Sili­zi­um erhöht Was­ser­vor­rä­te für Pflan­zen: Bay­reu­ther For­scher ent­decken Weg zur Stär­kung der Ernäh­rungs­si­cher­heit

Infol­ge des Kli­ma­wan­dels ist künf­tig mit häu­fi­ge­ren und län­ge­ren Dür­re­pe­ri­oden zu rech­nen. Je stär­ker aber die Acker­bö­den aus­trock­nen, desto grö­ßer sind die Ern­te­aus­fäl­le. For­scher der Uni­ver­si­tät Bay­reuth und des Leib­niz-Zen­trums für Agrar­land­schafts­for­schung (ZALF) e.V. haben jetzt ein Gegen­mit­tel ent­deckt: Amor­phes Sili­kat ist in der Lage, die für Pflan­zen ver­füg­ba­ren Was­ser­vor­rä­te in den Böden erheb­lich zu stei­gern. Damit bie­tet sich eine Chan­ce, die welt­wei­te Ernäh­rungs­si­cher­heit trotz des Kli­ma­wan­dels zu stär­ken. In der Zeit­schrift „Sci­en­ti­fic Reports“ stel­len die Wis­sen­schaft­ler ihre Stu­die vor. Sie plä­die­ren für eine nach­hal­ti­ge Bewirt­schaf­tung von Böden, die einen höhe­ren Gehalt von amor­phem Sili­kat gewähr­lei­stet.

Dr. Jörg Schaller. Foto: privat.

Dr. Jörg Schal­ler. Foto: pri­vat.

Die neu­en For­schungs­er­geb­nis­se sind aus einer engen Zusam­men­ar­beit von Umwelt­geo­che­mi­kern und Boden­phy­si­kern her­vor­ge­gan­gen. Die Wis­sen­schaft­ler haben erst­mals syste­ma­tisch unter­sucht, wie sich amor­phes Sili­kat auf die Fähig­keit von Böden aus­wirkt, Was­ser auf­zu­neh­men und zu spei­chern. „Die Ergeb­nis­se sind ein­drucks­voll: Schon wenn der Gewichts­an­teil des amor­phen Sili­kats in den Böden um nur ein Pro­zent steigt, erhöht sich die in den Böden gespei­cher­te und für Pflan­zen ver­füg­ba­re Was­ser­men­ge um bis zu 40 Pro­zent – oder sogar noch dar­über hin­aus“, berich­tet Dr. Jörg Schal­ler vom Lehr­stuhl für Umwelt­geo­che­mie der Uni­ver­si­tät Bay­reuth und vom ZALF. Die Ursa­che hier­für sind Gele, die sich in den Böden aus amor­phen Sili­kat-Mole­kü­len bil­den und enorm hohe Was­ser­men­gen ent­hal­ten. Die­se Was­ser­vor­rä­te sind den Wur­zeln der Pflan­zen gut zugäng­lich.

Schon län­ger ist bekannt, dass kon­ven­tio­nel­le Ver­fah­ren in der Land­wirt­schaft dazu füh­ren, dass der Gehalt von amor­phem Sili­kat in den Böden ste­tig sinkt. In Ver­bin­dung mit den zu erwar­ten­den Fol­gen des Kli­ma­wan­dels steigt daher die Gefahr, dass Acker­pflan­zen nicht mehr aus­rei­chend mit Was­ser ver­sorgt und Öko­sy­ste­me in ihrer Funk­ti­ons­fä­hig­keit gestört wer­den. Damit wach­sen die Risi­ken für die welt­wei­te Ernäh­rungs­si­cher­heit. „Unse­re neue Stu­die zeigt jetzt einen Weg auf, wie die­se Risi­ken abge­schwächt oder sogar besei­tigt wer­den kön­nen. Erfor­der­lich ist zunächst ein intel­li­gen­tes Manage­ment von Böden, das mit den vor­han­de­nen natür­li­chen Res­sour­cen von amor­phem Sili­kat scho­nend umgeht und ihrem wei­te­ren Abbau ent­ge­gen­wirkt. Dar­über hin­aus ist es heu­te schon mög­lich, amor­phes Sili­kat indu­stri­ell her­zu­stel­len, das die glei­chen che­mi­schen Eigen­schaf­ten auf­weist wie das in den Böden vor­han­de­ne bio­ge­ne Sili­kat. Kosten­gün­sti­ge Dün­ge­mit­tel, die einen hohen Anteil die­ses Sili­kats ent­hal­ten, kön­nen und soll­ten in Zukunft einen wich­ti­gen Bei­trag zur Stär­kung der glo­ba­len Ernäh­rungs­si­cher­heit lei­sten“, sagt Schal­ler.

Ver­öf­fent­li­chung:

Jörg Schal­ler, Andre­as Cra­mer, Andrea Car­mi­na­ti, Moh­sen Zareb­a­nad­kou­ki: Bio­ge­nic amor­phous sili­ca as main dri­ver for plant avail­ab­le water in soils. Sci­en­ti­fic Reports (2020), www.nature.com/articles/s41598-020–59437‑x