Ein Meilenstein für die Agrarforschung

Im Jahr 1978 ergriffen Landwirte und Forschende des Biolandbaus die Initiative, um eine wissenschaftliche Basis für den Vergleich verschiedener Anbausysteme zu schaffen. Was damals auf den fruchtbaren Lössböden südwestlich von Basel begann, hat sich zu einer der bedeutendsten Plattformen für die internationale Agrarforschung entwickelt. Auf dem Gelände in der Südost-Ecke des Rheingrabens wurden seither tausende Proben analysiert, hunderte Projekte realisiert und über 130 Publikationen in Fachzeitschriften veröffentlicht. In diesem Artikel beleuchten wir die wichtigsten Erkenntnisse aus 45 Jahren Forschung.

Die Architektur des Versuchs: Systeme im Härtetest

Der Name „DOK“ steht für die drei ursprünglich verglichenen Anbausysteme: Dynamisch, Organisch und Konventionell. Ziel war es, reale landwirtschaftliche Betriebe mit Ackerbau und Viehhaltung zu simulieren. Die vier Systeme im Vergleich lauten:

1. Biologisch-dynamisch (D): Dieses System richtet sich streng nach den Demeter-Richtlinien. Charakteristisch ist der Einsatz von Mistkompost und Gülle, ergänzt durch spezielle Feld- und Kompostpräparate sowie die Berücksichtigung kosmischer Konstellationen bei den Feldarbeiten.
2. Biologisch-organisch (O): Hier wird nach den Richtlinien von Bio Suisse gewirtschaftet. Als Dünger dienen einmal umgesetzter Rottemist und Gülle; Unkräuter werden rein mechanisch durch Striegel und Hacken reguliert.
3. Konventionell mit Mist (K): Dieses System repräsentiert die integrierte Produktion. Es arbeitet mit Stapelmist und Gülle, setzt aber bei Bedarf zusätzlich mineralische Dünger und chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel ein, sofern ökonomische Schadschwellen überschritten werden.
4. Konventionell, rein mineralisch (M): Seit 1985 ergänzt dieses System den Versuch, um einen viehlosen Betrieb abzubilden, der ausschließlich auf Kunstdünger angewiesen ist und keinen Mist und keine Gülle aufs Feld bringt.

Alle Systeme (außer M) sind auf eine Tierbesatzdichte von 1,4 Düngegrossvieheinheiten (DGVE) pro Hektar ausgelegt. Zudem wird in einer zweiten Stufe mit nur der halben Düngermenge (0,7 DGVE) gearbeitet, um die Düngeeffizienz bei geringem Input zu beleuchten.

Die Fruchtfolge als gemeinsamer Nenner

Um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten, nutzen alle Systeme dieselbe siebenjährige Fruchtfolge. Für Deutsche Verhältnisse ist die Fruchtfolge sehr weit, was aber nicht für die Schweiz gilt: Diese ausgedehnte Fruchtfolge ist typisch für Schweizer Viehbetriebe und beinhaltet zweieinhalb Jahre Bodenruhe unter Kleegras als Ackerfutter, das in der Schweiz „Kunstwiese“ heißt. Die einjährigen Kulturen umfassen Hackfrüchte wie Kartoffeln, Mais und Rote Beete (wird in der Schweiz und auf der Internetseite des FiBL „Randen“ genannt) sowie Getreide (Weizen) und die Körnerleguminose Soja. Im Laufe der Jahrzehnte wurde die Fruchtfolge leicht angepasst, beispielsweise durch den Ersatz von Weisskohl durch Randen oder die Einführung von Soja, um auf Krankheitsdruck oder veränderte Rahmenbedingungen zu reagieren. Zwischenfrüchte werden entweder als Gründüngung genutzt oder als Futter geerntet.

Ertragsstabilität: Bio hält Schritt

Eine der meistgestellten Fragen der Agrarökonomie betrifft die Ertragssicherheit im Ökolandbau. Die Daten aus 45 Jahren DOK-Versuch liefern hier eine differenzierte Antwort. Über die ersten drei Fruchtfolgeperioden lag der Ertrag der Biosysteme mit Hofdüngern im Schnitt 20 % unter dem der konventionellen Varianten. Interessanterweise verringerte sich dieser Abstand über sechs Fruchtfolgeperioden auf nur noch 15 %. Die Bioerträge blieben über den gesamten Zeitraum stabil, was die langfristige Tragfähigkeit dieser Methoden unterstreicht. Über die Kulturen hinweg wurden aber deutliche Unterschiede erfasst:

• Soja: Hier wurden in allen Systemen gleich hohe Erträge erzielt.
• Kleegras: Der Bio-Ertrag lag im Durchschnitt nur um 9 % niedriger.
• Weizen: Der Bioweizen erzielte rund 22 % geringere Erträge. Hier zeigte das System D in jüngerer Zeit leichte Vorteile, was möglicherweise auf die Verwendung spezieller biodynamischer Züchtungen zurückzuführen ist.
• Silomais: Der Ertrag von Silomais lag in den beiden ökologischen Varianten 12 % niedriger als im konventionellen Landbau.
• Kartoffeln: Mit einem Minus von 32 % ist dies die schwierigste Kultur für den Biolandbau. Innerhalb der Bio-Systeme schnitt die organische Variante (O) jedoch besser ab als die dynamische (D), da der gezielte Einsatz von Kupferpräparaten gegen die Krautfäule einen Mehrertrag von 15 % ermöglichte.

Der Erfolg bei Leguminosen wie Soja und Kleegras erklärt sich durch deren Symbiose mit Knöllchenbakterien, die Stickstoff direkt aus der Luft fixieren können – ein entscheidender Vorteil, wenn auf mineralischen Stickstoffdünger verzichtet wird.

Ressourceneffizienz: Weniger ist mehr

Die wahre Stärke der Biosysteme offenbart sich in der Effizienzbilanz. Die Studie zeigt, dass die Biosysteme etwa 85 % der konventionellen Erträge erwirtschaften, dabei aber Ressourcen einsparen:

1. Düngung: Die Zufuhr von Nährstoffen (Stickstoff, Phosphor, Kali) liegt in den Biosystemen um 40 % niedriger.
2. Energie: Der Energie- und Ölverbrauch ist um rund 50 % reduziert.
3. Pflanzenschutz: In den biologischen Verfahren werden im Durchschnitt 92 % weniger Pflanzenschutzmittel ausgebracht als in den konventionellen Systemen. Dabei gilt zu beachten, dass beim Versuchsstart 1978 Pflanzenschutzmittel erlaubt waren, die heute nicht mehr zugelassen sind. Damals wurden sehr hohe Aufwandmengen von 4 kg Wirkstoff je ha gefahren, die heute deutlich geringer ausfallen. Im biologisch-dynamischen Anbausystem (O) ist der Einsatz von Kupfer erlaubt, um die Kraut- und Knollenfäule im Kartoffelanbau im Zaum zu halten.

Diese drastische Aufwandreduktion schont nicht nur das Budget der Landwirte, sondern entlastet auch Gewässer und Lebensmittel von Pestizidrückständen.

Biodiversität: Mehr Leben auf und im Acker

Der Biodiversitätsverlust ist eine globale Krise, und der DOK-Versuch belegt, dass die Landwirtschaft Teil der Lösung sein kann. Da in den Biosystemen keine Herbizide eingesetzt werden, ist die Vielfalt der Begleitflora und der Samenvorrat im Boden signifikant höher als im konventionellen System K.

Aber nicht nur die Pflanzenvielfalt steigt. Die Bioparzellen beherbergen etwa doppelt so viele Laufkäfer, Kurzflügler und Spinnen wie die konventionellen Flächen. Auch die Regenwurmpopulationen waren in den konventionellen Systemen zeitweise stark beeinträchtigt. Die Forschung zeigt zudem eine faszinierende Dynamik bei den kleinsten Organismen: Während sich pilzfressende Nematoden vermehrt im rein mineralisch gedüngten System (M) fanden, förderte die organische Düngung die Anzahl und Vielfalt von bakterienfressenden Nematoden.

Zusammengefasst waren es im Ökolandbau 61 Prozent mehr Arten in der Begleitflora, 54 Prozent mehr Regenwurm-Biomasse, 89 Prozent mehr Spinnen und 38 Prozent mehr Laufkäfer als in den konventionellen Varianten.

Ein besonderes Augenmerk gilt den Mykorrhiza-Pilzen, die mit den Wurzeln der Kulturpflanzen eine Symbiose eingehen. Diese waren in Biosystemen häufiger anzutreffen und halfen dem Weizen im System D sogar, Trockenstress besser zu bewältigen. Eine vielfältige Bakteriengemeinschaft sorgt zudem dafür, dass der Boden auch in Trockenphasen aktiv bleibt und die Stickstoffmineralisierung aufrechterhält. Wie sich Bakteriengemeinschaten zusammensetzen, wurden stark durch die Intensivät des Düngens beeinflusst. Dagegen war die Zusammensetzung der Pilzgemeinschaften eher von den Unterschieden zwischen den vier Systemen beeinflusst.

Bodenfruchtbarkeit: Das Fundament sichern

Ein gesunder Boden ist die Versicherung des Betriebs gegen Erosion und Extremwetter. Die Böden der Biosysteme zeigen im DOK-Versuch eine deutlich stabilere Struktur und eine geringere Neigung zur Verschlämmung.

Ein kritischer Punkt war der pH-Wert: In den konventionellen Systemen sank dieser nach 21 Jahren unter den Sollwert von pH = 6, was eine Kalkung mit 5 Tonnen pro Hektar notwendig machte. In den Biosystemen blieb der pH-Wert stabil, eine Kalkung war nicht erforderlich.

Hinsichtlich der Humusgehalte sticht das System D hervor: Vermutlich durch die Anwendung von Mistkompost konnte es als einziges System substanziell organischen Kohlenstoff im Boden anreichern und erreichte signifikant höhere Werte als alle anderen Verfahren. Generell gilt: Ohne organischen Dünger oder bei stark reduzierter Düngung verlieren die Böden Humus.

Klimaschutz und Emissionen

Die Landwirtschaft steht unter Druck, ihre Treibhausgasemissionen zu senken. Der DOK-Versuch liefert hier klare Argumente für Öko-Systeme. Die summarischen Emissionen (CO2 und Lachgas) waren bei voller Düngung im System D um 63 % und im System O um 44 % niedriger als im konventionellen System K. Da die Emissionen im Vergleich zum konventionellen Landbau weitaus stärker gefallen sind als der Ertrag (minus 15 Prozent in den Öko-Varianten), ist der Ökolandbau auch pro dt Ertrag Klima-effizienter.

Hauptverantwortlich für diesen Unterschied ist das Lachgas (N2O), das in den konventionellen Systemen aufgrund der hohen Stickstoffdüngung in viel größeren Mengen entweicht. Zudem räumt der Versuch mit dem Vorurteil auf, dass konventionelle Systeme durch höhere Erträge mehr Kohlenstoff unterirdisch binden würden. Messungen an Weizen und Mais zeigten, dass die unterirdischen Einträge weitgehend unabhängig vom oberirdischen Ertrag sind und bei Bio-Systemen tendenziell sogar höher ausfallen. Das biologisch-dynamische System D hat als einziges über längeren Zeitraum Kohlenstoffvorräte im Boden als Humus aufgebaut und damit zusätzliches CO2 aus der Atmosphäre gebunden.

• Der vollständig DOK-Versuchsbericht zum 45. Jubiläum aus dem Jahr 2024 kann beim FiBL betrachtet und heruntergeladen werden.