Nur wenige Organismen verfügen über die Fähigkeit, Stickstoff zu binden. In diese Gruppe fallen Knöllchenbakterien. Die Verbindung zwischen Knöllchenbakterien der Gattungen Rhizobium und Bradyrhizobium und Soja ist einzigartig. Da diese Gattungen in Deutschland natürlicherweise nicht vorkommen, müssen Sojabohnen geimpft werden. Das Wichtigste zur Impfung erläutern Dr. Olena Sobko, SOJbeam, und Anne Reutlinger, LTZ Augustenberg.
1. Gründe für eine Impfung
Das Korn der Sojabohne beinhaltet unter anderem mind. 40 % Protein und 20 % Öl. Durch Symbiose mit Knöllchenbakterien kann Soja bis zu 280–320 kg Stickstoff pro Hektar und Jahr aus der Luft fixieren und pflanzenverfügbar machen. Die Sojabohnen können so 65–70 % ihres Stickstoffbedarfes abdecken. Stickstoff sichert nicht nur den Kornertrag, sondern auch den Proteingehalt und damit eben auch den Proteinertrag der Sojabohne, der für die Herstellung von Futtermitteln sowie Lebensmitteln fast entscheidender ist.
Die Knöllchenbakterien der Soja (Bradyrhizobium japonicum) kommen in unseren Böden natürlicherweise nicht vor und ihre Vitalität nimmt schnell ab (s. Abb. 1). Daher sollte immer eine Inokulation (Impfung) stattfinden, bei der man die Knöllchenbakterien in die unmittelbare Nähe des Saatkornes bringt. Die Bakterien infizieren die Wurzel bereits 5–10 Tage nach der Aussaat.
Zur Blüte, etwa Ende Juni, sollte man schon mehrere Knöllchen an der Sojawurzel finden können. Zwischen 3 und 58 Knöllchen/Pflanze – je nach Größe – sind ausreichend, um die Sojapflanze nachhaltig mit Stickstoff zu versorgen.
Knöllchenbildung ist ein sehr aufwändiger und sensibler Prozess. Bakterien, die eine Symbiose mit Soja eingehen, dringen über Wurzelhaare in die Pflanzenwurzel ein und lösen dort die Knötchenbildung aus, daher der Name „Knöllchenbakterien“. Beim Aufbau symbiotischer „Knoten“ gibt es drei Phasen: Erkennung, Infektion und Knotenbildung.
Ablauf der Symbiose von Knöllchenbakterien und Soja
Die Knöllchenbakterien sind Lebewesen und garantieren tatsächliche Stickstofffixierung nur unter für sie günstigen Lebensbedingungen. Die wichtigsten Faktoren sind hier Bodenfeuchtigkeit, Temperatur, Licht, pH-Wert der Umgebung und Mineralstoffversorgung der Pflanzen. Die optimale Wachstums- und Funktionalitätstemperatur liegt bei 14 °C bis 24 °C. Ideal ist es, wenn mind. 60–70 % der vollen Wasserkapazität des Bodens erreicht sind. Licht beeinflusst die Symbiose hauptsächlich durch den Prozess der Fotosynthese, indem es die Versorgung der Knötchen mit
Kohlenhydraten steuert, die für ihre Entwicklung und Funktion notwendig sind.
Soja gedeiht am besten auf neutralen oder schwach alkalischen Böden. Ein niedriger pH-Wert des Bodens verringert die Versorgung der Sojabohnen (und damit der Knöllchenbakterien) mit Nährstoffen. Idealerweise soll die Gehaltsklasse des Bodens „C“ bei Phosphor und Kalium sowie die Verfügbarkeit von Mikronährstoffen (Ca, Mg, Mn und B) sichergestellt sein.
2. Impfmethoden
Das oberste Ziel bei der Impfung ist es, die Bakterien so nah wie möglich am Sojakorn zu platzieren, um eine schnelle und sichere Inokulation und darauffolgende Symbiose zu garantieren. Die Bakterien können sich nur ein paar Millimeter im Boden bewegen.
Es gibt drei Methoden: Kontaktimpfung (direkte Saatgutimpfung), „Fix-Fertig-Impfung“ (bereits inokuliertes Saatgut) und Bodenimpfung.
Am geläufigsten und effizientesten ist in Deutschland die Kontaktimpfung. Dabei wird das Saatgut möglichst unmittelbar vor der Aussaat gründlich mit dem Impfmittel vermischt. Hier muss man sehr schonend und sorgfältig arbeiten, da eine mechanische Belastung die Keimfähigkeit negativ beeinflussen kann. Man praktiziert das Impfen von Hand im Betonmischer (nur niedrige Drehzahl, keine scharfen Kanten) oder mit einer Sprühpistole (nur bei flüssigen Impfmitteln).
Am billigsten und einfachsten ist die sogenannte „Fix-Fertig-Impfung“, bei der das Saatgut vor dem Abpacken und Ausliefern in der Aufbereitungsanlage geimpft wurde. Nachteilig ist hierbei, dass bei ungünstigen Lagerungs- und Transportbedingungen bis auf den landwirtschaftlichen Betrieb die Konzentration der Bakterien rapide sinken kann. Eine Nachimpfung vor dem Drillen ist hier daher empfehlenswert.
Das Verfahren der Bodenimpfung wird – in Deutschland weitestgehend unbeachtet – in Frankreich und Osteuropa angewendet. Bei der Bodenimpfung wird das Impfsubstrat direkt bei der Aussaat mit einem Granulatstreuer, der auf der Sämaschine aufgebaut ist, gleichmäßig in die Drillreihe gestreut. In diesen Ländern wird auch oft eine großflächige Flüssigapplikation mittels Feldspritze unmittelbar vor oder gleich nach dem Drillen praktiziert.
Für eine maximale Wirksamkeit sollte das Impfmittel zum Zeitpunkt der Anwendung mindestens 10 % Knöllchenbakterienzellen pro Sojabohnensamen enthalten, was durch eine hohe Titration der Inokulumproduktion (1010 Zellen/ml) erreicht wird.
3. Womit kann man impfen
Verfügbare Impfmittelformen:
- torfbasierte Impfmittel: Knöllchenbakterien (Konzentration 109–1010 Zellen/ml) im Trägerstoff Torf vermengt.
- flüssige Impfmittel: Bakterienlösung (Konzentration 109–1010 Zellen/ml) plus Nährlösung in Päckchen zusammen oder getrennt
- pilliertes und geprimtes Saatgut: Bakterien haften bereits am Saatgut; relativ neues Verfahren, bei dem die Oberfläche der Sojabohnen wenige Sekunden und ohne Wärmeeintrag in den Samen erhitzt wird. Ein pulverisiertes Pflanzenwachs mit niedrigem Schmelzpunkt wird auf das Saatgut aufgetragen. Auf die warme Oberfläche werden die feuchten oder trockenen Rhizobien aufgebracht. Danach wird noch eine weitere Wachsschicht mit Mikroporen aufgetragen
Haltbarkeit und meist die Überlebensrate der Bakterien sind bei den flüssigen Präparaten höher als bei den torfbasierten Mitteln. Die Erfahrungen mit dem neuen Verfahren (3) sind bisher gut.
4. Mittelübersicht in DE
In Deutschland gibt es eine große Auswahl an Mitteln zum Impfen von Sojabohnen und es kommen jedes Jahr neue dazu. Allerdings gibt es keine gesetzliche Vorgabe, was in diesen Präparaten vorhanden sein muss. Die Tabelle 1 zeigt eine Übersicht der Mittel, die in den letzten 9 Jahren in dem nachfolgend beschriebenen Versuch der LTZ eingesetzt wurden.
5. Ergebnisse des Impfmittelversuchs am LTZ
Am Landwirtschaftlichen Technologiezentrum Augustenberg (LTZ) läuft seit 2015 ein Versuch, der ermitteln soll, welche Impfmittel über drei Jahre hinweg stabile Ergebnisse liefern. Der Versuch findet jedes Jahr auf einem neuen Acker statt, auf dem noch kein Sojaanbau in der Schlaggeschichte stattgefunden hat.
Die Impfmittel mit vielen Punkten um die hundert Prozent oder darüber haben sich über die Jahre hinweg bestätigt . Nicht nur der reine Ertrag wird durch ein gutes Impfmittel gefördert, sondern auch der Proteingehalt.
Fazit
Die Saatgutbehandlung mit mikrobiologischen Präparaten ist wirtschaftlich vorteilhaft, da sie einen höheren Ertrag und eine verbesserte Qualität, in erster Linie des Proteingehalts, gewährleistet. Hinzu kommen die Einsparungen an mineralischem oder organischem Stickstoff. Mithilfe der Knöllchenbakterien wird die Sojabohne zu einer „Klimaschützerin“ und leistet einen wertvollen Beitrag für die Bodenstruktur.
Schnell gelesen (Kurzfassung):
Die Impfung von Sojabohnen mit Knöllchenbakterien (Bradyrhizobium japonicum) ist entscheidend für Stickstofffixierung und Ertrag. Da diese Bakterien nicht natürlicherweise in deutschen Böden vorkommen und ihre Vitalität schnell abnimmt, ist eine Impfung notwendig. Die Sojapflanzen können durch die Symbiose mit den Bakterien 65- 70 % ihres Stickstoffbedarfs abdecken. Eine ausreichende Besiedelung mit den Knöllchenbakterien ist wesentlich für einen hohen Proteingehalt, einen hohen Ertrag und damit auch für einen hohen Proteinertrag der Bohne. Zwischen 3 und 58 Knöllchen/Pflanze – je nach Größe – sind ausreichend, um die Sojapflanze nachhaltig mit Stickstoff zu versorgen. Optimale Wachstumsbedingungen dafür sind eine ausreichend hohe Temperatur (14 °C bis 24 °C), Bodenfeuchtigkeit, Licht, pH-Wert (neutral oder schwach alkalischen) und Mineralstoffversorgung.
Um eine ausreichende Besiedelung sicherzustellen, müssen die Knöllchenbakterien nahe am Saatkorn platziert werden. Dazu stehen verschiedene Methoden zur Verfügung: Kontaktimpfung, Fix-Fertig-Impfung und Bodenimpfung. Es stehen torfbasierte, flüssige und pillierte Impfmittelformen zur Verfügung. Haltbarkeit und meist die Überlebensrate der Bakterien sind bei den flüssigen Präparaten höher als bei den torfbasierten Mitteln.
Ein Impfmittelversuch am LTZ Augustenberg zeigt, dass die Saatgutbehandlung mit mikrobiologischen Präparaten wirtschaftlich vorteilhaft ist und höhere Erträge sowie verbesserte Qualität, insbesondere des Proteingehalts, liefert.
