Gesunde Böden sind geringer mit Fusarien belastet

Regenwürmer, Springschwänze und Nematoden fördern

Sind bodenschonende pfluglose Verfahren wie die Mulchsaat und Direktsaat auch geeignet, Schadpilze nachhaltig zu kontrollieren? Bodenschutz ist ein zweischneidiges Schwert. Einerseits werden durch konservierende Bearbeitungsmethoden die Böden nachhaltig vor Erosion geschützt, das Bodenklima aufrechterhalten, die biologische Diversität der Bodens gefördert sowie Abbauprozesse durch Bodenorganismen stimuliert und somit die Humusbilanz des Bodens verbessert. Andererseits werden Ernterückstände nicht mehr in den Boden eingearbeitet, so dass Schadpilze, wie zum Beispiel Schlauchpilze der Gattung Fusarium, überdauern und im Folgejahre den Ernteertrag beeinträchtigen können.

Fusarien-Befall beeinträchtigt durch toxische Stoffwechselprodukte die Keimfähigkeit des Saatgutes und die Qualität der Ernte.

Foto: Dr. Fiedler

Enge Fruchtfolgen mit einem hohen Anteil an Getreide und Mais führen dazu, dass sich schädliche Mikroorganismen gegenüber nützlichen durchsetzen und erhöhen somit zusätzlich das Infektionsrisiko. Aber auch die intensive landwirtschaftliche Bodennutzung führt zum Verlust organischer Substanz und somit zur Gefährdung der Bodengesundheit sowie der Anfälligkeit der Böden für Fusarien.

Durch ihre toxischen Stoffwechselprodukte reduzieren Fusarien nicht nur die Keimfähigkeit des Saatgutes im Boden, sondern mindern durch ihre für Menschen und Tiere gleichermaßen giftigen Mykotoxine auch die Qualität des Erntegutes.

Untersuchungen zeigen Wirkung der Bodenfauna gegen Fusarium

Doch allein mit den Methoden der guten fachlichen Praxis, wie zum Beispiel Einhaltung der Fruchtfolge und Sortenwahl, lassen sich Schadpilze nicht kontrollieren. Und gerade das macht die Umstellung von konventioneller Bodenbearbeitung auf konservierende Verfahren so schwierig. Deshalb setzen die meisten Landwirte nach wie vor auf mechanische und agrochemische Maßnahmen, um Schadpilze wirkungsvoll zu bekämpfen, aber mit entsprechenden Folgen für die Bodengesundheit.

Durch die konventionellen Methoden wird der Boden verdichtet und die Wechselwirkung zwischen den Bodenorganismen nachhaltig gestört und somit die biologischen Selbstregulationsmechanismen des Bodens. Damit wird auch der Ausbreitung bodenbürtiger pflanzenpathogener Pilze Vorschub geleistet. Doch zunehmend halten auch bereits aus dem ökologischen Anbau bekannte Methoden zur Aufrechterhaltung der Bodengesundheit und zum biologischen Pflanzenschutz Einzug in die konventionelle Landwirtschaft.

So haben beispielsweise neueste Forschungsergebnisse bestätigt, dass Regenwürmer (Lumbricus terrestris) Schadpilze nicht nur vernichten, sondern auch den Boden von Pilzgiften (Mykotoxinen) nachhaltig befreien. Bereits nach acht Wochen können auf diese Weise bis zu 98 Prozent der Schadpilze in Ernterückständen abgebaut werden und auch das Mykotoxin Deoxynivalenol wird während dieser Zeit bis zu 99 Prozent reduziert. Darüber hinaus fördern Regenwürmer durch Absonderung von Körperschleim die mikrobielle Aktivität im Erdreich, die ihrerseits zur Bodensanierung durch Dekontamination der Fusarien und Detoxifikation ihrer Mykotoxine beiträgt.

Aber damit noch nicht genug. Regenwürmer fressen nicht nur die Ernterückstände, sondern verlagern sie auch in den Boden, wo sie schließlich mineralisiert und den Pflanzen wieder verfügbar gemacht werden. Damit aktivieren Regenwürmer die Selbstregulationsmechanismen des Bodens und tragen im erheblichen Maße zur Bodenhygiene sowie zur Bodengesundheit bei.

Auch Springschwänze und Nematoden entgiften den Boden

Aber auch Springschwänze (Collembolen) sowie Nematoden (Fadenwürmer) tragen auf bemerkenswerte Weise zur Schadpilzbekämpfung und zum Abbau von Mykotoxinen bei. Springschwänze zeigen geradezu eine Präferenz für Fusarium culmorum und Deoxynivalenol (Fusariumtoxin).

Das spiegelt sich auch in deren Fruchtbarkeit und Fortpflanzungsfähigkeit auf kontaminierten Böden

wieder: Während einer Mikrokosmos-Studie zur Erforschung der Auswir­kungen der Bodenmikrofauna auf bodenbürtige phytopathogene Pilze

(Fusarium culmorum) und deren Mykotoxin Deoxynivalenol konnte nachgewiesen werden, dass die Springschwanz-Art Folsomia candida und die Fadenwurm-Art Aphelenchoides saprophilus gemeinsam und interaktiv innerhalb von nur vier Wochen und in Abhängigheit von der Bodenbeschaffenheit zwischen 89 Prozent (Tonboden) und 93 Prozent (Sandboden, Schluffboden) der pathogenen Fusarien beseitigen.

Auch bei der biologischen Detoxifikation des Mykotoxins Deoxynivalenol wurde eine bodenabhängige gemeinschaftliche interaktive Entgiftungsleistung durch die Collembolen-Art Folsomia candida und die Nematoden-Art Aphelenchoides saprophilus im Laufe dieser Studie nachgewiesen. Während auf Tonböden innerhalb von vier Wochen lediglich 39 Prozent des Pilzgiftes reduziert werden konnten waren es auf Sandböden bereits 92 Prozent und auf Schluffböden sogar 95 Prozent.

Dagegen sind die Einzelleistungen der Collembolen und Nematoden weitaus geringer. Während die Fadenwürmer auf Tonböden lediglich 6 Prozent des Mykotoxins abbauen konnten lag die Entgiftungsleistung auf Tonböden bereist bei 79 Prozent und auf Sandböden schon bei 90 Prozent. Im gleichen Zeitraum erbrachten die Springschwänze jedoch eine Detoxifikations-Performance von 34 Prozent auf Tonböden, 88 Prozent auf Schluffböden und 67 Prozent auf Sandböden. Somit ist neben der Interaktion zwischen Collembolen und Nematoden auch die Bodentextur ausschlaggebend für eine wirkungsvolle Bodensanierung und eine nachhaltige Bodengesundheit.

Böden nachhaltig bearbeiten

Die Aufrechterhaltung der Bodenfauna durch eine nachhaltige Bewirtschaftung beschleunigt nicht nur die Zersetzung von Ernterückständen sondern fördert auch den Abbau von Fusarien sowie ihrer Giftstoffe und schafft somit die Voraussetzungen für eine gesunde Mikroflora, die ihrerseits wichtige biologische Bodenfunktionen, wie die Bildung organischer Bodensubstanzen, übernimmt und somit die Pflanzengesundheit und das Pflanzenwachstum maßgeblich beeinflusst. Aber gerade die intensive Bodennutzung führt zum Verlust organischer Substanz und somit zur Gefährdung der Bodengesundheit. Die Substitution der Verluste in Form von organischen Dünger gelingt jedoch nur teilweise, da ein Großteil als Kohlendioxid verloren geht.

In einem vierwochigen Laborexperiment mit Schlüsselvertretern der Bodenfauna kamen die fungivore Collembolenart Folsomia candida und die fungivore Nematodenart Aphelenchoides saprophilus zum Einsatz. Der Untersuchung liegt die Hypothese zugrunde, dass die gewählten Bodentiere den Abbau von Fusarium und DON in Weizenstroh fördern und damit einen aktiven Beitrag zur Kontrolle eines pilzlichen phytopathogenen Schaderregers leisten.

In Minicontainern wurden die Tiere in verschiedener Anzahl und Kombination (Reinkultur und Mix) künstlich Fusarium-infiziertem und DON-kontaminiertem Weizenstroh ausgesetzt. In einem zweiten Ansatz wurde den Tieren Weizenstroh angeboten, welches nicht infiziert war. Auserdem existierte jeweils eine Kontrollvariante ohne Versuchstiere. Alle Minicontainer enthielten zusatzlich feuchten Boden getrennt nach unterschiedlicher Textur: Sand, Lehm oder Ton.

Nach zwei Wochen kam es in fast allen Varianten zunachst zu einem Anstieg der DON-Konzentration des infizierten Strohs. Nach vier Wochen allerdings waren die Konzentrationen in allen Varianten signifikant niedriger gegenuber der Startkonzentration. Der größte Abbau erfolgte in den gemischten Varianten (Collembolen und Nematoden). Die DON-Abbauraten im Stroh in Minicontainern mit Sand oder Lehm waren signifikant höher als in solchen mit Ton.

Aus den Ergebnissen lasst sich schliesen, dass die eingesetzten Bodentiere den Abbau von DON fördern. Vor allem die Interaktion zwischen Collembolen und Nematoden erwies sich als entscheidend für die Reduzierung der DON-Konzentration in Weizenstroh. Demnach leisten die gewahlten Versuchstiere einen wichtigen Beitrag zur Förderung der Bodengesundheit, insbesondere in Sand- und Lehmböden.

Die Angaben beziehen sich auf Untersuchungen am Thünen-Institut, am Julius Kühn-Institut und an der Landwirtschaftskammer Niedersachsen.

Dr. Christian-Robert Fiedler – LW 42/2014