Klimafreundlicher Ackerbau durch reduzierte Bodenbearbeitung und Gründüngung

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1 Research Institute of Organic Agriculture Forschungsinstitut für biologischen Landbau Institut de recherche de l agriculture biologique Klimafreundlicher Ackerbau durch reduzierte Bodenbearbeitung und Gründüngung Paul Mäder (paul.maeder@fibl.org) Hintergrund Landwirtschaft Mitverursacher des Klimawandels (~13% des CO 2 eq Ausstosses) Landwirtschaft betroffen vom Klimawandel Biolandbau trägt bei zur Klimaschonung (Ergebnisse Nemecek, 2005, Ökobilanzierung, Zürich, DOK- Langzeitversuch) Boden als wichtige Senke für Kohlenstoff Konservierende Bodenbearbeitung und organische Düngung zur Rückbindung von Kohlenstoff im Boden (No-Till, reduzierte Bodenbearbeitung) 1

2 Kohlenstoffkreislauf In Mia Tonnen Kohlenstoff Quelle: NASA Projektziele Anpassung der reduzierten Bodenbearbeitung an die Verhältnisse des Biolandbaus (ohne Herbizide, ohne leichtlösliche Stickstoffdünger) Maschineneinsatz Umbruchzeitpunkt Düngung, Gründüngung Sorten Erfassung der Auswirkungen der reduzierten Bodenbearbeitung auf Ertrag, Unkräuter, Bodenfruchtbarkeit Quantifizierung der Kohlenstoffrückbindung im Boden Optimierung von Gründüngungen in der Fruchtfolge Erstellen einer Klimabilanz Wirtschaftlichkeitsberechnungen 2

3 Klimafreundlicher Bioackerbau auf schweren Böden (Frick) Faktoren: Bodenbearbeitung x Düngung x biologisch-dynamische Präparate Berner et al., 2008: Soil & Tillage Research Bodenbearbeitung Reduzierte Bodenbearbeitung Stoppelhobel = Schälpflug Wendet nur die oberen 5-7 cm Saatbeetbereitung mit Rotortiller (5-6 cm tief) Praxisüblicher Pflug Wendepflug Wenden des Oberbodens (15-20 cm tief) Saatbeetbereitung mit Rotortiller (5-6 cm tief) 6 3

4 Reduziert Pflug Bodenstruktur Reduzierte Bodenbearbeitung Pflug 27. Oktober

5 Fruchtfolge (2002 Mais) 2003 Winterweizen 2004 Sonnenblumen 2005 Dinkel 2006 Kleegras 2007 Kleegras 2008 Mais 2009 Winterweizen 2010 Sonnenblumen 2011 Dinkel Ertragsentwicklung Frick Krauss et al., 2010: Soil Use & Management 5

6 Entwicklung des Kohlenstoffgehalts +17% Bodentiefe 0-10 cm Gadermaier et al., 2011: Renewable Agriculture & Food Systems Klimafreundlicher Ackerbau auf mittelschweren Böden Sentenhof, Muri (AG) und Schlatthof, Aesch (BL) Sentenhof, Muri (AG) Faktoren: Bodenbearbeitung x Düngung x Maissorten 6

7 NPK 50% NPK 100% Gülle 50% Gülle 100% NPK 100% Kontrolle 0% Kontrolle 0% NPK 50% Gülle 100% Gülle 50% Veranstaltung "Klimaneutraler Ackerbau ist möglich Präsentation von Forschungsresultaten" am 8. Juni 2011 auf dem Schlatthof in Aesch Silomaisertrag Sentenhof, Muri in 2009 Ricardinio Coxximo Fernandez Torres Aspekt Grosso Signifikant Effekte von Düngung und Sorte 13 Schlatthof, Aesch (BL) NPK 100% NPK 50% Gülle 50% Gülle 100% NPK 50% Kontrolle 0% Kontrolle 0% NPK 100% Gülle 100% Gülle 50% Kontrolle 0% NPK 100% Gülle 100% Gülle 50% NPK 100% NPK 50% Gülle 50% Gülle 100% NPK 50% Kontrolle 0% Gülle 50% Gülle 100% NPK 100% NPK 50% NPK 50% Kontrolle 0% Kontrolle 0% NPK 100% Gülle 100% Gülle 50% 7

8 Silomaisertrag Schlatthof, Aesch in 2010 Ricardinio Coxximo Fernandez Torres Aspekt Grosso Signifikant Effekte von Bodenbearbeitung, Düngung, Sorte und Sorte x Bodenbearbeitung 15 Klimafreundlicher Ackerbau auf 9 Praxisbetrieben Pflug I Reduziert 9 Streifenversuche im Ackerbau in den Regionen NW-CH, BE und W-CH angelegt 8

9 Erfahrungen aus der Praxis (2009 bis 2011) Schnellere Mineralisierung beim Pflug, weniger Unkraut Pflug bringt zu Beginn in der Regel ~10 % Mehrertrag Reduzierte Bodenbearbeitung spart Diesel und Arbeitszeit Einsatz der Maschinen ist anspruchsvoller im reduzierten Verfahren Lauffrist des Projektes zu kurz um positive Auswirkungen wie Humusaufbau im reduzierten Verfahren zu sehen Gründüngungen zur Stickstofffixierung Versuchsfragen: Gründüngungsart Saatzeitpunkt Saatstärke Einarbeitung Wirtschaftlichkeit 9

10 Maisertrag nach Wintererbsen (Mittel 6 Versuche) Modul 5: Streifenversuche Gemüse Graphik D. Eppenberger 10

11 Klimabilanz bei reduzierter Bodenbearbeitung Ziel: Untersuchung des Klimaeffekts verschiedener Bodenbearbeitungs- und Düngungsvarianten des Fricker Versuches auf der Basis von LCAs Vorgehen: Berechnung der Klimagasemissionen der verschiedenen Bodenbearbeitungs- und Düngungsvarianten erfolgt unter Berücksichtigung aktueller Ökobilanzdatenbanken Methodik Modell Treibstoffverbrauch Basierend auf Treibstoffberechnungsformeln der KTBL und Zugkraftmessungen im Ackerbau von Schmidt et al. (2010) Modell N 2 O-Emmissionen Neu entwickeltes Modell, das der Wirkungsweise organischer Dünger Rechnung trägt (direkte und indirekte (Ammoniak, Nitrat) Emissionen aus verfügbarem Stickstoff, aus Ernterückständen, aus der Mineralisierung von C/N- Verbindungen Modell C-Sequestrierung Input-Output Modell basierend auf C-Stock Messwerten, C- Input über organische Dünger und Ernterückstände sowie C- Mineralisierung Langfristig gebundener Kohlenstoff (>100 Jahre) berechnet nach Favoino und Hogg (2008) 11

12 Klimabilanz (Frick) 2000 Winterweizen 2009 kg CO2 eq / ha*a Pflug/Mistkompost Pflug/Vollgülle red/mistkompost red/vollgülle Getreidetrocknung Transport Erntegut Transport Saatgut Ballen laden Ballen pressen Ernte Mähdrescher Striegeln Gülle ausbringen Mistkompost ausbringen Aussaat Rototillen Pflügen N2O indirekt N2O aus C Mineralisierung N2O aus Ernterückständen N2O aus Hofdünger C Sequestrierung 23 Klimabilanz (Frick) 0.60 Winterweizen 2009 kg CO 2 eq / kg Weizenkorn Pflug/Mistkompost Pflug/Vollgülle red/mistkompost red/vollgülle Getreidetrocknung Transport Erntegut Transport Saatgut Ballen laden Ballen pressen Ernte Mähdrescher Striegeln Gülle ausbringen Mistkompost ausbringen Aussaat Rototillen Pflügen N2O indirekt N2O aus C Mineralisierung N2O aus Ernterückständen N2O aus Hofdünger C Sequestrierung 24 12

13 Klimagasemissionen (+) und Kohlenstoffbindung (-) im Fricker Bodenbearbeitungsversuch 12'000 10'000 8'000 6'000 4'000 2'000 CO 2 eq Emissionen ~ 20% Weizen 09 Mais 08 Kleegras Dinkel 05 kg CO2 eq / ha 0 2'000 4'000 6'000 8'000 10'000 12'000 14'000 16'000 Pflug / Mistkompost Pflug / Vollgülle ~ 75% CO 2 eq Rückbindung reduzierte Bodenbearbeitung / Mistkompost reduzierte Bodenbearbeitung / Vollgülle Sonnenblumen 04 Weizen 03 C Sequestrierung Weizen 09 C Sequestrierung Mais 08 C Sequestrierung Kleegras C Sequestrierung Dinkel 05 C Sequestrierung Sonnenblumen 04 C Sequestrierung Weizen 03 Gesamtdeckungsbeitrag über Fruchtfolge (Frick) Gesamtdeckungsbeitrag (Franken pro Hektar über 6 jährige Fruchtfolge) 30'000 25'000 20'000 15'000 10'000 5' bis +35% Winterweizen09 Mais08 Kleegras07 Kleegras06 Dinkel05 Sonnenblumen04 Hafer Perser Alexandrinerklee Futtererbse 5'000 Pflug Gülle Pflug Mistkompost Reduziert Gülle Reduziert Mistkompost 13

14 Zusammenfassung Klimaneutraler Bioackerbau ist bei reduzierter Bodenbearbeitung Dank Kohlenstoffbindung im Boden möglich Ertragsminderung bei reduzierter Bodenbearbeitung in ersten Jahren, deutlich höhere Erträge nach Umstellungsphase im Fricker Versuch Reduzierte Bodenbearbeitung erhöht Bodenfruchtbarkeit und führt zu verbesserter Wasserstresstoleranz Ökonomischer Erfolg hängt hautsächlich vom Ertrag ab Gründüngungspflanzen speichern bis 150 kg N Ausblick: Langzeiteffekte an verschiedenen Standorten, N 2 O Messungen, Unkrautregulierung, Maschinenkosten Das Projektteam Paul Mäder Fredy Berner Monika Messmer Robert Frei Hansueli Dierauer Maurice Clerc Peter Hofer (Bodenschutzfachstelle Bern) Christian Schader Matthias Meier Martin Koller 14

15 Dank - Ackerbaubetriebe *Alfred Schädeli, Pius Allemann, Frick (AG) *André Leimgruber, Aesch (BL) *Samuel Ineichen und Ulrich Ineichen, Muri (AG) André Horisberger, Chavannes-le-Veyron (VD) Andreas Ineichen, Oberwil (BL) Cyriac Schnyder, St. Erhard (LU) Hansueli Häberli, Kirchlindach (BE) Olivier Eberhard, La Sarraz (VD) Peter Grossenbacher, Hindelbach (BE) René Stefani, Full-Reuenthal (AG) Thomas Hauser, Chéserex (VD) Ulrich Ineichen (AG) Urs Siegenthaler, Münsingen (BE) * Hauptversuche Dank - Gründüngungsversuche Alfred Schädeli, Pius Allemann, Frick (AG) Beatrice Peter, Jorge Vásquez, Wildensbuch (ZH) Gerber BioGreens, Fehraltdorf (ZH) Laurent Godel, Domdidier (FR) Rathgeb's Bioprodukte, Unterstammheim (ZH) 15

16 Finanzierung Coop Fonds für Nachhaltigkeit (CH) Evidenzgesellschaft (CH) Sampo Initiative für Anthroposophische Forschung und Kunst (CH) Software AG-Stiftung (DE) Stichting Demeter (NL) Stiftung zur Pflege von Mensch, Mitwelt und Erde (CH) Bundesamt für Landwirtschaft (CH) EU Projekt NUE-CROPS Für eine klimafreundliche Bodenbewirtschaftung 16