Langzeitversuch viehloser Öko-Landbau – Erste Ergebnisse
Um die ökologisch bewirtschaftete Fläche in Hessen bis 2025 auf 25 % auszuweiten, muss der Öko-Flächenanteil auch in Gunstlagen, in welchen der Öko-Anteil bisher geringer war, deutlich gesteigert werden. Der Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen (LLH) hat hierzu 2015 mit Fördermitteln aus dem Ökoaktionsplan des Landes Hessen einen Langzeitversuch zu viehlosem Öko-Marktfrucht- und Feldgemüseanbau in Gunstlagen angelegt. Mit dem Versuch sollen offene Fragen hinsichtlich Nährstoffversorgung, Bodenfruchtbarkeit und Anpassung an den Klimawandel untersucht werden.
Nährstoffe müssen zurückgeführt werden
Mit dem Verkauf der Ernte verlassen große Nährstoffmengen den viehlosen Betrieb. Diese Nährstoffe müssen zurückgeführt werden, was sich für die Betriebe herausfordernd gestalten kann. Stickstoff (N) kann über den Anbau von Leguminosen zurückgewonnen werden. Jedoch muss für eine ausreichende N-Fixierung neben Körnerleguminosen auch Ackerfutter mit einem ausreichenden Leguminosen-Anteil angebaut werden, da die N-Fixierungsleistung von Futterleguminosen diejenige von Körnerleguminosen deutlich übersteigt. Weil der Schnitt des Ackerfutters nicht an eigene Tiere verfüttert werden kann (viehloser Öko-Landbau), sollte für diesen eine sinnvolle Nutzung geschaffen werden. Alle weiteren Nährstoffe, welche mit der Ernte die Fläche verlassen, müssen ebenso ersetzt werden, um langfristig einen Nährstoffmangel zu vermeiden.
Klimafolgenanpassung im Feld
Die Landwirtschaft bekommt zunehmend die Auswirkungen der Klimaerwärmung zu spüren. Wetterextreme wie Dürren oder Starkregen können über eine bessere Wasserspeicherkapazität und Wasserinfiltration (Eindringen von Wasser in den Boden) sowie einer geringeren Evaporation (Verdunstung) abgemildert werden. So können Böden mit hohem Humusgehalt mehr Wasser speichern. Die Infiltration verbessert sich über eine raue Bodenoberfläche und eine große Anzahl an Grobporen. Die „Rauigkeit“ kann sowohl über einen möglichst ganzjährigen Bewuchs gesteigert werden als auch durch die Bedeckung des Bodens mit einer Mulchschicht. Beides fördert auch die tiefgrabenden Regenwürmer. Über Grobporen kann der Niederschlag aus der obersten in tiefere Bodenschichten abgeleitet werden, so dass zusätzliches Wasser vom Boden aufgenommen werden kann. Mulch und Pflanzen verringern auch die Verdunstung und schützen den Boden vor einer starken Erhitzung im Sommer.
Vor dem Hintergrund von Ernteverlusten bis hin zu Ernteausfällen aufgrund von Wetterextremen gewinnt – neben der Ertragsleistung – die Ertragsstabilität an Bedeutung. Sie stellt Schwankungen im Ertrag über mehrere Jahre hinweg dar.
Langzeitversuch und Modell-Fruchtfolge
Für den Langzeitversuch wurde eine sechsfeldrige Modell-Fruchtfolge konzipiert (Abb. 1). Mit dieser soll demonstriert werden, dass viehloser Öko-Landbau ökologisch wie ökonomisch nachhaltig durchgeführt werden kann, wenn
a) Kleegras angebaut und sinnvoll genutzt,
b) Nährstoffe zurückgeführt und
c) Humus aufgebaut
werden.
Tabelle 1: Verfahren (V) im Langzeitversuch, ihre Kleegras- bzw. Zwischenfruchtnutzung
und die Art der Nährstoffrückführung bzw. des Humusaufbaus
| Verfahren | Sinnvolle Nutzung der Kleegras- und Zwischenfrucht-Schnitte | Nährstoffrückführung und Humusaufbau | |
| V 1 | Futter-Mist-Kooperation | Schnitt zu Kooperationspartner | Jauche und Mist |
| V 2 | Biogas-Kooperation | Schnitt zu Kooperationspartner | Flüssige und feste Gärreste |
| V 3 | Mulch | Verbleib als Mulch auf Fläche | – |
| V 4 | Cut & Carry | Transfer als Mulch zu Nehmerkulturen 1) | Mulch vom Kleegras- und Zwischenfrucht-Schnitt |
| V 5 | Biogas + Aufdüngung | Wie V2 | Wie V2, zusätzlich Aufdüngung mit Handelsdüngern 2) |
| V 6 | Biogas + Kompost | Wie V2, zusätzliche Kompostgaben | |
| V 7 | Biogas + Pflanzenkohle | Wie V2, zusätzlich Pflanzenkohle | |
| V 8 | Biogas + Untersaat | Wie V2, zusätzlich mit Untersaaten | |
1) Weißkohl, Winterweizen, Ölkürbis oder Frühkartoffeln
2) Mit Öko-Zertifizierung
Diese drei Aspekte werden in acht Verfahren untersucht (siehe Tab. 1). In den ersten vier Verfahren wird der Kleegrasschnitt unterschiedlichen Nutzungen zugeführt und als Recyclingdünger zurückgeführt. Die weiteren vier Verfahren bilden unterschiedliche Strategien zur Nährstoffrückführung und/ oder Humusaufbau ab.
Nach der Etablierung der Fruchtfolge (2015 bis 2018) wurde 2018 mit der eigentlichen Versuchsdurchführung begonnen. Im Folgenden werden die Ergebnisse der ersten fünf Versuchsjahre hinsichtlich Ertrag und Ertragsstabilität zusammengefasst und in Abb. 2 beispielhaft für Winterweizen dargestellt.
Ertrag und Ertragsstabilität – Ergebnisse 2018 bis 2022
Die zusätzliche Düngung mit öko-zertifiziertem Handelsdünger im Verfahren „Biogas+Aufdüngung“ konnte bei Weißkohl, Winterweizen (Abb. 2), Frühkartoffeln sowie Klee-Luzernegras und Zwischenfrüchten (KG+ZF) die Erträge um 37 %, 17 %, 11 % bzw. 7 % gegenüber dem Durchschnittsertrag aller Verfahren und Jahre steigern. Die höheren Erträge bei KG+ZF gehen wahrscheinlich auf Mehrertrag bei der leguminosenfreien Zwischenfrucht nach Weißkohl (Abb.1) zurück, welche stark von den verbleibenden Ernteresten der Vorkultur profitiert. Die relative Ertragsstabilität war jedoch beim Weißkohl und insbesondere der Frühkartoffel gering. Dies kann auf starke Ertragsrückgänge bei Trockenheit wie z.B. in den Sommern der Jahre 2018 bis 2020 und 2022 zurückgeführt werden.
Die durchschnittlichen Erträge des Verfahrens „Biogas+Untersaat“ waren bei Weißkohl (-18 %,), Frühkartoffeln (-6 %, zusammen mit dem Verfahren „Mulch“) und Ölkürbis (-28 %) am geringsten. Das lässt sich auf die Konkurrenz um Wasser durch die Untersaat zurückführen.
Im Verfahren „Mulch“ erhält verfahrensbedingt keine Kultur eine gezielte Düngung, weshalb die Erträge bei Winterweizen (-10 %), Frühkartoffeln (-6 %) und KG+ZF (-8 %) am geringsten waren. Der Ölkürbis profitiert jedoch von der eingearbeiteten Zwischenfrucht (Abb. 1).
Die Verfahren „Biogas+Kompost“ sowie „Cut & Carry“ wirkten sich bei Weißkohl, Winterweizen, Frühkartoffeln und KG+ZF positiv auf den durchschnittlichen Ertrag aus. Bei „Biogas+Kompost“ könnte der Effekt auf die gesteigerte Wasserhaltefähigkeit zurückgeführt werden; bei „Cut & Carry“ auf einen verbesserten Boden-Wasserhaushalt und eine verringerte Bodentemperatur im Sommer. Des Weiteren kann „Cut & Carry“ insbesondere in trockenen Sommern, aber auch bei Starkregenereignissen interessant sein: Eine geringere Evaporation, niedrigere Bodentemperaturen und eine verbesserte Infiltration wirken sich positiv auf die Erträge aus. Bei geeigneten C zu N Verhältnissen des Mulchs (≤15:1) kann auch eine Düngewirkung erwartet werden. In den mittlerweile niederschlagsreichen Wintern kann der Mulch vor Erosion und damit die Oberflächengewässer vor einer Eutrophierung und die Ackerböden vor einem unwiederbringlichen Verlust an fruchtbarem Oberboden schützen.
Die vor den Leguminosen zugegebene Pflanzenkohle (Verfahren „Biogas+Pflanzenkohle“) zeigte (noch) keinen positiven Effekt auf den Ertrag.
Fazit und Ausblick
Nach fünf Versuchsjahren zeichnen sich bereits erste Unterschiede zwischen den Verfahren ab. Über eine differenzierte Deckungsbeitragsrechnung konnten erste Einschätzungen hinsichtlich der ökonomischen Nachhaltigkeit getroffen werden (hier nicht dargestellt).
Wie sich die Anbauverfahren auf die Treibhausgasemissionen auswirken und bei der Anpassung an den Klimawandel unterstützen, soll in den kommenden Jahren untersucht werden. Dafür werden u.a. klimarelevante Spurengase, Bodentemperatur und Bodenfeuchtigkeit gemessen. Daten zur N-Fixierung der Leguminosen könnten Aufschluss über den N-Haushalt geben. Mit diesen Informationen können die ökologische Nachhaltigkeit der Verfahren besser eingeschätzt und Empfehlungen für die praktische Landwirtschaft abgeleitet werden.
Dieser Beitrag stammt aus dem LLH-Jahresbericht 2023. Den gesamten Bericht finden Sie hier.
