Pflanzenbauliche Maßnahmen zur umweltgerechten Bewirtschaftung Bodenbearbeitung und Düngung

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1 Pflanzenbauliche Maßnahmen zur umweltgerechten Bewirtschaftung Bodenbearbeitung und Düngung

2 Gliederung Umweltgerechte Bewirtschaftung von Ackerflächen Handlungsbedarf in Sachsen Handlungsempfehlungen zum Schutz vor Erosion und zum Gefügeschutz Handlungsempfehlungen zur umweltschonenden N-Düngung Zusammenfassung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

3 Umweltgerechter Ackerbau - Handlungsschwerpunkte in Sachsen Schutz vor Bodenerosion durch Wasser und Wind Bodengefügeschutz N-Austragsminderung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

4 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. Erfordernis Vorsorgemaßnahmen gegen Erosion zum Schutz von Boden und Gewässern Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

5 Bodenerosion durch Wasser in Sachsen Erosionsschäden auf Ackerflächen Verlust der Ertragsfähigkeit! Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

6 Bodenerosion durch Wasser in Sachsen Erosionsschäden Außerhalb von Ackerflächen Sachschäden durch Schlammablagerung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt Foto: Dr. Strobel -LfA

7 Bodenerosion durch Wasser in Sachsen Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt Erosionsschäden außerhalb von Ackerflächen Sedimentund P-Eintrag in Gewässer Foto: Dr. Strobel -LfA

8 Hauptprobleme der Landwirtschaft bei Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie in Sachsen: P Einträge in Oberflächengewässer vor allem durch Bodenerosion durch Wasser! Nitratauswaschung in Grund- und Oberflächengewässer Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

9 Ökologischer Zustand sächsischer Oberflächenwasserkörper Einhaltung gewässertypspezifischer Orientierungswerte bei Phosphor ca. 70 % der sächsischen Fließgewässer-Wasserkörper überschreiten die jeweiligen gewässertypspezifischen Orientierungswerte der LAWA für Gesamtphosphor Januar 2014 Dr. Walter Schmidt

10 Ökologischer Zustand sächsischer Oberflächenwasserkörper Einhaltung gewässertypspezifischer Orientierungswerte bei Phosphor Handlungsbedarf Vorsorgemaßnahmen gegen Wassererosion zur Senkung der P- Belastung von Oberflächengewässern im Sinne der Umsetzung der EG-WRRL! ca. 70 % der sächsischen Fließgewässer-Wasserkörper überschreiten die jeweiligen gewässertypspezifischen Orientierungswerte der LAWA für Gesamtphosphor Januar 2014 Dr. Walter Schmidt

11 Nutzen des Erosionsschutzes Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

12 Nutzen des Erosionsschutzes Erhalt der Ertragsfähigkeit der Ackerfläche! Keine Nährstoffverluste durch Bodenabtrag. Verminderung der Nährstoffbelastung von Gewässern ( EG-WRRL!). Keine externen Schäden durch Schlammabspülungen. Anpassung an den Klimawandel im Hinblick auf Erosionsschutz und effizienter Wassernutzung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

13 Vorsorgemaßnahmen gegen Wassererosion auf Ackerflächen - Handlungsschwerpunkte: Acker- und pflanzenbauliche Maßnahmen Ergänzende Erosionsschutzmaßnahmen Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

14 Vorsorgemaßnahmen gegen Wassererosion auf Ackerflächen - Handlungsschwerpunkte: Acker- und pflanzenbauliche Maßnahmen Ergänzende Erosionsschutzmaßnahmen Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

15 Hauptursache der Wassererosion auf Ackerflächen: Gehemmte Wasserversickerung durch Oberflächenverschlämmung infolge Bodenaggregatzerfall Bild LfL Bayern Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

16 Hauptursache der Wassererosion auf Ackerflächen: Gehemmte Wasserversickerung durch Oberflächenverschlämmung infolge Bodenaggregatzerfall Bild LfL Bayern Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

17 Schutz vor Wasser- und Winderosion Verhinderung der Bodenverschlämmung Wirksamste Maßnahme: dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung/Direktsaat Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

18 Bodenbearbeitungsverfahren Konventionell bodenwendend mit Pflug Konservierend nichtwendend ohne Pflug Direktsaat Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

19 Konventionelle Bodenbearbeitung mit dem Pflug: Hauptursache für infiltrationshemmende, abfluss- und erosionsfördernde Bodenverschlämmung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

20 Effekte der konservierenden Bodenbearbeitung/Direktsaat Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

21 Effekte der konservierenden Bodenbearbeitung/Direktsaat Stabile, wenig verschlämmende Bodenstruktur durch höhere Krümelstabilität* Schutz der Bodenoberfläche durch Pflanzenreste Mehr Grobporen durch mehr Regenwürmer Schutz der Grobporen durch Pflugverzicht Erosionsmindernder/-verhindernder und infiltrations- fördernder Bodenstrukturzustand Voraussetzung: dauerhafter Pflugverzicht! Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt * zusätzlich gefördert durch Kalkung!

22 Vergleich verschiedener Parameter nach konventioneller und achtjährig konservierender Bodenbearbeitung bzw. Direktsaat Pflug Konservierend 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 ] Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt * Bodenschicht 0 5 cm

23 Wirkungen von Regenwürmern.sie erzeugen stabile Bodenkrümel.sie erzeugen viele große Poren Verbesserung der Wasserversickerung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

24 Infiltration [mm] Wasserinfiltration und Bodenabtrag auf gepflügter und dauerhaft konservierend bearbeiteter Fläche (Sächsisches Lößhügelland, Regensimulationsversuch, Niederschlag: 38 mm in 20 Minuten) 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 Pflug 0,2 Konservierend 0,0 Beregnungsminute Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt Infiltrationsraten Pflug: 55 % Konservierend: 93 % Bodenabtrag Pflug: 246 g/m² Konservierend: 36 g/m² P-Austragsminderung durch kon servierende Bodenbearbeitung: ~ 90%

25 Erosionsminderung auf Maisfläche durch konservierende Bodenbearbeitung Konventionell Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt Konservierend

26 Wassererosion auf konservierend bestellter Maisfläche: Optimierung der konservierenden Bearbeitung bezüglich Erosionsschutz! Ursachen für Wassererosion auf konservierend bestellten Flächen: zu intensive Bearbeitung dadurch zu geringe Bedeckung Optimierungsbedarf! Erfordernis: Reduktion der Bearbeitungsintensität! 26 Konventionell 10. Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt Konservierend

27 Bodenbedeckung % Mulchbedeckung in Abhängigkeit von der Arbeitstiefe beim Grubbereinsatz a b b b Versuchsjahr: 2005 Bodenentstehung: Löss Vorfrucht: Winterweizen 1. Arbeitsgang: Kurzscheibenegge Arbeitstiefe: 5 cm c c 0 Direktsaat Grubber 5 cm Grubber 10 cm Grubber 15 cm Stoppelpflug Zweischichtpflug Technik Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

28 Optimierungsbedarf: Schutz vor Wassererosion auf Ackerflächen durch gezielte Mulchproduktion! Strohdüngung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt Zwischenfruchtanbau

29 Optimierung von konservierender Bodenbearbeitung hinsichtlich Erosionsminderung: Beispiel Direktsaat zu Mais Erhalt von hohem Bedeckungsgrad! Problem -> langsame Bodenerwärmung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

30 Lösung: Kombination Direktsaat - pfluglose Bearbeitung: Streifenweise Bodenlockerung mit Strip Till-Technik (ggf. mit Gülleinjektion) Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

31 Technik Streifenbodenbearbeitung Strip Till Fahrtrichtung (Düngerzufuhr) Andruckrolle (Hohlscheiben) Lockerungszinken oder -scheiben (Räumsterne) (Schneidscheibe) Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

32 Strip Till zu Mais höherer Bedeckungsgrad! Strip Till-Bearbeitung Grubberbearbeitung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

33 Strip Till zu Mais höherer Bedeckungsgrad! Höhere Bedeckung durch Strip Till: Schutz vor Erosion Verdunstungsschutz Strip Till-Bearbeitung Grubberbearbeitung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

34 Infiltrationsrate (mm/min) Auswirkungen von Streifenbearbeitung (Strip Till) und Direktsaat zu Mais auf die Bodenerosion durch Wasser Wasserinfiltration (Regensimulationsversuch, Körnermais, 38 mm/20 min) 2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 Streifenbearbeitung ganzflächig bearbeitet Direktsaat Pflug (typischer Verlauf) 0,40 0,20 0, Beregnungsm inute Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

35 Auswirkungen von Strip Till und Direktsaat zu Mais auf die Bodenerosion durch Wasser Bodenabtrag (Regensimulationsversuch, Körnermais, 38 mm/20 min) Sedimentabtrag (g/m²) Bodenabtrag 400,00 350,00 Pflug 400 g/m² 300,00 250,00 200,00 150,00 Streifenbearbeitung ganzflächig bearbeitet Direktsaat Pflug (typischer Verlauf) 100,00 50,00 0, Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt Beregnungsminute

36 Vorsorgemaßnahmen gegen Wassererosion auf Ackerflächen: Acker- und pflanzenbauliche Maßnahmen Ergänzende Erosionsschutzmaßnahmen (immer kombiniert mit konservierender Bodenbearbeitung/Direktsaat!) Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

37 Ergänzende Erosionsschutz- Maßnahmen (Auswahl) nach Voß et al Erosionsminderung durch Grünstreifen sowie Fruchtartenwechsel im Hangverlauf Gewässerrandstreifen Hangrinnenbegrünung (Grünland, KUP usw.) Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

38 Bodengefügeschutz Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

39 Bodengefügeschutz Schutz des Boden vor Knetung, Scherung und schädlicher Verdichtung bei Bodenbearbeitung, Aussaat, Ernte, Transport Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

40 Bodengefügeschutz Schutz des Boden vor Knetung, Scherung und schädlicher Verdichtung bei Bodenbearbeitung, Aussaat, Ernte, Transport Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

41 Bodengefügeschutz Schutz des Boden vor Knetung, Scherung und schädlicher Verdichtung bei Bodenbearbeitung, Aussaat, Ernte, Transport Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

42 Bodengefüge schützen! Durch Bodengefügeschutz gute Wasserversickerung! wirksamer Erosionsschutz! weniger Bodenbearbeitung gutes Pflanzenwachstum! Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

43 Gefügeschonende Lösungen (Auswahl) Bandlaufwerk Pfluglose Bearbeitung Reifeninnendruckabsenkung Überladewagen Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

44 Gefügeschonende Lösungen (Auswahl) Zwillingsbereifung Bandlaufwerk 44 Überladewagen 10. Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt Reifeninnendruckabsenkung

45 Handlungsempfehlungen zur umweltschonenden N-Düngung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

46 Ziele der Düngung - bedarfsgerechte Pflanzenernährung: Düngermenge, Zeitpunkt, Verfügbarkeit, Ausgewogenheit - hohe Nährstoffeffizienz - Kosteneffizienz - Nährstoff-Verlustminderung - Minimierung schädlicher Auswirkungen auf die Umwelt - Erhalt und Verbesserung Bodenfruchtbarkeit Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

47 Grundwasserkörper in Sachsen chemischer Zustand: Parameter Nitrat 24 % der sächsischen Grundwasserkörper sind aufgrund ihres Nitratgehaltes in einem schlechten chemischen Zustand nach EG-WRRL Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt Quelle: Albert, 2011

48 Handlungsbedarf N-Austragsminderung durch effiziente Stickstoffverwertung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

49 Strategien zur Verbesserung der Stickstoffverwertung - Teil 1 1. Exakte Ermittlung des Düngebedarfes - Bodenuntersuchung (N min, P, K, Mg, S min, ph ) - realistische Einschätzung von Ertragserwartung und Nährstoffbedarf (Nitrattest, Pflanzenanalyse, N-Tester, Düngefenster, Luftbilder, Erfahrungen in Ihrem Betrieb auf Ihren Flächen ) - Berücksichtigung der gewachsenen Biomasse (Raps) - Berücksichtigung der Nährstoffnachlieferung des Standortes - Anrechnung der Nährstoffbereitstellung aus organischen Düngern 2. Sachgerechte mineralische N-Düngung - Räumliche Platzierung der Nährstoffe (unter-fuß-düngung,injektion) - Prüfung des Einsatzes stabilisierter Mineraldünger - Berücksichtigung von Bodenfeuchte und Wetterprognose Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

50 Strategien zur Verbesserung der Stickstoffverwertung - Teil 2 3. Teilschlagspezifische Düngung heterogener Standorte (N-Sensoren, Boden-Scanner, Ertragskarten ) 4. Exakte Verteilung der Düngemittel auf der Fläche 5. Beseitigung von Ertragsbegrenzungen - ausreichende Versorgung mit P, K usw., Kalkung (ph-wert!) - Bekämpfung von Krankheiten/Schädlingen, - Vermeidung von schädlichen Bodenverdichtungen 6. Maßnahmen im Herbst - keine pauschale Herbst-N- oder Stroh-Ausgleichsdüngung - N-Konservierung durch Zwischenfrüchte - Reduzierung der Bodenbearbeitungsintensität im Herbst 7. Mitwirkung in Facharbeitskreisen (z. B. Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie) Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

51 Höhere N-Effizienz aus organischer Düngung (Auswahl) - Ausbringung organischer Dünger nur bei Nährstoffbedarf des Pflanzenbestandes (im Herbst kaum zu Getreide) - regelmäßige Bestimmung der Nährstoffgehalte - fachgerechte Anrechnung auf den N-Bedarf - Einarbeitung flüssiger organischer Düngemittel ohne Pflanzenbestand: sofort (mind. 4 h) auch im Bestand (Schlitztechnik) - Platzierung im Boden (Strip-Till-Verfahren) - ggfs. Einsatz von Nitrifikationsinhibitoren - Beachtung der Schlag-Spezifika (Humusbilanz, Nährstoffgehalte, ph) - Optimierung der Verteilgenauigkeit - evtl. Teilschlag-spezifische Ausbringung Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

52 Strip-Till mit Gülleausbringung: Kombination von Bodenschutz und effizienter N-Düngung (Arbeitstiefe cm) in Stoppel in Zwischenfruchtbestand Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

53 Strip-Till mit Gülleausbringung Gülle platziert unter Saatreihe Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

54 Rapsertrag (dt/ha b. 91 %) l N-Düngermenge (kg/ha) l Teilschlagspezifische N-Düngung (Bestandes- und bodenabhängig) Vorteile bei uneinheitlichen Standorten: - einheitliche Bestände (Qualität, Reife, Beerntbarkeit) - höhere Nährstoffeffizienz - geringere Nährstoffsalden - verbesserte Wirtschaftlichkeit - (höhere Erträge) Ertrag N-Düngermenge N-Saldo: 49 N-Saldo: 40 N-Saldo: Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt ,2 42,6 42,9 konstant / konstant Sensor / Sensor Biomassekarte / Sensor Quelle: Albert, LfULG, 2011 Prüfglied mit Offsetkarte (Ertragspotential) 40 0

55 N-Austragsminderung durch Zwischenfruchtanbau N-Rückhalt bis zu 100 kg N/ha und mehr! Zwischenfruchtgemenge Gelbsenf (abgefroren) Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

56 Anbau von Zwischenfrüchten (ZF) zur N-Austragsminderung Praxis-Demonstrationsversuch Lö-Standort Vorfrucht Winterweizen, Ernte am Grubber mit Gülleeinarbeitung am Folgefrucht Mais Quelle: A. Schmidt, LfULG, Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

57 Umsetzung umweltgerechter Ackerbaumaßnahmen in Sachsen: 1. Förderung stoffaustragsmindernder Maßnahmen 2. Arbeitskreisarbeit 3. Landwirtschaftliche Konsultationsbetriebe 4. Wissens- und Erfahrungstransfer in der landwirtschaftlichen Ausbildung 5. Durchführung von Feldtagen und Fachveranstaltungen Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

58 Förderung Agrarumweltmaßnahmen (RL AuW/2007) Stoffeintragsminimierende Bewirtschaftung (S-Maßnahmen): Ansaat von Zwischenfrüchten (85 /ha) Ansaat von Untersaaten (50 /ha) Dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung/Direktsaat (68 /ha) Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

59 Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat - Sachstand 2013 in Sachsen - Ca. 50 % der Ackerflächen Sachsens (~ 360 Tsd. ha) werden konservierend bearbeitet (nicht dauerhaft konservierend). Ca. 35 % der Ackerflächen Sachsens (~ 248 Tsd. ha) werden dauerhaft konservierend bearbeitet; Direktsaat wird in Einzelbetrieben praktiziert. Erfahrungen zur konservierenden Bodenbearbeitung sind vorhanden Vermittlung durch Wissens- und Erfahrungstransfer ist erforderlich Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

60 Landwirtschaftliche Arbeitskreise zur Umsetzung der EG-WRRL in Sachsen Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

61 Zusammenfassung Handlungsschwerpunkte der umweltgerechten Bewirtschaftung von Ackerflächen in Sachsen sind der Erosionsschutz, der Bodengefügeschutz sowie eine sachgerechte und effiziente N-Düngung. Wichtige acker- und pflanzenbauliche Maßnahmen einer umweltgerechten Bewirtschaftung sind: dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung/Direktsaat mit Streifenbearbeitung Minderung/Verhinderung der Wasser- und Winderosion. Achslastbegrenzung, Breitreifen, Bandlaufwerke, Reifendruckregelanlagen usw. Erhalt und Schutz eines funktionsfähigen Bodengefüges. bedarfsgerechte organische und mineralische N-Düngung mit Verwendung neuartiger Ausbringungstechnik (Strip-Till-Technik, Injektionstechnik, Teilschlagbewirtschaftung usw.). Durch Förderung stoffaustragsmindernder Maßnahmen, durch AK-Arbeit, durch landwirtschaftliche Konsultationsbetriebe, durch Fachausbildung Vermittlung und Umsetzung der Grundlagen der umweltgerechten Ackerflächenbewirtschaftung in Sachsen Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt

62 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Weitere Informationen: Dezember 2013 Dr. Walter Schmidt