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Hintergrund zum Thema Boden

Durch die Verbindung von traditionellem Wissen mit den Ergebnissen der modernen Ökosystemforschung wurden Strategien hervorgebracht, mit denen die Bodenfruchtbarkeit und Produktivität der Böden verbessert werden können. Im Zentrum stehen dabei der Humusaufbau und die Förderung des Bodenlebens, was zu einer Stabilisierung des Bodengefüges und einem erhöhten Wasserrückhaltevermögen im Wurzelraum führt. Dadurch vermindert sich die Erosionsanfälligkeit der Böden. Zur Erreichung dieser Ziele stehen nachhaltige Technologien wie reduzierte Bodenbearbeitung, Mischkulturen, der Anbau von Hülsenfrüchtlern in der Kulturfolge und die organische Düngung im Vordergrund. Eine immer grössere Bedeutung erhält auch die Züchtung von stresstoleranten Kultursorten.

Der biologische Landbau vereinigt verschiedene nachhaltige Praktiken zu einem Gesamtsystem. Dazu gehört in den meisten Fällen auch die Kombination von Ackerbau und Viehhaltung, was sich sowohl auf den Boden als auch auf das Klima positiv auswirkt. Das FiBL hat in Langzeitversuchen wichtige Antworten zu Fragen der Bodenerhaltung und der Ernährungssicherheit gefunden, welche ihrerseits eng mit dem Klima verbunden sind. Untenstehend finden sich eine Auswahl dieser Projekte.

Einzigartiger Langzeitversuch

In einem Feldversuch in Therwil (Kanton Basel-Landschaft), der bereits 37 Jahre lang dauert, befassen sich das FiBL zusammen mit Agroscope in Reckenholz mit dem Vergleich von landwirtschaftlichen Anbausystemen. Dort hat sich gezeigt, dass durch Biolandbau verschiedene Indikatoren der Bodenfruchtbarkeit wie Regenwürmer, Mikroorganismen und insbesondere Wurzelsymbiosepilze (Mykorrhiza) deutlich gefördert werden. Zudem binden (sequestrieren) mit Hofdüngern gedüngte Böden eine halbe bis zu einer Tonne des Klimagases CO2 pro Hektar und Jahr mehr als mineralisch gedüngte Böden. Biosysteme sind auch effizienter im Umgang mit Energie: Sie brauchen 20 Prozent weniger Energie pro Ertragseinheit. Der Klimaeinfluss (Ausstoss von CO2-Äquivalenten) fällt für biologische Anbausysteme ähnlich günstig aus. Es hat sich gezeigt, dass der Biolandbau einen Beitrag zur Erhaltung der Artenvielfalt im und über dem Boden leistet.

Dieser DOK-Versuch ist weltweit einzigartig. Boden- und Pflanzenproben dienen für eine Vielzahl von internationalen Projekten als Referenz. Er ist zu einem Leitversuch geworden für zahlreiche Systemvergleiche in den Tropen, welche das FiBL mit lokalen Partnern durchführt, so etwa in Kenia, Mittelindien und Bolivien.

Grössere Erträge dank reduzierter Bodenbearbeitung

Zahlreiche Studien belegen die Vorteile reduzierter Bodenbearbeitungsverfahren auf die Bodenfruchtbarkeit. Diese Bestellverfahren verlangen aber in der konventionellen Landwirtschaft nach Herbiziden. In den vergangenen Jahren hat das Departement Bodenwissenschaften am FiBL reduzierte Bodenbearbeitungsverfahren für den Biolandbau entwickelt. Ein 13-jähriger Feldversuch in Frick hat gezeigt, dass mit reduzierter Bodenbearbeitung unter Biobedingungen jährlich 3.7 Tonnen CO2 pro Hektar in der obersten Bodenschicht sequestriert werden und dass die Erträge in Folge besserer Trockenheitstoleranz im Mittel gar etwas höher ausfallen als bei der Pflugvariante. In Trockenjahren wiesen die reduziert bearbeiteten Parzellen deutlich höhere Erträge auf. Durch den Anbau einer Leguminose-Gründüngung, welche über Knöllchenbakterien (Rhizobien) Luftstickstoff fixiert, wird der Maisertrag gar um 34% erhöht. Auch Symbiosepilze und Regenwürmer fühlten sich bei reduzierter Bodenbearbeitung deutlich wohler, und dankten dies, indem sie zu einer besseren Bodenstruktur und einem höheren Anteil an pflanzenverfügbarem Wasser beitrugen. Dieses Beispiel zeigt eindrücklich, dass die Erträge über eine verbesserte Bodenfruchtbarkeit auch im biologischen Landbau gesteigert werden können. Dazu sind sowohl moderne Technik als auch das Verständnis für biologische Prozesse im System Boden-Pflanze zentral.

Neue Projekte im Jahr der Böden

Anfang 2015 startete das Projekt FertilCrop. Während drei Jahren wird geforscht, um verbesserte Anbaumethoden, neue Techniken und Entscheidungshilfen für den biologischen Landbau zu entwickeln. Um dies zu erreichen, arbeiten Forscher und Landwirte, Bodenphysiker und Spezialisten aus den Gebieten Unkrautbekämpfung, Pflanzenernährung und Klimawandel zusammen. Bei ihren gemeinsamen Experimenten und Feldversuchen konzentrieren sich die Projektmitarbeiter auf Wechselbeziehungen, zum Beispiel zwischen Unkrautwachstum und dem Ertrag der Ackerkulturen. Oder zwischen dem Aufbau und der Struktur des Bodens und der Lebewesen, die sich darin finden lassen. Insgesamt 20 Forschungspartner aus 13 europäischen Ländern nehmen an Feldversuchen teil und sammeln so Daten, die dann ausgewertet werden. So sollen umweltfreundliche und lokal angepasste Ackerbausysteme ermöglicht werden und dabei die Ernteerträge im Biolandbau erhöht werden.

BetterGardens ist ein Projekt, das in den Gärten und Parks der Städte stattfindet. Das Ziel des Projekts ist es, Strategien zu entwickeln, um die urbanen Grünflächen optimal zu bewirtschaften. Zu diesem Zweck untersuchen die Forscher, wie die Menschen ihre Gärten anlegen und welche Faktoren sie bei ihren Entscheidungen beeinflussen. In den Schweizer Städten Bern, Zürich und Lausanne nehmen die Projektmitarbeiter private Kleingärten, grüne Oasen auf den Dachterrassen und Gemeinschaftsgärten unter die Lupe. Sie untersuchen auch, welche Auswirkungen verschiedene Produktionskonzepte auf die Biodiversität und die Qualität des Bodens haben.

Im Projekt ECOSERV untersucht ein europäisches Forscherteam, wie extreme Niederschlagsbedingungen den Stickstoffhaushalt im Boden in verschiedenen Ökosystemen beeinflusst. Am FiBL konzentrieren wir uns auf die Frage, ob langfristig biologisch bewirtschaftete Böden im Vergleich zu konventionell bearbeiteten Böden widerstandsfähiger sind. Neben der Bildung von Stickstoff für die pflanzliche Ernährung sind die Auswaschung und die gasförmigen Verluste von großem Interesse (Lachgas, Ammoniak).

Vor Kurzem startete ein weiteres europäisches Projekt, an dem 26 Partner beteiligt sind. Das Projekt iSQAPER hat sich zum Ziel gesetzt, geeignete Bodenqualitätsindikatoren für verschiedene Landnutzungssysteme zu entwickeln. Zusätzlich wollen die Forscher belastete Böden in ausgewählten Regionen durch geeignete landwirtschaftliche Praktiken verbessern. Dabei arbeiten Forscher und Landwirte eng zusammen. Das FiBL bringt sich in diesem Projekt insbesondere mit seinen Langzeitversuchen ein, und arbeitet an molekularbiologischen Methoden zur funktionellen Charakterisierung von Mikroorganismengemeinschaften im Boden. Zudem arbeiten wir neue Testsysteme für „Bodenmüdigkeit“ aus. Für dieses Phänomen und die damit verbundenen Ertragseinbussen gibt es verschiedene Gründe wie Schadstoffe, aber auch Schadpilze oder parasitische Fadenwürmer, die mit unterschiedlichen Testmethoden nach dem Ausschlussprinzip ermittelt werden.

Mit dem Boden und dessen Fruchtbarkeit müssen sich die Bauern insbesondere auch in Entwicklungsländern immer stärker auseinandersetzen. Der Abbau von Humus ist ein Problem und Lösungen sind gefragt, um die Ernährung der Bevölkerung zu sichern. Zusammen mit den Bauern erforschen die Projektmitarbeiter in den afrikanischen Ländern Mali, Ghana, Kenia und Sambia im Projekt ORM4Soil neue Ansätze, um die Bodenfruchtbarkeit zu verbessern. Durch den Austausch zwischen Wissenschaftlern und Produzenten werden die Bauern für das Thema Boden sensibilisiert und sie lernen, wie sie ihn verbessern und schützen können.

Globaler Wandel im Allgemeinen und Klimawandel im Besonderen gehören zu den grössten Herausforderungen für Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion. Hinzu kommen Ressourcenverknappung und Bevölkerungswachstum in sensiblen Regionen, welche die landwirtschaftliche Produktivität und Ernährungssicherheit bedrohen. FiBL-Wissenschaftler wollen zusammen mit einem internationalen Expertenteam landwirtschaftliche Praktiken und Anbausysteme identifizieren, die nicht nur ressourceneffizient sind, sondern sich zudem gut für die kleinbäuerliche Anwendung in Trockenregionen eignen. Dazu gibt es viel Wissen und verschiedene Hypothesen, die jedoch noch nie systematisch zusammengetragen und umfassend untersucht worden sind. Das Ziel des Projekts Potential von nachhaltigen Landnutzungssystemen zur Anpassung an den Klimawandel ist es, diese Lücke zu schliessen. Gefördert wird das Vorhaben von der Stiftung Mercator Schweiz.