Gesunde Böden für Landwirtschaft Schadstoffe aus dem Acker saugen – durch gezielte Pflanzensaat

Anbieter zum Thema

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung

Xylem Analytics Germany Sales GmbH & Co. KG

DENIOS AG

a1-envirosciences GmbH

Vom Feld auf den Teller. Das klingt gesund, doch landwirtschaftliche Böden reichern oft Schadstoffe wie Pestizide oder Schwermetalle an. Um diese wieder zu entfernen, eignen sich Zwischensaaten. Welche Kontaminationen sich mit Roggen, Raps und Klee entfernen lassen, zeigt eine Studie am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung.

Landwirte bauen zwischen zwei Hauptkulturen häufig so genannte Zwischenfrüchte an. Sie werden unter anderem als Tierfutter genutzt oder verbleiben als Gründüngung auf dem Acker. So versorgen sie den Boden vor der nächsten Aussaat mit Nährstoffen. Zwischenfrüchte haben viele weitere Vorteile: Sie schützen vor Erosion, stabilisieren den Wasser-, Nährstoff- und Kohlenstoffhaushalt des Bodens, regulieren die Bodentemperatur, fördern die Humusbildung, speichern Kohlendioxid und erhöhen ober- und unterirdisch die Biodiversität. Verkannt ist bislang allerdings ihr Potenzial, Schadstoffe aus Böden zu entfernen.

Dabei ist es bereits gängige Praxis, Schadstoffe mithilfe von Pflanzen aus Böden zu entfernen. Schon jetzt werden beispielsweise kontaminierte Böden auf Industrieflächen so saniert. In der Landwirtschaft könnte man von dieser Methode aber ebenso profitieren, sagt Prof. Marie Muehe, Leiterin der Arbeitsgruppe Pflanzen-Biogeochemie am Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und Letztautorin einer nun veröffentlichten Publikation: „Der Einsatz ausgewählter Zwischenfrüchte zur Phytosanierung ist ein naturbasierter und klimaneutraler Weg, um die Bodengesundheit zu verbessern und zu erhalten. Das sollten wir im Sinne einer nachhaltigen Landwirtschaft auch nutzen.“

Cadmium in landwirtschaftlichen Böden

Klimawandel könnte giftige Schwermetalle im Boden mobilisieren

Welche Zwischensaat entschärft welche Schadstoffe?

Doch welche Pflanzen eignen sich überhaupt zur Phytosanierung in der Landwirtschaft? Und welche Schadstoffe könnten mit welchen Pflanzen gemanagt werden? Diesen Fragen ging das UFZ-Team nach und durchforstete die aktuelle Studienlage. „Wir haben zum Beispiel recherchiert, ob es bereits Studien gibt, die zeigen, welche der häufig genutzten Zwischenfrüchte Fähigkeiten zum Schadstoffabbau haben. Darüber hinaus haben wir ausgehend von sechs Schadstoffkategorien – Nitrat, Salze, Metalle, Pestizide, Plastik und Antibiotikaresistenzgene – nach Pflanzen gefahndet, die in der Lage sind, diese Schadstoffe abzubauen oder zu fixieren“, erklärt Erstautorin Dr. Pooja Sharma, die ebenfalls in der Arbeitsgruppe Pflanzen-Biogeochemie am UFZ forscht.

Aus den Ergebnissen der Literaturrecherche hat das Forschungsteam für die jeweiligen Schadstoffkategorien Konzepte für die Phytosanierung entwickelt.

So könnten Roggen und Sonnenblume als Zwischenfrüchte zum Einsatz kommen, damit überschüssiges Nitrat im Ackerboden nicht ausgewaschen wird und das Grundwasser belastet. Für ihr Wachstum nehmen die Pflanzen das Nitrat aus dem Boden auf und können als Gründüngung auf dem Feld verbleiben.

Anders sieht es mit Zwischenfrüchten aus, die dem Boden unerwünschte Metalle wie Cadmium entziehen, etwa verschiedene Kleesorten, Roggen oder Raps. Diese müssen vom Feld entfernt werden und eignen sich in der Regel auch nicht als Tierfutter. „Dafür könnten sie bei der Produktion von Biogas eine Rolle spielen“, sagt Erstautorin Sharma. Auch Sonnenblumen können Metalle gut aus dem Boden entfernen. Da sich die Metalle vor allem in den Blättern festsetzen, könnten die Samen aber trotzdem geerntet werden. Dasselbe gilt für die Samen von Senf, der als Zwischenfrucht dem Boden insbesondere Pestizide entzieht – ebenso wie Süßgras oder Ostindischer Hanf.

Gegen Plastik und Antibiotikaresistenz ist noch kein Kraut gewachsen

Bezüglich der Schadstoffkategorien Plastik und Antibiotikaresistenzgene konnten die Forschenden keine Zwischenfrüchte identifizieren, die sich besonders gut zur Phytosanierung eignen. Sie vermuten, dass auch die Interaktionen zwischen Bodenbakterien und Zwischenfrüchten eine wichtige Rolle dabei spielen, ob und wie gut sich Schadstoffe durch Phytosanierung fixieren, abbauen oder entfernen lassen. „Hier muss noch viel geforscht werden, und zwar gemeinsam mit Landwirten. Nur so können wirksame und praktikable Strategien zur Phytosanierung – zugeschnitten auf verschiedene Standorte, Böden und Schadstoffprobleme – entwickelt werden“, sagt Gruppenleiterin Muehe. „Zwischenfrüchte auch zum Management von Bodenschadstoffen zu nutzen, ist aus unserer Sicht ein effizientes Zukunftskonzept für gesündere Böden und eine nachhaltigere Landwirtschaft.“

Im Sommer 2025 startet ein UFZ-Forschungsteam im Rahmen des Projekts Smart Manure gemeinsam mit Landwirten eine Feldstudie. Ziel ist es, verschiedene Zwischenfrüchte und ihre Sanierungsleistung differenzierter zu untersuchen und darüber hinaus die Praktikabilität der Phytosanierung in der landwirtschaftlichen Praxis zu prüfen.

Originalpublikation: Pooja Sharma, Thomas Reitz, Surendra Pratap Singh, Anja Worrich und E. Marie Muehe: Going beyond improving soil health: cover plants as contaminant removers in agriculture, Trends in Plant Sciences; DOI: 10.1016/j.tplants.2025.01.009

(ID:50369384)