Lebendige Erde 4/2000:

Portrait

Das Ohr am Boden
Der Wissenschaftler Edwin Scheller stellt die Düngerlehre auf den Kopf

Michael Olbrich-Majer

  Den Hammer schwingt er heute nur fürs Foto. Zurzeit sitzt Edwin Scheller vor allem am Computer. Nach einem mehrjährigen Analysenmarathon hat er in den vergangenen zwei Jahren genug damit zu tun gehabt, all die Zahlen auszuwerten. Veröffentlichungen, Versuchsberichte und neue Anträge für Forschungsvorhaben wurden geschrieben und viele Vorträge im In- und Ausland gehalten. Mit Tausenden von Bodenproben hatte er versucht zu zeigen, dass seine Gedanken zur Ernährung der Pflanzen festen Boden unter den Füßen haben: Der weit verbreiteten Vorstellung, dass auf Entzug gedüngt werden müsse, setzt Scheller seit mehr als zehn Jahren sein Konzept der aktiven Nährstoffmobilisierung entgegen. Er plädiert dafür, die aus den primären Silikaten wie Glimmer, Feldspat durch Wurzelausscheidungen und Mikroorganismenaktivität frei gesetzten Nährstoffe in der Bilanz mit zu berücksichtigen und feldspezifisch zu kontrollieren.

 

Warum muss man eigentlich düngen?
  Weil die Pflanzen etwas verbrauchen? Bekommen sie nicht Nährstoffe aus der Luft, aus dem Boden? Die Wissenschaft der Pflanzenernährung geht zwar von einem Bodenvorrat aus, doch sieht sie nur die gelösten Nährstoffe als verfügbar an, womit der Vorrat begrenzt ist. Ein statisches Modell - ist das Fass leer, muss es aufgefüllt werden und der am wenigsten vorhandene Nährstoff begrenzt das Wachstum - so sah das Justus von Liebig vor mehr als 150 Jahren. Dieser Vorstellung haben die Pioniere des biologisch-dynamischen und organischen Landbaus schon seit jeher misstraut und das Bild eines lebendigen Bodens entgegengehalten. Scheller hat mit seinen Untersuchungen zu den Erfahrungen der Landwirte nach und nach die wissenschaftlich belegte Theorie geliefert.
  Nicht die Pflanze zu füttern ist somit die Aufgabe des Landwirtes, sondern das biologische System aus Pflanze, Boden und Mikroorganismen zu aktivieren. Der richtige Zusammenhang von Pflanzenbau und Düngung entscheidet, ob die Pflanze passiv bleibt oder im Verein mit dem Boden mehr Nährstoffe löst als sie braucht, ihn aufschließt. Diese Sicht fasziniert organische und dynamische Landwirte gleichermaßen. Ob nun Energien oder Kreisläufe betont werden: Da wo der Stickstoffhaushalt nicht rund läuft und die Pflanzen N-Mangel zeigen, haben Pflanzen, Boden und Mikroben auch nicht die Voraussetzungen, Nährstoffe aufzuschließen. Und wenn das Gestein nichts hergibt, wie etwa bei manchen tropischen Böden und die Pflanzen Mangelsymptome zeigen, die nicht auf anderen Faktoren beruhen, dann muss man eben doch düngen: So betrachtet ist die klassische Düngung eher Medizin für kranke Böden und das Liebigsche Gesetz vom Minimum ein Spezialfall innerhalb der Pflanzenernährung.

Abb. 1: Scheller kritisiert die konventionelle Düngelehre, indem er neue Fakten schafft

  Aufgewachsen auf einem kleinen Bauernhof in der Rhön, wo noch mit den Kühen gepflügt wurde und Handarbeit den Alltag bestimmte, wollte Scheller erst Medizin und Naturheilkunde studieren. Doch die Frage des Zusammenhangs von Nahrungsqualität und Krankheit führte ihn zur Agrarwissenschaft in München-Weihenstephan. Steiners landwirtschaftlichen Kurs hatte er bereits gelesen, die biodynamische Landwirtschaft bei Goyert in der Pfalz kennen gelernt, als er über die Ergebnisse eines Dauerdüngungsversuches mit Kali bei Geldersheim stolperte. Trotz Verzicht auf Kalidüngung wurde über 30 Jahre ein hohes Ertragsniveau und hohe Exporte an Kalium gehalten, die löslichen Kaliumvorräte im Boden waren für die damalige Anschauung niedrig, aber blieben über viele Jahre weitgehend konstant. Das stimmte nicht mit dem damals gängigen Bild, sondern eher mit manchen Aussagen Steiners in seinem landwirtschaftlichen Kursus überein. Scheller wies in seiner Diplomarbeit nach, dass die Pflanzen ihren Bedarf aktiv aus der Zersetzung kaliumhaltiger Minerale deckten.

 

Stickstoff lässt es im Boden rund gehen
  Doch wie funktioniert das? Dieser Frage ging er weiter nach, suchte in wissenschaftlichen Publikationen, forschte in seiner Zeit als Berater und wissenschaftlicher Mitarbeiter bei der BGN, ermittelte Stickstoffaustrag unter Mistmieten, baute ein Labor auf und schrieb seine Doktorarbeit über seine Untersuchungen zur Stickstoffversorgung aus dem N-Stoffwechsel des Bodens.
  Heute erklärt er: Bis zur Hälfte der Photosyntheseleistung geben Pflanzen über Ausscheidungen der Wurzeln an Boden und dort lebende Mikroben ab. Darüber wird die Zusammensetzung der Mikroorganismen gesteuert. Stallmist fördert die Vielfalt in der mikrobiellen Biomasse und Scheller verweist auf die Ergebnisse des Darmstädter Düngungsversuchs und des DOK-Versuchs in der Schweiz. Ein Teil der Mikroorganismen benötigt bestimmte Aminosäuren, um wachsen zu können. Dazu gehören zum Beispiel die Milchsäurebildner und wahrscheinlich andere Mikroorganismen, die organische Säuren ausscheiden. Durch die organischen Säuren im Wurzelraum werden die Bodenminerale zerlegt und deren Nährstoffe verfügbar gemacht. Mit dieser These erregte er in der Fachwelt Aufsehen, hieße das doch, dass in der gut geführten landwirtschaftlichen Praxis weniger Grunddünger benötigt würde.
  Stickstoff ist dabei der Motor für Energie und Vitalität der Pflanzen und für deren Fähigkeit zum Nährstoffaufschluss. Wie handhabt man die Stickstoffdüngung richtig? Mehr als tausend Bodenproben brauchte er, um zu erkennen: die Nitratdynamik ist komplizierter als gedacht. Erst mit systematischen Untersuchungen zur Mineralisierung, auf der Basis von mehr als 5.000 Bodenproben, kam er hinter die Dynamik des Stickstoffes, Probenziehen im Wochenrhythmus. Manches hat er nur entdeckt, weil er in sehr kurzen Abständen Proben nahm und sein Labor für einen hohen Probendurchsatz organisiert hatte. Er studierte die Nitratdynamik auf 30 Feldschlägen zweier Betriebe parallel, um die ganze Bandbreite der Praxissituationen erfassen zu können. Das gab ihm dann in seinen vielen Fortbildungsseminaren mit Landwirten die Sicherheit in der Diskussion.
  Dazu gehören auch neueste Geräte für feinste Analysen. Schließlich sind die Ersatz für die menschlichen Sinne und sollen wie diese besonders geschärft sein, wenn man anhand der Stoffe Lebensprozesse nachvollzieht. Nur wenn man gute Ergebnisse vorweisen kann, kann man auch mitreden und etwas bewegen, ist seine Erfahrung: "Du musst das Beste nehmen! Nur wenn du an der Forschungsfront neue Phänomene entdeckst oder schaffst, wirst du von der Gemeinde der Wissenschaftler ernst genommen." Und wenn man Neues vor Kollegen vorstellt, dann braucht man überzeugend abgesicherte Fakten.
  Die Nitratbildung, das weiß man inzwischen, hat in der Vegetationszeit Maxima und Minima. Unter Grönland wechseln sich drei Phasen der Mobilisierung mit solchen der Festlegung ab. Die lassen sich auch auf Ackerböden finden. Am intensivsten setzt der Boden im Frühling Nitrat frei, das von den Pflanzenbeständen schnell aufgezehrt wird. Das Problem der Nitratauswaschung entsteht in der dritten Abbauphase im Herbst. Als Öko-Landwirt darf man hier nichts verschenken und sollte die Auswaschung mit geeigneter Gründüngung oder einer Getreidefrühsaat verhindern.

Abb. 2: Probe für Probe -
den unsichtbaren Prozessen auf der Spur.

 

Nur ohne Denkverbote spürt man auf, was in der Luft liegt
  Offenheit und eine kindlich unbefangene Neugierde, die Freude am Phänomen, das sind für Scheller die herausragenden Eigenschaften eines Forschers: Man muss ein Gespür für den Weg entwickeln, der zu neuen Phänomenen oder Problemlösungen führt und darf sich dabei nicht von der Autorität bekannter Anschauungen beirren lassen, sondern muss sie unvoreingenommen in der Praxis prüfen.
  Um möglichst effektiv zu arbeiten, hat Scheller 1986 zusammen mit anderen Naturwissenschaftlern die "Gesellschaft für goetheanistische Forschung" (GFGF) gegründet. Die Forscher verstehen sich als Unternehmer, kümmern sich selbst um Etats, die Gesellschaft ist der Rahmen, um Forscher und Finanzier direkt zusammen zu bringen.
  Für Scheller war es eine wertvolle Erfahrung, mit Unternehmern als Förderer zusammen zu arbeiten: Sie haben gegenüber neuen Gedanken eine andere Einstellung. Je innovativer eine Idee ist, desto größer ist ihr Entwicklungspotenztial für das Unternehmen: sie setzen daher auf die Persönlichkeit. Im Wissenschaftsbetrieb werden häufig neue Ideen nur daraufhin geprüft, ob sie die Logik des bestehenden, sozial anerkannten Denkgebäudes nicht verletzen. Oft werden sie schon in der Konzeptionsphase auseinander genommen. Doch brauchen neue Ideen am Anfang eine Art geschützten Raum, um sich zu entwickeln, um Phänomene zunächst zu erarbeiten. Erst dann ist es möglich, die kritischen Fragen von Kollegen überzeugend zu beantworten. Forschung ist für Scheller nicht nur, Dinge zu prüfen, sondern auch die Aufgabe, Neues zu finden und zu entwickeln.

 

Humus: Friedhof oder Lebensquell?
  In den letzten Jahren bilden Untersuchungen zum Humusaufbau und zum Eiweißstoffwechsel im Boden einen Schwerpunkt seiner Forschungsarbeiten. Humus ist alles andere als nur der Friedhof schwer verdaulicher Pflanzen- und Tierreste. Mit diesem Bild, "postmortale organische Substanz", sieht die klassische Humusforschung hauptsächlich schwer abbaubare Lignine und andere Phenolverbindungen als Grundlage der Humusbildung an. Eine Minderheit von Bodenkundlern um den Erfinder des Penicillins, Wakesman, sah dagegen seit den 30er Jahren das Eiweiß als Grundlage. Analytisch gesehen ist der Stickstoff im Humus zu ca. 50% in Proteinen und Aminosäuren eingebaut. Scheller untersuchte mehr als 100 Bodenproben auf die Aminosäurenverteilung im Humus, die sogenannte Eiweißqualität. Überraschenderweise fand er sowohl in Ackerböden als auch in Wiesen- und Waldböden ein sehr ähnliches Aminosäuremuster, das sich von den Aminosäurenmustern im Laubabfall oder in den Wurzeln landwirtschaftlicher Kulturpflanzen unterscheidet. Das heißt, das typische Aminosäurenmuster entsteht erst im Boden durch Umbau des Ausgangsmaterials - Humus ist eine typische Neubildung des Bodens. Die dunkle Farbe und die vielen aromatischen Substanzen erklärt Scheller aus der Maillardreaktion. Durch die Verbindung von Zuckern und Aminosäuren entstehen dunkel gefärbte aromatische Substanzen, ähnlich der braunen Kruste beim Kuchenbacken. Den Stickstoff im Stallmist kann man nicht wie Mineraldünger handhaben, nur ca. 10% werden nach Untersuchungen von Stein-Bachinger im ersten Jahr verfügbar, der Rest wird im Humus eingebaut. Er löst im Boden ganz andere Wirkungen aus als Mineraldünger. Ein Teil der Mikroorganismen benötigt z. B. Aminosäuren, um wachsen zu können.

 

Leguminosen und Stallmist: den Eiweißumsatz im Boden fördern
  Aus dem einheitlichen Aminosäurenmuster und der Tatsache, dass ca. 50% des Bodenstickstoffs in Eiweißformen eingebunden sind, folgert Scheller, dass man für den Humusaufbau dem Boden Eiweiß zuführen muss. Nun ist aus zahlreichen Versuchen bekannt, dass Stallmist humusaufbauend wirkt. Nach Untersuchungen von Scheller an zahlreichen Stallmistproben ist Stallmist in erster Linie ein Eiweißdünger. Bis ca. 70% seines Gesamtstickstoffs liegen in Aminosäuren eingebunden vor. Deshalb wirkt er humusaufbauend. Als weitere wichtige Quelle für die Eiweißzufuhr zum Boden nennt Scheller die Wurzelrückstände von Feldfutterleguminosen. Auch deren Humus aufbauende Wirkung ist aus vielen Feldversuchen bekannt. Luzerne, Rotklee, Wicken haben nicht nur mehr Wurzelmasse als Gräser, sondern auch einen drei- bis fünffachen Eiweißgehalt in den Wurzeln. Durch ihren Anbau wird der Eiweißumsatz im Boden vervielfacht und damit auch der Humusaufbau verstärkt. Aus Zufuhr und Abbau von Eiweiß stellt sich im Boden ein Gleichgewicht ein. Fallen der Anbau von Feldfutterleguminosen und die Stallmistdüngung weg, dann sinkt zwangsläufig der Humusgehalt auf eine niedrigeres Gleichgewichtsniveau, wie das allgemein in der Landwirtschaft der Fall ist. Scheller betont, dass Gründüngung im Gegensatz zu Stallmist und Wurzeleiweiß den Bodenstickstoff mobilisiert.

 

Die Präparate wirken auf den Eiweißstoffwechsel und auf den Humusaufbau
  Der stoffliche Träger des Lebens ist in erster Linie das Eiweiß. Die Ergebnisse aus dem Darmstädter Düngungsversuch und dem DOK-Versuch zeigen, dass die Stallmistdüngung den Bodenstoffwechsel verbessert. Die biologisch-dynamischen Präparate verbessern diese Wirkung des Stallmistes noch. Es wird weniger Eiweiß abgebaut und mehr in den Humus eingebaut. Scheller schätzt, dass die Präparate so wirken, als hätte man zusätzlich Mist von 0,8 GVE/ha. Diese bessere Bodenfruchtbarkeit setzt sich nach den Untersuchungen von Ursula Balzer-Graf bis in die Ernteprodukte hinein fort. Schellers These: je besser der Eiweißstoffwechsel im Boden, desto besser die Bodenbelebung und desto höher die mit der Kupferkristallisation erfassbare Produktqualität.
  Dieses neue Verständnis des Humus wäre ein Beispiel dafür, dass sich die Wissenschaft in Phasen weiterentwickelt: Nur den Kohlenstoffumsatz zu beschreiben reicht heute zum Verständnis nicht mehr aus. Erst mit der richtigen Frage und einem teuren Aminosäureanalysator kann man das Phänomen greifen und darüber hinaus bekannte Erscheinungen plötzlich auch von der biochemischen Seite erklären.

 

Forschen ist nicht genug - man muss auch darüber sprechen
  Die Ergebnisse seiner Arbeit stellt er in zahlreichen Vorträgen und Seminaren Öko-Landwirten aller Richtungen vor. Sie finden ihre Erfahrungen bestätigt oder kommen auf neue Gedanken - für Scheller ist das ein Praxistest für neue Ergebnisse und Anregung für die Forschung. Seit 1998 hat er sein Tätigkeitsfeld auch nach Brasilien ausgedehnt und Kontakt mit dem Instituto Biodinamico aufgenommen. Mit der Bodenkundlerin Professor Ana Primavesi steht er schon länger in Kontakt und würde gerne von ihrer Erfahrung lernen. Das andere Klima und die anderen Bodenverhältnisse sind für ihn eine Herausforderung. Er möchte seine Erfahrungen über Pflanzenernährung auch in den tropischen Bereich hinein erweitern.
  Mit seinem Fortbildungsangebot geht er über die reinen Düngungsfragen hinaus: Wie finde ich als Landwirt die richtige Entscheidung, wie kann ich die Rhythmen in den Stoffwechselprozessen im Boden erkennen und besser handhaben? Das war eine Frage, die ihm oft gestellt wurde. Daher beschäftigt er sich seit einigen Jahren mit Managementfragen in der Landwirtschaft - auch hier mit einem eigenen Ansatz, kombiniert aus Erfahrung, Erkenntnistheorie und der Beobachtung, wie betriebliche Entscheidungen bei erfolgreichen Landwirten gefällt werden. Für Managemententscheidungen in der Landwirtschaft sieht Scheller zwei Entwicklungsrichtungen: Zum einen Expertensysteme, die mit statistischen Mittelwerten arbeiten, zum anderen die Weiterentwicklung menschlicher Fähigkeiten wie z.B. Intuition, sowohl bei der Wahrnehmung als auch beim Finden von Entscheidungen, um den individuellen Anforderungen eines Betriebes gerecht zu werden. Das interessiert sogar konventionelle Landwirte - im vergangenen Winter wurden Managementseminare mehr nachgefragt als Seminare über Stickstoff.
  Im vergangenen Jahr verfasste er Fortbildungsunterlagen zur Pflanzenernährung für Berater im ökologischen Landbau im Rahmen eines EU-Projektes. Den Bodenzustand stets im Auge und die dazugehörenden Zahlen im Bewusstsein, das sollte heute selbstverständlich sein für den Öko-Landwirt: Alle drei Jahre die löslichen Grundnährstoffe Kalium, Phosphor und die pH-Werte anhand von Mischproben jeden Feldschlags überprüfen zu lassen, ermöglicht es, nach einiger Zeit abzuschätzen, ob die aktive Nährstoffmobilisierung auf den eigenen Feldern funktioniert. Bodenbilanz statt Feldbilanz nennt Scheller das.

Abb. 3: ob Diplomand oder Praktiker - der Rat des Wissenschaftlers ist gefragt

  Die Geschichte der Pflanzenernährung ist seiner Ansicht nach noch nicht zu Ende geschrieben. Es gibt noch so viel zu entdecken, auch wenn der Zeitgeist sich eher der Labor- und Gentechnik als der Landbauforschung zuwendet. Aber geht man vom reinen Nutzenaspekt hin zur Grundlagenforschung, versteht es als eine Art Kommunikation der Pflanzen, kommt man auch mit anderen Disziplinen wieder ins Gespräch, ergeben sich neue Forschungsperspektiven. Nach wie vor mit den Grundlagen der Pflanzenernährung beschäftigt, möchte Scheller sich zukünftig mehr dem Stoffaustausch zwischen Pflanze und Ökosystem, den naturintimen Wechselwirkungen zuwenden, natürlich mit ausgefeilter Analytik. Schließlich gilt hier auf der Erde: Kein Stoff ohne Geist, kein Wirken des Geistes ohne stoffliche Spuren.