In der Welt der Treibhausgasemissionen ist Kohlendioxid der Hauptverursacher. Aber die winzigen Organismen, die auf landwirtschaftlichen Feldern auf der ganzen Welt gedeihen, emittieren ein viel wirksameres Gas, Lachgas, und Wissenschaftler suchen seit langem nach einer Möglichkeit, das Problem zu lösen.
Nun glauben einige Forscher, ein Bakterium gefunden zu haben, das helfen kann. In der Zeitschrift „Nature“ dieser Woche heißt es, umfangreiche Labor- und Feldversuche hätten gezeigt, dass natürlich vorkommende Bakterien Lachgas reduzierten, ohne andere Mikroben im Boden zu stören. Es überlebte auch gut im Boden und wäre relativ kostengünstig herzustellen.
„Ich denke, der Weg, den wir hier eingeschlagen haben, eröffnet eine Reihe neuer Möglichkeiten für die biotechnologische Bearbeitung von Kulturböden“, sagte Lars Bakken, Professor an der norwegischen Universität für Biowissenschaften und einer der Autoren der Studie. .
Ein Pfund Stickoxid – besser bekannt als Lachgas, die Substanz, die Menschen auf dem Zahnarztstuhl entspannt – kann die Atmosphäre 265-mal stärker erwärmen als ein Pfund Kohlendioxid und kann mehr als ein Jahrhundert in der Atmosphäre verbleiben. Der intensive Einsatz von Stickstoffdüngern durch Landwirte erhöht die Menge, die im Boden produziert wird, und im Jahr 2022 waren sie nach Angaben der Environmental Protection Agency für 6 % aller US-amerikanischen Treibhausgasemissionen durch menschliche Aktivitäten verantwortlich.
Eine Reduzierung des Düngemitteleinsatzes kann helfen, aber die Ernteerträge werden irgendwann sinken.
Es handelt sich um ein großes Problem in der Landwirtschaft, „deshalb war die Tatsache, dass sie eine einzigartige Strategie entwickelt haben, um es drastisch zu reduzieren, wirklich interessant“, sagte Lori Hoagland, Professorin für mikrobielle Bodenökologie an der Purdue University, die nicht an der Studie beteiligt war.
Bakken und seine Kollegen verwendeten organische Abfälle zur Kultivierung ihrer Bakterien und argumentierten, dass viele Landwirte bereits verarbeitete Düngemittel auf Mistbasis verwenden, sodass sie diese problemlos in ihre Routine integrieren können. Aufbauend auf früheren Arbeiten suchten sie nach einem Mikroorganismus, der lange genug überleben würde, um die Stickoxidemissionen tatsächlich zu reduzieren, ohne so lange im Boden zu bleiben, dass er andere kleine, oft lebenswichtige Lebensformen für die Pflanzengesundheit stört.
In Feldversuchen verwendeten sie umherstreifende Roboter, um Tag und Nacht Stickoxidemissionen zu messen und dabei die Bodenbedingungen mit und ohne die Bakterien zu vergleichen. Sie fanden heraus, dass die Bakterien die Lachgasemissionen bei einer ersten Düngemittelanwendung um 94 Prozent reduzierten und einige Wochen später die Emissionen einer nachfolgenden Düngemittelanwendung um etwa die Hälfte reduzierten. Nach etwa drei Monaten gab es keinen Unterschied in der Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensformen, was darauf hindeutet, dass ihre Bakterien den Boden nicht stören würden.
Die Bakterien, auf denen sie sich niederließen – Cloacibacterium sp. CB-01 – kommt natürlicherweise in anaeroben Fermentern vor, Maschinen, die bereits zur Umwandlung organischer Abfälle wie Kuhmist in Biokraftstoffe eingesetzt werden. Die Tatsache, dass das Bakterium nicht gentechnisch verändert ist, könnte die Akzeptanz und Übernahme erleichtern, sagte Paul Carini, ein Bodenmikrobiologe an der University of Arizona, der ebenfalls nicht an der Forschung beteiligt war.
Bakken sagte, die Bakterien könnten innerhalb von drei bis vier Jahren in einigen landwirtschaftlichen Düngemitteln enthalten sein, wenn die wirtschaftlichen Gesichtspunkte sinnvoll seien.
Carini glaubt es.
„Jedes Mal, wenn man ein Abfallprodukt einer Branche zum Nutzen einer anderen Branche verwendet, ist das durchaus profitabel“, sagte er.
Allerdings betonte Bakken, dass die Landwirte für die Reduzierung der Stickoxidemissionen nicht bezahlt würden und er denkt, dass dafür mehr Anreize nötig seien. „Die Aufgabe der Behörden besteht darin, politische Instrumente zu schaffen, die das Unternehmen auf die eine oder andere Weise profitabel machen“, sagte er.
Hoagland, der Purdue-Professor, sagte, dass wahrscheinlich weitere Untersuchungen der Feldbedingungen erforderlich seien, bevor die Bakterien weltweit eingesetzt werden könnten, da es viele verschiedene Arten landwirtschaftlicher Böden gebe.
„Wenn sie das auf allen Etagen und so umsetzen könnten, hätte das auf jeden Fall große Auswirkungen“, sagte sie.
Es sei eine Herausforderung, die sowohl Akademiker als auch große Agrarunternehmen seit Langem beschäftigt, die versuchen, Organismen zu entwickeln, die dem Boden zugesetzt werden können, um positive Effekte zu erzielen, sagte Carini. Er sagte, dass viele Untersuchungen in dieser Richtung zwar lückenhaft gewesen seien, diese jedoch zu klareren Ergebnissen geführt hätten.
Wie Hoagland sagte er, dass noch mehr Arbeit nötig sei, um die Wirksamkeit der Bakterien nachzuweisen. Er nannte die Arbeit jedoch ein Modell für die Züchtung nützlicher Organismen, die dem Boden hinzugefügt werden können.
„Ich denke, dies ist die nächste Grenze in der Bodenlandwirtschaftsforschung“, sagte er.
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