Wie erreichen wir eine nachhaltigere Landwirtschaft, die die Menschheit ernährt und auch ökologischen Mehrwert schaffen kann? Ein Ansatz sind Agroforstsysteme – hier wird Ackerbau mit Forstwirtschaft und Tierhaltung kombiniert. So wachsen zum Beispiel in Streifen abwechselnd Getreide und Sträucher oder Bäume. Die Fläche wird dadurch nicht nur effizienter genutzt, sondern auch ökologisch aufgewertet: Biodiversität, Bodengesundheit und Klimaschutz profitieren gleichermaßen.

Agroforstsysteme gelten heute als eines der vielversprechendsten Landnutzungskonzepte für die Gestaltung nachhaltiger, multifunktionaler und resilienter Agrarlandschaften.

Versuchsflächen an der TUM

Seit 2023 baut die TUM gezielt eigene Agroforst-Landschaftsexperimente auf. Am Versuchsgut Roggenstein, rund 20 Kilometer westlich von München, wurden dafür auf 31 ha Versuchsflächen angelegt. Insgesamt gibt es 80 Teilflächen auf denen verschiedene Agroforst- mit Acker- und Wald-Plots verglichen werden können (siehe Übersicht auf dem vierten Bild im Slider).

Auch am Campus der TUM School of Life Sciences in Freising gibt es eine Versuchsfläche: den Agroforst-Showcase in Dürnast. Die Demonstrationsfläche ist 1,5 ha groß und zeigt vier Agroforst-Designs.

Forschungsfragen

Im Zentrum der Forschung stehen unter anderem folgende Fragen:

• Wie entwickeln sich neu angelegte Agroforstsysteme über die Zeit?
• Welche Rolle spielen Bäume und Sträucher für die Produktivität landwirtschaftlicher Flächen?
• Wie schnell lassen sich die Ökosystemleistungen – etwa Bestäubung, Schädlingskontrolle oder Klimaregulation – der Agroforstsysteme nutzen?
• Welchen Beitrag leisten Baumstreifen zu einer nachhaltigen, ressourcenschonenden, resilienten und wettbewerbsfähigen Landwirtschaft?

„Um diese Fragen zu klären, brauchen wir einen systemischen und interdisziplinären Ansatz“, erklärt Margit von Lützow, Wissenschaftsmanagerin am Hans-Eisenmann-Forum (HEF) der TUM. Dort ist sie für die Nachwuchsförderung und das Schwerpunktthema Agroforstsysteme und Biodiversität zuständig und begleitet die Konzeption der Agroforst-Versuchsflächen seit 2020.

Interdisziplinäre Forschung

An den Agroforstsystemen der TUM arbeiten Forschende aus verschiedenen Disziplinen – darunter Agrar-, Forst- und Ingenieurwissenschaften. Diese Vielfalt spiegelt die zahlreichen Potenziale von Agroforst wider:

• Stärkung der ökologischen und ökonomischen Resilienz
• Verbesserung des Mikroklimas
• Schließung der Nährstoff- und Wasserkreisläufe
• Fixierung des Kohlenstoffs durch die Bäume
• Förderung der Biodiversität

Bisherige Ergebnisse: Wachstum, Wuchshüllen und Modellierung

Erste Ergebnisse aus Dürnast zeigen unterschiedliche Wachstumsraten der Bäume in der Etablierungsphase. Insgesamt sind 15% der angelegten Bäume gestorben, überwiegend in den ersten Jahren nach ihrer Pflanzung. Die Untersuchungen durchgeführt von der Professur für Wald- und Agroforstsysteme unter Professor Annighöfer, konnten außerdem keinen Effekt der strukturellen Anordnung oder der Hangneigung auf das Baumwachstum feststellen.

In Roggenstein konnte die Professur für Ökolimatologie unter der Leitung von Professor Menzel erste Ergebnisse feststellen: durch Wuchshüllen geschützte Jungbäume treiben früher aus und wachsen stärker als ungeschützte Jungbäume. Die Hauptursache ist das wärmere Mikroklima innerhalb der Wuchshüllen.

Auch die Professur für Geodäsie (Professor Kolbe, Dr. Donaubauer) arbeitet mit den Daten der Agroforstsysteme. Die Mitarbeitenden des Lehrstuhls modellierten die solare Einstrahlung in der Mikrolandschaft im Agroforstsystem. Über 40 Jahre reduzieren die wachsende Bäume die Einstrahlung um 20%. Sie nutzten dafür das Digitale Geländemodell (DGM1) der Bayerischen Vermessungsverwaltung, 3D-Baummodelle und ein vom Lehrstuhl für Geoinformatik entwickeltes semantisches 3D-Modell.

Die Ergebnisse der Professur für Bodenphysik und Umweltsysteme zeigen, dass Agroforstsysteme deutliche Vorteile für den Wasserhaushalt im Boden bieten. In den untersuchten Flächen verbrauchten Ackerkulturen etwa sechsmal mehr Wasser als junge Baumreihen, wodurch die Böden in Agroforstsystemen insgesamt wasserreicher bleiben und bessere Bedingungen für das Pflanzenwachstum entstehen. Zudem verändern Bäume die Bodenstruktur: Unter den Baumreihen reichert sich mehr Ton an, was auf eine höhere Wasserspeicherfähigkeit im Vergleich zu Böden unter benachbarten Ackerkulturen hinweist. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Agroforstsysteme sowohl einen effizienteren Wasserverbrauch als auch eine verbesserte Wasserspeicherkapazität aufweisen.

Die Forschungsergebnisse von Prof. Schloter und Dr. Steffi Schulz (Professur für Umweltmikrobiologie) zeigen, dass Agroforstsysteme bereits kurz nach der Etablierung positive Effekte auf das Bodenleben haben. Schon ein Jahr nach der Pflanzung der Bäume wird die Aktivität von Bodenmikroorganismen gefördert, insbesondere von solchen, die im Boden gebundenen Phosphor mobilisieren und damit für Pflanzen verfügbar machen. Zudem sind Mikroorganismen, die an der Umsetzung von Stickstoff und Phosphor beteiligt sind, in Agroforstsystemen enger miteinander vernetzt. Diese stärkere Vernetzung begünstigt effizientere Nährstoffkreisläufe und verbessert die Nährstoffversorgung der Pflanzen.
 

Das Konsortium arbeitet aktuell an weiteren Forschungsvorhaben. Auf der Webseite des HEF werden wir weiter zu den Ergebnissen informieren.