Bodenmikroorganismen bekämpfen die Wüstenbildung

Wüstenbildung ist ein erhebliches Problem für die trockenen, halbtrockenen und trockenen subhumiden Regionen der Erde, in denen Grasland und Buschland zu relativ trockenen Wüsten werden, wenn die Vegetation mit der Zeit verschwindet. Dies stellt eine extreme Gefahr für die lokalen Ökosysteme sowie für die Gemeinschaften dar, die für ihren Lebensunterhalt auf diese Gebiete angewiesen sind, da die Bodenerosion zunimmt und die Wasserspeicherung verringert wird, was zum Verlust der Artenvielfalt und der landwirtschaftlichen Produktivität führt.

Daher besteht nach wie vor ein dringender Bedarf an Managementstrategien zur Eindämmung der Wüstenbildung und ihrer Auswirkungen.

Eine neue Übersicht über aktuelle Forschungsergebnisse zur Bekämpfung der Wüstenbildung, veröffentlicht in Geowissenschaftliche Prüfungen, identifizierte Bodenmikroben als wesentlich für diese Mission. Waqar Islam, außerordentlicher Professor an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, und Kollegen erklären, wie eine vielfältige Gemeinschaft von Bakterien, Pilzen, Archaeen und anderen Mikroorganismen eine entscheidende Rolle bei der Förderung der Bodengesundheit spielt und sich letztendlich auf Ökosystemfunktionen und eine nachhaltige Landbewirtschaftung auswirkt.

Wüstenbildung resultiert aus dem Zusammenspiel von Klimawandel und anthropogenen Aktivitäten. Zu den umweltbedingten Ursachen gehören erhöhte Temperaturen, veränderte Niederschlags- und Windmuster, erhöhte Sonneneinstrahlung und eine erhöhte Häufigkeit extremer Wetterereignisse (einschließlich Dürren und El Niño/La Niña-Zyklen). Bedauerlicherweise ist zu erwarten, dass sich all diese Phänomene in den kommenden Jahren mit fortschreitendem Klimawandel verstärken werden, was zeigt, dass die Wüstenbildung zu einem immer besorgniserregenderen Problem werden könnte.

Diese Umweltfaktoren werden durch menschliche Eingriffe in die Natur noch verschärft, beispielsweise durch die Abholzung von Wäldern zur Gewinnung von Brennholz und die Rodung von Land für die Landwirtschaft und Urbanisierung. Durch intensives Pflanzenwachstum (insbesondere Monokulturen), den Einsatz von Pestiziden und chemischen Düngemitteln sowie ineffiziente Bewässerungssysteme werden dem Boden Nährstoffe entzogen. Überweidung durch Nutztiere, die zu Bodenverdichtung führt und die Erosionsgefahr erhöht; Bergbau; und übermäßige Entnahme von Grundwasser, um eine wachsende Weltbevölkerung zu ernähren.

Wenn die Wüstenbildung zunimmt, ist es wahrscheinlicher, dass wir ihre Auswirkungen zu spüren bekommen: Verlust der biologischen Vielfalt und Artensterben, Erschöpfung der Bodennährstoffe, Bedrohung der Ernährungssicherheit und der Wasserversorgung, erhöhte Staubbelastung durch Stürme (die die Luftqualität verändert und die Gesundheit von Mensch und Tier beeinträchtigt), und Abwanderung von Gemeinschaften aus unwirtlichen Gebieten, was sowohl soziale als auch wirtschaftliche Folgen hat.

Vor diesem Hintergrund könnten winzige Mikroben, die in den Zwischenräumen zwischen Bodenpartikeln leben, eine praktikable Lösung zur Bekämpfung der Wüstenbildung darstellen, da sie organische Stoffe abbauen und den Nährstoffkreislauf in der Umwelt beeinflussen, um die Fruchtbarkeit der Böden zu verbessern. die Bindung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre durch Humusbildung fördern (was die Nährstoff- und Wasserretention weiter verbessert); den Boden stabilisieren, um Erosion durch symbiotische Beziehungen mit Pflanzenwurzeln zu bekämpfen; und die Artenvielfalt unterstützen.

Beim Nährstoffkreislauf haben Bodenmikroben einen erheblichen Einfluss auf die Verfügbarkeit von Stickstoff und Phosphor, um die Pflanzenproduktivität zu unterstützen, selbst in nährstoffarmen Böden.

Stickstofffixierende Bodenbakterien (wie Rhizobium und Bradyrhizobium) wandeln Luftstickstoff in Ammoniak um, das von Pflanzen als Ammoniumionen aufgenommen wird. Erbsen, Bohnen und andere Hülsenfrüchte haben symbiotische Beziehungen mit stickstofffixierenden Bakterien in ihren Wurzelsystemen und können daher wichtige Nutzpflanzen für den Anbau in trockenen Regionen sein. Darüber hinaus können symbiotische Pilze ihre Hyphennetzwerke tiefer in den Boden ausdehnen und so die Verfügbarkeit von Nährstoffen und Wasser für Wurzelsysteme erhöhen, um das Wachstum zu fördern.

Dieselben Mykorrhizapilze transportieren organische Kohlenstoffverbindungen von Pflanzen in den Boden, wo sie in Form eines Glykoproteins namens Glomalin sowie durch Humusbildung gebunden werden können. Glomalin hat den zusätzlichen Vorteil, dass es Bodenpartikel zusammenhält und so zur Stabilität gegen Erosion beiträgt.

Die Forschung untersucht außerdem, wie der strategische Einsatz von Bodenmikroben in vielen Regionen der Erde messbare Auswirkungen auf die Reduzierung der Wüstenbildung hatte. Dazu gehört ihr Einsatz bei der Sanierung von Bergbaustandorten wie der Aravalli Range in Indien, um die Etablierung von Pionierarten zu fördern, die weiteres Vegetationswachstum ermöglichen, sowie von metallresistenten Bakterien, die die Kontamination von Land durch Schwermetalle entgiften können.

Darüber hinaus wurde Chinas Lössplateau in den 1990er Jahren zum Ziel des Bewirtschaftungsplans „Grain for Green“ der Regierung zur Bekämpfung der durch Entwaldung und Überweidung verursachten Wüstenbildung durch Förderung der Aufforstung und Wiederherstellung von Grünland bis hin zum Einsatz von arbuskulären Mykorrhizapilzen, Rhizobienbakterien, Aktinobakterien usw Stickstoff. -Fixierung von Bakterien. Dadurch erzielten die Landwirte höhere landwirtschaftliche Erträge und ein höheres Einkommen.

Für die halbtrockene Sahelzone an der Grenze zur Sahara zielt das African Great Green Wall-Projekt darauf ab, Ernährungsunsicherheit, Armut und Migration aufgrund von Landdegradation zu bekämpfen. Hier wurde durch Aufforstung ein Mikroklima geschaffen, das die mikrobielle Aktivität des Bodens durch arbuskuläre Mykorrhizapilze, Endomykorrhizapilze und Rhizobienbakterien begünstigt, was die allgemeine Bodengesundheit verbesserte. Solche Projekte hängen vom Engagement der Gemeinschaft ab und sind daher ein wesentlicher Bestandteil der Planung des Wüstenbekämpfungsmanagements.

Die Bewirtschaftung von Gebieten mit urbaner Wüstenbildung, beispielsweise im Südwesten der USA, erfordert die Schaffung von Mikroräumen für die Vegetation, etwa Gründächer und Gemeinschaftsgärten, sowie das Pflanzen von Bäumen. In ähnlicher Weise konnte beim Al-Ain-Oasenprojekt in der Wüste der Vereinigten Arabischen Emirate durch den gezielten Einsatz von Bodenmikroben eine verbesserte Wasserretention im Boden erzielt werden.

Die Diversifizierung mikrobieller Gemeinschaften in einem bestimmten Bodenbereich erhöht die Wahrscheinlichkeit, Umweltstressoren wie Dürre und Krankheitserreger zu überwinden, und unterstützt somit die Widerstandsfähigkeit der Umwelt gegen Wüstenbildung. Es ist jedoch unbedingt erforderlich, die verwendeten Mikroben an jeden Standort anzupassen, da mikrobielle Gemeinschaften auf verschiedene Bodentypen und Klimazonen sowie auf ihre Wechselwirkungen mit einheimischen Bodenmikroorganismen unterschiedlich reagieren können.

Obwohl der Erfolg des Einsatzes von Bodenmikroben bei der Wüstenbildung kurzfristig bekannt ist, sind weitere Arbeiten erforderlich, um ihre Nachhaltigkeit über längere Zeiträume zu bestimmen.

Die Bedeutung dieser Forschung liegt in der Fähigkeit von Bodenmikroben, den Stress der Wüstenbildung zu lindern, der nicht nur lokale Gemeinschaften betrifft, sondern sich in der Landwirtschaft auch auf die Nahrungsmittelressourcen in der gesamten globalen Lieferkette auswirken kann. Die Ergebnisse geben Anlass zur Hoffnung auf einen natürlicheren und nachhaltigeren Umgang mit einer der vielen Herausforderungen des Klimawandels.

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