Die Zwischenfrucht als Schlüsselkulturen in modernen Anbausystemen

Der Zwischenfruchtanbau vereint eine Vielzahl positiver Effekte auf den Boden. Zwischenfrüchte schützen den Boden vor Umwelteinflüssen wie Starkregen und Erosion. Ziel des Zwischenfruchtanbaus sollte der maximale Effekt auf den Boden und die Folgekultur sein. Durch fruchtfolgeoptimierte Zwischenfrüchte können wir die Bodenbiologie, sowie Nährstoffe für die Folgefrucht optimieren und somit wesentliche Ertrags- und Qualitätsvorteile erzielen. Dadurch werden Zwischenfrüchte zu Schlüsselkulturen in modernen Landwirtschaftssystemen.

Hauptaufgabe von Zwischenfrüchten
Die Hauptaufgabe von Zwischenfrüchten ist die Abgabe von Exsudaten (v.a. Zucker, Aminosäuren, Enzymen, Säuren, usw.) zur Ernährung und Steuerung von Mikroorganismen wie Pilzen und Bakterien im Boden (Franz Sekera). Zwischenfrüchte nutzen die Sonnenenergie und wandeln diese in Zucker um. Ein großer Teil dieser Assimilate, die in der vegetativen Wachstumsphase produziert werden, wird an die Kleinstlebewesen in der Rhizosphäre (wurzelnahen Zone) abgegeben. Durch diese Exsudation entsteht in der Rhizosphäre ein Hotspot an Mikroorganismen. In dieser Zone kommt es zu einer Steigerung der Mikroorganismenzahl um ein bis zu 100-faches. Ernährt werden Pilze und Bakterien, welche teilweise mit den Pflanzen Symbiosen eingehen. Diese Mikroorganismen sorgen für die Mobilisierung von Nährstoffen, sie bilden wasserstabile Bodenkrümel und schützen die Pflanzen vor phytopathogenen Schadorganismen.

Förderung von Mykorrhiza-Pilzen durch Zwischenfrüchte
Mykorrhizapilze wirken wie eine Erweiterung des Wurzelsystems. Diese Pilze sind um das 10-fache kleiner als Wurzeln und erreichen somit nichtpflanzenverfügbare Nährstoffpools und Wasservorräte. Pflanzen bekommen von Mykorrhizapilzen vor allem Phosphor, aber auch andere Nährstoffe wie Stickstoff, Kalium, Zink und Kupfer. Zirka 80-90% unserer Kulturpflanzen gehen solche Symbiosen ein, jedoch nur wenn sie die Pflanze benötigt. Da die Pflanzen v.a. Phosphor über die Pilze bekommen, gehen sie bei Phosphorüberversorgung keine Symbiose mit den Pilzen ein. Die Pflanzen steuern dabei die Interaktionen mit diesen Pilzen aktiv durch biochemische Signalmoleküle. Diese Pilze haben zum Teil einen großen Einfluss auf den Ertrag. Bei Öllein hängen z.B. bis zu 40% des Ertrages von der Mykorrhizierung ab.

Vorteile der biodiversen Zwischenfrüchte

• Erhöhung der biologischen Aktivität
• Erhaltung und Bildung von Wurzelkanälen
• Herabsetzung des Phytopathogenen Potentials (Potential an Schaderregern)
• Verminderung von Unkräutern
• Humus aufbauen
• Beeinflussung des Mikrobioms
• Landschaftsbild
• Steigerung des Ertrages der Folgekulturen

Glomalin der Klebstoff der Bodenkrümel

Auch die Krümelstabilität hängt zum Teil von Pilzen ab. Die Wasserstabilität der Bodenkrümel korreliert sehr stark mit Glomalin, einem Klebstoff den Mykorrhizapilze an ihren Hyphen abgeben. Glomalin ist eine sehr stabile stickstoffreiche Kohlenstoffverbindung und eine Schlüsselverbindung für den Humusaufbau.

Überlebensfaktoren für Mykorrhizapilze

1. Ein Symbiosepartner
Mykorrhizapilze benötigen durchgehend einen lebenden Symbiosepartner. Sind diese über längere Zeit (ca. 2-3 Wochen) nicht vorhanden stirbt das Pilzmyzel ab und sie müssen sich wieder neu aus Sporen entwickeln. Nicht bzw. kaum mykorrhizierte Pflanzen sind z.B. Kreuzblütler, Nelkengewächse, Gänsefußgewächse und Knöterichgewächse.

2. Minimierung der Bodenbearbeitung
Jede Bodenbearbeitung, aber v.a. pflügen, zerstört Pilzmyzele. Ziel sollte es daher sein, das Pflügen so weit wie möglich zu reduzieren, da der Pflug im Boden einen störenden Eingriff macht, wie kein anderes Gerät. In den ersten 15 cm ist die biologisch aktive Zone, wo der Großteil der Pilze und Bakterien lebt. Mit dem Pflug dreht man diesen Bereich nach unten. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit einem Tsunami, der über eine Stadt fegt und die Häuser zerstört. Es dauert lange, bis die Bodenbiologie wieder intakt ist. Die gute Botschaft ist, dass die Sporen überall in der Natur vorkommen und mit dem Wind transportiert werden. Das heißt, sobald Pflanzen wachsen, kann sich ein neues Myzel entwickeln.

Die Mykorrhizapilze gezielt nutzen
Für Mais können wir die Mykorrhiza durch die Zwischenfrucht optimal vorbereiten und somit der Jungpflanze einen wesentlichen Vorsprung geben. Durch die Mischung MaisPro TR haben wir auf mykorrhizierungsfähigen Standorten einen Ertragsvorteil von bis zu 15%, v.a. durch die gezielte Förderung von Pilzen, die mit Mais mykorrhizieren.

Die richtige Mischung
Um die größtmögliche Wirkung zu erzielen, ist maximale Vielfalt und optimale Abstimmung der Funktionskomponenten erforderlich. Ziel ist ein Aufbau wie im Regenwald, mit hochwachsenden und flach-wachsenden Arten, Sprosswurzlern und Polwurzlern, Blühkomponenten und Bio-massebildnern.

Überlebensvorteil: Vielfalt

• Vielfältige Mischungen garantieren eine große biologische Diversität, sie durchwurzeln unterschiedliche Horizonte und erweitern damit den Wurzelraum.
• Durch die unterschiedlichen Blattetagen maximieren sie die Blattfläche, den Blattflächenindex und damit die Photosyntheseleistung.
• Je nach Standort und Witterung können sich bestimmte Komponenten optimal entfalten.
• Je vielfältiger die Mischung desto intensiver die Durchwurzelung, da vielfältige Mischungen unterschiedliche Bodenhorizonte durchwurzeln und somit auch die Wurzelfläche maximieren.

Die Herausforderung bei vielfältigen Gemengen ist die Auswahl der passenden Komponenten, die keine Probleme in der Fruchtfolge machen, sowie das optimale Verhältnis dieser Komponenten, so dass sich alle Partner optimal entwickeln können. Kein Bestandteil darf zu dominant werden und andere unterdrücken!

Funktionskomponenten in den Zwischenfruchtmischungen
Unterschiedliche Zwischenfrüchte haben bestimmte Funktionen. Ziel ist, die fruchtfolge- und standortangepasste Kombination von Funktionskomponenten. Beispiele sind die Schattengarebildung von Phacelia, Serradella, Sommerwicken oder die Tiefendurchwurzelung von Lupine, Ackerbohne und Steinklee. Des Weiteren fördert z.B. die Sommerwicke den Bacillus subtilis, welcher eine vorbeugende Wirkung gegen Streptomyces Scabies, den Auslöser von Kartoffelschorf hat.

Nährstofferschließung durch Zwischenfrüchte
Auch die Nährstoffaufschließung durch die Pflanzenwurzeln ist ein wesentlicher Nutzen. Phacelia sorgt z.B. wesentlich für den organischen Phosphoraufschluss, Buchweizen für den anorganischen Phosphoraufschluss. Öllein mobilisiert Silizium und macht dieses für die Folgekultur verfügbar, da Silizium in der Hierarchie der Nährstoffe an zweiter Stelle nach Bor steht (H. Lovel et al, 2009) ist das vor allem auf siliziumarmen Standorten von großer Bedeutung. Die Knöllchenbakterien der Leguminosen sammeln Stickstoff aus der Luft. Zwischenfrüchte sind somit eine wichtige Nährstoffquelle.

Wie viel Luftstickstoff binden Zwischenfrüchte?
Die Stickstoffbindung hängt von mehreren Faktoren ab, einerseits vom Leguminosenanteil in einer Mischung, andererseits vom Anbautermin der Mischung und damit von der Entwicklung der Leguminosen.
Unsere Versuche zeigen, dass die Mischung N-Fixx pro 10cm Aufwuchshöhe ca. 12-14kg Luftstickstoff bindet. Die Mischungen MaisPro TR und SolaRigol binden ca. 10kg Stickstoff pro 10cm Aufwuchshöhe.

Zwischenfrüchte konservieren Nährstoffe, jedoch wie viel?
Bei Stickstoff hängt das in erster Linie mit der Artenanzahl, dem C:N Verhältnis und der Winterhärte der Mischung ab. Versuche von IGLU, 2016, zeigen eindeutig: je mehr Arten, desto besser die Stickstoffkonservierung. Von Vorteil sind auch teilweise winterharte Mischungen, wie die MaisPro TR, da hier nur geringe Mengen an Stickstoff frei werden.
Von besonderer Bedeutung ist nicht nur eine ausgeglichene Mischung, sondern auch die Saat und die Art des Umbruches. Die Grünmasse sollte eine optimale Futterquelle für die Bodenorganismen darstellen, um eine rasche und effiziente Verrottung zu gewährleisten. Sehr effizient ist bei abfrostenden Begrünungen der Einsatz einer Walze bei Frost (z.B.: Cambridge- oder Güttlerwalze). Man sichert damit ein gutes Abfrieren und vermindert Stickstoffverluste über die Luft.

Arten und Sorten für den Zwischenfruchtanbau
Der Abessinische Kohl (Brassica carinata) ist optimal für den sehr frühen Zwischenfruchtanbau dank seiner langen vegetativen Phase. Er kommt ursprünglich aus Äthiopien und toleriert daher sehr gut Trockenheit. Er wurde in Äthiopien ähnlich wie Senf genutzt, darum heißt er auch Abessinischer Senf. Die Sorte Redbone hat eine hervorragende Wurzelexsudatbildung und ist außerdem ein sehr guter Stickstoffverwerter.

Tiefenrettich Deeptill
Der Rettich Deeptill bildet im Gegensatz zum normalen Ölrettich eine sehr dicke Pfahlwurzel, die Bodenverdichtungen durchbrechen kann. Er friert im Winter gut ab und hinterlässt tiefe Hohlräume, durch die sich der Boden im Frühjahr schneller erwärmen kann.

Öllein
Öllein durchdringt mit seiner Pfahlwurzel einzigartig Verdichtungen, fördert die Mykorrhizapilze, seine ölhaltigen Samen fördern die pilzliche Verdauung und damit die Humusbildung. Die unkrautunterdrückende Wirkung ist relativ gut.

Sorghum, Sudangras
Dank der langen vegetativen Phase und als C4, Pflanze produziert Sorghum wesentlich mehr Wurzelausscheidungen als andere Arten. Als Sprosswurzler bildet es ein sehr dichtes Wurzelwerk im oberen Horizont.

Fazit:

Nur wenn wir die Fruchtbarkeit des Bodens steigern, können wir langfristig sichere und gesunde Erträge ernten. Die Fruchtbarkeit eines Bodens ist eng mit der Aktivität von Bodenorganismen verbunden. Durch Zwischenfrüchte haben wir ein Werkzeug, mit dem wir die Bodenbiologie unterstützen, steuern und Nährstoffe mobilisieren können. Es ist auch möglich, den Humusgehalt erhöhen. Der Boden ist unser größtes Kapital.

Vorteile von Humusaufbau

• Höhere Bodenfruchtbarkeit
• Mehr Wasser und Nährstoffspeicherkapazität
• CO2 Speicher und Klimaschutz
• Bessere Bodenstruktur
• Gesündere Pflanzen durch ein höheres Antiphytopathogens Ptential
• Weniger Minarldünger und Pflanzenschutzeinsatz
• Höhere Ertragssicherheit