Deutschlands ältester Dauerversuch: Karger Boden bremst den Genmix im Roggen

Am Rand des Thaerviertels im Osten von Halle liegt ein Stück Land mit bemerkenswerter Ausdauer. Seit 1878 hat dieser Acker den Ersten Weltkrieg, die NS-Zeit, den Zweiten Weltkrieg und den Fall des Eisernen Vorhangs überstanden – und Jahr für Jahr dasselbe getragen: Winterroggen.

Der „Ewige Roggen“ der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg gilt als ältester Langzeit-Feldversuch Deutschlands. Weltweit ist er nach Angaben der Universität der zweitälteste Düngungsversuch, der noch läuft. Noch ältere Dauerversuche gibt es im englischen Rothamsted. Inzwischen steht die rund 6.000 Quadratmeter große Fläche unter Denkmalschutz.

Und dieser alte Acker ist alles andere als ein Museumsstück. Zuletzt hat er Forschenden geholfen, eine sehr moderne Frage zu beantworten: Was passiert mit dem Erbgut einer Pflanze, wenn ihr dauerhaft Nährstoffe fehlen?

Ein Professor mit langem Atem Angelegt hat den Versuch Julius Kühn (1825–1910). Er war 1862 auf den ersten Lehrstuhl für Landwirtschaft an der Universität Halle berufen worden und gilt als Gestalter des Agrarstudiums an deutschen Universitäten. Sein Versuch von 1878 dreht sich um eine Frage, die bis heute aktuell ist: Wie wirken sich verschiedene Arten der Düngung auf lange Sicht auf Pflanzen und Bodenfruchtbarkeit aus?

Dafür ist das Feld in Parzellen aufgeteilt. Heute gibt es dort eine ungedüngte Parzelle sowie Parzellen mit Stallmist, mit Mineraldünger oder mit beidem – insgesamt sechs Varianten. Auf einer der Stallmist-Parzellen hörte man 1953 bewusst mit dem Düngen auf, um zu beobachten, wie lange die Wirkung nachhält.

83 Jahre lang wuchs auf dem Feld ausschließlich Roggen. 1961 teilten die Forschenden jede Variante in drei Abschnitte: Auf einem geht die Roggen-Monokultur weiter, auf einem zweiten wechseln sich Roggen und Kartoffeln ab, auf dem dritten wächst seitdem Mais.

Ein Boden mit Gedächtnis Was so ein Acker über die Jahrzehnte speichert, ist erstaunlich. Das Agrarmagazin The Furrow berichtete 2020, die Wirkung des Stallmists sei auch nach fast 70 Jahren ohne organische Düngung noch spürbar. Helmut Eißner, damals Leiter der Versuchsstation und seit 2001 für den Versuch zuständig, brachte es auf den Punkt: Der Boden habe ein sehr gutes Gedächtnis. In trockenen Jahren lieferten die Stallmist-Parzellen höhere Erträge, weil organischer Dünger den Boden mehr Wasser halten lässt. Seine zweite Botschaft: Böden lassen sich auf lange Sicht nachhaltig und produktiv nutzen – ob mit mineralischem oder organischem Dünger, sei für den Boden vergleichsweise nebensächlich.

Auch der Mais von 1961 entpuppte sich als Glücksfall. Roggen und Mais binden Kohlenstoff auf leicht unterschiedliche Weise, weshalb ihre Überreste im Boden eine Art chemischen Fingerabdruck hinterlassen. So lässt sich auseinanderhalten, welcher Kohlenstoff vom „neuen“ Mais stammt und welcher vom „alten“ Roggen.

Ein Forschungsteam nutzte das für Laborversuche mit Bodenproben aus Halle; die Studie von John, Ludwig und Flessa erschien 2003. Der Kohlenstoff aus dem Mais machte nur 5 bis 14 Prozent des organischen Bodenkohlenstoffs aus, aber 42 bis 79 Prozent des Kohlendioxids, das die Bodenproben abgaben. Der jüngere Kohlenstoff wurde also um ein Vielfaches schneller abgebaut als der ältere. Genau solche Daten braucht es, wenn wir verstehen wollen, wie lange Böden Kohlenstoff festhalten. Eine Fachveröffentlichung von 2008, die den Ewigen Roggen als Beispiel nimmt, kommt zu dem Schluss: Langzeitversuche wie dieser helfen, Landnutzung und Folgen des Klimawandels besser zu bewerten.

Was karger Boden mit den Genen macht Eine der jüngsten Erkenntnisse vom Acker kommt aus der Genetik. Forschende des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben und der Universität Halle haben dort untersucht, wie Roggen sein Erbgut neu kombiniert. Die Studie erschien im Herbst 2025 im Fachjournal New Phytologist.

Zum Hintergrund: Wenn eine Pflanze Pollen bildet, tauschen die Chromosomen von Mutter- und Vaterseite Stücke miteinander aus. Fachleute nennen das Rekombination. So entstehen neue Kombinationen von Erbanlagen – der Rohstoff, aus dem Züchtung neue Sorten macht. Erstautorin Christina Wäsch vergleicht das mit einem Kartenspiel: „Wenn die Karten nur halbherzig gemischt werden, entstehen weniger neue Kombinationen.“

Für die Frage nach dem Einfluss von Nährstoffmangel war der Ewige Roggen ideal. Dort hat sich laut Studie über rund 145 Jahre ein Mangel an Haupt- und Spurennährstoffen aufgebaut, der entsprechend stabil ist. „Das Areal war für die Untersuchung besonders gut geeignet“, sagt Steven Dreissig, Leiter der Arbeitsgruppe Pflanzliche Reproduktionsgenetik am IPK. Zum Vergleich wuchsen Pflanzen auf gedüngten Flächen.

Der Aufwand war beachtlich. Das Team baute eine bunte Mischung aus 1.000 Roggen-Herkünften aus der IPK-Genbank an, dazu eine moderne Zuchtsorte. Von 584 Pflanzen wurden insgesamt 3.136 einzelne Pollenkerne genetisch ausgelesen. In dieser Größenordnung sei das erstmals direkt in den Pollen gelungen, teilt das IPK mit.

Weniger gemischt, aber nicht bei allen Das Ergebnis: Unter Nährstoffmangel tauschten die Chromosomen im Schnitt etwa 8 Prozent seltener Stücke aus. Bei der vielfältigen Genbank-Mischung waren es rund 12 Prozent. Die moderne Zuchtsorte blieb dagegen relativ stabil – bei ihr war der Unterschied statistisch nicht sicher nachweisbar. Alte Sorten und Wildformen reagierten nach Angaben des IPK sehr empfindlich auf den Mangel.

Spannend ist auch, wie die Pflanzen das steuern. Einen einzelnen Hauptschalter gibt es nicht. Stattdessen wirken viele kleine Regionen im Erbgut zusammen, und je nach Bedingung sind es zum Teil andere. Welche Gene genau dahinterstecken, ist oft noch unbekannt.

Warum das eine gute Nachricht ist Wer weiß, wie Pflanzen ihre Gene unter Stress neu sortieren, kann das künftig vielleicht gezielt nutzen. Dreissig sieht darin einen Weg, schneller widerstandsfähigere Nutzpflanzen zu entwickeln. Noch ist das Grundlagenforschung – aber eine mit klarer Richtung.

Und dann ist da noch die Geschichte hinter der Geschichte: Julius Kühn konnte von DNA-Sequenzierung nichts ahnen. Trotzdem liefert sein Acker fast 150 Jahre später genau die Bedingungen, die moderne Genetik braucht. Die Uni Halle stellt Ertrags- und Bodendaten des Versuchs inzwischen frei zugänglich online. Manchmal ist die beste Investition in die Zukunft einfach: dranbleiben.