlechter Drainagen sowie (c) der kapillare Aufstieg und die Verdunstung des Grundwassers die Versalzung der Böden (Rewald et al. 2012). Wie schnell Bodenversalzung erfolgt, hängt (a) vom Grad der Aridität, (b) von der Wasserleitfähigkeit des Bodens und (c) von der Salzkonzentration des Bewässerungswassers ab. In semihumiden Regionen entstehen versalzte Böden (a) durch Bewässerung mit salzreichem Wasser, (b) Verwendung von Streusalz und (c) durch Verwehung von leichtlöslichen Salzen aus Abraumhalden von Kali-Salz-Industrien (Blume et al. 2012). Abb. 1: Mein Betreuer, Dr. Boris Rewald und ich im Labor vor der ICP, einem Gerät zur Bestimmung von Nährstoffgehalten Das Projekt: HigherKOS Das Projekt, in das ich involviert war, heißt Mycorrhizal fungi as biological components of cucumber production in the Western Balkan region impact on plant performance under malnutrition and excess salinity (Mykorrhiza als biologische Komponente des Gurkenanbaus in der westlichen Balkanregion Auswirkung auf die Pflanzenentwicklung unter Mangelernährung SCHEDER Seite 1 von 5

2 und Salzstress). Das Projekt wird von der Austrian Development Agency (ADA) gefördert und ist eine Kooperation zwischen Forscherinnen und Forschern in Albanien, dem Kosovo und Österreich. Oberziel des Projekts ist die Verbesserung der Funktionsfähigkeit des Hochschulund Forschungssystems im Kosovo in Übereinstimmung mit europäischen Werten und Standards. Von der Projektgruppe, die aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der beteiligten Universitäten in Tirana, Priština und Wien und mir besteht (Abb. 1), werden jedoch praxisnah die Auswirkungen von Mykorrhizapilzen auf die Ernährung und das Wachstum von Gurken- und Tomatenpflanzen und die Unterschiede zwischen nicht gepfropften und gepfropften Pflanzen analysiert. Die Ziele des Projektes sind folgende: Entwicklung und Förderung von landwirtschaftlichen Methoden zum nachhaltigen Gurkenanbau unter ungünstigen Bodenzuständen in der westlichen Balkanregion Informationsaustausch zwischen den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der teilnehmenden Staaten sowie Verbesserung der Zusammenarbeit zwischen den Universitäten in Wien, Priština und Tirana Aufzucht von Gurken in Albanien und dem Kosovo Die bedeutendste Ursache für den hohen Salzgehalt der kosovarischen Böden ist Überdüngung. Düngermengen werden nicht aufgrund von Bodenanalysen berechnet, sondern beruhen auf dem Grundsatz viel hilft viel. In Folge dessen kommt es sowohl zu einem Mangel an verschiedenen Elementen wie Magnesium, Kalium und Kalzium als auch zu einem Übermaß an anderen Nährelementen wie z.b. Stickstoff. Zudem komplizieren jahreszeitliche Wurzel- und Bodenanalyse im Labor des Institutes für Waldökologie Unterschiede die richtige Düngung, z.b. müssen im Frühjahr gesetzte Pflanzen wegen Phosphormangel viel gedüngt werden, der Boden weist aber in den weiteren pflanzlichen Wachstumsphasen einen Überschuss an diversen Elementen auf. Die Tröpfchenbewässerung ist in Albanien und im Kosovo sehr verbreitet und eine beliebte Methode, um Pflanzen zu bewässern. Einerseits kann eine zu hohe Bewässerung, oft mit salzhaltigem Wasser ausgeführt, die Nährstoffe aus dem Wurzelbereich der Pflanze schwemmen, andererseits kann zu wenig Wasser, vor allem nach einer (Über-)Düngung dafür sorgen, dass die überflüssigen Salze nicht ausgeschwemmt werden und somit zur Versalzung der Böden führen. Die Pflanzen leiden (a) unter Wassermangel, welcher durch den Wasserentzug durch lösliche Salze entsteht (hervorgerufen durch das hohe osmotische Potential des Bodens), (b) unter Fehl- bzw. Mangelernährung, deren Ursachen Änderungen des ph-wertes und Konkurrenz zwischen Ionen bei der Aufnahme sind, und (c) unter direkten toxischen Effekten von Salzionen auf Pflanzengewebe. SCHEDER Seite 2 von 5

3 Vorherige Forschung an Gurken hat bereits festgestellt, dass Bodenversalzung die Größe der Frucht und das Gewicht der Pflanze beeinflusst und eine Ertrags- und Qualitätsminderung zur Folge hat. Dies hat folgenden wirtschaftlichen Aspekt: Da die Gurke das ganze Jahr über nachgefragt wird und nicht zur Genüge produziert werden kann, leidet die Agrar- und Fertigungsindustrie unter Gewinn- und Umsatzausfällen. Albanien hat sich erst nach dem Kosovo als Produzent von Hauptnahrungsmitteln wie frischen Gurken und Tomaten etabliert und es wäre bedauerlich, wenn es diesen Status wieder verlieren würde. Die Proben, die während der Versuche in Albanien und im Kosovo gesammelt worden sind, werden derzeit noch ausgewertet. Das Projekt benötigt daher noch einige Zeit, jedoch können die ersten Ergebnisse bereits besprochen werden. Sowohl bei nicht gepfropften als auch bei gepropften Gurkenpflanzen bemerkt man eine bessere relative Wachstumsrate, wenn Mykorrhizasporen in das Topfsubstrat eingebracht (inokuliert) werden. Der Unterschied zwischen der Wachstumsrate von nicht gepfropften ohne Mykorrhiza und jenen mit Mykorrhiza ist am größten. e, nicht gepfropfte Gurkenpflanzen wachsen am besten (Tabelle 1). Pfropfungsmethode Mykorrhiza Status Rel. Wachstumsrate [g g -1 d -1 ] 0,181 0,214 0,097 0,116 0,111 0,116 0,068 0,074 Tabelle 1: Relative Wachstumsrate von mykorrhizierten/nicht mykorrhizierten und gepfropften/nicht gepfropften Gurkensetzlingen bis 14 Tage nach der Pfropfung Generell ist zu sagen, dass das Wachstum der Pflanzen nicht nur von der Mykorrhizierung, sondern auch von der Pfropfung und dem Pfropfungstyp abhängt. Erwartungsgemäß haben die Pflanzen mit Mykorrhiza unter suboptimalen Bedingungen im Gegensatz zu denen ohne immer eine höhere Wachstumsrate. Sobald ein erhöhter Salzgehalt im Boden vorhanden ist, reagieren die Pflanzen ohne Mykorrhiza je nach der Art ihrer Pfropfung mehr oder weniger empfindlich. So wachsen nicht gepfropfte, selbst gepfropfte und wurzelbeschnittene, gepfropfte Pflanzen nicht mehr so gut wie nur gepfropfte. Folglich ist der Salzstress bei Pflanzen mit Mykorrhiza abgeschwächt, wenn diese nicht gepfropft und wurzelbeschnitten sind (Tabelle 2). SCHEDER Seite 3 von 5

4 Pfropfungsmethode Mykorrhiza Status Salzgehalt [mm] Rel. Wachstumsrate [g g -1 d -1 ] 0 0, , , , , , , , , , , , , , , ,136 Tabelle 2: Relative Wachstumsrate von mykorrhizierten/nicht mykorrhizierten und gepfropften/nicht gepfropften Gurkensetzlingen unter Kontrollbedingen (0mM NaCl) und Salzstress (80mM NaCl) und bis 14 Tage nach der Pfropfung Bei jeder mykorrhizierten Pflanze ist der Ertrag zwar höher als bei den nicht mykorrhizierten, jedoch ändert sich die Menge des Ertrags auch mit der Pfropfungsmethode. So ist sichtbar, dass nicht gepfropfte Gurkenpflanzen, ganz im Gegensatz zu wurzelbeschnittenen und gepfropften, den geringsten Ertrag bringen (Tabelle 3). Pfropfungsmethode Ertrag [g] 13,63 13,88 14,26 14,59 16,47 17,05 17,55 18,83 Tabelle 3: Biomasse-Ertrag von mykorrhizierten/nicht mykorrhizierten und gepfropften/nicht gepfropften Gurkensetzlingen bis 14 Tage nach der Pfropfung SCHEDER Seite 4 von 5

5 Nachhaltigkeit im Gurken- und Tomatenanbau Die Wichtigkeit von Nachhaltigkeit wird letztendlich mit dem Besuch des Bundesministers für Wissenschaft und Forschung, Prof. Dr. Karlheinz Töchterle, unterstrichen. Mit der Fertigstellung des Projektes soll erreicht werden, dass Pflanzen, die zu den Hauptnahrungsmitteln am Balkan gehören, trotz der schlechten Bodenbedingungen vor Ort gut wachsen und genügend Ertrag bringen, um die Rentabilität für die Agrar- und Industriewirtschaft, für welche diese Pflanzen eine wichtige Einnahmequelle darstellen, zu erhalten und um dieses Gemüse der Bevölkerung zu akzeptablen Preisen, welche möglicherweise aufgrund der zukünftigen kontinuierlichen Inlandsproduktion möglich sein werden, anbieten zu können. Für mich persönlich gehört zur Nachhaltigkeit nicht nur eine andauernde Schonung und Beachtung der Umwelt, sondern auch ein kontinuierlicher Wohlstand, und ich freue mich darüber, dass ich Mitarbeiter in einem Projekt bin, dessen Ergebnis den Wohlstand zweier Volkswirtschaften auf lange Sicht ein wenig verbessern wird. Literaturverzeichnis Blume, H.-P.; Felix-Henningsen, P.; Frede, H.-G.; Fischer, W. R.; Horn, R.; Stahr, K., 2011: Handbuch der Bodenkunde. WILEY-VCH, Weinheim. Heikham, E.; Rupam, K.; Bhoopander, G., 2009: Arbuscular myccorhizal fungi in alleviation of salt stress: a review. Annals of Botany 104 (7): Rewald, B.; Shelef, O.; Ephrath, J. E.; Rachmilevitch, S., 2012: Adaptive Plasticity of Salt Stressed Root Systems: In: Ahmad, P; Azooz, MM; Prasad, MNV (Eds.). Ecophysiology and responses of plants under salt stress. Springer, New York. Bericht zum Praktikum von Sebastian Scheder Betreuung: Dr. Hans Görannson, Dr. Boris Rewald; Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Waldökologie Foto: Stephanie Strobl/HBF SCHEDER Seite 5 von 5