Eine Studie der Agrarberatung Dreyer, der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und des Deutschen Wetterdienstes hat den Einfluss von Zwischenfrüchten auf die N-Konservierung und den Einfluss auf das Bodenwasser untersucht. Die Ergebnisse werden hier vorgestellt.
Die Integration von Zwischenfrüchten in die Fruchtfolgen ist mit zahlreichen Zielstellungen verbunden. Im Fokus stehen unter anderem der Schutz vor Bodenerosion, die ständige Bereitstellung frischer organischer Substanz als Futter für das Bodenleben (Lebendverbauung, Humusaufbau, Ton-Humus-Komplexe et cetera) sowie nicht zuletzt auch die Konservierung von auswaschungsgefährdeten Nährstoffen. Aus nährstoffdynamischer Sicht ist hierbei insbesondere der Stickstoff von Bedeutung: Die Düngeverordnung macht strikte Vorgaben bezüglich der maximal zu düngenden N-Menge. Besonders an den Hochertragsstandorten wird beispielsweise die nachhaltige Erzeugung von Qualitätsgetreide schwierig.
Eine knapp kalkulierte N-Düngung ist in den meisten Fällen kaum geeignet, um einen Nitrateintrag in den Grundwasserkörper effektiv zu mindern. Das liegt daran, dass die N-Auswaschung an die Sickerwasserbildung gekoppelt ist: Grundwasserneubildung findet hauptsächlich in der Winterperiode statt. Ausschlaggebend für die N-Austräge ins Grundwasser sind also nicht die Bodengehalte an wasserlöslichem Stickstoff (Nmin) während der N-Düngungssaison, sondern vielmehr diejenigen zu Beginn der winterlichen Sickerwasserperiode (zirka ab November). Regelmäßige Messungen zeigen, dass die Herbst-Nmin-Gehalte sowohl nach Getreide als auch nach Raps oder Mais nicht selten im Bereich von etwa 100 kg/ha liegen. Diese N-Mengen stammen aber im Wesentlichen nicht direkt aus der N-Düngung, sondern zur Hauptsache aus der sommerlichen Nachmineralisierung, also aus dem Abbau organischer Substanz. Auf diese natürliche N-Nachlieferung ist im Rahmen einer bedarfsgerechten N-Düngung kaum Einfluss zu nehmen.
Eine Erfolg versprechende Lösung des Nitratproblems ist nun jedoch die N-Konservierung in pflanzlicher Biomasse. Dies kann manchmal durch Hauptfrüchte, beispielsweise Raps, geschehen, der bei zehn bis zwölf Blättern je Pflanze vor dem Winter durchaus 80 bis 100 kg N/ha aufnehmen kann. Steht aber eine Sommerkultur wie Mais nach Weizen, dann bleibt nur eine gut entwickelte Zwischenfrucht zur N-Konservierung übrig.
Besonders in Trockengebieten gibt es jedoch gegen den Zwischenfruchtanbau seit jeher deutliche Vorbehalte: „Die Zwischenfrucht zieht Wasser, das dann der Nachfrucht fehlt.“ Dennoch ist der Anbau von Zwischenfrüchten vor Sommerungen in vielen Regionen inzwischen Pflicht.
Vor diesem Hintergrund stellen sich zwei zentrale Fragen:
• Welche N-Mengen kann eine Zwischenfrucht vor Winter aufnehmen?
• Und wie wirkt sich der Zwischenfruchtanbau auf den Bodenwasserhaushalt aus?
Zur Klärung dieser Fragen wurde in Kooperation mit der Professur für Allgemeinen Pflanzenbau und Ökologischen Landbau der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und dem Deutschen Wetterdienst 2023/24 in Dahlenwarsleben nördlich von Magdeburg ein entsprechender Feldversuch (Streifenversuch) angelegt: Eine Anfang August 2023 nach Winterweizen etablierte abfrierende Zwischenfruchtmischung (25 % Phacelia, 25 % Ramtillkraut, 50 % Sommerwicke) konnte sich bei hervorragenden Wachstumsbedingungen bis zum Vegetationsende (Ende November 2023) sehr gut entwickeln.
Eine Analyse am 20. November 2023 zeigte, dass unter der Zwischenfrucht bis zu einer Tiefe von 60 cm noch Rest-Nmin-Mengen von 30 kg/ha vorhanden waren, während es unter der Vergleichsbrache ohne jeden Bewuchs 128 kg/ha waren (Abbildung 1). Rein rechnerisch hat die Zwischenfrucht also zirka 100 kg N/ha in der Biomasse gespeichert und somit vor potenzieller Auswaschung geschützt. Davon steckten – so zeigen es weitere Analysen – zirka 75 kg N/ha in der oberirdischen Biomasse (Abbildung 2), sodass die restlichen zirka 25 kg N/ha wohl auf die Wurzelmasse, Exsudate et cetera anzurechnen sind.
Der Bodenwassergehalt wurde bis zu einer Tiefe von 60 cm alle drei Wochen erfasst. Es zeigte sich erwartungsgemäß, dass die Bodenwassergehalte unter der Zwischenfrucht im Sommer und Herbst zunächst niedriger lagen als unter der Brache. Dieses Defizit glich sich aber über Winter bis zum Frühjahr hin wieder vollständig aus (Abbildung 3). Durch die Biomasse wird im Winter vermehrt Wasser in Form von Tau und Schnee eingefangen. Es kann einerseits in den Boden infiltrieren und andererseits wird durch die Taubenetzung der Pflanzen der Transpirationsverlust verringert. Darüber hinaus sorgt eine abfrierende Zwischenfrucht im Frühjahr bei steigenden Temperaturen durch die Mulchschicht für eine um etwa 30 % geringere Evaporation gegenüber der Brache.
Der hier vorgestellte Versuchsaufbau wurde zeitgleich im zirka 80 km weiter südlich gelegenen Merbitz auf der Versuchsstation der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg im Exaktfeldversuch geprüft. Auch hier zeigte sich im Herbst unter der Zwischenfrucht gegenüber der Brache ein Wasserdefizit, das bis zum nächsten Frühjahr wieder ausgeglichen wurde.
Auch mehrjährige und mehrortige Messungen des Deutschen Wetterdienstes bestätigen diesen Befund, der sich beispielsweise für den beprobten Standort in Threna im Mitteldeutschen Trockengebiet langfristig zeigen lässt (Abbildung 4). Neben den kurzfristigen Effekten des Zwischenfruchtanbaus führt der Bewuchs zur Auflockerung des Bodens und verbessert das Bodengefüge, sodass die Wasserinfiltration und Speicherleistung des Bodens nachhaltig verbessert werden.
Im weiteren Versuchsverlauf zeigte sich, dass es hinsichtlich des Ertrages des nachgestellten Silomaises 2024 keine Unterschiede zwischen den Varianten „Brache vor Mais“ und „Zwischenfrucht vor Mais“ gab. Somit erweist sich der Zwischenfruchtanbau als wirkungsvolle Maßnahme zur Schließung von Nährstoffkreisläufen und langfristige Investition in die Bodengesundheit – ohne negative Auswirkung auf das Wachstum der Hauptkultur.
In aufbauenden Versuchen muss speziell unter den Bedingungen im Trockengebiet geklärt werden, in welchem Umfang und zeitlichem Verlauf die in der Zwischenfrucht-Biomasse gespeicherte N-Menge der Nachfrucht durch Wiedermineralisierung zur Verfügung steht, wie stark also die N-Düngung der Nachfrucht potenziell reduziert werden kann.
Fazit
Zwischenfrüchte schützen den Boden vor Wind- und Wassererosion und tragen zum Erhalt beziehungsweise zur Steigerung der Bodenfruchtbarkeit bei. Gut entwickelte Zwischenfrüchte können N-Mengen von bis zu 100 kg/ha in ihrer Biomasse binden und somit vor winterlicher Auswaschung schützen. Die Bodenwasserreserven werden vom Zwischenfruchtanbau nicht nachhaltig beansprucht (bei abfrierender Zwischenfrucht und ausreichenden Winterniederschlägen).
