Die Mischung macht's

Pflanzengemeinschaften nutzen die vorhandenen Ressourcen besser aus als Monokulturen

24.10.2014 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Artenreiche Wiese: Pflanzen, die seit einigen Generationen in einer Pflanzengemeinschaft leben, können die vorhandenen Ressourcen besser nutzen als Pflanzen aus Monokulturen. (Bildquelle: © Erich Keppler / pixelio.de)
Artenreiche Wiese: Pflanzen, die seit einigen Generationen in einer Pflanzengemeinschaft leben, können die vorhandenen Ressourcen besser nutzen als Pflanzen aus Monokulturen. (Bildquelle: © Erich Keppler / pixelio.de)

Forscher untersuchen die Erträge von Pflanzen aus Pflanzengemeinschaften und stellen fest, dass die auf einen Anbau in Mischkultur „trainierten“ Pflanzen,  die vorhandenen Ressourcen besser nutzen als Pflanzen die auf das Wachsen in Monokultur konditioniert wurden.

Pflanzen sichern die Lebensgrundlage von gut sieben Milliarden Menschen, Tendenz steigend. Die Landwirtschaft sieht sich daher beim Anbau von Nahrungspflanzen ständig neuen Herausforderungen gegenüber, um den steigenden Bedarf an Nahrungsmitteln sowie die zusätzlichen Probleme durch den Klimawandel zu bewältigen. Neben der Züchtung von speziell angepassten Sorten wird zunehmend auch die Art des Anbaus von Pflanzen hinterfragt. Wissenschaftler plädieren jetzt in einer neuen Studie für die Abkehr von der üblichen Monokultur hin zu Anbauflächen mit einer Mischung von verschiedenen Pflanzenarten, um die Erträge zu steigern.

Auf die Herkunft kommt es an

Die Idee hinter der Mischkultur nutzt eine Erkenntnis aus der Ökosystemforschung: Die verschiedenen Pflanzenarten eines Ökosystems suchen sich die für sie passende „ökologische Nische" heraus, in der sie sich einrichten. So wird sichergestellt, dass die in einem Ökosystem vorhandenen Ressourcen wie Nährstoffe, Wasser und Licht möglichst vollständig ausgenutzt werden können. Dieser Erkenntnis folgend, untersuchten die Forscher zwölf verschiedene, typische Wiesen-Pflanzenarten, darunter Gräser, verschiedene Kräuter und Leguminosen. Die Pflanzen entstammten einem acht Jahre dauernden Experiment, in dem sie entweder in einer Monokultur oder in gemischten Kulturen aufwuchsen. Von diesen Versuchsfeldern wurden Pflanzen verschiedener Arten und „Herkunft“ (aus Monokultur oder Mischkultur) in Töpfen zusammen gepflanzt und ins Treibhaus gestellt.

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Auch im Wald sind gemischte Pflanzungen sinnvoll, besonders im Hinblick auf Schädlingsbefall.

Auch im Wald sind gemischte Pflanzungen sinnvoll, besonders im Hinblick auf Schädlingsbefall.

Bildquelle: © Eli/wikimedia.org; gemeinfrei

Nach 20 weiteren Wochen wurden die Pflanzen geerntet und vermessen. Erfasst wurden zum Beispiel Pflanzenhöhe, Blattfläche, Trockengewicht. Pflanzenhöhe und Blattfläche spiegeln dabei Anpassungsstrategien der einzelnen Pflanzen wieder. So bilden zum Beispiel Pflanzen, die einen schattigen Standort besiedeln, größere Blätter aus, um die geringere Lichtausbeute durch mehr Fläche auszugleichen. Vergleicht man die Blattflächen einer Art von unterschiedlichen Standorten, so kann man ihre Anpassung an das jeweilige Lichtregime bestimmen.

In der Mischung liegt die Kraft

Die Auswertung der Ergebnisse zeigte, dass Pflanzen, die bereits in gemischten Kulturen gewachsen waren, deutlich mehr Biomasse produziert hatten als Pflanzen aus Monokulturen. Die Forscher führen diesen Effekt darauf zurück, dass diese Pflanzenarten in den voran gegangenen acht Jahren sich an „ihre“ Pflanzengemeinschaft angepasst haben. Sie haben gemäß ihrer artspezifischen Fähigkeiten eine für sie passende ökologische Nische erobert und hier ihre speziellen Stärken weiter ausgebaut. Die Folge ist ein Biomassezuwachs durch die optimale Nutzung vorhandener Ressourcen, im Gegensatz zu Pflanzen aus Monokulturen, in denen alle Individuen die gleiche Nische besetzen und um die Ressourcen konkurrieren. Auch das Problem des Schädlingsbefalls ist in einer gemischten Pflanzengemeinschaft geringer, da hier viele Arten nebeneinander wachsen und die oft pflanzenspezifischen Insekten und andere Pathogene nicht so leicht von einer Wirtspflanze zur nächsten wandern können. Dadurch haben Pflanzen aus gemischten Gemeinschaften die Chance, mehr Energie in Wachstum und Reproduktion zu investieren, statt Schädlinge abzuwehren.

Auch in der Landwirtschaft anwendbar

Die Erkenntnisse aus diesen Untersuchungen lassen sich auch auf die landwirtschaftliche Produktion und die Forstwirtschaft anwenden, betonen die Wissenschaftler. Immer noch gelten Monokulturen als die beste Methode, um hohe Erträge zu sichern, trotz aller Nebenwirkungen wie Auslaugung der Böden, hohem Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und Düngern. Die Forscher weisen darauf hin, dass beispielsweise der gemischte Anbau verschiedener Sorten einer Getreideart schon zu positiven Effekten führen könnte. „Nebenbei“ erreicht man durch die bessere Ausnutzung von Ressourcen auch niedrigere Dünger- und Pflanzenschutzmittelgaben. Daher sollte die Erforschung zur Ertragssteigerung vermehrt auf den Anbau von Mischkulturen abzielen, um die nötige Ertragssicherheit auch in Zukunft gewährleisten zu können.

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