Bodenleben ist der bessere Phosphordünger

vor 5 Stunden

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Wenn in den Kulturen die Blätter ungewöhnlich violett gefärbt sind oder die Bodenanalyse einen tiefen Phosphorwert ausweist, löst das den nachvollziehbaren Reflex aus: Da fehlt Phosphor – also sollte ich Phosphor düngen.

Doch Phosphordünger ist teuer und oft ineffizient. Zu viel davon

beeinträchtigt zudem die Bodenfruchtbarkeit und verschmutzt die Gewässer.

NPK Dünger Phospordünger Sack mit Düngemittel

Was viele nicht wissen: In den meisten Böden sind bereits beträchtliche Phosphorreserven gespeichert. Allerdings ist ein grosser Teil davon chemisch gebunden und deshalb für die Ernährung der Pflanzen nicht direkt verfügbar.

Im regenerativen System fördern wir deshalb den Aufbau von Bodenbiologie, die den im Boden vorhandenen Phosphor für die Pflanzen verfügbar macht.

Anlehnend an die wegweisenden Arbeiten von Dr. Christine Jones zeigen wir in diesem Beitrag, wie die Verfügbarkeit von Bodenphosphor direkt davon abhängt, wie wir unsere Böden bewirtschaften.

Was wir über konventionelle Phosphordünger wissen sollten

Phosphor (P) zählt zu den wichtigsten Pflanzennährstoffen. Er ist besonders für die Korn- und Fruchtbildung von Bedeutung und beeinflusst Ertrag und Samenqualität. In der frühen Wachstumsphase spielt er eine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel der Pflanzen und fördert zudem die Bildung von kräftigen und tiefreichenden Wurzeln.

Wird P als schnell verfügbares, wasserlösliches Phosphatsalz ausgebracht, können Kulturen im Ausbringungsjahr meist nur etwa 10–15 % davon aufnehmen. Die übrigen 85–90 % werden innerhalb von wenigen Wochen immobilisiert, bleiben für die Pflanzen unerreichbar oder gehen verloren.

Die Gründe:

Chemische Immobilisierung: In sauren Böden (pH < 6) reagiert P mit Aluminium, Eisen und Mangan, in alkalischen Böden (pH > 7) mit Calcium. Dabei entstehen schwer lösliche Verbindungen, wodurch der P von den Pflanzen nicht mehr aufgenommen werden kann (P ist bei einem pH-Wert von 6,0–6,8 am besten pflanzenverfügbar).
Geringe Mobilität im Boden: Phosphat ist im Boden kaum mobil. Wächst eine Pflanzenwurzel nicht direkt an den Bereich heran, wo P gedüngt bzw. durch Diffusion (langsame Bewegung gelöster Phosphationen vom Bereich höherer zum Bereich niedrigerer Konzentration) nachgeliefert wird, kann sie diesen nicht erschliessen. So bleibt z.B. oberflächlich ausgebrachter P an Ort und Stelle und steht den tiefwachsenden Wurzeln nicht zur Verfügung.
Verluste durch Erosion: In der Schweiz gehen durch Bodenerosion auf Ackerland durchschnittlich über 2 t Oberboden pro Hektar und Jahr verloren – und damit auch wertvoller P. Dies mindert die Bodenfruchtbarkeit. P (und auch weitere Nährstoffe) reichert sich in den Gewässern an und verursacht dort unter anderem Algenblüten.
Biodiversitätsverlust und Verschiebung der Funktionen des Bodenmikrobiom: Durch die starke P-Düngung verändert sich das Bodenmikroben, was zu einer Beeinträchtigung der biologischen P-Mobilisierung führt - mehr dazu weiter unten.

Die Böden weisen also typischerweise grosse P-Reserven auf. Dass jedoch vom gesamten Bodenphosphor jeweils nur ein sehr kleiner Anteil von ca. 1.5-3% unmittelbar pflanzenverfügbar ist, führt viele Landwirtinnen und Landwirte zu der falschen Annahme, dass sie kontinuierlich weiteren P düngen müssen.

Phosphordüngung Bodenanalyse nach Albrecht Kinsey — Die Bestimmung von P durch eine Bodenanalyse ist komplex, da Bodentyp, pH-Wert und Bewirtschaftung die Werte beeinflussen sowie zwischen Gesamt-P und pflanzenverfügbarem P unterschieden werden muss. Bei der Pflanzensaftanalyse wird die P-Konzentration in jungen und älteren Blättern verglichen. Da P in der Pflanze mobil ist, wird er bei einem Mangel aus älteren in jüngere Pflanzenteile verlagert. Pflanzenanalysen (Gewebe- oder Saftanalysen) sind oft aussagekräftiger als Bodenanalysen, da sie zeigen, welche Nährstoffe durch die Aktivität der Bodenmikroorganismen tatsächlich verfügbar gemacht und von den Pflanzen aufgenommen werden. Die Interpretation von Boden- und Pflanzensaftanalysen mit entsprechenden Managementempfehlungen kann *gemeinsam in den Community-Sitzungen* *von Regenerativ Schweiz erfolgen (Bild:* *Regenerativ Schweiz*)

Phosphordüngung bremst die Bodenbiologie aus und mindert die Erträge

In der Schweizer Landwirtschaft ist es verbreitet, leicht lösliche Nährstoffe gezielt im Saatbereich oder in der unmittelbaren Wurzelzone zu platzieren, z.B. durch Unterfussdüngung bei Kulturen wie Mais oder im intensiven Gemüsebau. Wenn grosse Mengen P in leicht löslicher Form als Startdünger ausgebracht werden, ist die Pflanze zwar während der ersten paar Wochen ihres Lebens reichlich versorgt. Allerdings bindet sich der grösste Teil des P innert wenigen Wochen an Eisen, Aluminium oder Kalzium und kann in dieser Form von den Pflanzen nicht mehr aufgenommen werden.

Dazu kommt, dass durch das anfängliche Überangebot am Nährstoff die Pflanze nur wenig Energie in die Verbindung mit Pilzen und die Bildung von nützliche Rhizosphärenbakterien, investiert. Dabei sind das genau die Bakterien, welche sie bei der natürlichen P-Versorgung unterstützen! Spätestens wenn der P-Dünger im Boden gebunden ist, muss Pflanze deshalb diesen biologischen Prozess nachholen. Der Rekrutierungsprozess beginnt damit verspätet – häufig erst dann, wenn bereits die Anlagen für die späteren Blüten- und Fruchtorgane gebildet werden.

Gaben von löslichem Phosphor können paradoxerweise einen späteren Phospormangel bewirken.

Die daraus entstehende Nährstofflücke in dieser frühen Entwicklungsphase kann den späteren Ertrag beeinträchtigen. Die anfängliche Gabe von leicht löslichem P kann somit paradoxerweise zu einem späteren Zeitpunkt einen P- und allgemeinen Nährstoffmangel verursachen, weil die unterstützende Biologie nicht rechtzeitig aufgebaut wird.

Pflanzenwurzeln, Wurzelhosen, Rhizosphäre und Rhizophagie — *Nackte Wurzeln, wie sie in standardisierten wissenschaftlichen Versuchen verwendet werden (links) und Wurzeln* *mit Erdanhang* *(Wurzelhose),* ein Zeichen für die intensive biologische Interaktion zwischen Pflanze und Boden (rechts). Fehlt die biologische Aktivität, reagieren Pflanzen häufig positiv auf leicht verfügbaren P. In biologisch aktiven Böden, wo Mykorrhiza und Mikroben die Phosphatmobilisierung übernehmen, führt eine zusätzliche P-Düngung in der Regel zu keiner nennenswerten Ertrags- oder Wachstumsreaktion. Versuchsbedingungen basierend auf «Nackt-Pflanzen» können das lebendige Milieu eines Ackerbodens nur eingeschränkt abbilden, was zu falschen Schlussfolgerungen über die benötigten Düngemassnahmen führt (Quelle: *Christine Jones*).

Die Einheit Pflanze-Mikrobiom

Für Christine Jones bestehen Pflanzen nicht nur aus der Pflanze selber, sondern auch aus den mit ihr verbundenen Mikroorganismen – also sogenannte «Holobionten».

Bei diesem Gesamtsystem Pflanze-Mikrobe ist die mikrobielle Gemeinschaft rund um die Wurzeln, welche zur gut sichtbaren Wurzelhose führt, besonders wichtig: Pflanzen versorgen Mikroorganismen über Ausscheidung von Zuckerverbindungen mit Energie, während diese im Gegenzug Nährstoffe mobilisieren und pflanzenverfügbar machen.

Bei einem biologisch aktiven Boden geschieht über 90% der Nährstoffaufnahme der Pflanzen über die Vermittlung von Mikroorganismen.

Gemäss Christine Jones sind weltweit die meisten Böden nicht grundsätzlich P-arm, sondern vor allem arm an den pflanzenassoziierten Mikroorganismen im Wurzelbereich, die gebundene Nährstoffe mobilisieren und für die Pflanze verfügbar machen (Ausnahmen bestätigen die Regel - so können insbesondere bei sandigen, humusarmen und stauenden Böden P limitierend sein).

Genau diese Bodenbiologie können wir als Landwirtin oder Landwirt gezielt fördern.

Entscheidend ist, dass die Böden möglichst ununterbrochen mit lebenden Pflanzen bedeckt und durchwurzelt sind – Pflanzen, die über ihre Wurzelausscheidungen die Bodenmikroben mit Energie versorgen und ihre Aktivität fördern.

Die Aktivität dieser Mikroben hängt jedoch immer auch stark von Temperatur und Bodenfeuchte ab und schwankt entsprechend im Jahresverlauf. So können vermeintliche P-Mängel beispielsweise bei kalten, nassen Böden auftreten, wenn die mikrobielle Aktivität noch gering ist.

regenerative Landwirtschaft - versus nicht regenerative Bewirtschaftung Mineraldünger Photosynthese — Vergleich von herkömmlicher Bewirtschaftung und regenerativer Landwirtschaft. Wenn wir die Pflanze mit wasserlöslichem P versorgen, wird sie faul und bildet weniger Exsudate. Die Pflanze wird dann nicht nur weniger von ihrem Mikrobiom unterstützt, sondern trägt auch weniger zum Aufbau eines gesunden, gut strukturierten Bodens bei. So entsteht eine Abwärtsspirale aus geringer Nährstoffeffizienz, sinkender Bodenfruchtbarkeit, steigenden Kosten und zunehmenden Umweltbelastungen (links). Damit Landwirte die Bodengesundheit wiederherstellen und gleichzeitig ihre Wirtschaftlichkeit verbessern können, sind Veränderungen im Bodenmikrobiom erforderlich, welche durch eine sehr hohe Photosyntheseleistung zu erreichen ist (rechts). Welchen Ansatz wählst du? (Quelle: *Christine Jones*)

Die biologische Lösung: Mobilisierung durch Mikroorganismen

Die Mobilisierung von P erfolgt in lebendigen Böden über ganz unterschiedliche natürliche Prozesse.

Mykorrhizapilze erweitern mit ihrem weit verzweigten Hyphennetzwerk den Wurzelraum der Pflanze und erschliessen dadurch zusätzliches Bodenvolumen. Sie unterstützen diese bei der Mobilisierung und Aufnahme von P, unter anderem durch Phosphatasen (Enzyme), welche organisch gebundenen Phosphor frei machen und organische Säuren, welche insbesondere zur Mobilisierung schwer löslicher mineralischer Phosphate beitragen.

Das Pilznetzwerk wird zudem von phosphatlösenden Bakterien besiedelt, die zusätzlich zur P-Mobilisierung beitragen. Im Austausch erhält der Pilz von der Pflanze über ihre Wurzelausscheidungen Zucker. Auch freilebende Pilze sondern diverse Säuren ab, die schwer lösliche Phosphate aufschliessen (gemäss Christine Jones können alle Pilze P mobilisieren).

Phosphatlösende bzw. -mineralisierende Bakterien leben gerne in der nahen Wurzelzone der Pflanze und nutzen die von Pflanzenwurzeln abgegebenen kohlenstoffreichen Verbindungen als Energiequelle. Durch organische Säuren, Phosphatase oder weitere Moleküle wie z.B. eisenmobilisierende Siderophore mobilisieren sie organisch oder mineralisch gebundenen P und unterstützen gleichzeitig die biologische Stickstofffixierung – dadurch sind P- und Stickstoffkreislauf eng miteinander verbunden.

Schliesslich enthalten Samen und Pflanzen vererbte Mikroorganismen (Endophyten), die bereits beim Keimen die Nährstoffaufnahme unterstützen (sofern sie nicht durch Saatgutbehandlung oder Züchtung verloren gegangen sind).

Wasserlösliche Phosphatsalze in Form von H₂PO₄⁻ und HPO₄²⁻ sind direkt pflanzenverfügbar — Ob Pflanzen den P im Boden nutzen können, hängt davon ab, welche biologischen und chemisch-physikalischen Prozesse dort stattfinden. Wasserlösliche Phosphatsalze in Form von H₂PO₄⁻ und HPO₄²⁻ sind ***direkt pflanzenverfügbar****, aber (ausser unmittelbar nach einer anorganischen Düngung) nur in sehr kleinen Mengen von ca. 1.5-3% des gesamten Bodenphosphors verfügbar (rechtes Viereck).* ***Nicht direkt pflanzenverfügbarer P*** umfasst in Mikroorganismen und Pflanzenresten gebundenen organischen P sowie an Kohlenstoffverbindungen und Eisen, Aluminium, Kalzium und Mineralien gebundenen anorganischen P (linkes Viereck, 97-98.5% des gesamten Bodenphosphors). Der Schlüssel der P-Mobilisierung liegt in der vorhandenen Bodenbiologie (Oval in der Mitte des Bildes / Quelle: *Christine Jones*).

Zwei Hauptstrategien zur Maximierung der biologischen Aktivität und P-verfügbarkeit

Sowohl Bakterien als auch Pilze sind auf lebende Pflanzen(wurzeln) angewiesen. Entscheidend sind daher ganzjährig lebende Pflanzenbedeckung des Bodens und Pflanzenvielfalt.

Die Hauptziele eines smarten Phosphormanagements sehen somit folgendermassen aus:

1. Steigere konsequent die Photosyntheseleistung. Nutze Anbausysteme mit mehreren Pflanzenarten (Mischkulturen, Untersaaten, artenreiche Wiesenbestände), um während der gesamten Vegetationsperiode eine kontinuierliche und vielfältige Versorgung des Bodens mit Wurzelexsudaten und Partnerschaften mit Mykorrhiza-Pilzen sicherzustellen. Mehr Zucker bedeutet mehr Nahrung für phosphorlösende Bakterien und Mykorrhizapilze.

Optimiere die Photosyntheseleistung konsequent mit Komposttee-Blattspritzungen und anderen Biostimulanzien. Vermeide jegliche Schwächung des biologischen Systems durch wendende Bodenbearbeitung oder die Verwendung von Bioziden und leicht lösliche Mineraldünger.

2. Halte deine Böden immer bedeckt und durchwurzelt und erhöhe die Pflanzenvielfalt. Nutze biodiverse Zwischenfruchtmischungen und Gründüngungen, die vier verschiedene funktionelle Pflanzengruppen umfassen (Gräser, Kreuzblütler, Kräuter und Leguminosen), um P im Kreislauf zu führen. Zwischenfrüchte fördern das Bodenleben - Mykorrhizapilze sind auf lebende Pflanzenwurzeln angewiesen, um zu wachsen und sich zu vermehren - stabilisieren den Boden und nehmen P in ihre Biomasse auf.

Im Grünland kann ein dichter, vielfältiger Wiesenbestand die P-Aufnahme verbessern, indem Tiefwurzler wie auch die verschiedenen Symbiosen ein grösseres Bodenvolumen erschliessen. Insbesondere Klee und andere Leguminosen können dabei zu einer effizienten Nährstofferschliessung beitragen.

Ganz generell stärkt eine grössere Pflanzenvielfalt die mikrobielle Gemeinschaft und deren Quorum-Sensing-Prozesse, was unter anderem die Produktion phosphatmobilisierender Enzyme wie Phosphatasen begünstigt. Bestimmte Pflanzen wie Buchweizen, Hafer, Lupinen, Phacelia oder Klee scheiden über ihre Wurzeln vermehrt organische Säuren aus, welche das gebundene Phosphat lösen und pflanzenverfügbar machen. Auch Abschwemmung des vorhandenen P insbesondere bei Starkregen lassen sich durch Bodenbedeckung stark reduzieren.

Umstellung: Radikal oder schrittweise?

Sofern die genannten Strategien zur Aktivierung des Bodenlebens umgesetzt werden, kann im Gegensatz zu N der Verzicht auf P laut Christine Jones sofort erfolgen. Die Umstellung sollte jedoch immer anhand von Boden- und Pflanzenanalysen beobachtet und die Wurzelentwicklung und Pflanzengesundheit im Auge behalten werden.

Wenn das Bodenleben aktiv gefördert wird, kann der Verzicht auf Phosphor ohne Umstellungsphase erfolgen.

Als Unterstützung bei der Umstellung empfiehlt Christine Jones Biostimulanzien wie Wurmkompost- oder Kompostextrakte auf dem Saatgut, die die mikrobielle Aktivität um den Keimling und damit die Mobilisierung von gebundenen P fördern (mehr Hintergrundwissen dazu im Blogbeitrag zu Quorum Sensing).

Auch die Qualität des Saatguts ist sehr wichtig: Mit dem Kernmikrobiom des Samens gelangt eine vielfältige Gemeinschaft von Mikroorganismen (Endophyten) in den Boden, die die Pflanze unter anderem bei der Erschliessung und Mobilisierung von P unterstützt.

Andere Experten (siehe Quellenangaben unten) empfehlen, die P-Düngung über 3–5 Jahre schrittweise zu reduzieren, insbesondere wenn bisher hohe Mengen an wasserlöslichem P eingesetzt wurden.

Zunächst sollte schnell verfügbarer P mit Rohphosphat kombiniert, um dann das Verhältnis über die Jahre zugunsten des langsam verfügbaren P zu verschieben (während parallel dazu die Bodenbiologie hochgefahren wird). Eine Zugabe von Huminsäuren zum wasserlöslichem P verbessert die P-Aufnahme und verlangsamt die Festlegung von P im Boden.

Langfristig können auch maximal 5–10 kg wasserlöslicher P/ha als Startergabe für eine gute frühe Wurzelentwicklung gedüngt werden (diese Menge beeinträchtigt die Bodenbiologie nicht). Höhere P-Gaben sollten jedoch nicht unnötig direkt zur Saat erfolgen, sondern mit räumlichem und/oder zeitlichem Abstand von einigen Wochen ausgebracht werden, so dass die Pflanze Zeit hat, symbiotische Beziehungen mit Mikroorganismen aufzubauen.

Zu beachten ist zudem, dass eine gleichzeitige Anwendung von hohen Gaben wasserlöslichen P und Biostimulanzien wenig sinnvoll ist, da sich – wie oben ausführlich erklärt - ihre Wirkungen gegenseitig aufheben.

Prof. Marc-André Selosse erklärt, dass ältere Weizensorten häufiger deutlich auf die Symbiose mit Mykorrhizapilzen reagieren als jüngere Sorten — *Die Sortenwahl kann beeinflussen, wie stark eine Pflanze von der Symbiose mit Mykorrhizapilzen profitiert.* *Prof. Marc-André Selosse* erklärt, dass ältere Weizensorten häufiger deutlich auf die Symbiose mit Mykorrhizapilzen reagieren als jüngere Sorten, die vielfach unter nährstoffreichen Bedingungen gezüchtet wurden. Deshalb sollte bei der Sortenwahl nicht nur das Ertragspotenzial unter hoher Nährstoffversorgung, sondern auch die Fähigkeit einer Sorte zur Nutzung mikrobieller Symbiosen berücksichtigt werden. Auch die eigene Saatgutproduktion und der Anbau von Populationssorten bringen Potenzial: Die Nachzucht fördert die Anpassung an lokale Standortbedingungen, während die Vielfalt innerhalb von Populationssorten die Nutzung unterschiedlicher Boden- und Nährstoffbedingungen unterstützt (*Quelle:* *Parlons phosphore et agriculture*).

Zuerst einmal nicht schaden

Wie bei den Ärzten muss auch bei den Landwirten gelten: Primum non nocere – erstens nicht schaden.

Auf unser Phosphor-Thema übertragen bedeutet dies: Wir sollten die Bodenbiologie, die im Boden gebunden P pflanzenverfügbar macht, nicht durch unnötige oder übermässige P-Gaben oder andere schädliche Eingriffe an ihrer Tätigkeit hindern.

Phosphorgaben immer in der richtigen Form, am richtigen Ort, zum richtigen Zeitpunkt und in der kleinstmöglichen Menge!

Regeneratives P-Management bedeutet nicht zwingend, vollständig auf wasserlösliche P-Gaben zu verzichten. Es geht aber darum, die richtige Form am richtigen Ort und zum richtigen Zeitpunkt in der kleinstmöglichen Menge einzusetzen.

Dabei ist das Wichtigste, eine aktive Bodenbiologie aufzubauen: Selbst gestörte Böden enthalten zahlreiche ruhende Mikroorganismen, welche bereits auf kleine Verbesserungen der Bodenbedingungen schnell reagieren.

Wer die natürliche P-Aufschliessung durch regenerative Massnahmen fördert, senkt seine Kosten, reduziert Umweltschäden und beginnt damit, langfristig widerstandsfähige und produktive Kulturen aufzubauen.