Mikroorganismen sind die unsichtbaren Helfer in der Landwirtschaft. Sie versorgen Boden und Pflanze mit wichtigen Nährstoffen und leisten damit einen enormen Beitrag zum Erhalt des Ökosystems. Doch welchen Einfluss hat die intensive Landnutzung auf die Arbeit der Mikroben und auf den Stickstoffkreislauf in den Böden? Diese Frage wollen Forscher vom Institut für Mikrobiologie der Leibniz Universität Hannover im Projekt „BE-Cult“ nun beantworten. Das Vorhaben wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Forschungsschwerpunkts „Biodiversitätsexploration“ in den kommenden drei Jahren mit 212.000 Euro gefördert.

In einem Gramm Boden tummeln sich rund 1 Million verschiedene Bakterien. Bisher ist jedoch wenig bekannt, welche Mikroben den Ton angeben, wie sie agieren oder welche Zusammenhänge und Interaktionen mit der Pflanzenphysiologie bestehen. Gemeinsam mit Wissenschaftler vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) wollen die Hannoveraner daher die Biodiversität Nitrate-reduzierender Mikroben in Grünlandböden genauer untersuchen, wobei die mikrobielle Umwandlung von Nitrat (NO₃^-) zu Ammonium (NH₄⁺) bzw. gasförmigen Stickstoffverbindungen (N₂O, N₂) in den Fokus rückt.

DNRA-Bakterien im Blick

Der Grund: Bei der Umwandlung von Nitrat zu gasförmigen Stickstoffverbindungen wird das potente Treibhausgas Lachgas (N₂O) freigesetzt, das zur globalen Erwärmung beiträgt. Dadurch geht dem Boden Stickstoff verloren. Wird Nitrat aber zu Ammonium umgesetzt, entsteht dabei ein wichtiger Pflanzennährstoff, der im Boden gespeichert wird. Diese Umwandlung wird von sogenannten nitratammonifizierenden (DNRA) Bakterien durchgeführt, die gleichzeitig die Lachgasbildung und -freisetzung reduzieren. Hinzukommt, dass diese Mikroben sowohl auf Brachland als auch stark bewirtschafteten GRünflächen wie Weiden zu finden sind.

Mikroben auf Fingerabdruck geprüft

Aus Bodenproben, die den drei verschiedenen exemplarischen Landnutzungstypen in Schorfheide-Chorin, Hainrich-Dün und Schwäbische Alb entnommen wurden, wollen die Forscher etwa 10.000 Reinkulturen charakterisieren und sie mit Hilfe einer Art Fingerabdruck-Verfahren entsprechend ihrer physiologischen Fähigkeiten wie pH-Wert oder Temperatur in Gruppen zusammenfassen. Ziel ist es, 100 solcher Isolate aus der Stammsammlung zu DNA-sequenzieren, um die Verteilungsmuster von DNRA-Bakterien in Böden zu erklären und ihre ökologischen Nischen besser definieren zu können. So soll sichtbar gemacht werden, wie die intensive Landwirtschaft auf die Bodenmikroben wirkt und wie sich die Biodiversität auf verschiedene Ökosystemprozesse auswirkt.

bb