Auf dem Acker läuft nicht alles so, wie man es auf den ersten Blick vermuten würde. Während Getreide und viele andere Nutzpflanzen auf zusätzlichen Stickstoff angewiesen sind, können sich bestimmte Hülsenfrüchte einen Teil dieses wichtigen Nährstoffs selbst erschließen.
Sojabohnen, Körnererbsen, Ackerbohnen und Süßlupinen haben dabei einen besonderen Helfer: Bakterien, die an ihren Wurzeln leben.
Stickstoff ist für Pflanzen unverzichtbar. Sie brauchen ihn unter anderem für das Wachstum und für die Bildung von Eiweiß. Bei den genannten Hülsenfrüchten funktioniert die Versorgung allerdings anders als bei vielen anderen Kulturpflanzen. Sie gehen eine enge Verbindung mit sogenannten Rhizobien ein. Diese Bodenbakterien siedeln sich an den Wurzeln an und bilden dort kleine Knöllchen.
In diesen Knöllchen passiert der entscheidende Schritt: Die Bakterien machen Stickstoff aus der Bodenluft für die Pflanze nutzbar. Dadurch können Sojabohnen, Körnererbsen, Ackerbohnen und Süßlupinen beim Anbau ohne zusätzlichen mineralischen Stickstoffdünger auskommen.
Das ist nicht nur ein faszinierender Vorgang in der Natur. Für die Landwirtschaft kann diese Fähigkeit durchaus relevant sein. Denn mineralischer Stickstoffdünger ist aufwendig in der Herstellung.
Dafür wird viel Energie benötigt, außerdem entstehen dabei Treibhausgasemissionen. Wenn Pflanzen ihren Stickstoffbedarf mithilfe ihrer natürlichen Partner zumindest teilweise selbst decken können, lässt sich der Einsatz solcher Betriebsmittel reduzieren.
Die Zusammenarbeit zwischen Pflanze und Bakterium funktioniert allerdings nicht einseitig. Die Pflanze stellt den Rhizobien energiereiche Kohlenstoffverbindungen zur Verfügung. Diese entstehen durch die Fotosynthese in den grünen Pflanzenteilen.
Im Gegenzug helfen die Bakterien dabei, den Stickstoff aus der Bodenluft umzuwandeln. Die Pflanze kann die daraus entstehenden mineralischen Stickstoffverbindungen aufnehmen und für den Aufbau von Eiweiß und anderen Stoffen verwenden.
Wie gut dieses Zusammenspiel funktioniert, hängt von mehreren Bedingungen ab. Entscheidend sind unter anderem die jeweilige Pflanzenart, die vorhandenen Bakterienstämme, die Menge an frei verfügbarem mineralischem Stickstoff im Boden und die Witterung.
Gerade bei Sojabohnen ist deshalb ein genauer Blick auf den Boden wichtig. Auch beim erstmaligen Anbau von Süßlupinen kann es notwendig sein, das Saatgut vor der Aussaat mit geeigneten Rhizobien zu behandeln. In Deutschland und Österreich sind die benötigten Bakterien im Boden nicht überall oder nicht in ausreichender Menge vorhanden.
Stephan Arens, Geschäftsführer der Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e. V. (UFOP), sieht darin eine wichtige Eigenschaft der Hülsenfrüchte.
"Hülsenfrüchte zeigen, wie sich die Erzeugung hochwertiger Lebensmittel mit einem extensiveren Einsatz von Betriebsmitteln verbinden lässt. Ihre besondere Form der Stickstoffversorgung macht sie zu wichtigen Kulturen für eine resiliente Landwirtschaft", sagt Arens.
Der Effekt endet außerdem nicht mit der Ernte. Teile der Wurzeln und Erntereste bleiben nach dem Anbau auf dem Feld. Bodenorganismen bauen diese organischen Bestandteile ab, wodurch Nährstoffe und organische Substanz wieder in den Boden gelangen.
Davon kann auch die nächste Kultur profitieren. Je nach Pflanzenart, Ertrag, Menge der Erntereste und weiterer Bewirtschaftung kann sich dadurch der Stickstoffbedarf der Folgekultur verändern. Eine pauschale Zahl für die mögliche Düngewirkung lässt sich allerdings nicht nennen.
Gerade deshalb spielen Körnerleguminosen auch in der Fruchtfolge eine besondere Rolle. Werden auf einem Feld unterschiedliche Pflanzenfamilien angebaut, kann das einseitige Anbausysteme auflockern. Gleichzeitig kann ein Wechsel der Kulturen dabei helfen, die Ausbreitung bestimmter Krankheiten und Schädlinge zu begrenzen.
Ganz ohne Regeln funktioniert das allerdings nicht. Auch Hülsenfrüchte können von Krankheiten und Schädlingen befallen werden, die auf bestimmte Arten spezialisiert sind. Ausreichend lange Anbaupausen bleiben daher wichtig.
Sojabohnen, Körnererbsen, Ackerbohnen und Süßlupinen sind dabei keineswegs identisch. Ihre Wurzelsysteme unterscheiden sich deutlich. Manche Pflanzen können tiefere Bodenschichten erschließen, während andere stärker im oberen Bereich des Bodens wurzeln.
Gemeinsam ist ihnen jedoch ihre Fähigkeit zur Zusammenarbeit mit den stickstoffbindenden Bodenbakterien. Gleichzeitig können sie die biologische Aktivität im Boden fördern und für mehr Abwechslung in landwirtschaftlichen Fruchtfolgen sorgen.
Und auch für die Ernährung sind die Pflanzen interessant: Ihre reifen Samen enthalten pflanzliches Protein. Damit verbinden die vier Kulturen zwei Aspekte, die in der Landwirtschaft eine immer größere Rolle spielen: einen möglichst effizienten Umgang mit Ressourcen und die Produktion proteinreicher Lebensmittel.
Der unscheinbare Vorgang an den Wurzeln zeigt damit, wie eng Landwirtschaft und natürliche Prozesse miteinander verbunden sind. Während oben auf dem Feld die Pflanzen wachsen, arbeiten wenige Zentimeter darunter Bakterien daran mit, einen für das Pflanzenleben entscheidenden Nährstoff verfügbar zu machen.
