Zwischenfrucht- und Mikrobiommanagement unterstützen den Kartoffelanbau

Ein Mittel, um sowohl die Deckung des Nährstoffbedarfs als auch die Schädlingsbekämpfung zu unterstützen, ist der Anbau von Zwischenfrüchten. Grundsätzlich hat deren Anbau positive Auswirkungen wie Schutz des Bodens vor Erosion, Erhöhung der organischen Bodensubstanz sowie Unterdrückung von Schädlingen und Unkräutern.

Ein Langzeitversuch am Niederrhein

Mit dem Ziel, geeignete Fruchtfolgen für den intensiven Kartoffelanbau am Niederrhein zu untersuchen, hatte die Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen am Standort Haus Riswick in Kleve 2001 einen Feldversuch auf einer Pseudogley Parabraunerde (schluffiger Lehm) angelegt. Der Versuch lief bis 2019 über sechs volle dreigliedrige Fruchtfolgen und wurde gegen Ende von der Hochschule Rhein-Waal in Kleve, Arbeitsgruppe Bodenkunde und Pflanzenernährung, wissenschaftlich begleitet. Untersucht wurde zum einen die Bedeutung der Vorfrucht (Silomais oder Winterweizen) und zum anderen der Effekt der Zwischenfrucht Ölrettich auf Kartoffelertrag und -qualität, wobei die Zwischenfrucht nur nach Winterweizen infrage kam.

Ergänzend wurde die Art der Düngung der Zwischenfrucht mit Mineraldünger, Strohverbleib, Mist oder Stroh mit Gülle berücksichtigt.

Ölrettich erhöht die Erträge

Wenn im Vorjahr Winterweizen angebaut worden war und diesem Ölrettich folgte, dann lagen die Kartoffelerträge 11–16 % höher als im Fall ohne Zwischenfrucht (siehe Abb. 1.-A). Wie der Ölrettich gedüngt worden war, spielte dabei keine Rolle. In der Fruchtfolge ohne Zwischenfrucht fiel allerdings auch deren Düngung weg und somit lagen dort nur die Hauptfruchtdüngungen, also pro Fruchtfolge-Zyklus nur drei statt vier Düngungen vor. Die Vorfrucht Silomais führte zu ähnlich niedrigen oder sogar bis zu 8 % geringeren Kartoffelerträgen wie die Fruchtfolge mit Winterweizen ohne Ölrettich. In diesen Fällen wuchs der Ölrettich allerdings direkt vor dem Silomais und bescherte diesem 4 % höhere Erträge (siehe Abb. 1.-B). Beim Winterweizen wurden keinerlei signifikante Ertragsunterschiede zwischen den Fruchtfolgevarianten beobachtet.

Als Erklärung für die Ertragserhöhung von Kartoffeln und Silomais bietet sich die Funktion des Ölrettichs als vorübergehender Stickstoffspeicher an. Wenn im Herbst jener Jahre, in denen Ölrettich direkt vor Kartoffeln oder Silomais wuchs, der Gehalt an mineralischem Stickstoff (N_min) im Boden gemessen wurde, so war dieser dreimal geringer als in der Fruchtfolge ohne Ölrettich (siehe Abb. 1.-C). Dies, obwohl in den Ölrettich-Varianten sogar kurz vorher gedüngt wurde. Der Ölrettich hatte also während seines Wachstums sowohl vom Dünger als auch vom bereits vorher im Boden vorhandenen Vorrat Stickstoff aufgenommen und gespeichert. Es ist bekannt, dass Ölrettich mehr als 200 kg Stickstoff pro Hektar aufnehmen kann. Damit wurde verhindert, dass Stickstoff als grundwasserschädliches Nitrat oder klimaschädliches Lachgas dem Boden verloren ging, stattdessen stand er der Kartoffel bzw. dem Silomais nach der Zersetzung des Ölrettichs zur Verfügung.

Wurzelbildung Ölrettich

Vorfrucht und Zwischenfruchtdüngung regulieren die Kartoffelqualität

Im Rahmen des Langzeitversuchs wurde auch die Kartoffelqualität anhand der Anzahl mit Krankheit befallener Knollen bemessen. Der höchste Befall mit Kartoffelschorf, Teerflecken und Dry Core (Symptom der Wurzeltöterkrankheit) lag vor, wenn Silomais vor den Kartoffeln stand. Bei Winterweizen als Vorfrucht, spielte die Art der Düngung der Zwischenfrucht eine große Rolle. Wenn der Ölrettich entweder mit Mist oder Stroh + Gülle gedüngt worden war, wiesen 63 % weniger Knollen Kartoffelschorf auf (siehe Abb. 2.-A) und 43 % weniger Teerflecken (siehe Abb. 2.-B) als in den Fruchtfolgen mit Silomais als direkte Vorfrucht. Im Fall von Dry Core war der geringere Befall in der Stroh + Gülle-Variante deutlich (minus 58 %). Jene Winterweizen-als-Vorfrucht-Varianten, bei denen der Ölrettich entweder fehlte oder anders gedüngt worden war, lagen bei der Befallshäufigkeit im Mittelfeld.

Verantwortlich für Kartoffelschorf sind ein paar Bakterienarten aus der Gattung Streptomyces, von denen Streptomyces scabiei die prominenteste Art ist, während hinter Teerflecken und Dry Core Untergruppen des Pilzes von Rhizoctonia solani stecken. Diese Mikroorganismen leben aber nicht losgelöst von, sondern in Wechselwirkung mit anderen Mikroorganismen im Boden, deren Gesamtheit man als Bodenmikrobiom bezeichnet. Um den Einfluss der Vorfrucht und der Zwischenfruchtdüngung auf die Kartoffelqualität zu verstehen, wurde das Mikrobiom nach der letzten Kartoffelernte untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Zusammensetzung und die relative Häufigkeit der Gruppen von Mikroorganismen das Bild der Kartoffelqualitäten widerspiegelte. Das heißt, die Mikrobiome aus den Böden, wo Silomais die Vorfrucht gewesen war, unterschieden sich besonders stark von jenen, wo Winterweizen mit Ölrettich und Düngung aus Mist bzw. Stroh + Gülle vorgelegen hatte, während alle anderen Fruchtfolgevarianten auch hier das Mittelfeld bildeten.

In den Mikrobiomen mit der höchsten Kartoffelqualität, also dem geringsten Befall mit Krankheitserregern, waren jene Gruppen deutlich häufiger vertreten, die als potenzielle krankheitsunterdrückende und pflanzenwachstumsfördernde Mikroorganismen bekannt sind. Dazu gehören beispielsweise verschiedene Bakterien aus der Gruppe Bacilliota, die früher Firmicutes hieß, Pilze aus der Gruppe Mortierellales und räuberische Protisten aus der Gruppe Lobosa. Das Wachstum dieser Nützlinge wurde mutmaßlich durch die Düngung mit Mist bzw. Stroh + Gülle gefördert.

Fazit

Für den Kartoffelanbau am Niederrhein hat sich gezeigt, dass Ölrettich als Zwischenfrucht direkt vor Kartoffeln deren Erträge steigert. Über die Wahl von Vorfrucht und Zwischenfruchtdüngung lässt sich auch das Bodenmikrobiom managen, sodass durch Winterweizen als Vorfrucht mit einer Zwischenfruchtdüngung aus Mist bzw. Stroh + Gülle nützliche Mikroorganismen gefördert werden, die potenziell die Qualität der Kartoffeln erhöhen.

1 Bodenkunde und Pflanzenernährung, Hochschule Rhein-Waal,

2 Boden- und Grundwassermanagement, Bergische Universität Wuppertal