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BioMaS - Steinklee für trockene Böden
Wie können landwirtschaftliche Flächen genutzt werden, wenn Wasser knapp und der Boden nährstoffarm ist? Im Projekt BioMaS untersucht die HSZG verschiedene Steinklee-Genotypen unter realen Bedingungen in der Oberlausitz.
Forschung unter realen Bedingungen
Auf den ersten Blick ist Steinklee eine eher unscheinbare Pflanze. Für die Forschung kann Melilotus, so der wissenschaftliche Gattungsname, jedoch ausgesprochen interessant sein. Die Pflanzen bilden ein tiefreichendes Wurzelsystem aus, können mithilfe von Knöllchenbakterien Stickstoff aus der Atmosphäre binden und Nährstoffe im Boden erschließen. Gleichzeitig zeigen sie Anpassungsmechanismen, die ihnen helfen können, längere Trockenperioden zu überstehen.
Genau diese Eigenschaften untersucht das Projekt BioMaS – Biomasseerzeugung auf Marginalböden mit Steinklee unter den Standortbedingungen der Oberlausitz. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) gefördert.
Dafür wurde auf Flächen des regionalen Landwirtschaftsbetriebes Gut Krauscha ein Demonstrationsversuch angelegt. Sechs zuvor im Gewächshaus untersuchte Melilotus-Genotypen wachsen dort unter zwei unterschiedlichen Bodenbedingungen. Entscheidend ist dabei nicht allein die Frage, welche Pflanzen am Ende die meiste Biomasse liefern. Untersucht wird vielmehr das gesamte Zusammenspiel zwischen Pflanze, Boden, Wasser und Nährstoffen.
Erfasst werden unter anderem die Biomasseerträge pro Fläche, der Bodenwasserhaushalt, die Nährstoffverfügbarkeit im Boden und unmittelbar an den Wurzeln sowie der Ernährungszustand der Pflanzen. Auch die Ausbildung und Struktur der Wurzelsysteme wird untersucht.
Wenn Wasser zum begrenzenden Faktor wird
Der Standort für den Versuch ist bewusst gewählt. Landwirtschaftliche Betriebe müssen sich auch in Sachsen zunehmend mit längeren Trockenphasen und hohen Temperaturen auseinandersetzen. Besonders auf leichten und sandigen Böden wird Wasser dadurch schnell zum begrenzenden Faktor.
Aktuelle Auswertungen des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie zeigen, dass Witterungslagen, die starke oder extreme Trockenheit begünstigen, in Sachsen heute deutlich häufiger auftreten als im Referenzzeitraum 1961 bis 1990. Zu den Regionen, in denen sich das Risiko verstärkt hat, gehört auch die Lausitz. Hinzu kommt, dass seit den 1970er-Jahren jede Dekade während der wichtigen Wachstumsphase von April bis Juni in Sachsen niederschlagsärmer war als die vorherige.
Für die Landwirtschaft stellt sich deshalb zunehmend die Frage, welche Kulturen auch unter solchen Bedingungen stabile Erträge ermöglichen und dabei möglichst wenig zusätzliche Ressourcen benötigen.
Hier setzt BioMaS an. Statt marginale, also für eine intensive landwirtschaftliche Nutzung nur eingeschränkt geeignete Böden aufzugeben oder ihren Ertrag nur durch einen hohen Einsatz von Betriebsmitteln zu sichern, soll untersucht werden, ob angepasste Steinklee-Typen eine Alternative darstellen können.
Nicht jeder Steinklee ist gleich
Dass Steinklee grundsätzlich gut mit Trockenheit und einer begrenzten Nährstoffverfügbarkeit umgehen kann, bedeutet noch nicht, dass jede Pflanze dafür gleichermaßen geeignet ist. Zwischen verschiedenen Genotypen bestehen deutliche Unterschiede.
Deshalb betrachten die Forschenden gezielt Eigenschaften wie Wassernutzung, Nährstofferschließung und Wurzelentwicklung. So soll herausgefunden werden, welche Typen unter den konkreten Bedingungen der Oberlausitz besonders interessant für einen späteren landwirtschaftlichen Einsatz sein könnten.
Dabei geht es nicht nur um die Menge der erzeugten Biomasse. Ein weiterer Untersuchungsgegenstand ist der Cumaringehalt der verschiedenen Steinklee-Typen. Gleichzeitig wird betrachtet, wie sich der Anbau auf die biologische Vielfalt der Versuchsflächen auswirkt. Dafür werden ausgewählte Insektengruppen erfasst.
Der Ansatz verbindet damit Fragen der landwirtschaftlichen Produktivität mit Bodenökologie, Pflanzenernährung und Biodiversität.
Von früheren Versuchen aufs Feld
Die Untersuchungen bauen auf bereits vorhandenen Forschungsergebnissen auf. Im Verbundprojekt PhaNoMix wurden verschiedene Steinklee-Stämme bereits hinsichtlich Ressourceneffizienz, Stressresistenz und ihrer Eignung für die Biomasseproduktion untersucht. Das Projekt beschäftigte sich mit Mischkulturen aus Rohrglanzgras und Leguminosen wie Rot- und Steinklee und untersuchte unter anderem deren Nährstoffeffizienz und Potenzial für eine nachhaltige Bioenergieproduktion.
Hinzu kommen aktuelle Gewächshausversuche mit ausgewählten Melilotus-Stämmen auf sandigen Böden aus der Oberlausitz. Mit BioMaS folgt nun der entscheidende Schritt aus kontrollierten Versuchsbedingungen auf eine landwirtschaftlich genutzte Fläche.
Die wissenschaftliche Expertise zu Pflanze-Boden-Interaktionen, Ökophysiologie und Bodenkunde bringt an der Hochschule Zittau/Görlitz die Professur Angewandte Geoökologie von Prof. Dr. Oliver Wiche ein. Begleitet wird das Vorhaben durch die Deutsche Saatveredlung AG mit Dr. Martin Greve sowie das Institut für Biowissenschaften der TU Bergakademie Freiberg mit Dr. Roland Achtziger.
Damit treffen Pflanzenzüchtung, Ökologie und angewandte Standortforschung unmittelbar auf die landwirtschaftliche Praxis.
Was am Ende auf dem Feld funktionieren muss
Am Ende des Projekts sollen die Ergebnisse deshalb nicht allein in Messreihen und wissenschaftlichen Auswertungen stehen. Aus den Untersuchungen sollen konkrete Handlungsempfehlungen für den Einsatz von Steinklee zur Biomasseproduktion auf dürregefährdeten Marginalstandorten entstehen.
Welche Genotypen wachsen unter den Bedingungen der Oberlausitz zuverlässig? Wie effizient nutzen sie Wasser und Nährstoffe? Welche Biomasseerträge sind erreichbar? Und welche zusätzlichen ökologischen Effekte kann ihr Anbau haben?
Antworten darauf soll in den kommenden Monaten nicht nur das Labor liefern, sondern vor allem die Versuchsfläche in Krauscha.
Weitere Informationen: Professur Angewandte Geoökologie | Deutsche Saatveredlung AG (DSV) | TU Bergakademie Freiberg
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