Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat – Wege zu ...cdn.llh-hessen.de/pflanze/boden-und-duengung/boden... · Wasserbedarf zur Erzeugung von 1kg TM Weizen (in Abhängigkeit

Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat – Wege zu einer bodenschonenden und wassersparenden Bewirtschaftung

| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt2

Gliederung

• Klimaänderungen am Beispiel Sachsens

• Bodenschonung und –schutz durch angepasste Bodenbearbeitung

• Effizientere Wassernutzung durch angepasste Bodenbearbeitung

• Zusammenfassung und Ausblick


Prognostizierte Klima- änderungen in Sachsen

Mildere Winter und wärmere Sommer

verstärkte Vorsommertrockenheit

Zunahme der Intensität von Starkregenereignissen

Folgen: - schlechtere Wasserversorgung von Pflanzenbeständen

- mehr Wassererosion,- mehr (lokale) Hochwasserereignisse…


Jährliche Niederschlägein Deutschland (Bodner 2012)

< 500 mm

500 – 600 mm

600 – 700 mm700 – 800 mm

800 – 900 mm

In Gebieten mit Jahresniederschlag < 650 mm ist Wasserein wichtiger ertragslimitierender Faktor (Bodner 2012)

Niederschläge in Sachsen


Anpassung der Bodenbearbeitung an den prognostizierten Klimawandel

Vorsorge gegen Bodenerosion durch Wasser.Effizientere Nutzung von Niederschlägen und von Bodenwasser.




| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt7 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt

Bodenerosion in SachsenRund 60 % der Ackerflächen (~ 450 Tsd. ha) sind potenziell durch Wassererosion gefährdet.

Rund 20 % der Ackerflächen (~ 150 Tsd. ha) sind potenziell durch Winderosion gefährdet.

↓Erfordernis

↓Vorsorgemaßnahmen gegen Erosion

zum Schutz von Boden und Gewässern


Wassererosion in Sachsen


Vorsorge gegen Bodenerosion durch Wasser auf Ackerflächen

Quelle: LfUG 2007


Relativer Zuckerrübenertragin Abhängigkeit von der Lößmächtigkeit -Versuchsfläche Methau (Sächsisches Lößhügelland) (Niederschläge -> 2002: 886 mm; 2003: 410 mm (10-Jahres- Mittel: 621 mm)

0

25

50

75

100

125

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175

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mäc

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[cm

]

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40

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80

100

rela

tiver

Ert

rag

(Sen

ke=

100)

Senke Unterhang Oberhang Kuppe

Lößmächtigkeit [cm] rel. Ertrag 2002 rel. Ertrag 2003


Relativer Zuckerrübenertragin Abhängigkeit von der Lößmächtigkeit -Versuchsfläche Methau (Sächsisches Lößhügelland) (Niederschläge -> 2002: 886 mm; 2003: 410 mm (10-Jahres- Mittel: 621 mm)

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100)

Senke Unterhang Oberhang Kuppe

Lößmächtigkeit [cm] rel. Ertrag 2002 rel. Ertrag 2003


Wassererosion in Sachsen

Foto: Dr. Strobel -LfA

Erosionsschäden außerhalbvon Ackerflächen -> Sediment-

und P-Eintrag in Gewässer


Nutzen des Erosionsschutzes

• Erhalt der Ertragsfähigkeit von Ackerflächen.• Kein Verlust von Nährstoffen durch

Bodenabtrag.• Verminderung der Nährstoffbelastung von

Gewässern.• Keine Schäden durch Schlammabspülungen.

Umsetzung gesetzlicher Vorgaben (BBodSchG, EU-WRRL, CC-Regelungen…..)


Hauptursache der Wassererosion auf Ackerflächen: -> Gehemmte Wasserversickerung durch Oberflächen-

verschlämmung infolge Bodenaggregatzerfall

Bild LfL Bayern


Konventionelle Bodenbearbeitung mit dem Pflug: Hauptursache für infiltrationshemmende, abfluss- und

erosionsfördernde Bodenverschlämmung


Wirksamste Maßnahme: Dauerhaft konservierende

Bodenbearbeitung/Direktsaat

Schutz vor Wassererosion


Effekte der konservierenden Bodenbearbeitung/Direktsaat

•

Stabile, wenig verschlämmende Bodenstruktur durch höhere Krümelstabilität* mit Schutz der Bodenoberfläche durch Mulchbedeckung.

•

Mehr Grobporen durch mehr Regenwürmer.•

Schutz der Grobporen durch Pflugverzicht.

Erosionsmindernder/-verhindernder und infiltrations-fördernder Bodenstrukturzustand zur Anpassung der

Bearbeitung an den Klimawandel

* zusätzlich gefördert durch Kalkung!


Vergleich verschiedener Parameter nach konventioneller und achtjährig konservierender Bodenbearbeitung bzw. Direktsaat

* Bodenschicht 0 – 5 cm ** Kalkung!

Pflug Konser-vierend Direktsaat

Mulchbedeckung [%] 1 13 77

Humus* [%] 2,0 2,2 2,5

Mikrobielle Biomasse[μg Cmic / g TS Boden]*

415 626 575

Aggregatstabilität [%]** 20 22 25

Regenwürmer [Anzahl · m-2]davon Tiefgräber (L. terrestris]

1254

31237

35829

Makroporen [Zahl · m-2] 264 493 775


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250

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350

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Pflug

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Regenwürmer (gesamt) Regenwürmer (tiefgrabende Arten)

Regenwurmabundanz in Abhängigkeit von der Bodenbearbeitung


Wirkungen von Regenwürmern

….sie erzeugen stabileBodenkrümel

….sie erzeugen vielegroße Poren

Verbesserung der Wasserversickerung


0 500 1.000 1.500

M akroporen > 1m m D urchm esser * m -2

10 cm

20 cm

30 cm

40 cm

Bod

entie

fe

PflugKons. LockerKons.D irekt

Makroporenanzahl in Abhängigkeitvon der Bodenbearbeitung



Beregnungsversuche - Versuchsaufbau

| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt24 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt| 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt24

0,0

0,2

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0,6

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m]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Beregnungsminute

PflugKonservierend

Wasserinfiltration und Bodenabtrag auf gepflügter und dauerhaft konservierend bearbeiteter Fläche (Sächsisches Lößhügelland, Regensimulationsversuch, Niederschlag: 38 mm in 20 Minuten)

InfiltrationsratenPflug: 55 %Konservierend: 93 %

BodenabtragPflug: 246 g/m²Konservierend:36 g/m²

P-Austrags-minderung durch konservierende Bodenbear- beitung: ~ 90%


Bodenerosion nach einem Gewitter(Niederschlag: 55 mm/45 min, Sächsisches Lößhügelland)

Dauerhaftkonservierend

↓

Pflugeinsatz(nach 8 Jahren ohne Pflug)

↓

Voraussetzung für gute Infiltration und Erosionsminderung durch konservierende Bodenbearbeitung:

Dauerhafter Pflugverzicht!


Wassererosion auf konservierend bestellter Maisfläche: Optimierungsbedarf der konservierenden Bearbeitung bezüglich Erosionsschutz im Hinblick auf Klimawandel!

Konventionell Konservierend


Optimierung von konservierender Bodenbearbeitung hinsichtlich Erosionsminderung: Beispiel Direktsaat zu Mais


Strip till zu Mais, Rüben, Raps -> Kombination von Direktsaat mit streifenweiser pflugloser Bearbeitung


Auswirkungen von strip till und Direktsaat zu Mais auf die Bodenerosion durch Wasser –> Wasserinfiltration (Regensimulationsversuch, Körnermais, 38 mm/20 min)

0,00

0,20

0,40

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Beregnungsminute

Infil

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rate

(mm

/min

)

Streifenbearbeitungganzflächig bearbeitetDirektsaatPflug (typischer Verlauf)


Auswirkungen von strip till und Direkt- saat zu Mais auf die Bodenerosion durch Wasser -> Bodenabtrag (Regensimulationsversuch, Körnermais, 38 mm/20 min)

Bodenabtrag

0,00

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100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Beregnungsminute

Sedi

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rag

(g/m

²) Streifenbearbeitungganzflächig bearbeitetDirektsaatPflug (typischer Verlauf)

Pflug 400 g/m²Strip-till 4 g/m

²

Grubber 40 g/m²


Erosionsminderung durch Grün- streifen sowie Fruchtartenwechsel im Hangverlaufnach Voß et al. 2010

Gewässerrandstreifen

Hangrinnenbegrünung(Grünland, KUP usw.)

Ergänzende Erosionsschutz-Maßnahmen (Auswahl)





Wasserbedarf von Kulturpflanzen – Transpirationskoeffizient (= Wasserverbrauch zur Erzeugung von 1 kg Trockensubstanz, Literaturangaben)

Fruchtart Transpirationskoeffizienten

[Liter Wasser je kg Trockensubstanz]Kartoffel 250 - 600Zuckerrübe 300 - 450Luzerne/Rotklee 700 – 1.000Raps 600 - 700Weizen 250 - 600Gerste 230 - 500Roggen 350 - 700Hafer 400 - 700Mais 180 - 400


Wasserbedarf – Beispiel Weizenproduktion (Ehlers 1996)

❙

Wasserbedarf zur Erzeugung von 1kg TM Weizen (in Abhängigkeit des Standorts): ~ 169 - 259 l Wasser

❙

Wasserbedarf zur Erzeugung von 150 dt TM Weizen/ha (~ 75 dt Korn und 75 dt Stroh): 254 - 388 mm Niederschlag


Zentrale Maßnahme gegen im Jahresverlauf ungleich verteilte Niederschläge sowie geringere Niederschlagsmengen:

Effiziente Wassernutzung durch umfassende Infiltration und Speicherung des Nieder- schlagswassers im Boden.


Nutzung des Wasserspeichervermögens von Ackerböden in Sachsen

• Speichervermögen eines Ackerbodens im Sächsischen Lößhügelland: ca. 300 - 400 Liter Wasser

• Speichervermögen eines Ackerbodens im Erzgebirge: ca. 50 – 100 Liter

• Speichervermögen eines Ackerbodens in Nordsachsen (sandige Böden): 80 – 100 Liter


Anpassung an den Klimawandel -> Effiziente Wassernutzung auf Ackerflächen durch:

-> Verminderung des unproduktiven Wasserverlustes

-> Verminderung der unproduktiven Verdunstung


Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat verbessern das Wasserangebot auf Ackerflächen, da:die Mulchbedeckung die unproduktive Verdunstung senkt,bei Niederschlägen das Wasser besser versickert, durch eine intensivere Durchporung der Unterboden besser durchwurzelt und erschlossen wird.

Anpassung an den Klimawandel

-> Effiziente Wassernutzung auf Ackerflächen


Gemessene Bodenwassergehaltsganglinien konventionell und konservierend bearbeiteter Böden im Lößhügelland (Bodenart Ut4, Bodentiefe 20 cm)

0,00

0,05

0,10

0,15

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0,45

Okt

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Nov

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Mär

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April

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April

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Mai

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Mai

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Juni

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Juni

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Juli

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Juli

01

Datum

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Pflug 20 cmKonservierend 20 cm

Pflug

Konservierend

Rel

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Datum

| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt40 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt| 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt40 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt40

Die Umstellung auf dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat ist nicht nur

der Austausch eines Bodenbearbeitungsgerätes.

Es handelt sich um eine Systemumstellung im Acker- und Pflanzenbau, auf die entsprechend

umfassend reagiert werden muss.

Anpassungsbedarf bei Technik und im Acker- und Pflanzenbau!

| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt41 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt| 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt41

Technischer Bereich (Auswahl)• Bodenbearbeitungstechnik• Mulch- bzw. Direktsaattechnik

Acker-/pflanzenbaulicher Bereich (Auswahl)• Strohmanagement• Durchwuchs- und Unkraut-/Ungrasmanagement• Krankheits- (z. B. Fusarium) und Schädlingsmanagement (z. B.

Maiszünsler, Schnecken, Mäuse)• Düngungsstrategie und –technik• Fruchtfolgegestaltung

Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat– Anpassungsbedarf -

Konservierende Bodenbearbeitung - Große Auswahl an Bodenbearbeitungsgeräten

Grubber Kombinationen ScheibeneggenGeräteauswahl nach Erfordernis und Bodenzustand

Arbeitsbild: Flügelschar

Arbeitsbild: Scheibenegge Kuhn Discover 5 cm tief

Beurteilung des Bodengefügezustandes durch Spatendiagnose

Ermittlung der Lockerungsbedürftigkeit (Bearbeitungstiefe und –intensität)

Beurteilung des Bodengefüge- zustandes durch Begutachtung des Wurzelwachstums

Bild: LfL Bayern


Optimierung des Mähdreschers bei Stroh- und Spreuverteilung

Kontrolle der Häckselqualität (Ziel: 2 –3 cm)Leitbleche müssen auf die verschiedenen Bedingungen abgestimmt werdenHäckselmesser scharf halten und bei Bedarf erneuernGegenschneide richtig einstellen Spreuverteileinrichtung (Standartausstattung!) - auf entsprechende Qualität ist zu achtenangepasste Häckslerumfangs-geschwindigkeit


-> durch Fruchtfolgegestaltung(Blattfrucht – Halmfrucht – Blattfrucht – Halmfrucht)

ergänzt durch….

Durchwuchs- und Unkraut-/Ungrasmanagement bei dauerhaft konservierender Bodenbearbeitung



ergänzt durch….

….durch Zwischenfruchtanbau …durch Aussaat ohne Saatbett- bereitung




ergänzt durch….

….durch Zwischenfruchtanbau …durch Aussaat ohne Saatbett- bereitung

…durch mechanische/chemische Unkrautbekämpfung



Strategien gegen Weizendurchwuchs bei konservierender Bodenbearbeitung

Keimförderung von Ausfallweizen durch flach mischende Stoppelbearbeitung sofort nach der Getreideernte (ggf. kombiniert mit Walzengang) mit nachfolgend mechanischer/chemischer Weizenbekämpfung vor der Gerstenaussaat.

Durchwuchsmindernde Fruchtfolgegestaltung:

- z. B. Anbau von Triticale nach Winterweizen,

- Anbau von Sommergetreide nach Winterweizen,

- Anbau von Blattfrüchten nach Winterweizen,

- Winterweizen nach Winterweizen (aber: erhöhte Infektionsgefahr durch DTR-Blattdürre!).


• Feld- und Feldrandkontrolle/-hygiene (Mähen, Mulchen von Feldrändern).

• Konsequentes Säubern des Mähdreschers vor dem Umsetzen auf andere Ackerschläge (Lohnunternehmer!).

• Fruchtfolgegestaltung (Winterung - Sommerung, Blatt - Halm) und ggf. Bekämpfung der Trespe in der Blattfrucht.

• Flache, keimfördernde Stoppelbearbeitung mit Walze und ggf. Trespenkämpfung mit nichtselektivem Herbizid.

• Bei Trespennestern im Bestand ggf. teilweises Mulchen des Bestandes vor Samenbildung der Trespe.

• Niederhalten der Trespe in Getreidebeständen mit Gräserherbiziden.

Trespenbekämpfung beikonservierender Bodenbearbeitung


Strategie gegen Fusariumbefall bei konservierender Bodenbearbeitung

Fruchtfolgegestaltung

Rottefördernde Maßnahmen nach Mais (-> Mulchereinsatz!).

Konsequenter Anbau gering anfälliger Weizensorten nach Maisvorfrucht bzw. in Maisfruchtfolgen.

Fungizidbehandlung während Weizenblüte.

Keine Direktsaat von Weizen nach Mais.


Strategie gegen Maiszünslerbefall bei konservierender Bodenbearbeitung/Direktsaat

Rottefördernde Maßnahmen (-> z.B. Mulchereinsatz) nach Mais

zur Zerstörung der Zünslerhabitate (Maisstengel und –strünke)


Zur Risikominderung bezüglich Fusariuminfektionen und Zünslerbefall

↓Rotteförderung => nachhaltige

Beseitigung von Fusariuminokulum und Zerstörung von Zünslerhabitaten!


Schneckenbekämpfung beikonservierender Bodenbearbeitung• Optimales Strohmanagement (Häcksellänge, Verteilung),• Wechsel zwischen Winterung und Sommerung, Abtöten von

Ausfallgetreide und Unkräutern im Herbst (Nahrungsentzug),• Zerquetschen, Verletzen und Verschütten von Schnecken

durch Stoppelbearbeitung mit Grubber, Scheibenegge usw.,• Beseitigung von Hohlräumen durch konsequentes Walzen,• Frostbearbeitung auf Zwischenfruchtflächen (-> Freilegen von

Schnecken und Schneckeneiern mit nachfolgender Frosteinwirkung, Wasserentzug usw.),

• Ausbringen von Branntkalk (z. B. vor der Winterrapsaussaat),• Nützlingsförderung (Laufkäfer!) durch dauerhaft konser-

vierende Bodenbearbeitung,• Schneckenkorneinsatz, ggf. Randbehandlungen.


Mäusebekämpfung bei konservierender Bodenbearbeitung

Förderung der natürlichen Feinde (Greifvögel usw.),

Störung der Mäuse durch Grubbereinsatz (Arbeitstiefe > 15 cm) zu Winterraps und Wintergetreide bzw. zu Sommerfrüchten nach Feldkontrolle,

gute Strohverteilung sowie sorgfältige Stoppelbearbeitung,

vielgestaltige Fruchtfolge mit häufigem Wechsel zwischen Winter- und Sommerfrüchten mit Abtöten von Ausfall-getreide und -raps sowie Unkräutern im Herbst (Entzug der Futtergrundlage),

Mulchen von Ackerrandstreifen mit Kontrolle angrenzen-der Feldrandbereiche und ggf. Ausbringung von Fraß-giften in Mäuselöcher mit Legeflinte.


Erträge bei dauerhaft konservierender Bodenbearbeitung (Bodenbearbeitungsversuch Methau im Mittel der Jahre 1998 – 2008)

60

630

75

638

77 66

0

100

200

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500

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700

Zuckerrüben Winterweizen Wintergerste

Ertr

ag (d

t/ha)

Pflug

Grubber

Bodengefügeschutz -> sichert ein gutes Wurzelwachstum und die Wasserinfiltration -> Gefügeschutz = Bodenschutz und Anpassung an Klimawandel!


(Bodner 2012)


Bodengefügeschutz -> Anpassung an Klimawandel!


Bodengefügeschonende Lösungen

Niederdruckreifen

Bandlaufwerk

Bandlaufwerk

Arbeitsgänge kombinieren


Bodengefügeschonende Lösungen

Niederdruckreifen

Bandlaufwerk

Bandlaufwerk

Arbeitsgänge kombinieren

Permanente Fahrwege (Leitspuren)

Zwischenfruchtanbau


NitrataustragsminderungErosionsschutzBodenstrukturschutz und -verbesserung

Konsequenter Zwischenfruchtanbaubei konservierender Bodenbearbeitung/Direktsaat


Zusammenfassung & Ausblick

Dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung (mit strip-till-Verfahren) und Direktsaat bewahren Ackerflächen vor Wasser- und Winderosion. Dies schützt Boden und Gewässer, mindert Hochwasser, sorgt für effiziente Wasser-nutzung (Klimawandel!), senkt die Bodenbearbeitungskosten und schont so wertvolle Ressourcen.Aus diesen Gründen werden in Sachsen bezüglich Erosionsschutz und effizienter Wassernutzung pfluglose Anbauverfahren empfohlen und gezielt gefördert.Die Neuartigkeit des pfluglosen Ackerbaus erfordert die Optimierung der acker- und pflanzenbaulichen Anbaustrategien. Dies erfolgt durch das LfULG in enger Zusammenarbeit mit Landwirten.


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Weitere Informationen: http://www.smul.sachsen.de/lfulg

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Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat – Wege zu ...cdn.llh-hessen.de/pflanze/boden-und-duengung/boden... · Wasserbedarf zur Erzeugung von 1kg TM Weizen (in Abhängigkeit