Optimization of Soil and Foliar Zinc and Iron Application for Enhanced Growth and Yield of Mungbean under Agronomic Biofortification in an Arid Region

In vielen Teilen der Welt verlassen sich die Menschen stark auf eine Ernährung aus Getreide und Hülsenfrüchten, die hervorragende Quellen für Energie und Proteine sind. Diese Lebensmittel enthalten jedoch oft nicht genügend Mengen an essenziellen Spurenelementen wie Eisen und Zink. Wenn der Boden selbst arm an diesen Nährstoffen ist, können die darin wachsenden Pflanzen nicht genug davon aufnehmen, um ihre Samen nahrhaft zu machen, was zu einem Zustand führt, der bei den Menschen, die sie essen, oft als „versteckter Hunger“ bezeichnet wird. Dies gilt insbesondere für aride Regionen, in denen der Boden alkalisch ist, was bedeutet, dass er einen hohen pH-Wert hat, der diese lebenswichtigen Mineralien festhält und sie für die Pflanzenwurzeln unzugänglich macht. Um dies zu lösen, haben Wissenschaftler eine Strategie namens agronomische Biofortifikation entwickelt. Anstatt darauf zu warten, dass der Boden die Nährstoffe auf natürliche Weise bereitstellt, führen die Landwirte diese direkt der Nutzpflanze zu. Dies kann geschehen, indem Mineralien dem Boden hinzugefügt werden oder indem eine Nährstofflösung direkt auf die Blätter gesprüht wird, wodurch die Pflanze sie schnell aufnehmen kann. Das Ziel ist es, sowohl die Menge der produzierten Nahrung einer Pflanze als auch die ernährungsphysiologische Qualität ihrer Samen zu steigern.

Forscher in den ariden westlichen Ebenen von Rajasthan, Indien, machten sich daran, den effektivsten Weg zu finden, um diese Nährstoffe an die Mungbohne abzugeben, eine kurzlebige Hülsenfrucht, die aufgrund ihres hohen Proteingehalts oft als „Fleisch des armen Mannes“ bezeichnet wird. Sie führten ein Feldexperiment über zwei Anbausaisons durch, um zu testen, wie verschiedene Methoden der Zugabe von Eisen und Zink das Wachstum und den Ertrag der Kulturpflanze beeinflussten. Das Team arbeitete mit zwei verschiedenen Mungbohnen-Sorten, von der eine für ihre kürzere Wachstumsperiode bekannt ist und die andere, die etwas länger braucht, um zu reifen. Sie unterteilten ihr Feld in Abschnitte, um eine Kombination von Behandlungen zu testen. Für Eisen verglichen sie das Unterlassen jeglicher Maßnahmen mit der Anwendung einer spezifischen Menge Eisensulfat in den Boden, gefolgt vom Besprühen der Blätter mit einer verdünnten Eisenlösung zu zwei kritischen Zeitpunkten: wenn die Blüten zum ersten Mal erschienen und wenn sich die Schoten zu bilden begannen. Für Zink testeten sie eine Reihe von Ansätzen, einschließlich des Nichtstuns, der Zugabe von Zinksulfat zum Boden und der Verwendung eines speziellen bakteriellen Inokulums, das hilft, Zink im Boden zu lösen, alles kombiniert mit Blattspritzungen.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Art und Weise der Nährstoffapplikation genauso wichtig war wie die Menge, die verwendet wurde. Die Forscher fanden heraus, dass die Mungbohnen-Sorte GM-4 konsequent die andere Sorte, GM-7, übertraf, indem sie höher wuchs und mehr Biomasse produzierte. Die signifikantesten Gewinne kamen jedoch durch die spezifische Kombination der Behandlungen. Die Pflanzen, die eine moderate Menge Eisen erhielten, die dem Boden zugeführt und gefolgt von zwei Blattspritzungen wurde, wuchsen deutlich höher und entwickelten mehr Verzweigungen als jene, die kein Eisen oder eine höhere Dosis ohne die Spritzungen erhielten. Ähnlich verhielt es sich bei Zink: Der erfolgreichste Ansatz beinhaltete die Behandlung der Samen mit einer zinklösenden Bakterienkultur, die Anwendung einer moderaten Menge Zinksulfat in den Boden und das Besprühen der Blätter mit einer Zinklösung. Diese integrierte Methode produzierte die höchsten Pflanzen, die meiste Trockenmasse und die höchste Anzahl an Verzweigungen.

Bei der endgültigen Ernte waren die Vorteile dieser Behandlungen deutlich sichtbar. Die Parzellen, die die kombinierten Zink- und Eisenbehandlungen erhielten, lieferten signifikant mehr Samen und Stroh als die unbehandelten Parzellen. Der höchste aufgezeichnete Samenertrag lag bei über 1.000 Kilogramm pro Hektar, was eine beträchtliche Steigerung gegenüber den Kontrollgruppen darstellte. Die Studie demonstrierte, dass es nicht ausreichte, einfach mehr Dünger hinzuzufügen; vielmehr waren der Zeitpunkt und die Methode der Anwendung entscheidend. Die Kombination aus Bodenapplikation und Blattspritzung ermöglichte es den Pflanzen, auf Nährstoffe zuzugreifen, wenn sie sie am dringendsten benötigten, wodurch die Einschränkungen des alkalischen Bodens überwunden wurden. Die Forschung legt nahe, dass für Landwirte in ähnlichen trockenen, alkalischen Regionen die Verwendung einer spezifischen Mungbohnen-Sorte zusammen mit einer maßgeschneiderten Strategie zur Anwendung von Eisen und Zink sowohl die Menge der Ernte als auch den Nährwert der Samen erheblich verbessern kann, was einen praktischen Weg zu besserer Ernährungssicherheit bietet.