Der Ackerbau steht vor vielfältigen Herausforderungen: Neben dem Klimawandel gibt es neue politische und gesellschaftliche Anforderungen. Insbesondere der Zwischenfruchtanbau stellt eine Möglichkeit dar, die Umweltverträglichkeit im Sinne des integrierten Pflanzenbaus zu steigern, ohne dabei die Hauptaufgabe – die Produktion von Lebensmitteln – negativ zu beeinflussen. Zwischenfrüchte werden zwischen zwei Hauptkulturen angebaut. Diese Zwischenkulturen dienen insbesondere der Bodenregeneration und produzieren zugleich Futtermittel. In dem BonaRes-Projekt CATCHY ging es darum, das Potenzial des Zwischenfruchtanbaus besser auszuschöpfen und zur Entwicklung innovativer Anbausysteme beizutragen. In langjährigen Fruchtfolgeversuchen wurde die Wirkung des Anbaus von verschiedenen Zwischenfruchtarten alleine und artenreichen Gemengen im Vergleich zur Brache mit folgenden Schwerpunkten untersucht: Bodenstruktur und -qualität, Mikrobiom, Nährstoff- und Wasserhaushalt, Erträge und Rentabilität. Die Langzeitversuche folgten dem Anbauschema Weizen–Zwischenfrucht– Mais. Als Zwischenfrüchte wurden Gelbsenf, Phacelia, Rauhafer und Alexandrinerklee als Reinsaaten und in einer Vierer-Mischung eingesetzt. Ebenso wurde eine 12er Mischung erprobt. Die Versuchsstandorte lagen im niedersächsischen Asendorf und im bayerischen Triesdorf.

Ob Haupt- oder Zwischenfrucht: Jede Pflanzenfamilie, -art und -sorte hat ein individuelles Wirkungsspektrum. So düngen Leguminosen (Hülsenfrüchtler) dank stickstofffixierender Knöllchenbakterien an ihren Wurzeln den Boden. Andere Pflanzen durchwurzeln den Boden oder unterdrücken das Wachstum von Unkraut. Durch die Kombination der unterschiedlichen Funktionen in Saatgut-Mischungen lässt sich das gesamte Wirkungsspektrum erweitern und die Stabilität der Zwischenfrucht erhöhen.

Zwischenfruchtmischungen bieten gegenüber Einzelkomponenten agronomische, ökologische und gesellschaftliche Vorteile. Voraussetzung ist, dass entsprechend der betriebsindividuellen Zielsetzung eine der Fruchtfolge, dem Standort und dem Saatzeitpunkt angepasste Mischung eingesetzt wird. Außerdem sind die Effekte in intensiv geführten Pflanzenbausystemen schwächer als in extensiveren – dem natürlichen Ökosystem näheren - Produktionssystemen.

Der Anbau von Zwischenfrüchten fördert den Humusaufbau. Über neun Jahre Zwischenfruchtanwendung stieg der Humusgehalt aller Varianten in den oberen 0–10 cm kontinuierlich um 10–15% an. Dieser Effekt ließ sich jedoch nicht eindeutig von anderen Einflussfaktoren, wie reduzierte Bodenbearbeitung und Fruchtfolge trennen. Die Ergebnisse decken sich jedoch sehr gut mit vergleichbaren Studien und Modellprojektionen im Rahmen des Projekts. Besonders Leguminosen sowie Mischungen mit Leguminosen haben ein hohes Potenzial zum Humusaufbau. Wichtig ist hierbei das Verständnis der Langfristigkeit dieses Prozesses. Eine effektive Steigerung des Humusaufbaus ist nur bei kontinuierlicher Integration von Zwischenfrüchten in die Fruchtfolge zu erzielen.

Durch den Zwischenfruchtanbau werden Nährstoffverluste minimiert, die durch Auswaschung in tiefe Bodenschichten mit versickerndem Regenwasser entstehen. Damit ist der Zwischenfruchtanbau ein wichtiges Instrument für den Grundwasserschutz und dient der Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie. Weiterhin verbessern Zwischenfrüchte, besonders in Mischungen, den Aufbau von größeren und stabileren Bodenaggregaten. Diese sind entscheidend für einen besseren Wasserhaushalt und die Stabilität des Bodengefüges gegenüber Verdichtung. Außerdem können negative Einflüsse von notwendigen Bodenbearbeitungsmaßnahmen durch den Zwischenfruchtanbau wieder ausgeglichen werden.

Zwischenfrüchte können ein wirksames und umweltfreundliches Instrument sein, um positive Einflüsse auf mikrobielle Funktionen im Boden zu erzielen. Die Erhöhung der Pflanzenvielfalt im Zwischenfruchtanbau bewirkt eine größere Vielfalt von aktiven Mikroorganismen im Boden. Je größer diese ist, desto stabiler ist das Ökosystem gegenüber Störungen. Das liegt daran, dass nahezu alle Bodenfunktionen an mikrobielle Prozesse gebunden sind. Da jede Pflanzenart ein standort-individuelles Mikrobiom entwickelt, macht es einen Unterschied, ob und welche Einzelkomponente oder Mischung in der Fruchtfolge platziert wird.

Zwischenfrüchte tragen wesentlich zur Schließung der Nährstoffkreisläufe im Ackerbau bei. Die Nährstoffaneignung eines Zwischenfruchtbestandes ist dabei abhängig vom Standort, dem Management und der Pflanzenart/-mischung.

Das CATCHY-Projekt hat wichtige wissenschaftliche Erkenntnisse über die vielfältigen Effekte des Zwischenfruchtanbaus im Ackerbau geliefert. Dies ermöglicht die weitere Optimierung des Managements von Zwischenfruchtbeständen. Die Nutzung von Mischungen und die damit gesteigerte Diversität führt zu mehr Resilienz im Pflanzenbausystem. Dieser Mehrwert ist jedoch nur durch kontinuierliche Integration in das Anbausystem zu erzielen. Die Nutzung von Zwischenfrüchten kann nur eine von vielen Maßnahmen darstellen, um resiliente Pflanzenbausysteme zu entwickeln.