Bodenwasser bei Direktsaat und Pflug

mweltAndreas Chervet, Lorenz Ramseier und Wolfgang G. Sturny, Amt für Landwirtschaft und Natur des Kantons Bern, Rütti,Bodenwasser bei Direktsaatund PflugCH-3052 ZollikofenPeter Weisskopf und Urs Zihlmann, Agroscope FAL Reckenholz, Eidgenössische Forschungsanstalt für Agrarökologie und Landbau,CH-8046 ZürichMoritz Müller und Roland Schafflützel, Schweizerische Hochschule für Landwirtschaft SHL, CH-3052 ZollikofenAuskünfte: Andreas Chervet, E-Mail: andreas.chervet@vol.be.ch, Tel. +41 (0)31 910 53 38, Fax +41 (0)31 910 53 49ZusammenfassungAuf der Dauerbeobachtungsfläche «Oberacker» am Inforama Rütti in Zollikofen(BE) werden seit 1994 die beiden Anbausysteme «Direktsaat» (DS) und «Pflug»(PF) auf einer tiefgründigen, mittelschweren, grundfeuchten Braunerde miteinanderverglichen. Die im Rahmen der kantonalen Bodenbeobachtung (KABO) zwischen 1999und 2004 durchgeführten bodenphysikalischen Untersuchungen liefern Angaben zumGefügeaufbau, zum Verschlämmungsverhalten und zum Wasserinfiltrationsvermögen desBodens. Zusätzlich wurde der Einfluss der beiden Anbausysteme auf das Matrixpotentialund den volumetrischen Wassergehalt beziehungsweise auf das Abtrocknungsverhaltendes Bodens während der Vegetationsperiode erfasst.Es wurde festgestellt, dass der Wasserhaushalt vor allem im ungelockerten, meist mitPflanzenresten bedeckten Oberboden des Systems DS kleineren Schwankungen unterworfenist als beim System PF. Eine kleinere Evapotranspirationsrate im System DS führtzu geringerem Bodenwasserverlust, was mit einer höheren Trockensubstanzproduktionder Pflanzenbestände in Verbindung gebracht werden kann.In der pflanzenbaulichen Produktionversuchen die Landwirtedie standortspezifischen Voraussetzungenmit Hilfe geeigneteranbautechnischer MassnahmenKasten 1: Systemvergleich OberackerIm Ackerbau müssen vermehrt extensive, konservierende Bodenbearbeitungssystemein die Praxis umgesetzt werden, um dieBodenfruchtbarkeit auf lange Sicht sicherzustellen (SchweizerischeEidgenossenschaft 1983) und die Wirtschaftlichkeit zuverbessern. Im August 1994 wurde am Inforama Rütti in ZollikofenBE ein Versuch angelegt, in welchem die Vor- und Nachteile,inklusive mögliche Problemlösungen, eines DirektsaatundPflugsystems aufgezeigt werden sollten (Abb. 1).Dieser als Streifenversuch angelegte Vergleich ohne Wiederholungenliegt auf einer tiefgründigen, grundfeuchten Braunerdemit einem Tonanteil von 15 % und einem Humusgehalt von 3 %(Chervet et al. 2001). Sechs nebeneinander liegende Fruchtfolgeparzellenà 14 Aren werden je zur Hälfte direkt bestellt beziehungsweisegepflügt. Die aktuelle Fruchtfolge, wie sie auch aufeinem viehlosen Ackerbaubetrieb möglich ist, lautet: Silomais- Wintergerste/GD - Zuckerrüben - Winterweizen/GD - Sommer-Eiweisserbsen/GD - Winterroggen/GD (GD = Gründüngung).Betreut wird die Demonstrationsfläche von der Abteilung Strukturverbesserungenund Produktion des Kantons Bern (ASP) undvom Inforama Rütti. Neben agronomischen Erhebungen werdenbodenphysikalische, -biologische und -chemische Parameter erfasst.Ein Teil der Untersuchungen wird von der SchweizerischenHochschule für Landwirtschaft (SHL) in Zollikofen und von derAgroscope FAL Reckenholz in Zürich durchgeführt.Dies ist die vierte Veröffentlichung einer mehrteiligen Artikelserie,mit der in loser Folge über den Systemvergleich Oberackerinformiert wird.Zwischen Aussaat und Ernte derKulturen Silomais und Zuckerrübestmöglichauszunutzen. Dienachhaltige Nutzung der natürlichenRessourcen Boden, Wasserund Luft muss mit einer kostengünstigenErzeugung qualitativhochwertiger Produkteeinhergehen. Insbesondere dieWechselbeziehung zwischen Bodenund Wasser ist bei der gleichzeitigenOptimierung beiderZiele von besonderem Interesse,da mit hohen Erträgen das Wasserangebotzum limitierendenWachstumsfaktor werden kann.Am Standort Inforama Rütti inZollikofen, in einer für AckerundFutterbau begünstigten Zone(Klimaeignung A3), wurde derEinfluss der zwei Anbausysteme«Direktsaat» (DS) und «Pflug»(PF) auf den Gefügeaufbau undBodenwassergehalt in der Zeitperiode1998 bis 2005 eingehenduntersucht (Kasten 1).MethodenBei einem Matrixpotential vonrund 60 hPa wurden jeweils jährlichvon 1999 bis 2004 im Frühjahrauf zwei mit einer Gründüngungbepflanzten Fruchtfolgeparzellenvor der Silomais- beziehungsweiseZuckerrübensaat in neunfacherWiederholung ungestörteZylinderproben entnommen (Volumen:100 cm 3 ). Die Probenentstammen den Bodentiefen 10bis 15 cm und 35 bis 40 cm. Siewurden im Labor wassergesättigtund über die Druckstufen pF 1,8(im Unterdruck-) beziehungsweisepF 3,0 und pF 4,2 (im Überdruckverfahren)entwässert (Kasten2); nach der anschliessendenOfentrocknung erfolgte die Bestimmungder Lagerungsdichte(KABO Bern 1996).Aus denselben Bodentiefen wurdejährlich auf den für Silomaisund Zuckerrüben vorgesehenenFruchtfolgeparzellen eine lockereBodenprobe zur Bestimmungder Perkolationsstabilitätentnommen. Nach dem sorgfältigenZerkleinern der grösstenErdschollen von Hand wurdendie Proben luftgetrocknet und anschliessendauf ein bis zwei mmgesiebt. In siebenfacher Wiederholungwurden je zehn Grammder Aggregate in Glasröhrchengefüllt, durch welche währendzehn Minuten entionisiertesWasser mit einer konstantenDruckdifferenz von 20 cm Höheperkolierte (Siegrist 1995).Mittels Einfachring-Infiltrometerwurden - zum Zeitpunkt der Probenahmeder lockeren und ungestörtenBodenproben - in neunfacherWiederholung Wasserinfiltrationsmessungenim Feld durchgeführt(KABO Bern 1996).162 AGRARForschung 13 (4): 162-169, 2006AGRARForschung

Tab. 1. Bodenphysikalische Parameter der Dauerbeobachtungsfläche Oberacker, Rütti-Zollikofen.Aufgeführt sind die Mittelwerte von sechs Parzellen und die statistisch gesichertenUnterschiede. Probenahmen: Frühjahr 1999 bis 2004 bei ca. 60 hPa Matrixpotenzial.Parameter / Bodentiefe Mittelwert der Mediane Anzahl statistischvon sechs Parzellen gesicherterUnterschiede 1zugunsten vonAnbausystem DS PF DS PFPorenvolumen 2 [Vol.%] 10 bis 15 cm BodentiefeGesamtporenvolumen 45,2 47,1 - 3Grobporenvolumen (pF 0,0 bis 1,8) 11,0 13,2 - 2Volumen der groben Mittelporen (pF 1,8 bis 3,0) 7,5 7,2 2 1Volumen der feinen Mittelporen (pF 3,0 bis 4,2) 13,7 14,7 - 2Feinporenvolumen (pF 4,2 bis ofentrocken) 13,1 12,1 1 -Porenvolumen 2 [Vol.%] 35 bis 40 cm BodentiefeGesamtporenvolumen 43,4 42,1 1 -Grobporenvolumen (pF 0,0 bis 1,8) 15,5 13,9 1 -Volumen der groben Mittelporen (pF 1,8 bis 3,0) 6,3 6,0 1 -Volumen der feinen Mittelporen (pF 3,0 bis 4,2) 10,7 10,8 1 -Feinporenvolumen (pF 4,2 bis ofentrocken) 10,3 11,0 - -Lagerungsdichte 2 [g/cm 3 ]10 bis 15 cm Bodentiefe 1,447 1,395 - 235 bis 40 cm Bodentiefe 1,515 1,550 1 -Perkolationsstabilität 3 [g Wasser/10 Minuten]10 bis 15 cm Bodentiefe 1265,2 1101,3 4 135 bis 40 cm Bodentiefe 429,5 519,2 3 7Wasserinfiltration 3 [mm/h] 29,2 9,5 5 -1Die statistische Auswertung erfolgte mittels gekerbten Box-and-Whiskers Diagrammen (Polasek 1994).Man spricht von statistisch gesicherten Unterschieden, wenn sich die Kerbenintervalle von zwei verglichenenStichproben nicht überschneiden;26 statistisch gesicherte Unterschiede sind möglich (jede Parzelle wurde einmal beprobt);312 statistisch gesicherte Unterschiede sind möglich (jede Parzelle wurde zweimal beprobt).Abb. 3. In beiden Anbausystemen- Direktsaat(rechts), Pflug (links)- wird jeweils dieselbe(Einzelkorn-) Direktsämaschineeingesetzt, um sovergleichbare Bestandesdichtenzu erhalten.ten bei den feinen Mittelporen imSystem PF.PerkolationsstabilitätIm Durchschnitt lassen die luftgetrocknetenAggregate aus demOberboden in zehn Minutenüber 50% mehr Wasser perkolierenund sind deshalb stabiler alsdiejenigen aus dem Unterboden(Tab. 1). Beim SystemvergleichDS versus PF ist die Stabilität derOberbodenaggregate im SystemDS um 16 % grösser; bei den Unterbodenaggregatenhingegen istdie Stabilität im System PF etwaim selben Ausmass grösser.Die Perkolationsstabilität ist engmit dem Gehalt an organischerSubstanz korreliert (Autorenkol-horizonten kaum Unterschiedezwischen DS und PF festgestellt.Durchwegs ist in beiden Systemeneine tendenzielle Abnahmeder jeweiligen durchschnittlichenVolumenanteile vom Ober- zumUnterboden erkennbar - am stärkslektivAUL 2003). Im System PFwerden die Pflanzenreste - unabhängigvon der Aktivität des Bodenlebens- durch die wendendeBodenbearbeitung periodischbis in eine Tiefe von 25 cm untergepflügt;nach erfolgtem biologischemAbbau ist der Humusdeshalb über den ganzen Bearbeitungshorizontverteilt. Demgegenüberwerden im System DS die aufder Bodenoberfläche liegendenPflanzenreste einzig von den Bodenlebewesenin den Boden hineingezogen, umgesetzt und mitmineralischer Feinerde vermischt.Die organische Substanz wird indiesem System dort angereichert,wo das Bodenleben am aktivstenist, nämlich in der obersten Bodenschicht(Rauber 2005).Die hohen Werte der Perkolationsstabilitätim Oberboden derbeiden Systeme lassen insbesonderein Verbindung mit der meistvorhandenen schützenden Schichtvon Pflanzenresten im System DSauf einen sehr guten Schutz vorVerschlämmung schliessen (siehedazu auch Siegrist 1995).Da die Aggregate aus dem Oberbodennicht unmittelbar unter derBodenoberfläche entnommenwurden, sondern der Schicht von10 bis 15 cm Bodentiefe entstammen,liegt die Vermutung nahe,dass im System DS der Schutz ander Oberfläche noch höher ist alses die dargestellten Zahlen belegen(siehe Abb. 3 und 4).WasserinfiltrationDie über alle Parzellen gemitteltenWasserinfiltrationsratenbelegen, dass im System DSdas Wasser rund dreimal schnellerinfiltriert als im System PF(Tab. 1). Dadurch geht dem unbearbeitetenBoden währendStarkniederschlagsereignissenweniger Wasser durch Oberflächenabflussverloren. Zwischenden Infiltrationsraten und denGrobporenvolumina wurde imSystemvergleich DS versus PFkeine Korrelation gefunden.164 AGRARForschung

Durch die mechanische Bodenlockerungwerden im System PFdie über längere Strecken Wasserleitenden Regenwurmgänge(grobe Gröbstporen > 128 μm)regelmässig zerstört, und es könnensich im und unter dem Bearbeitungshorizontmehrere unterschiedlichstark ausgeprägteSchichten bilden (z. B. verdichteterUnterboden, Schmierschichtauf dem Furchengrund, «Strohmatratze»,Bearbeitungsschichtder eingesetzten zapfwellengetriebenenEggen, Verschlämmungan der Bodenoberfläche).Damit ist die Kontinuität der grobenGröbstporen meist so starkgestört, dass ein rasches Ableitendes Wassers in tiefere Schichteneingeschränkt ist. Zusätzlichwird durch jeden mechanischenBodenlockerungseingriff dieRegenwurmpopulation stark beeinträchtigt(Maurer-Troxler etal. 2005). Insbesondere grosseRegenwurm-Arten wie zumBeispiel der Lumbricus terrestrissterben nach Verletzungenvermehrt ab. Dadurch werdenweniger neue Wasser leitendeGänge gegraben.Im ungestörten Boden des SystemsDS hingegen sind die beschriebenenSchichtungen kaumfestzustellen, und dank der grossenRegenwurmpopulation kanndas Wasser durch die jahrelangstabilen Gänge bis in die tiefenBodenschichten infiltrieren.Durch die an der Bodenoberflächeliegenden Pflanzenreste unddie erhöhte Perkolationsstabilitätder Oberbodenaggregate bestehtein hoher Verschlämmungsschutz.Allenfalls nicht mehr bewohnteRegenwurmgänge werdenselten mit Feinerde verstopftund behalten so ihre Funktionsfähigkeitüber lange Zeit (Abb. 5).MatrixpotentialJe mehr ein Boden austrocknet,desto tiefer ist sein Matrixpotential.Anhand des Matrixpotentialskönnen indirekt Rückschlüsseüber die Pflanzenverfügbarkeitdes Bodenwassers gezogenwerden. Der Einsatzbereich derMessinstrumente ist bei -700 hPaerreicht, wo dem Boden nahezualles leicht pflanzenverfügbareWasser entzogen ist.Der Verlauf des Matrixpotentials- dargestellt sind in den zweioberen Flächengrafiken der Abbildung6 die Mittelwerte derdreimal wöchentlich erfassten,linear tiefen- und zeitextrapoliertenMediane von vierfachwiederholten Messungen aus10, 25, 50 und 87 cm Bodentiefe- unterliegt in beiden Anbausystemendenselben Gesetzmässigkeiten:Das Matrixpotentialwird nach Niederschlägen(Abb. 6, Säulengrafik oben) steigenbeziehungsweise währendTrockenphasen im Hochsommersinken. Bei grossem Wasserentzugder Kulturpflanze (d. h. beigrosser Transpirationsleistungin Phasen hoher Trockensubstanzbildung- beim Silomais abJuli) ist das Matrixpotential tief.Die in den beiden oberen Flächengrafikender Abbildung 6- insbesondere im Hochsommer- grösseren weissen Zonen beimSystem PF lassen darauf schliessen,dass die Pflanzen in diesemSystem in Trockenphasen vergleichsweisemehr unter Wasserstressleiden als bei DS, da dieinterzeptionistische Wirkung derMulchschicht fehlt. Der schnellestalaktit- respektive stalagmitartigeAusgleich des Matrixpotentialsnach Niederschlägen vonMitte August ist charakteristischfür das System DS mit seiner hohenWasserinfiltrationskapazitätund dem kapillaren Aufstieg. Dieausgeprägte Porenkontinuitätbegünstigt den vertikalen Wassertransport.Das durchschnittlich höhere Matrixpotentialim Boden des SystemsDS lässt sich am Matrixpotentialunterschiedzwischen denbeiden Systemen an den vorwiegendgelb und rötlich gefärbtenZonen in der untersten Flächengrafikvon Abbildung 6 erkennen- hier wird die Differenz jedeseinzelnen extrapolierten Matrixpotential-Wertesder Systeme DSund PF aus den beiden oberenFlächengrafiken dargestellt. In25 cm Bodentiefe wird das einsickerndeNiederschlagswasser imSystem PF zeitweise von einemVerdichtungshorizont (Pflugsohle)gestaut, was an den blau gefärbtenZonen zu erkennen ist.VolumetrischerBodenwassergehaltDer über sechs Jahre gemitteltevolumetrische Bodenwassergehalt- dargestellt sind in denzwei oberen Flächengrafiken derAbbildung 7 die Mittelwerte derdreimal wöchentlich erfassten,tiefen- und zeitextrapoliertenMediane von vierfach wiederholtenMessungen der Bodentiefen5, 20, 35, 50, 65, 80 und 95cm - nimmt im Sommer in beidenAnbausystemen parallel zurzunehmenden Transpirationsleistungdes wachsenden Maisbe-Abb. 4. Schutzwirkungvor Verschlämmungbeieiner permanentenBodenbedeckungdurch Pflanzenrestezwischen den Reiheneines Zuckerrübenbestandes(oben:Direktsaat, hoherSchutz; unten: Pflug,kaum Schutz).165AGRARForschung

Bodentiefe [cm]Abb. 5. In der Pflugparzellewird die überlockerteAckerkrumeinsbesondere bei denÜberfahrten anlässlichder Saat undHerbizidbehandlungverdichtet und dieInfiltrationsleistungdes Bodens markanteingeschränkt. (Foto:F. Thomas, FarmingCommunication,Frankreich)Planzenverfügbarkeit3.6.10.6.standes stetig ab. Die Sommerniederschläge(Abb. 7, Säulengrafikoben) vermögen das durchdie Trockensubstanzproduktionder Pflanzen ausgelöste Wasserdefizitim Oberboden nicht auszugleichen,und die Bodenwasserreservenwerden sukzessiv17.6.24.6.1.7.8.7.15.7.22.7.aufgebraucht (erkennbar in denzwei oberen Flächengrafiken derAbbildung 7 an den heller werdendenZonen ab Mitte Juli).29.7.5.8.August)12.8.19.8.NiederscIm System PF werden die Pflanzenresteuntergepflügt und dieBodenoberfläche nach dem Eingriffmarkant vergrössert. Dadurchverflüchtigt sich durchEvaporation das Bodenwasserder obersten Bodenschicht leichterin die Atmosphäre. Der markanteWechsel vom überlockertenOberboden zu einer leicht dichtergelagerten Schicht unterhalb desPflugfurchengrundes ist verbundenmit einer Zunahme des volumetrischenWassergehaltes (erkennbarin den zwei oberen Flächengrafikender Abbildung 7 anden dunklen, fast horizontal verlaufendenund nach rechts hellerwerdenden Zonen zwischen 25und 45 cm Bodentiefe).Im System DS hingegen verhinderndie ungelockerte Bodenoberflächeund die an der Bodenoberflächeliegenden Pflanzenresteeine starke Evaporation, was zueinem selteneren Austrocknender obersten Bodenschicht undzu einem höheren Wassergehaltin den tiefer liegenden Bodenschichtenführt. Die während derganzen Messperiode kaum abnehmendenWasserreserven imUnterboden belegen die hoheWasserrückhaltefähigkeit diesesSystems.DifpflanzenverfügbarleichtpflanzenverfügbarpflanzenverfügbarversickerndÜberstaugröss 600600400200-200-400-600-800gröss -8003.6.PflugDirektsaat10.6.17.6.24.6.1.7.8.7.15.7.22.7.29.7.5.8.August)Abb. 6. Dauerbeobachtungsfläche Oberacker, Rütti-Zollikofen. Matrixpotential des Bodens.Dargestellt sind der Niederschlag (Säulengrafik oben; Wetterstation Inforama Rütti), die Matrixpotential-Diagrammevom Pflug- und vom Direktsaatsystem (Flächengrafiken Mitte) sowie dasMatrixpotentialdifferenz-Diagramm (Flächengrafik unten) während des Maiswachstums (Zeitperiode:3. Juni bis 20. August; Mittelwerte der Jahre 1998, 1999, 2000, 2003, 2004 und 2005).12.8.19.8.Bodentiefe [cm] Bodentiefe [cm]Dass der volumetrische Bodenwassergehaltim System DS meistenshöher ist, kann mit demWassergehaltsunterschied aufgezeigtwerden. Dargestellt ist inder untersten Flächengrafik vonAbbildung 7 die Differenz jedeseinzelnen interpolierten Wassergehalts-Wertesder beiden SystemeDS und PF, erkennbar anden mehrheitlich gelb und rötlichgefärbten Zonen. Im SystemPF führt die höhere Evaporationdes unbedeckten Bodens zusammenmit geringeren Infiltrationsraten,dadurch vermehrtemOberflächenabfluss sowie einem«Kochplatteneffekt» (das Niederschlagswasserdringt unmittelbarnach dem Aufprall aufdie Oberfläche nicht in den Bodenein und kann deshalb wiedervon der Bodenoberflächeverdampfen) zu einem verstärk-166 AGRARForschung

Bodentiefe [cm]Bodentiefe [cm]Bodentiefe [cm]ten Abtrocknen der bearbeitetenSchicht, welche bis zu 10 Vol.%weniger Wasser als die entsprechendeSchicht im System DSenthalten kann. Trocknet der Bodennicht vollständig aus, bleibtdas Bodenleben bis zuoberstaktiv, und durch dessen Umsetzungsprozessekann organischeSubstanz angereichert werden.Angebot an leicht pflanzenverfügbaremWasserInwiefern die Wassergehalteder Böden beider Systeme dasWachstum der Pflanzenbeständeeingeschränkt haben könnten, zeigenTabellen 2 und 3: aufgeführtsind die Anzahl Tage, an denendie groben Mittelporen währendder Vegetationszeit von Silomaisund Zuckerrüben durch die Evapotranspirationvoll oder teilweiseentleert beziehungsweise vollständigentwässert worden sind(Berechnung gemäss Formel imKasten 3). Es zeigt sich, dass dasleicht pflanzenverfügbare Wasserim Oberboden des Systems PF imVergleich zu demjenigen des SystemsDS öfters vollständig aufgebrauchtist und Wasserstressnicht ausgeschlossen werdenkann (im Durchschnitt allerMessperioden bei Silomais an16 Tagen [DS 106 - PF 90 = 16]und bei Zuckerrüben an 11 Tagen[DS 146 - PF 135 = 11]).Im Frühjahr ist der Wassergehaltim Oberboden in beiden Systemenso hoch, dass nach demAuflaufen selbst die schwachausgebildeten Wurzelwerke derjungen Pflanzen genügend Wasseraufnehmen können. Da imGegensatz dazu im Unterbodenbeider Systeme meistens genügendpflanzenverfügbares Wasservorhanden ist, kann angenommenwerden, dass die wachsendenPflanzen später nur dannunter Wasserstress leiden, wennVolumetrischerWDifW2515105-5-10-15-253.6.3.6.Pflug10.6.PflugDirektsaatDirektsaat10.6.17.6.17.6.24.6.24.6.1.7.1.7.8.7.8.7.Kasten 3: Entwässerungsgrad der groben MittelporenSind sowohl der volumetrische Wassergehalt (VWG) als auch diePorenklassen (entsprechend Kasten 2) bekannt, kann der aktuelle«Entwässerungsgrad der Groben MittelPoren» (EGMP) annäherungsweiseberechnet werden. Der EGMP [Vol.%] wurde für jedeParzelle mit folgender Formel berechnet:EGMP = VWG - (FMP + FP); falls der EGMP > 0 ist, sind dieGMP ganz gefüllt oder teilweise entleert; falls der EGMP < 0 ist,sind die GMP vollständig entwässert, alles leicht pflanzenverfügbareWasser ist verbraucht.deren Wurzeln vor der erstenTrockenphase noch nicht bis inden Unterboden vorgedrungen15.7.15.7.22.7.22.7.29.7.29.7.5.8.5.8.12.8.12.8.19.8.19.8.NiederscAbb. 7. DauerbeobachtungsflächeOberacker, Rütti-Zollikofen.VolumetrischerWassergehalt desBodens. Dargestelltsind der Niederschlag(Säulengrafik oben;Wetterstation InforamaRütti), die Wassergehalt-Diagrammevom Pflug- und vomDirektsaatsystem(Flächengrafiken Mitte)sowie das Wassergehaltdifferenz-Diagramm(Flächengrafikunten) während desMaiswachstums (Zeitperiode:3. Juni bis 20.August; Mittelwerteder Jahre 1998, 1999,2000, 2003, 2004 und2005).Tab. 2. Dauerbeobachtungsfläche Oberacker, Rütti-Zollikofen. Kultur Silomais. Volumen der groben Mittelporen (= leichtpflanzenverfügbares Wasser) und volumetrischer Wassergehalt im Vergleich. Dargestellt sind für sechs Messperioden der Niederschlagund die Anzahl Tage, an denen die groben Mittelporen gefüllt bzw. teilentleert (EGMP > 0) oder leer (EGMP < 0) sind(Erläuterungen siehe Kasten 3).Messperiode Sommer Sommer Sommer Sommer Sommer Sommer Σ sechs Ø sechs1998 1999 2000 2003 2004 2005 Mess- MessperiodenperiodenΣ Tage 122 106 134 114 133 119 728 121Σ Niederschlag [mm] 239 362 494 290 225 430 2040 340Ø Niederschlag [mm] pro Tag 2,0 3,4 3,7 2,5 1,7 3,6 2,8Anbausystem DS PF DS PF DS PF DS PF DS PF DS PF DS PF DS PFAnzahl Tage mit EGMP > 0 1 119 77 95 70 128 129 59 55 133 132 105 78 639 541 106 90Anzahl Tage mit EGMP < 0 1 3 45 11 36 6 5 55 59 0 1 14 41 89 187 15 31Anzahl Tage mit EGMP > 0 2 122 122 106 106 134 134 68 75 133 133 119 119 682 689 114 115Anzahl Tage mit EGMP < 0 2 0 0 0 0 0 0 46 39 0 0 0 0 46 39 7 61Bodentiefe 10 - 15 cm;2Bodentiefe 35 - 40 cm.167AGRARForschung

Tab. 3. Dauerbeobachtungsfläche Oberacker, Rütti-Zollikofen. Kultur Zuckerrüben. Volumen der grobenMittelporen (= leicht pflanzenverfügbares Wasser) und volumetrischer Wassergehalt im Vergleich. Dargestelltsind für vier Messperioden der Niederschlag und die Anzahl Tage, an denen die groben Mittelporengefüllt bzw. teilentleert (EGMP > 0) oder leer (EGMP < 0) sind (Erläuterungen siehe Kasten 3).Messperiode Sommer Sommer Sommer Sommer Σ vier Mess- Ø vier Mess-2000 2001 2004 2005 perioden periodenΣ Tage 164 151 147 183 645 161Σ Niederschlag [mm] 539 609 250 683 2081 520Ø Niederschlag [mm] pro Tag 3,3 4,0 1,7 3,7 3,2Anbausystem DS PF DS PF DS PF DS PF DS PF DS PFAnzahl Tage mit EGMP > 0 1 160 149 151 135 147 147 126 111 584 542 146 135Anzahl Tage mit EGMP < 0 1 4 15 0 16 0 0 57 72 61 103 15 26Anzahl Tage mit EGMP > 0 2 164 164 151 151 144 147 152 150 611 612 153 153Anzahl Tage mit EGMP < 0 2 0 0 0 0 3 0 31 33 34 33 8 81Bodentiefe 10 - 15 cm;2Bodentiefe 35 - 40 cmAbb. 8. SichtbarerWassermangel inden gepflügtenParzellen (jeweilsrechte Bildhälfte) beiZuckerrüben (rechts)und Eiweisserbsen(unten). Die Notreifeder Druschfrüchteerfolgt entsprechendrascher im Vergleichzur Direktsaat.sind. Markante Ausnahmen mitausgeprägten Trockenphasen imUnterboden sind in beiden Anbausystemenin den Jahren 2003(unter Silomais) und 2005 (unterZuckerrüben) aufgetreten(Abb. 8).Bilden etablierte Pflanzenbeständeim Hochsommer währendPhasen mit hoher Trockensubstanzbildunggenügend Wurzelmasseaus, können sie ihrenWasserbedarf vor allem über dieWasserreserven tiefer gelegenerBodenschichten decken - dieOberackerböden weisen jedochauch natürliche Schichtungenmit Körnungssprüngen auf. DasWachstum der Wurzeln in dieTiefe wurde im System PF möglicherweisedurch anthropogeneSchichtungen behindert (andeutungsweisesichtbar in der oberstenFlächengrafik der Abbildung7 an der dunkleren, fast horizontalverlaufenden Zone zwischen25 und 45 cm Bodentiefe sowieAbbildung 9). Dadurch dürftebei Sommertrockenheit dasWachstum oberirdischer Pflanzenteileeingeschränkt werden.Dies könnte eine Erklärung seinfür die geringeren Erträge beimWintergetreide im System PF(Chervet et al. 2005).Das meiste von der Pflanze aufgenommeneBodenwasser wirdvon ihr durch Transpiration wiederabgegeben. Dieser Vorgangführt zu einer Abkühlung desBlattwerks. Im Sommer 2003vom Botanischen Institut derUniversität Bern in Tastversuchendurchgeführte Blatttemperaturmessungenbelegen, dassdie Maispflanzen beim SystemDS leicht geringere Blatttemperaturenaufweisen. KühlereBlatttemperaturen könnten zueinem geringeren Stress direktgesäter Pflanzen und zu gesünderenBeständen führen. Ob dieseFeststellung einen Zusammenhangmit dem Bodenwassergehalthat, muss noch vertieft untersuchtwerden.SchlussfolgerungenIm System DS wird auf jeglichemechanische Bodenlockerungverzichtet. Dies führt - imGegensatz zu einem System mitwendender Bodenbearbeitung- zu einem kontinuierlicherenAufbau des Oberbodens. AusgeprägteBodenschichten, verursachtdurch Grundbodenbearbeitungoder Saatbettbereitung,fehlen ebenso wie Strohmatratzen,Schmierschichten, Verdichtungenim Bereich der Pflugsohleund starke Verschlämmungenan der Bodenoberfläche. Einegrosse Regenwurmpopulationmit vielen Tiefgräbern bautstabile Gänge bis in grosse Tiefen.Dies hat folgende Auswirkungenauf den Boden und seinenWasserhaushalt:Durch die Pflanzenreste unddie ungelockerte Bodenoberflächewerden im System DS dieAggregate des Oberbodens effizientvor Verschlämmung geschützt.Die Regenwurmgänge behaltenim System DS nach Befah-168 AGRARForschung

ungen ihre Form und Funktionweitgehend bei. Das Niederschlagswasserkann deshalb ungehindertin verdunstungssichereBodenschichten infiltrieren unddort gespeichert werden.Während im System DS dasBodenwasser in Trockenperiodeneher ungestört kapillaraufsteigt, wird der Wasseraufstiegim System PF durchSchichtsprünge behindert - trotzähnlichen Werten der Gefügeaufbauparameterim Ober- undUnterboden.An der Bodenoberfläche desSystems DS verdunstet infolgeder Mulchauflage und der ungelockertenOberfläche wenigerWasser als im System PF.Durch den höheren volumetrischenWassergehalt kann dasBodenleben im System DS längeraktiv bleiben; aber auch dieSchnecken können stärker gefördertwerden.Die Pflanzen des Systems DSmüssen vor allem in Trockenperiodendas Wasser weniger tiefaus dem Boden «heraufpumpen».Die länger anhaltende Bodendurchfeuchtungim System DSverbessert die Aufnahme wasserlöslicherNährstoffe durch diePflanze.LiteraturAutorenkollektiv AUL, 2003. Bodenbericht2003. Volkswirtschaftsdirektiondes Kantons Bern, 27-30.Buchter B. & Häusler S., 2004.Definition und Erfassung von Bodenschadverdichtungen.Teil 2: Vorschlägefür Richt- und Prüfwerte zurDefinition von Bodenschadverdichtungen.BGS Dokument 13, LandwirtschaftlicheLehrmittelzentraleZollikofen, 17-35.Chervet A., Maurer C., SturnyW. G. & Müller M., 2001. Direktsaatim Praxisversuch: Einfluss aufdie Struktur des Bodens. Agrarforschung8 (1), 12-17.Chervet A., Ramseier L., SturnyW. G. & Tschannen S., 2005. Direktsaatund Pflug im 10-jährigenSystemvergleich. Agrarforschung12 (5), 184-189.KABO Bern, 1996. Methoden-Sammlung - LandwirtschaftlicheDauerbeobachtungsstandorte. Bodenschutzfachstelledes KantonsBern, Zollikofen.Maurer-Troxler C., Chervet A.,Ramseier L., Sturny W. G. & OberholzerH-R., 2005. Bodenbiologie nachzehn Jahren Direktsaat und Pflug.Agrarforschung 12 (10), 460-465.Polasek W., 1994. EDA - ExplorativeDatenanalyse. Einführung in diedeskriptive Statistik. 2. Auflage. SpringerVerlag, Berlin und Heidelberg.Rauber P., 2005. Auswirkungenzweier Bodennutzungssysteme aufdie Humus- und Nährstoffdynamikdes Bodens. Diplomarbeit am DepartementD-BAUG, ETH Zürich.Schweizerische Eidgenossenschaft,1983. Bundesgesetz vom 7.Oktober 1983 über den Umweltschutz(Umweltschutzgesetz, USG).Systematische Sammlung des Bundesrechts,SR-Nr. 814.01.Siegrist S., 1995. ExperimentelleUntersuchungen über die Verminderungder Bodenerosion durch biologischenLandbau in einem NWschweizerischenLössgebiet. DieErde 126, 93-106.Weisskopf P., Zihlmann U., ChervetA., Sturny W. G., und Müller M.,2005. Entwicklung des Bodengefügesbei Direktsaat und Pflug. Agrarforschung12 (8), 362-367.Abb. 9. Spatenprobe(links: Direktsaat;rechts: Pflug) - Imkrümeligen Direktsaatbodenwächst dieZuckerrübenwurzelungestört in die Tiefe.Im Gegensatz dazukann der langjährigePflugeinsatz eineschadverdichtete Bodenstrukturund einePflugsohle verursachen,die zu Beinigkeitführen. (Foto: A.Candinas, BLW, Bern)RésuméHumidité du sol en semis direct et sous labourLes systèmes de culture avec labour (LA) ou en semis direct (SD)sont comparés depuis 1994 sur la parcelle d’observation à long terme«Oberacker» de l’Inforama Rütti à Zollikofen (BE). Sur un sol profond,mi-lourd et à humidité sous-jacente, des mesures physiques del’état du sol ont été faites entre 1999 et 2004 dans le cadre du programmecantonal d’observation des sols (KABO). Elles concernent lastructure des agrégats, la sensibilité à la battance et la capacité d’infiltrationde l’eau dans le sol. L’effet du système cultural a également étéétudié sur le potentiel matriciel et sur la teneur volumique en eau dusol ce qui a aussi permis de caractériser l’assèchement du sol pendantla période de végétation. Dans le système SD, la couche supérieure dusol n’est pas travaillée et elle est le plus souvent recouverte de résidusvégétaux. Il a pu être observé que son humidité est soumise à moinsde variations qu’avec le système LA. Une évapotranspiration réduiteconduit à des pertes en humidité moindres dans le système SD, ce quipeut être considéré comme une cause de la plus grande productivitéen matière sèche des cultures avec ce système.SummarySoil water under no-tillage and ploughingIn the long-term field trial «Oberacker» at the Inforama Ruetti in Zollikofen(Switzerland), no-tillage and conventional plough tillage havebeen compared on a light to medium textured cambisol since 1994.The soil physical analyses carried out within the cantonal soil monitoringprogram (KABO) between 1999 and 2004 provide informationon structure, stability and water infiltration capacity of the soil. Additionalanalyses have elucidated the impact of both cropping systemson soil matrix potential and volumetric water content, and thus on thedrying-out behaviour of the soil during the vegetation period.The soil water content was found to be less subject to fluctuationsin the no-tillage system, particularly in the unloosened no-tilled topsoil,which is generally covered by plant residues. A smaller rate ofevapotranspiration reduces soil water loss in the no-tillage system,which can be related to a higher production of dry plant matter bythe crops.Key words: cropping system, no-tillage, soil water, matric potential,evapotranspiration, porosity169AGRARForschung