Winterroggen wird für seine Vielseitigkeit geschätzt. Es ist eine Getreidequelle, aber auch Futter- und Bodendecker, der den Boden vor Erosion durch Wind und Regen schützt. Aber die Vorteile von Winterroggen hören hier nicht auf.
Eine Reihe von Studien, die 2015 von einem Team des Agricultural Research Service (ARS) und von Universitätsmitarbeitern begonnen wurden, legen nahe, dass der Aufbau einer Zwischenfrucht aus Winterroggen zwischen den Fruchtfolgen von Mais und Sojabohnen Nitratverluste reduzieren, Kohlenstoff binden und eine Quelle für erneuerbares Erdgas.
Robert Malone, ein Agraringenieur am ARS National Laboratory for Agriculture and the Environment in Ames, Iowa, koordiniert die Studien, um die potenzielle Rolle von Roggen bei der „nachhaltigen Intensivierung der Landwirtschaft“ zu bewerten – ein Ansatz, der als entscheidend für die Deckung der wachsenden weltweiten Nachfrage nach Nahrungsmitteln gilt , Futtermittel, Fasern und Treibstoff, ohne das zu überfordern, was das Land und die natürlichen Ressourcen bieten können.
In den neuesten Studien verwendete das Team ein Computermodell im Feldmaßstab, um Fruchtfolgen von Mais und Sojabohnen mit oder ohne Winterroggen-Deckfrüchte an 40 Standorten im Norden der Vereinigten Staaten zu simulieren, einschließlich Teilen des Mississippi-Flussbeckens, das sich entleert in den Golf von Mexiko.
Zu den kürzlich im Journal of veröffentlichten Ergebnissen gehört Umweltforschungsbriefe:
Nitrat stellt ein Umweltproblem dar, wenn es von Nutzpflanzen ungenutzt bleibt und in Bäche, Flüsse, Seen und andere Oberflächengewässer gelangt, wodurch die Wasserqualität beeinträchtigt und die Algenblüte gefördert wird. Das anschließende Absterben und Verrotten der Algen in diesen Blüten verbraucht Sauerstoff und tötet oder vertreibt Fische und andere Wasserlebewesen.
In Küstengewässern wie dem Golf von Mexiko ist dieser Zustand als Hypoxie bekannt und führt zu einer „toten Zone“, die sich über mehrere tausend Quadratmeilen erstreckt, eine Größe, die einen kostspieligen Tribut für die kommerzielle Fischerei und andere damit verbundene Industrien fordern kann. In diesem Sommer wird die tote Zone des Golfs beispielsweise voraussichtlich 4.155 Quadratmeilen umfassen.
„Eine Vielzahl von Faktoren – einschließlich der Auswirkungen von überschüssigen Nährstoffen und der Schichtung (Schichtung) des Wasserkörpers aufgrund von Salzgehalt oder Temperaturgradienten – können hypoxische Bedingungen hervorrufen. In Nordamerika korreliert die Größe des hypoxischen Gebiets im Golf von Mexiko stark mit „Frühlings-Nitrat-Stickstoff-Belastungen aus dem Mississippi“, erklärte Malone, der an den Modellierungsstudien mit 15 anderen Forschern aus drei ARS-Labors und vier Universitäten zusammenarbeitet.
Der Klimawandel könnte die Wahrscheinlichkeit hypoxischer Bedingungen im Golf von Mexiko erhöhen, was den Bemühungen der Task Force der US-Umweltschutzbehörde (Environmental Protection Agency, EPA) Dringlichkeit verleiht, die Stickstoff- und Phosphorbelastung aus dem Einzugsgebiet des Mississippi bis 2035 um 45 % zu reduzieren.
„Der Einsatz von Zwischenfrüchten wie Winterroggen in Mais-Sojabohnen-Fruchtfolgen im Norden der USA ist eine der vielversprechendsten Schutzstrategien zur Reduzierung der Nitratbelastung von Bächen und Flüssen, die in den Mississippi münden“, so Malone.
Neben der Eindämmung von Nitratverlusten können Winterroggen-Zwischenfrüchte auch eine Rolle bei der Bindung (oder „Sequestrierung“) von Kohlenstoff spielen.
Den Simulationen des Modells zufolge könnte der Anbau von Winterroggen-Deckfrüchten in Mais-Soja-Fruchtfolgen im Norden der USA mehr als 18 Millionen Tonnen (19,8 Millionen Tonnen) Feldrückstände, sogenannte „Biomasse“, produzieren. Dieser Roggenrückstand wiederum hätte das Potenzial, jährlich 210 Millionen Megajoule Energie zu liefern – das Äquivalent von 2,3 Milliarden Gallonen Ethanol –, wenn er mithilfe anaerober Fermenter in Biomethangas umgewandelt würde.
Die Simulationen zeigen auch, dass im Biomethan-Produktionsprozess ein Standardfiltrationsschritt namens „Upgrade durchführen„könnte die Entfernung und Bindung von 7,5 Millionen Tonnen (8,3 Millionen Tonnen) Kohlendioxid pro Jahr ermöglichen, wodurch verhindert wird, dass es wieder in die Atmosphäre freigesetzt wird, wenn das Biogas zur Strom- oder Wärmeerzeugung verbrannt wird, und den Landwirten ein Vorteil bei der Kohlenstoffbindung entsteht.
Allerdings betrachten die Forscher Winterroggen-Zwischenfrüchte nicht als sprichwörtliches „Wundermittel“ für den Stickstoffmanagement und die Verbesserung der Umwelt. Vielmehr dürfte es mit anderen Maßnahmen integriert werden, einschließlich der Nutzung gesättigter Uferpuffer, kontrollierter Entwässerung, Feuchtgebieten und Bioreaktoren.
„Kombinierte Konservierungsmaßnahmen wie Winterroggen-Deckfrüchte und Maßnahmen am Feldrand wie die Verwendung gesättigter Puffer werden manchmal als ‚gestapelte Maßnahmen‘ bezeichnet und können den Stickstoffverlust stärker reduzieren, als wenn jede Maßnahme einzeln angewendet wird“, sagte Malone.
Mehr Informationen:
Robert W. Malone et al., Geerntete Winterroggen-Energiezwischenfrucht: zahlreiche Vorteile für Nord-Zentral-USA, Umweltforschungsbriefe (2023). DOI: 10.1088/1748-9326/acd708