Übermäßiger Düngemitteleinsatz zählt zu den großen Problemen in der modernen Landwirtschaft. Speziell Stickstoffverluste stehen im Zentrum der öffentlichen Wahrnehmung, können doch Nitratausträge schwerwiegende Folgen für Gewässerqualität und deren Organismen haben oder gasförmige Stickstoffemissionen (z.B. Lachgas) den Treibhauseffekt verstärken. Unsere Arbeit verfolgt das Ziel, die Nährstoffnutzung im Agrarsystem zu verbessern. Dabei konzentrieren wir uns auf eine Optimierung der Fruchtfolgegestaltung durch den Einsatz von Zwischenfrüchten. Welche Unterschiede existieren in der Nährstoffaufnahmekapazität einzelner Zwischenfruchtarten? Welche Wurzeleigenschaften und Nährstoffmobilisierungsstrategien von Zwischenfrüchten erhöhen die Nährstoffnutzung in der Fruchtfolge? Und wie effektiv unterstützen Reinsaaten vs. Mischungen die Ernährung der Hauptfrucht?

Ausgehend von diesen Fragestellungen suchen wir nach den dahinterstehenden Mechanismen. Dazu erstellen wir artspezifische Tiefenprofile der Wurzelmasseverteilung von Zwischenfrüchten im Feldversuch und charakterisieren deren Wurzelabscheidungen. Mithilfe gezielter Wachstums-Assays untersuchen wir den Einfluss dieser Wurzelabscheidungen auf die Wurzelentwicklung und die Nährstoffverfügbarkeit der Hauptfrucht und führen umfassende Stickstoffübertrags- und Stickstoffverlustanalysen in der Fruchtfolge durch.

Wir wollen verstehen, welche Wurzel- und Nährstoffaneignungsmechanismen eine gute Zwischenfrucht auszeichnen, ihren Einsatz in der Fruchtfolgegestaltung optimieren und damit langfristig einen Beitrag zur Reduktion des Düngemitteleinsatzes in der Landwirtschaft leisten.

CATCHY - Catch-cropping as an agrarian tool for continuing soil fertility and yield increase

Das Projekt CATCHY wird durch die BMBF-Initiative BonaRes (Boden als nachhaltige Ressource für die Bioökonomie) gefördert. Zusammen mit einem interdisziplinären Team untersuchen wir den Einfluss von Zwischenfrüchten auf pflanzenverfügbare Nährstoffpools, auf Bodenfruchtbarkeitsparameter, auf biologische Funktionen von Mikroorganismen im Wurzelraum, und auf agronomische Kenngrößen und die Ertragsbildung der Hauptfrüchte in einer Langzeitrotation an zwei Standorten in Deutschland. Unsere Gruppe spielt in diesem Konsortium eine zentrale Rolle, da die Interaktion zwischen Pflanze und Boden eine enorme Bedeutung für die Nährstoffaufnahme hat, welche wiederum die spätere Biomasse- und Ertragsbildung beeinflusst. Wir konnten zum Beispiel in Zusammenarbeit mit der Leibniz Universität Hannover zeigen, dass Zwischenfrüchte in größeren Bodentiefen noch ausreichend Wurzelmasse bilden müssen, um dortige Nährstoffpools effizient zu nutzen (Heuermann et al. 2019, Sci Rep). Gemeinsam mit Partnern der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf und der Deutschen Saatveredelung AG fanden wir heraus, dass die Nährstoffakkumulation einer Zwischenfruchtmischung widerstandsfähiger gegen schwankende Umweltbedingungen ist als die von Reinsaaten und dass Mischungen einen höheren Nährstoffübertrag zur Hauptfrucht liefern. Wir beobachteten sogar, dass Wurzelabscheidungen verschiedener Zwischenfrüchte die Wurzelverteilung der Hauptfrucht Mais beeinflussten und arbeiten derzeit zusammen mit Partnern der Universität Bremen an der Charakterisierung der Bedeutung des Bodenmikrobioms in diesem Prozess.

Partner:         

• Deutsche Saatveredelung AG (D. Schweneker, U. Feuerstein)
• Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (B. Bauer)
• Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (P. Breunig)
• Leibniz Universität Hannover (N. Gentsch, J. Boy, G. Guggenberger)
• Universität Bremen (T. Hurek, B. Reinhold-Hurek [Koordinatorin])