Herbizide wurden als „Wunder“-Chemikalien gefeiert, als sie Ende der 1940er Jahre die Landwirtschaft revolutionierten. Heute sind Forscher bestrebt, eine nachhaltigere, bodenfreundlichere und ungiftigere Methode zur Unkrautbekämpfung zu finden und gleichzeitig das Pflanzenwachstum zu fördern. Jetzt glauben Forscher in China, dass ihnen ein großer Durchbruch gelungen ist, der zu einer umweltfreundlichen Zukunft für den Weizenanbau führen könnte.

Ein Forschungsteam an der Huazhong Agricultural University hat neue im Labor gezüchtete synthetische Mikrobengemeinschaften (auch bekannt als SynComs) entwickelt, die im Wesentlichen wie eine Mikrobengemeinschaft fungieren, die Unkrautziele eliminieren und gleichzeitig die Gesundheit und das Wachstum von Pflanzen fördern können. Insbesondere eines der aus Unkräutern oder Weizenwurzelknollen isolierten Bakterien, SynCom, verspricht große Chancen, der Industrie dabei zu helfen, den Einsatz von Herbiziden zu reduzieren.

In einer vergleichenden Gewächshausstudie mit vier SynComs (C1, C2, C3 und C4) schnitt C4 am besten ab, da es nicht nur schädliches Hühnergras abtötet, das Weizenpflanzen schädigt, sondern auch die Gesundheit und das Wachstum des Getreides fördert.

Das Forschungsteam stellte fest: „Alle SynComs förderten das Weizenwachstum, was durch einen Anstieg der SPAD-Werte (Soil Plant Analysis Development) und der frischen Biomasse belegt wurde. Gleichzeitig reduzierte SynComC4 in Kombination mit dem niedrig dosierten Axial-Herbizid effektiv die SPAD-Werte und die frische Biomasse des befallenen kleinen Kanariengrases.“

Ermutigt durch diese Ergebnisse führten die Forscher einen groß angelegten Feldversuch in einem Gebiet durch, das seit vielen Jahren unter starkem Insektenbefall litt. Sie experimentierten mit unterschiedlichen Dosierungen von Axial (25 %, 50 %, 75 % und 100 %) und fanden eine goldene Zone mit dem Potenzial, den Einsatz von Chemikalien bei dieser Grundnahrungspflanze deutlich zu reduzieren.

Die Forscher stellten fest: „Die Kombination von C4 mit 50 % und 75 % Axial verbesserte das Weizenwachstum erheblich, indem die Nebenwirkungen von Herbiziden auf Weizen abgeschwächt wurden. Der Unkrautbefall verringerte die Getreideerträge bei 50 % und 75 % Axial-Dosierungen um 16 % bzw. 25 %. Durch die Kombination von Axial mit C4 wurden 22 % der Getreideertragsverluste bei Unkrautbefall im Vergleich zu Axial allein wiederhergestellt.“

„Die Studienergebnisse zeigen, dass die Kombination von Herbiziden mit SynComs einen synergistischen Effekt bei der Unkrautbekämpfung und der Förderung des Weizenwachstums hat. Daher bietet diese Kombination eine nachhaltige und umweltfreundliche Strategie zur Unkrautbekämpfung.“

Herbizide haben seit ihrer Kommerzialisierung gemischte Kritiken erhalten, und Hunderte synthetischer Verbindungen wurden in der Intensivlandwirtschaft häufig eingesetzt, um Erträge zu steigern und manuelle Arbeit zu reduzieren. Während Herbizide jedoch häufig zur Bekämpfung erntezerstörender Pflanzen eingesetzt werden und wachstumsfördernde Wirkungen haben, wurde die Toxizität von Herbiziden für den Menschen während des Vietnamkriegs deutlich, nachdem das US-Militär eine Herbizidmischung namens Agent Orange (sowie die Wirkstoffe Violett, Blau, Rosa, Grün und Weiß) einsetzte, um Bäume zu entlauben und Vegetation und Nutzpflanzen zu schädigen. Das Herbizid wurde 1971 in den Vereinigten Staaten verboten (ein Jahr vor dem giftigen Pestizid DDT).

Obwohl der Einsatz von Herbiziden in den Vereinigten Staaten streng reguliert ist, kann der Einsatz schwerwiegende Folgewirkungen haben. So wie das menschliche Darmmikrobiom für die allgemeine Gesundheit wichtig ist, ist das Mikrobiom im Boden für das Leben, das er erhält, von entscheidender Bedeutung. Herbizide reduzieren die organische Substanz, die im Boden Nährstoffe transportiert, zerstören dieses einzigartige Mikrobiom und verringern so die Ernteerträge. Dies wiederum erhöht den Einsatz von Chemikalien zur Wachstumsförderung.

Allerdings bringen SynComs ihre eigenen Herausforderungen mit sich, wie zum Beispiel konkurrierende Arten im Boden, wenn sie in die natürliche Umwelt freigesetzt werden. Auch synthetische Mikroorganismen können sich im Laufe der Zeit aufgrund von Evolution und lateralem Gentransfer verändern. (Der Einsatz von Herbiziden führt auch dazu, dass Pflanzen Mechanismen entwickeln, um wiederholten chemischen Angriffen zu widerstehen.)

In dieser Studie fanden Wissenschaftler heraus, dass C4 das Weizenwachstum auch in Abwesenheit von Axial deutlich förderte. Dies ist eine vielversprechende Entwicklung in Forschungsbereichen, darunter ein neues Herbizid auf Zuckerbasis, ein weiteres Herbizid, das aus einem „fehlgeschlagenen“ Antibiotikum gewonnen wurde, und sogar Schäume auf Pflanzenbasis.

Die Forscher stellten fest: „Unter Feldbedingungen zeigt C4 selbst bei Verwendung mit niedrig dosierten Herbiziden eine ideale Doppelfunktion zur Bekämpfung von Weizenblattläusen und zur Förderung des Weizenwachstums. Daher wird erwartet, dass die Kombination von SynComs mit niedrig dosierten Herbiziden zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Unkrautbekämpfungsstrategie wird.“

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Soil Ecology Letters veröffentlicht.