Im biologisch wirtschaftenden Betrieb wird Stickstoff vor allem durch den Anbau von Leguminosen zugeführt. Diese können auch als Winterzwischenfrüchte angebaut werden; dabei wird der Zeitraum Winter bis spätes Frühjahr für den Leguminosenanbau genutzt. Als Nachfrüchte eignen sich spät gesäte oder gepflanzte sommerannuelle Kulturen wie Feldgemüse oder Mais.

Im Forschungsprojekt "Stickstoffversorgung der Zweitfrüchte Feldgemüse und Mais nach Winterzwischenfrucht-Leguminosen" hat die Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn verschiedene Leguminosen (Zottelwicken, Inkarnatklee, Landsberger Gemenge, Wickroggen) als Winterzwischenfrüchte angebaut und ihre Vorfruchtwirkung auf Weißkohl und Mais als Folgefrüchte untersucht. Die Wissenschaftler kamen zu folgenden Ergebnissen:

Hoher Leguminosenanteil bringt hohe Stickstoff-Fixierung

Ein ökologisch wirtschaftender Betrieb sollte die Zufuhr an Stickstoff durch den Anbau von Leguminosen innerbetrieblich sicherstellen. Werden spät gesäte oder gepflanzte Nachfrüchte wie Mais oder Kohlarten angebaut, können Winterzwischenfrucht-Leguminosen in Reinsaat oder im Gemenge eine interessante Möglichkeit sein.

Gegenüber üblichen Aussaatempfehlungen sind bei der Nutzung von Gemengen (Landsberger Gemenge, Wickroggen) vergleichsweise hohe Leguminosenanteile beziehungsweise ein geringer Anteil an Nichtleguminosen (Welsches Weidelgras, Roggen) für eine hohe symbiotische Stickstoff-Fixierung der Leguminosen günstig. Soll die Winterzwischenfrucht gemulcht werden, um die Stickstoffversorgung der Folgefrucht zu gewährleisten, können Reinsaaten oder Gemenge mit geringerem Anteil an Nichtleguminosen angebaut werden.

Einem Austrag an Nitrat unter der Zwischenfrucht über Winter - zum Beispiel nach Kulturen mit höheren Nitrat-Restmengen im Boden beziehungsweise an Standorten mit hoher Austragsgefährdung von Nitrat in tiefere Bodenschichten - kann mit der Beimischung von Nichtleguminosen (vor allem Roggen) entgegengewirkt werden.

Sollen Winterzwischenfrüchte verfüttert werden, ist für die Frischverfütterung und Silierbarkeit bei geeigneten Standortbedingungen die Beimischung von Welschem Weidelgras günstig (beispielsweise Landsberger Gemenge). Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass eine hohe symbiotische Sticksoff-Fixierung nur mit hohen Ertragsleistungen der Leguminosen (Zottelwicke, Inkarnatklee) sicherzustellen ist. Deshalb sind der Grasbeimischung Grenzen gesetzt.

Wird von dem allgemein empfohlenen Saatzeitraum Ende August abgewichen, ist bei später Saat mit deutlich geringeren Aufwuchsmengen der Zwischenfrucht zu rechnen. Können sehr späte Nutzungstermine bis in den Juni realisiert werden, beispielsweise für den Anbau von Kohl als Nachfrucht, kann die Zwischenfrucht trotz spätem Saattermin einen Minderertrag eventuell ausgleichen.

Andererseits kann eine Saat Mitte bis Ende August bei hohem Unkrautdruck zu lückig etablierten Zwischenfruchtbeständen führen. Dann sollte das Unkrautmanagement generell überprüft und gegebenenfalls verbessert werden (u.a. Fruchtfolge, Stoppelbearbeitung), anstatt mit einem späten Saattermin Mindererträge der Zwischenfrucht zu verursachen.

Für hohe Erträge und Stickstoffaufnahmen der Leguminosen und damit Stickstoff-Fixierungsleistungen ist der Zeitraum Frühjahr bedeutend. Gleichwohl ist die rechtzeitige Saat für eine gelungene Bestandesetablierung vor dem Winter wesentlich. Während des Winters und kurz davor sind die Zuwachsraten an Ertrag und die Stickstoff-Aufnahmeraten gering. Je länger die Wachstumsdauer der Zwischenfrucht ist, desto höher ist die im Spross der Zwischenfrucht gebundene Stickstoffmenge.

Unterschiedliche Stickstoffaufnahmen und Mineralisierungsraten

Die untersuchten Winterzwischenfrucht-Leguminosen hatten in Reinsaat und im Gemenge im Mittel etwa 150 kg N/ha im Spross aufgenommen (Spannweite 65 bis 200 kg N/ha). Davon wurden etwa 100 kg N/ha symbiotisch fixiert. Die restliche im Spross der Zwischenfrucht festgestellte Stickstoffmenge stammte aus dem Boden-Stickstoffvorrat (Humus).

Die Sprossmasse von Leguminosen wird wesentlich schneller mineralisiert als jene von Roggen oder Welschem Weidelgras. Je nach Gemengeanteil der Nichtleguminosen, der durch die Saatmischung beeinflusst werden kann, können schneller oder langsamer mineralisierbare Zwischenfruchtbestände zusammengestellt werden.

In einigen Versuchen verblieb der Zwischenfruchtaufwuchs als Mulch auf dem Feld. Nach Umbruch und Saat der Nachfrucht wurden dabei innerhalb weniger Tage bis Wochen Nmin-Mengen von über 100 kg N/ha in der Krume mineralisiert (Spannweite 50 bis 180 kg Nmin-Stickstoff). Nach Brache ohne Mulchzufuhr und nach den beernteten Zwischenfrucht-Varianten wurden in rund acht Wochen nach Umbruch im Boden nur Nmin-Mengen zwischen 50 und 75 kg N/ha mineralisiert.

Der organische gebundene Stickstoff im Boden (Humus) trug damit wesentlich zur Stickstoffversorgung der Nachfrüchte bei. Wird der Zwischenfruchtaufwuchs beerntet, führt die Stickstoffmineralisierung der Ernte- und Wurzelrückstände im Vergleich zu Brache nur zu geringfügig höheren Nmin-Mengen im Boden. Für die vor allem kurzfristig höhere Bereitstellung von Stickstoff für die Nachfrucht ist demnach der Verbleib der gemulchten Zwischenfrucht-Sprossmasse wichtig.

Unterschiede beim Ertrag der Nachfrucht gering

Werden Nachfrüchte mit einem langen Anbauzeitraum über Sommer bis in den Herbst hinein angepflanzt (Mais, Weißkohl), wird in höheren Mengen Stickstoff aus dem Boden nachgeliefert (Humusmineralisierung). Bei warmen Temperaturen und hinreichender Bodenfeuchte können die im Boden mineralisierten Stickstoff-Mengen über einen langen Zeitraum aufgenommen werden.

Trotz unterschiedlicher Stickstoffaufnahmen der Nachfrüchte entsprechend den verschiedenen Versuchsvarianten (gemulcht oder geerntet, Zwischenfruchtart) waren die Unterschiede im Trockenmasseertrag der Nachfrucht gering bis gar nicht nachweisbar. Ursache ist vermutlich das Kompensationsvermögen der Pflanzen bei der Ertragsbildung: Unterschiedliche Stickstoffmengen in der Nachfrucht führen nicht gleichermaßen zu unterschiedlichen Massenerträgen.

Der Anteil der Restpflanze bei Mais und Kohl kann stärker variieren als der Kolben- beziehungsweise Kopfertrag und wirkt damit ausgleichend. Das bedeutet aber nicht, dass die hohen Stickstoffmengen in der Zwischenfrucht unwirksam waren. Mit dem Verbleib und der Einarbeitung des Zwischenfruchtaufwuchses als Mulch auf der Fläche ist im Vergleich zur Beerntung von einer ausgeglichenen Stickstoffbilanz und damit auch Humusbilanz auszugehen. Wird der Zwischenfruchtbestand beerntet und verfüttert, kann die damit potentiell höhere Humuszehrung innerbetrieblich durch die Rückführung der entstehenden Wirtschaftsdünger auf die Fläche ausgeglichen werden.