Seit 2014 bekommen Landwirte die sogenannte Greening-Prämie, wenn sie auf ihrem Hof bestimmte Flächen nicht als Anbaufläche nutzen. Dazu können sie Hecken, Ackerränder und Brachflächen anlegen, aber auch sogenannte Zwischenfrüchte anbauen. Letztere sind besonders beliebt, weil eigentlich gar keine Ackerfläche stillgelegt werden muss. Stattdessen werden nach der eigentlichen Ernte Pflanzenmischungen gesät, die dann im Frühjahr eingearbeitet werden. „Das bringt viele ökologische Vorteile“, sagt Paula Fuchs, die am Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften promoviert. Zusammen mit ihrem Kollegen Dr. Jan Rücknagel erforscht sie die Vor- und Nachteile verschiedener Pflanzenmischungen.

Grundsätzlich schützen die Zwischenfrüchte, seien es Gräser, Klee, Ölrettich oder Sonnenblume, vor Erosion und speichern Nährstoffe. Im Idealfall können sie außerdem Dünger sparen und Stickstoffemissionen verringern. Die Zwischenfrüchte dürfen jedoch nur organisch gedüngt werden, wenn Landwirte die Greening-Prämie erhalten wollen. Im neuen Agrarpaket der Bundesregierung ist außerdem vorgesehen, dass die Pflanzen nicht wie bisher oft üblich im Frühjahr mit Glyphosat abgetötet werden dürfen. Das erschwert den Anbau für die Landwirte. Die Agrarwissenschaftler der Uni leiten ein von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördertes Projekt, welches den Zwischenfruchtanbau optimieren soll. Das Ziel: möglichst wenig Lachgas-Emissionen bei gleichbleibend guter Ernte und effizienter Einsatz von Stickstoff, kein Glyphosat.

Stickstoff ist für die Landwirtschaft ein wichtiger Dünger. Er wird in Form von Gülle oder mineralischen Düngemitteln auf die Äcker ausgebracht - oft jedoch mehr, als die Pflanzen aufnehmen können. Dann gelangt er als Nitrat ins Grundwasser oder wird im Boden unter anderem in Lachgas (N2O) umgewandelt. Das Gas hat ein etwa 300 Mal höheres Treibhausgaspotential als Kohlendioxid. Durchschnittlich zwei Prozent des Düngestickstoffs gelangen in Deutschland als Lachgas in die Atmosphäre, laut Umweltbundesamt etwa 100.000 Tonnen jährlich. Während in der Industrie nur noch geringe Mengen Lachgas entstehen, hat sich in der Landwirtschaft in den vergangenen Jahrzehnten kaum etwas getan. „Die Zwischenfrüchte sollen über den Winter Stickstoff aufnehmen, damit dieser in deren Biomasse gebunden ist“, sagt Paula Fuchs. Die Pflanzen werden im Frühjahr in den Boden eingearbeitet, der gespeicherte Stickstoff wird langsam wieder freigesetzt und steht für Mais und Co. zur Verfügung.

Durch Zwischenfrüchte könnten aber auch indirekt Emissionen verringert werden, wenn die Pflanzenmischung Hülsenfrüchte wie beispielsweise Klee, Lupine oder Erbse enthält. Diese Pflanzen nutzen mithilfe von Knöllchenbakterien an den Wurzeln Stickstoff aus der Luft. Andere Pflanzen sind dazu nicht in der Lage, aber sie profitieren davon, wenn vorher Hülsenfrüchte auf dem Acker standen. Es muss weniger stickstoffhaltiger Dünger genutzt werden. Besonders in der Öko-Landwirtschaft ist das gängige Praxis. „Wir testen, welchen Einfluss verschiedene Pflanzenmischungen auf die Erträge und die Emissionen haben“, erklärt Fuchs. Dafür ermitteln Fuchs und ihre Kolleginnen und Kollegen, wie gut die Haupternte (Mais) je nach Pflanzenmischung im Winterhalbjahr ist. Außerdem messen sie direkt auf dem Feld, wie viel Lachgas entsteht. Sie haben einen luftdichten Kasten, den sie über einen Zeitraum von einer Stunde auf bestimmte Stellen der Versuchsflächen stellen und so in regelmäßigen Abständen Luftproben nehmen, die am Thünen Institut Braunschweig analysiert werden. Entsprechende Daten gibt es für das sogenannte mitteldeutsche Trockengebiet bisher noch nicht. Außerdem hat noch niemand direkt verschiedene Zwischenfrucht-Mischungen mit den Lachgasemissionen verglichen.

Das große Problem für die Forscher ist jedoch ausgerechnet der Klimawandel: „Lachgas bildet sich unter Luftausschluss, also wenn der Boden durchnässt ist“, erklärt Fuchs. Seit Versuchsbeginn 2018 hat es jedoch kaum geregnet. Es konnten nur geringe Lachgasmengen gemessen werden, wie sie natürlicherweise immer in der Luft vorkommen. Da das Projekt noch bis 2021 läuft, besteht aber noch die Hoffnung auf aufschlussreiche Daten.

Da Trockenheit ein zunehmendes Problem für die Landwirtschaft in Deutschland wird, sind die bisherigen Ergebnisse trotzdem relevant – wenn auch anders als gedacht. Manche Zwischenfrüchte wuchsen nicht gut, weil es zu trocken war. Andere wiederum, die eigentlich über den Winter abfrieren sollten, hatten im Frühjahr einen Wachstumsschub – als es endlich regnete. Dadurch entzogen sie dem Boden Wasser, was zu verringerten Erträgen beim anschließenden Maisanbau sorgte. „Im mitteldeutschen Trockengebiet brauchen wir zukünftig wahrscheinlich Zwischenfrüchte, die im Herbst schnell Biomasse bilden und Stickstoff speichern, dafür aber im Winter schon bei geringen Temperaturen abfrieren“, so Fuchs.

Bei den Pflanzversuchen hat das Team außerdem auf den Einsatz von Glyphosat gänzlich verzichtet. Stattdessen wurden die Zwischenfrüchte im Frühjahr gemäht und zerkleinert. Damit gehen die Forscher bereits auf die Vorgaben in der neuen Düngeverordnung ein.