In der intensiven Landwirtschaft werden meist große Mengen von nitrathaltigen Düngemitteln eingesetzt. Zwar verbrauchen die Pflanzen einen Teil des Nitrats, doch was im Boden nicht durch Denitrifikation abgebaut wird, gelangt ungefiltert ins Grundwasser und die umliegenden Flüsse und Seen. Damit belastet das überschüssige Nitrat auch das Trinkwasser.
Reinigende Wirkung unterschätzt
Neben der ausgebrachten Menge an Dünger, den Pflanzen und der Bodenbeschaffenheit könnte es aber noch weitere Faktoren geben, die beeinflussen, wie viel Nitrat ins Grundwasser übergeht. Einer davon sind die kleinen Wassergräben und Bäche am Rande mancher Äcker. Denn sie funktionieren als Drainagen, die das Wasser aus landwirtschaftlichen Nutzflächen auffangen und wieder abfließen lassen, und stellen damit ein Bindeglied im Wasserkreislauf dar. Diese vom Menschen geschaffenen oder umgestalteten Gewässer am Rand von Äckern können bis zu 70 Prozent des Wassers in landwirtschaftlichen Einzugsgebieten einsammeln.
Aber wie beeinflussen die ackernahen Fließgewässer dabei die Wasserqualität? Dieser Frage haben sich Zhe Wang von der Universität Bayreuth und seine Kollegen gewidmet. Sie analysierten dafür das Sediment eines Baches, der von landwirtschaftlichen Nutzflächen beeinflusst wird. Zum einen bestimmten sie die Stellen, an denen Wasser zu- oder abfloss, und zum anderen identifizierten sie, welche charakteristischen Bakterienarten sich im Bachbett ansammelten und wie dies den Nitratgehalt beeinflusste.
Nitrat-“Fresser” verschiedener Arten gefunden
Die Bilanz der kleinen Gewässer fiel dabei um einiges positiver aus als gedacht: „Der Anteil, den diese Bäche an der Reinigung des Wassers haben, ist von der Forschung bisher deutlich unterschätzt worden“, berichtet Seniorautor Tillmann Lüders von der Universität Bayreuth. Wie sich zeigte, besiedeln Unmengen von nitratabbauenden Mikroorganismen das Bachbett der untersuchten Gewässer. „Sie reduzieren umweltschädliches Nitrat zu gasförmigem Stickstoff“, erklärt Lüders. Bei diesem auch als Nitratatmung bezeichneten Prozess kann der Stickstoff in die Atmosphäre entweichen und belastet nicht weiter die Böden und das Grundwasser. Bakterien, die auf diese klassische Art und Weise Nitrat abbauen, fanden sich laut dem Forschungsteam vor allem an den Stellen im Bach, wo überwiegend Wasser in die Umgebung abfloss.
An den Zuflussstellen fanden die Forschenden hingegen vermehrt sogenannte chemolithoautotrophe Nitratabbauer der Gattungen Sulfuricurvum und Thiobacillus. Diese Schwefelbakterien sind in der Lage, Schwefel zu oxidieren. Dafür verwenden sie jedoch nicht wie sonst üblich Luftsauerstoff, sondern das Nitrat. Auch bei dieser Reaktion wird demnach Nitrat abgebaut und kann als molekularer Stickstoff in die Atmosphäre entweichen. Die in den Feldbächen gefundene Artenvielfalt an nitratabbauenden Bakterien weist daraufhin, dass die Zirkulationsprozesse von Stickstoff und Schwefel im Bachbett eines landwirtschaftlich genutzten Fließgewässers gekoppelt sind, vermuten Wang und seine Kollegen. Fest steht jedenfalls: Die Bäche in der Nähe von Ackerflächen spielen eine wichtige Rolle beim Abbau des überschüssigen Nitrats.
