SymbioThyme: Einsatz von wurzelsymbiotischen Mikroorganismen zur Steigerung der Trockenstresstoleranz von Arzneipflanzen am Beispiel von Thymian; AP 4 Drohnen-Fernerkundung/ AP 6 Statistische Auswertung

Ziel des Vorhabens ist, die Trockenstresstoleranz von Thymian im Jugendstadium durch Rhizosphären-kompetente und wurzelsymbiotische Mikroben zu verbessern. Solche Pilze und Bakterien erhöhen die Verfügbarkeit von Nährstoffen und Wasser in der Rhizosphäre und fördern die Bodenaggregatbildung sowie den Verdunstungsschutz. Die Verbesserung der Trockenstresstoleranz des Thymians ist erforderlich, da er zum Keimen und Auflaufen ausreichende Frühjahrsniederschläge benötigt, die in den letzten Jahren immer mehr nachgelassen haben. Dies stellt eine bedrohliche Situation für den Thymiananbau dar, die unter Berücksichtigung von Klimaprognosen dringend notwendiger Lösungskonzepte bedarf. ktur - Ländliche Wege in der Agrarlandschaft (FKZ: 3518 81 1600)
Im Projekt sollen vorteilhafte mikrobielle Stämme (z.B. Bacillus sp. und/oder Trichoderma sp.) aus der Stammsammlung der Hochschule Anhalt (AG IBAS) verwendet und Kosten/Nutzen-Kalkulationen erstellt werden. Dafür sind in der vorgesehenen Projektlaufzeit drei Feldversuche mit Thymian und formulierten Inokula geplant (Agrargenossenschaft Calbe, Majoranwerk Aschersleben). Während der Vegetationsperioden erfolgen Befliegungen der Versuchsfelder mit einem Multikopter-System, um den Trockenstressstatus der Jungpflanzen zu ermitteln. Gleichzeitig wird der Bodenwassergehalt mittels Tensiometer und die Chlorophyll a-Fluoreszenz mittels Pocket PEA bestimmt. Parallel werden Boden-, Wurzel- und Blattproben entnommen, um die Besiedlungsdichte der Wurzeln zu ermitteln (DNA-Isolation, qPCR) und den Gehalt sowie die Zusammensetzung der ätherischen Öle zu überprüfen (GC-FID/MS). Die Analyse von Bodenproben dient der Erfassung des Nährstoffentzugs. Mit der Ernte werden zudem die üblichen Parameter (Ertrag, Proteingehalt, NPK Nährstoffgehalt) bestimmt.
Forschungsvorleistungen zur Toleranz von Kulturpflanzen gegenüber abiotischem (Trockenheit, Hitze, Nährstoffmangelsymptome) und biotischem Stress (Pathogene, Parasiten) sind grundlegende Voraussetzungen für eine reproduzierbare, standardisierte Qualität pflanzlicher Produkte. Ausgehend vom Wuchsstandort besitzen die wertgebenden ätherischen Ölkomponenten von Arzneipflanzen wie Thymian eine große Variabilität in ihrer Zusammensetzung (Hoppe 2018). In diesem Zusammenhang spielt ein kontrolliertes Umfeld zur Erzeugung der Rohstoffe unter definierten Bedingungen eine maßgebliche Rolle (Alleinstellungsmerkmal von Verarbeitungsfirmen). Bei geringen Niederschlägen im Frühjahr kann die Etablierungsrate der Thymian-Jungpflanzen unter 50 % sinken. Dies ist ökonomisch wegen der hohen Saatgutkosten besonders problematisch (ca. 400 €/ha). Zur Lösung dieser Probleme stellen anbautechnische Maßnahmen, wie die Applikation nützlicher Mikroorganismen, zeitsparende Alternativen zu langwierigen züchterischen Maßnahmen dar. Mit den im Vorhaben gewonnenen Erkenntnissen sollen der Landwirtschaft zudem Potenziale aufgezeigt werden, die Thymian-Anbaufläche kostengünstig, bei Stabilisierung der Erträge auch in trockenen Jahren, zu erweitern und damit den Marktanteil weiter zu erhöhen. Dies entspricht zudem dem Aktionsplan der Bundesregierung zur stofflichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe vom August 2009, welcher das Ziel hat, den gegenwärtigen Anbauumfang von Arznei- und Gewürzpflanzen bis 2020 auf 20.000 ha zu erhöhen.
Die AG Fernerkundung und Geoinformatik übernimmt Auswertung der UAV-Aufnahmen sowie statistische Analysen. Aus den Thermalaufnahmen im Wellenlängenbereich 7,5-13 µm sowie den Nahinfrarotaufnahmen zwischen 1,6 und 2,4 µm können die Chlorophyll- (Wasseraufnahme) und P-Fluoreszenz (Phosphataufnahme) ermittelt und Rückschlüsse auf die Wasser und Nährstoffversorgung der Jungpflanzen gezogen werden. Die Biomasseentwicklung wird anhand mosaikierter Orthophotos sowie mittels SfM (Structure from Motion) aus 3D Punktwolken abgeleitet. Die Ergebnisse der Drohnenfernerkundung werden mit Bodenfeuchtmessungen (Tensiometer) sowie Chlorophyll-Fluoreszenz Messungen (Pocket PEA) im Feld abgesichert.