Konservierende Bodenbearbeitung
Konservierende Bodenbearbeitung
Konservierende Bodenbearbeitung
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Erosionsvermeidung durch<br />
pfluglose <strong>Bodenbearbeitung</strong><br />
Dr. Walter Schmidt<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Gliederung<br />
• Erosionsschutz auf Ackerflächen – Handlungsbedarf<br />
• Wassererosionsmindernde Wirkung von<br />
konservierender <strong>Bodenbearbeitung</strong> und Direktsaat<br />
• Grundlagen zur dauerhaften Anwendung der<br />
konservierenden <strong>Bodenbearbeitung</strong> und Direktsaat<br />
• Schlussfolgerungen und Ausblick<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Handlungsfeld<br />
Minderung bzw. Verhinderung der Wassererosion<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie<br />
F. Arnold
Gründe für dringenden Handlungsbedarf im<br />
Bereich Erosionsschutz (Auswahl):<br />
• Erhalt des Produktionsfaktors Boden<br />
• Vermeiden von Schäden außerhalb von Ackerflächen<br />
• Umsetzung gesetzlicher Anforderungen<br />
-> BBodSchG<br />
-> Cross Compliance<br />
-> EU-Wasserrahmenrichtlinie<br />
-> FFH-Richtlinie<br />
-> EU-Bodenschutzrichtlinie….<br />
• Anpassung an Klimawandel<br />
-> Zunahme erosiver Starkregenereignisse<br />
-> Zunahme von Trockenperioden<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie in<br />
Sachsen<br />
Hauptprobleme der Landwirtschaft in Sachsen hinsichtlich<br />
Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie sind die<br />
diffusen Stoffeinträge in Grundwasser und Oberflächen-<br />
gewässer, v. a.:<br />
► Nitratauswaschung<br />
► P – Einträge in Oberflächengewässer<br />
� vor allem durch Bodenerosion<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Vermeiden der P-Einträge in Oberflächengewässer<br />
Foto: Dr. Strobel -LfA<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Nutzen des Erosionsschutzes<br />
• Erhalt der Ertragsfähigkeit der<br />
Ackerfläche.<br />
• Kein Verlust von Nährstoffen durch<br />
Bodenabtrag.<br />
• Keine externen Schäden durch<br />
Schlammabspülungen.<br />
• Verminderung der Nährstoffbelastung<br />
von Gewässern.<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Hauptursache der Wassererosion auf Ackerflächen:<br />
Oberflächenverschlämmung durch Bodenkrümelzerfall und<br />
dadurch gehemmte Wasserversickerung<br />
Bild LfL Bayern<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Schutz der Bodenoberfläche vor<br />
Wasserund Winderosion:<br />
Mulchauflage und Stabilisierung der Bodenkrümel<br />
Wirksamste Maßnahme:<br />
Dauerhaft konservierende<br />
<strong>Bodenbearbeitung</strong>/Direktsaat<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Effekte der konservierenden <strong>Bodenbearbeitung</strong> und<br />
Direktsaat im Hinblick auf Wassererosionsminderung<br />
im Vergleich zu gepflügten Flächen:<br />
•<br />
•<br />
•<br />
Stabile, wenig verschlämmende Bodenstruktur<br />
durch höhere Aggregatstabilität bei gleichzeitiger<br />
Mulchbedeckung.<br />
Mehr Makroporen durch Steigerung des<br />
Regenwurmbesatzes.<br />
Erhalt der höheren Makroporendichte und<br />
Makroporenkontinuität durch Pflugverzicht.<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Gehalt an organischer Substanz, mikrobielle Biomasse und<br />
relative Aggregatstabilität in Abhängigkeit von der<br />
<strong>Bodenbearbeitung</strong> (Sächs. Lößhügelland, Bodenart Ut4)<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie<br />
Pflug Konservierend<br />
Org. Substanz (0-5 cm) [%] 1,6 2,1<br />
Mikrobielle Biomasse [μg*g -1 TS] 260 532<br />
Relative Aggregatstabilität 100 110<br />
(Nitzsche, 2000)
Regenwürmer [Ind. / m²]<br />
400<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
Regenwurmabundanz in Abhängigkeit von der<br />
<strong>Bodenbearbeitung</strong><br />
Regenwürmer (gesamt) Regenwürmer (tiefgrabende Arten)<br />
Pflug<br />
Kons.-L.<br />
Kons.<br />
Direkt<br />
Anektische Regenwürmer [Ind. / m²]<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie<br />
0<br />
Pflug<br />
Kons.-L.<br />
Kons.<br />
Direkt<br />
(Krück, 2000)
Wirkungen von Regenwürmern<br />
….sie erzeugen stabile<br />
Bodenkrümel<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie<br />
….sie erzeugen viele<br />
große Poren<br />
Verbesserung der Wasserversickerung
Folgewirkungen hoher biologischer Aktivität<br />
in der Ackerkrume<br />
�<br />
hohe Aggregatstabilität<br />
geringe Verschlämmung<br />
verminderte Wassererosion<br />
�<br />
Voraussetzung:<br />
Belassen von Mulchmaterial an der Bodenoberfläche<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Wasserinfiltration und Bodenabtrag auf gepflügter<br />
und langjährig konservierend bearbeiteter Fläche<br />
(Sächsisches Lößhügelland, Niederschlag: 38 mm in 20 Minuten)<br />
Infiltration [mm]<br />
2,0<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0,0<br />
Pflug<br />
Konservierend<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
16<br />
17<br />
18<br />
19<br />
20<br />
(Nitzsche, 2000)<br />
Beregnungsminute<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie<br />
Infiltrationsraten<br />
Pflug: 55 %<br />
Konservierend: 93 %<br />
Bodenabtrag<br />
Pflug: 246 g/m²<br />
Konservierend:<br />
36 g/m²<br />
P-Austragsminderung<br />
durch kons.<br />
BB: ~ 90%
Optimierung Erosionsschutz durch Optimierung der<br />
Wasserinfiltration Beispiel Direktsaat zu Mais<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Infiltration [mm/min]<br />
Sedimentabtrag (g/m²)<br />
2,0<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0,0<br />
1,00<br />
0,80<br />
0,60<br />
0,40<br />
0,20<br />
0,00<br />
Infiltrationsverlauf bei Simulation eines Starkregenereignisses von 38 mm in 20 min<br />
(Direktsaat Mais in Futterroggen)<br />
Infiltration auf Mais-Direktsaatfläche 2007<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21<br />
Beregnungszeit [min]<br />
Freistaat Sachsen<br />
Beregnung 1<br />
Beregnung 2<br />
Beregnung 3<br />
Sedimentabtrag bei Simulation eines Starkregenereignisses von 38 mm in 20 min<br />
(Direktsaat Mais in Futterroggen; 1 g/m² enspr. 10 kg/ha!)<br />
Bodenabtrag auf Mais-Direktsaatfläche 2007<br />
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21<br />
Beregnungszeit [min]<br />
Beregnung 1<br />
Beregnung 2<br />
Beregnung 3<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie<br />
Beregnungsversuch:<br />
38 mm / 20 min<br />
(3 Messwiederholungen)<br />
Vorfrucht: Weidelgras
Warum dauerhaft<br />
Bodenerosion nach einem Gewitter<br />
(Niederschlag: 55 mm/45 min, Sächsisches Lößhügelland)<br />
Pflug<br />
(nach 8 Jahren ohne Pflug)<br />
↓<br />
konservierende <strong>Bodenbearbeitung</strong>?<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie<br />
Dauerhaft<br />
konservierend<br />
↓
Anpassung an Klimawandel<br />
<strong>Konservierende</strong> <strong>Bodenbearbeitung</strong> verbessert das<br />
Wasserangebot auf Ackerflächen, da:<br />
• die Mulchbedeckung die unproduktive Verdunstung<br />
senkt,<br />
• bei starken Niederschlägen das Wasser besser<br />
versickert, wodurch mehr Wasser gespeichert werden<br />
kann.<br />
• durch eine intensivere Durchporung der Unterboden<br />
besser durchwurzelt und erschlossen wird.<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Gemessene Bodenwassergehaltsganglinien konventionell<br />
und konservierend bearbeiteter Böden im Lößhügelland<br />
(Bodenart Ut4, Bodentiefe 20 cm)<br />
rel. Bodenwassergehalt<br />
0,45<br />
0,40<br />
0,35<br />
0,30<br />
0,25<br />
0,20<br />
0,15<br />
0,10<br />
0,05<br />
0,00<br />
Oktober 00<br />
November 00<br />
Pflug 20 cm<br />
Konservierend 20 cm<br />
November 00<br />
Dezember 00<br />
Dezember 00<br />
Januar 01<br />
Januar 01<br />
Januar 01<br />
Februar 01<br />
Februar 01<br />
März 01<br />
Datum<br />
März 01<br />
Freistaat Sachsen<br />
April 01<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie<br />
April 01<br />
Mai 01<br />
Mai 01<br />
Juni 01<br />
Juni 01<br />
Juli 01<br />
Juli 01
<strong>Bodenbearbeitung</strong>sversuch Methau - Erträge in den Jahren<br />
1998 bis 2008 - Mittelwerte aus den 4 Hangpositionen<br />
(ZR: Zuckerrüben, WW: Winterweizen, WG: Wintergerste)<br />
Fruchtart<br />
Variante Ertrag (dt/ha)<br />
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Mittel<br />
ZR Pflug 612 557 720 657 637 516 824 642 675 524 570 630<br />
Grubber* 647 591 685 620 681 547 742 668 759 426 652 638<br />
Dutzi I** 717 661 744 580 670 514 753 673 740 447 652 650<br />
Dutzi II*** 749 623 668 620 703 535 773 680 632 473 660 645<br />
WW Pflug 72 85 77 82 66 60 83 76 74 73 80 75<br />
Grubber* 73 85 69 91 70 60 82 81 73 76 83 77<br />
Dutzi I** 68 86 73 90 70 59 82 84 77 81 81 77<br />
Dutzi II*** 76 91 77 84 66 58 81 78 70 77 73 76<br />
WG Pflug 46 51 70 90 51 50 88 49 50 56 58 60<br />
Grubber* 46 64 76 90 55 58 89 57 58 66 70 66<br />
Dutzi I** 48 63 67 97 56 57 96 62 56 68 79 68<br />
Dutzi II*** 49 57 53 93 51 58 84 62 55 68 68 63<br />
*: Arbeitstiefe: < 10 cm **: Dutzi I: Zinkenrotor, 1 x Krumenbasislockerung in FF-Verlauf *** Dutzi II: Zinkenrotor, 3 x Krumenbasislockerung in FF-Verlauf<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Die Umstellung auf dauerhaft konservierende<br />
<strong>Bodenbearbeitung</strong> und Direktsaat ist nicht nur<br />
der Austausch eines <strong>Bodenbearbeitung</strong>sgerätes.<br />
Es handelt sich um eine Systemumstellung im<br />
Ackerund Pflanzenbau, auf die entsprechend<br />
umfassend reagiert werden muss.<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Anpassungsbedarf bei konservierender<br />
<strong>Bodenbearbeitung</strong> und Direktsaat<br />
- Arbeits- und Forschungsschwerpunkte -<br />
Technischer Bereich (Auswahl)<br />
• Prüfung, Bewertung und Demonstration von <strong>Bodenbearbeitung</strong>stechnik.<br />
• Prüfung, Bewertung und Demonstration neuartiger Mulch- bzw.<br />
Direktsaattechnik.<br />
Acker-/pflanzenbaulicher Bereich (Auswahl)<br />
• Strohmanagement.<br />
• Durchwuchs- und Unkraut-/Ungrasmanagement.<br />
• Krankheits- (z. B. Fusarium, DTR) und Schädlingsmanagement<br />
(z. B. Schnecken, Mäuse).<br />
• Düngungsstrategie und –technik.<br />
• Fruchtfolgegestaltung.<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Erfolgreiches Strohmanagement<br />
bei konservierender <strong>Bodenbearbeitung</strong><br />
Gleichmäßige Strohquerverteilung!<br />
(auf Verteileinrichtung am Mähdrescher achten!)<br />
Kurze Häcksellängen!<br />
(auf Häckslermesser achten!)<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
<strong>Konservierende</strong> <strong>Bodenbearbeitung</strong> -<br />
<strong>Bodenbearbeitung</strong>sgeräte<br />
Grubber Scheibenegge<br />
Geräteauswahl nach Erfordernis und Bodenzustand<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Prüfung und Begutachtung der Bearbeitungstechnik –<br />
Beurteilung des Bearbeitungs-Horizont<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Strategien gegen Weizendurchwuchs<br />
bei konservierender <strong>Bodenbearbeitung</strong><br />
• Keimförderung von Ausfallweizen durch flach mischende<br />
Stoppelbearbeitung sofort nach der Getreideernte (kombiniert mit<br />
Walzengang bei trockenen Bedingungen) mit nachfolgend<br />
mechanischer/chemischer Weizenbekämpfung vor der<br />
Gerstenaussaat.<br />
• Durchwuchsmindernde Fruchtfolgegestaltung:<br />
- z. B. Anbau von Triticale nach Winterweizen,<br />
- Anbau von Sommergetreide nach Winterweizen,<br />
- Anbau von Blattfrüchten nach Winterweizen,<br />
- Winterweizen nach Winterweizen (Krankheitsdruck!)<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Strategie gegen Fusariumbefall<br />
der <strong>Bodenbearbeitung</strong><br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie<br />
bei konservieren-<br />
� Fruchtfolgegestaltung (d. h. möglichst kein Winterweizen<br />
nach Mais)<br />
� Konsequenter Anbau gering anfälliger Weizensorten<br />
nach Maisvorfrucht bzw. in Maisfruchtfolgen.<br />
� Rottefördernde Maßnahmen nach Mais (Mulchereinsatz<br />
und halbkrumentiefe Einarbeitung (0-15 cm) der<br />
Maisreste in den umsetzungsaktivsten Bodenbereich).<br />
� Fungizidbehandlung während Weizenblüte (Witterung<br />
beachten).<br />
� Keine Direktsaat von Weizen nach Mais (-> sehr hoher<br />
Infektionsdruck!).
Schneckenbekämpfung bei konservierender<br />
<strong>Bodenbearbeitung</strong><br />
• Optimales Strohmanagement (kurze Häcksellänge, gleichmäßige<br />
Strohverteilung, flache Stroheinarbeitung durch<br />
Stoppelbearbeitung),<br />
• Störung der Schnecken durch zweite, ergänzende Stoppelbear-<br />
beitung im Herbst,<br />
• Beseitigung von Hohlräumen durch Walzen (z. B. Prismen-,<br />
Cambridgewalzen usw.) nach der Stoppelbearbeitung, Saatbett-<br />
bereitung und der Aussaat,<br />
• Wechsel zwischen Winterung und Sommerung, Abtöten von<br />
Ausfallgetreide und Unkräutern im Herbst (Nahrungsentzug).<br />
• Größere Aussaattiefe bei Raps, Weizen usw.<br />
• Nützlingsförderung (Laufkäfer!) durch dauerhaft konser-vierende<br />
<strong>Bodenbearbeitung</strong>,<br />
• Schneckenkorneinsatz, ggf. Randbehandlungen.<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Mäusebekämpfung bei<br />
konservierender <strong>Bodenbearbeitung</strong><br />
• Förderung der natürlichen Feinde (Greifvögel usw.),<br />
• vielgestaltige Fruchtfolge mit häufigem Wechsel zwischen<br />
Winter- und Sommerfrüchten mit Abtöten von Ausfallgetreide,<br />
-raps sowie Unkräutern im Herbst (Entzug der<br />
Futtergrundlage),<br />
• gute Strohverteilung sowie sorgfältige Stoppelbearbeitung,<br />
• Störung bzw. Zerstörung von Mäusenestern durch<br />
Grubbereinsatz (Arbeitstiefe > 15 cm) zu Winterraps und<br />
Wintergetreide bzw. zu Sommerfrüchten nach<br />
Feldkontrolle,<br />
• Feldrandkontrolle sowie Kontrolle auflaufender Feldbestände<br />
mit Ausbringung von Fraßgiften in Mäuselöcher<br />
(mit Legeflinte).<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Bodengefügeschutz erspart <strong>Bodenbearbeitung</strong><br />
Schutz des Bodens vor gefügezerstörender, infiltrationshemmender<br />
Knetung, Scherung und Verdichtung durch Einsatz von Bandlauf-<br />
werken, Zwillingsbereifung, Reifeninnendruckabsenkung, geringere<br />
Lasteinträge usw.<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Schlussfolgerungen und Ausblick<br />
• Die dauerhaft konservierende <strong>Bodenbearbeitung</strong> (BB)/Direktsaat sind die<br />
wirksamsten Erosions- und Gefügeschutzmaßnahmen mit direkten<br />
Wirkungen für den Gewässer- und Hochwasserschutz sowie zur<br />
Klimafolgenanpassung. Daher werden z. B. in Sachsen diese Anbauverfahren<br />
empfohlen und im Sinne einer umfassenden und dauerhaften<br />
Anwendung gefördert.<br />
• Die konservierende BB muss bezüglich ihrer bodenschützenden und<br />
infiltrationsverbessernden Wirkung optimiert werden. Dazu zählt ihre<br />
dauerhafte Anwendung mit Reduktion der bearbeitungsbedingten<br />
Eingriffsintensität in den Boden bis hin zur Direktsaat.<br />
• Die Neuartigkeit der dauerhaft konservierenden BB und der Direktsaat<br />
erfordert die Optimierung der acker- und pflanzenbaulichen Anbaustrategien<br />
und des Pflanzenschutzes, die Prüfung und Demonstration<br />
neuer Technik uvm.<br />
• Im Vergleich zur Pflugbearbeitung eröffnen die dauerhaft konservierende<br />
<strong>Bodenbearbeitung</strong> und die Direktsaat durch den Verzicht auf arbeitszeitund<br />
energieaufwändige Arbeitsgänge, durch geringere Arbeitstiefen usw.<br />
Kosteneinsparpotenziale.<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!<br />
Weitere Informationen: http://www.smul.sachsen.de/lfulg<br />
Freistaat Sachsen<br />
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie