Schadstoffe im Ackerboden mit Zwischenfrüchten entfernen

Landwirte bauen zwischen zwei Hauptkulturen häufig sogenannte 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 oder Pflanzung mit Nährstoffen. Zwischenfrüchte schützen aber auch 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. „Zwischenfrüchte sind in der Landwirtschaft tatsächlich so eine Art Wunderwaffe“, sagt Prof. Marie Muehe, Leiterin der Arbeitsgruppe Pflanzen-Biogeochemie am UFZ und Letztautorin der Publikation. Verkannt sei bislang allerdings ihr Potenzial, Schadstoffe aus Böden zu entfernen.

Schadstoffe mithilfe von Pflanzen aus Böden zu entfernen, ist nicht neu. Schon jetzt werden beispielsweise kontaminierte Böden auf Industrieflächen so saniert. In der Landwirtschaft könnte man von dieser Methode aber ebenso profitieren, sagt Marie Muehe: „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.“

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. Damit zum Beispiel überschüssiges Nitrat im Ackerboden nicht ausgewaschen wird und das Grundwasser belastet, könnten Roggen und Sonnenblume als Zwischenfrüchte zum Einsatz kommen. Für ihr Wachstum nehmen die Pflanzen das Nitrat aus dem Boden auf und können als Gründüngung auf dem Feld verbleiben. Dort nicht verbleiben sollten dagegen Zwischenfrüchte, die dem Boden unerwünschte Metalle wie etwa Cadmium entziehen. Dafür infrage kämen etwa verschiedene Kleesorten, Roggen oder Raps. „Die Zwischenfrüchte, die man zur Entfernung von Metallen nutzt, eignen sich in der Regel nicht als Tierfutter. Dafür könnten sie bei der Produktion von Biogas eine Rolle spielen“, sagt Pooja Sharma. „Auch Sonnenblumen können Metalle gut aus dem Boden entfernen. Da sich die Metalle vor allem in den Blättern festsetzen, könnten die Samen geerntet werden.“ Dasselbe gilt für die Samen von Senf, der als Zwischenfrucht dem Boden insbesondere Pestizide entzieht – ebenso wie Süßgras oder Ostindischer Hanf.

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 Marie 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 SmartManure gemeinsam mit Landwirten eine Feldstudie. Deren Ziel ist es, verschiedene Zwischenfrüchte und ihre Sanierungsleistung differenzierter zu untersuchen und darüber hinaus die Praktikabilität der Phytosanierung in der landwirtschaftlichen Praxis zu prüfen.