Warum der Unter­boden entschei­dend für stabile Erträge ist

Oft endet das Inter­esse am Boden in den obersten 30 Zenti­me­tern – also dort, wo gepflügt, gesät und geerntet wird. Doch darunter beginnt der Unter­boden, der für die Pflanzen ebenso wichtig ist. Er enthält große Vorräte an Wasser, Nähr­stoffen und orga­ni­scher Substanz.

In trockenen Jahren kann er über­le­bens­wichtig sein – voraus­ge­setzt, die Wurzeln errei­chen ihn. Doch genau das verhin­dern häufig verdich­tete Schichten, verur­sacht unter anderem durch den Einsatz schwerer Maschinen. In der Folge bleibt das Wurzel­werk flach und die Pflanze nutzt nur einen Teil des verfüg­baren Wassers.

Ober­boden und Unter­boden – zwei Welten unter dem Acker

Der Ober­boden (0–30 cm) ist recht homogen, nähr­stoff­reich und in der Regel gut durch­wur­zelbar. Hier achtet der Land­wirt auf Struktur, Luft- und Wasser­haus­halt, schafft also opti­male Bedin­gungen für das Pflan­zen­wachstum.

Darunter liegt der Unter­boden, der sich bis zum Ausgangs­ge­stein meter­tief erstre­cken kann. Er spei­chert unge­fähr die Hälfte des pflan­zen­ver­füg­baren Wassers, enthält 20–30% der Stick­stoff- und Phos­phor­vor­räte sowie durch­schnitt­lich rund 40 % des orga­ni­schen Kohlen­stoffs. Das Problem ist: Etwa 70 % der deut­schen Acker­böden weisen wurzel­hem­mende Schichten auf, sodass Pflanzen diese im Unter­grund schlum­mernde Reserve oft nicht nutzen können.

Mit bestimmten Maßnahmen können Land­wirte das Gefüge im Unter­boden beein­flussen, das Ziel dabei ist eine höhere Ertrags­fä­hig­keit. Diese Maßnahmen bezeichnet man als Unter­bo­den­me­lio­ra­tion. „Wenn der Unter­boden durch­wur­zelbar ist, kann die Pflanze eine Trocken­phase viel besser über­stehen“, betont Prof. Dr. Axel Don vom Thünen-Institut für Agrar­kli­ma­schutz. Messungen zeigen, dass melio­rierte Flächen in Dürre­jahren deut­lich weniger Ertrags­ein­bußen aufwiesen.

„In normalen Zeiten reicht es viel­leicht, nur den Ober­boden zu haben. Aber bei extremer Trocken­heit kommt die Pflanze mit dem Wasser im Ober­boden nicht mehr hin. Dann braucht sie den Unter­boden“, begründet der Boden­wis­sen­schaftler. Auch bei Stark­regen bringt ein lockerer Unter­boden Vorteile. Eine gelo­ckerte Struktur verbes­sert die Belüf­tung des Unter­bo­dens und die Aufnah­me­fä­hig­keit von Wasser, was einen guten Schutz vor Wasser­ero­sion bietet.

Wege in die Tiefe – wie Pflanzen den Unter­boden wieder errei­chen

Es gibt verschie­dene Ansätze, wie sich Verdich­tungen im Unter­boden aufbre­chen lassen. Dazu gehören mecha­ni­sche Tiefen­lo­cke­rungs­ver­fahren ebenso wie biolo­gi­sche Maßnahmen.

Das Soil³-Projekt – Kompost als Struk­tur­sta­bi­li­sator

Im Rahmen des Programms „Boden als Ressource in der Bioöko­nomie“ (BonaRes), das vom Bundes­mi­nis­te­rium für Bildung und Forschung (BMBF) geför­dert wurde, verfolgte das Soil³-Projekt (2015–2025) das Ziel, tiefere Boden­schichten als Ressource nutzbar zu machen. Die Forschenden haben eine Technik zur Unter­bo­den­me­lio­ra­tion entwi­ckelt, die scho­nender ist als das Tief­pflügen und lang­fris­tiger wirkt als die Tiefen­lo­cke­rung.

Heraus kam die soge­nannte Soil³-Technik: Zunächst wird auf 30 cm breiten Streifen der Ober­boden mit einem Pflug­schar zur Seite geschoben. Anschlie­ßend lockert eine Tiefspa­ten­fräse den Unter­grund auf und mischt dabei Kompost bis in 50–60 cm Tiefe ein. So wird der Boden gelo­ckert und gleich­zeitig stabi­li­siert. Das resul­tiert in erstaun­li­chen, lang­fris­tigen Effekten, wie die Ergeb­nisse aus den Feld­ver­su­chen zeigen:

• +20–25 % höhere Getrei­de­er­träge im Vergleich zur Kontrolle
• +50 % Mehr­ertrag beim Mais im ersten, sehr trockenen Jahr
• Wirkung auch nach acht Jahren unver­än­dert
• Amor­ti­sa­tion nach 3–5 Jahren (bei 700–800 €/ha, zzgl. Kosten für den Kompost)

Wenig über­ra­schend spielt die Maßnahme ihre Vorteile vor allem dann aus, wenn die Böden zuvor verdichtet waren. Sand­böden profi­tierten zudem stärker als Löss­böden. Eine erhöhte Nitrat­aus­wa­schung aus dem Unter­boden wurde nicht fest­ge­stellt – im Gegen­teil: Die Pflanzen konnten Wasser und Nähr­stoffe besser nutzen.

Soil³-Versuch im Mais am Standort Thyrow mit mehreren Bear­bei­tungs­va­ri­anten (August 2020). Von links nach rechts: konven­tio­nelle Bear­bei­tung, Para­plow, Tiefen­lo­cke­rung mit Stroh­ein­ar­bei­tung zur Stabi­li­sie­rung, Tiefen­lo­cke­rung, Tiefen­lo­cke­rung mit Biokom­post­ein­ar­bei­tung zur Stabi­li­sie­rung (Foto: Michael Sommer/ZALF)

Zwischen den Furchen, die mit der Soil³-Technik bear­beitet wurden, ist der Winter­roggen im Juli 2021 ausge­trocknet (Foto: Dr. Kathlin Schweitzer/HU Berlin)

Die mit Kompost verfüllten Furchen reichen etwa 50cm tief. (Foto: Dr. Kathlin Schweitzer/HU Berlin)

Das Wurzel­wachstum beschränkt sich häufig sehr auf den Ober­boden, weil die Pflanzen nicht in die verdich­teten, tieferen Boden­schichten vordringen können (Foto: Dr. Kathlin Schweitzer/HU Berlin)

Praxis­reif ist die Methode aller­dings noch nicht. Für groß­flä­chige Anwen­dungen fehlen bislang ausrei­chende Kompost­mengen und auch eine spezi­elle Technik ist noch nicht verfügbar. Noch dazu gibt es Unklar­heiten in der recht­li­chen Einord­nung. Nach der Bundes­bo­den­schutz­ver­ord­nung (BBodSchV) ist das Einbringen orga­ni­scher Mate­ria­lien in den Unter­boden derzeit unter­sagt – ob Kompost darunter fällt oder bei diesem Verfahren unter die Dünge­ver­ord­nung fällt, ist offen.

Alter­na­tive: Parti­elle Krumen­ver­tie­fung

Eine Vari­ante ohne Kompost ist die parti­elle Krumen­ver­tie­fung, bei der strei­fen­weise bis 60 cm tief gepflügt wird. Hier­durch gelangt Ober­bo­den­ma­te­rial in den Unter­boden. Auch hier gilt: Bei Lehm­böden ist Vorsicht geboten, da die Boden­struktur leicht zerstört werden kann. Ein entspre­chender Pflug soll in den nächsten Jahren auf den Markt kommen.

Lilian Guzmán von der Agrar­ge­nos­sen­schaft Groß Machnow testet die Methode auf den sandigen Böden Bran­den­burgs – bei durch­schnitt­lich 28 Boden­punkten. „Wir erhoffen uns eine Ertrags­stei­ge­rung“, erklärt die Land­wirtin. Und tatsäch­lich: Schon im ersten Jahr 2024 brachte der Grün­schnit­t­roggen auf den tiefen­ge­lo­ckerten Streifen 9% mehr Ertrag als in der Vari­ante mit dem herkömm­li­chen Pflug und sogar 44% mehr gegen­über dem Grubber. Der Körner­mais steht im feuchten Jahr 2025 hingegen in allen Vari­anten gleich gut da. „Das Jahr war nicht schlecht genug“, schluss­fol­gert Guzmán.

Neben mecha­ni­schen Verfahren unter­sucht das Thünen-Team künst­lich geschaf­fene „Regen­wurm­gänge“. Dazu werden feine Löcher (8 mm Durch­messer, 80 cm Tiefe) in den Boden gesto­chen. Bereits drei Monate später waren 90 % der Poren durch­wur­zelt, was sich in 2–15 % höheren Erträgen wider­spie­gelte. Auch Regen­würmer besie­delten die Gänge rasch. „Die sind wie Auto­bahnen für die Wurzeln in den Unter­boden“, zeigt sich Prof. Don begeis­tert. „Das kann die Lösung sein. Das System kehrt sozu­sagen in einen natür­li­chen Zustand zurück.“ Noch offen sind Fragen nach der opti­malen Loch­zahl, Tiefe und Stabi­lität.

Der Blick in die Tiefe lohnt sich

Der Unter­boden entscheidet zuneh­mend über die Resi­lienz des Acker­baus. Er bietet große Wasser- und Nähr­stoff­re­serven – voraus­ge­setzt, er ist durch­wur­zelbar. Die Forschung zeigt: Mecha­ni­sche und biolo­gi­sche Verfahren können diese Fähig­keit zurück­bringen. Die Ergeb­nisse des Soil³-Projekts liefern wert­volle Grund­lagen, um künftig stand­ort­an­ge­passte Unter­bo­den­stra­te­gien in die land­wirt­schaft­liche Praxis zu über­führen.

Während die Soil³-Technik, Tief­pflügen, Tiefen­lo­cke­rung und Krumen­ver­tie­fung beson­ders für sandige Böden Nord­ost­deutsch­lands inter­es­sant sind, bietet sich das Schaffen von Bioporen eher für bindige Böden an. Alle diese Verfahren sind kosten- und ener­gie­in­tensiv. Pauschale Empfeh­lungen werden erschwert durch die große, natür­liche Varia­bi­lität des Unter­bo­dens – selbst inner­halb eines Schlages

Was die beste Maßnahme und welche Wirkung zu erwarten ist, ist deshalb immer eine stand­ort­an­hän­gige und betriebs­in­di­vi­du­elle Frage. Nutzen und Risiken eines solchen Eingriffs in den Boden sollten sorg­fältig abge­wogen werden. Noch stehen zudem tech­ni­sche, wirt­schaft­liche und teil­weise auch recht­liche Hürden im Weg. Doch wer im wört­li­chen wie im über­tra­genen Sinn tiefer gräbt und sich mit seinem Unter­boden beschäf­tigt, legt die Grund­lage für stabile Erträge ange­sichts zuneh­mend extremer Wetter­lagen.