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Eidgenössisches Departement für Wirtschaft, Bildung und Forschung WBF
Agroscope
www.agroscope.ch I gutes Essen, gesunde Umwelt
22. Januar 2015, Hohenheim
Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz
Raphaël Wittwer et al. Gruppe Pflanzen-Boden-Interaktionen, Institut für Nachhaltigkeitswissenschaften INH, Agroscope [email protected]
2 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Inhalt
• Aktuelle Situation in der Schweiz • Regelungen und Förderungen
• Aktivitäten Gruppe Pflanzen-Boden-Interaktionen
• Konservierende Bodenbearbeitung • Ergebnisse aus Anbauversuchen bei Agroscope
• Zwischenfruchtanbau
• Ausblick
3 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Entwicklung der Direktsaat in CH
Verzicht auf den Pflug
Technologie auf Versuchsplots - erste Experimente
Anbauverfahren für innovative Bauern
Methode für Boden- und Gewässerschutz
1950 1960 1980 1990 2000
Umfassendes Anbausystem
Option für Bio- Landwirtschaft
(Schneider et al., 2012 in Land Degrad. Develop.)
2010
Förderprogramme 1995: Swiss no-till
4 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Aktuelle Situation in der Schweiz
15246
16304
16480 17039
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
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Etwa 5% der Schweizer Ackerfläche (inkl. der Kunstwiesen)
5 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Förderprogramme Kantonale Förderungen seit den 90er Jahren
Bern und Aargau als Pioniere
(Ledermann und Schneider, 2008)
6 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
AP 14-17 Direktzahlungen
Bundesamt für Landwirtschaft (BLW) 2014
7 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
AP14-17 Ressourceneffizienzbeiträge
Bundesamt für Landwirtschaft (BLW) 2014
8 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Ökologisches Leistungsnachweis (ÖLN)
ÖLN = Mindestanforderungen für Direktzahlungen
Im Bereich Bodenschutz: Bei Kulturen, die vor dem 31. August geerntet werden muss eine Winterkultur,
ein Zwischenfutter oder eine Gründüngung angesät werden.
Das Zwischenfutter oder die Gründüngung müssen in der Talzone vor dem 1. September und in der Hügelzone und Bergzone 1 vor dem 15. September angesät werden. Die Bodenbedeckung der betreffenden Parzelle muss bis mind. am 15. November erhalten bleiben.
9 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Aktivitäten Gruppe Pflanzen-Boden-Interaktionen FArming System and Tillage experiment (FAST)
Optimizing Subscidiary Crop Application in Rotation (OSCAR) www.oscar-covercrops.eu
Arbeitsgruppe PAG-CH Zwischenfrüchte www.pag-ch.ch/de/aktivitaeten/zwischenbegruenung
• Erfassen der Multifunktionalität und Nachhaltigkeit (agronomische, ökologische und ökonomische Leistungen) von wichtigen Anbausystemen.
• Evaluation des Beitrages von Zwischenfrüchten, v. a. in bodenkonservierenden Systemen.
• Einfluss von Anbaumassnahmen auf die Bodenbiodiversität und ökosystemische Funktionen
• Entwicklung von an die schweizerischen Verhältnisse angepassten Gründüngungen und Zwischenbegrünungen
• Charakterisierung von verschiedene Arten in Reinbestand - Wachstum, Unkrautunterdrückung
• Entwicklung von Mischungen - Grundsätze
• Erarbeitung von Empfehlungen für den Anbau und die Wahl von Arten und Mischungen
• Eine durchgehende Bodenbedeckung in der Fruchtfolge erreichen
• die Notwendigkeit und Intensität der Bodenbearbeitung reduzieren
• die Vielfalt der Kulturpflanzenarten innerhalb des Bestandes und innerhalb der Fruchtfolge erhöhen
• den Bedarf an Düngemitteln, Pestiziden und Herbiziden reduzieren
10 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
FAST
ÖLN
Pflug
Leguminose
Kreuzblütler
Mischung
Kontrolle
DS
Leguminose
Kreuzblütler
Mischung
Kontrolle
BIO
Pflug
Leguminose
Kreuzblütler
Mischung
Kontrolle
MS
Leguminose
Kreuzblütler
Mischung
Kontrolle
Versuch 1
Versuch 2
Start:
Ort:
Ø Temperatur:
Ø jährlicher Niederschlag:
Bodentyp:
2009
Rümlang (ZH)
9.7 °C
1000 mm
Sandiger Lehm (24% Ton, 34% Schluff, 42% Sand)
11 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
EU-Projekt OSCAR - MEE
Verfahren Fruchtfolge
Kontrolle Weizen - Mais
Lebend Mulch Weizen Erdklee Mais
Zwischenfrucht 1 Weizen Winterwicke Mais
Zwischenfrucht 2 Weizen Ölrettich Mais
3 Bodenbearbeitungsverfahren: 1. Pflug + Nachauflauf Herbizide 2. No-till + Glyphosat + Nachauflauf Herbizide 3. Weco-dyn ohne Herbizide
Versuch unter konventionellem Anbau mit 2 Düngungsstufen
12 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Reduzierte Bodenbearbeitung mit der Weco-dyn
Ziel: In max. 3 Durchfahrten die Pflanzenwurzel möglichst flach abzuschneiden und dabei die Bodenstruktur so wenig wie möglich zu stören. Die Verrottungsprozesse in den gutdurchlüfteten ersten Zentimetern ablaufen lassen.
13 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Erträge - FAST
Konventionell: • Gleiche Erträge zwischen Pflug und Direktsaat für Weizen (1. und 4. Jahr) • Ertragseinbussen für Sommerkulturen (Mais 2. Jahr und Ackerbohnen 3. Jahr)
BIO • Tiefere Erträge in allen Kulturen mit reduzierte Bodenbearbeitung
Zwischenfrüchte:
• Generell positiver Einfluss auf die Erträge • Je extensiver das System, desto grössere Wirkung • Leguminose hatten den grössten positiven Effekt
Ergebnisse werden demnächst publiziert!
14 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Erträge - OSCAR
• Zwischenfrüchte liefern Stickstoff für den Mais
Mit Winterwicke ist der Silomaisertrag kaum unterschiedlich (mit voller und halber Düngung)
Generell positiver Einfluss auf den Ertrag (in alle
Bodenbearbeitungsverfahren)
• Verzicht auf Herbizide hat zu Ertragseinbussen geführt (Unkraut). Nach Winterwicke waren aber die Erträge vergleichbar mit den Pflug.
Halber Düngung (45N)
Voller Düngung (90N)
Voller Düngung (90N)
Halber Düngung (45N)
Kontrolle Winterwicke
15 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Unkraut - Entwicklung
Ackerbohnen 2012: BIO MS
Ackerbohnen 2012: ÖLN DS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
EC25 EC80 EC18 EC65 EC25 EC80
Weizen Mais Abohnen Weizen
Un
kra
utb
od
en
be
de
cku
ng
%
BIO Pflug
BIO kein Pflug
CONV Pflug
CONV kein Pflug• Unterschiede in der
Zusammensetzung der Unkrautpopulation
Systeme ohne Pflug dominiert durch:
Gräser (Raygras, Rispengräser)
Starke Zunahme im BIO
Mehrjährige (Quecke, Löwenzahn, Schachtelhalm, Ackerwinde)
Pflug Systeme dominiert durch:
Knöterich, Gänsefuss, Ehrenpreis, Hirse, Mohn
16 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Unkraut - Zwischenfrüchte
0
10
20
30
40
50
60
April BBCH 15 Ernte
ZF Mais
Un
krau
t [%
Bo
den
bed
ecku
ng
] KontrolleÖlrettichErdkleeWinterwicke
Pflug
0
10
20
30
40
50
60
April BBCH 15 Ernte
ZF Mais
Un
krau
t [%
Bo
den
bed
ecku
ng
] KontrolleÖlrettichErdkleeWinterwicke
No-till
0
10
20
30
40
50
60
April BBCH 15 Ernte
ZF Mais
Un
krau
t [%
Bo
den
bed
ecku
ng
] KontrolleÖlrettichErdkleeWinterwicke
Weco-dyn • Zwischenfrüchte reduzieren Unkrautdruck/-entwicklung bis zum Frühjahr
• Unkräuter profitieren auch vom zusätzlichen Stickstoff aus Leguminosen-ZF Herausforderung für die Kontrolle!
• Kleinere Förderung des Unkrauts nach der reduzierten Bodenbearbeitung im Vergleich zum Pflug
• Aber Kontrolle von Problemunkräutern, wenn vorhanden, schwierig
17 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
MEE – 19.6.2014 - Effekt Leguminosen ZF
Winterwicke Kontrolle
Pflug
Weco-dyn
18 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Bodenleben Regenwürmer Pilzen
• Negativer Einfluss des Pfluges auf Makroorganismen und Pilze im Boden
• Mehr Stabilität in Bodenkonservierende Systeme
• Pflug fördert eine Bakterien dominierte Bodengemeinschaft
Ergebnisse werden demnächst publiziert!
19 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Bodenleben
Kontrolle Gelbsenf SoWicke UFA-Alpha Kontrolle Gelbsenf SoWicke UFA-Alpha
A
Mykorrhiza-Pilze (AMF)
• Leguminosen fördern nützliche Bodenpilze.
• Kreuzblütler gehen keine Symbiose mit AMF ein und hemmen sogar
diese nützlichen Bodenpilze.
• Einige Unkräuter sind ebenfalls durch AMF kolonisiert.
20 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Leistungen des Bodenlebens
Reduziertes Bodenleben
Reiches Bodenleben
-300
-100
100
300
500
700
900
ENR RED -10
10
30
50
70
90
110
130
ENR REDP
lan
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0.5
kg*ha-1
0.4
kg*ha-1
***
***
* *
(Bender F. and van der Heijden MGA, Journal of Applied Ecology 2014)
21 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Zwischenfrüchte – Qual der Wahl
22 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Zwischenfruchtanbau
Erfolg der Zwischenfrucht entscheidend Wachstumsdynamik ist ein wichtiger Parameter (z.B. für das Unkrautregulierungspotential)
23 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Zwischenfruchtanbau
Variabilität vs. Stabilität
24 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Zwischenfruchtanbau
Viele Funktionen Ziele definieren
Variabilität in Raum und Zeit Angepasste Rezepte
Mischen bietet viele Vorteile
Negative Effekte mindern
Synergien nutzen
Mehrere Ziele verfolgen
Stabilität erhöhen
25 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Zusammenfassung
Erträge: Konventionell: kaum Unterschied / ! Sommerfrüchte
Bio: noch grosse Unterschiede Unkraut, Nährstoff-Verfügbarkeit
Unkraut: Unter Kontrolle mit Herbiziden Reduktion
Ohne Pflug und Herbizide heikel Gräser, mehrjährige Unkräuter
Boden: Konservierende Bodenbearbeitung sowie ZF haben positive Einflüsse
Langzeit Wirkungen noch kaum bekannt
Zwischenfrucht: Je extensiver das System, desto grössere Wirkung
Viel potential aber viel Variabilität - kein allgemein Rezept
26 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Perspektiven / Herausforderungen Permanente Bodenbedeckung
Unerwünschte Pflanzen durch gewählte Arten ersetzen (Zwischenfrüchte, Lebend Mulch)
Angepasste Fruchtfolgen
Mischbetriebe ??
Organische Düngung, Umbruch von Kunstwiesen ohne Herbizide
Optimierung der Nutzung von Zwischenfrüchten
Mischungen, Nährstoff (N) Management
Neue Entwicklungen im Bereich der Unkrautregulierung
Abhängigkeit von Herbiziden
Verbesserung des Bodenlebens in Bodenkonservierenden Systemen mehr Stabilität (z.B. gegen Klimawandel)? Funktionen?
27 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Dank
Gruppe Pflanzen-Boden Interaktionen
Gruppenleiter: Marcel van der Heijden
Zusammenarbeit und Mitarbeit:
Urs Zihlmann, Jan-Hendrik Dudenhöffer, Fabienne Bauer, Grégoire Tombez, Patrik Mouron, Markus Lips, Hansruedi Oberholzer, Susanne Vogelgsang, Jakob Heusser, Feldgruppe, Zivi’s OSCAR Projekt
All participant
28 Konservierende Bodenbearbeitung und Nutzung von Zwischenfrüchten – Entwicklungen in der Schweiz | Zwischenfrüchte als Baustein des konservierenden Ackerbaus und des EU-Greenings Raphaël Wittwer et al.
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Agroscope gutes Essen, gesunde Umwelt