Eine globale Metaanalyse quantifiziert die Vorteile des Einsatzes von Zwischenfrüchten

Seit Jahren diskutieren sowohl Wissenschaftler als auch Landwirte darüber, ob der Einsatz von Zwischenfrüchten – Pflanzen, die den Boden nach der Ernte der Hauptkulturen bedecken – einen positiven oder negativen Einfluss auf den späteren Ernteertrag hat. Zu diesem Thema wurden Hunderte von Studien durchgeführt, von denen jede zu einem anderen Ergebnis kam.

Forscher der Indiana University School of Science in Indianapolis haben Daten aus mehr als 100 Feldversuchen auf der ganzen Welt zusammengestellt und herausgefunden, dass Zwischenfrüchte insgesamt einen positiven Nettoeffekt haben und den Ernteertrag weltweit um 2,6 % steigern. Unter den Ergebnissen stach hervor, wie erheblich die Erträge durch die Verwendung von Hülsenfrüchten als Zwischenfrüchte, darunter Erbsen, Wicke und Klee, profitierten.

Yu Peng, ein Ph.D. Student an der School of Science leitete eine umfassende Studie, die Literatursynthese und Metaanalyse nutzte, um die Ergebnisse der gesammelten Daten zu quantifizieren. Peng und sein Team sammelten über 1.000 Aufzeichnungen feldbasierter Ertragsdaten und analysierten, wie sich Zwischenfruchtart, Bodenbeschaffenheit, Bodenwasserbedingungen, Trockenheit, Zwischenfruchtdauer und andere Managementpraktiken auf den Ernteertrag auswirken.

„Während meines Studiums in Indiana, umgeben von einem reichen landwirtschaftlichen Erbe, habe ich aus erster Hand die Herausforderungen miterlebt, mit denen Landwirte konfrontiert sind, darunter Bodendegradation und Nährstoffverlust“, sagte Peng. „Diese Forschung zielt darauf ab, die Akzeptanzrate von Zwischenfrüchten zu steigern, indem sie die Bedenken der Landwirte hinsichtlich möglicher Ertragsverluste bei der Hauptkultur berücksichtigt und so der Agrarumwelt zugute kommt.“

Leguminosen-Zwischenfrüchte zeigten eine Ertragssteigerung von 9,8 % im Vergleich zu Nicht-Leguminosen-Zwischenfrüchten – wie Roggen, Hafer, Raps und gemischten Zwischenfrüchten –, die keine statistische Signifikanz zeigten. Darüber hinaus führte die Einführung von Leguminosen als Zwischenfrucht ohne Düngung der Hauptkulturen zu einer Ertragssteigerung von 21,8 %.

Mais, die am meisten angebaute Nutzpflanze im Mittleren Westen und in den USA, ist mit einer Ertragssteigerung von 4,7 % eine der beiden Nutzpflanzen, die am meisten von jeglicher Art von Zwischenfruchtanbau profitieren. Gerste, eine weitere wichtige US-Ernte, verzeichnete mit 8,3 % die größte Ertragssteigerung. Die Daten deuten darauf hin, dass die Erträge durch den Einsatz von Leguminosen als Zwischenfrucht sogar noch höher ausfallen könnten.

Forscher fanden heraus, dass Zwischenfrüchte unter nährstoffarmen Bedingungen den größten Nutzen bringen. Beispielsweise erzielten regengespeiste Trockengebiete einen höheren Ertrag aus Zwischenfrüchten, während regengespeiste Nicht-Trockengebiete keine nennenswerten Auswirkungen hatten. Darüber hinaus wurde eine Ertragssteigerung von 10,5 % beobachtet, wenn neben dem Zwischenfruchtanbau kein Dünger eingesetzt wurde, in Kombination mit einer Düngemittelbehandlung sank die Ertragssteigerung jedoch auf 1,8 %.

Gröbere Böden wie sandiger Lehm und lehmiger Sand führten tendenziell zu höheren Erträgen im Zwischenfruchtanbau. Im Gegensatz dazu kam es bei fein strukturierten Böden wie Ton-Lehm- und Tonböden zu einem Rückgang unter Zwischenfruchtanbau, was sich negativ auf den Ertrag auswirkte.

„Nicht jede Zwischenfrucht ist für jede Feldbewirtschaftungspraxis in jeder Umgebung geeignet“, sagte Peng. „Ich hoffe, dass dieser Artikel zu einer stärkeren Akzeptanz und intelligenteren Zwischenfruchtanbaumethoden führt, indem er eine umfassende Anleitung zur Auswahl optimaler Zwischenfruchtstrategien basierend auf ihren Zielen bietet, einschließlich der Art der zu verwendenden Zwischenfrüchte, der zu kombinierenden Bewirtschaftungspraktiken und Überlegungen zu lokalen meteorologischen Faktoren.“ Faktoren.

Zwischenfrüchte kontrollieren die Bodenerosion, erhöhen die Bodenfeuchtigkeit, verbessern die Bodenstruktur und erhöhen die organische Substanz. Lixin Wang, Professor am Fachbereich Erd- und Umweltwissenschaften und korrespondierender Autor der Studie, sagte, er hoffe, dass diese Arbeit eine breitere Einführung von Zwischenfrüchten fördern werde, nicht nur wegen der Vorteile, die sie den Landwirten bieten, sondern auch für die Umwelt der Erde.

„Die Landwirtschaft hinterlässt einen großen ökologischen Fußabdruck“, sagte Wang. „Oft verschmutzt es das Wasser und produziert viele Treibhausgase. Deshalb wollen wir die Umweltbelastung minimieren und gleichzeitig einen ausreichenden Ernteertrag sicherstellen. Wir glauben, dass Zwischenfrüchte ein potenzielles Instrument sind, um dies zu erreichen.“

Die Landwirtschaft ist ein wichtiger Teil der wirtschaftlichen Gesundheit Indianas. Schätzungen zufolge trägt die Landwirtschaft jährlich 35,1 Milliarden US-Dollar zur Wirtschaft Indianas bei. Ackerland bedeckt zwei Drittel der Gesamtfläche des Staates. Nach Angaben des Indiana State Department of Agriculture bauen jedoch weniger als 10 % der Landwirte in Indiana Zwischenfrüchte an.

Derzeit arbeitet Peng mit Landwirten in Fort Wayne, Indiana, zusammen, um eigene Feldforschungen zu Zwischenfrüchten, ihrer Verwendung und ihren Auswirkungen auf die örtliche Gemeinschaft durchzuführen. Insgesamt hat er Visionen für eine breit angelegte Reihe von Forschungsprojekten, die sich mit verschiedenen naturbasierten landwirtschaftlichen Lösungen befassen, die von den Maisgürtelregionen der Vereinigten Staaten bis hin zu weltweiten Lösungen reichen.

„Nachdem den Landwirten wissenschaftliche Beweise dafür vorgelegt wurden, dass der Einsatz von Zwischenfrüchten der Umwelt zugute kommt, ohne dass es zu Ertragseinbußen kommt, wird im nächsten Rahmen untersucht, wozu sie sonst noch beitragen können“, sagte Peng. „Während meiner Recherchen habe ich immer gedacht: ‚Man pflanzt seinen Mais an und erntet ihn, aber woran gibt es sonst noch zu denken?‘ Treibhausgase könnten eine Antwort sein.

„Wenn sich der Zwischenfruchtanbau bei der Minderung der Treibhausgasemissionen als wirksam erweist, deutet dies darauf hin, dass Landwirte die globale Erwärmung durch einen kostengünstigen und weitgehend reproduzierbaren Ansatz bekämpfen könnten.“

Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Feldfruchtforschung.