Zwischenfrüchte als agronomische Maßnahme zur Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit und der Ertragssicherheit (CATCHY)

Ziele der Arbeitsgruppe (SP1) Pflanzenbau im Rahmen des CATCHY Projekts

Die Auswirkungen von Zwischenfrüchten auf die nachfolgenden Hauptkulturen Ackerbohnen, Mais und Winterweizen in Bezug auf die Ertragsarchitektur und den Ertrag sowie deren Effekte in humusmehrenden und humuszehrenden Fruchtfolgen wurden im Rahmen des CATCHY-Projekts untersucht und stellten das zentrale Ziel von SP1 dar. Der Forschungsschwerpunkt zielte vor allem auf die Untersuchung der Effekte von diversen Zwischenfruchtmischungen im Vergleich zu Reinsaaten. Zum Verständnis der Prozesse in diverseren Zwischenfrucht-mischungen wurden die Interaktionen zwischen den einzelnen Pflanzenarten in systematisch erstellten Mischungen untersucht.

Die Abkürzung „CATCHY“ ergibt sich aus dem englischem Projekt-/Forschungstitel „Catch-cropping as an Agrarian Tool for Continuing Soil Health and Yield-increase“

Zielsetzungen im Einzelnen

Die Ziele der von der HSWT bearbeiteten Arbeitspakete waren:

Quantifizierung der Auswirkungen von Zwischenfrüchten und Zwischenfruchtmischungen auf die Entwicklung und Ertragsarchitektur von Hauptfrüchten (Langzeitversuch über 8 Erntejahre in 2 Fruchtfolgen)
Bewertung des Einflusses von Zwischenfrüchten und Zwischenfruchtmischungen auf den Befall von pilzlichen Erregern in Hauptfrüchten (2 Fruchtfolgen über 8 Erntejahre)Zi
Abschätzung der Wirkungen unterschiedlichster Zwischenfrüchte auf den Entwicklungsverlauf, die Ertragsarchitektur und den Ertrag der Hauptfrucht Mais (Kurzeitversuche über ein Jahr)
Optimierung von Zwischenfruchtmischungen durch systematisch erstellte Artenmischungen auf der Basis der Ertragsleistung und Ertragsarchitektur der Folgefrucht Mais

Unser Foto zeigt ein Versuchsfeld des Projekts

Ergebnisse

In Bezug auf die direkten Auswirkungen von Zwischenfrüchten auf den Ertrag und die Ertragsarchitektur der Hauptfrucht Mais oder Ackerbohne und Winterweizen und die Interaktionen in Zwischenfruchtmischungen können folgenden Ergebnisse zusammengefasst werden:

Direkte Auswirkungen von Zwischenfrüchten auf die Hauptfrüchte Mais und Ackerbohne

In beiden Versuchsjahren wurde ein signifikant geringerer Silomais-Trockenmasseertrag nach dem Anbau von Phacelia als Zwischenfrucht gemessen. Überraschend lag die Ertragsleistung von Silomais nach dem Anbau von biodiversen Zwischenfrucht-Mischungen nur auf dem Niveau der Kontrolle bei der eine Brache eingehalten wurde. Am Standort Triesdorf wurde allerdings im Trockenjahr 2016 ein erhöhter Kornertrag bei Mais nach dem Anbau von Zwischenfruchtmischungen erzielt. Bei einem Vergleich von Zwischenfrucht-Reinsaaten und -Mischungen in Bezug auf die Ertragskomponenten von Körnermais am Standort Triesdorf deutete sich an, dass die organische Substanz der Zwischenfruchtmischungen schneller mineralisierten und dadurch vor allem die Kornzahl pro Kolben und das Tausendkorngewicht förderten. Die Zwischenfrüchte, die als Reinsaat vor Mais angebaut wurden mineralisierten zeitlich verzögert und beeinflussten nur das Tausendkorngewicht und die Nachfrucht des Maises, den Weizen.
In der Hauptkultur Ackerbohne wurde ebenfalls ein starker Einfluss der zuvor angebauten Zwischenfrüchte auf die Ertragskomponenten und den Ertrag festgestellt. Bis auf das Versuchsjahr 2016 am Standort Triesdorf zeigten alle anderen Ertragsdaten die gleichen Effekte. Die leguminosenhaltigen Zwischenfruchtvarianten, insbesondere die Variante TerraLife, führten zu geringeren Kornerträgenim Vergleich zur Kontrolle. Die Variante Rauhafer als monokotyle Pflanzenart zeigte eine tendenziell positive Wirkung auf den Kornertrag der Ackerbohne. In der Ertragsarchitektur fiel diese Variante durch eine jahresunabhängige hohe Anzahl von Hülsen pro Pflanze auf. Die Varianten Brache und Rauhafer bildeten deutlich mehr Kornanlagen im Vergleich zu den Mischungs-Varianten aus. Diese Unterschiede konnten auf einen geringeren Infektionsdruck in den Variante Brache und Rauhafer mit pilzlichen Pathogenen zurückgeführt werden. Das Tausendkorngewicht wurde nur sehr geringfügig durch die Zwischenfruchtvarianten beeinflusst.

Indirekte Auswirkungen von Zwischenfrüchten auf die zweite folgende Hauptfrucht Winterweizen

Im Versuchsjahr 2017 konnten erstmals Fruchtfolgeeffekte untersucht werden, die durch den Zwischenfruchtanbau ausgelöst wurden. In der Kontrolle (Brache) wurden an beiden Standorten, wie zu erwarten, leicht höhere Kornerträge im Weizen in der humusmehrenden Fruchtfolge nach dem Anbau von Ackerbohnen gemessen. Die Kombination der Vorfrucht Mais mit den Zwischenfrüchtenvarianten Alexandrinerklee, Mix4 und TerraLife führte am Standort Asendorf zu signifikant höheren Erträgen im Vergleich mit der Kontrolle. Bei einem Vergleich der Cluster Reinsaaten und Mischungen zeigten sich in der humusmehrenden Fruchtfolge hohe positive Korrelationen zwischen Ährenertrag und Kornertrag. In der humusmehrenden Fruchtfolge konnten diese Wechselwirkungen nicht beobachtet werden. Die Reinsaaten zeigten auch einen positiven Einfluss auf die Kornanlage in der humusmehrenden Fruchtfolge. Dies stützt die Hypothese, dass die Reinsaaten während der Ährchenanlage mehr pflanzenverfügbare Nährstoffe bereitstellten, da diese im Vergleich zu den Zwischenfruchtmischungen langsamer mineralisieren und daher eine positive Wirkung über die direkte Nachfrucht (Mais oder Ackerbohne) hinaus auch auf die Nach-Nachfrucht Weizen haben.

Interaktionen von Zwischenfruchtarten innerhalb systematisch erstellterZwischenfrucht-mischungen

Im Feldversuch am Standort Triesdorf wurden die Interaktionen der einzelnen Pflanzenarten innerhalb von Zwischenfruchtmischungen getestet. Hierfür wurde die Sprossbiomasse auf ihre Artenanteile untersucht. In den Versuchsjahren 2016 und 2017 wurden vor allem synergistische und additive Effekte in den Mischungen festgestellt. Die beiden Hauptkomponenten Senf und Phacelia führten in Kombination mit Leguminosen, Kruziferen und dem monokotylen Mischungspartner zu ähnlichen Effekten. Diese Beobachtungen waren im trockenen Herbst 2016 sehr stark ausgeprägt und konnten in dem nassen Herbst 2017 bestätigt werden.

Am Standort Triesdorf zeigten die Reinsaaten, abgesehen von Alexandrinerklee, Wicke und Kresse, eine hohe Sprossbiomassebildung. Starke synergistische Effekte wurden in der Kombination von einer in Reinsaat konkurrenzstarken Pflanzenart mit einem in Reinsaat schwachen Mischungspartner beobachtet. Im Feldversuch am Standort Triesdorf wurden die Interaktionen der einzelnen Pflanzenarten innerhalb von Zwischenfruchtmischungen getestet. Hierfür wurde die Sprossbiomasse auf ihre Artenanteile untersucht.

In den Versuchsjahren 2016 und 2017 wurden vor allem synergistische und additive Effekte in den Mischungen festgestellt. Die beiden Hauptkomponenten Senf und Phacelia führten in Kombination mit Leguminosen, Kruziferen und dem monokotylen Mischungspartner zu ähnlichen Effekten. Diese Beobachtungen waren im trockenen Herbst 2016 sehr stark ausgeprägt und konnten in dem nassen Herbst 2017 bestätigt werden.

Additive Effekte in Zweiermischungen wurden bei Pflanzenarten mit einer gleichwertigen Sprossbiomasse in Reinsaat beobachtet. Die Ergebnisse zeigten eine hohe Konkurrenzkraft der Kruziferen besonders unter trockenen Bedingungen. Unter feuchten Bedingungen in 2017 steigerten die Leguminosen ihre Biomasseleistung in den Mischungen deutlich.

Nutzen & Anwendungsmöglichkeiten

Die Ergebnisse aus dem Langzeitversuch bilden die Grundlage für die Entwicklung von neuen Zwischenfruchtmischungen zur Absicherung des Ertragspotentials in Hauptkulturen in unterschiedlichen Fruchtfolgen. Die Erkenntnisse über die Interaktionen in Mischungen unterstützen die quantitative und qualitative Auswahl von Pflanzenarten zur Erstellung oder Optimierung von biodiversen Zwischenfrucht-Mischungen für die landwirtschaftliche Praxis.