PlantaGO
Die Gestaltung von Agrarsystemen, die Stickstoffverluste in die Atmosphäre und in Gewässer wirksam minimieren, bleibt eine zentrale Herausforderung für eine nachhaltige Landwirtschaft und den Umweltschutz. Stickstoff (N) ist einer der wichtigsten Nährstoffe für die landwirtschaftliche Produktion, seine Nutzungseffizienz ist jedoch gering. Biologische Nitrifikationshemmung (BNI), eine Fähigkeit, die ursprünglich bei einige tropischen Gräsern beobachtet wurde, zeigt vielversprechende Ansätze, diese N‑Verluste auf natürliche Weise zu reduzieren. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass auch Spitzwegerich (Plantago lanceolata) ein signifikantes BNI-Potenzial besitzt und damit geeignet ist, N‑Verluste in Agrarökosystemen zu minimieren. Bisherige Untersuchungen zur Wirkung von P. lanceolata auf die Nitrifikationshemmung sind jedoch inkonsistent, weshalb es wichtig ist, die genauen Wirkungsmechanismen im Zusammenspiel mit Umweltfaktoren zu untersuchen.
Das PlantaGo Projekt („Biologische Nitrifikationshemmung durch Plantago lanceolata zur Reduktion von Stickstoffverlusten in Agrarökosystemen“) untersucht, wie Spitzwegerich N-Verluste auf landwirtschaftlich genutzten Flächen reduzieren kann. Ziel des Projektes ist es zu untersuchen, inwieweit P. lanceolata durch die natürliche Produktion von Nitrifikationsinhibitoren die Nitrifikation im Boden reduzieren kann, um schädliche N₂O-Emissionen und Nitratauswaschung zu minimieren. In diesem grundlagenorientierten Forschungsprojekt sollen die biochemischen und mikrobiellen Prozesse der BNI-Eigenschaften von P. lanceolata entschlüsselt und ein Modell zur Wirkungsweise im Boden-Pflanze-Atmosphäre-System entwickelt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen helfen Spitzwegerich gezielt in Agrarsystemen einzusetzen, um N‑Verluste zu minimieren und die landwirtschaftliche Produktivität zu erhalten. Das Projekt erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL), Schweiz, der Universität Brüssel und der Universität Lüttich (Belgien), und wird finanziert vom Schweizer Nationalfonds (SNF) und dem belgischen Nationalfonds (FNRS).
An der Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Pflanzenökologie, werden mithilfe stabiler Isotopentechnik (Markierung mit 15N) verschiedene Bodeninkubationsexperimente durchgeführt. Diese Experimente zielen darauf ab, die Wirkung von BNI-aktiven Stoffen und der Pflanze selbst auf die Stickstoffdynamik im Boden zu untersuchen. Mithilfe des Ntrace-Modells werden simultane Brutto-N-Transformationsraten für verschiedene Stickstoffpools berechnet. Diese Methode ermöglicht es, direkte BNI Effekte auf die Nitrifikation von indirekten Effekten im Pflanze-Boden-System zu unterscheiden. Die Ergebnisse tragen dazu bei, die Wirkungsweise der BNI-Eigenschaften von P. lanceolata zu verstehen.