Der Mensch als Regenwurm

Doch gibt es laut Axel Don und Elron Wiedermann nicht ausreichend natürliche Regenwurmgänge. Es sind nur wenige Tiefgräber, die diese natürlichen „Highways“ in den tiefen Untergrund suchen. Für ihre Studie haben Forschende um Roswitha Walter und Johannes Burmeister am Institut für Agrarökologie und Biologischen Landbau bei der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) im Jahr 2022 an 80 verschiedenen Standorten Regenwürmer gezählt. Ihr Ergebnis: Im Mittel fanden sie rund 144 Regenwürmer unter einem Quadratmeter Fläche, darunter aber je nach Verdichtung und Pflugtiefe nur durchschnittlich zwei Tiefgräber. Don und Wiedermann zählten selbst an zwei Orten nach. Bei Hildesheim fanden sie bis zu 12 Tiefgräber, an einem weiteren Standort in Schwerin überhaupt keine. Dennoch, als sie den Boden bis in die Tiefe ausgruben, entdeckten sie immerhin 35 bis 70 Regenwurmlöcher, die bis in den Unterboden reichen. Diese sind zwar nicht alle von Würmern bewohnt, aber von Pflanzen gut besetzt.

Ob mit oder ohne Wurm: Die Fähigkeit der Pflanzen, an tiefer gelegenes Wasser zu gelangen, ist und wird immer entscheidender. „Selbst wenn es in Zukunft weiterhin häufig regnen sollte, die heißeren Tage lassen im Klimawandel den Effekt von mehr Regentagen verpuffen, da das oberflächliche Wasser dann auch schneller wieder verdunstet“, sagt Katharina Helming, Bodenkundlerin am Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) in Müncheberg. Je besser die Porenstruktur im Boden, desto besser die Wasserversorgung für die Pflanzen.

Neuartige Feldversuche

„Mit künstlichen Poren die Bodenstruktur zu verbessern, ist zwar schon einmal angedacht und in Töpfen im Gewächshaus getestet worden“, sagt Elron Wiedermann. „Aber es im Freiland zu untersuchen, das gab es noch nirgends, das ist eine völlig neue Idee.“ Er und Axel Don haben zwei Flächen für ihre Feldversuche ausgewählt, auf denen sie die Anzahl an Regenwürmern vorab gemessen hatten. Der Ackerboden bei Hildesheim ist durch Geschiebelehm und Lößablagerungen der letzten Eiszeit geprägt, durch die die sehr fruchtbaren Löß-Lehm-Böden entstanden. Der zweite Standort in Schwerin liegt in der Norddeutschen Tiefebene. Auch hier gibt es hauptsächlich Geschiebemergel/-lehme aus der letzten Eiszeit. Der Sandanteil ist aber höher und nimmt im Unterboden deutlich zu.

Zwar unterscheiden sich die Standorte nur wenig. In beiden Fällen sind die Unterböden schon von Natur aus stark verdichtet, was es nicht nur Wurzeln, sondern auch Regenwürmern schwer macht, in den Boden hineinzukommen. Aber die Forscher hofften auf verschiedene Witterungsbedingungen. Letztendlich war es im ersten Versuchsjahr 2024 dann doch an beiden Standorten sehr feucht. Angebaut werden Winterweizen, Wintergerste, Winterraps, Silomais und Zuckerrüben. Eigentlich sind es landwirtschaftlich gut geeignete Böden. „Wir haben hier unheimlich viel Wasser gespeichert, aber die Wurzeln erreichen es nicht“, sagt Wiedermann. „Wenn wir in die Zukunft schauen, dann wissen wir, Wasser ist essenziell. Dieses Jahr ist es nicht so, diesmal haben wir ein feuchtes Jahr. Aber die Trockenjahre werden mehr. Aufgewacht sind die Landwirte im Jahr 2018, als es richtig trocken wurde und die Erträge deshalb stark eingebrochen sind.“

Als im Februar die ersten grünen Halme zu sehen sind, wählen die Forscher an den beiden Standorten mehrere Flächen aus, auf denen sie mithilfe der Matrizen die Sondierstäbe in den Boden treiben. Es sind Flächen auf dem Acker, die weniger intensiv befahren werden, aber auch solche, die höchsten Belastungen durch Trecker oder Rübenroder ausgesetzt waren, wodurch sich die physikalischen Bodenfunktionen erheblich verändert haben.

Die Ergebnisse

Vier Monate später, Mitte Juni, ist der Weizen in die Höhe geschossen. Die Weizenhalme stehen hüfthoch im strahlenden Sonnenschein. Axel Don kniet sich auf den Boden, biegt ein paar grüne Halme zur Seite und zeigt auf den Boden: „Schauen Sie hier, das ist Regenwurmkot“, sagt er und nimmt etwas von der zahlreich verteilten krümeligen Masse in die Hand. Um herauszufinden, wie es tiefer im Unterboden aussieht, tragen die Forscher die oberste Bodenschicht der Testflächen zunächst flächig 40 Zentimeter tief ab und zählen, wie viele der künstlichen Poren noch erhalten geblieben sind. Sie führen ein Endoskop, einen Schlauch mit einer Kamera, in die Löcher und untersuchen, ob und wie Wurzeln die künstlichen Gänge genutzt haben. Zuerst sehen sie, dass in dem stabilen Lehmboden alle der insgesamt 11.500 von den Forschern in den Boden gestoßenen Poren noch vorhanden sind. „Wir waren erstaunt, tatsächlich waren 70 bis 90 Prozent von Wurzeln besiedelt. Also sind künstliche Poren ebenso attraktiv wie natürliche“, so Don. Teilweise sind es bis zu elf Wurzeln, die sich in einem einzelnen Loch nach unten drängen. Als die Forschenden später den Boden 1,20 Meter tief abtragen, sehen sie, dass die Wurzeln oft noch ein Stück tiefer als die gebohrten 80 Zentimeter wachsen. „In trockeneren Jahren können die Pflanzen auf diese Weise über künstlich angelegte Poren bis in die Tiefe wachsen und Wasser aufnehmen“, sagt Don.

Die Forscher wollen auch ermitteln, wie sich die vielen zusätzlichen Poren auf den Weizenertrag auswirken. Also ernten sie Ende Juli, dreschen das Korn aus und wiegen den Weizen. Zwar hatten sie im ersten Projektjahr noch keine Steigerungen erwartet, da es an beiden Standorten ausreichend geregnet hatte. Dennoch stellen sie drei bis acht Prozent höhere Erträge fest. „Das sind unerwartet hohe Ertragszuwächse“, so Wiedermann. Noch stecke die Methode in den Kinderschuhen, auch eine Maschine, die automatisiert die Löcher sticht, ist noch nicht in Sicht. Das Projekt ist auf zwei Jahre angelegt. Jetzt warten die Forscher, ob sich die Werte im nächsten Jahr bestätigen oder der Unterschied bei einer möglichen größeren Trockenheit noch deutlicher ausfällt. „Das ist der allererste Versuch. Wir haben gezeigt, dass es funktioniert. Jetzt brauchen wir noch verlässlichere Werte zu den Erträgen. Am besten wäre ein richtig großes Projekt, um in ganz Deutschland auf 10 bis 20 Flächen testen zu können“, wünscht sich Don.

Der Nutzen

Aber müssen es überhaupt zusätzliche Löcher sein? Dafür spricht, dass die Durchwurzelung auf 46 Prozent der landwirtschaftlichen Ackerböden aufgrund von Bodenverdichtung eingeschränkt ist. Das kann geogene und pedogene Gründe haben, also auf die natürliche Bodenbeschaffenheit zurückzuführen sein, oder eine Folge von häufigem Befahren mit schweren Maschinen sein. Axel Don spricht insgesamt sogar von 71 Prozent der Böden, bei denen Pflanzen Probleme haben, tief zu wurzeln. Neben der Bodenverdichtung können nämlich auch Steine und hoch anstehendes Grundwasser stören. Der Boden ist dann so verdichtet, die Porosität so verringert, dass der Ertrag beeinträchtigt ist, weil Pflanzenwurzeln an weniger Wasser und Nährstoffe gelangen. „Wir haben bislang in der Landwirtschaft mit einem gewaltigen Einsatz von Technik, mit Maschinen, Düngemitteln und Pflanzenschutz versucht, die Erträge immer weiter zu steigern. Doch dieser frühere Trend stagniert in den letzten 10 bis 15 Jahren. Wir brauchen gute Erträge, das ist das A und O für die Ernährung und auch für die Landwirte. Wir sollten aber gleichzeitig den Ressourceneinsatz minimieren“, erläutert Don. „Ein Unterboden kann helfen, dass wir hier effektiver werden. Wir nutzen, was schon da ist, woran die Wurzeln bisher aber kaum kamen.“

Die Methode der künstlichen Regenwurmlöcher macht allerdings nur dort Sinn, wo die Böden lehmig sind und die Gänge nicht zusammenfallen. Dort lohnt es sich aber besonders, weil dies ertragreiche Böden sind. In anderen Gebieten mit dichten Sandablagerungen, wie in Brandenburg, würden die künstlichen Löcher nicht stabil genug bleiben. Eine andere Möglichkeit, den tiefen Unterboden für Pflanzen besser zugänglich zu machen, ist der mehrjährige Anbau von tiefwurzelnden Zwischenfrüchten wie Kleegras, Luzerne oder Lupinen. Diese gelangen mit ihren Wurzeln selbst bis in tiefer gelegene Schichten und machen so den Boden zugänglicher. Doch dann müssten die Landwirte rund zwei Jahre auf Erträge verzichten und auch diese Pflanzen kapitulierten bei zu verdichteten Böden, sagt Don.

Einfach einen großen Eimer mit jungen Regenwürmern auf die Böden zu verbringen, um Regenwürmer verstärkt anzusiedeln, davon verspricht er sich keinen Erfolg. Denn auch die müssen sich durch den festen Boden kämpfen und würden dann eher die schon vorhandenen und noch unbewohnten Gänge nutzen.

Auch wenn Don und Wiedermann eher die landwirtschaftlichen Erträge im kommenden Klimaumbruch in ihrem Fokus haben, brauchen auch die Regenwürmer Hilfe. Denn die Bodenbewohner werden leiden. Höhere Temperaturen beeinflussen die Lebensbedingungen der Erdbewohner, deren Welt sich bald noch erheblicher umgestalten wird. Don sieht, dass der Umbruch schon jetzt stattfindet. Die Folgen für die Regenwürmer schätzt Romy Zeiss vom Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) in Halle-Jena-Leipzig mit anderen Forschenden im Fachmagazin Conservation Biology 2024 ab: Das Klima verändere die Verbreitung von Regenwürmern. Die Zahl der Regenwurmarten würde durch den Klimawandel teilweise abnehmen und die meisten würden nach Osteuropa abwandern. „Denn wird es in Zukunft noch heißer, müssen sich die Tiefgräber noch tiefer in die feuchten Bodenschichten hinunter graben“, prognostiziert Wiedermann.

Vielleicht helfen die künstlichen Gänge also auch den Regenwürmern selbst. Denn als Wiedermann mit seinem Endoskop in die künstlich gebohrten schaut, stößt er ab und an auf den roten Kopf eines Lumbricus terrestris, der sich so das eigene Graben erspart hat. Bis zu sechs Tiefgräber pro Quadratmeter haben das Angebot angenommen und sind in die von Menschenhand vorgebohrten Poren eingezogen. Sie seien eine attraktive Alternative für junge anözische Regenwürmer, so Wiedermann. Und wenn diese Bodenbewohner dann nicht zu sehr durch das Pflügen gestört werden, siedeln sich vielleicht auch auf diese Weise wieder eine größere Zahl Regenwürmer an.