ACKERBONUS

Bislang wird Körnerleguminosen ein schwach positiver Effekt auf den Humushaushalt der Ackerböden zugesprochen. Dabei ist die Datenlage zu Körner-leguminosen verhältnismäßig dünn, was auf den Rückgang ihrer Anteile in Fruchtfolgen zurückgeführt werden kann. Hierfür wurden Daten aus einer Literaturrecherche und einem zweijährigen Feldversuch (2019-2021), auf zwei Standorten mit Winter- und Sommerackerbohnen, Winter- und Sommererbsen, Lupinen und Soja in das Humusbilanzmodell HU-MOD integriert und die Leistung der Kulturen bewertet.

Obwohl das Projekt nicht dezidiert die biodynamische Landwirtschaft adressiert liefert es durch Informationen zur Humuswirkung von Körnerleguminosen einen wichtigen Beitrag zur ökologischen Wirtschaftsweise. Ergänzend haben wir ein neues und kostenloses Humusbilanzmodell (HUMBILKA) entwickelt. Praktiker:innen sollten in der Lage sein die Humuswirkung von Anbaumaßnahmen abschätzen zu können. Das Modell kann hierfür als Entscheidungsinstrument verwendet werden.

Um die Effekte von Ackerbohnen, Erbsen, Lupine und Soja auf die organische Bodensubstanz zu bewerten wurden Daten aus einer Literaturrecherche und in einem zweijährigen Feldversuch (2019-2021), auf zwei Standorten erhoben. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf den Fragen:

1. Wie viel atmosphärischen Stickstoff fixieren die jeweiligen Kulturen, bzw. wieviel Boden-N akkumulieren sie in ihren Ernte- und Wurzelrückständen sowie im Erntegut?
2. Wie hoch sind die N-Verluste beim Anbau der jeweiligen Kulturen (Nitrat-Auswaschung, N₂O-Ausgasung)?

Welchen Effekt haben die jeweiligen Kulturen auf die Nachfrucht Winterweizen?

Die gewonnenen Daten wurden im Anschluss in das Humusbilanzmodell HU-MOD integriert. Mit dem Modell erfolgte dann eine Humusbilanz für die jeweiligen Kulturen und es wurden Koeffizienten für die Humusbilanz nach VDLUFA vorgeschlagen.

Der Forschungsring hatte die Leitung des Verbundprojektes, Koordinierte die Anlage der Feldversuche und übernahm die Synthese der Ergebnisse um abschließend Koeffizienten für die Humusbilanz auszuweisen. Darüber hinaus wurde eine Online-Version des Humusbilanzmodells HU-MOD erstellt (HUMBILKA).

Wichtige Projektergebnisse

N-Bilanzen in der Humusbilanz berücksichtigen

Organische Substanz besteht nicht nur aus Kohlenstoff, sondern ganz wesentlich auch aus Stickstoff. Die häufig betonte positive Wirkung von Leguminosen auf die Humusbilanz hängt mit der Fähigkeit der Pflanzenfamilie zusammen, durch symbiotische Fixierung N aus der Atmosphäre aufzunehmen und so N-Exporte von der Fläche mit dem Erntegut zu ersetzen.

Die N-Fixierleistung von Körnerleguminosen verhält sich umgekehrt zum N-Angebot und ist daher auf ärmeren Standorten prinzipiell höher, als auf besseren Böden. Durch die insgesamt größere Biomassebildung auf besseren Böden können jedoch grundsätzlich unter allen Bedingungen positive Humusbilanzen erreicht werden – sofern die N-Fixierungsrate hoch genug ist (Abb. 1).

Kultur- und Sortenunterschiede beachten

Auch zwischen verschiedenen Kulturen bestehen deutliche Unterschiede in der biologischen Stickstofffixierung. Grundsätzlich weisen Winterungen eine höhere N-Fixierung auf als Sommerungen. Bei Sommerungen kann der N-Entzug mit dem Erntegut die Fixierleistung sogar übersteigen. Zudem hängt die Fixierleistung bei Soja von einer erfolgreichen Impfung des Saatgutes ab, da die Symbionten in unseren Böden noch nicht ausreichend etabliert sind.

N-Fixierung und Aufbau organischer Substanz

Bei der symbiotischen N-Fixierung zeigten sich große Unterschiede zwischen den beiden Versuchsstandorten und darüber hinaus zwischen den geprüften Kulturen. Grundsätzlich war die N-Fixierungsrate auf Sandboden höher als auf Parabraunerde. Die höheren Biomasse- und damit verbundenen N-Erträge auf der Parabraunerde führten allerdings bei manchen Kulturen trotzdem zu sehr hohen N-Bodenbilanzen. Zugleich unterschied sich die N-Fixierung auf der Parabraunerde besonders stark zwischen den Kulturen. Bei Soja wurde eine sehr geringe N-Fixierung gemessen, vermutlich infolge einer missglückten Impfung des Saatgutes.

Die Erfassung von Ernte- und Wurzelrückständen ergab insbesondere bei den oberirdischen Rückständen deutlich höhere Mengen, als bisher angenommen. Dies wirkt sich positiv auf die Humuswirkung der Kulturen aus.

Ausweisung von Koeffizienten für die VDLUFA-Humusbilanz

Im Feldversuch zeigte sich die große Variabilität der N-Fixierung und der damit verbundenen Humuswirkung der Körnerleguminosen. Für die Ausweisung von Koeffizienten-vorschlägen für die VDLUFA-Humusbilanzmethode wurden daher Ergebnisse einer ebenfalls im Rahmen des Projektes durchgeführten Metastudie verwendet. Im Gegensatz zu den Versuchsergebnissen wies die Soja hier im Mittel eine hohe N-Fixierung und damit eine positive N-Bodenbilanz auf. Ernte- und Wurzelrückstände wurden auf Grundlage der Versuchsergebnisse parametrisiert.

Aktuell wird in der VDLUFA-Methode ein Wert von +160 Häq/ha für Körnerleguminosen allgemein angenommen. Die Ergebnisse des Projektes legen jedoch die Notwendigkeit einer differenzierten Bewertung nahe.  Vorschläge finden sich in Tab. 1. Die Werte in der Tabelle sind dabei jedoch nur als grobe Näherungswerte zu verstehen, die aufgrund der großen Variabilität der N-Fixierung im konkreten Anwendungsfall zu Fehlbewertungen führen können. Feldmethoden für eine zuverlässige Einschätzung der N-Fixierung werden dringend benötigt!

Neues Humusbilanzinstrument HUMBILKA

Im Projekt wurde an einer benutzerfreundlichen Online-Version des HU-MOD gearbeitet. Das neue Instrument HUMBILKA wird in Kürze über die Homepage des Forschungsrings verfügbar sein (www.forschungsring.de).

Lessons learnt

Der Kurzzeit-Feldversuch ergab teils stark variierende Ergebnisse. Das galt besonders für die jeweilige biologische N-Fixierung der Kulturen Aus diesem Grund war es schwierig Vorschläge für Humusbilanzkoeffizienten nach VDLUFA, insbesondere für die Kulturen Soja und Lupine zu machen.

Nächste Schritte

Es werden Methoden gesucht um die biologische N-Fixierung und die CO₂-Atmung von Kulturen im Feld verlässlich bestimmen zu können. In Kürze wird das kostenlose Humusbilanzinstrument HUMBILKA online über die Homepage des Forschungsrings zur Verfügung stehen. Informationsveranstaltungen und Anleitungs-Videos zur einfacheren Nutzung sind geplant.

Kultur- und Sortenunterschiede beachten

Auch zwischen verschiedenen Kulturen bestehen deutliche Unterschiede in der biologischen Stickstofffixierung. Grundsätzlich weisen Winterungen eine höhere N-Fixierung auf als Sommerungen. Bei Sommerungen kann der N-Entzug mit dem Erntegut die Fixierleistung sogar übersteigen. Zudem hängt die Fixierleistung bei Soja von einer erfolgreichen Impfung des Saatgutes ab, da die Symbionten in unseren Böden noch nicht ausreichend etabliert sind.

N-Fixierung und Aufbau organischer Substanz

Bei der symbiotischen N-Fixierung zeigten sich große Unterschiede zwischen den beiden Versuchsstandorten und darüber hinaus zwischen den geprüften Kulturen. Grundsätzlich war die N-Fixierungsrate auf Sandboden höher als auf Parabraunerde. Die höheren Biomasse- und damit verbundenen N-Erträge auf der Parabraunerde führten allerdings bei manchen Kulturen trotzdem zu sehr hohen N-Bodenbilanzen. Zugleich unterschied sich die N-Fixierung auf der Parabraunerde besonders stark zwischen den Kulturen. Bei Soja wurde eine sehr geringe N-Fixierung gemessen, vermutlich infolge einer missglückten Impfung des Saatgutes.

Die Erfassung von Ernte- und Wurzelrückständen ergab insbesondere bei den oberirdischen Rückständen deutlich höhere Mengen, als bisher angenommen. Dies wirkt sich positiv auf die Humuswirkung der Kulturen aus.

Ausweisung von Koeffizienten für die VDLUFA-Humusbilanz

Im Feldversuch zeigte sich die große Variabilität der N-Fixierung und der damit verbundenen Humuswirkung der Körnerleguminosen. Für die Ausweisung von Koeffizienten-vorschlägen für die VDLUFA-Humusbilanzmethode wurden daher Ergebnisse einer ebenfalls im Rahmen des Projektes durchgeführten Metastudie verwendet. Im Gegensatz zu den Versuchsergebnissen wies die Soja hier im Mittel eine hohe N-Fixierung und damit eine positive N-Bodenbilanz auf. Ernte- und Wurzelrückstände wurden auf Grundlage der Versuchsergebnisse parametrisiert.

Aktuell wird in der VDLUFA-Methode ein Wert von +160 Häq/ha für Körnerleguminosen allgemein angenommen. Die Ergebnisse des Projektes legen jedoch die Notwendigkeit einer differenzierten Bewertung nahe. Vorschläge finden sich in Tab. 1. Die Werte in der Tabelle sind dabei jedoch nur als grobe Näherungswerte zu verstehen, die aufgrund der großen Variabilität der N-Fixierung im konkreten Anwendungsfall zu Fehlbewertungen führen können. Feldmethoden für eine zuverlässige Einschätzung der N-Fixierung werden dringend benötigt!

Neues Humusbilanzinstrument HUMBILKA

Im Projekt wurde an einer benutzerfreundlichen Online-Version des HU-MOD gearbeitet. Das neue Instrument HUMBILKA wird in Kürze über die Homepage des Forschungsrings verfügbar sein (www.forschungsring.de).

Lessons learnt:

Der Kurzzeit-Feldversuch ergab teils stark variierende Ergebnisse. Das galt besonders für die jeweilige biologische N-Fixierung der Kulturen Aus diesem Grund war es schwierig Vorschläge für Humusbilanzkoeffizienten nach VDLUFA, insbesondere für die Kulturen Soja und Lupine zu machen.

Nächste Schritte:

Es werden Methoden gesucht um die biologische N-Fixierung und die CO2-Atmung von Kulturen im Feld verlässlich bestimmen zu können. In Kürze wird das kostenlose Humusbilanzinstrument HUMBILKA online über die Homepage des Forschungsrings zur Verfügung stehen. Informationsveranstaltungen und Anleitungs-Videos zur einfacheren Nutzung sind geplant.