Bodenbearbeitungskonzepte im Ökologischen Landbau

Transkript

1 Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen Dr. Thorsten Haase Beratungsteam Ökologischer Landbau 20. Februar 2015 / Stadtroda Bodenbearbeitungskonzepte im Ökologischen Landbau (Fotos: Kverneland, Kutschera, Alfödi) Gliederung des Vortrages Einleitung: Wirkungswege und Systeme der Bodenbearbeitung Reduzierte Bodenbearbeitung im Ökolandbau: Ja, nein, vielleicht Was sagen die Pioniere des Ökolandbaus? Wissenschaftler? Praktiker? Erkenntnisse aus Öko-(Dauer)feldversuchen Beispiele aus der Praxis Diskussion Foto: LLH 1

2 Wirkungswege der Bodenbearbeitung (abgeändert nach Bäumer, 1992) Verfügbare Geräte und Fahrzeuge Witterung Bodenbearbeitung Verfahren Zeitpunkt Intensität Spross- und Wurzelwachstum Ernteertrag Lage der Erntereste Erosionsanfälligkeit Befahrbarkeit Bodenstruktur mechanische Unkrautregulierung Lage unerwünschter Samen / Schadorganismen Lage von Wirtschaftsdüngern Saatgutablage Bodenleben Unkrautbesatz Befall mit bodenbürtigen Schaderregern Feldaufgang Bestandesbegrünung Pflanzenverfügbare Nährstoffe im Boden? Boden als Pflanzenstandort Boden als Fahrbahn (Wilbois, 2009) 2

3 Direktsaat hat vertikales Porensystem (Anken, 2004) (Fotos: Anken, 2004) Stabilisierung des Boden-Gefüges durch Wurzeln (und Regenwürmer) (Braun, 2012) 3

4 Kulturpflanzen des Ackerbaus (Braun, 2012, nach Kutschera) Durchwurzelung des gesamten Bodenraums durch eine Klee-Gras-Kräuter-Mischung Quelle: Braun (Wurzelbilder nach Kutschera) 4

5 Weitere Einflüsse auf den Kohlenstoffhaushalt des Bodens ehemaliges Niveau der Bodenoberfläche (1923) Süd-Florida (USA) Drainierung 1927 Verlust: 2 cm /Jahr Bodenverlust: Absenkung des Bodens aufgrund von Oxidation organischer Substanz in Folge der Entwässerung organischer Böden (Baker et al., Agric Ecosys Environ ) Gute Gründe für reduzierte Bodenbearbeitung? Energie sparen geringeres Schleppergewicht höhere Schlagkraft flachgründige / schwere Böden Vermeidung von Verdichtungssohlen Distelbekämpfung stärkere Belebung des Bodens (Foto: Böhm) Erhalt der natürlichen Bodenschichtung Erhalt von Pflanzenresten an der Oberfläche stabilere Bodenstruktur geringere Erosions- und Verschlämmungsneigung höhere Wasserverdaulichkeit und speicherung C-Sequestrierung (Klimaschutz) (Schmidt, 2010) 5

6 Ansätze für reduzierte Bodenbearbeitung geringere Bearbeitungstiefe weniger Arbeitsgänge geringere Intensität: nicht wendend nicht zapfwellengetrieben (Schmidt, 2010; Foto: Universität Kassel, 2007) Bodenbearbeitungssysteme, -geräte, Arbeitstiefen, etc. Konventionelle Bodenbearbeitung Konservierende Bodenbearbeitung Pflug (25cm) + Sekundärbodenbearbeitung (10cm) Schwergrubber (25cm) + Rotoregge (10cm) Flügelschargrubber (25cm) + Rotoregge (10cm) Kreiselgrubber (10cm) abnehmende Eingriffsintensität wendend nicht wendend auf Krumentiefe 90 Frässaat (1-5cm) Direktsaat 100 Direktsaat (3cm) % Pflanzenrückstände (0-5cm) (Tebrügge und Düring, 1999) 6

7 Systeme der Bodenbearbeitung (aus: Lütke-Entrup und Gröblinghoff, 2007) Bedeutung von Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Düngung und Pflanzenschutz im Öko- bzw. integriertem Landbau (Köpke, 2003) 7

8 Auftreten von F. graminearum und DON in Winterweizen: Wechselwirkung von Bodenbearbeitung und Fruchtfolge Intensität der Bodenbearbeitung: Was sagen die Pioniere des Ökolandbaus? (Schmidt, 2010) 8

9 Intensität der Bodenbearbeitung: Was sagt die (zeitgenössische) Wissenschaft? Prof. Dr. Christoph Emmerling (2002):, die bodenfördernden Eigenschaften nicht wendender Bodenbearbeitungsverfahren so oft wie möglich und die beikrautregulierende Wirkung des Pfluges immer da, wo nötig, zu nutzen. Prof. Dr. Ulrich Köpke (2003): Wendende und mischende Bodenbearbeitung ist dementsprechend für eine effiziente Nutzung bodenbürtiger Nährstoffe, insbesondere bei niedrigen Gehalten, i.d.r. unverzichtbar. (aus: KTBL, 2007) Was sagen die Praktiker? Welches Gerät setzen Sie zur Grundbodenbearbeitung ein? % n=367 Anzahl der Betriebe % 50 6% 0 (Wilhelm, 2010) Pflug Pflug und andere Geräte andere Geräte 9

10 Verwendete Geräte: Pflug und andere Geräte Geräteangaben Anzahl (n=184) Grubber 120 Scheibenegge 15 Zapfwellenbetriebene Geräte 11 Fräse 11 Egge 9 Stoppelhobel/Schälpflug 7 Dammkultur 3 Spatenmaschine 2 Andere Geräte (Einzelnennungen) 6 (Wilhelm, 2010) Verwendete Geräte: andere Geräte (23 Betriebsleiter, 28 Angaben) Anzahl (n=28) Grubber 9 Stoppelhobel/Schälpflug 4 Dammkultur 3 Zapfwellenbetriebene Geräte 4 keine Angaben 2 andere Geräte (Einzelnennungen) 6 Andere Geräte: Hakenpflug (auch zum Häufeln), Mulchsaatgerät, Parapflug (Tiefenlockerung nicht wendend), Spatenmaschine, Untergrundhaken und Kombination, Scheibenegge (Wilhelm, 2010) 10

11 Wie tief bearbeiten Sie Ihren Boden maximal? n= Anteil in % % 35% 10 18% - 5 4% (Wilhelm, 2010) bis 10cm 11-15cm 16-20cm 21-25cm tiefer als 25cm keine Angaben Maximale Bearbeitungstiefe 7% 1% Wann verzichten Sie in der Fruchtfolge auf den Pflug? Anzahl der Betriebe n= (Wilhelm, 2010) 11

12 Wann verzichten Sie in der Fruchtfolge auf den Pflug? Anzahl der Nennungen (n=225) Ackerfutter Leguminosen Hackfrüchte Getreide Zwischenfrüchte vor der Aussaat nach der Kultur bei...,wenn... keine näheren Angaben (Wilhelm, 2010) Hauptgründe für den Pflugeinsatz Grund Anteil (n=344) Unkrautbekämpfung 86 % Organische Masse in den Boden bringen, reiner Tisch 56% Habe schon viele Jahre gute Erfahrungen mit dem Pflug 45% Ertragssicherheit 31% Bodenverdichtungen lockern 22% Andere Gründe 19% Mein schwerer Boden kann anders nicht gelockert werden 14% Pflügen ist zur Not auch bei schwierigen Verhältnissen möglich 12% (Wilhelm, 2010) 12

13 Auswirkungen reduzierter Bodenbearbeitung Energie und Ökonomie Bodenstruktur Organische Substanz Erträge Reduzierte Bodenbearbeitung Bodenchemie Unkraut Bodenleben Energieverbrauch bei reduzierter Bodenbearbeitung: Funktionen des Zweischichtenpflugs Kombination der Wirkung eines Tiefgrubbers mit der eines Pflugs Erhalt der Bodenschichtung Flache Einarbeitung organischer Substanzen Blankes Saatbett für den Einsatz konventioneller Sätechnik Aufbrechen von Verdichtungen in der mittleren Krume (Schmidtke, 2013) 13

14 Dieselverbrauch des Pfluges (P) im Vergleich zum Zweischichtenpflug (ZP) (Besenhofer, 1999) Zugkraftbedarf je Meter Arbeitsbreite [kn] mit dem daraus abgeleiteten Dieselverbrauch [l/ha] (Schmidt, 2010) (Fotos: Schmidt, 2010) 14

15 Dauer-Bodenbearbeitungsversuch Gladbacherhof: Versuchsvarianten (Schulz et al., 2009) 6-feldrige Fruchtfolge, Parabraunerde/Pararendzina aus Löss Ackerzahl 66, Jahresniederschlag 650 mm Versuchsbeginn: 1998 Dauer-Bodenbearbeitungsversuch Gladbacherhof: Erträge der Marktfrüchte in der 2. Rotation (Schulz et al., 2009) 15

16 Dauer-Bodenbearbeitungsversuch Gladbacherhof: Eindringwiderstand in den Boden [MPa] (Schulz et al., 2009) Dauer-Bodenbearbeitungsversuch Gladbacherhof: Pflanzenverfügbarer Stickstoff (Nmin) [kg/ha] im Boden (Schulz et al., 2009) 16

17 Ohne Pflug auf sandigen Standorten? Ökologische Fruchtfolge Güterfelde ( ) (Dittmann, 2012) Bodentyp Parabraunerde Bodenart leicht schluffiger Sand Ackerzahl Mittlerer Jahresniederschlag ( ) Jahresdurchschnittstemperatur ( ) 544 mm 9,2 C Ohne Pflug auf sandigen Standorten? Ökologische Fruchtfolge Güterfelde ( ) (Dittmann, 2012) Fruchtfolge: 1. Kleegras 2. Kartoffeln 3. Winterroggen 4. Lupine 5. Triticale 6. Silomais 7. Winterroggen mit Untersaat Kleegras Zwischenfrucht (Senf) vor Sommerungen 17

18 Ökologische Fruchtfolge Güterfelde ( ) (Dittmann, 2012) Prüffaktor A: Bodenbearbeitung 1. wendend mit Pflug (25-30 cm) 2. nicht wendend mit Scheibenegge/Schwergrubber (12-15 cm) Prüffaktor B: Wirtschaftsform 1. viehhaltend mit Stalldungeinsatz (ca. 0,7 GV/ha) 200 dt Stalldung-FM/ha zu Silomais und Kartoffeln 100 dt Stalldung-FM/ha zu Winterroggen und Triticale 2. viehlose Bewirtschaftung ohne Stalldungeinsatz Ökologische Fruchtfolge Güterfelde ( ): Wirkung auf den C-Vorrat des Bodens (0-30 cm) (Dittmann, 2012) 18

19 Ökologische Fruchtfolge Güterfelde: Mittlere Ertragsleistung der Jahre (Dittmann, 2012) Bodenbearbeitungsversuch Kleinhohenheim Lehm, Parabraunerde aus Löss, seit Varianten der Grundbodenbearbeitung 2 Varianten der Stoppelbearbeitung: mit/ohne Stoppelhobel (7 cm) (Gruber et al., 2010; Zikeli et al., 2013) 19

20 Bodenbearbeitungsversuch Kleinhohenheim (seit 1999) (Gruber et al., 2010; Zikeli et al., 2013) Fruchtfolge: 2000: Dinkel 2001: Kartoffeln 2002: Triticale 2003: Kleegras 2004: Kleegras 2005: Winterweizen 2006: Hafer 2007: Ackerbohne 2008: Dinkel 2009: Mais 2010: Triticale 2011: Kleegras 2012: Kleegras Einfluss der Grundbodenbearbeitung auf einjährige Unkräuter in Winterweizen und Ackerbohne (Gruber et al., 2010) nach 6 bzw. 8 Jahren 20

21 Einfluss der Grundbodenbearbeitung auf Ungräser in Winterweizen (Gruber et al., 2010) nach 6 Jahren Einfluss der Grundbodenbearbeitung auf Ungräser in Ackerbohnen (Gruber et al., 2010) nach 8 Jahren 21

22 Einfluss der Grundbodenbearbeitung auf die Anzahl der Triebe der Ackerkratzdistel: Bonitur auf der Stoppel (Pekrun und Claupein, 2004; Gruber et al., 2010) nach 2 bis 8 Jahren Einfluss der Grundbodenbearbeitung auf den Sprossertrag der Ackerkratzdistel in Hafer im Juni (Gruber et al., 2010) nach 7 Jahren 22

23 Einfluss der Grundbodenbearbeitung auf den Vorrat an Unkrautsamen im Boden (Zikeli et al., 2013) nach 6 Jahren Einfluss der Grundbodenbearbeitung auf die Ertragsbildung (Erträge mit Stoppelbearbeitung; Pflug tief=100%) (Zikeli et al., 2013) nach 6 bis 12 Jahren 23

24 Ausdauernde Wurzelunkräuter, z.b. Ackerkratzdistel Regulierung durch: Stoppelbearbeitung + Zwischenfrucht Ziel: Ermittlung des optimalen Einsatzes hinsichtlich Art und Häufigkeit der Stoppelbearbeitung (Lukashyk, 2005) Eingesetzte Bodenbearbeitungsgeräte Flügelschargrubber Wendepflug Schälpflug Stoppelhobel Zweischichtenpflug (Lukashyk, 2005) 24

25 Versuchsdurchführung Fruchtfolge: Ackerbohnen (2001) - Sommerweizen (2002) - Kleegras (2003) Faktor 1: Art der Bodenbearbeitung 1.1: Flügelschargrubber 1.2: Pflug: Schälpflug zur Stoppelbearbeitung und Wendepflug (2001) bzw. Zweischichten-Pflug (2002) zur Grundbodenbearbeitung Faktor 2: Häufigkeit der Bodenbearbeitung 2.1: einmalig tief; Frühsaat Senf 2.2: dreimalig Grubber bzw. zweimalig Schälpflug + einmalig Wendepflug mit zunehmender Bearbeitungstiefe; Spätsaat Senf (Lukashyk, 2005) Einfluss von Art und Häufigkeit der Bodenbearbeitung auf die Entwicklung der Disteldichte [Triebe je m 2 ] nach zwei Versuchsjahren (Lukashyk, 2005) 25

26 Einfluss von Art und Häufigkeit der Bodenbearbeitung auf die relative Veränderung der Disteldichte (%) (Lukashyk, 2005) Triticale-Reinsaat am (Foto: Haase, 2009) 26

27 Wintererbse-Triticale-Gemenge am (Foto: Haase, 2010) Feldversuch zur Reduzierten Bodenbearbeitung: Versuchsaufbau (Berner et al., 2008) 27

28 Organischer Kohlenstoff (0-10 cm): Veränderung von mit BioDyn 0,054 ohne BioDyn 0,086 Stallmist / Gülle 0,076 Gülle 0,065 Reduziert 0,149 Pflug -0,008-0,1-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 % C org (Berner et al., 2008) Absolute und relative Erträge [t ha -1 ] ( ) im Ökologischen Landbau: Einfluss der reduzierten Bodenbearbeitung Dinkel 2,23 2,43 reduziert konventionell 86%*** Sonnenblumen 3,33 3,19 106%* (t ha -1 ) Zwischenfrucht 0,87 0,82 105%* Winterweizen 4,43 92%* 5, (Berner et al., 2008) 28

29 Varianten der Grundbodenbearbeitung im Dauerversuch Scheyern (800 mm; 7,4 C; BP) I. Pflug Grundbodenbearbeitung, max. 28 cm, Onland- Pflug (5x in 7 Jahren) II. betriebsüblich Pflugeinsatz, 3x in 7 Jahren (Umbruch vor Futterleguminosen, zu und nach (6.), max. 20cm; sonst: mischende Geräte (10-15cm) III. Grubber Schichtengrubber (20cm) und Fräse (10cm) Fruchtfolge (Kainz, 2007) 1. Luzerne-Kleegras 2. Kartoffeln 3. Winterweizen 4. Sonnenblumen (ZF Sommerwicken) 5. Kleegras (Grünbrache) 6. Winterweizen 7. Winterroggen Erreichte Umweltqualitätsziele im Dauerversuch Scheyern durch Abwechseln von Pflug: - zum Kleegras - zwischen Getreide und Grubber: - nach Kartoffeln: Rückgang des Oberflächenabflusses von 5% auf <2% des Niederschlages Rückgang der Bodenerosion von 9 auf <1t/ha*a Reduzierung des NO 3 -Austrages von 60 auf <30 kg/ha*a Reduzierung der Schadverdichtung Erhöhung der Regenwurmpopulation (Kainz, 2007) 29

30 Ertrag von Winterweizen in Abhängigkeit von der Bodenbearbeitung Dauerversuch Scheyern (Kainz, 2007) Ertrag von Kartoffeln in Abhängigkeit von der Bodenbearbeitung Dauerversuch Scheyern (Kainz, 2007) 30

31 Fallbeispiele für reduzierte Bodenbearbeitung im Ökologischen Landbau: Betrieb mit Grubber seit 1988 öko, seit 1983 ohne Pflug (vorher 20 cm tief) 120 ha Ackerland, 18 ha Grünland; 300 m über NN in Nordhessen 650 mm Niederschlag, Ø Temperatur 8,2 C 30% Braunerden (Ls); 70% Muschelkalkverwitterung (Tl) 9000 Legehennen (0,2 GV/ha), Saatgutvermehrung Gänsefußschargrubber und Dyna Drive; Zinkenrotor, Striegel (aus: Schmidt, 2010 und Wilhelm, 2010) Betrieb mit Grubber Beschreibung der Bodenbearbeitungsmaßnahmen (i) Förderung des Bodenlebens durch: flache Bearbeitung und Bereitstellung von organischer Substanz (Zwischenfrucht, Stroh) Bodenverdichtung vermeiden: Zeitpunkt der Bodenbearbeitung NUR im trockenen Zustand (schwierig im Frühjahr, Teilflächen erst zu einem späteren Zeitpunkt bearbeitet); nach der Bearbeitung sofort Aussaat! (Wilhelm, 2010) 31

32 Betrieb mit Grubber Beschreibung der Bodenbearbeitungsmaßnahmen (ii) Aufbau einer stabilen Bodenstruktur: sofortige Bodenbearbeitung nach der Ernte, sehr flach (Dyna Drive), wenn Bodenbearbeitung nicht mehr möglich ist, wird die Ernte auf den nächsten Tag verschoben, Bodenumsetzungsprozesse sollen sofort beginnen: die Kapillarität muss gebrochen werden, damit das Wasser im Boden bleibt und das Bodenleben anfängt zu arbeiten; Prozess dauert auf seinen Böden ca Tagen, ansonsten weitere flache Bearbeitung, bzw. Aussaat mit Säkombination; (Wilhelm, 2010) Betrieb mit Grubber Beschreibung der Bodenbearbeitungsmaßnahmen (iii) Beikrautregulierung: Wechsel zwischen Sommerung und Winterung angepasste Fruchtfolge: keine Rotkleevermehrung auf Flächen mit erhöhtem Ampferbesatz bei erhöhtem Unkrautbesatz: mehrmalige flache Bearbeitung vor der Aussaat (Wilhelm, 2010) 32

33 Betrieb mit Grubber (Schmidt, 2010) Betrieb mit Stoppelhobel Betrieb: 40 ha; Kühe und Schweine (0,6 GV/ha) Boden: schwerer Lehm Ton Fruchtfolge: Rotklee und 5 6 Jahre Getreide und Zwischenfrucht Öko seit: 1972; Stoppelhobel seit: 1979 Beweggründe: flachgründige, steinige Böden (Schmidt, 2010) 33

34 Betrieb mit Stoppelhobel Fruchtfolge und Bodenbearbeitung (Schmidt, 2010) Veränderung im organischen Kohlenstoff durch einmaligen Pflugeinsatz nach 20 Jahren konventioneller bzw. Minimalbodenbearbeitung Organisch gebundener Kohlenstoff CT = konventionelle Bearbeitung (Stockfisch et al., 1999) MT = Minimalbearbeitung 34

35 Schritte für eine Umstellung auf Reduzierte Bodenbearbeitung / Direktsaat: 1. Kundig machen über das System, insb. Unkrautkontrolle 2. Bodenanalyse durchführen (Nährstoffversorgung) 3. Schlecht drainierte Böden vermeiden 4. Bodenverdichtungen, Pflugsohlen und Fahrspuren beseitigen 5. Bodenoberfläche einebnen 6. Bodenbedeckung herstellen (Ernterückstände, Zwischenfrucht) 7. Direktsaatmaschine kaufen ist Schritt Nr.7! 8. Auf einem Teil der Betriebsfläche anfangen, Erfahrungen sammeln 9. Ausgewogene Fruchtfolgen mit Gründüngung einsetzen 10. Neue Entwicklungen beachten (ständiger Lernprozess) Derpsch, o.j.) Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Thorsten Haase Beratungsteam Ökologischer Landbau 20. Februar 2015 / Stadtroda Bodenbearbeitungskonzepte im Ökologischen Landbau (Fotos: Kverneland, Kutschera, Alfödi) 35