Wetterangepasste Bodenbearbeitung

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1 Wetterangepasste Bodenbearbeitung ÖKL Kolloquium Dipl.-Ing Dr. Gernot PD DI Dr. Gernot Bodner Department für Nutpflanzenwissenschaften Universität für Bodenkultur Abteilung Pflanzenbau Wien Universitäts- und Forschungszentrum Abteilung Pflanzenbau Tulln (UFT) Universität für Bodenkultur Wien AG Nutzpflanzenökologie gernot.bodner@boku.ac.at

2 Herausforderung Ertragstrend Ertragsschwankung Weichweizen Körnermais Datenquelle: FAOStat, eigene Auswertung 2/21

3 Herausforderung 7 Winterweizen 7 Sommergerste Ertrag (t ha -1 ) : 515 C h : 515 C h 3 3 R 2 =0,52; p=0,006 R 2 =0,53; p=0, Hitzestunden > 27 C (C h) Hitzestunden > 27 C (C h) Körnermais Zuckerrübe 2040: 0, : 250 mm Ertrag (t ha -1 ) R 2 =0,31; p=0, R 2 =0,60; p=0, Anteil Sommerniederschlag Apr-Sep (-) Klimatisches Wasserbilanzdefizit (mm) Daten LLKNÖ Ackerbauarbeitskreise, eigene Auswertung 3/21

4 Boden Pflanze Managementoption Bodenbearbeitung Managementmaßnahmen Bestandesetablierung Beeinflussbar: Mittel (enger Optimumbereich) Funktion: Synchronisation Angebot-Bedarf, Konkurrenz im Bestand Management: Saatzeitpunkt, Bestandesdichte Art/Sorte Beeinflussbar: Mittel (Wirtschaftlichkeit, Züchtungsfortschritt) Funktion: Vegetationszeit, Trockenresistenz Management: Fruchtfolge, Sortenwahl A B C Bodenoberfläche (A) Beeinflussbar: Stark (kurzer Zeitraum) Funktion: Evaporation, Oberflächenabfluss Management: Stoppelbearbeitung, Sätechnik, Fruchtfolge Oberboden (B) Beeinflussbar: Mittle (längerer Zeitraum) Funktion: Wasserinfiltration und -speicherung Management: Grundbodenbearbeitung, Humus (Fruchtfolge) Unterboden (C) Beeinflussbar: Gering (natürliche Bodeneigenschaften) Funktion: Wasserspeicherung Management: (Unter)Bodenverdichtung, Kulturart (Wurzeltiefe) 6/21

5 Auswirkung Managementoption Bodenbearbeitung strukturell Oberflächenrauhigkeit (+ Mulch) Lagerungsdichte Eindringwiderstand Aggregatgrößenverteilung Aggregatstabilität Porengrößenverteilung Porengeometrie Parameter funktionell Luftporenvolumen Gasaustausch Wasserleitfähigkeit Wasserspeicherung Bodenwärme Umwelt Funktion Grundwasser +++ (+) Bodenerosion Humushaushalt + +(+) Bodenleben + ++ Einfluss der Bodenbearbeitung Funktion Ertragsrelevanz Bestandesetablierung Wasserverfügbarkeit Nährstoffverfügbarkeit Umweltrelevanz Treibhausgasemissionen Unkräuter Ertrag Einfluss der Bodenbearbeitung Krankheiten/ Schädlinge /21

6 Managementoption Bodenbearbeitung Wirkungsbezogene Systematik der Bodenbearbeitung Pflug Direktsaat Energieinput hoch niedrig Arbeitsweise wendend mischend lockernd nicht wendend schlitzend Struktur Mulch Mittlerer Aggregatdurchmesser (mm) Pflug Scheibenpflug Grubber Grubber + Kreiselegge 34,8 25,6 23, Boydas und Turgut, 2007 Mulchdeckungsgrad (%) Pflug Kreiselegge Grubber Scheibenegge 0 23,3 29,8 43,8 Fanigliulo et al., 2016,

7 Bodenstruktur Feldbodenkundliche Bewertung Krümelige Struktur Biologischer Aufbau (Ah-Horizont) Polyeder-Struktur Abiotisch (B-Horizont) Plattige Struktur Kompakte Struktur 7/21

8 Bodenstruktur Feldbodenkundliche Bewertung Symptome für Probleme: Ungleichmäßige Verteilung (in Rissen) Geringe Wurzeldichte Wurzelachsen plattgedrückt 8/21

9 Bodenstruktur Bodenphysikalische Bewertung Optimale Wasseranteilsgrenzen (Least Limiting Water Range, Silva et al., 1994) 12/21

10 Bodenstruktur Bodenphysikalische Bewertung Hollabrunn (Beginn: 2006) Obersiebenbrunn (Beginn: 2010) S 33,6 % U 50,0 % T 16,4 % S 23,8 % U 54,6 % T 21,6 % pf > 1.5 (Luft) pf < 3.5 pf > 1.5 (Luft) pf < 3.5 q DS < 19.8 % q DS < 18.2 % Daten Dissertation Thomas Weninger

11 Bodenstruktur Bodenphysikalische Bewertung Optimale Wasseranteilsgrenzen (Least Limiting Water Range, Silva et al., 1994) pf-kurve und Porenverteilung Daten Dissertation Thomas Weninger Begrenzende Faktoren: Luftporenvolumen und Eindringwiderstand? 14/21

12 Bodenstruktur Computertomographie: Löss-Schwarzerde (8 % S, 79 % U, 13 % T; Humus 3 % Pflug - 3,6 % Grubber ) Pflug Grubber Schlüter et al., 2018 Jahresgang Bodenstruktur: Löss-Parabraunerde (32 % S, 60 % U, 8 % T; Humus 1.7 %) November April Mai Juni Bryk et al., /21

13 Bodenstruktur Tiefenlockerung: Fluch oder Segen? Ohne Durchwurzelungshindernis Schneider et al. (2017) Schwer durchwurzelbarer Horizont Ertrag Tiefenlockerung / Ertrag Kontrolle Wassermenge (mm Wachstumstag -1 ) Dichter Horizont Schluffiger Oberboden Sandiger Oberboden Moschendorf, Südburgenland Foto Bodner Negativ Ertragsrelevanz positiv 16/21

14 Bodenstruktur Bodenbearbeitung - Humus Intensive Lockerung + Mehr Input + Stärkere Durchwurzelung (?) - Höhere Mikroorganismen-Aktivität - Mehr ungeschützter Kohlenstoff und Aggregatstabilität Bodenbearbeitungsversuch Hollabrunn und Wasserspeicherung Keine Lockerung + Höhere physikalische Stabilisierung - Weniger (Wurzel?)Input - Höhere Mikroorganismendichte Zahlen aus: Minasny und McBratney, 2018

15 Mulch Veränderungen Gespeicherte Wassermenge + Verstärkter Nord-Süd Gradient in Europa Geringe Veränderung der Summe und Verteilung ca. + 6 % (Blöschl et al., 2018) + 2 Oberflächenabfluss (OA) - 3 Tiefenversickerung (V) Trockenindex SPEI = bis 26 % Zunahme der 30-Jahre Extremniederschläge (AAR14) NÖ: ca. -8 bis + 60 % (Klik und Eitzinger, 2010) Höhere Winterniederschläge (vegetationsfreie Zeit) erhöhen die Grundwasserneubildung. Höhere Verdunstungsraten gegenläufig. ca. 29 bis +4 % (AAR14) -9 bis -16 % ( , März-August; AAR14) +20 bis +25 % ( ; Haslinger et al., 2015) 1 Niederschlag (NS) Evapotranspration (ET) Temperaturerhöhung führt zu höheren Verdunstungsraten. Aktuelle Raten Bodenfeuchteabhängig ca. + 7 bis +25 % (Reniu, 2017)

16 Mulch Bodenbearbeitung und Oberflächenabfluss Jährlicher Abfluss mm (Huang et al., 2010) Reduktion mm Beispiel Mittlere Erosionsreduktion Mistelbach Scheibenegge Direktsaat Mistelbach (ø ) Konventionell: 26.6 mm Direktsaat: 16.8 mm Anmerkung: Hohe Abflüsse in humiden Gebieten. Wasserersparnis in sub-humiden/semi-ariden Gebieten daher untere Grenze. 20/21

17 Kreiselegge Direktsaat Mulch Bodenbearbeitung und Evaporation 70 Reduktion der Evaporation (%) Muchdeckungsgrad (%) Datenquelle: Sérgio et al. (2013), AJAR Kamptner et al., 2014 Beispiele Winterweizen Gesamtwasserbedarf: 420 mm Evaporation: 60 mm (ca. 15 %) Ersparnis: 7-15 mm Körnermais: Gesamtwasserbedarf: 360 mm Evaporation: 80 mm (ca. 20 %) Ersparnis: mm Zahlen aus: Ehlers (2013): mais 1/2013; Roth et al. (2005): Schriftenreihe Thüringer Landesanst. f. Lw. 21/21

18 Trockengebiet Österreich Ertrag Direktsaatwirkung - quer durch Europa Daten von Soane et al. (2012) Überschuss Österreich Defizit 23/21

19 Ertrag Ertragssicherheit Ertragsrisiko? Situation Österreich (LAKO-Versuche ; ø 6 Standorte pro Jahr) Grenzwert für höherer Ertragsfähigkeit reduzierter Bearbeitungssysteme: mm Jahresniederschlag. 24/21

20 Langfristig (System) Kurzfristig (Verfahren) Schlussfolgerung - Bewertungsvorschlag Kriterium Ziel (Bedeutung) Methode Mulchbedeckung Erosion (+++) Ertrag (+) Bildbasiert (Soil Cover, JR) Bestandesetablierung Ertrag (++) Zählen + Bildanalyse BBCH 09 BBCH 15 Durchwurzelung Ertrag ( ++) Erosion (+) Bodenzylinder + Bildanalyse (0-15 cm) Porenverteilung Luftporenvolumen Wasserleitfähigkeit Wasserspeicherung Ertrag (+++) Erosion (++) Hyprop Aggregatstabilität Erosion (+++) Ertrag (+) Ultraschall Dispergierung Humusgehalt Ertrag (+++) /12 25/21

21 Universität für Bodenkultur Wien Department für Nutzpflanzenwissenschaften Abteilung Pflanzenbau AG Nutzpflanzenökologie Priv.-Doz. DI Dr. Gernot Bodner Konrad Lorenzstraße 24, A-3430 Tulln an der Donau Tel.: , Fax: gernot.bodner@boku.ac.at,