Zeitgemäße Bodenbearbeitung Boden und Erosionsschutz Versuchsergebnisse 2011 Rosner J.:, Amt der NÖ Landesregierung, Abt. Landwirtschaftliche Bildung

Transkript

1 Zeitgemäße Bodenbearbeitung Boden und Erosionsschutz Versuchsergebnisse 2011 Rosner J.:, Amt der NÖ Landesregierung, Abt. Landwirtschaftliche Bildung Frauentorgasse 72, 3430 Tulln

2 Minimalbodenbearbeitung, Erosionsschutz und Mykotoxinproblematik Josef Rosner 1 Einleitung In Österreich sind wie in weiten Teilen der Welt zahlreiche Ackerstandorte potenziell erosionsgefährdet, was auch auf die spezielle lokale Topografie zurückzuführen ist. Neben den ökologischen Aspekten treten aber immer mehr ökonomisch Überlegungen in den Vordergrund. Bodenschonende Bearbeitungsmethoden setzen sich zunehmend durch, werden aber von vielen Bauern noch immer skeptisch betrachtet. Während bis in die Sechzigerjahre auf Grund mangelnder Zugkraft eine seichte Bearbeitung Gang und Gäbe war setzte sich dann mit der stark steigenden Leistung der Traktore eine immer tiefer werdende Bodenbearbeitung durch, ohne sich jedoch in einer einhergehenden Ertragssteigerung in selben Maß widerzuspiegeln. Diese wohl fehlerhafte Entwicklung weicht nun zunehmend der Rückbesinnung zu Bodengesundheit, Gare, Lebendverbauung und Bodenschonung. Als Gründe für die neuen (alten) Bodenbearbeitungstrends können angegeben werden: Senkung der Produktionskosten Weniger Befahrhäufigkeit weniger Arbeitszeit weniger Bodenverdichtung durch weniger Verkehr am Acker Mehr Schlagkraft Bewirtschaftung von mehr Fläche möglich Signifikante Reduzierung des Treibstoffverbrauchs Geringere Maschinenbeanspruchung und weniger Maschinen Verhinderung von Wind Wasser Tillageerosion (Erosion durch Bodenbearbeitung) Erhöhung des Humusgehaltes Verbessertes Wasserspeichervermögen, Aggregatstabiltät signifikant höher bessere Tragfähigkeit der Böden und weniger Bodenerosion Bessere Erträge mittel - langfristig Geringere C bzw.co 2 Freisetzung aus dem Bodenpool -Umweltleistung der Landwirtschaft Versuche in Niederösterreich Verschiedene Bodenbearbeitungssysteme werden an den Ackerbau- Standorten an den Lehr und Versuchsbetrieben der Landwirtschaftlichen Fachschulen in Niederösterreich im trockenen pannonischen Klimaraum und im gemäßigten Übergangsklima geprüft. Das Klima ist

3 durch eine jährliche Niederschlagsmenge von 500 mm im Pannonikum, 650 mm im Übergangsklima und durch eine Jahresdurchschnittstemperatur von 9.0 C 11.0 C charakterisiert. Neben der konventionellen Bearbeitung mit Grubber und Pflug mit Saatbettbereitung werden verschieden Gründeckenpflanzen wie Gelbsenf, Phacelia, Wicke, Ackerbohne, Futtererbsen, Ölrettich, Kleearten, Grünroggen, Buchweizen, Ackerbohnen mit anschließender Mulch und Direktsaat getestet. Zwei Versuchsglieder mit Minimalbodenbearbeitung ausschließlich mit Grubber bzw. Scheibeneggeneinsatz und einer NoTillage (NoTill, Zero Tillage = Keine Bodenbearbeitung) Variante werden auf die Ertragsleistung und den Mykotoxingehalt untersucht. Die Konventionelle Saat wird nach Pflug und Grubbereinsatz mit einer Saatbettvorbereitung durchgeführt. Die Mulchsaat wird nach einem zweimaligen Grubbereinsatz mit anschließender Gründeckeneinsaat nach einer mulchenden Bodenbearbeitung mit einer Kreiselegge oder Saatbettkombination getätigt, bei der Direktsaat ist das Gründeckenmanagement wie bei der Mulchsaat, es wird aber vor dem Anbau der Kulturpflanze aber auch der Gründecke eine Saatbettvorbereitung unterlassen (= Zero/No Tillage). Alle 3 angeführten Systeme werden mit einer Direktsämaschine angebaut. In einem parallel angelegten Bodenerosionsversuch werden 8 verschiedene Bodenbearbeitungssysteme geprüft. Neben der Standardvariante mit Grubber und Pflug werden minimierte Verfahren mit Grubber + Scheibenegge, weiter minimiert auf Grubber oder Scheibenegge und No Tillage ( keine Bearbeitung) angewendet und in Zusammenarbeit mit der Universität für Bodenkultur (Prof.Dr.Klik) die Erosionsmessungen durchgeführt und die dazu gehörenden Parameter gemessen. Erosionsversuche In der folgenden Tabelle 1 sind die Ergebnisse der 3 Standorte Mistelbach, Tulln und Pyhra bei St. Pölten zusammengefasst. Angeführt sind die 3 Gründecken und Bodenbearbeitungsprüfglieder, bei denen auch Erosionsmessungen durchgeführt werden. Neben dem Bodenabtrag in t/ha/jahr sind auch die Nährstoffverluste bei N und P neben den Herbizidverlagerungen nachzulesen. Die ermittelten Erträge aus der Getreide Maisfruchtfolge (Mistelbach 1 mal Zuckerrüben, 1 x Sonnenblumen, Tulln 1x Zuckerrüben statt Mais in der Fruchtfolge) sind ebenfalls in Tabelle 1 dargestellt. Bei der Konventionellen Saat

4 wird auf eine Herbstbegrünung verzichtet, bei Mulchsaat wurden 7.5 kg Platterbesen, 11 kg Sommerwicke, 3.7 kg Buchweizen, 1.1 kg Alexandrinerklee, 1.1 kg Perserklee und 0.4 kg Gelbsenf als Herbstbegrünung Mitte August angebaut. Bei der Direktsaat werden 3 kg Gelbsenf und 7 kg Phacelia zum vorgenannten Termin ausgesät. Tabelle 1: Gemessene jährliche Abträge und Erträge Mistelbach, Tulln, Pyhra (Klik BOKU 2012 ) Bearbeitungsmethode Konventionell Mulchsaat Direktsaat Bodenabtrag t/ha/jahr Reduktion 75 % 87 % C org - Verlust kg/ha Reduktion % % N Abtrag kg/ha/jahr Reduktion % % P Abtrag kg/h/jahr Reduktion 7 1,9 73 % % Wasser - Abfluss in mm ,0 Wasser Abfluss in mm Pixendorf Reduktion 57 % 95 % Herbizidabtrag % ausgebrachte Wirkstoffmenge Reduktion 50 % 90 % Ertrag in % Konventionell C org organischer Kohlenstoff im Boden Wie der Tabelle 1 entnommen werden kann, sind deutliche Reduktionen bei Boden Nährstoff und Herbizidabtrag und beim Abfluss festzustellen. Besonders umweltrelevant ist der stark minimierte C org Verlust, der nicht nur eine CO 2 Speicherung im Boden zur Folge hat sondern auch höhere Pflanzenerträge. Wissenschaftliche Modellierungen haben ergeben, dass der ständig sinkende Kohlenstoffgehalt in den Ackerböden für die eigentlich stagnierenden und grundsätzlich sinkenden Erträge der letzten Jahrzehnte verantwortlich ist,

5 berücksichtigt man die stark verbesserte Genetik unserer Kulturpflanzen durch den enormen Züchtungsfortschritt, die Entwicklung im Pflanzenschutz und der deutlich besseren und gezielten Düngung. Dass C nun im Boden weniger wird und die Degradierung der Böden durch zu intensives Bearbeiten fortschreitet wirkt sich eben negativ auf die Erträge aus. Gelingt es aber durch effektives Gründeckenmanagement und Mulchsaat Kohlendioxid bzw. Kohlenstoff zu binden und im Boden zu speichern, ist eine ernstzunehmende ökologische Leistung der Landwirtschaft gegeben. Diese Effekte wurden in einem eigenen Projekt der Universität für Bodenkultur in NÖ und der Steiermark gemessen und zeigten deutliche positive Effekte. Hinzu kommt noch die mögliche Halbierung des Treibstoffverbrauches bei der Saat durch weitgehendes Weglassen der Bodenvorbereitung und tieferen Bearbeitung, was ebenfalls eine deutliche CO 2 Einsparung von rund 50 kg/ha ermöglicht. Das entspricht einer Treibstoffersparnis von %. Die Erträge unterscheiden sich dabei jedoch nicht signifikant. Bodenbearbeitungsversuche An allen Ackerbau - Standorten in NÖ werden seit einigen Anbaujahren 4 Bodenbearbeitungsvarianten angelegt, die in Tabelle 2 aufgelistet sind. Neben der Konventionellen Bearbeitung mit Grubber und Pflug wird eine ohne wendende Bodenbearbeitung mit zweimaligem Grubbereinsatz oder Scheibenegge-Grubber getestet. Ein Prüfglied als Minimalbodenbearbeitung mit einmaligem Scheibeneggen- oder seichtem Grubbereinsatz wird ebenfalls untersucht. Während bei den beiden erstgenannten Systemen eine Saatbettvorbereitung mit einer Kreiselegge oder Saatbettkombination erfolgt, wird bei der Scheibeneggen nur minimiert bearbeitet und bei der NoTill - Variante auf jede Bodenbearbeitung verzichtet (Zero Tillage). Neben den Erträgen sind auch die Nettoerlöse (Ertrag minus Aufwendungen) aufgelistet. NoTillverfahren werden deshalb mit untersucht, weil dieses System mittlerweile auf über 120 Millionen ha weltweit erfolgreich eingesetzt wird. In N und S Amerika, Australien ist NoTill bei Sojabohnen Maisfruchtfolgen längst Standart und funktioniert auch deshalb, weil in dieser Fruchtfolge keine Krankheiten und Schädlinge übertragen werden. Bei unseren europäischen Fruchtfolgen ist das gänzlich anders zu betrachten, speziell wenn Mais in einer Getreidefruchtfolge angebaut wird.

6 Tabelle 2: Ergebnisse Bodenbearbeitungsversuche NÖ mehrjährig inkl Bodenbearbeitungsversuche Niederösterreich mehrjährig Bearbeitungsvariante Konventionelle Bearbeitung Grubber Pflug - Saatbettbereitung Minimierte Bearbeitung Grubber/Scheibenegge + Grubber/Scheibenegge - Saatbettbereitung Minimalbearbeitung Scheibenegge keine Saatbettbereitung - Direktsaat No Tillage (Zero Tillage) keine Bodenbearbeitung Ertrag in % Konventionell Nettoerlöse Ertrag - Aufwendungen In den mehrjährigen Versuchen erweisen sich die Erträge bei Minimierung der Bodenbearbeitung nur moderat sinkend, auf Grund der sich stark verringernden Aufwendungen für Arbeitszeit und Traktorstunden steigen die Nettoerlöse signifikant bei Getreide Maisfruchtfolgen. Lediglich Sandböden neigen zur Dichtlagerung und sind daher nur sehr eingeschränkt minimiert zu bearbeiten. Sie benötigen in der Regel in den ersten Jahren einer Umstellung auf Minimalbodenbearbeitung eine Tiefenlockerung mit einem Grubber oder Pflug bis maximal 20 cm Tiefe, das gilt auf allen Böden auch vor dem Anbau von Zuckerrüben oder Kartoffeln. Im Laufe der Umstellung kann dann jährlich reduziert werden. Gründeckenmanagement Sollen Herbstgründecken ökologisch sinnvoll sein, ist ein rascher Anbau nach der Ernte im Sommer empfehlenswert. Nach ein zweimaligem Stoppelsturz müssen die Gründeckenpflanzen bis Anfang August angebaut sein. Der zweite Stoppelsturz kann bei Einsatz einer Mulchsämaschine mit Vorwerkzeugen wie Scheibeneggen unterbleiben, weil diese die Arbeit eines Stoppelsturzes übernehmen. Etwaiges Ausfallgetreide wird von guten Gründecken unterdrückt, sodass keine Probleme damit auftreten. Leguminosenmischungen mit Wicken, Ackerbohnen, Platterbsen, Senf und Phacelia haben sich bewährt und produzieren bis zu 70 t Grünmasse bis November, was einer Trockenmasse von 5 7 t/ha entspricht.

7 Viele Landwirte scheuen aber gut entwickelte Herbstgründecken weil die Angst vor zu großem Wasserverbrauch überwiegt. Zahlreiche Messungen von Dr. Jud ( ) und Dr. Bodner (BOKU) in Hollabrunn zeigen jedoch, dass jenes Wasser, das Gründecken im Herbst verbrauchen im Frühjahr und Frühsommer durch die erhöhte organische Substanz im Boden wieder den Kulturpflanzen zur Verfügung steht. Die Wasserbilanz ist somit ausgeglichen, das Wasser steht aber dann zur Verfügung, wenn die Pflanzen es benötigen. Damit sind auch die steigenden Erträge bei Minimalbodenbearbeitung erklärbar, ein zweiter Aspekt ist bei der Wasserbilanz, dass jede Bodenbearbeitung natürlich Wasser verbraucht, weil ja feuchte Erde an die Oberfläche gelangt und die unproduktive Verdunstung angeregt wird. Die oben abgebildete Gründeckenwalze zur preisgünstigen Einkürzung des Bestandes wurde in NÖ von Herrn Alexander Hanekamp und dem Autor entwickelt. Die Schneidmesser sind aus gehärtetem Baggerstahl, der Strichabstand beträgt 18 cm, die Schneidhöhe 12 cm. Das Gewicht ist mittels Wasserfüllung variabel. Das eingekürzte Material der Gründecke wir nur geschnitten und nicht eingearbeitet; das System ist somit voll ÖPUL konform. In Mischungen können sich die unterdrückten Pflanzenarten dann noch entwickeln.

8 Mykotoxine In Getreide Maisfruchtfolgen und feuchter Witterung ist die Gefahr von Fusariumpilzen und damit einhergehender Mykotoxinbildung nicht zu unterschätzen. Während im Osten Österreich im pannonischen Klimaraum kaum Probleme bei pflugloser Bearbeitung in den letzten 20 Jahren, wo Mykotoxinuntersuchungen durchgeführt wurden, auftraten, zeigen Proben aus den Übergangslagen andere Ergebnisse. Fusariumpilze überdauern auf nicht verrotteten Pflanzenrückständen. Während solche auf der Bodenoberfläche bei noch nicht biologisch höher aktiven Böden auf Grund der noch konventionellen Bodenbearbeitung bis zur Blüte von Mais bzw. Weizen wenig verrottet sind zeigt sich bei minimiert bearbeitet Flächen nach 5 7 Jahren ein augenscheinlich beschleunigter Rotteprozess, weil die Böden messbar biologisch aktiver werden. Auf solche aktiven Böden werden auch keine Grenzwertüberschreitungen gemessen, Vorsicht ist aber immer geboten. Gegen jede Logik wurden aber mehrmals bei gepflügten Böden höhere Mykotoxinwerte analysiert als auf minimiert bearbeiteten. Erklärt werden kann das damit, dass infiziertes Stroh bei konventioneller Methode eingepflügt wird und somit in der Pflugfurche in cm liegt und dort kaum biologische Aktivitäten stattfinden. Wird nun dieses kaum verrottete Stroh im nächsten Jahr wieder herauf gearbeitet, ist es mit dem nfusariumpilz nach wie vor infiziert und kann während der Weizen oder Maisblüte die Körner befallen und so zu Mykotoxinbildung führen. Während bei nasser Witterung während der Blüte bei Weizen eine gezielte Fungizidspritzung wirksam ist, ist eine derartige bei Mais technisch nicht möglich. Daher wird ein Häckseln von Getreide und Maisstroh und ein anschließendes seichtes Einarbeiten zur Rotteförderung empfohlen. Versuchsergebnisse In den Bodenbearbeitungsversuchen wurden die Mykotoxinwerte analysiert. Neben den Varianten wurden auch Fungizidapplikationen geprüft, die in den folgenden Tabellen dargestellt sind.

9 Tabelle 3: Sommerdurum nach Körnermais Tulln und Hollabrunn DON µg/kg Variante Tulln Sorte Tulln Sorte Wirkungsgrad in % Hollabrunn Sorte Hollabrunn Sorte Wirkungsgrad in % Rosadur Ohne Fungizid Rosadur mit Fungizid Floradur ohne Fungizid Floradur mit Fungizid konventionell minimiert minimal notill Mittelwert Wie der Tabelle 2 entnommen werden kann steigt bei diesem Sommerdurumversuch der Mykotoxingehalt mit zunehmender Minimierung der Bodenbearbeitung signifikant an, ohne jedoch die gesetzlichen Grenzwerte zu übersteigen. Mit dem getätigten Fungizideinsatz kann eine Reduktion der DON Werte erreicht werden, die Wirkungsgrade der Fungizide liegen im Bereich von 50 %. Tabelle 4: Winterweizen nach Körnermais Mittelwert von 3 Standorten Variante Fungizidversuch DON Mittelwert DON relativ Pixendorf 3 Standorte zu Wirkungsgrad in 4 Beobachtungsjahre konventionell % µg/kg konventionell minimiert minimal notill Mittelwert

10 Tabelle 4 zeigt im Fungizidversuch in Pixendorf im mtullnerfeld einen hohen Wirkungsgrad der Pflanzenschutzmaßnahme. Die DON Werte in µg/kg sind im Mittel weit unter den EU Grenzwerten und unterscheiden sich nicht sehr hoch. Treibstoffverbrauch CO 2 Ausstoß In den Jahren 2008 bis 2010 wurden in Tulln auf schweren Tschernosem (über 50 % Ton), in Obersiebenbrunn auf Tschernosem aus Flugsand und in Hollabrunn auf mittelschweren Lößbraunerden Treibstoffverbrauchsmessungen in Zusammenarbeit mit der Universität für Bodenkultur (Dr. Moitzi, DI Schüller) durchgeführt. Es wurden nach der Ernte die unten angeführten Intensitätsmaßnahmen gesetzt und der Dieselverbrauch gemessen. Der CO 2 Ausstoß wurde dann errechnet. Wie der Grafik entnommen werden kann reduziert sich bei Minimierung der Bearbeitungsschritte der Treibstoffverbrauch um über 50 % und analog dazu die Freisetzung des klimaschädlichen Kohlendioxids. Dieselverbrauch und CO 2 - Ausstoß NoTill Direktsaat 7 CO2 Ausstoß Dieselverbrauch Reduziert Grubber Mulchsaat Konventionell Grubber- Pflug

11 CO 2 -Freisetzung durch Bodenatmung in Pixendorf und Tulln (basierend auf CO 2 -Flussmessungen für die Messperioden 2007, 2008, 2009 berechnet) (Trümper G. u. A.Klik) t CO CO2-Freisetzung t/ha/jahr 2 /ha/a 41,8 Pixendorf TULLN 37,3 CT RT NT 35 32, ,6 29,8 27, ,1 23,8 24,8 24,9 23,9 22,9 21, ,7 18,6 17,5 16, , KM 2008 WW 2009 KM 2007 WiRaps 2008 WW 2009 SG Jahresmitteltemperatur ( C) 11,2 11,5 10,4 Jahresniederschlag (mm) 674,1 710,7 906,4 CT convetional tillage..konventionell Grubber Pflug RT reduced tillage reduzierte Bodenbearbeitung 1 x Scheibenegge + NT NoTill keine Bodenbearbeitung, Direktsaat Mulchsaat

12 Die Grafik zeigt, dass der Ausstoß an klimarelevantem Kohlendioxid (CO 2 ) in den 3 Untersuchungsjahren im Tullnerfeld meist, aber nicht jedes Jahr signifikant reduziert werden konnte. Die so im Boden gespeicherten CO 2 Mengen und die CO 2 - Einsparungen beim Treibstoffverbrauch sind als echte Umweltleistung der Landwirtschaft einzustufen und dürfen in der Ökobilanz nicht vernachlässigt werden. Zusammenfassung Sowohl die Erosionsversuche als auch die Bodenbearbeitungstestreihe zeigen, dass durch Minimierung der Bodenbearbeitung keine nennenswerten Ertragseinbußen messbar waren. Die Nettoerträge stiegen jedoch signifikant auf Grund der geringeren Maschinenaufwendungen. Die Bodenerosion konnte durch Mulch und Direktsaat wesentlich verringert werden, ebenso die C -, Nährstoff und Pestizidabträge. Bei intelligenter Fruchtfolge, punktgenauer Fungizidspritzung bei Infektionsgefahr mit Fusariosen und optimalem Gründeckenmanagement können die Erträge mittel und langfristig gesteigert werden bei gleichzeitiger Reduktion der Arbeitszeit und des Maschineneinsatzes. Die zusätzliche messbare Speicherung von Kohlendioxid im Boden und durch Gründeckenpflanzen sind als enorme ökologische Leistung der Landwirtschaft zu werten, eine signifikante Reduzierung des Treibstoffverbrauches bei gleich bleibenden Erträgen und der reduzierte Maschineneinsatz sind ökonomische Vorteile, die nicht weg zu diskutieren sind. Aus den genannten Gründen ist ein zunehmendes Interesse an diesen neuen (alten) Produktionsmethoden registrierbar. Adresse des Autors 1 Dipl.-Ing. Dr. Josef Rosner, Amt der Niederösterreichischen Landesregierung, Abt. Landwirtschaftliche Bildung, Frauentorgasse 72, A Tulln josef.rosner@noel.gv.at Tel.: / Versuchsergebnisse:

13 Gollarn im Tullnerfeld: links konventionelle Saat mit Gullyerosion Erosionsrillen sind > 1 m tief; rechts Maisdirektsaat in abgefrostete Senf -Phaceliagründecke ohne Erosiosnsschäden. Artenvielfalt in der Herbstgründecke schöpft die ökologischen Vorteile wie Durchwurzelung verschiedner Horizonte voll aus Gründecke unmittelbar nach der Ernte Angebaut auf einem Notillfeld Acker von Herrn Zaussinger Wullersdorf 12. August 2010 Direktsaatversuch Winterroggen in Senf-Phaceliagründecke, Vorfrucht WG Versuchsvarianten Direktsaat Direktsaat nach Round up Messerwalze Direktsaat Messerwalze nach Round up Direktsaat Mulchhäcksler Direktsaat Mulchhäcksler nach Round uo Direktsaat Mulchhäcksler Scheibenegge - Mulchsaat Sorte Minello (Hybrid) 90 % + Dukato (Populationsroggen)10 % 300 K/m²

14

15 Scheibenegge - Mulchsaat

16 NoTill ohne Messerwalze NoTill nach Messerwalze

17 NoTill