Ackerbohnen: geringere N-Fixierung als bisher angenommen
Prof. Dr. Antje Herrmann und Daniel Krenzer, Fachinformation Pflanzenbau
Ackerbohnen leisten einen wichtigen Beitrag zu einem ressourcenschonenden Ackerbau. Sie lassen sich gut in Fruchtfolgen integrieren und tragen sowohl zur ökologischen als auch zur ökonomischen Nachhaltigkeit bei. Darüber hinaus bieten sie Lebensraum und Nahrung für verschiedene Organismen – darunter Bestäuber und andere Nützlinge – und fördern so die Biodiversität im Ackerbau. In getreidelastigen Fruchtfolgen können Ackerbohnen den Infektionszyklus verschiedener Krankheitserreger unterbrechen. Das gut ausgebildete Pfahlwurzelsystem der Ackerbohne sorgt für eine gute Bodengare. Im Allgemeinen stellen Ackerbohnen keine hohen Ansprüche an die Vorfrucht. Sie haben selbst eine gute Vorfruchtwirkung, die auch auf die biologische Stickstoff-Fixierung (Biologische N-Fixierung BNF) durch die Symbiose mit Rhizobien (Knöllchenbakterien) zurückgeführt wird.
Im Vergleich der Körnerleguminosen weisen Ackerbohnen das höchste N-Fixierungspotenzial auf. Da die Messung der BNF jedoch sehr zeit- und kostenaufwendig ist, werden häufig Schätzverfahren angewendet, um die BNF aus anderen, einfacher zu erfassenden Größen, wie z. B. dem Kornertrag, zu ermitteln. Für eine N-Bilanzierung muss nicht nur der im Spross akkumulierte, sondern auch der in der Wurzelmasse verbleibende fixierte N berücksichtigt werden. Ein einfacher Ansatz besteht darin, die im Spross fixierte N-Menge mit einem pauschalen Faktor zu multiplizieren, um die gesamte BNF zu erhalten. Für diesen Faktor wurden bisher Werte von 1,4 bis 1,5 angenommen.
Neue Studie: geringere N-Bilanz
Die Universität Kiel hat in einer neuen Studie alle verfügbaren Datensätze zur N-Fixierungsleistung von Ackerbohnen zusammengetragen und zunächst den Faktor neu geschätzt, der mit einem Wert von 1,15 deutlich unter den bisherigen Annahmen liegt. Zusätzlich wurde der Zusammenhang zwischen der im Spross fixierten N-Menge und dem Kornertrag untersucht (Abb. 1). Pro Tonne Kornertrag (Bezug: absolute Trockenmasse) kann von einer N-Fixierung im Spross von 42,7 kg ausgegangen werden. Wird dieser Wert mit dem Faktor 1,15 multipliziert, ergibt sich eine BNF der Gesamtpflanze von 49 kg/t TM. Für die BNF pro Hektar erhält man somit:
BNF (kg N/ha) = 42,7 × Kornertrag (t TM/ha) × 1,15
Diese neue Schätzung der BNF liegt unter der in der Stoffstrombilanzverordnung angenommenen N-Zufuhr von Ackerbohnen in Höhe von 58 kg N/t Kornertrag, d. h. die N-Fixierungsleistung scheint bisher etwas überschätzt worden zu sein. Die Überschätzung der N-Fixierungsleistung hat natürlich auch Konsequenzen für die N-Bilanz, d. h. für den Anteil des fixierten N, der nach der Ernte der Ackerbohnen im Boden verbleibt und der Folgefrucht zur Verfügung steht. Um die N-Bilanz aus der BNF abzuschätzen, wurde folgende Formel abgeleitet:
N-Bilanz (kg N/ha) = 52,5 + 0,388 × BNF (kg N/ha)
Für eine positive Bilanz ist also eine BNF von mindestens 135 kg N/ha erforderlich, was einen Kornertrag von mindestens 2,76 t TM/ha voraussetzt.
Die Ackerbohnenerträge in Hessen schwankten in den letzten 25 Jahren zwischen 15 und 37,2 dt TM/ha (Statistisches Landesamt). Wendet man die oben genannten Formeln auf die Ackerbohnenerträge an, so ergibt sich eine mittlere BNF von 154,1 kg N/ha (min: 85,5; max: 209,8 kg N/ha) und eine mittlere N-Bilanz von 7,4 kg N/ha (min: –19,6; max: 29,1 kg N/ha). Es verbleibt also relativ wenig N aus der N-Fixierung im Boden.
Ackerbohnen stellen der Folgefrucht jedoch mehr N zur Verfügung als aus der N-Fixierung auf der Fläche verbleibt, da die Pflanze auch mineralischen N (aus N-Düngung oder Mineralisation organischer Masse) aus dem Boden aufnimmt. Außerdem weisen die Erntereste ein relativ enges C/N-Verhältnis auf und mineralisieren daher schnell. Dieser N muss aber auch von der Folgefrucht im Herbst aufgenommen werden können, da er sonst vor allem durch Auswaschung verloren gehen kann.
Fazit
Ackerbohnen sind eine wertvolle Kultur zur Erweiterung der Fruchtfolge und zur Reduzierung des mineralischen N-Düngebedarfs. Die N-Fixierung durch Ackerbohnen und der aus der Fixierung im Boden verbleibende N wurden bisher offenbar überschätzt. Aus den neuen Ergebnissen resultieren (noch) keine rechtlichen Änderungen für die Düngebedarfsermittlung oder Stoffstrombilanzierung.