Streifenbodenbearbeitung Strip Tillage Stand der Technik und eigene Ergebnisse

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1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Streifenbodenbearbeitung Strip Tillage Stand der Technik und eigene Ergebnisse Dr. Markus Demmel, Hans Kirchmeier Robert Brandhuber Institut für Ökologischen Landbau, Bodenkultur und Ressourcenschutz

2 Einleitung Zunahme des Maisanbaus

3 Einleitung Herausforderungen Klimawandel

4 Warum Streifenbearbeitung - Strip Tillage? Die Auswirkungen des Klimawandels werden die Landwirtschaft stärker betreffen als alle anderen Branchen. Herausforderungen für den Ackerbau: Häufigere Starkregenereignisse und zunehmende Trockenphasen verändern das Anforderungsprofil an Ackerbausysteme. Die Förderung der Infiltrations-, Speicher und Dränfähigkeit der Böden gewinnt an Bedeutung. Mulchende Bestellverfahren! Bekannte, in Europa kaum erprobte und nicht verbreitete Lösung: Mulchsaat ohne Saatbettbereitung mit Streifenbodenbearbeitung Neue Technologien, speziell die hochgenauen Lenksysteme für Landmaschinen, machen dieses neuen Verfahren möglich!

5 Hypothese Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Streifenbodenbearbeitung (Strip Tillage) für Reihenkulturen verbindet die positiven Eigenschaften von Direktsaat mit minimalem Eingriff in die Bodenstruktur mit intensiver Bearbeitung im Bereich der Kulturpflanzen. Bildquelle: Dawn Equipment Company Alternative für eine schlagkräftige, bodenschonende, erosionsmindernde, wasser- und energiesparende Bestellung von Reihenfrüchten (Mais, Rüben, Raps,.)?

6 Prinzip Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Lockern der Streifen im Herbst oder zeitigen Frühjahr mit angepasster Technik, eventuell verbunden mit der Applikation von mineralischen (oder organischen) Düngern. Durch Nutzung von automatischer Lenkung Aufzeichnung der Spuren. Aussaat im Frühjahr exakt mittig in die bearbeiteten Streifen mit Hilfe der automatischen Lenkung und Spuraufzeichnung bei der vorangegangenen Bearbeitung. Bildquelle: Dawn Equipment Company

7 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Modifizierte Bodenbearbeitungsgeräte: aktiv angetriebene Werkzeuge: Streifenfräse (Estler 1980, Gaspardo,...) passive Werkzeuge: veränderte Grubber (Horsch, Amazonen Werke 2008) Spezielle Streifenbodenbearbeitungsgeräte: Kombination aus unterschiedlichen, teilweise abrollenden Werkzeugen Einsatz kombiniert mit der Saat Streifenbestellsaat in einer Überfahrt. Vorteile Abtrocknen und Bodenerwärmung im bearbeiteten Streifen kommen nicht zum Tragen. Einsatz separat Streifenbearbeitung (mit Düngemittelapplikation) im Herbst oder im Frühjahr (deutlich) getrennt von der Aussaat.

8 Technik Streifenfrässaat (Europa) bearbeitung, Aussaat, Düngung in einer Maschine 4 reihig Arbeitsweise: Reihenfräse (je 1 Messersegment) bearbeitet Boden bis max. 10 cm Tiefe Einzelkornsägerät (Säbelschar) legt Mais in den bearbeiteten Säschlitz ab Zustreicher und v-förmige Andruckrollen schließen die Saatrille Maschio hat die Produktion des Gerätes bereits vor Jahren eingestellt Streifenfrässaat Oekosem aus der Schweiz Die Streifenfrässaat von Mais konnte sich nach einer intensiven Entwicklungs- und Erprobungsphase nach1985 nicht etablieren, da die Flächenleistung zu gering und die Bodenanpassung ungenügend waren. Zudem traten Probleme mit Frässohlen auf und es musste oft länger auf trockene Bodenbedingungen für die Saat gewartet werden. In der Schweiz hat sich die Frässsaat von Mais in Kunstwiese etabliert ( Althaus-Gerät Fobro-Bärtschi Streifenfräse 2012)

9 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Geräterahmen Parallelogramm Schneidscheibe Räumsterne Hohlscheiben Lockerungsschar Krümler

10 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Parallelogramm Luftbalg Schneidscheibe Räumsterne Scheibensech links Rolle + Quirl Rolle + Quirl Scheibensech rechts

11 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Bildquellen: Dawn Equipment, Sycamore; T. Vyn, Purdue

12 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Bildquelle: Dawn Equipment Company

13 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Bildquelle: Dawn Equipment Company

14 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Die Streifenlockerung und Aussaat von Zuckerrüben auf schüttfähigen Böden. Nach Versuchen in den Jahren 2008 und 2009 waren im Jahr 2010 sieben Gerätekombinationen in Niedersachsen im Einsatz. Bildquelle: Prospekt Köckerling

15 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Die Firma Horsch führt auf eigenen Betrieben und zusammen mit der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft seit 2001 bzw.2005 Versuche zur Streifenbearbeitung bei Mais und Raps durch. Bildquelle: Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft

16 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Die Firma Kuhn führt auf Betrieben in Frankreich und Sachsen Anhalt Versuche zur Streifenbearbeitung bei Mais durch (Kuhn Striger). Wissenschaftliche Betreuung durch Landesanstalt Thüringen. Bildquelle: Kuhn S.A.

17 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage 2012/2013 DUPORT (Hiniker ST6000 USA) GASPARDO (Yetter Maverick USA) KONGSKILDE ( Progressive Farm Products) ORTHMANN (Orthmann 1tripr USA) SLYFRANCE (Twin Diamonds Stripcat USA) VOGLSANG ( Xtill BRD) Technik-Neuvorstellungen AGRITECHNICA

18 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage 2013/2014 KVERNELAND Kultistrip BECKMANN VOLMER StripFill? EVERS Quarter (Yetter Maverick I) AGRITECHNICA 2013 VERMAC (Orthmann 1tripr USA) Bildquellen: Evers, Kverneland, Profi, Vermac

19 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Streifenbodenbearbeitung? Die Amazonen Werke Dreyer führen im dritten Jahr Untersuchungen zu Strip Tillage bei Raps und Getreide mit Nutzung der neuen EDX Einzelkornsätechnik durch. Zinkenabstand 375 mm. Bildquelle: Amazonen Werke Dreyer, S.Dutzi

20 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Bildquelle: Väderstad Streifenbodenbearbeitung? Väderstad erprobt die Streifenlockerung mit schmalen Messern unter jeder Rapsreihe bzw. zwischen jeder zweiten Getreidereihe kombiniert mit der Aussaat. Zinkenabstand 345 mm

21 Technik Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (Europa) Bildquelle: Horsch Streifenbodenbearbeitung? Horsch erprobt die Streifenlockerung mit Grubberscharen und Dammaufbau für jede Rapsreihe bzw. für zwei Getreidereihen kombiniert mit der Aussaat. Zinkenabstand 250 mm.

22 Verbreitung Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Bildquelle: The Report Card :Strip Till Guidlines

23 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) Quelle: OSU Cooperative Extension Extension Service PSS-2134: Strip Till Considerations in Oklahoma

24 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (USA) No-till = Direktsaat Strip-till = Herbst Streifenbearbeitung SFC (single field cultivator ) = einmalige, flache Bodenbearbeitung im Frühjahr Chisel plow = Grubber tief (Herbst) + Saatbettbereitung im Frühjahr Average of 21 site years (Durchschnitt von 21 Orts-Jahren) 100 Bu/A = 6,3 t/ha Mais Quelle: University of Minnesota Extension, Brad Carlson

25 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (D) Quelle: Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft

26 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (D) Quelle: Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft

27 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage (D) Vergleich Mulch- und Streifensaat von Zuckerrüben auf der Versuchsstation Ihinger Hof, Uni Hohenheim, W. Hermann Jahr Verfahren Bestandesdichte [Pfl./m 2 ] Praxisvergleich Parzellenversuch reine Rüben [dt/ha] SMV 1 [%] Zuckergehalt [%] BZE 2 [dt/ha] Mulchsaat 8, ,42 18,4 123 Strip Tillage 7, ,43 17,8 132 Mulchsaat 8,6 a 869 a 1,7 a 17,9 a 121 a Strip Tillage 7,6 b a 1,6 a 18,1 a 121 a 1 Standardmelasseverlust, 2 Bereinigter Zuckerertrag, 3 Werte mit unterschiedlichen Buchstaben unterscheiden sich statistisch Quelle: Streifenlockerung eine neue Lösung für Rüben. W. Hermann. top agrar 2/2010

28 Projekt AGROKLIMA Streifenbodenbearbeitung (1) Adelschlag / EI Schluff. Lehm, 430 m ü. N.N., Durchschnittstemperatur C, durchschn. Niederschlag 730 mm/a Streifenbearbeitung zu Zuckerrüben (2) Rennertshofen / ND Schluff. Lehm, 450 m ü. N.N., Durchschnittstemperatur C, durchschn. Niederschlag 690 mm/a Streifenbearbeitung zu Zuckerrüben 2 1 (3) Wurmannsquick / PAN Sand. Lehm, 560 m ü. N.N., Durchschnittstemperatur C, durchschn. Niederschlag 850 mm/a Streifenbearbeitung zu Körnermais 3

29 Strip Tillage Zuckerrüben Dittenfeld 2009/

30 Strip Tillage Zuckerrüben Dittenfeld / Wittenfeld 2010/

31 Ertrag [t/ha] Zuckergehalt [%] Strip Tillage Zuckerrüben Dittenfeld Ertrag Zuckerertrag Zuckergehalt Streifenlockerung mit Zinken (Yetter "Maverik") * Ertragsparameter Zuckerrüben 2011 (Mittelwert aus 4 Einzelwerten) Streifenlockerung mit Scheiben (Dawn "Pluribus") 12,9 14,0 14,1 12,9 14,3 in Stoppel nach Grubber in Stoppel nach Grubber Direktsaat Mulchsaat Betriebsüblich Bestellvarianten

32 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung Zuckerrüben Variante Strip Tillage mit Zinken direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Zinken nach Stoppelbearbeitung Strip Tillage mit Scheiben direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Scheiben nach Stoppelbearbeitung Mittelwert Strip Tillage direkt in Stoppel Mittelwert Strip Tillage nach Stoppelbearbeitung Betriebsüblich Mulchsaat mit Saatbettbereitung bereinigter Zuckerertrag 2010 [t/ha] Betrieb 1 Betrieb 2 bereinigter Zuckerertrag 2011 [t/ha] Betrieb 1 Betrieb 2 bereinigter Zuckerertrag 2012 [t/ha] Betrieb 1 Betrieb 2 mittl. bereinigter Zuckerertrag [t/ha] Betrieb 1 Betrieb 2 10,6 10,6 12,9 12, ,8 11,8 11,9 10,5 14,4 14,0 14,1 16,5 13,5 13,6 7,0* 10,6 12,9 14, ,0* 12,3 11,0 12,9 15,0 12,9 14,8 16,7 13,6 14,2 8,8* 10,6 12,9 13, ,1* 12,1 11,5 11,7 14,7 13,5 14,5 16,6 13,6 13,9 12,3 11,0 16,8 14,3 15,6 16,7 14,9 14,0 * Ertragsausfall durch extremen Schneckenfrass

33 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung Zuckerrüben Variante Strip Tillage mit Zinken direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Zinken nach Stoppelbearbeitung Strip Tillage mit Scheiben direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Scheiben nach Stoppelbearbeitung Mittelwert Strip Tillage direkt in Stoppel Mittelwert Strip Tillage nach Stoppelbearbeitung Betriebsüblich Mulchsaat mit Saatbettbereitung bereinigter Zuckerertrag 2010 [t/ha] Betrieb 1 Betrieb 2 bereinigter Zuckerertrag 2011 [t/ha] Betrieb 1 Betrieb 2 bereinigter Zuckerertrag 2012 [t/ha] Betrieb 1 Betrieb 2 mittl. bereinigter Zuckerertrag [t/ha] Betrieb 1 Betrieb 2 10,6 10,6 12,9 12, ,8 11,8 11,9 10,5 14,4 14,0 14,1 16,5 13,5 13,7 7,0* 10,6 12,9 14, ,0* 12,4 11,0 12,9 15,0 12,9 14,8 16,7 13,6 14,2 8,8* 10,6 12,9 13, ,1* 12,1 11,5 11,7 14,7 13,5 14,5 16,6 13,6 13,9 12,3 11,0 16,8 14,3 15,6 16,7 14,9 14,0 * Ertragsausfall durch extremen Schneckenfrass

34 Strip Tillage Mais mit Gülleinjektion Wurmannsquick

35 Strip Tillage Mais mit Gülleinjektion Wurmannsquick 2011 Arbeitstiefe: cm Streifenlockerung mit Zinken oder Scheiben - vor Mais im Frühjahr mit Gülleinjektion Strip Till mit Gülleinjektion Maisaussaat

36 Abschwemmversuch Wurmannsquick 2012 Mulchsaat mit Saatbettbereitung Strip Tillage Dawn Mulchsaat ohne Saatbettbereitung Abschwemmversuch 200 l in 12 Min.

37 Körnermaisertrag [dt/ha] Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung Körnermais Ertrag Körnermais (Mittelwert aus 10 Stichproben, Balken entspricht Standardabweichung) (Versuchsjahr 2010, Sorte Amanatidis, 9 Pfl/m², Rindergülle 20m³/ha) Streifenlockerung mit Zinken mit Gülle in Streifen (Yetter "Maverik") 102,1 dt/ha 112,9 dt/ha Ø aller Lockerungsvarianten: 104 dt/ha Streifenlockerung mit Scheiben mit Gülle in Streifen (Dawn "Pluribus") 99,1 dt/ha 100,4 dt/ha Gülle breitfl. Einarbeitung Scheibenegge 99,0 dt/ha 0 in Spur direkt in Stoppel neben Spur direkt in Stoppel in Spur nach Grubberstrich (Herbst) neben Spur nach Grubberstrich (Herbst) in Spur direkt in Stoppel Varianten neben Spur direkt in Stoppel in Spur nach Grubberstrich (Herbst) neben Spur nach Grubberstrich (Herbst) Betriebsüblich nach Grubberstrich (Herbst) (+ 46 kg N aus Harnstoff)

38 in Spur direkt in Stoppel neben Spur direkt in Stoppel in Spur nach Grubberstrich (Herbst) neben Spur nach Grubberstrich (Herbst) in Spur direkt in Stoppel neben Spur direkt in Stoppel in Spur nach Grubberstrich (Herbst) neben Spur nach Grubberstrich (Herbst) Betriebsüblich nach Grubberstrich (Herbst) (+ 46 kg N aus Harnstoff) Körnermaisertrag [dt/ha] Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung Körnermais Ertrag Körnermais (Mittelwert aus 10 Stichproben, Balken entspricht Standardabweichung) (Versuchsjahr 2011, Sorte Amanatidis, 9 Pfl/m², Rindergülle 20m³/ha) Ø aller Lockerungsvarianten: 103 dt/ha Streifenlockerung mit Zinken mit Gülle in Streifen (Yetter "Maverik") 107,0 dt/ha 106,5 dt/ha Streifenlockerung mit Scheiben mit Gülle in Streifen (Dawn "Pluribus") 96,5 dt/ha 102,5 dt/ha Gülle breitfl. Einarbeitung Scheibenegge 116,5 dt/ha Varianten

39 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung Körnermais Variante Strip Tillage mit Zinken (mit Gülle) direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Zinken (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Strip Tillage mit Scheiben (mit Gülle) direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Scheiben (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Mittelwert Strip Tillage (mit Gülle) direkt in Stoppel Mittelwert Strip Tillage (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Betriebsüblich Gülleausbringung mit Einarbeitung (Kurzscheibenegge) + Mulchsaat Körnermaisertrag 2010 [t/ha] Körnermaisertrag 2011 [t/ha] Körnermaisertrag 2012 [t/ha] Körnermaisertrag 2013 [t/ha] mittlerer Körnermaisertrag [t/ha] 10,2 10,7 11,9 6,4 9,8 11,3 10,7 13,0 7,7 10,7 9,9 9,7 11,5 5,9 9,3 10,0 10,3 11,7 7,4 9,9 10,1 10,2 11,7 6,2 9,6 10,7 10,5 12,8 7,6 10,4 9,9* 11,7* 12,5 8,2 10,6 *betriebsüblich zusätzlich 40 kg N/ha Harnstoff flächig

40 Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung Körnermais Variante Strip Tillage mit Zinken (mit Gülle) direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Zinken (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Strip Tillage mit Scheiben (mit Gülle) direkt in Stoppeln Strip Tillage mit Scheiben (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Mittelwert Strip Tillage (mit Gülle) direkt in Stoppel Mittelwert Strip Tillage (mit Gülle) nach Stoppelbearbeitung Betriebsüblich Gülleausbringung mit Einarbeitung (Kurzscheibenegge) + Mulchsaat Körnermaisertrag 2010 [t/ha] Körnermaisertrag 2011 [t/ha] Körnermaisertrag 2012 [t/ha] Körnermaisertrag 2013 [t/ha] mittlerer Körnermaisertrag [t/ha] 10,2 10,7 11,9 6,4 9,8 11,3 10,7 13,0 7,7 10,7 9,9 9,7 11,5 5,9 9,3 10,0 10,3 11,7 7,4 9,9 10,1 10,2 11,7 6,2 9,6 10,7 10,5 12,8 7,6 10,4 9,9* 11,7* 12,5 8,2 10,6 *betriebsüblich zusätzlich 40 kg N/ha Harnstoff flächig

41 Zusammenfassung Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Streifenbodenbearbeitung besitzt das Potential die Vorteile von intensiver Bodenbearbeitung und Direktsaat zu verbinden. Zwischen 50% und 70 % der Fläche bleiben unbearbeitet. Die bearbeiteten Streifen erwärmen sich schnell und trocknen zügig ab. Die Saat erfolgt sicher in einen Bereich ohne / mit wenig Pflanzenresten. Hohe Flächenleistung und gute Anpassung der Spezialgeräte. Bodenbearbeitung und Saat getrennt. Kombination mit Reihendüngung (mineralisch/organisch). Zugkraftbedarf und Energiebedarf geringer als bei ganzflächiger (intensiver) Bearbeitung. Spezialgeräte aufwändig und teuer.

42 Ausblick Streifenbodenbearbeitung - Strip Tillage Die angelaufenen Untersuchungen zeigen bereits das Potential des für Europa neuen Verfahrens, werfen aber auch neue Fragen auf: Nur Herbst- oder auch Frühjahrsbearbeitung? Wie intensiv muss die Stoppelbearbeitung sein? Kombination mit Zwischenfrüchten? Wie tief muss die Lockerung erfolgen? (max cm?) Welche Technik ist erforderlich? (wie aufwändig?) Kombination mit Reihen-Düngung? Welche Düngungssysteme? Welche Pflanzenbausysteme?.?

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44 Einleitung Zunahme des Maisanbaus

45 Einleitung Herausforderungen Klimawandel

46 Durchschnittlicher Bodenabtrag in Bayern [mg*ha -1 *a -1 ] Ohne Berücksichtigung der Bodenbearbeitung! Quelle: Alpha-Version LfL-Erosionsatlas

47 Tillage and seedbed preparation methods for maize System rev. ASABE EP291.3 conventional tillage = intensive tillage (in Germany) reduced tillage 15-30% residue cover conservation tillage > 30% residue cover Primary tillage mouldboard or chisel plough or heavy disk harrow mouldboard or chisel plough or disk harrow (for cover crop) chisel plough, disk harrow or direct seeding of cover crop Cover crops Secondary tillage Sowing Estimated adoption --- cultivator harrow, combination harrow, power harrow, rotary harrow yes combination harrow, compact disc, power harrow, rotary harrow seeding into seedbed without residues seeding into seedbed with residues yes --- direct seeding into residues of cover crop No-till direct seeding into residues of previous crop > 50% >30% < 20% < 1% 47

48 Bodenbearbeitung in Deutschland in 2009/10 % Not ploughed ploughed Quelle: Statistisches Bundesamt, Landwirtschaftszählung 2010, Fachserie 3 Heft 4 Wiesbaden

49 Pflugeinsatz in den Bundesländern 2009/10 % Quelle: Statistisches Bundesamt, Landwirtschaftszählung 2010, Fachserie 3 Heft 4 Wiesbaden 2011

50 Mulchsaat ohne Saatbettbereitung Planter Attachments Sources: Dawn Equipment, Sycamore, Ill, USA Yetter Manufacturing, Colchester, Ill, USA Deere & Company, Moline, Ill, USA 50

51 Ertrag [t/ha] Zuckergehalt [%] Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung ZR Dittenfeld Herbst in Stoppel 10,6 10,5 10,6 Herbst nach Grubber Ertragsparameter Zuckerrüben 2010 (Mittelwert aus 4 Einzelwerten) Ertrag Zuckerertrag Zuckergehalt Streifenlockerung mit Zinken (Yetter "Maverik") Streifenlockerung mit Scheiben (Dawn "Pluribus") Frühjahr Frühjahr in Stoppel nach Grubber Bestellvarianten 12,8 11,5 11,0 Direktsaat Mulchsaat Betriebsüblich

52 Ertrag [t/ha] Zuckergehalt [%] Ergebnisse Streifenbodenbearbeitung ZR Dittenfeld Ertrag Zuckerertrag Zuckergehalt Streifenlockerung mit Zinken (Yetter "Maverik") Ertragsparameter Zuckerrüben 2011 (Mittelwert aus 4 Einzelwerten) Streifenlockerung mit Scheiben (Dawn "Pluribus") * * 12,9 14,0 14,1 12,9 14,3 in Stoppel nach Grubber in Stoppel nach Grubber Direktsaat Betriebsüblich Bestellvarianten