Optionen der reduzierten Bodenbearbeitung und Direktsaat im ökologischen Landbau

Transkript

1 SÖL-Beraterfachtagung Ökologischer Pflanzenbau 04. und 05. Oktober 2011 in Roßbach Optionen der reduzierten Bodenbearbeitung und Direktsaat im ökologischen Landbau Prof. Dr. agr. Knut Schmidtke Fachgebiet Ökologischer Landbau Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

2 Probleme der reduzierten Bodenbearbeitung und Direktsaat im ökologischen Landbau 1. Perennierende Unkräuter 2. Verminderte N-Mineralisation im Boden Einleitung

3 Optionen der reduzierten Bodenbearbeitung und Direktsaat im ökologischen Landbau Luzernegras 1. Winterroggen Winterweizen Körnererbse Mais 4. Wintertriticale Einleitung

4 Optionen der reduzierten Bodenbearbeitung und Direktsaat im ökologischen Landbau Untersaat Luzernegras Luzernegras 1. Winterroggen Winterweizen Körnererbse Mais 4. Wintertriticale Einleitung

5 33,5 % Anteil Futterleguminosen in der Fruchtfolge in Öko-Betrieben in Sachsen ein (2005) 31,0 % der befragten Öko-Betriebe in Sachsen etablierten Futterleguminosen in Untersaat (2005) Ist-Analyse und Potentiale biologisch-regenerativer Stickstoffversorgung im Ackerbau Sachsens gefördert vom SMUL Schubert, Gocht & Schmidtke (2007) Einleitung

6 Optionen der reduzierten Bodenbearbeitung und Direktsaat im ökologischen Landbau Mulchsaat ohne Bodenbearbeitung Luzernegras 1. Untersaat Luzernegras Winterroggen Winterweizen Körnererbse Mais 4. Wintertriticale Einleitung

7 Optionen der Mulchsaat ohne Bodenbearbeitung im ökologischen Landbau Untersaat Luzernegras Luzernegras 1. Winterroggen Winterweizen Körnererbse Mais in 2005 in Sachsen im ÖL: Erbse und Ackerbohne stets nach Pflugfurche gesät (Schubert & Schmidtke 2007) 4. Wintertriticale Einleitung

8 Optionen der Mulchsaat ohne Bodenbearbeitung im ökologischen Landbau Untersaat Luzernegras Luzernegras 1. Winterroggen Winterweizen Körnererbse Mais nichtlegumer 4. Zwischenfruchtbau Wintertriticale Einleitung

9 Forschungsprojekt Eignung nichtlegumer Zwischenfrüchte im ökologischen Landbau für den Anbau von Körnerleguminosen in Mulch- und Direktsaat (Juli bis Dezember 2008) Bearbeitung: Knut Schmidtke Beate Wunderlich Guido Lux Gefördert durch das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) im Auftrag des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft (SMUL) Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

10 Ziel des Vorhabens war es, die Eignung nichtlegumer Zwischenfrüchte zu prüfen hinsichtlich 1. Schneller Bodenbedeckung und Unkrautunterdrückung 2. Tiefreichende Reduktion des Nmin-Vorrates im Boden 3. Bildung hoher Mengen an Mulchauflage über Biomasse der Sprossachse 4. Bildung hoher Anteile schwerer abbaubarer Zwischenfrucht- Biomasse mit weitem C/N-Verhältnis Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

11 Nichtlegume Pflanzenarten Hanf Buchweizen Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

12 Sonnenblume Senf Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

13 Schwarzhafer Sommerroggen Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

14 1. Schnelle Bodenbedeckung und Unkrautunterdrückung Lichttransmission PAR [%] ohne N-Düngung 50 kg N ha -1 zur Saat Ro Ha So Se Bw Hf Ro Ha So Se Bw Hf Nichtlegumer Zwischenfruchtbau Boniturtermine Abb. 1: Einfluss der N-Düngung mit Horngrieß zur Saat und der Zwischenfruchtart auf die Lichttransmission fotosynthetisch aktiver Strahlung (PAR) 2 cm über dem Boden am Standort Köllitsch

15 1. Schnelle Bodenbedeckung und Unkrautunterdrückung Sprossertrag [dt TM ha -1 ] ohne N-Düngung 50 kg N ha -1 zur Saat Ro Ha So Se Bw Hf Ko Ro Ha So Se Bw Hf Ko Abb. 2: Einfluss der N-Düngung mit Horngrieß zur Saat und der Zwischenfruchtart auf den Spross-Trockenmasseertrag von Unkräutern am Standort Groß Radisch Nichtlegumer Zwischenfruchtbau Erntetermine

16 Hanf am Standort Groß Radisch Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

17 Standort Groß Radisch Sommerroggen Schwarzhafer Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

18 1. Schnelle Bodenbedeckung und Unkrautunterdrückung Fazit I 1. Buchweizen, Sonnenblume und Senf beschatten rascher den Boden als Hafer, Sommerroggen und Hanf 2. In Hafer und Sommerroggen nahm die Beschattung bis Ende Oktober zu, bei Buchweizen,Sonnenblume, Hanf und Senf nahm sie bereits Ende Oktober wieder ab 3. Zwischenfrüchte reduzierten Unkrautwachstum deutlich; höchstes Unkrautunterdrückungsvermögen lag bei Hafer und Sommerroggen vor 4. N-Düngung zur Saat führte nicht zu einem verstärkten Unkrautunterdrückungsvermögen der Zwischenfrüchte Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

19 2. Tiefreichende Reduktion des Nmin-Vorrates im Boden im Boden im Spross kg NO 3 -N ha -1 kg N ha ohne N-Düngung Ro Ha So Se Bw Hf Ko Uf N in der Sprossmasse Blatt & Fruchtstand Sprossachse Unkräuter Nitrat-N im Boden 0-30 cm cm cm cm Abb. 3: N-Akkumulation im Spross verschiedener Zwischenfruchtarten und Unkräuter am sowie den Nitrat-N-Vorrat im Boden zur Saat ( ) und letzen Ernte ( ) am Standort Pillnitz Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

20 2. Tiefreichende Reduktion des Nmin-Vorrates im Boden Fazit II 1. Zwischenfrüchte senkten den Nmin-Vorrat im Boden deutlich bis zum Spätherbst ab 2. Sonnenblume und Senf wiesen höhere Spross-N-Mengen und geringere Nmin-Vorräte im Boden im Vergleich zu Buchweizen auf Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

21 3. Bildung hoher Mengen an Mulchauflage über Biomasse der Sprossachse 80 ohne N-Düngung 50 kg N ha -1 zur Saat 70 TM-Ertrag [dt ha -1 ] Blatt- und Fruchtstandsmasse Sprossachse 0 Ro Ha So Se Bw Hf Ro Ha So Se Bw Hf Abb. 4: Spross-Trockenmasseerträge der Zwischenfrüchte Ende Oktober am Standort Pillnitz Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

22 3. Bildung hoher Mengen an Mulchauflage über Biomasse der Sprossachse 80 ohne N-Düngung 50 kg N ha -1 zur Saat 70 TM-Ertrag [dt ha -1 ] Blatt- und Fruchtstandsmasse 10 0 Ro Ha So Se Bw Hf Ro Ha So Se Bw Hf Abb. 5: Spross-Trockenmasseerträge der Zwischenfrüchte Ende Oktober am Standort Köllitsch Nichtlegumer Zwischenfruchtbau Sprossachse

23 3. Bildung hoher Mengen an Mulchauflage über Biomasse der Sprossachse Fazit III 1. Sommerroggen, Sonnenblume und Senf führten zu höheren Erträgen an Sprossachsen als Schwarzhafer, Buchweizen und Hanf 2. Ertrag an Sprossachsen für Mulchauflagen lag zwischen 20 und 40 dt TM je ha Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

24 4. Bildung hoher Anteile schwerer abbaubarer Zwischenfrucht- Biomasse mit weitem C/N-Verhältnis C/N-Verhältnis ohne N-Düngung 50 kg N ha -1 zur Saat Ro Ha So Se Bw Hf Ro Ha So Se Bw Hf Abb. 6: C/N-Verhältnis in der Blatt- und Fruchtstandsmasse der Zwischenfrüchte vom Standort Pillnitz ( ) Nichtlegumer Zwischenfruchtbau Sprossachse Blatt- und Fruchtstandsmasse Mittel Sprossmasse

25 4. Bildung hoher Anteile schwerer abbaubarer Zwischenfrucht- Biomasse mit weitem C/N-Verhältnis C/N-Verhältnis ohne N-Düngung 50 kg N ha -1 zur Saat Ro Ha So Se Bw Hf Ro Ha So Se Bw Hf Nichtlegumer Zwischenfruchtbau Sprossachse Blatt- und Fruchtstandsmasse Mittel Sprossmasse Abb. 7: C/N-Verhältnis in der Blatt- und Fruchtstandsmasse sowie in der Sprossachse der Zwischenfrüchte vom Standort Pillnitz (

26 4. Bildung hoher Anteile schwerer abbaubarer Zwischenfrucht- Biomasse mit weitem C/N-Verhältnis Anteil N im Spross [%] ohne N-Düngung 50 kg N ha -1 zur Saat Ro Ha So Se Bw Hf Ro Ha So Se Bw Hf Abb. 8: Anteil N in der Blatt- und Fruchtstandsmasse sowie Sprossachse am gesamten Spross-N der Zwischenfrüchte vom Standort Pillnitz Nichtlegumer Zwischenfruchtbau Blatt- und Fruchtstandsmasse Sprossachse

27 4. Bildung hoher Anteile schwerer abbaubarer Zwischenfrucht- Biomasse mit weitem C/N-Verhältnis Fazit IV 1. Sehr enges C/N-Verhältnis (12 bis 20) in der Blatt- und Fruchtstandsmasse vor allem bei Sonnenblume, Senf und Hanf 2. C/N-Verhältnis in der Sprossachse bei allen Zwischenfrüchten deutlich weiter: i.d.r > 40, vor allem bei bei Sonnenblume, Schwarzhafer und Senf 3. Mehr als 60 % des Spross-N liegen bei Sonnenblume und Hanf in leicht mineralisierbarer Blatt- und Fruchtstandsmasse vor Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

28 Eignung nichtlegumer Zwischenfrüchte im ökologischen Landbau für den Anbau von Körnerleguminosen in Mulch- und Direktsaat? Prüffaktoren und -stufen a) Nichtlegume Pflanzenart -Hanf - Buchweizen - Sonnenblume - Senf - Schwarzhafer - Sommerroggen b) N-Versorgung - ohne N-Düngung - 50 kg N als Horngrieß zur Saat Nichtlegumer Zwischenfruchtbau

29 Direktsaat Körnererbse Direktsaatparzellendrillmaschine der HTW Dresden

30 Direktsaat Körnererbse Cross slot Direktsaataggregat

31 Direktsaat Abb. 9: Schema zur Saatgutund Düngemittelablage des Cross-Slot- Säaggregates

32 Anforderungen an ein Direktsaataggregat - Minimalinvasiven Eingriff in den Boden bei der Saatgutablage erzielen - Exaktes Durchschneiden der Mulchauflage ohne ein Eindrücken von Ernterückständen in den Saatschlitz - Präzise Tiefenablage des Saatgutes auch in dichtlagernde Böden - Vollständiger Verschluss des Saatschlitzes nach Ablage des Saatgutes in den Boden

33 Direktsaat nach nichtlegumer Zwischenfrucht

34 Vorteile des Cross-slot-Schares in der Direktsaat nachweisbar? Direktsaat-Parzellendrillmaschine mit Cross-slot-Scharsystem Semeato Doppelscheibenschar- Direktsaatsämaschine (Foto: Mick 2010, HTW Dresden)

35 Abb. 9: Direktsaat der Sojabohne nach Zwischenfrucht Schwarzhafer mit und ohne Mulchauflage mit Roggenstroh (Foto: Mick 2010)

36 mit ohne mit ohne Semeato Cross slot Abb. 10:Direktsaat der Sojabohne nach Zwischenfrucht Schwarzhafer als Funktion der Direktsaatmaschine und der Mulchauflage mit Roggenstroh (Mick 2010, HTW Dresden)

37 Abb. 11: Unzureichend verschlossener Saatschlitz bei Direktsaat mit Doppelscheibenschar (Foto: Mick 2010, HTW Dresden)

38 Abb. 12: Hairpinning-Effekt bei Direktsaat (Foto: Mick 2010, HTW Dresden) Abb. 13: Saatgutablage mit Doppelscheibenschar auf der eingedrückten Mulchauflage (Foto: Mick 2010, HTW Dresden)

39 Eignung nichtlegumer Zwischenfrüchte für den Anbau von Körnererbse in Direktsaat 15,0 ohne N-Düngung 50 kg N ha -1 zur Saat Unkraut Spross-TM [dt ha-1] 12,5 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 Direktsaat Körnererbse Ro Ha So Se Bw Hf Ko Uf Ro Ha So Se Bw Hf Ko Uf Abb. 14: Sprossertrag der Unkräuter in Körnererbse nach nichtlegumen Zwischenfrüchten und Direktsaat der Erbse am Standort Köllitsch am (Diplomarbeit M. Förster, FG Ökologischer Landbau, HTW Dresden)

40 Eignung nichtlegumer Zwischenfrüchte für den Anbau von Körnererbse in Direktsaat 30 ohne N-Düngung 50 kg N ha -1 zur Saat Eebse Spross-TM [dt ha-1] Ro Ha So Se Bw Hf Ko Uf Ro Ha So Se Bw Hf Ko Uf Abb. 15: Sprossertrag der der Körnererbse nach nichtlegumen Zwischenfrüchten und Direktsaat der Erbse am Standort Köllitsch am (Diplomarbeit M. Förster, FG Ökologischer Landbau, HTW Dresden) Direktsaat Körnererbse

41 Eignung nichtlegumer Zwischenfrüchte für den Anbau von Körnererbse in Direktsaat Sprossertrag Erbse [dt TM ha -1 ] y = 31,06-1,77x r² = 0,69*** Sprossertrag Unkräuter [dt TM ha -1 ] Abb. 16: Einfluss des Sprosstrockenmasseertrages der Unkräuter auf den Sprossertrag der Körnererbse nach nichtlegumen Zwischenfrüchten und Direktsaat der Erbse am Standort Köllitsch Direktsaat Körnererbse

42 Eignung nichtlegumer Zwischenfrüchte für den Anbau von Körnererbse in Direktsaat Fazit: Schwarzhafer und Sommerroggen erwiesen sich unter den geprüften nichtlegumen Zwischenfrüchten als am besten geeignet für die Direktsaat der Körnererbse Schlussfolgerung für die Praxis

43 Einfluss einer differenzierten Grundbodenbearbeitung auf die Ertragsbildung im Fruchtfolgeglied Erbse - Winterweizen Jette Stieber & Knut Schmidtke HTW Dresden Fachgebiet Ökologischer Landbau

44 ZF Hauptfrucht Hauptfrucht SB/Ha Körnererbse Winterweizen cv. Santana 90 keimf. Körner m -2 Pflug : 25 cm tief Grubber: 15 cm tief Direksaat cv. Achat 300 keimfähige Körner m -2 Pflug : 25 cm tief Grubber: 15 cm tief Direktsaat quer zur Bodenbearbeitung zur Erbse 1. Versuchsreihe 2. Versuchsreihe

45 Bodenbearbeitung zur Erbse Pflug Grubber Direktsaat ohne Untersaat mit Untersaat

46 Untersaat Erdklee in Erbse

47 Bodenbearbeitung zum Weizen Pflug Grubber Direktsaat Pflug Grubber Direktsaat ohne Untersaat mit Untersaat

48 Fragestellungen Welchen Einfluss hat eine unterschiedliche Grundbodenbearbeitung mit Pflug und Grubber im Vergleich zur Direktsaat auf Ertrag und N 2 -Fixierung und N-Mineralisierung im Fruchtfolgeglied Erbse Winterweizen im ökologischen Landbau? Lässt sich durch eine Untersaat das Unkraut in der Körnererbse unterdrücken, ohne sich negativ auf die Ertragsbildung der Deckfrucht auszuwirken? Kann mit Rücknahme der Bodenbearbeitung zum Winterweizen die Mineralisierung von Stickstoff verzögert werden und so höhere Kornproteingehalte erreicht werden?

49 Tab. 1: Feldaufgang der Erbse [Pflanzen m -2 ] in Abhängigkeit der Bodenbearbeitung und einer Untersaat (US) in den Jahren 2009 und 2010 Pflug Grubber Direktsaat ohne US mit US A 85.2 B 56.3 C 77.8 A 78.7 A A 62.5 AB 52.9 B 62.3 A 59.0 A nicht gleiche Buchstaben kennzeichnen signifikante Mittelwertdifferenzen innerhalb eines Jahres und Faktors, Tukey- Test α=0,05, Wechselwirkung US x Bodenbearbeitung n.s.

50 Pflug Grubber Direktsaat

51 Direktsaat Pflug Grubber

52 Tab. 2: Kornertrag der Erbse [dt TM ha -1 ] in Abhängigkeit der Bodenbearbeitung und einer Untersaat (US) in den Jahren 2009 und 2010 Pflug Grubber Direktsaat ohne US mit US A 28.5 AB 24.8 B 30.9 A 27.7 A A 33.2 A 26.1 B 33.9 A 29.3 B nicht gleiche Buchstaben kennzeichnen signifikante Mittelwertdifferenzen innerhalb eines Jahres, Tukey-Test α=0,05, Wechselwirkung US x Bodenbearbeitung n.s.

53 B B A A A A A A B A Abb. 18: Unkrauttrockenmasse [dt TM ha -1 ] zur Ernte der Erbse in Abhängigkeit der Bodenbearbeitung und der Untersaat Erdklee (US) nicht gleiche Buchstaben kennzeichnen signifikante Mittelwertdifferenzen innerhalb eines Boniturtermines, Tukey-Test α=0,05, Wechselwirkung US x Bodenbearbeitung n.s.

54 Tukey-Test α=0,05, Wechselwirkung Bodenbearbeitung x US nicht signifikant Abb. 19: N 2 -Fixierleistung [kg ha -1 ] Erbse zur Ernte ( ) in Abhängigkeit von der Bodenbearbeitung und der Untersaat (US) Erdklee

55 A A A B A A A B Pflug Grubber Direktsaat ohne Untersaat mit Untersaat Bodenbearbeitung 1 Untersaat Bodenbearbeitung 2 Nicht gleiche Buchstaben kennzeichnen signifikante Mittelwertdifferenzen Tukey Test α=0.05, keine Wechselwirkungen Abb. 20: Anzahl Weizenpflanzen [Pflanzen m -2 ] nach unterschiedlicher Bodenbearbeitung zur Erbse und zum Weizen sowie mit und ohne Erdkleeuntersaat in der Erbse

56 A AB B A A A A B Pflug Grubber Direktsaat ohne Untersaat mit Untersaat Bodenbearbeitung 1 Untersaat Bodenbearbeitung 2Nicht gleiche Buchstaben kennzeichnen signifikante Mittelwertdifferenzen Tukey Test α=0.05, keine Wechselwirkungen Abb. 21: Ertrag des Winterweizen [dt TM ha -1 ] aus dem Kernparzellendrusch unterschiedlicher Bodenbearbeitung zur Erbse und zum Weizen sowie mit und ohne Erdkleeuntersaat in der Erbse

57 Optionen der Mulchsaat ohne Bodenbearbeitung im ökologischen Landbau Untersaat Luzernegras Luzernegras 1. Winterroggen Winterweizen Körnererbse Mais 4. Wintertriticale Fazit

58 SÖL-Beraterfachtagung Ökologischer Pflanzenbau 04. und 05. Oktober 2011 in Roßbach Optionen der reduzierten Bodenbearbeitung und Direktsaat im ökologischen Landbau Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr. agr. Knut Schmidtke Fachgebiet Ökologischer Landbau Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

59