Zwischenfrüchte als agronomische Maßnahme für nachhaltige Bodenfruchtbarkeit und Ertragssicherheit (BonaRes CATCHY 3)
Kurzbeschreibung
Verbundprojekt CATCHY im Rahmen der Förderinitiative "BonaRes "
„BonaRes“ steht für „Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie“. Bei dieser Förderinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) stand die nachhaltige Nutzung der knappen Ressource Boden im Vordergrund. Ziel von "BonaRes" war es, das wissenschaftliche Verständnis von Bodenökosystemen zu erweitern und die Produktivität der Böden und deren anderen Funktionen zu verbessern sowie neue Strategien für eine nachhaltige Nutzung und Bewirtschaftung von Böden zu entwickeln.
Das Thema des Verbundprojektes CATCHY war "Zwischenfrüchte als agronomische Maßnahme für nachhaltige Bodenfruchtbarkeit und Ertragssicherheit". Im Rahmen von CATCHY wurden innovative Anbausysteme und Bodenmanagementstrategien durch Integration von Zwischenfrüchten entwickelt. Diese sollen vor allem bei der Erschließung von Grenzstandorten angewendet werden.
Das Biomasse-Institut (BIT) am Campus Triesdorf der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf bearbeitete nach Projektphase 1 (2015 - 2018) und Projektphase 2 (2018 - 2021) auch die dritte Projektphase (CATCHY 3) von 2021 bis Ende Juli 2024.
Praxishandbuch für den Zwischenfruchtanbau mit Ergebnissen aller Projektpartner
Autor:innen
Prof. Dr. Barbara Reinhold-Hurek¹, Dr. Thomas Hurek¹, Dr. Diana Heuermann², Prof. Dr. Nicolaus von Wirén², Dr. Norman Gentsch³,
Prof. Dr. Georg Guggenberger³, Jonas Schön⁴, Prof. Dr. Peter Breunig⁴, Robin Kümmerer⁴, Sophia Breische⁵, Dr. Ulf Feuerstein⁵,
Carmen Fiedler⁵, Jan Hendrik Schulz⁵, Dörte Schweneker⁵, Dr. Matthias Westerschulte⁵, Michał Oskiera1
¹Universität Bremen, ²IPK Gatersleben, ³Leibniz Universität Hannover, ⁴Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, ⁵Deutsche
Saatveredelung AG
Ziel des Projekts
Hauptziel des Projekts war es, ein dynamisches und räumlich auflösendes Modell zu entwickeln, das den Nutzen nachhaltiger Strategien zur Steigerung des Ertragspotentials und der Bodenfruchtbarkeit aufzeigen kann. Dieses Modell sollte langfristige ökonomische Auswirkungen des Zwischenfruchteinsatzes vorhersagen und darüber hinaus unterstützende Werkzeuge bereitstellen, die informationsbasierte Entscheidungen beim Anbau von Zwischenfrüchten möglich machen.
Bei der Optimierung von Fruchtfolgesystemen spielt der Anbau von Zwischenfrüchten langfristig eine wichtige Rolle. Nicht nur die potenzielle Ertragsfähigkeit der Pflanzen, sondern auch biologische, chemische und physikalische Eigenschaften des Bodens und die Nachhaltigkeit von Produktionssystemen können positiv beeinflusst werden.
Ein Ziel des Projekts war es, nicht nur verbesserte Managementsysteme durch die wissensbasierte Anwendung von Zwischenfruchtmischungen zu entwickeln, sondern auch ein besseres und vertieftes Verständnis von Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen zu erhalten. Im Speziellen wurden dafür Bodenfruchtbarkeitsparameter sowie Funktionen und Interaktionen in Boden- und Rhizosphärenlebensräumen in Agrarökosystemen untersucht.
Die Relevanz für die landwirtschaftliche Praxis wird durch das Zusammenspiel von agronomischen und sozio-ökonomischen Management erweitert. Für einen breiten wissensbasierten Umgang mit der Ressource Boden setzte sich das multidisziplinäre Team aus einem Partner der Agrarwirtschaft (DSV) und Forschungsgruppen mit den Schwerpunkten Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Bodenkunde, Bodenbiota (Mikrobiologie) und Sozioökonomik zusammen. In einem als Dauerversuch angelegtem Feldexperiment mit Zwischenfrüchten, die in unterschiedlichen Fruchtfolgen integriert sind, erforschte das Team die Effekte von verschiedenen Zwischenfruchtarten und -mischungen.
Folgende Aspekte wurden dabei erforscht:
- Entwicklung von Wurzelsystemen von Zwischenfruchtbeständen, die sich aus unterschiedlichen Durchwurzelungszonen zusammensetzen und verschiedene Funktionen für die Bodenfruchtbarkeit erfüllen
- Steigerung der Biodiversität der im Boden vorkommenden Arten
- Erhöhung der Menge und Verfügbarkeit von im Boden vorkommenden Nährstoffen
- Steigerung des Kohlenstoffeintrags in den Boden
- Verbesserung der Bodenstruktur und Aggregatstabilität
- Intensivierung von Nährstoffflüssen und -kreisläufen, insbesondere Umwandlung von nicht-pflanzenverfügbaren Nährstoffquellen in bioverfügbare Formen
- Kalkulation der langfristigen Kosten und Nutzeneffekte dieser Verbesserungen für potentielle Anwender
Methodik
Das Hauptaugenmerk des Konsortiums lag auf der Optimierung von Fruchtfolgen mit Hilfe von Zwischenfrüchten zum Zwecke der Absicherung des Ertragspotentials, dem Erhalt der Bodenfruchtbarkeit und des Humusaufbaus. Dazu wurden Marker zur Bestimmung der Bodengesundheit und des bodenabhängigen Produktivitätspotentials entwickelt.
Die Analyse von Nährstoffflüssen wurde an die Untersuchung von ausgewählten Kulturpflanzenmerkmalen gekoppelt und diente als Indikator für den Bodenstatus. Durch die Bestimmung von ausgewählten morphologischen, molekularen, metabolischen und agronomischen Merkmalen wurden die Auswirkungen von einzelnen Zwischenfruchtarten und -mischungen auf die Fruchtfolge und auf die nachfolgenden Kulturen aus verschiedenen wissenschaftlichen Blickwinkeln bewertet.
Da das dynamische System Boden und der Nährstoffkreislauf stark durch Mikroorganismen beeinflusst werden, kommt dem Verständnis des Ökosystems Boden und dessen Interaktionen mit den Kulturpflanzen eine besondere Bedeutung zu. Innovative molekulare Methoden und stabile Isotopen-Techniken kamen zur Anwendung, um Änderungen des Mikrobioms und dessen Funktionen in Prozessen wie dem Stickstoffkreislauf oder der Symbiose mit Mykorrhizapilzen einschätzen zu können.
Ein Teil des Projekts beschäftigte sich mit Untersuchungen zum ökonomischen Nutzen und zur Akzeptanz der zu entwickelnden Konzepte vornehmlich in der Landwirtschaft, jedoch auch in der Wissenschaft und der breiteren Öffentlichkeit.
