Pflanzen benötigen zum Wachsen Phosphor und Stickstoff. Selten sind jedoch diese beiden wichtigen Nährstoffe gleichermaßen verfügbar. Meist dominieren die Stickstoffeinträge, weil der Nährstoff durch Düngung oder die Umwelt zusätzlich in die Atmosphäre gelangt und von den Pflanzen aufgenommen wird. Dieses Ungleichgewicht hat Folgen für das Wachstum und die Produktivität der Pflanzen, wie eine aktuelle Studie zeigt. Darin haben Forschende vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena mit spanischen Partnern untersucht, wie Pflanzen in ihrem Ökosystem auf die unterschiedliche Stickstoff- und Phosphorverfügbarkeit reagieren.

Effizienter Wasserverbrauch bei ausgewogenem Nährstoff-Mix

Das Freilandexperiment fand in der halbtrockenen Savanne in Majadas de Tietar auf der iberischen Halbinsel statt. Das Areal wurde dafür in drei Parzellen unterteilt und unterschiedlich gedüngt: die eine Fläche wurde nur mit Stickstoff versorgt, die andere erhielt Stickstoff und Phosphor zu gleichen Teilen. Parzelle Nummer drei blieb ungedüngt und diente zur Kontrolle. Das Ergebnis: Auf dem nur mit Stickstoff gedüngten Areal wuchsen die Pflanzen stärker als auf der Kontrollfläche. Damit verbunden war zugleich ein höherer Wasserverbrauch. Auf der Fläche, mit ausgewogener Nährstoffzufuhr war der Wasserverbrauch dagegen nicht erhöht, obwohl auch hier das Pflanzenwachstum angekurbelt wurde.

„Wir folgern daraus, dass der ausgewogene Eintrag von Nährstoffen zu einer effizienteren Nutzung des Wassers führt“, so Mirco Migliavacca, Gruppenleiter am MPI für Biogeochemie und Autor der Studie. Diese effiziente Wassernutzung wurde jedoch nur bei kleineren Pflanzen und nicht bei Bäumen beobachtet. Tiefwurzelnde Bäume können offenbar schneller auf die Düngung in der oberen Bodenschicht reagieren als Pflanzen mit flachen Wurzeln, vermuten die Forschenden.

Phosphormangel verschärft Wasserknappheit

Die Studie zeigt erstmals, wie wichtig es ist, den Nährstoffhaushalt eines natürlichen Ökosystems in der Gesamtheit zu betrachten. Gerade für Regionen, in denen der Klimawandel zu einer stärkeren Verdunstung durch erhöhte Temperaturen und gleichzeitigen Wassermangel führe, dürften diese Erkenntnisse bedeutsam sein, so die Forschenden. „Bei Wasserknappheit, zum Beispiel in semiariden Gebieten, kann die Begrenzung von Phosphor im Vergleich zu Stickstoff die Wasserverluste des Ökosystems verschärfen, weil die Pflanzen das Wasser weniger effizient nutzen können", argumentiert Migliavacca.

bb