Wasserschonende und erosionsmindernde Bodenbearbeitung

Transkript

1 Wasserschonende und erosionsmindernde Bodenbearbeitung Boden- und Düngungstag Mecklenburg-Vorpommern Dobbin-Linstow

2 Gliederung Böden Grundlage für Pflanzenwachstum Wasserschonende und erosionsmindernde Maßnahmen im Ackerbau Schlussfolgerungen 2 I I Dr. Walter Schmidt

3 Böden Grundlage für das Pflanzenwachstum - Böden speichern Wasser - Böden speichern und liefern Nährstoffe Bild LfL Bayern - Böden dienen der Verankerung von Pflanzen 3 I I Dr. Walter Schmidt

4 Grundvoraussetzung für die landwirtschaftliche/ackerbauliche Nutzung von Flächen: -> umfassende Speicherung von Niederschlägen in Böden für Pflanzenwachstum und Ertragsbildung -> Erfordernis hierfür -> Erhalt des Boden als Wasserspeicher durch Verhinderung der Bodenerosion -> Optimierung der Wasserinfiltration 4 I I Dr. Walter Schmidt

5 Wasserspeichervermögen von Ackerböden 1 m³ Ackerboden im Sächsischen Lößhügelland: ca. 420 Liter Wasser. Lößboden > 200 cm mächtig 1 m³ Ackerboden im Erzgebirge: ca Liter Wasser 1 m³ Ackerboden in Nordsachsen (sandige Böden): ca Liter Wasser 5 I I Dr. Walter Schmidt

6 Wasserbedarf Beispiel Weizenproduktion (Ehlers 1996) Wasserbedarf zur Erzeugung von 15 t TM Weizen/ha (~ 7,5 t Korn und 7,5 t Stroh) -> mm Niederschlag Wasserangebot -> Niederschläge in Lüttewitz (Sächsisches Lößhügelland): 2003: 410 mm Wasserüberschuss bei 2004: 645 mm 7,5 t Weizenproduktion: 2005: 598 mm ~ 200 mm Niederschlag/a 2006: 563 mm 2007: 762 mm -> Mittelwert: 596 mm, zehnjähriges Mittel: 621 mm 6 -> Problem: ungleiche Niederschlagsverteilung im Jahresverlauf (-> z.b. Vorsommertrockenheit) I I Dr. Walter Schmidt

7 Ziel: Absicherung des Ackerbaus gegen geringe sowie im Jahresverlauf ungleich verteilte Niederschläge durch Verstetigung des Wasserhaushaltes Maßnahmen: Verbesserung der Wasserinfiltration Verminderung von unproduktiven Wasserverlusten (-> Oberflächenabfluss) Verbesserung der Wasserausnutzung 7 I I Dr. Walter Schmidt

8 Bodenerosion in Sachsen 8 I I Dr. Walter Schmidt

9 9 I I Dr. Walter Schmidt Bodenerosion in Sachsen Rund 60 % der Ackerflächen (~ 450 Tsd. ha) sind potenziell durch Wassererosion gefährdet. Rund 20 % der Ackerflächen (~ 150 Tsd. ha) sind potenziell durch Winderosion gefährdet. Handlungsbedarf Vorsorgemaßnahmen gegen Erosion zum nachhaltigen Schutz von Böden

10 Folgen von erosiven Starkregenereignissen Onsite-Erosionsschäden: Bodenumverteilung auf Ackerfläche Unproduktiver Wasserverlust durch Oberflächenabfluss 10 I I Dr. Walter Schmidt

11 Offsite-Schäden 11 -> i.d.r. irreversibler Bodenverlust! I I Dr. Walter Schmidt Bild: Dr. Strobel, LfA Sachsen

12 Ertragsfähigkeitsverlust infolge Bodenabtrag durch Wassererosion -> durch geringeres Wasserspeichervermögen des Bodens (Methau, Sächsisches Lösshügelland) Löss 20 cm Löss 200 cm Kuppe Hangfuß 12 I I Dr. Walter Schmidt

13 Ertragsfähigkeitsverlust infolge Bodenabtrag durch Wassererosion -> durch geringeres Wasserspeichervermögen des Bodens (Methau, Sächsisches Lösshügelland) Löss 20 cm Ertragsunterschiede bis 80 % zwischen Kuppe und Hangfuß Löss 200 cm Kuppe Hangfuß 13 I I Dr. Walter Schmidt

14 Folgen von Bodenerosion -> Verlust an Wasserspeichervermögen 14 I I Dr. Walter Schmidt

15 Handlungsbedarf in der Landwirtschaft Vorsorge gegen bodenzerstörende Bodenerosion durch Wasser und Wind (-> Verlust Wasserspeichervermögen!) Effiziente Nutzung von Niederschlägen und von Bodenwasser (= effizientes Wassermanagement). 15 I I Dr. Walter Schmidt

16 Optimierung der Wasserinfiltration auf Ackerflächen Hauptursache von Wasserabfluss (und Wassererosion!) auf Ackerflächen -> Gehemmte Wasserversickerung durch Oberflächenverschlämmung infolge Bodenaggregatzerfall Bild LfL Bayern 16 I I Dr. Walter Schmidt

17 hoch gering gering hoch hoch gering Art der Bearbeitung bestimmt Erosions- und Infiltrationsausmaß wendend nichtwendend Direktsaat Eingriffsintensität und Bearbeitungstiefe Bedeckung mit Pflanzenresten Wasserinfiltration Wasser-/Winderosion 17 I I Dr. Walter Schmidt

18 Wendende Bearbeitung mit dem Pflug -> hohe Eingriffsintensität in den Boden -> keine Bedeckung des Bodens mit Pflanzenresten -> infiltrationshemmende & erosionsfördernde Verschlämmung! Bild LfL Bayern 18 I I Dr. Walter Schmidt

19 Wendende Bearbeitung mit dem Pflug -> hohe Eingriffsintensität in den Boden -> keine Bedeckung des Bodens mit Pflanzenresten -> infiltrationshemmende & erosionsfördernde Verschlämmung! 19 I I Dr. Walter Schmidt Bild LfL Bayern

20 Schutz vor Wassererosion und effizientes Wassermanagement auf Ackerflächen Wirksamste Maßnahmen: Dauerhaft nichtwendende Bodenbearbeitung und Direktsaat 20 I I Dr. Walter Schmidt

21 Vergleich verschiedener Parameter nach wendender und achtjährig nichtwendender Bodenbearbeitung bzw. Direktsaat (nach Nitzsche et al. 2002/LfULG) Pflug Nichtwendend Direktsaat Mulchbedeckung [%] Humus* [%] 2,0 2,2 2,5 Mikrobielle Biomasse [ g C mic / g TS Boden]* Aggregatstabilität [%]** Regenwürmer [Anzahl m -2 ] davon Tiefgräber (L. terrestris] Makroporen [Zahl m -2 ] I I Dr. Walter Schmidt * Bodenschicht 0 5 cm ** Kalkung!

22 Effekte der nichtwendenden Bodenbearbeitung/Direktsaat Schutz der Bodenoberfläche durch Pflanzenreste Stabile, wenig verschlämmende Bodenstruktur durch höhere Krümelstabilität* (z. B. durch Regenwurmaktivität) Mehr Grobporen durch mehr Regenwürmer Schutz der Grobporen durch Pflugverzicht Erosionsmindernder/-verhindernder und infiltrations- fördernder Bodenstrukturzustand -> Voraussetzung: dauerhafter Pflugverzicht! 22 I I Dr. Walter Schmidt * zusätzlich gefördert durch Kalkung!

23 Strukturstabilisierung durch Kalkung (AID 2015) Tonflockung durch Ca-Ionen Ca-Ionen-Brückenbildung zwischen Ton- und Humussteilchen ph-wertoptimierung -> Förderung des Bodenlebens (Regenwürmer, Bakterien, Pilze -> mikrobiologische Aktivität) -> verbesserte Krümelstabilität. 23 Erhöhung Infiltration durch stabile Bodenaggregate, Regenwurmgänge usw. I I Dr. Walter Schmidt

24 Folgewirkungen hoher biologischer Aktivität in der Ackerkrume hohe Aggregatstabilität geringe Verschlämmung Hohe Infiltration <-> verminderte Wassererosion Voraussetzung: Belassen von Mulchmaterial an der Bodenoberfläche 24 I I Dr. Walter Schmidt

25 Beregnungsversuche - Versuchsaufbau 25 I I Dr. Walter Schmidt

26 Infiltration [mm] Wasserinfiltration und Bodenabtrag auf gepflügter und dauerhaft nichtwendend bearbeiteter Fläche (Sächsisches Lößhügelland, Regensimulationsversuch, Niederschlag: 38 mm in 20 Minuten) 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 Infiltrationsraten Pflug: 55 % nichtwendend: 93 % 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Pflug Konservierend Bodenabtrag Pflug: 246 g/m² nichtwendend: 36 g/m² Beregnungsminute 26 I I Dr. Walter Schmidt

27 Optimierung von nichtwendender Bodenbearbeitung hinsichtlich Erosionsminderung & Infiltration: Direktsaat -> Erhalt von hohem Bedeckungsgrad! Problem -> langsame Bodenerwärmung 27 I I Dr. Walter Schmidt

28 Lösung: Kombination Direktsaat + nichtwendende Bearbeitung: Streifenweise Bodenlockerung mit Strip-till-Technik (ggf. mit Gülleinjektion) 28 I I Dr. Walter Schmidt

29 Wasserinfiltration und Bodenabtrag bei Streifenbearbeitung und Direktsaat Streifenbearbeitung Direktsaat -> Infiltration: ~ 100 %* -> Bodenabtrag:~ 3 g Boden/m² * * Beregnungsversuche mit 38 mm / 20 min, 3 Messwiederholungen) 29 I I Dr. Walter Schmidt

30 Effiziente Wassernutzung auf Ackerflächen durch nichtwendende Bearbeitung: Geringerer unproduktiver Wasserverlust (=>Erosionsschutz!) Geringere unproduktive Verdunstung durch Mulchauflage Dr. Walter Schmidt

31 Oktober 00 November 00 November 00 Dezember 00 Dezember 00 Januar 01 Januar 01 Januar 01 Februar 01 Februar 01 März 01 März 01 April 01 April 01 Mai 01 Mai 01 Juni 01 Juni 01 Juli 01 Juli 01 Relativer Bodenwassergehalt rel. Bodenwassergehalte unterschiedlich bearbeiteter Böden Lößhügelland; Bodenart Ut4, Bodentiefe 20 cm, Zeitraum 10/2000 bis 07/2001 0,45 0,40 0,35 Pflug 20 cm Pflug Konservierend 20 cm pfluglos Pfluglos -> höherer Wassergehalt 0,30 0,25 0,20 0,15 Pflug 0,10 0,05 0,00 31 I I Dr. Walter Schmidt Datum Datum

32 Dauerhaft nichtwendende Bodenbearbeitung und Direktsaat Systemumstellung im Acker- und Pflanzenbau Anpassungsbedarf bei Technik und im Acker- und Pflanzenbau! 32 I I Dr. Walter Schmidt

33 Dauerhaft nichtwendende Bodenbearbeitung und Direktsaat Anpassungsbedarf - 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 33 I I Dr. Walter Schmidt

34 Dauerhaft nichtwendende Bodenbearbeitung und Direktsaat Anpassungsbedarf - 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 34 I I Dr. Walter Schmidt

35 Reduktion des Herbizid-/PSM-Einsatzes bei dauerhaft konservierender Bodenbearbeitung und Direktsaat -> durch Fruchtfolgegestaltung (Blattfrucht Halmfrucht Blattfrucht Halmfrucht) ergänzt durch. 35 I I Dr. Walter Schmidt

36 Reduktion des PSM-Einsatzes bei dauerhaft konservierender Bearbeitung/Direktsaat durch Anbau unkrautunterdrückender Zwischenfrüchte (z. B. Gemenge aus Schwarzhafer und Futtererbsen) 36 I I Dr. Walter Schmidt

37 Reduktion des PSM-Einsatzes bei dauerhaft konservierender Bearbeitung und Direktsaat durch -> Aussaat der Folgefrucht ohne Saatbettbereitung bzw. nach Streifenbearbeitung (Ziel -> wenig Bodenbewegung) 37 I I Dr. Walter Schmidt

38 Reduktion des PSM-Einsatzes bei dauerhaft konservierender Bearbeitung/Direktsaat durch: -> Folgefruchtaussaat in gewalzten unkrautfreien Zwischenfruchtbestand 38 I I Dr. Walter Schmidt

39 Reduktion des PSM-Einsatzes bei dauerhaft konservierender Bearbeitung/Direktsaat durch: -> mechanische Unkraut-/Ausfallpflanzenbekämpfung 39 I I Dr. Walter Schmidt

40 Reduktion des PSM-Einsatzes bei dauerhaft konservierender Bearbeitung/Direktsaat durch: 40 I I Dr. Walter Schmidt durch mechanische Unkrautbekämpfung mit Striegel, Hackgeräten usw. (RTK-gesteuert!)

41 Bodengefüge schützen! Durch Bodengefügeschutz -> gute Wasserversickerung -> wirksamer Erosionsschutz! 41 I I Dr. Walter Schmidt

42 Schlussfolgerungen Nichtwendende/konservierende Bodenbearbeitung/Direktsaat verbessert sehr wirksam die Wasserinfiltration auf Ackerflächen. Dies bewirkt die Auffüllung des Wasserspeichers Boden als Grundlage für eine ausreichende Wasserversorgung von Pflanzenbeständen angesichts sinkender und gleichzeitig ungünstig verteilter Niederschläge infolge des Klimawandels. Nichtwendende Bodenbearbeitung/Direktsaat reduziert bzw. verhindert die Bodenerosion durch Wasser und Wind. Dies erhält den Wasserspeicher Boden als Grundvoraussetzung für Pflanzenwachstum. In Kombination mit weiteren wassersparenden Maßnahmen (Fruchtarten- und Sortenwahl, Fruchtfolgegestaltung, Bestandesführung usw.) trägt die nichtwendende Bodenbearbeitung/Direktsaat entscheidend mit bei zur effizienten Wassernutzung im Ackerbau. 42 I I Dr. Walter Schmidt

43 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Weitere Informationen: 43 I I Dr. Walter Schmidt