FondsGoetheanum: Zukunft Landwirtschaft

 

Das biodynamische System D (Demeter) baut über die gesamte Versuchsdauer substanzielle Mengen an Humus auf, auch das bioorganische System O (Bio Suisse) und in geringem Mass auch das konventionelle System K verzeichnen eine leichte Humuszunahme. Das System M verliert Humus. Die Menge an Kleinstlebewesen und ihre Aktivität im Boden sowie ihr Vermögen, Nährstoffe zu mobilisieren, sind gemittelt in den Biosystemen 44 Prozent höher als in den konventionellen Systemen. Summarisch waren die Treibhausgas-Emissionen der biodynamischen Flächen D um 63 Prozent und bioorganischen Flächen O um 44 Prozent tiefer als diejenigen vom konventionellen System K.

Wird die Humusveränderung mit einbezogen, stösst das O-System 45 Prozent weniger CO2-Aequivalente aus, und das D-System sogar 74 Prozent weniger.

 

Die Ecological Engineers machen den Unterschied

Die Regenwürmer stehen multifunktional im Einsatz. In den Biosystemen sind sie in ihrem Element. Sie machen den Boden durchlässiger, Regenwasser kann besser einsickern. Sie beugen der Erosion vor und dezimieren auch Sporen von Schadpilzen.

Dr. Andreas Fliessbach, Dr. Paul Mäder und Dr. Hans-Martin Krause (alle FiBL)

Der Verlust an Bodenfruchtbarkeit und an Biodiversität sowie die Klimawirkungen sind die grössten Herausforderungen in der Landwirtschaft.


Humusaufbau und reduzierte Stickstoffdüngung gegen Klimawandel

Die Biolandwirtschaft hilft, die gegenwärtigen globalen Belastungen durch den Verlust an Bodenfruchtbarkeit und den Klimawandel zu mindern, indem sie Humus aufbaut und damit CO2 in der organischen Substanz (Humus) speichert. Aus dem Boden stammende Treibhausgase wie CO2, Methan und Lachgas haben eine sehr grosse Klimawirkung. Ihre Reduktion ist deshalb ein zentrales Anliegen nachhaltiger Landwirtschaft.

Im DOK-Versuch wurde die Bodenfruchtbarkeit über mehr als 40 Jahre gemessen, und es zeigt sich, dass die empfindlichsten Indikatoren der Bodenfruchtbarkeit im Bereich der Bodenlebewesen und ihrer Leistungen liegen.

Zudem wurden im DOK über einen Ausschnitt einer Fruchtfolge Treibhausgase zu mehr als 80 Zeitpunkten gemessen. Die Messungen erstreckten sich über eine Kleegras-Mais-Gründüngung-Fruchtfolgesequenz während 571 Tagen und erfolgten in der Regel einmal wöchentlich, mit zusätzlichen Messungen nach Bodenbearbeitung und Düngung.

Die biodynamischen Böden mit hoher Strukturstabilität

Bodenfruchtbarkeit und Bodenqualität werden oft synonym verwendet, jedoch hat die Bodenfruchtbarkeit das Ziel, Früchte zu erzeugen – hat also einen landwirtschaftlichen Kontext.

Sie lässt sich an ungestörtem Pflanzenwachstum, standorttypischer Bodenstruktur, aktiver biologischer Lebensgemeinschaft und ungestörtem Abbau von Pflanzenrückständen erkennen. Es braucht die langjährige Wahrnehmung der Landwirt*innen oder eine sehr viel kompliziertere Analytik, um die Bodenfruchtbarkeit gut zu bewerten.

Während der pH-Wert in den bioorganischen Böden O (Bio Suisse) konstant blieb und im biodynamischen System D (Demeter) sogar anstieg, war bei konventioneller Bewirtschaftung nach 21 Jahren eine massive Kalkung notwendig. Ohne Kalkung wären das Pflanzenwachstum und die Bodenfruchtbarkeit reduziert worden. Der Lössboden am Versuchsstandort mit seinem hohen Schluffanteil ist sehr fruchtbar, neigt aber zu Verschlämmung und in Hanglagen zu Erosion. Die biologisch bewirtschafteten Böden und besonders der biodynamische D-Boden zeigten als Folge eines höheren Humusgehalts und einer höheren biologischen Aktivität eine geringere Verschlämmungsneigung und bessere Strukturstabilität als diejenigen der konventionellen Systeme.

Grosse Bedeutung der Tierhaltung für Bodenfruchtbarkeit

In allen Systemen, die mit Mist und Gülle versorgt wurden, konnten die Humusgehalte und -vorräte gehalten oder leicht gesteigert werden. Mit dem biodynamischen Mistkompost erreichte aber das D-System statistisch gesichert höhere Humusgehalte als alle anderen Systeme. Im konventionellen System mit ausschliesslich mineralischer Düngung M haben die Böden Humus verloren. Dies zeigt, wie wichtig die Tierhaltung und das Kreislaufkonzept des biologischen Landbaus sind.

Ein wichtiger Indikator für einen fruchtbaren Boden ist die Menge und Aktivität der Bodenlebewesen. Die Menge der Kleinstlebewesen und ihre Aktivität zeigt die Umsetzungsfreudigkeit des Bodens an. Sie war in den Biosystemen 83 Prozent höher als in den konventionellen.

Keinstlebewesen sind entscheidend für einen funktionierenden Boden. FiBL-Studien haben gezeigt, dass die Kleinstlebewesen für zahlreiche Bodenfunktionen von Bedeutung sind: für den Nährstoffkreislauf, den Erosionsschutz, die Klimaregulierung und die Regulierung von Krankheiten und Schädlingen. Das biodynamische System kann auch Nährstoffe wie Phosphor besser als die andern Systeme aus den organischen Reserven des Bodens mobilisieren, was durch die sogenannte Phosphataseaktivität angezeigt wird.

Eine höhere Diversität der Mikroflora und der Bodentiere in den Bioböden zeigt ebenfalls eine höhere Bodenfruchtbarkeit an. Jüngste Studien im DOK-Versuch veranschaulichen, dass die Anwendung von Mist und Gülle im Vergleich zur alleinigen Anwendung von Mineraldüngern den grössten Einfluss auf die Bodenlebewesen hat. Aber auch die Form der Hofdünger (Mistkompost versus Rottemist oder Stapelmist) und die Pflanzenschutzmittel beeinflussen die Bodenorganismen.

 

CO2-Rückbindung und Treibhausgas-Emissionen

Wissenschaftler führen die derzeitige Klimaveränderung auf die Treibhausgase (THG) zurück, die sich in der Atmosphäre anreichern und dazu führen, dass Sonnenstrahlen zwar von aussen durch die Atmosphäre gelangen, aber die Wärmerückstrahlung von der Erde ins All gehemmt wird. Die drei – auch in Bezug auf die Landwirtschaft – wichtigsten THG sind Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (N2O).

Klimaschutz bedeutet eine Reduktion der THG-Konzentration in der Atmosphäre – also weniger Emissionen und/oder vermehrte Rückbindung der THG, hier vor allem des CO2. Das politische Ziel der COP (Konferenz der Vereinten Nationen über Klimaänderungen), den globalen Temperaturanstieg auf 1,5° C zu begrenzen, ist hier verankert. Eine Anpassung an den Klimawandel beinhaltet Massnahmen zur Eindämmung der Folgen des veränderten Klimas. Anpassungsstrategien in der Landwirtschaft helfen, die Risiken aus den erwarteten Extremwetterereignissen (Hitze, Überflutung, Trockenheit, Erosion) zu verringern.

Durchwurzelung stabilisiert den Boden

Viele der vorgeschlagenen Massnahmen werden im Biolandbau bereits praktiziert. Mehr Humus im Boden kann helfen, Bodenverluste durch Erosion zu verringern und mehr Wasser im Boden zu speichern. Die Diversifizierung der Kulturen kann ökonomische Risiken reduzieren. Anbausysteme mit ständiger Bodenbedeckung nutzen die Photosynthese-Leistung der Pflanzen zur Bindung von CO2 voll aus. Eine intensive Durchwurzelung des Bodens stabilisiert diesen. Als einziges der DOK-Systeme speichert die biodynamische Landwirtschaft D (Demeter) mit praxisüblicher Düngung organischen Kohlenstoff im Humus in substanziellen Mengen, wahrscheinlich durch die Stabilisierung der organischen Komponenten bei der Kompostierung des Mists mit den biodynamischen Präparaten.

Ausserdem wurden hier die geringsten Lachgas-Emissionen gemessen, während die hohe Stickstoffdüngung in den konventionellen Systemen K und M zu erhöhten THG-Emissionsraten führt. CO2-Bindung über Humusaufbau und Reduktion der Klimagase führen im biodynamischen System D zu einer 74 Prozent geringeren Klimawirkung gegenüber dem konventionellen System K mit Mist. Beide Biosysteme zusammen haben eine um 55 Prozent reduzierte Klimawirkung als die beiden konventionellen Systeme.

Bemerkenswert ist auch, dass die Pflanze bei biologischer Bewirtschaftung mehr Kohlenstoffverbindungen aus der Photosynthese in den unterirdischen Teil, also in die Wurzeln und Wurzelausscheidungen, einbringt als in den oberirdischen Teil. Diese Ergebnisse sind zentral bei Modellberechnungen zur Klimawirkung von Landwirtschaftssystemen.

 

Quellenangaben

Quelle Graphik Bodenfruchtbarkeit: Bioanbau im Vergleich, Faktenblatt FiBL, 2024.

KRAUSE, H.-M. STEHLE, B. MAYER, J. MAYER, M. STEFFENS, M. MÄDER, P. & FLIESSBACH, A. (2022). Biological soil quality and soil organic carbon change
in biodynamic, organic, and conventional farming systems after 42 years. Agronomy for Sustainable Development 42(6), 117.

Quelle Abbildung Humusverlauf: Der DOK-Versuch, FiBL Dossier, 2024

Quelle Graphik Treibhausgas-Emissionen: Bioanbau im Vergleich, Faktenblatt FiBL, 2024

MÄDER, P. FLIESSBACH, A. DUBOIS, D. GUNST, L. FRIED, P. & NIGGLI, U. (2002). Soil fertility and biodiversity in organic farming. Science 296, 1694-169.

BIRKHOFER, K. BEZEMER, T. M. BLOEM, J. BONKOWSKI, M. CHRISTENSEN, S. DUBOIS, D. EKELUND, F. FLIESSBACH, A. GUNST, L. HEDLUND, K. MADER, P. MIKOLA, J. ROBIN, C. SETALA, H. TATIN-FROUX, F. VAN DER PUTTEN, W. H. & SCHEU, S. (2008). Long-term organic farming fosters below and aboveground biota: Implications for soil quality, biological control and productivity. Soil Biology & Biochemistry 40(9), 2297-2308.

KRAUSE, H.-M. STEHLE, B. MAYER, J. MAYER, M. STEFFENS, M. MÄDER, P. & FLIESSBACH, A. (2022). Biological soil quality and soil organic carbon change in biodynamic, organic, and conventional farming systems after 42 years. Agronomy for Sustainable Development 42(6), 117.

SKINNER, C. GATTINGER, A. KRAUSS, M. KRAUSE, H.-M. MAYER, J. VAN DER HEIJDEN, M. G. A. & MÄDER, P. (2019). The impact of long-term organic farming on soil-derived greenhouse gas emissions. Scientific Reports 9(1), 1702.

OBERSON, A. JAROSCH, K. A. FROSSARD, E. HAMMELEHLE, A. FLIESSBACH, A. MÄDER, P. MAYER J. (2024): Higher than expected: Nitrogen flows, budgets, and use efficiencies over 35 years of organic and conventional cropping. Agriculture, Ecosystems and Environment 362,108802.

 

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