Unser Autor: Dr. Gernot Bodner, Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Institut für Pflanzenbau, BOKU Wien

Der Klimawandel bedeutet für die Landwirtschaft einen echten Umbruch. Entsprechend groß soll Klimaschutz in der neuen GAP geschrieben werden. Konkret heißt das für die Landwirtschaft, den Fokus künftig verstärkt auf den Humusaufbau zu legen.

Den Abbau zu CO2 verlangsamen

Der Aufbau von Humus entsteht, wenn der mikrobielle Abbau der Pflanzenreste im Boden unterbrochen wird. Das sagt die neue Humustheorie. Die Gründe: Bodenmikroben kann der Zugang zu organischen Reststoffen durch Einbau in Aggregate abgeschnitten werden. Organische Säuren aus Wurzelausscheidungen können sich fest an Mineralbodenteilchen (Ton, Eisenoxide) anbinden und damit dem Zugriff von Abbauenzymen entgehen.

Weiters erlaubt nach der neuen Humustheorie die Messung der Humusgehalte über den organischen Kohlenstoff keine ausreichende Aussage über dessen Klimarelevanz. Beim Klimaschutz geht es vielmehr um die Verweilzeit und daher um die stabilen Humuspools. An Mineraloberflächen angelagerter organischer Kohlenstoff hat Verweilzeiten von > 500 Jahren, in Aggregaten geschützte organische Teilchen von > 100 Jahren. Wenig klimarelevant sind frei liegende organische Stoffe (Verweilzeiten < 10 Jahre).

Bodenstruktur entscheidend für gesunden Boden

Eine der wichtigsten Zielgrößen für einen gesunden Boden ist seine Struktur. Sie steuert Wasser-, Luft- und Wärmehaushalt, Durchwurzelbarkeit sowie Erosionsstabilität. Bodenstruktur und Humus sind eine Einheit. Aggregat­bildung beginnt an der Wurzel, wo Schleimstoffe Mineralteilchen binden.

Stirbt die Wurzel ab, wird sie von diesen Teilchen gegen mikrobiellen Abbau abgeschirmt. Die halb zersetzen Wurzelreste bilden weiterhin den Kitt für die Mineralteilchen. Wurzelrückstände gehen zu fast 50 % in die Humusbildung ein, Sprossrückstände nur zu etwa 10 % – frei im Boden liegend sind sie dem mikrobiellen Abbau viel stärker ausgeliefert.

Den Spiegel der Bodenkrümel bilden die Bodenporen. Intensive Bodenbearbeitung schlägt nicht nur Aggregate auf und legt die darin gespeicherten organischen Teilchen frei. Sondern sie homogenisiert auch das natürlich gewachsene Porensystem des Bodens.

Damit werden „Tore“ für den mikrobiellen Einfall zu organischen Kohlenstoffverbindungen geöffnet, die ansonsten in den feineren und verwinkelten Porenkanälen eines gut strukturierten Bodens räumlich abgetrennt und damit stabil sind.

Humusziel: Von 2,6 bis 5,2 %

Auf Basis des engen Zusammenhangs von Bodenstruktur und Humus haben Schweizer Forscher einen texturspezifischen Humuszielwert erarbeitet, der eine optimale Bodenstruktur sichert.

Dieser liegt bei einem Humus : Ton-Verhältnis von 0,172 : 1. Für einen leichten Boden (15 % Ton) würden sich daraus Zielhumuswerte von 2,6 %, für einen mittleren Boden (25 % Ton) von 4,3 % und für einen schweren Boden (30 % Ton) von 5,2 % Humus ergeben. Das wären durchaus realistische und vernünftige Humusziele jenseits des oft etwas unersättlichen Blickes aus der Klimaschutzperspektive.

Auf den ersten Blick erscheinen Bodenleben und Humusaufbau schwer vereinbar. Setzen doch die Mikroben alles daran, organische Substanz zu CO2 zu veratmen. Nach der neuen Humustheorie ist der Blick auf die Mikrobiologie jedoch ein positiverer, wenn auch

etwas makaber: Danach sind die Bodenmikroben selbst die wichtigste Quelle für stabilen Humus, und zwar als Leichen. Lebendig machen Mikroorganismen nur etwa 1,2 % des organischen Kohlenstoffs aus. Am stabilen, mineralgebundenen Humuspool steigt ihr Anteil in Form von mikrobiellen Leichenteilen (wissenschaftlich eleganter als Nekromasse bezeichnet) auf etwa 80 % des dort gebundenen organischen Kohlenstoffs.

Die kleinen organischen Moleküle mikrobiellen Ursprungs – Bestandteile von Zellwänden, DNS-Reste, Eiweißstoffe – lagern sich am besten und stabilsten an die (geladenen) Mineraloberflächen an.

Das Bodenleben gut ernähren!

Wer Humusaufbau betreiben will, muss also sein Bodenleben gut ernähren. Konkret mit Futter, das möglichst weitgehend der mikrobiellen Körperzusammensetzung entspricht (d. h. C : N : P ≈ 155 : 15 : 1). Daher rührt auch die Bedeutung der Begrünung und aktiv wachsender Pflanzen: Ihre Inputs – vor allem über Ausscheidungen organischer Stoffe im Wurzelraum – entsprechen den mikrobiellen Bedürfnissen viel besser als verholzte Ernterückstände und mästen daher die mikrobielle Quelle für Humusaufbau und Bodenfruchtbarkeit.

Eine weitere Konsequenz betrifft den Stickstoff: Da die stoffliche Zusammensetzung der Mikroorganismen sehr stabil ist, müssen sie ihre Nahrungsquellen ihrem C : N anpassen, um Wachstum zu ermöglichen. Bei sehr weitem C : N der Nahrung, also etwa Strohresten, passiert dies über vermehrte Veratmung von Kohlenstoff zu CO2 oder aber durch Aufnahme von zusätzlichem Stickstoff.

Quelle dafür kann Mineralstickstoff im Boden sein – bekannt als N-Immobilisierung. Oder aber Stickstoff aus dem Humusvorrat, dessen C : N dem mikrobiellen sehr ähnlich ist. Betreibt man aktiven Humusaufbau, vermehrt also die Kohlenstoffzufuhr in den Boden, so können Mikroorganismen auch höhere Mengen an Stickstoff verwerten. Neben der Pflanzenaufnahme ist die Mikrobiologie also eine zweite nutzbare biologische Quelle, um Stickstoff in organischer Form zu speichern. Ein komplexes Ziel im Humusmanagement wäre also, das mikrobielle Wechselspiel aus Stickstoff-Mineralisierung und Immobilisierung für den Pflanzenbau und die Umwelt optimal zu regulieren.

Pilze würden aufs Pflügen verzichten

In Sachen Bodenbearbeitung sei noch auf die Pilze hingewiesen. Nicht nur für die Strukturstabilität ist ihr Hyphen­geflecht im Boden wichtig. Sie sind auch effiziente Verwerter von organischem Kohlenstoff. Sie haben ein etwas besseres Verhältnis von Wachstum zu Veratmung als Bakterien, und tragen durch Nitrat-Assimilation zur Vermeidung von temporären Mineralstickstoff-Überhängen bei.

Aus Sicht der Bodenpilze bedarf es unbedingt eines Pflugverzichts (siehe Übersicht). Im Vergleich zu ihren einzelligen Kollegen aus dem Reich der Bakterien vertragen die Vielzeller es nämlich nur bedingt, wenn ihnen regelmäßig ihre Hyphen durchtrennt werden.

Brache ist der Feind des fruchtbaren Bodens

Abschließend sei noch angemerkt, dass die neue Theorie vom Humus alt bewährte Grundsätze der Bodenfruchtbarkeit ergänzt. Dazu zählt, dass die Erhöhung des organischen Kohlenstoff-inputs durch langen aktiven Pflanzenbewuchs mit Zwischenfrüchten als Lückenfüller dient. Schwarzbrache ist der Feind des fruchtbaren Bodens. Pflanzen-Diversität (vielfältige Fruchtfolgen, Begrünungsmischungen, Begleitsaaten oder Untersaaten) kann Zusatznutzen in der Wirkung auf Bodenleben und Humusaufbau bringen.

Zudem sollte die Bodenbearbeitung mit größtmöglicher Schonung der Bodenaggregate und Porensysteme erfolgen. Rücknahme mechanischer Intensität muss jedoch mit Fortschritten in der biologischen Lockerung einhergehen, um Dichtlagerung zu verhindern.

Tun Sie weiters alles für das Bodenleben, in erster Linie ausreichend Gründüngung als Nahrungsquelle mit angepasstem Nährstoffverhältnis.

Und zuletzt: Auf die Wurzel kommt es an. Sie ist Futterquelle der Bodenmikrobiologie, Bioporen-Bildner, Bodenlockerer, Stabilisator der Bodenkrümel und Diagnose-Instrument für Bodenfruchtbarkeits-Probleme.