Versuchsergebnisse Zwischenfruchtbegrünungen. Wasserbilanzen - Wurzelentwicklung

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1 Versuchsergebnisse Zwischenfruchtbegrünungen Wasserbilanzen - Wurzelentwicklung Gernot BODNER Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung, Universität für Bodenkultur Wien 1/30

2 INHALT Einleitung: Wichtige Fragen zum Thema Zwischenfrucht Laufende Versuche Ergebnisse Wasserverbrauch der Zwischenfrucht Zwischenfrucht als Wasserkonkurrenz Oberirdische und unterirdische Leistungen Schlussfolgerungen und Ausblick auf künftige Vorhaben 2/30

3 Einleitung Wichtige Fragen zum Thema Zwischenfrucht 3/30

4 Ziel: Optimierung nachhaltiger Produktivität Produktivität von Ökosystemen (aus Larcher, 1994) Vegetationseinheit Produktivität (kg m -2 a -1 ) Blattfläche (m 2 m -2 ) Tropischer Regenwald 2,2 8 Immergrüner Wald der gemäßigten Zone 1,3 12 Savannen und Wiesen 0,9 4 Trockenbusch- und Hartlaubgehölze 0,7 4 Landwirtschaftliche Pflanzungen 0,65 4 Tundra und Gebirge 0,14 2 Ökosysteme nutzen die natürlichen Wachstumsfaktoren (Licht, Wasser, Mineralstoffe) optimal aus. Die langandauernde Bodenbedeckung (Strahlungsnutzung) ist wesentlich für die Produktivität eines Ökosystems. 4/30

5 Weg: Sicherung der Bodenfruchtbarkeit Physikalische Bodenfruchtbarkeit Boden als poröser Speicherraum für Wasser- und Nährstoffe sowie Wachstumsraum der Pflanzenwurzel. (Wasser- und Lufthaushalt) Chemische Bodenfruchtbarkeit Boden als Speicher von Nährstoffen (Sorpotion) und Filter für Schadstoffe (Nährstoffhaushalt) Biologische Bodenfruchtbarkeit Boden als Lebenraum für Bodentiere und Bodenmikroorganismen (Umsetzungsvorgänge) 5/30

6 Bodenfruchtbarkeit = Produktivität + Umweltschutz Produktion Bodeneigenschaft Umwelt Wasserversorgung Durchwurzelung Befahrbarkeit Bodenstruktur Bodenerosion Überflutungen ( Regenverdualichkeit ) Nährstoffverfügbarkeit Bodengesundheit ( antiphytopathogenes Potential ) Humushaushalt Biodiversität Kohlenstoffsenke Bodenfruchtbarkeit ist nicht nur eine Umweltleistung, sondern Sicherung der Produktion. 6/30

7 Kontext: Globale Veränderungen 1. KLIMAWANDEL Wasser-Konkurrenz mit anderen Sektoren Wasser-Konkurrenz im System 2. BODENDEGRADATION Bodenerosion (5-39 % der Gesamtfläche) Abnahme der organischen Bodensubstanz Versiegelung (Dt. 5,3 ha d -1 ) Kontamination 3. FORDERUNGEN DER GESELLSCHAFT Grundwasserschutz Bioenergie, Trockenperioden (Quelle: StarClim3) Bodenerosion (Quelle: PESERA) ANPASSUNG/OPTIMIERUNG DES MANAGEMENTS 7/30

8 Kontext: Politische Rahmenbedingungen ÖPUL UND KLIMAWANDEL-ANPASSUNG Handlungsoptionen für das Aktivitätsfeld Landwirtschaft Nachhaltiger Aufbau des Bodens und Sicherung der Bodenfruchtbarkeit, -struktur und stabilität Diese Maßnahme umfasst insbesondere Aktivitäten wie humusaufbauendes Zwischenfruchtmanagement, Zwischenbegrünung und wasserschonende Bodenbearbeitung. Ziel: Der Boden zählt neben dem Klima zu den wichtigsten Standortfaktoren. Ziel ist die langfristige Stabilisierung und Erhöhung des Humusgehaltes der Böden, die Erhaltung der Aggregatstabilität sowie die Förderung des Bodenlebens. ( )Eine Anpassung der ÖPUL Maßnahmen speziell auf die Klimaschutzwirkung des Bodens ist anzustreben. Eine Option stellt eine Verlängerung der ÖPUL Fördermaßnahmen über 2013 hinaus dar bzw. die Etablierung eines entsprechenden Nachfolgeprogramms unter besonderer Berücksichtigung der Bodenfruchtbarkeit, der -struktur und qualität. Für landwirtschaftliche Akteure steht ein umfangreiches und etabliertes Beratungs-, Ausbildungs- und Informationsangebot zur Verfügung. Die Berücksichtigung anpassungsrelevanter Inhalte und Informationen sowie der Wissenstransfer aus der Forschung sind weiter zu forcieren. 8/30

9 Wichtige Fragen zum Thema Zwischenfrucht Optimierung der Wassernutzung im Managementsystem Verbesserung der natürlichen Nährstoffausnutzung Beitrag der Begrünung zur Kohlenstoffspeicherung im Boden 9/30

10 Laufende Versuche Weinviertel, Marchfeld 10/30

11 Fragestellung: Zwischenfrucht im Wasserkreislauf Wasserverbrauch, Wasserkonkurrenz, Bestandesetablierung, Wurzel Klima: semi-arider pannonischer Raum Böden: trockene Lößlandschaft 11/30

12 Fragestellung: Zwischenfrucht im Wasserkreislauf Wasserverbrauch, Wasserkonkurrenz, Bestandesetablierung, Wurzel 12/30

13 Ergebnisse Wasserverbrauch, Wasserkonkurrenz, Wurzel 13/30

14 Evaporation Transpiration Wasserbilanz Wirkungspfade der Begrünung ATMOSPHÄRE Niederschlag PFLANZE Versickerung BODEN 14/30

15 Von der Zwischenfruchtsaat zur Hauptfruchternte 1. Artenwahl und Etablierung des Bestandes 2. Wasserverbrauch Zwischenfrucht vs. Brache 3. Ertragswirkung auf die Nachfrucht 15/30

16 1. Artenwahl und Bestandesetablierung Im Trockengebiet ist der limitierende Faktor häufig mangelde Feuchte im Oberboden für eine rasche Bestandesetablierung. Verlässliche Zwischenfrüchte (Kreuzblütler) gehören in die Begrünungsmischung. Eine möglichst frühe Ansaat nach der Getreideernte (v.a. bei Leguminosen) ist für einen guten Bestand erforderlich. Ab Mitte August ist das geeignete Artenspektrum stark eingeschränkt. 16/30

17 2. Wasserverbrauch: Zwischenfrucht vs. Brache Der Wasserverbrauch der Brache und Zwischenfrucht kann in bestimmten Jahren gleich hoch liegen. Zwischenfrüchte sind wassereffizient (Transpirationskoeffizient von kg H 2 O kg -1 TM). Hauptwasserverlust im Spätsommer (rasche Bodendeckung wichtig für produktive Nutzung). 17/30

18 2. Wasserverbrauch: Zwischenfrucht vs. Brache Die Winterniederschläge reichen zumeist aus den Boden aufzufüllen. Gut speicherfähige Böden zeigen Wasserkonkurrenz stärker. 18/30

19 3. Ertragswirkung auf die Nachfrucht Mais (2006, 2007) EXTREMJAHR 2003 ( Jahrhundersommer ) Mittel: Ist 2003 im Trockengebeit die Ausnahme oder die Regel? 19/30

20 3. Ertragswirkung auf die Nachfrucht Mögliche Ertragswirkungen von Begrünungen Bodenchemisch Bodenphysikalisch Bodenbiologisch Positiv Gründüngung und Nährstofffreisetzung Bodenlockerung ( Bio-drilling ) Anti-Phytopatogenes Potential Negativ N-Sperre, anaerobe Umsetzung Wasserkonkurrenz Verunkrautung Förderung von Krankheiten und Schädlingen 20/30

21 3. Ertragswirkung auf die Nachfrucht Niederschlagsangebot (Zwischenfrucht-Winter-Hauptfrucht) Jahre mit trockenem Herbst 2003, 2006 Jahre mit geringem Winterregen 2002, 2004, 2007 Jahre mit Sommertrockenheit 2000, 2002, 2003 Problemjahr 2002/03: Geringe Winterniederschläge (48,6 mm) und Jahrhundertsommer 21/30

22 3. Ertragswirkung auf die Nachfrucht Mittlerer simulierte Ertragsdifferenz (Vergleich: Versuchsjahre 2006/07) 22/30

23 3. Ertragswirkung auf die Nachfrucht Mittlerer simulierter Wasserverbrauch und Profilwassergehalt im April Unterschiede verringern sich im Winter von 34 % auf 4 %. 23/30

24 3. Ertragswirkung auf die Nachfrucht Ertragsbildung im Input-driven Agrarökosystem 24/30

25 Oberirdische und Wurzelmasse Die Wurzel macht einen wesentlichen Teil der Zwischenfruchtbiomasse aus und trägt entscheidend zu ihren agro-ökologischen Leistungen (z.b. Humus, Bodenstruktur, Nitrat) bei. 25/30

26 Wurzelqualität Abbau der organischen Substanz (Litterbag-Methode, ) LEIN ROGGEN SENF BOHNE Die Wurzelbiomasse trägt vor allem aufgrund ihrer höheren Stabilität (C:N = :1) zum Humusaufbau und der physikalischen Bodenstrukturverbesserung bei. 26/30

27 Schlussfolgerungen & Ausblick auf künftige Versuchsvorhaben 27/30

28 Schlussfolgerungen und Ausblick Der Zwischenfruchtbestand soll optimal seine Agrarumweltleistung erbringen. Frühe Saat ist für einen guten Bestand zu empfehlen. Forschungsvorhaben 2010: Mulchsaat Begrünungsmischung in die Stoppel, Saattermin Anfang August und Ende August. Zwischenfruchtleistungen hängen häufig mit ihrer Durchwurzelung zusammen. Bei der Artenwahl sollte darauf Rücksicht genommen werden Es bedarf einer verbesserten Artenbeschreibung der Begrünungen als Ideotypen für definierte Agrarumweltleistungen. Die klimatischen Bedingungen in Mitteleuropa ermöglichen auch im semi-ariden Klimagebiet Zwischenfruchtbau ohne erhöhtes Ertragsrisiko für die Hauptfrüchte Eine Evaluierung mit Hilfe von Simulationsmodellen für verschiedene Szenarien (Klimawandel) ist zu empfehlen, um das standortspezifische Risiko möglichst gut abzuschätzen. 28/30

29 Ich bedanke mich für die Aufmerksamkeit! 29/30

30 Universität für Bodenkultur Wien Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung Gernot Bodner Gregor Mendel-Straße 33, A-1180 Wien Tel.: , Fax: gernot.bodner@boku.ac.at, 30/30