Mit Mineralien behandeltes Wasser lässt Ertrag von Pflanzen um 109,5 Prozent steigen
Mit Mineralien behandeltes Bewässerungswasser steigerte in einem Süßkartoffel-Feldversuch den Ertrag um 109,5 Prozent.
Bewässerungswasser könnte mehr leisten als Pflanzen nur mit Feuchtigkeit zu versorgen: Mit natürlichen Mineralien behandelt, soll es die Photosynthese unterstützen und Erträge steigern. © Pexels
Pflanzen bekommen jeden Tag enorme Mengen Sonnenenergie ab – nutzen davon aber nur einen kleinen Teil. Bei Nutzpflanzen sind es nach Angaben der Forscher oft nur rund zwei Prozent. Ein Team der Universität Peking versucht deshalb, nicht die Pflanze selbst zu verändern, sondern das Wasser, das sie bekommt. Natürliche Mineralien und Sonnenlicht sollen das Bewässerungswasser so beeinflussen, dass mehr Energie für die Photosynthese nutzbar wird.
Die Ergebnisse fallen je nach Kultur sehr unterschiedlich aus, teils aber erstaunlich hoch. Bei Weizen stieg der Ertrag in einem veröffentlichten Versuch um 24,7 Prozent, bei Zuckerrohr um 45,7 Prozent. In einem einzelnen Feldversuch mit Süßkartoffeln lag das Plus sogar bei 109,5 Prozent. Dieser Spitzenwert ist kein allgemeiner Effekt und lässt sich nicht auf andere Pflanzen übertragen.
Hinter dem Verfahren steht ein Team um Lu Anhuai von der Universität Peking. Im Fachjournal Earth Science Frontiers beschreiben die Wissenschaftler ihre sogenannte „Mineralwasser-Photosynthese“. Gemeint ist damit allerdings kein Mineralwasser aus der Flasche. Die Forscher behandeln Bewässerungswasser mit natürlichen Mineralien und nutzen dabei auch Sonnenlicht. Birnessit, ein natürlich vorkommendes manganhaltiges Mineral, spielt dabei eine wichtige Rolle. Auf diese Weise sollen Prozesse im Wasser verändert werden, die die Photosynthese der Pflanzen unterstützen können.
Mineralien sollen das Wasser für Pflanzen nutzbarer machen
Bei der klassischen Photosynthese absorbieren Pigmente in den Chloroplasten vor allem sichtbares Licht. Eine wichtige Aufgabe übernimmt dabei ein manganhaltiger Komplex, der Wasser spaltet und so Elektronen für die weiteren Reaktionen bereitstellt.
Lu Anhuai und seine Kollegen untersuchen zusätzlich Prozesse außerhalb der Chloroplasten. Bestimmte Mineraloberflächen können unter Sonnenlicht Energie abgeben und Wassermoleküle beeinflussen. Besonders im Blick stehen manganhaltige Strukturen, weil sie Ähnlichkeiten mit dem Mangancluster der Pflanzen aufweisen.
Die Forscher bezeichnen diesen zusätzlichen Weg als „nichtklassische Photosynthese“. Das behandelte Bewässerungswasser soll dazu beitragen, einen größeren Teil der Sonnenenergie für pflanzliche Prozesse nutzbar zu machen. Die Ertragssteigerungen lagen in den Feldversuchen meist zwischen 20 und 50 Prozent.
Die veröffentlichten Versuche liefern allerdings kein einheitliches Bild. Einige Kulturen reagieren deutlich stärker als andere.
- Weizen: bis zu 24,7 Prozent mehr Ertrag
- Zuckerrohr: bis zu 45,7 Prozent
- Süßkartoffeln: in einem Versuch 109,5 Prozent
- Reis: in neueren Versuchen bis zu 40,6 Prozent
Feldversuche testen die Methode unter sehr unterschiedlichen Bedingungen
Die Methode wird inzwischen in unterschiedlichen Regionen Chinas erprobt. Nach Angaben der South China Morning Post (SCMP) reichen die Versuchsflächen vom nordöstlichen Heilongjiang bis zur südchinesischen Insel Hainan.
Damit treffen sehr unterschiedliche Bedingungen aufeinander: kühle Regionen im Norden, warme und feuchte Anbaugebiete im Süden sowie verschiedene Böden und Kulturpflanzen. Neben Reis, Weizen, Zuckerrohr und Süßkartoffeln wurden auch Sojabohnen, Erdnüsse und Gemüse einbezogen.
Sonnenlicht verändert die Wirkung der Mineralien
Für das Verfahren ist nicht allein die Zugabe von Mineralien entscheidend. Auch Sonnenlicht gehört zum Konzept. Bestimmte Mineralien geben Infrarotstrahlung ab und können dadurch die Struktur und Eigenschaften von Wasser beeinflussen.
Die Wissenschaftler führen die beobachteten Effekte auf veränderte Prozesse im Bewässerungswasser zurück. Dadurch soll die photochemische Nutzung der Sonnenenergie erleichtert werden. Die Pflanzen selbst werden dabei genetisch nicht verändert.
Der Ansatz unterscheidet sich damit von klassischer Pflanzenzüchtung oder einer stärkeren Düngung. „Das ist ein neuer Weg“, so Lu Anhuai.
Kurz zusammengefasst:
- Mit natürlichen Mineralien behandeltes Bewässerungswasser soll Pflanzen helfen, Sonnenenergie effizienter für die Photosynthese zu nutzen.
- Die Ertragszuwächse unterschieden sich stark: Bei Weizen lagen sie bei rund 24,7 Prozent, bei Zuckerrohr bei 45,7 Prozent und in einem einzelnen Süßkartoffel-Versuch bei 109,5 Prozent.
- Der Spitzenwert von 109,5 Prozent gilt nicht allgemein; die veröffentlichten Feldversuche lagen meist zwischen 20 und 50 Prozent Mehrertrag.
Übrigens: Während chinesische Forscher Bewässerungswasser mit Mineralien verändern, setzen deutsche Projekte auf aufbereitetes Abwasser für den Pflanzenanbau. In Niedersachsen wuchsen damit bereits Tomaten für den Verkauf im Supermarkt – mehr dazu in unserem Artikel.
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