Mix it!

Monokulturen sind heutzutage das vorherrschende Anbausystem für Nutzpflanzen. Doch Schädlinge und Pflanzenkrankheiten können sich hier leichter ausbreiten. Dagegen könnten Mischkulturen helfen, also ein Anbau einer Mischung unterschiedlicher Kulturarten auf einem Feld. Durch die „fremden“ Nachbarn steigt zudem der Konkurrenzdruck unter den Arten und führt zu einer besseren Nutzung der vorhandenen Ressourcen – die Biomasseproduktion erhöht sich. Genutzt wird hier die Erkenntnis aus der Ökologie, dass Ökosystemfunktionen (zum Beispiel Bodenfruchtbarkeit, Biomasseproduktion) sich verbessern, wenn die Biodiversität zunimmt.

Allerdings wurde bisher kaum untersucht, wie sich eine Mischkultur auf Nutzpflanzensorten in der modernen Landwirtschaft auswirkt. In einer neuen Studie haben Forscher:innen das jetzt nachgeholt.

Höhere Erträge bei Mischkultur

Für ihre Versuche säten die Forscher:innen in der Schweiz acht verschiedene einjährige Nutzpflanzenarten (siehe Kasten) jeweils in Monokulturen und Mischkulturen (zwei und vier Arten pro Feld).

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Diese Versuche hat das Team auch in Spanien durchgeführt. Das dortige Klima könnte in Zeiten des Klimawandels in einigen Jahrzehnten auch in unseren Breiten angekommen sein. Bei der Ernte wurden die Samenmasse und die oberirdische Biomasse erfasst.

Die Auswertung ergab, dass die Erträge bereits bei einem gemischten Anbau von nur zwei verschiedenen Arten im Vergleich zur Monokultur deutlich erhöht waren (in Spanien um durchschnittlich 3,4 Prozent, in der Schweiz um 21,4 Prozent). Bei vier verschiedenen Arten erhöhten sich die Samenerträge um 12,7 Prozent in Spanien und um 44,3 Prozent in der Schweiz.

Noch höher waren allerdings die Biomassezuwächse: Sie stiegen beim Mischanbau von vier verschiedenen Arten um 25,8 Prozent in Spanien und um 46 Prozent in der Schweiz. Die Forscher:innen erklären das mit der Konkurrenzsituation: Um mit den „fremden“ Nachbarpflanzen mithalten zu können, investieren Pflanzen mehr in Stängel und Blätter und weniger in ihre Samen – wer schneller wächst, bekommt mehr Sonne ab.

Niedriger Harvest-Index

Dementsprechend sank auch der sogenannte „Harvest-Index“. Er ist ein Maß dafür, wieviel ihrer Ressourcen eine Pflanze zur Produktion der verwertbaren Teile (z. B. Samen, Früchte) verwendet und wieviel für die nicht nutzbaren Teile wie Blattmasse und Stängel. Vergleicht man den Harvest-Index der Erträge von Monokulturen mit denen einer Mischkultur, schneidet die Monokultur besser ab, da hier die Biomasseproduktion im Verhältnis zur Samenproduktion deutlich geringer ist.

Die Erträge könnten demnach in der Mischkultur höher sein, wenn die Pflanzen weniger Ressourcen in die Biomasseproduktion stecken würden. Als Grund vermuten die Forscher:innen, dass die getesteten Nutzpflanzen seit Jahrzehnten auf den Anbau in einer Monokultur selektiert wurden. Daher sollte nach Ansicht der Forscher:innen das Augenmerk zukünftig stärker auf die Entwicklung von auf Mischkultur spezialisierten Sorten gelegt werden. Dazu müssten jetzt die entscheidenden Merkmale identifiziert werden, die eine gegenseitige Ergänzung statt Konkurrenzdruck unter den Pflanzen fördern.

Quelle:
Chen, J. et al. (2021): Diversity increases yield but reduces harvest index in crop mixtures. In: Nature Plants, (24. Juni 2021), doi: 10.1038/s41477-021-00948-4.

Zum Weiterlesen:

• Noch Luft nach oben - Die ökologische Landwirtschaft ist deutlich leistungsfähiger als bisher angenommen
• Die Mischung macht’s! - Bienenfreundlicher Mischanbau von Hirse und Blühpflanzen zur Biogasproduktion
• Bye-bye, Monokultur - Mischwälder sind besser gegen den Klimawandel gewappnet
• Evolutionstheorie trifft Pflanzenzüchtung - Neuer Denkansatz für mehr Ertrag?

Titelbild: Eine Zwei-Arten-Mischung mit zwei abwechselnden Reihen von Hafer und blauer Lupine in Spanien. (Bildquelle: © Christian Schoeb, Crop Diversity Experiment / ETH Zurich)