Crop rotations with and without legumes: a review

Leguminosen sind im ökologischen Landbau aufgrund ihrer Fähigkeit zur Luftstickstofffixierung unverzichtbar für die Stickstoffversorgung der Ackerkulturen und die Proteinversorgung der Nutztiere. Im konventionellen Anbau bieten Leguminosen die Möglichkeit, die häufig getreideintensiven Fruchtfolgen aufzulockern. Eine der wichtigsten Wirkungen dieses Break-crop-Effekts ist das Durchbrechen des Lebenszyklus von fruchtartenspezifischen Pathogenen und der damit verbundenen Einsparung von Pflanzenschutzmitteln. Die vorliegende Übersichtsarbeit stellt den derzeitigen Stand des Wissens zu Fruchtfolgen mit und ohne Leguminosen zusammen. Dabei werden ackerbauliche, ökologische und ökonomische Wirkungen des Anbaus groß- und kleinkörnig Leguminosenarten als Haupt- oder Zwischenfrüchte bzw. Unter­saaten oder als Komponenten in Gemengen dar­gestellt und bewertet. Der Schwerpunkt liegt dabei auf relevanten Publikationen in wissenschaftlichen Journalen sowie Praxis- und Forschungsberichten der Jahre 2010 – 2020 die in Deutschland oder vergleichbaren klimatischen Bedingungen durchgeführt wurden. Abschließend wird daraus der notwendige Forschungsbedarf für die Themenbereiche Pflanzenbau (konventionell und ökologisch), Pflanzenschutz, Ökonomie, Ökologie und Klimaschutz abgeleitet.In organic farming, legumes are indispensable for the nitro­gen supply of arable crops and the protein supply of livestock due to their ability to fix atmospheric nitrogen. In conventional farming, legumes offer the potential to break the often cereal-intensive crop rotations. One of the most important consequences of the break-crop effect is the interruption of the life cycle of crop-specific pathogens and the associated savings of pesticides. This review summarizes the current state of knowledge on crop rotations with and without legumes. It presents and evaluates the agronomic, ecological and economic effects of the cultivation of large- and small-seeded legume species as main or catch crops, when undersown in other crops, or used as components in mixtures. The focus is on relevant publications in scientific journals as well as practice and research reports published between 2010 and 2020 which were carried out in Germany or under comparable climatic conditions. Finally, essential research needs in the areas of crop production (conventional and organic), crop protection, economics, ecology, and climate protection are identified