Zwischenfrüchte als Alleskönner

Der Anbau von Zwischenfrüchten hat viele Vorteile, von Humusaufbau, Förderung des Bodenlebens und der Biodiversität über Erosionsschutz und Unterdrückung von Unkräutern bis hin zur Verbesserung der Bodenstruktur und -fruchtbarkeit. Die Effekte auf den Boden werden häufig unterschätzt. Denn nur mit einer guten Bodenstruktur kann sich die Pflanze ausreichend mit Wasser und Nährstoffen versorgen. Was Zwischenfrüchte wirklich leisten können, zeigten die Vorträge beim Fachtag Ökolandbau des Kompetenzzentrums Ökologischer Landbau vom DLR Rheinhessen-Nahe-Hunsrück.

Extreme Niederschläge durch den Klimawandel treten häufiger auf, die Wassermassen können aufgrund von verdichteten Böden nicht abfließen, dadurch entstehen Bodenerosionen, Wasserspeicher können nicht aufgebaut werden und bei Trockenheit haben die Pflanzen kaum eine Möglichkeit, Wasser aus dem Boden zu ziehen. Eine mögliche Lösung: der Anbau von Zwischenfrüchten. Denn diese Pflanzen sind wahre Alleskönner.

Im ökologischen Landbau sind Zwischenfrüchte in den Fruchtfolgen bereits feste Bestandteile, im konventionellen Bereich ist das häufig noch nicht der Fall. Um Erosionen vorzubeugen, werden aber mittlerweile über den Winter Zwischenfrüchte angepflanzt. Andrea Beste vom Institut für Bodenschutz und Ökologische Agrarkultur sprach sich dafür aus, dass auch mehr konventionell wirtschaftende Landwirte über den Anbau von Zwischenfrüchten nachdenken sollten. Denn aus dem Zwischenfruchtanbau kann man eine Vielzahl an Vorteilen ziehen:

• Erosionsschutz
• Unterdrückung von Unkräutern
• Leguminosen können teilweise die Stickstoffdüngung übernehmen
• Zwischenfrüchte erhöhen die Artenvielfalt und die natürliche Widerstandsfähigkeit der Nachfrüchte durch mikrobe Nützlinge im Boden.

Generell lässt sich eine gute Bodenstruktur eben nicht technisch herstellen. Ausreichend Bodenporen entstehen nur durch biologische Prozesse, die durch den Anbau von Zwischenfrüchten angetrieben werden.

Auswirkungen auf die Bodenstruktur

Stephan Peth, Professor für Bodenbiophysik am Institut für Bodenkunde der Leibniz Universität in Hannover, untersuchte, wie sich die Bodenstruktur durch den Anbau von Zwischenfrüchten verändern lässt. Dabei geht es vor allem um die Prozesse, die zwischen der Wurzel und dem Boden ablaufen. Denn die Durchwurzelung des Bodens bestimmt die Bodenstruktur maßgeblich.

Wurzeln hinterlassen Hohlräume im Boden, je mehr Wurzeln wachsen und je tiefer sie reichen, desto positiver sind die Einflüsse auf die Bodenstruktur. Die gebildeten Hohlräume übernehmen beispielsweise den Transport von Wasser und die darin gelösten Nährstoffe hin zu den Pflanzen. Wenn es zu trocken ist, müssen die Wurzeln reagieren und wachsen tiefer in den Boden, um an Wasser zu kommen. Wenn es im Unterboden ab circa 40 Zentimeter Tiefe je nach Maschineneinsatz zu Verdichtungen kommt, kann die Wurzel dem Wasser nicht nachwachsen. Das führt zu Wasserstress, was sich auch in den Erträgen widerspiegelt.

Mehr als 40.000 Kubikkilometer Wasser pro Jahr zirkulieren durch Wurzeln, was dem zweifachen Volumen der Ostsee entspricht. Gerade die Grobporen im Boden sind wichtig, um einen Wasserüberschuss abtransportieren zu können. Deshalb sollten diese Poren möglichst erhalten bleiben. Bei zu starker Belastung werden sie aber instabil. In den Poren leben auch Bodenorganismen, die Nährstoffe für die Pflanzen zugänglich machen. Die meisten Nährstoffe liegen als Minerale eingeschlossen im Boden vor und können erst nach der Umsetzung durch die Organismen von den Wurzeln aufgenommen werden. Außerdem bieten die Poren den Wurzeln Platz, um möglichst energiesparend wachsen zu können.

Wie schnell organische Substanz im Boden umgesetzt werden kann, hängt ebenfalls von der Bodenstruktur ab. Die Organismen mineralisieren organische Substanz, dabei werden CO₂ und Exsudate produziert, die die Bodenpartikel miteinander verkleben und so die Bodenstruktur stabilisieren. Damit wird auch organische Substanz wie zum Beispiel Pflanzenreste eingeschlossen und lange im System gehalten. Frische organische Substanz wird in ein bis zwei Jahren abgebaut, eingeschlossen kann sie bis zu 400 Jahre im Boden verbleiben – und somit auch einen fruchtbaren Boden erhalten.

Bodenstruktur im Unterboden

In einem weiteren Feldversuch untersuchte Stephan Peth, ob sich mit dem Anbau von Zwischenfrüchten auch die Bodenstruktur im Unterboden verbessern lässt. Eigentlich werden die meisten Nährstoffe aus dem gepflügten Oberboden gezogen. Im Versuch wurde Luzerne als tiefwurzelnde Pflanze über drei Jahre hinweg angebaut. Verglichen wurde dies mit einjährig angebautem Rohr-Schwingel, der nur oberflächliche Wurzeln bildet. Peth zog Bodensäulen und untersuchte mit Röntgenstrahlen, wie dicht das Wurzelwerk der jeweiligen Pflanzen ausgebildet war. Es zeigte sich, dass die Wurzeln den oberen Boden stark durchwurzeln, aber erst tiefer in den Boden wachsen, wenn sie Risse oder grobe Poren finden. Luzerne hat als Tiefwurzler im Vergleich zu Rohrschwingel einen deutlich höheren Anteil an groben Bioporen im Unterboden generiert. „Durch die Anbaudauer von drei Jahren hat sich im Boden etwas verändert, recht deutlich im Grobporenbereich“, erklärt Peth. Das heißt, mit Vorfrüchten beziehungsweise deren Durchwurzelung lässt sich die Bodenstruktur beeinflussen, auch im Unterboden.

Welche Zwischenfrüchte eignen sich?

Um zu schauen, welche Zwischenfrüchte hierfür am besten geeignet sind, führte Stefan Peth gemeinsam mit Wissenschaftlern der Uni Bonn einen weiteren Feldversuch durch. Sie bauten verschiedene Zwischenfrüchte als Reinsaaten an, wie Ölrettich, Phacelia, Blaue Lupine, Grünroggen, Sandhafer und Inkarnatklee. Zusätzlich wurden Mischungen aus diesen Zwischenfrüchten angebaut, um zu schauen, ob sich die verschiedenen Wurzelsysteme auch kombinieren und so die Durchwurzelung und Nährstoffaufnahme im Boden weiter optimieren lassen. Als Kontrolle diente eine Brache.

Durchweg konnte bei allen Zwischenfrüchten festgestellt werden, dass der Boden im Bereich der Pflugsohle deutlich weniger Verdichtungen aufzeigte als bei der Kontrolle. Gleichzeitig nahm das Volumen der Bodenporen zu und es waren mehr Poren im Boden zu finden. Somit konnte der Anbau von Zwischenfrüchten auch geschädigte Bodenstrukturen wiederherstellen.

Genauso verhielt es sich mit der Sauerstoffversorgung im Boden, die gerade für Wurzeln und Organismen wichtig ist, um Nährstoffe umzusetzen und zu mineralisieren. Hierbei gab es zwar keine extremen Unterschiede zur brachliegenden Fläche, allerdings konnte eine Tendenz hin zu einer verbesserten Versorgung beim Anbau der Zwischenfrüchte festgestellt werden, vor allem im Unterboden.

Wasserleitfähigkeit im Boden

Auch die Wasserleitfähigkeit des Bodens wurde verbessert, sowohl im Bereich der Pflugsohle als auch im Unterboden. Durch das veränderte Porensystem aufgrund der besseren Durchwurzelung konnte das Wasser besser aufgenommen und genutzt werden. So verschlämmt auch die Bodenoberfläche weniger, da das Wasser durch die Poren abgeführt wird und auch kein Boden erodiert. „Hier zeigt sich, dass die Zwischenfrüchte einen positiven Effekt haben, da hier durchgängig grobe Poren bis an die Oberfläche vorhanden sind“, sagt Peth. In Zeiten des Klimawandels, Trockenzeiten, extremer Niederschläge und daraus resultierenden Erosionen ist dies ein wichtiger Faktor im Pflanzenbau.

Doch auch für das Bodenleben und somit die Fruchtbarkeit des Bodens sind Zwischenfrüchte ratsam. Wurzelausscheidungen und absterbende Wurzelteilen sind Futter für die Bodenorganismen. Das heißt, mit der Wurzelmasse nimmt auch die mikrobielle Bodenmasse zu. Hierbei sind vor allem viele feine Wurzeln vorteilhaft, um das Bodenvolumen intensiv zu durchdringen.

Was Pfahlwurzeln können und was nicht

Deshalb sollten nicht nur Zwischenfrüchte mit Pfahlwurzeln angebaut werden, meint die Agrarwissenschaftlerin Andrea Beste: „Feinwurzler werden oft unterschätzt, weil wir ihnen keine physikalische Kraft zubilligen, weil wir uns nicht vorstellen können, dass Feinwurzeln aktiv lockern können.“ Im Zusammenspiel mit den Bodenorganismen können sie das aber sehr wohl.

„Pfahlwurzler sind ok und haben ihre Aufgaben, aber Reinsaatmischungen aus Pfahlwurzlern bringen uns nur einen Bruchteil der Effekte, die uns vielfältige Gemenge bringen können“, erklärt Beste weiter. Deshalb ist der Anbau im Winter von Rübsen oder Senf als Erosionsschutz zwar in Ordnung, darüber hinaus lässt sich der Boden aber mit Zwischenfruchtgemengen noch deutlich weiter verbessern. Nutzpflanzen sind auf Wachstum und Ertrag gezüchtet, haben entsprechend nur einen geringen Wurzelspielraum, der den Boden nur schwer lockern kann. Dies lässt sich mit Zwischenfrüchten und damit einer verbesserten Bodenstruktur ausgleichen, ein weiterer Vorteil der Alleskönner-Pflanzen. Einer von sehr vielen.