Auf den Boden kommt es an

Die Landwirtschaft muss sich an den Klimawandel anpassen, um die Erträge langfristig zu sichern. Bodenstruktur, Durchwurzelung, Mulch und Humusgehalt übernehmen dabei wichtige Schlüsselfunktionen.

Betrachtet man den Ertragstrend von Winterweizen in Österreich seit den 1960er Jahren, so wird deutlich, dass die Jahrzehnte stetigen Anstiegs mit den 1990er Jahren abflachen. Auch die Ertragsschwankungen zeigen einen signifikant ansteigenden Trend. Ähnlich sieht es bei anderen wichtigen Kulturen wie Mais, Gerste, Erbse oder Sonnenblume aus. Für den Weizen zeigt eine Studie klar auf: Es sind die spürbaren Folgen des Klimawandels mit Witterungsextremen und häufigeren Wassermangelzeiten, die sich in den Ertragsstatistiken widerspiegeln. Was kann die Landwirtschaft, im Speziellen der Bio-Landbau, tun? Der Schlüssel liegt im Boden.

Was steht uns bevor?

Aus verschiedenen Modell-Studien lässt sich abschätzen, in welche Richtung der Klimawandel die Wassersituation am Acker treiben wird.

Die Niederschläge werden in Zukunft leicht ansteigen, jedoch auch die Niederschlagsextreme nehmen zu. Dies wiederum wird, vor allem im Hügelland und auf strukturinstabilen Böden, die Verluste über Oberflächenabfluss erhöhen. Das bedeutet eine wachsende Gefahr von Bodenerosion – im Bio-Landbau mit mechanischer Beikrautregulierung eine besondere Herausforderung. Die Sickerwassermengen werden tendenziell abnehmen. Dies hängt vor allem an der höheren Verdunstung (über den Boden als Evaporation und die Pflanze als Transpiration). Das Hauptproblem ist der Temperaturanstieg: durch Hitze, die den Erträgen besonders in der Blüte und Kornfüllung zusetzt, sowie das Mehr an Verdunstungsverlusten. In Summe zeigen die Prognosen eine Abnahme der im Boden gespeicherten Wasservorräte in der Vegetationszeit, also eine Zunahme von Pflanzenstress. Drastisch ausgedrückt (und durch Modellsimulationen auch so bestätigt): Hitze- und Trockenjahre wie 2003 und 2018 werden von der Ausnahme zur Regel.

Der Boden als Puffer

Es ist daher wichtig, die hydrologische Pufferfähigkeit des Bodens zu erhöhen. Wassermangel bedeutet unweigerlich, dass das Pflanzenwachstum eingeschränkt wird. Den Zellen fehlt der „Wasserdruck“, um sich zu strecken und die Spaltöffnungen am Blatt gehen zu. So schützt sich die Pflanze vor weiterer Austrocknung, nimmt aber auch kein CO₂aus der Luft für die Substanzbildung auf. Ertragssichernd wirkt daher vor allem, wenn der Bodenwasserhaushalt optimiert und die Pflanze nicht zum Sparen gezwungen wird. Die Schlüssel dafür sind: Bodenstruktur, Durchwurzelung, Mulch und Humus.

Die Bodenstruktur hängt zwar auch mit Tongehalt und pH-Wert (Kalkung) zusammen. In erster Linie ist sie jedoch eine biologische Bodeneigenschaft. Bodenkrümel brauchen organischen Kohlenstoff, Wurzeln und Mikroorganismen, um gebildet und stabilisiert zu werden. Die positiven Humusbilanzen im Bio-Landbau – vor allem ein intensiver Zwischenfruchtbau – wirken fördernd. Für den Wasserhaushalt bringt das Bodengefüge eine höhere Regenverdaulichkeit und eine Verringerung der Abflussverluste. Regenverdaulichkeit wird vor allem durch weite, vertikale Bioporen von Regenwürmern und Wurzeln erhöht. Geringere Bearbeitungsintensität fördert diese biologischen Poren und verbessert auch die Stabilität der Bodenaggregate.

Eine gute Bodenstruktur sichert einen lockeren und gut durchlüfteten Boden, in dem die Wurzeln rasch in die Tiefe wachsen können. Die Durchwurzelung ist der wichtigste Puffer gegen Stress. Ein Plus an Wurzeltiefe um 10 cm auf einem gut speicherfähigen (Unter)Boden bedeutet Zugang zu gut 20 mm mehr an pflanzenverfügbarem Bodenwasser! Die Spatendiagnose sollte daher einen besonderen Blick auf die Durchwurzelung haben, da so ertragsrelevante Probleme am besten erkennbar werden.

Der Schutz der Bodenoberfläche durch lebende Pflanzen oder Mulch ist ein zentraler Baustein der „konservierenden Landwirtschaft“. Ein Mulchdeckungsgrad von 30 % kann den Oberflächenabfluss (und damit die Erosion) um 50 bis 80 % verringern, die unproduktive Bodenverdunstung wird um cirka 20 bis 25 % reduziert.

Der Humusgehalt ist ein Kernbereich in den managebaren Bodeneigenschaften. Sein direkter Beitrag zur Wasserspeicherung ist nach neueren Studien zwar eher gering (cirka 1,5 bis 2 % höhere nutzbare Feldkapazität bei +1 % organischem Kohlenstoff). Die Wirkung der organischen Substanz läuft vor allem über die bessere Bodenstruktur, wodurch Infiltration, Stabilität der Bodenoberfläche gegen Abfluss und Erosion sowie Wurzeltiefgang gesichert werden.

Vom Pflug zum Grubber

Auswertungen von Bodenbearbeitungsversuchen in Österreich zeigen, dass eine reduzierte Bearbeitungsintensität sich im Ertrag ab etwa 550 mm Jahresniederschlag auszahlt. Die gute Nachricht für den Bio-Landbau: Es braucht dazu keine extreme Reduktion; schon der Wechsel vom Pflug zum Grubber zeigt diesen Effekt. Viele internationale Studien, auch vom FiBL in der Schweiz, kommen zu einem ähnlichen Ergebnis: Je trockener das Klima, desto wichtiger wird eine Rücknahme der Bearbeitungsintensität, um die Erträge zu sichern. Dabei braucht es aber Durchhaltevermögen und ein langsames Vortasten. Viele Betriebe mit minimierten Bodenbearbeitungssystemen berichten ähnliches: Am Anfang stand der Umstieg auf den Grubber bei einer Arbeitstiefe ähnlich dem Pflug, und dann wurde Schritt für Schritt reduziert. Je besser sich die Bodenstruktur über die Jahre entwickelte, desto deutlicher wurden auch die Ertragseffekte.

Sich anpassen 

Derzeit schaut es nicht danach aus, dass unser Gesellschaft in der Lage ist, den Klimawandel einzudämmen. Die Landwirtschaft als stark betroffener Sektor muss sich also auf die Anpassung an Extreme einstellen. Das geht vor allem über die Optimierung des hydrologischen Bodenpuffers gegen Zeiten von Wassermangel und Hitze in Zusammenspiel mit Arten und Sorten, die über ein hohes Durchwurzelungspotential diesen Puffer maximal ausnutzen können. Die Rücknahme der Bearbeitungsintensität ist dazu ein wichtiger Baustein – auch im Bio-Landbau.

Autor:

Priv.-Doz. Dr. Gernot Bodner, Abteilung Pflanzenbau an der Universität für Bodenkultur