14.11.2014: Forschung international

Pflanzengemeinschaften bringen mehr Ertrag als Monokulturen

Les communautés de plantes ont un plus grand rendement que les monocultures


Debra Zuppinger-Dingley et al.

Eine Gemeinschaft von Pflanzen ermöglicht höhere Ernteerträge in Wiesen als eine reine Monokultur. Dies hat ein europäisches Forscherteam unter der Leitung von Ökologen der Universität Zürich nachgewiesen. Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass der Anbau von Mischkulturen in der Land- und Forstwirtschaft in Zukunft eine entscheidende Rolle für die Ernährungssicherheit spielen wird.

Une communauté de plantes permet une plus grande récolte dans les prairies qu’une monoculture pure. C’est ce que montre un groupe de chercheurs européens sous la direction d’écologues de l’Université de Zurich. Les scientifiques sont persuadés que les cultures mixtes dans l’agriculture et la sylviculture joueront à l’avenir un rôle central pour la sécurité alimentaire.


Monokulturen sind zwar effizient zu bewirtschaften, aber alles andere als nachhaltig: Umweltschäden im Bereich Boden und Wasser durch die einseitige Bewirtschaftung zeichnen sich heute immer deutlicher ab. Trotz ihrer Nachteile sind Monokulturen nach wie vor die agrarwirtschaftliche Anbauform schlechthin und gelten in der Pflanzenzüchtung als einzige Möglichkeit, höhere Erträge zu erzielen.
Das unerschlossene Potenzial der Biodiversität ist eine Chance für die künftige Ernährung der Menschheit. Eine vielversprechende Aussicht, denn die OECD und die Food and Agriculture Organization FAO der Vereinten Nationen geben bedenkliche Signale: Beide Organisationen prognostizieren, dass die landwirtschaftliche Produktivität in Zukunft schwächer ansteigen wird als bisher. Bei einer gleichzeitig wachsenden Weltbevölkerung würde dies eine Abnahme der Ernährungssicherheit bedeuten.
Ein internationales Forscherteam untersuchte in einer zehnjährigen Studie die Erträge von Wiesenpflanzen, die sie in Monokulturen beziehungsweise in Pflanzengemeinschaften angebaut hatten. Überraschenderweise stellten sich die Pflanzengemeinschaften als ertragreicher heraus als die Monokulturen. Aufgrund ihrer Vielfalt besetzen Pflanzenarten in Gemeinschaften sämtliche vorhandenen Nischen in einem Ökosystem. So nützen sie Bodennährstoffe, Licht und Wasser viel besser aus als Monokulturen – was schliesslich zu höheren Erträgen führt.
Ein weiterer Vorteil: Auf Pflanzen in Gemeinschaften lastet ein geringerer Schädlingsdruck als auf Pflanzen in Monokulturen. Das heisst, ein Schädling kann sich weniger ausbreiten, da er in einer vielfältigen Pflanzenwelt seine spezielle Futterpflanze nicht so leicht finden kann. Somit wirken die verschiedenen Pflanzenarten füreinander wie Schutzschilder. Der gegenseitige Schutz in der Gruppe erlaubt es den einzelnen Pflanzen, die vorhandenen Ressourcen für das Wachstum und die Produktion von Nachkommen anstatt in die Schädlingsabwehr zu investieren. Diversität bietet Schutz vor Schädlingen und ist eine Voraussetzung für die höheren Erträge von Pflanzengemeinschaften.
Die Forscher stellten weiter fest, dass sich Arten innerhalb weniger Generationen an ihre Pflanzengemeinschaften anpassen. Diese sogenannte Kurzzeit-Evolution führt dazu, dass der Ertrag in Mischungen weiter ansteigt, eine Möglichkeit mit der bisher weder in der Grundlagenforschung noch in der Pflanzenzüchtung gerechnet wurde. In diesem Anpassungsprozess spezialisieren sich die verschiedenen Arten auf ihre Stärken und verbessern so die komplementäre Ressourcennutzung in der ganzen Pflanzengemeinschaft.
Pflanzenzüchtung und Anbauverfahren sollten künftig nicht mehr auf die Verbesserung der Leistung von Monokulturen sondern von Mischungen ausgerichtet werden. Dass durch den erhofften Paradigmenwechsel gleichzeitig eine nachhaltigere Landwirtschaft gefördert wird, weil Mischungen weniger Schädlingskontrolle benötigen und Düngergaben besser ausnützen, ist ein willkommener Nebeneffekt.
Quelle: Universität Zürich


Keywords:
Landwirtschaft, Produktivität, Monokultur, Schädling

Art der Publikation:
Fachpublikation

Literatur:
Zuppinger-Dingley D., Schmid B., Petermann J. S., Yadav V., De Deyn G.B., Flynn D. F.B. (2014): Selection for niche differentiation in plant communities increases biodiversity effects. Nature. doi: 10.1038/nature13869
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13869.html

Kontaktadresse:
Prof. Bernhard Schmid
Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften
Universität Zürich
Winterthurerstr. 190
CH-8057 Zürich

bernhard.schmid@ieu.uzh.ch
Tel: +41 (0)79 681 99 36


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