Anbau
Zuckerrübenklischee aufgedeckt
Ist die Zuckerrübe wirklich ein „Humuszehrer“?
Neue Ergebnisse aus zwei verschiedenen Datensätzen
Zuckerrübenklischee aufgedeckt
Ist die Zuckerrübe wirklich ein „Humuszehrer“?
Neue Ergebnisse aus zwei verschiedenen Datensätzen
Von Dr. Dennis Grunwald, Dr. Heinz-Josef Koch, PD Dr. Anna Jacobs, Institut für Zuckerrübenforschung, und PD Dr. Christopher Poeplau, Thünen-Institut für Agrarklimaschutz
Die Zuckerrübe gilt allgemein als humuszehrend, doch basiert dieser Ruf auf alten, heute nicht mehr verfügbaren und damit intransparenten Versuchsergebnissen. Allerdings weist die Zuckerrübe einige Eigenschaften auf, die sie in ihrer Wirkung auf den Gehalt an organischem Kohlenstoff im Boden von Kulturen wie Weizen oder Raps unterscheidet. So sind die Rübenblätter vergleichsweise stickstoffreich und werden möglicherweise schnell abgebaut, sodass sie kaum organische Substanz in den Boden liefern. Ferner wird der Boden bei der Ernte belüftet, wodurch Mineralisation, also Abbau des organischen Materials, gefördert werden kann. Durch den Erdanhang an der Rübe und Erosion kann kohlenstoffreicher Oberboden von der Fläche verloren gehen. Vor allem verbleiben nach der Rübenernte deutlich geringere Wurzelmengen als von anderen Kulturen im Boden. Da Wurzeln eine hohe Bedeutung für den Aufbau an stabilen Bodenkohlenstoffverbindungen haben, ist dieser Punkt vermutlich der wichtigste. Allerdings wurden alle genannten Einzelfaktoren sowie deren Gesamtwirkung auf den Bodenkohlenstoff bisher kaum quantitativ untersucht.
Warum die Zuckerrübe als humuszehrend gilt
Der in dem VDLUFA-Standpunkt „Humusbilanzierung“ von 2014 genannte „Humusreproduktionsbedarf“ je Jahr Zuckerrübenanbau von 760 Kilo Kohlenstoff pro Hektar wird daher gern als pauschaler Kohlenstoffverlust angenommen. Fälschlicherweise als CO2-C-Emission in Treibhausgasbilanzen oder zur Beratung von klimafreundlicher Fruchtfolgegestaltung genutzt, verdoppelt dieser Wert die Treibhausgasemission des Zuckerrübenanbaus. Die Einschätzung aus dem VDLUFA-Standpunkt basiert auf Versuchsergebnissen aus den 1970er-Jahren im Großraum Halle (Saale). Die Daten sind heute nicht mehr verfügbar und damit nicht im Detail überprüfbar. Zudem spiegeln sie Unterschiede in Klima- und Bodenverhältnissen sowie heutige Anbaubedingungen nicht wider.
Ergebnisse aus aktuellen, belastbaren Langzeitversuchen unter heutigen Anbaubedingungen sind rar. Einer der wenigen verfügbaren Versuche mit Zuckerrüben ist der Systemversuch Fruchtfolge des Instituts für Zuckerrübenforschung (IfZ). Ein weiterer Ansatz zur Untersuchung des Rübeneffekts auf den Bodenkohlenstoff besteht in Untersuchungen von Praxisflächen, wie sie seit etwa 15 Jahren vom Thünen-Institut für Agrarklimaschutz in der Bodenzustandserhebung Landwirtschaft durchgeführt werden. Bei beiden Ansätzen wird der Gehalt an organischem Kohlenstoff im Boden im zeitlichen Verlauf gemessen, um so zu Aussagen über die Entwicklung des Humusgehalts, der stabil zu rund 60 Prozent aus Kohlenstoff besteht, zu kommen.
Ansatz auf Grundlage aktueller Studien
Der Systemversuch Fruchtfolge des IfZ (2022 in der Januar-Ausgabe der dzz vorgestellt) läuft seit 2005/06 und vergleicht unterschiedliche Fruchtfolgen mit und ohne Zuckerrüben zu verschiedenen Fragestellungen. Für die aktuelle Studie wurden zwei Fruchtfolgen (Winterraps – Winterweizen – Winterweizen und (Senf-)Zuckerrübe – Winterweizen – Winterweizen) mit einem Weizen- und einem Silomais-Daueranbau hinsichtlich ihrer absoluten Bodenkohlenstoffvorräte und der Entwicklung über die zwölf Jahre vor der Probenahme verglichen.
Zudem wurden Daten der vom Thünen-Institut für Agrarklimaschutz durchgeführten Bodenzustandserhebung Landwirtschaft (BZE-LW) genutzt. Die BZE-LW beprobte zwischen 2011 und 2018 in einem Raster von acht mal acht Kilometern deutschlandweit über 3.104 landwirtschaftlich genutzte Flächen auf ihre Kohlenstoffvorräte. In diesem Datensatz wurden – basierend auf einem Fragebogen an die jeweiligen Betriebe – 365 Standorte identifiziert, auf denen in den zehn Jahren vor Probenahme mindestens einmal Zuckerrüben angebaut wurden. Im Mittel erfolgte der Anbau auf diesen Standorten etwa alle fünf Jahre. Jene wurden mit 365 Vergleichsstandorten ohne Zuckerrübenanbau verglichen, die statistisch anhand ähnlicher Standorteigenschaften bestimmt wurden.
Kein Zuckerrübeneffekt im Langzeitversuch
Im Langzeitversuch des IfZ zeigten alle untersuchten Fruchtfolgen einen Verlust an Bodenkohlenstoff über den untersuchten Zeitraum. Für die Fruchtfolge mit Zuckerrüben war der Bodenkohlenstoffvorrat nach 15 Jahren Versuchslaufzeit vergleichbar mit beziehungsweise sogar leicht höher als in einer Rapsfruchtfolge sowie im Weizendaueranbau, was auch an etwas höheren Startwerten für diesen Untersuchungszeitraum liegen kann (Tabelle 1).
Einzig der Daueranbau von Silomais, der einen etwa doppelt so hohen Verlust wie die anderen Varianten verzeichnete, fiel auf. Das ist nicht überraschend, da diese Variante ohne Zwischenfruchtanbau und ohne organische Düngung einen sehr geringen Eintrag an organischer Substanz in den Boden aufweist. Der bereits nach zehn Jahren messbare Effekt dieser Variante zeigt, dass bei sehr geringer Rückführung an organischem Material in den Boden schon früh Effekte im Bodenkohlenstoffvorrat messbar werden. Bei einer regulären Zuckerrübenfruchtfolge mit einer Anbaupause von nur zwei Jahren war das nicht der Fall. Wichtig könnte hier der seit Versuchsbeginn durchgeführte Zwischenfruchtanbau vor Zuckerrüben sein. Der Zwischenfruchtanbau gleicht die gegenüber den anderen Kulturen geringeren Einträge an Ernteresten zumindest teilweise aus und könnte über eine Erhöhung der Fruchtfolgediversität einen Effekt auf die längerfristige Kohlenstoffspeicherung im Boden haben.
Den Verlust an Bodenkohlenstoff, den alle Varianten über die zwölf untersuchten Jahre zeigten, könnte durch erhöhte Durchschnittstemperaturen im Zuge des Klimawandels und/oder durch „historische“ Bewirtschaftungsveränderungen, wie beispielsweise einen Jahrzehnte zurückliegenden Stopp organischer Düngung der Fläche, bedingt sein.
Standorte mit Zuckerrübenanbau, die in der ersten (blaue Punkte, 2011-2018) sowie in der zweiten BZE-Probenahme (orange Punkte, seit 2022) untersucht wurden. QUELLE: Adobe Stock, Thünen-Institut
Möglicher Kohlenstoffverlust in der Vergangenheit
In den Daten der BZE-LW zeigte sich für die untersuchten Standorte mit Zuckerrübenanbau ein leicht geringerer Bodenkohlenstoffvorrat in null bis 30 Zentimetern Bodentiefe als für die Standorte ohne Zuckerrüben (53,4 gegenüber 56,0 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar). Dieser Unterschied war statistisch signifikant. Seit 2022 werden die Flächen erneut beprobt, um die Entwicklung über die Zeit abschätzen zu können. Hier zeigte sich auf den Zuckerrübenflächen nur ein geringer Verlust (1,4 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar), während auf allen bisher analysierten Flächen auch ohne Zuckerrübenanbau ein erheblicherer Verlust gemessen wurde (mehr als fünf Tonnen Kohlenstoff pro Hektar).
Es ist davon auszugehen, dass auf den Flächen nicht erst in den zehn Jahren vor der ersten BZE-LW mit dem Zuckerrübenanbau begonnen wurde. So ist nicht auszuschließen, dass ein Verlust an Bodenkohlenstoff durch Zuckerrübenanbau in der Vergangenheit stattgefunden hat. Dieser setzte sich, wie die Messergebnisse nun zeigten, aktuell nicht fort. Ein Grund für diesen Stopp des Bodenkohlenstoffverlusts könnte die Erreichung eines neuen Fließgleichgewichts in den betrachteten Böden sein. Bei Langzeitrübenanbauflächen ist also zu erwarten, dass jedweder Einfluss der Rübe nach einer gewissen Zeit keine weiteren negativen (oder positiven) Änderungen bezüglich der Bodenkohlenstoffvorräte mehr verursacht.
Ein weiterer Aspekt in diesem Zusammenhang könnte der in den vergangenen Jahren und Jahrzehnten deutlich gestiegene Anteil an Zwischenfruchtanbau auf Rübenflächen sein. Zwischenfrüchte können, wie vermutlich auch im untersuchten Langzeitversuch des IfZ geschehen, den geringen Eintrag organischer Substanz durch die Rübe mindestens teilweise ausgleichen. Damit können sie auf Langzeitanbauflächen, auf denen zuvor keine Zwischenfrüchte angebaut wurden, sogar zu einem Aufbau organischer Bodensubstanz beitragen, da hier im Vergleich zur langjährigen Praxis die Einträge erhöht werden.
Dr. Heinz-Josef Koch Institut für Zuckerrübenforschung und
Dr. Dennis Grunwald Institut für Zuckerrübenforschung und
PD Dr. Anna Jacobs Institut für Zuckerrübenforschung
PD Dr. Christopher Poeplau, Thünen-Institut für Agrarklimaschutz
FAZIT
Eine generell „humuszehrende“ Wirkung der Zuckerrübe konnte in der Studie auf Grundlage zweier Datensätze nicht gefunden werden. Es scheint möglich, dass ein gewisser Verlust in der Vergangenheit stattgefunden hat, aktuell kann jedoch nicht pauschal von einem weiteren Verlust ausgegangen werden. Die Annahme einer linearen „Humuszehrung“ des Rübenanbaus ist somit, insbesondere bei Flächen, auf denen erst in jüngerer Vergangenheit Zwischenfruchtanbau vor der Rübe eingeführt wurde, nicht zu halten.
Für Abschätzungen der Klimawirksamkeit eines landwirtschaftlichen Betriebs sollte daher entweder ein komplexes, prozessorientiertes Modell für die Entwicklung des Bodenkohlenstoffs genutzt werden, oder keinerlei Änderung des Bodenkohlenstoffs im Zuge des Zuckerrübenanbaus angenommen werden.