Weltweit sind Landwirte mit einer Vielzahl von Problemen konfrontiert, darunter wachsende Bevölkerungszahlen, ein sich änderndes Klima und Bodendegradation und viele andere. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, suchen Forscher nach Lösungen und haben begonnen, ihre Forschung auf die Durchführbarkeit nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken wie Zwischenfrüchte zu konzentrieren.
„Eine der wichtigsten Möglichkeiten, die Nachhaltigkeit der Landwirtschaft zu verbessern, ist die Nutzung von Zwischenfrüchten“, sagte Deepak Joshi, ein kürzlich promovierter Wissenschaftler. Absolvent der Abteilung für Agronomie, Gartenbau und Pflanzenwissenschaften der South Dakota State University.
Eine Zwischenfrucht ist eine Pflanze, die hauptsächlich dazu dient, die Erosion zu verlangsamen und die Bodengesundheit zu verbessern. Zwischenfrüchte werden in der kurzen Zeitspanne nach einer Ernte gepflanzt und vor dem Anbau der nächsten Marktfrucht „abgetötet“.
„Es wird davon ausgegangen, dass Zwischenfrüchte die Bodengesundheit und den Kohlenstoffgehalt im Boden verbessern“, fügte Joshi hinzu.
Joshis Forschung lieferte einen Überblick über konservierende Landwirtschaftstechnologien als Strategien zur Minimierung der Bodendegradation, der Herausforderungen des Klimawandels und der Ernährungsunsicherheit in Entwicklungsländern. Es untersuchte auch die Auswirkungen von Zwischenfrüchten auf die organischen Kohlenstoff- und Treibhausgasemissionen des Bodens in einem Maisanbausystem durch eine Metaanalyse früherer Zwischenfruchtstudien sowie durch Feldexperimente. Der Artikel wird im veröffentlicht Agronomie-Journal.
Deckfrüchte
Die experimentelle Forschung zu Zwischenfrüchten ist weit verbreitet: Bis Mai 2022 wurden mehr als 61 von Experten begutachtete Studien zu Zwischenfrüchten abgeschlossen und sind digital verfügbar. Die Herausforderung besteht – wie Joshi betont – darin, dass die Studien nicht immer eine klare Antwort auf die Vorteile von Zwischenfrüchten liefern Zwischenfrüchte.
„Es gibt zahlreiche Studien zu Zwischenfrüchten, aber es ist unklar, ob sie den Kohlenstoffgehalt im Boden erhöhen oder verringern“, sagte Joshi. „Wenn man sich die veröffentlichten Artikel durchliest, berichten einige von einem Anstieg, andere von einem Rückgang. Die bereitgestellten Informationen waren unklar.“
Für seine eigene Forschung hat Joshi alle bekannten Zwischenfruchtstudien (61) zu Maisanbausystemen in einer Metaanalyse zusammengefasst. Es wurde festgestellt, dass Zwischenfrüchte den organischen Kohlenstoff im Boden um 7,3 % erhöhen – eine erhebliche Menge.
Der organische Kohlenstoff im Boden ist der messbare Bestandteil der organischen Substanz im Boden und ein Schlüsselelement bei der Bestimmung der Bodenqualität. Ein höherer Anteil an organischem Kohlenstoff im Boden weist auf eine bessere Bodengesundheit hin.
„Letztendlich entziehen Zwischenfrüchte der Atmosphäre Kohlendioxid und rühren es in den Boden ein“, sagte Joshi. „Das bedeutet, dass Zwischenfrüchte dazu beitragen können, das wachsende Klimaproblem zu lindern und auch zur Verbesserung der Bodengesundheit beizutragen.“
Joshi fand heraus, dass aktuelle Maisfelder mit Zwischenfrüchten eine Speicherrate für organischen Kohlenstoff (SOC) im Boden von 0,8 Mg aufweisen. Das bedeutet, dass, wenn auf allen Maisfeldern in den USA Deckfrüchte verwendet würden, jährlich 29,12 Millionen Mg SOC gebunden werden könnten, was 107 Millionen Tonnen Kohlendioxid entspricht. Nach Angaben der Environmental Protection Agency entspricht dies den Treibhausgasemissionen von fast 247,5 Millionen Barrel Öl oder 23,8 Millionen benzinbetriebenen Fahrzeugen, die ein Jahr lang gefahren werden.
„Aus dem zweijährigen Feldexperiment haben wir herausgefunden, dass Roggen-Zwischenfrüchte während der Wachstumsphase die N2O-Emissionen reduzierten, während sie während der Zersetzung zunahmen. Wenn wir jedoch beide Wachstumsphasen kombinierten, hatten Zwischenfrüchte und keine Behandlung mit Zwischenfrüchten ähnliche Emissionen. Das bedeutet.“ Zwischenfrüchte haben keinen Einfluss auf die Treibhausgasemissionen, sondern verbessern stattdessen die Bodengesundheit, indem sie Bodenmikroorganismen, Bodenfeuchtigkeit und Bodenkohlenstoff verbessern“, sagte Joshi.
„Letztendlich wird es auch den Ernteertrag für die nächste Erntesaison steigern“, fügte Joshi hinzu.
Die Metaanalyse zeigte, dass der Einsatz von Zwischenfrüchten den Maisertrag um 23 % steigerte.
Während die Akzeptanz von Zwischenfrüchten bei den Landwirten im oberen Mittleren Westen seit langem gering ist, gewinnen immer mehr Menschen ein klares Verständnis für die nachgewiesenen Vorteile, und in den letzten Jahren haben die Akzeptanzraten zu steigen begonnen.
Mehr Informationen:
Deepak R. Joshi et al., Eine globale Metaanalyse der Reaktion von Zwischenfrüchten auf die Kohlenstoffspeicherung im Boden innerhalb eines Maisproduktionssystems, Agronomie-Journal (2023). DOI: 10.1002/agj2.21340