Agroforst

Agroforstsysteme (AFS, die Integration von Gehölzen auf landwirtschaftlichen Nutzflächen) erleben momentan eine Renaissance.

Agroforstwirtschaft ist ein nachhaltiges Landnutzungssystem, das die Kombination von Bäumen oder Sträuchern mit landwirtschaftlichen Kulturen und/oder Tierhaltung auf derselben Fläche beinhaltet. Dieses System ist eine veritable Strategie, um die Landwirtschaft an die Auswirkungen des Klimawandels anzupassen.

Einige Vorteile der Agroforstwirtschaft:

1. Klimawandel-Minderung: Bäume speichern Kohlenstoff, was zur Reduzierung von Treibhausgasen in der Atmosphäre beiträgt.
2. Biodiversität: Durch die Schaffung vielfältiger Lebensräume fördert die Agroforstwirtschaft die Artenvielfalt.
3. Bodenschutz: Die Wurzeln der Bäume verbessern die Bodenstruktur und verhindern Erosion.
4. Wasserhaushalt: Bäume tragen zur Regulierung des Wasserhaushalts bei, indem sie die Verdunstung reduzieren und die Grundwasserneubildung fördern.
5. Wirtschaftliche Diversifizierung: Landwirte können durch zusätzliche Erträge aus Holz, Früchten oder Nüssen ihr Einkommen diversifizieren.

Herausforderungen:

1. Komplexität des Managements: Agroforstsysteme erfordern spezifisches Wissen und Managementfähigkeiten.
2. Anfangsaufwand: Die Einrichtung kann arbeitsintensiv und kostspielig sein.
3. Langfristige Investition: Es dauert oft Jahre, bis Bäume Erträge liefern.
4. Marktzugang: Es kann schwierig sein, Märkte für die vielfältigen Produkte zu finden.

Anwendungsbeispiele:

Pflanzenproduktion (auswahl):

1. Alley Cropping: Zwischen Reihen von schnell wachsenden Bäumen werden landwirtschaftliche Kulturen wie Getreide oder Gemüse angebaut.
2. Silvoarable Systeme: Kombination von Bäumen mit Ackerkulturen, z.B. Walnussbäume mit Weizen.
3. Windschutzstreifen: Bäume werden als Windschutz für empfindliche Kulturen gepflanzt, um Erosion zu verhindern und das Mikroklima zu verbessern.

Tierhaltung (Auswahl) :

1. Silvopastorale Systeme: Integration von Bäumen in Weideland, um Schatten für Tiere zu bieten und die Futterqualität zu verbessern.
2. Futterbäume: Anpflanzung von Bäumen, die als Futterquelle für Tiere dienen, z.B. Robinien oder Weiden.
3. Tierwohl: Durch die Bereitstellung von Schatten und Schutz verbessert sich das Wohlbefinden der Tiere, was zu höherer Produktivität führen kann.

Insgesamt bietet die Agroforstwirtschaft vielversprechende Lösungen für eine nachhaltige Landwirtschaft, die sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile bietet und gleichzeitig zur Anpassung der Betriebe an den Klimawandels beiträgt.

Im Rahmen des Projekts KLIMACrops werden sowohl in Deutschland (LTZ), als auch in Frankreich (CAA) und der Schweiz (FiBL), verschiedne Aktivitäten durchgeführt um Agroforst Systeme weiter zu erforschen und bekannter zu machen

Aufbau einer Agroforst Anlage für Demonstration, Forschung und Bildung von Knowhow am FiBL Schweiz

Um den Besuchenden, Studierenden und Mitarbeitenden am FiBL einen Lernort für praxisrelevante Fragen und eine Forschungsplattform zu bieten, legt das FiBL Team eine gut zugängliche Agroforst-Demoparzelle am FiBL Campus an. Das Projekt dient auch dazu Akteure aus Agrar- und Forstwirtschaft zusammenzubringen und das gegenseitige Lernen zu fördern und die Synergien in Bezug auf Ökosystemleistungen zu erarbeiten.

Photo 1: Schema der geplanten Anlage  Bildnachweis Milan Lori, FiBL

Photo 2: Einmessen der Anlage (6.2.24), Bildnachweis Matthias Klaiss, FiBL

Photo 4: Pflanzung des Selbsterntestreifens mit dem FiBL Team Ende Dezember 2024, Bildnachweis Matthias Klaiss, FiBL

Photo 3: Gesamtansicht mit Markierungen für die Pflanzung Ende Februar, Bildnachweis Matthias Klaiss, FiBL

Photo 5: Pflegemassnahme Baumstreifen mähen mit der Sense

Material und Methoden

Die Fläche

Die Auswahl der Fläche, die Ausarbeitung des Detailkonzeptes und die vielen Gespräche und Sitzungen mit Akteuren der Gemeinde und des Kantons haben circa ein Jahr in Anspruch genommen. Ende 2023 haben wir von der Gemeinde eine Erlaubnis bekommen, unsere Pläne umsetzen zu dürfen. Die Anlage ist auf einem ca 1.7 ha grossen Acker, die vom Pächter des FiBL Hofs bewirtschaftet wird, angelegt. Der Verpächter ist die Gemeinde Frick. Der Pachtvertrag wurde um eine Klausel erweitert, die besagt, das wenn der Verpächter den Vertrag kündigt, er den Pächter für den Wert der Bäume entschädigen muss.

Sie ist in Sichtweite des FiBLs und stellt eine Erweiterung des FiBL Campus dar.

Die Fläche ist nicht drainiert, liegt aber in einer Wasserschutzzone, am westlichen Ende der Parzelle liegt eine Quelle der Trinkwasserversorgung der Gemeinde. Ackerbau ist möglich, allerdings ist neben anderen Einschränkungen die Ausbringung von Hofdüngern streng reglementiert.

Die Ackerfläche wird normal weiterbewirtschaftet, die Fruchtfolge besteht aus Soja, Körnerleguminosen, 2 Jahre Kleegrass (Kunstwiese), was nach dem ersten Schnitt von den Kühen des FiBL Hofs beweidet werden soll.

Das Design :

Die Anlage soll einer Vielzahl von Ansprüchen gerecht werden: Demonstration, Möglichkeiten zur Forschung, Bewirtschaftung durch den Pächter, Lernort, Experimentallabor, Partizipation und Kooperation verschiedenster interner und externer Akteure.

Ende Februar 2024 wurden die ersten Bäume mit grossen Abständen von 25 m in der Reihe gepflanzt, um die Struktur zu definieren. Die Abstände zwischen den Baumreihen betragen ca. 24 m, die Baumstreifen sind 2 m breit.

Über mehrere Jahre wird die Anlage weiter diversifiziert. Es sollen die einzelnen Verfahren weiter unter Miteinbeziehung von FiBL Mitarbeitenden definiert und realisiert werden.

Über die kommenden Jahre werden verschiedene Systemansätze realisiert.

• Diverse Obstreihe: entlang dem Spazierweg sehr dichte Pflanzung mit Bäumen unterschiedlicher Endhöhe, Mehrere „Stockwerke“ (1. Holzwertbäume, 2. Obstbäume, 3. Büsche), Focus auf Fruchtproduktion, aber auch Holz, hohe Pflanzdichte , hohe  Wertholzbäume werden später bis 6 m astfrei geschnitten (mehr Licht), Hybridpappeln können bei zu grossem Schattenwurf wieder herausgenommen werden bzw wachsen nach dem Schnitt, Halbstammbäume wie Quitte, Baumhasel, Zwetschge, Kaki, Mirabelle (Auswahlkriterium Obstbäume: sollen ganz ohne Pflanzenschutz auskommen)…. Später soll die Bevölkerung und FiBL Mitarbeiter in einem Selbsternte Projekt davon profitieren
• Forschungsfläche: mitten im Feld, nur 3 Baumarten (Kirsche, Nussbaum und Elsbeere) 6x wiederholt, für Forschungszwecke, das den FiBL Forschenden als Plattform dienen soll. dort werden Herbst 2025 Futterhecken integriert, ggf wird dort im Rahmen eines neuen Projektes daran geforscht. Eine Baseline Bodenbeprobung und Ernteerhebung Soja entlang von Gradienten weg von den Bäumen wurde durchgeführt
• Futterhecke: soll im Herbst 2025 gepflanzt werden.

Insgesamt sind 4 Baumstreifen vorgesehen die bis 2027 angelegt werden sollen. Eine Ausschilderung der Anlage wird es den Besuchern ermöglichen sich über Agroforst zu informieren.

Ansprechpersonen:

Matthias Klaiss, matthias.klaiss@fibl.org, +41 (0)62 865 7208
FiBL Schweiz, Ackerbaustrasse 113, 5070 Frick

Photo 6 : Agroforstparzelle im Elsass, Artolsheim, Bildnachweis : François Lannuzel, CAA

Ziel dieses Versuchs ist es, die verschiedenen Mikroklimata innerhalb der mit Agroforstwirtschaft bewirtschafteten Parzelle zu charakterisieren und das physiologische Verhalten der Kultur an verschiedenen Stellen der Parzelle zu erklären:

• Auf dem Grasstreifen, auf dem die Bäume gepflanzt werden
• In der Kultur in der Nähe der Baumreihe (3 m), in der der Einfluss der Bäume am stärksten ist.
• In der Mitte der Parzelle, wo der Einfluss des Baumes vernachlässigbar ist

An diesen drei Orten wurde auch die Bodenfruchtbarkeit charakterisiert.

Material und Methoden:

Der Versuch wird in der Gemeinde Artolsheim auf einer Parzelle durchgeführt, die seit 12 Jahren in Agroforstwirtschaft bewirtschaftet wird. Bei den Bäumen handelt es sich um Hybrid-Nussbäume, die in der Baumreihe einen Abstand von 10 Metern haben. Die Baumreihen haben einen Abstand von 30 Metern und sind in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet. In diesem Jahr war auf der Parzelle Mais gesät.

Pedoklimatische Messungen:

Diese Messungen werden an den drei oben genannten Standorten mithilfe von Wetterstationen durchgeführt, die mit kapazitiven Sonden verbunden sind.

• Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind, Niederschlag, Einstrahlung
• Bodenfeuchtigkeit und -temperatur bei 5, 15, 25, 35, 45 und 55 cm.

Photo 7 : Auf dem Feld installierte Wetterstation. Bildnachweis : François Lannuzel, CAA

• Messung der Bodenfruchtbarkeit
  Vollständige physikalisch-chemische und biologische Bodenbilanz (Fraktionierung der organischen Materie, mikrobielle Biomasse…)
• Stickstoffmessung: Stickstoffgehalt im Boden nach dem Winter
  Physiologische Messungen
• Blattfläche der Kultur (LAI) mit Hilfe einer LITERAL Stange
• Ertragskomponenten bei Mais an verschiedenen Stellen, die mehr oder weniger weit von den Bäumen entfernt sind : Erntemenge, Feuchtegrad, TKG

Ergebnisse 2023 : Mais

Stickstoffgehalt im Boden nach dem Winter

Fraktionierung von organischem Material und mikrobieller Biomasse

Die Gehalte von mineralischem Stickstoff im Boden nach dem Winter zeigen eine doppelt so hohe Stickstoffmenge in der Nähe der Bäume. Diese Ergebnisse können durch den geringeren Ertrag der Vorjahreskultur erklärt werden, aber auch durch eine bessere biologische Funktion des Bodens in diesem Bereich und eine Verbesserung der Fruchtbarkeit durch den Abbau der Blätter der Bäume.

Die Analyse der Fraktionierung der organischen Substanz sowie der mikrobiellen Biomasse zeigt keine großen Unterschiede in Bezug auf die Bodenfunktion zwischen den beiden Stellen der Parzelle. Allerdings ist die organische Materie in der Nähe der Bäume um 0,5 Prozentpunkte höher.

Klimadaten

Abb. 1 und 2: Entwicklung der Einstrahlung (Orange = Parzellenmitte, Blau = Baumnähe)

Abb. 3 und 4 : Entwicklung der Bodenfeuchte : Niederschlag = blau, Bodenfeuchte in 25 bzw. 35 cm tiefe in Baumnähe = grün, Bodendfeuchte in 25 bzw. 35 cm tiefe in der Feldmitte = gelbe.

Die ersten Ergebnisse zeigen, dass die Wirkung der Bäume in den verschiedenen Phasen der Maisentwicklung unterschiedlich sind:

Zu Beginn des Zyklus (Juni) herrschen in der Nähe der Bäume mildere Temperaturen und eine höhere Bodenfeuchtigkeit als in der Mitte der Parzelle. Diese für den Mais günstige mikroklimatische Situation kann die bessere Entwicklung des Maises in der Nähe der Bäume erklären. Eine von Arvalis durchgeführte Messung der Blattfläche in verschiedenen Bereichen der Parzelle zeigt, dass die Blattfläche des Maises unter Bäumen größer ist (siehe Abbildung 5).

Im Juli/August zeigt die Klimamessung, dass die täglichen Höchsttemperaturen in der Nähe der Bäume signifikant niedriger sind. Auch starke Strahlungsunterschiede werden gemessen (siehe Grafik 1 und 2), wobei die Mitte der Parzelle über weite Teile des Tages eine stärkere Helligkeit erhält. Die Tensiometer zeigen auch eine stärkere Austrocknung des Bodens in der Tiefe in der Nähe der Bäume, insbesondere ab dem 15. Juli (Abbildungen oben 3 und 4).

Physiologie und Ertrag

Abb. 5 : Messung der Blattfläche mit der LITERAL-Methode

Diese klimatischen Elemente können die gemessenen Erträge teilweise erklären (Abb. 6). Im Rahmen dieses Versuchs wurde eine höhere Produktivität auf den Flächen beobachtet, die am weitesten von den Bäumen entfernt waren. Diese Ergebnisse sind im Zusammenhang mit den klimatischen Bedingungen des Jahres zu sehen, insbesondere mit dem Lichtmangel, der im Juli in der elsässischen Ebene zu beobachten war und der sich in den baumnahen Bereichen verschärft haben könnte

Abb. 6: Maisertrag in den verschiedenen Bereiche der Parzelle : links und dunkelgrün : Baumnah, mitte : Zwischenberich, rechts und hellgrün : Feldmitte

Ergebins 2024 : Soja

Im Jahr 2024 wurde auf dem Versuchsfeld Soja angebaut.  Nach dem Winterpflügen wurde am 10. Mai 2024 die Sorte ES compositor (Früh – Gruppe 000) mit 650.000 Körnern/ha mit einer kombinierten Sähmaschine gesät. Die Parzelle wurde am 25. Juli und am 11. August zweimal mit 40 mm bewässert. Die Ernte erfolgte aufgrund der sehr regenreichen Bedingungen am Ende des Zyklus sehr spät.

• Klimadaten
• Temperatur

Im Rahmen der sehr kühlen und feuchten Wetterbedingungen des Jahres 2024 zeigen die gemessenen Temperaturen in der Nähe der Bäume und in der Mitte des Feldes kaum Unterschiede. In den Monaten Juli und August lagen sie innerhalb des Temperaturoptimums für Sojabohnen.

Unter den kalten Bedingungen Anfang Juli und Ende August waren die Temperaturen in der Mitte des Feldes für die Sojabohne günstiger. Umgekehrt hielten die Bäume die hohen Temperaturen in der ersten Augusthälfte in Grenzen, was sich positiv auf die Platzierung der Samen in den Hülsen und deren Wachstum auswirkte.

Physiologie und Ertrag

Hellgrün: Feldmitte, Dunkelgrün: Unter den Bäumen
Die Fotos, die mit der LITERAL-Stange aufgenommen wurden, zeigen geringe Unterschiede in der Bedeckung zwischen der Mitte des Feldes und in der Nähe der Bäume. Die regelmäßigen Regenfälle führten in beiden Situationen zu einer hohen Blattbedeckung.

Es ist ein Höhenunterschied von 18 cm zwischen den beiden Zonen festzustellen. Tatsächlich begünstigte das sehr feuchte Wasserumfeld die Biomasseproduktion der Sojabohnen und ihre Streckung in die Höhe. Dieses Phänomen war in der Nähe der Bäume weniger ausgeprägt. Im Kontext des Jahres könnte dieser Effekt vorteilhaft gewesen sein, da er das Umknicken verringerte und die Ansammlung von Biomasse in den Körnern anstatt in den Blättern förderte.

Ertrag

Der Ertrag wird in 5 Modalitäten gemessen, mit wachsendem Abstand von der Nähe der Baumlinie bis hin zur Mitte der Parzelle.

Ernteergebnis mit wachsendem Abstand zu den Baumreihen von links nach rechts
a : statistische Gruppe mit alpha 5%.

Diese klimatischen Elemente können die gemessenen Erträge zum Teil erklären (siehe Grafik oben). In diesem Versuch wurde eine höhere Produktivität auf den Flächen beobachtet, die am weitesten von den Bäumen entfernt waren. Diese Unterschiede sind jedoch nicht statistisch signifikant (Tuckey-Test auf 5%).

Diese Ergebnisse sind im Zusammenhang mit den klimatischen Bedingungen zu sehen, insbesondere einer gleichmäßigen Wasserversorgung und damit einer geringen Konkurrenz um Wasser in der Nähe der Bäume. Im Jahr 2023 bei Mais waren die Bedingungen ähnlich, aber der Einfluss der Bäume auf den Maisertrag war höher. Nach zwei Versuchsjahren mit Frühjahrskulturen wird dieser Versuch 2025 mit Winterweizen durchgeführt.

Ansprechpartner

François Lannuzel,
Chambre d’agriculture Alsace – 11, rue Jean Mermoz, F-68127 Sainte Croix en Plaine

Monitoring der Konkurrenzsituation (Licht, Wasser, Nährstoffe) zwischen Bäumen und landwirtschaftlicher Kultur, Identifizierung von Ertrags- und Qualitätsfördernder Effekte am LTZ Augustenberg

Versuchsfrage

Durch den Einfluss der Bäume kann es zu diversen Einflüssen auf die Ackerkultur kommen, wie bspw. die Konkurrenz um Wasser, Nährstoff und Einstrahlung. Ziel des Versuchs war es, die Auswirkungen von Agroforstsystemen auf Wasser- und Nährstoffkonkurrenz sowie Ertragshöhe der Ackerkulturen im Einflussbereich der Bäume zu prüfen.

Fläche und Design

Im Jahr 2009 wurde auf der Fläche bei Karlsruhe-Stupferich (48°56‘ N, 8°29‘ E) aus einer abgängigen Streuobstwiese mit Halbstammbäumen mehrere verschiedene Agroforstsysteme angelegt, u.a. ein silvoarbles System mit Edellaubhölzern, die zur Wertholzerzeugung dienen sollen (Abbildung 1). Dazu wurden vier jeweils drei Meter breite Streifen mit unterschiedlichen Wertholzbäumen angelegt. Der Abstand zwischen den Baumstreifen auf der Fläche beträgt 15 bzw. 30 m. Der Abstand der Bäume innerhalb des Streifens beträgt 15 m. Innerhalb der Ackerstreifen erfolgen in den Jahren von 2023 – 2025 verschiedene Messungen bei den Kulturen Wintergerste (2023), Winterweizen (2024) und Körnermais (2025).

Abbildung 1: Luftbild des Agroforstsystem in Karlsruhe-Stupferich (48°56‘ N, 8°29‘ E) (https://www.google.de/maps) (links) und die Düngefenster mit 0 % N (blau) und 100 % N (rot) um den beprobten Baum 2023 (rechts).

Messparameter

Die geprüften Faktorstufen auf Wachstum, Ertrag und Qualität sind die Höhe der N-Düngung; 0 % und 100 % N, sowie die Entfernungen und somit der Schatteneinfluss um den Baum. Die Messungen erfolgen je nach Breite des Ackerstreifens in 1,5, 3,0 und 4,5 m Entfernung, bzw. 1,5, 3,0, 4,5, 10,0 und 13,0 m Entfernung vom Stamm.

Zudem wurden kapazitive Bodensonden installiert, die die Bodenfeuchte (± 1,5%) und –temperatur (± 0,5°C) in Intervallen von einer Stunde messen. Die Soden messen in 10 cm Tiefenschritten, bis zu einer Messtiefe von 60 cm. Die Sonden wurden direkt am Baum (0 m) eingebaut, sowie in 2,0, 5,0, 10,0 und 15,0 m Entfernung vom Baum (Abbildung 2).

Abbildung 2: Bodenfeuchtigkeit in fünf Bodentiefen über den Zeitraum 18.04.2023 – 16.07.2023 in den Entfernungen 0,0 m, 2,0 m, 10,0 m und 15,0 m des Baumstreifens. Die Messtiefen sind unterscheiden sich zwischen den Sonden, da auf Grund der Trockenheit im Frühjahr 2023 der Einbau nicht überall in gleicher Tiefe erfolgen konnte. Im Oberboden nimmt die Feuchtigkeit mit zunehmender Entfernung vom Baumstamm zu.

Zudem befand sich im Baumstreifen eine Wetterstation mittig zwischen zwei Bäumen, sowie in 30 m Entfernung vom Baum im freien Feld. Die Wetterstation erfasst die folgenden Parameter: Lufttemperatur, Sonnenscheindauer, relative Luftfeuchte, Niederschlag, Windgeschwindigkeit, Windspitzen (Böen), Windrichtung. Für die Windgeschwindigkeit ließ sich beobachten, dass diese im freien Feld höher sind, wie im Baumstreifen.

Neben der Beobachtung des Pflanzenwachstums erfolgen Erfassungen der Erntertrags sowie der Qualität des Erntegutes. Bei der Wintergerste 2023 führte eine N-Düngung erwartungsgemäß zu höheren Kornerträgen. Ab einer Entfernung von 3,0 bis 4,5 m vom Baum sind die Einflüsse der Nährstoffkonkurrenz durch die Bäume vernachlässigbar.

Ansprechpartner

Dr. Vanessa Schulz, vanessa.schulz@ltz.bwl.de, +49 721 / 9518 – 216
Kutschenweg 20, D-76287 Rheinstetten-Forchheim