In Zusammenarbeit mit: Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.
20.08.2020

Auf lange Sicht

Biomasse Bodenfruchtbarkeit Landwirtschaft Nachhaltigkeit
Der Langzeitversuch am ZALF aus der Vogelperspektive. © Marc Wehrhan | ZALF
Der Langzeitversuch am ZALF aus der Vogelperspektive. © Marc Wehrhan | ZALF

Text: HEIKE KAMPE

Wer Felder bewirtschaftet, muss oft Jahre im Voraus wichtige Entscheidungen treffen. Welche Feldfrüchte werden in welcher Reihenfolge angebaut, wie der Boden bearbeitet? Wann wird gesät, wann geerntet, und sollen die Felder beregnet werden? Das Landmanagement bestimmt, wie hoch die Ernte und auch, wie gesund der Boden ist. Über die Langzeitwirkung dieser Ent­scheidungen gibt es in der Praxis schon recht viele Erfahrungen, in wissenschaftlichen Langzeitversuchen nachgewiesene Fakten aber wenige. Ein Forschungsteam arbeitet in Brandenburg seit 2008 daran, diese Wissenslücken für den Maisanbau Stück für Stück zu schließen.

Es ist ein ungewöhnlich langer Feldversuch, den der Agraringenieur Johannes Hufnagel auf den Versuchsflächen des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V. in Müncheberg im Jahr 2008 angestoßen hat. Auf 24 verschiedenen Versuchsfeldern, zusammengenommen mehr als drei Hektar groß, untersucht sein Team, wie verschiedene Anbaumethoden von Mais unter anderem Ernteerträge und Bodeneigenschaften über mehrere Jahre hinweg beeinflussen. Wie wirken sich Beregnung, Pflügen und verschiedene Fruchtfolgen aus? Was passiert, wenn sie weggelassen werden?

»Langzeitfeldversuche gibt es schon lange, sie haben aber mit dem Aufkommen chemischer Agrarprodukte abgenommen«, erklärt Hufnagel. Mit dem Einsatz von synthetischen Düngern und Pflanzenschutzmitteln trat die Notwendigkeit von längeren Fruchtfolgen in den Hintergrund und damit auch das Wissen darüber. In den letzten Jahrzehnten rückte jedoch zunehmend die Nachhaltigkeit von landwirtschaftlicher Produktion in den Fokus – und damit auch Fragen zu den langfristigen Auswirkungen auf Boden, Grundwasser und Biodiversität.

Im Langzeitversuch am ZALF steht nun ein erster Zwischenstand an: eine Aufgabe, die sein Kollege, der Agrarforscher Thanh-Hien Huynh, übernimmt. Der Mais wurde hierbei ganz bewusst als Testobjekt ausgewählt. »Zwischen 2005 und 2010 entstanden viele neue Biogasanlagen und Mais wurde auf immer mehr Flächen angebaut«, begründet Huynh. Die Nutzpflanze hat besonders hohe Biomasseerträge, ist leicht anzubauen und vergleichsweise wenig krankheitsanfällig, wenn sie wiederholt hintereinander angebaut wird. Landwirtinnen und Landwirte nutzen sie deshalb gern als Energiepflanze, also für die Nutzung etwa in Biogasanlagen. Aus der Praxis sind aber auch negative Auswirkungen bekannt, wenn Mais Jahr für Jahr auf der gleichen Flächen angebaut wird. Mit seiner Ernte wird überdurchschnittlich viel Biomasse vom Feld abgefahren, was den Humusgehalt im Boden sinken lassen kann. Dieser ist jedoch wichtig für Bodengesundheit und -fruchtbarkeit. Die für den Maisanbau notwendigen schweren Maschinen verdichten den Boden und die weit ausgedehnten Monokulturen verringern die Artenvielfalt. Nach einigen Jahren, so die Erfahrung aus der Praxis, können die Erträge auf den Feldern deshalb sinken oder nur mit steigendem Chemieeinsatz stabil gehalten werden.

Beregnungsbrücke über den Maispflanzen des Langzeitversuchs am ZALF: Die selbstfahrende, GPS­-gesteuerte Anlage versprüht das Wasser nicht wie herkömmliche Anlagen, sondern simuliert per großflächiger Tröpfchenbewässerung natürlichen Regen. © Gunhild Rosner | ZALF
Beregnungsbrücke über den Maispflanzen des Langzeitversuchs am ZALF: Die selbstfahrende, GPS­-gesteuerte Anlage versprüht das Wasser nicht wie herkömmliche Anlagen, sondern simuliert per großflächiger Tröpfchenbewässerung natürlichen Regen. © Gunhild Rosner | ZALF

Wasser, Pflug oder beides?

Mit ihrem Langzeitexperiment überprüfen die Forschenden dieses Praxiswissen nun unter wissenschaftlich kontrollierten Bedingungen. Sie suchen nach Alternativen, die vergleichbare wirtschaftliche Vorteile bieten, aber weniger Umweltschäden verursachen. Auf Versuchsflächen vergleicht das Team die Maiserträge bei unterschiedlicher Bodenbearbeitung, mit und ohne Beregnung sowie in verschiedenen Fruchtfolgen. »Wir wollen die Kombination finden, die den höchsten Ernteertrag bei minimalen Umweltfolgen liefert«, beschreibt Huynh das Ziel.

Die Ergebnisse zeigen vor allem eines deutlich: Die Beregnung beeinflusste die Erntemenge am stärksten. Beregnete Felder lieferten den höchsten Ertrag – in trockenen Jahren rund doppelt so viel wie die nicht beregneten. Doch gerade in Regionen wie Brandenburg, wo bereits heute immer wieder Wassermangel auftritt, ist eine großflächige Beregnung in der Praxis schwierig. »Wir müssen uns gut überlegen, wofür wir unser knappes Wasser verwenden und da steht der Energiepflanzenanbau schnell in Konkurrenz mit dem Nahrungsmittelanbau«, so Teamleiter Hufnagel.

Die zweite wichtige Einflussgröße ist die Bodenbearbeitung. Das Pflügen des Bodens führt zu deutlich höheren Erträgen von Mais. »Als Flachwurzler profitiert der Mais von den einheitlichen Wuchsbedingungen in einem mechanisch vorbereiteten Oberboden«, erklärt Huynh. »Aus der Praxis wissen wir aber auch, dass zu viel Pflügen nach rund 10 bis 15 Jahren die Bodenstruktur nachhaltig zerstören kann.« Was hier das richtige Maß ist, dazu gibt es in Praxis wie Forschung noch keine einheitliche Meinung und ist auch stark vom jeweiligen Boden abhängig. Allein in dieser Frage sehen beide Forscher ein wichtiges Argument, wieder mehr Langzeitversuche durchzuführen.

Umdenken für stabile Erträge

Ein wichtiger Teil des Experiments waren die Versuche mit unterschiedlichen Fruchtfolgen. Während auf einigen Versuchsflächen Jahr für Jahr Mais angebaut wurde, wechselte er sich auf anderen Flächen mit Getreide, Hirse und Luzerne ab. Auch diese vielfältigeren Fruchtfolgen beeinflussten die Maiserträge, allerdings nicht einheitlich. Während sie auf unbewässerten, ungepflügten Feldern mit Fruchtwechsel niedriger war, erzielten die Felder mit Fruchtwechsel, Bewässerung und Bodenbearbeitung die höchsten und stabilsten Erträge. »Hinzu kommt, dass Fruchtwechsel viele positive Wirkungen haben«, so Huynh. »Höhere Vielfalt, mehr Lebensraum, ein gesünderer Boden sind Effekte, die für die gesamte Gesellschaft einen Wert haben«, sagt der Agrarforscher. Das Team wird sich im weiteren Verlauf der Studie genau diesem Aspekt widmen – und den Maisanbau mit dem von weiteren Nutzpflanzen kombinieren. Denn für die Suche nach der besten Formel zum Anbau von Mais braucht es noch einige Jahre Langzeitfeldversuche, sind sich die Brandenburger Forscher sicher.

Institution: Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.
Ansprechpartner/in: Johannes Hufnagel & Thanh-Hien Huynh
Welche Erfahrungen habt ihr in der Landwirtschaft mit den Böden und Gegenbenheiten auf Euren Feldern gemacht?

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