De nouvelles approches en matière de recherche promettent des augmentations de rendement par voie naturelle allant jusqu’à 85%. Une entreprise de Seattle tente de rendre les céréales plus résistantes et plus productives grâce à des micro-organismes. Un projet de l’Université de Göttingen montre qu’une société de fourmis diversifiée permet d’accroître le rendement des plantations de cacao.

5a. Düngerersatz: Pilze und  Ameisen erhöhen Ernteertrag

Source: Wiwo Green, 6.1.14;
http://green.wiwo.de/natuerlicher-duengerersatz-pilze-und-ameisen-erhoehen-ernten/

Wie lässt sich die Weltbevölkerung künftig mit Nahrungsmitteln versorgen? Darüber zerbrechen sich derzeit Landwirtschafts-Experten weltweit den Kopf. Grund dafür ist längst nicht nur das wahrscheinliche Bevölkerungswachstum auf neun Milliarden Menschen bis 2050. Auch die Folgen des Klimawandels, also Stürme, Hochwasser oder Dürren, stellen die Nahrungsmittelproduktion vor große Herausforderungen.
Eine vielsprechende Lösung könnte ausgerechnet auf natürlichem Wege kommen. Adaptive Symbiotic Technologies, ein grünes Agrar-Unternehmen aus Seattle, will Getreide mit Hilfe von natürlichen Mikroorganismen widerstandsfähiger und produktiver machen. Im Fokus der Entwickler stehen dabei vor allem die sogenannten Endophyten, also Bakterien und Pilze, die direkt im Inneren der Pflanze vorkommen.
Studien haben bereits gezeigt, dass diese Mikroorganismen das Wachstum und die Widerstandsfähigkeit der Pflanze beeinflussen können. Als Produkt will die US-Firma deshalb eine Pilzmischung für Reis und Weizen verkaufen, mit der die Samen vor dem Setzen behandelt werden. Das soll später zu weniger Wasserverbrauch und mehr Beständigkeit gegenüber Dürreperioden führen.
Mikroorganismen zur Steigerung der Ernte zu nutzen, ist ein eher ungewöhnlicher Ansatz. Bislang konzentrierte man sich in der Landwirtschaft eher auf das Abtöten und Fernhalten von Bakterien, Pilzen und Insekten. Wie und ob sich die pflanzlichen Mikroorganismen zur Steigerung der Ernte nutzen lassen, ist deshalb kaum bekannt.

Ernte steigt um 85 Prozent

Laut Angaben von Adaptive Symbiotic Technologies ist das Potenzial aber groß. Temperaturen von bis zu 50 Grad seien mit der Pilzmischung kein Problem, eine Dürreperiode würde so 85 Prozent des Weizens überstehen. Außerdem verspricht das Unternehmen ein Drittel weniger Wasserverbrauch. Beim Reis gebe es sogar bis zu 50 Prozent Ersparnis. Insgesamt erhöhte sich die Ernte bei Mais in ersten Feldtests um bis zu 85 Prozent. Überprüft werden konnten diese Zahlen allerdings noch nicht, unabhängige Wissenschaftler hatten bisher keinen Zugang zu den Daten.
Interessant ist dieses Versprechen allemal. Laut einer US-Studie werden bis zum Jahr 2050 vor allem Reis, Mais, Weizen und Sojabohnen knapp. US-Forscher berichteten im Online-Journal „Plos One“ kürzlich von einer Verdoppelung des Bedarfs.
Die Gründe dafür sind vielfältig: Die Weltbevölkerung wird von Sieben auf neun Milliarden Menschen steigen. Dadurch erhöht sich auch der Bedarf an Fleisch- und Milchprodukten, zu deren Produktion viele dieser Pflanzen nötig sind. Außerdem gehen die Wissenschaftler von einer steigenden Bedeutung von Biosprit als Erdölersatz aus. Um diesen Bedarf zu decken, muss mehr geerntet werden. Aus Sicht der US-Forscher ist es deshalb wichtig, den Ertrag pro Pflanze anzukurbeln.
Eine klassische Methode zur Ertragssteigerung ist die Züchtung neuer Sorten. Allerdings ist die Kreuzung äußerst zeitaufwendig und kostenintensiv. Selbst die Gentechnik hat ihre Probleme mit der Ertragssteigerung. Nach Jahrzehnten der Forschung gibt es bisher nur eine dürreresistente Nutzpflanze auf dem Markt: Monsantos DroughtGard Mais. Allerdings sind genmanipuliertes Gemüse und Getreide immer noch äußerst umstritten und werden vom Konsumenten kritisch betrachtet. Natürliche Ressourcen zu nutzen, um die Erträge zu erhöhen, erscheint vor diesem Hintergrund doppelt interessant.
Ameisen als Düngerersatz
Einen anderen Ansatz in Sachen natürliche Ernteunterstützung verfolgen Forscher der Universitäten Göttingen, Würzburg und Lund. Bei Feldversuchen in Indonesien zeigten die Biologen, dass eine artenreiche Ameisengesellschaft den Ertrag von Kakaoplantagen deutlich erhöhen kann. Sind die Kakaobäume von natürlich vorkommenden Ameisen bevölkert, fällt die Kakaoernte um bis zu 27 Prozent höher aus, als wenn die Insekten von den Kakaobäumen ausgeschlossen sind. Das berichten die Wissenschaftler im Fachjournal „Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences”.
Was genau die höhere Ernte bedingt, müssen die Forscher nun in einem zweiten Schritt untersuchen. Auch, ob die Ameisenmethode auf andere Pflanzen übertragbar ist.
Ob nun auf natürlichem Wege oder mit neuen Züchtungsmethoden im Labor, die Effektivität der Nutzpflanzen muss gesteigert werden. Darüber sind sich die Experten einig, denn mehr Anbaufläche ist kaum eine Lösung. Bereits heute wird Weideland mit der Fläche des afrikanischen Kontinents genutzt. Luft nach oben gibt es dabei kaum, ganz im Gegenteil. Die Bevölkerung steigt und gleichzeitig nehmen die Anbauflächen ab.
Aber je weniger fruchtbare Böden vorhanden sind, desto schwieriger wird die Versorgung der Weltbevölkerung mit Nahrung. In Europa ist das größte Problem die Versiegelung der Böden durch Beton und Asphalt. Allein in Deutschland werden pro Tag rund 75 Hektar Boden versiegelt. Andere Regionen der Welt kämpfen eher mit Erosion und Wüstenbildung. Nur ein beunruhigendes Beispiel von vielen: Laut eines Berichts der Weltbank werden bis 2030 rund 40 Prozent der Maisanbauflächen südlich der Sahara durch starke Trockenheit verschwinden.

5b. Scientists Say Microbes Create Hardier, Bigger Crops—Without Chemicals

Quelle: Take Part, 12.12.2013; http://www.takepart.com/article/2013/12/12/can-plant-microbes-save-our-crops

Ever since Michael Pollan shared the nitty-gritty details of his gut bacteria, a lot of us have been not-so-secretly obsessed with microbes. Supermarket shelves are jammed with products boasting good-for-you probiotics.
What if microbes can give plants the same benefits?
Considered through the lens of a warming planet with a burgeoning population, that question has scientists buzzing with the possibility.
In the early 2000s, plant biologist Rusty Rodriquez studied plants that survived near Yellowstone National Park’s geothermal vents. How could plants withstand the kind of heat that would cause other species to wither? It turns out, they weren’t facing the intense heat alone—they carried a symbiotic fungus. Together, the fungus and the plant could survive Yellowstone’s hot soil.
That discovery prompted Rodriquez and his colleagues to look at other habitats and plants; what they found were other similar symbiotic relationships, which may make it easier for the crops we humans rely on to weather a future in which temperatures are on the rise and droughts are more common.
How? Certain fungi can help a plant survive fluctuations in heat, survive drought, or flourish in salty soil, and the fungi can successfully be transferred to other plants. If you stop to take that in for a minute, the possibility is thrilling.
Dr. James White, who studies the microbial endophytes of plants at Rutgers University, says we’re still in the early stages of this type of technology but that it holds great promise.
“We’re finding microbial endophytes in plant after plant after plant. They’re bacterial and fungal. There’s a whole community there that contributes to how a plant performs. And understanding that might enable us to grow crops without so many agrichemicals on them,” says White.
Field trials have been promising. Corn, rice, wheat, sugarcane, barley, and other seeds treated with a fungus identified by Rodriguez’s company, Adaptive Symbiotic Technologies, showed increased yields during drought and required less water. Other trials showed seeds could do well in salt-affected soils, a problem faced by California farmers.
If this smacks of the debate over genetic modification, it's nothing like that.
“We are not modifying the plant genome. The fungal genome itself is not being modified. When you put a plant out in a field, it will get colonized with fungus. We’re just bringing in a fungus we know will be a mutualist inside the plant. They’re nontoxic, pose no threat to animals or invertebrates, and do not end up in the plant products themselves,” says Rodriguez.
“It’s nowhere near genetic modification,” says White. “It’s very comparable to the gut microbes that enhance the stress tolerance of a host and provide nutrients to a host.”
Rodriguez says the ability to commercialize the process isn’t far away.
“We’re pursuing organic certification for our products,” he says. If all goes well, a commercially available product could be launched by the first quarter of 2014.
How will it work? Farmers will buy seeds treated with the fungus.
“The farmer just sticks it in the ground. When the plant germinates, the fungus germinates, and they form a symbiosis within a few hours,” says Rodriguez.