Biostimulanzien und intelligente Landwirtschaft

Biostimulanzien und intelligente Landwirtschaft. Biostimulanzien werden zu einem Schlüsselelement bei der Entwicklung der intelligenten Landwirtschaft und der nachhaltigen Landwirtschaft.

Sie tragen dazu bei, die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber Stressfaktoren wie Trockenheit und Temperaturschwankungen zu erhöhen und gleichzeitig eine hohe Produktivität zu erhalten. Dank ihrer natürlichen Inhaltsstoffe tragen Biostimulanzien zur Verbesserung der Bodengesundheit und zur Verringerung des Einsatzes chemischer Düngemittel bei, was den Anforderungen an die ökologische Nachhaltigkeit in der modernen Landwirtschaft entspricht. Der Einsatz solcher Lösungen ermöglicht es den Landwirten, sich an den Klimawandel anzupassen und nachhaltige Ernten zu sichern, ohne die Umwelt zu schädigen. Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie Biostimulanzien zu einer nachhaltigen Landwirtschaft beitragen? Lesen Sie unseren Artikel, in dem wir ihre Vorteile und Anwendungen näher beleuchten!

Auf der Suche nach einer nachhaltigen und klimaresistenten Landwirtschaft hat sich ein breites Spektrum innovativer Anwendungsstrategien entwickelt. Vom Einsatz von Biostimulanzien bis hin zur Erforschung der komplexen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und ihrem Mikrobiom unter Umwelteinflüssen – sie alle zielen darauf ab, die Widerstandsfähigkeit und Produktivität zu erhöhen.

Moderne Agrarsysteme sind in hohem Maße von Agrochemikalien wie chemischen Düngemitteln und Pestiziden abhängig, um die Produktion und die Erträge zu steigern. Der wahllose Einsatz dieser Chemikalien beeinträchtigt nicht nur das Pflanzenwachstum durch die Anhäufung giftiger Verbindungen, sondern verschlechtert auch die Qualität der Pflanzen. Er beeinträchtigt auch die lebenswichtigen Eigenschaften des Bodens und führt zu geringeren Erträgen. Es ist dringend notwendig, einen ökologischen Ansatz zu entwickeln, der diese Probleme lösen und die Fruchtbarkeit und Widerstandsfähigkeit des Bodens wiederherstellen kann. Der Einsatz von Biostimulanzien auf Pflanzenbasis hat sich zu einer umweltfreundlichen und akzeptablen Methode zur Steigerung der Pflanzenproduktivität entwickelt. Biostimulanzien enthalten biologische Substanzen, die das Pflanzenwachstum auf umweltfreundliche Weise beschleunigen oder stimulieren können. Es handelt sich meist um Biodünger, die Nährstoffe liefern und die Pflanzen vor Umweltbelastungen wie Trockenheit und Salzgehalt schützen. Im Gegensatz zu Pflanzenschutzmitteln wirken Biostimulanzien nicht nur auf die Vitalität der Pflanzen, sondern haben auch keine direkten Auswirkungen auf Schädlinge oder Krankheiten. Pflanzliche Biostimulanzien verbessern die Nährstoffmobilisierung und -aufnahme, die Stresstoleranz und damit die Qualität der Pflanzen, wenn sie direkt auf die Pflanzen oder in die Rhizosphäre ausgebracht werden. Sie fördern das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen und wirken sich positiv auf den Lebenszyklus der Kulturpflanzen aus, von der Keimung bis zur Reife der Pflanzen.

Der wissenschaftlich fundierte Einsatz von Biostimulanzien schadet der Umwelt nicht und dient in erster Linie der Pflanzenernährung. Er fördert das Wachstum von Bodenmikroorganismen, was zu einer erhöhten Bodenfruchtbarkeit führt und den Pflanzenstoffwechsel verbessert. Darüber hinaus kann sich der Einsatz von Biostimulanzien positiv auf exogene Mikroben auswirken und das Gleichgewicht der Mikroflora im Bodenmilieu verändern.

Abbildung 1. Schematische Darstellung der verschiedenen Arten von Pflanzenbiostimulanzien und ihrer Wirkungsmechanismen auf Pflanzen

Pflanzen gehen von Natur aus mit vielen nützlichen Mikroorganismen zusammen, die eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung, dem Stoffwechsel, der Stressanpassung und der Gesundheit des Wirts spielen. Wirtspflanzen können selektiv Mikroorganismen anziehen, die ihnen eine Vielzahl wichtiger Funktionen bieten, um ihre Physiologie und Entwicklung an die lokale Umgebung anzupassen.

Zu den bekanntesten pflanzenwachstumsfördernden Mikroorganismen gehören Bakterien und Pilze, aber auch Archaeen und Viren können für Pflanzen von Nutzen sein. Mikroorganismen können das Pflanzenwachstum durch eine breite Palette von Wirkmechanismen fördern. Obwohl nützliche Mikroorganismen in der Regel mehr als einen dieser Mechanismen aufweisen, können sie nach ihrer primären Wirkungsweise und damit nach ihrer beabsichtigten biotechnologischen Anwendung gruppiert werden.

• Biologische Düngemittel dienen der Versorgung der Pflanzen mit Nährstoffen. Biofertilisatoren sind die umfassendste und wahrscheinlich am besten verstandene Kategorie von PGPM. Die Nährstoffaufnahme durch Biodünger umfasst in der Regel die folgenden Nährstoffe: Makronährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Kalium sowie Spurenelemente wie Eisen, Zink, Kupfer usw. Zu den Mechanismen gehören die Fixierung von atmosphärischem Stickstoff (N2) sowie die Auflösung und Mobilisierung von Nährstoffen im Boden.
• Phyto-Stimulanzien sind rhizosphärische oder endophytische Mikroorganismen, Pilze und Bakterien, die das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen beeinflussen können, indem sie den Stoffwechsel von Pflanzenhormonen beeinflussen, entweder durch die Produktion von Phytohormonen wie Auxinen, Cytokininen und Gibberellinen oder durch die Beeinflussung der Homöostase endogener Pflanzenhormone. Diese Art von PGPM erleichtert die Einpflanzung, beschleunigt das Wachstum und fördert die Vitalität der Pflanzen, kann aber auch die schädlichen Auswirkungen abiotischer Stressfaktoren abmildern.
• Bioprotektoren sind Mikroorganismen, die an der Induktion der Pflanzenresistenz gegen abiotischen Stress beteiligt sind. Es wurden mehrere spezifische Mechanismen der Pflanzenresistenz gegen Stress wie Trockenheit oder Salzgehalt vorgeschlagen, darunter flüchtige Verbindungen, Veränderungen der Wurzelmorphologie, Akkumulation von Osmolyten, Produktion von Exopolysacchariden (EPS) und Induktion von Antioxidantien.
• B Diese Mikroorganismen sind an der Sanierung von kontaminierten Böden beteiligt. Die Kontamination landwirtschaftlicher Böden mit Schwermetallen und anderen toxischen Verbindungen ist ein bedeutendes Umweltproblem, das sich stark auf die Landwirtschaft und die menschliche Gesundheit auswirkt. Mikroben in der Rhizosphäre können die Mobilität von Schwermetallen und deren Verfügbarkeit für wachsende Pflanzen durch Mechanismen wie die Freisetzung von Chelatbildnern, Versauerung und Redoxveränderungen erheblich beeinflussen.
• Biokontrollmittel (BCAs) werden zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten und -schädlingen eingesetzt. Obwohl weniger verbreitet, können Biokontrollmittel auch zur Bekämpfung invasiver Unkräuter eingesetzt werden. Zu den häufig verwendeten mikrobiellen BCAs gehören bestimmte Rhizobakterien und Pilze; aber auch Mycoviren und Bakteriophagen sind in der Lage, Phytopathogene zu bekämpfen. Wirksame Biokontrollorganismen können mit Pathogenen um verfügbare Nährstoffe konkurrieren, produzieren aber oft auch spezifische Verbindungen (z. B. Antibiotika, hydrolytische Enzyme, flüchtige Stoffe), die das Wachstum der Pathogene hemmen. Einige Rhizosphärenbakterien und -pilze können auch zur Pflanzenimmunität beitragen, indem sie die sogenannte induzierte systemische Resistenz (ISR) in der Pflanze aktivieren.

Infolgedessen werden Biostimulanzien zu einem festen Bestandteil der modernen Landwirtschaft und bieten umweltverträgliche Lösungen zur Steigerung der Ernteerträge und der Nachhaltigkeit. Durch Investitionen in ihren Einsatz verbessern die Landwirte nicht nur ihre Produktivität, sondern tragen auch zum Erhalt der natürlichen Ressourcen für künftige Generationen bei.