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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

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