Der Kartoffelzystennematode ist ein gefährlicher Schädling. Diese mikroskopisch kleinen Würmer leben im Boden, dringen in die Wurzeln junger Kartoffelpflanzen ein und verringern den Ertrag um 70 %. Sie sind auch schwer wieder loszuwerden: Die Eier sind geschützt im Körper des Weibchens, das sich nach dem Tod in eine Zyste verwandelt, die jahrelang im Boden verbleiben kann.
Neueste Forschungen haben gezeigt, dass eine einfache Papiertüte aus Bananenfasern verhindert, dass Zystennematoden schlüpfen und Kartoffelwurzeln finden. Die neue Methode steigerte die Erträge in Versuchen auf kleinen Farmen in Kenia um das Fünffache.
„Das ist ein wichtiger Teil der Arbeit“, sagt Graeme Thiele, Forschungsdirektor am International Potato Center. Aber „es gibt noch viel zu tun, um dies von einem guten Fund in eine echte Lösung für die Landwirte in Ostafrika zu verwandeln“, warnt er.
Bodennematoden sind ein Problem für viele Arten von Kulturpflanzen. Für Kartoffeln ist der Goldnematode (Globodera rostochiensis) eine weltweite Bedrohung. Pflanzen mit infizierten, beschädigten Wurzeln haben gelbliche, welke Blätter. Diese Kartoffeln sind kleiner und oft stark beschädigt, sodass sie nicht verkauft werden können. In gemäßigten Ländern kann der Fadenwurm bekämpft werden, indem Kartoffeln mit anderen Feldfrüchten ausgetauscht, der Boden mit Pestiziden besprüht und Sorten gepflanzt werden, die gegen die Infektion resistent sind.
Diese Ansätze sind in vielen Entwicklungsländern noch nicht anwendbar, teilweise weil Pestizide teuer sind und resistente Kartoffelsorten in tropischen Klimazonen nicht verfügbar sind. Darüber hinaus zögern Kleinbauern, die mit dem Verkauf von Kartoffeln gutes Geld verdienen können, oft, Kartoffeln abwechselnd mit weniger wertvollen Feldfrüchten anzupflanzen.
In Kenia hat der Kartoffelzystennematode sein Verbreitungsgebiet erweitert und gedeiht. „Die Nematodendichte ist unglaublich hoch“, sagt Danny Coyne, Nematodenexperte am International Institute of Tropical Agriculture. Dies führt zu einem zusätzlichen Problem des Biodiversitätsverlusts, da Kartoffelbauern Wälder roden, um neue nematodenfreie Felder zu schaffen.
Die Idee, dass Bananenpapier Landwirten helfen könnte, ihren Boden von Nematoden zu befreien, reicht mehr als 10 Jahre zurück. Forscher der North Carolina State University suchten nach einer Möglichkeit, Landwirten in Entwicklungsländern bei der sicheren Verabreichung kleiner Dosen von Pestiziden zu helfen. Sie experimentierten mit verschiedenen Materialien und fanden heraus, dass Papier aus Bananen am besten funktionierte. Seine röhrenförmigen, porösen Fasern geben Pestizide mehrere Wochen lang langsam an den Boden ab, bevor sie sich auflösen. Zu diesem Zeitpunkt hat sich die Pflanze so weit entwickelt, dass sie selbst im Falle einer Infektion bereits ein gesundes Wurzelsystem hat.
In Feldversuchen fügten die Forscher dem Papier Abamectin hinzu, ein Pestizid, das Nematoden tötet. Als Kontrolle pflanzten sie auch Kartoffeln in Bananenpapier ohne Abamectin. Zu ihrer Überraschung schnitten diese Pflanzen fast so gut ab wie Pflanzen in Pestizid-behandeltem Papier. Coyne teilte dieses rätselhafte Ergebnis mit einem Kollegen, einem Umweltchemiker namens Baldwin Torto, der am International Center for Insect Physiology and Ecology Wechselwirkungen zwischen Schädlingen und Pflanzen untersucht.
Zusammen mit Juliet Ochola, jetzt Doktorandin an der North Carolina State University, führte Torto einige Experimente durch, um herauszufinden, was vor sich ging. Sie fanden heraus, dass Bananenpapier Schlüsselverbindungen enthält, die von den Wurzeln junger Kartoffelpflanzen ausgeschieden werden, von denen einige Bodenmikroben anziehen, die der Pflanze zugute kommen. Auch Nematoden haben gelernt, diese Verbindungen wahrzunehmen. Einige, wie Alpha-Chaconin, sind das Signal für das Schlüpfen von Nematodeneiern. „Wenn viele von ihnen gleichzeitig schlüpfen, können sie die Zysten öffnen“, sagt Ochola. Nach dem Schlüpfen spüren die jungen Nematoden die Verbindungen und finden damit zarte Kartoffelwurzeln.
Bananenfasern absorbieren 94 % der Verbindungen, fanden Ochola und Kollegen. Als sie die Nematodeneier Exsudat mit Papier aussetzten, wurde die Schlupfrate im Vergleich zu Kontrollen um 85 % reduziert, berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Sustainability. Andere Experimente haben gezeigt, dass geschlüpfte Nematoden mit viel geringerer Wahrscheinlichkeit papierbedeckte Kartoffelwurzeln finden.
Auf von Nematoden befallenen Feldern in Kenia zeigten Coyne und Kollegen, dass das Pflanzen von Kartoffeln, die in einfaches Bananenpapier gewickelt waren, den Ertrag im Vergleich zum Pflanzen ohne Papier verdreifachte. Eine winzige Dosis Abamectin in Papier – nur fünf Tausendstel dessen, was normalerweise auf den Boden gesprüht wird – erhöhte den Ertrag um weitere 50 %. Vermutlich werden alle Nematoden, die auf Kartoffeln landen, durch Abamectin abgetötet.
Jetzt finden Forscher heraus, wie man Papier zum Einwickeln bekommt und Kartoffeln für Bauern in Ostafrika anbaut. Bananenplantagen in Kenia und den umliegenden Ländern könnten Fasern liefern, die jetzt als Abfall weggeworfen werden. Die Papiermacher könnten dann Tüten herstellen. Laut Coyne wird die größte Herausforderung darin bestehen, die Landwirte davon zu überzeugen, das Papier selbst zu kaufen.
Sobald die Landwirte die Beutel ausprobiert haben, sagen die Forscher, dass sie feststellen werden, dass sie einfach zu verwenden sind. „Einfach einpacken und einpflanzen“, sagt Ochola.
Das Verpacken großer Mengen Kartoffeln wäre jedoch immer noch arbeitsintensiv, bemerkt Isabelle Conceicao, Nematodenexpertin an der Universität von Coimbra. Wenn eine Kartoffelverpackungsmaschine entwickelt wird, könnte der Ansatz vielleicht auf größere landwirtschaftliche Betriebe mit mechanischen Pflanzmaschinen angewendet werden.