Acker unter Druck Statuserhebung, Handlungsempfehlungen und Erfolgskontrolle unter Berücksichtigung der Bodenrahmenrichtlinie

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1 Ackerbau fit für die Zukunft? Acker unter Druck Statuserhebung, Handlungsempfehlungen und Erfolgskontrolle unter Berücksichtigung der Bodenrahmenrichtlinie PD Dr. habil. Joachim Seminar-ACTIV Center der BBG Leipzig, Bru08057/1

2 Acker unter Druck?! 1 Einleitung 2 Gesetzlicher Rahmen heutiger Bodennutzung 3 Parameter: Definition/Erkennung von Bodengefügeschäden 4 Statusbeschreibung: Landmaschinentechnik, Gefährdungspotentiale, Bodengefügezustand 5 Einflussfaktoren auf Bodenverdichtungen und Konzept für Bodenschonendes Befahren als Vermeidungsstrategie - Verbesserung der Belastbarkeit des Bodens - Nutzung technischer Möglichkeiten - Weiterentwicklung von Arbeitsverfahren 6 Schlussfolgerungen und Ausblick Gliederung Bru08057/2

3 Gute fachliche Praxis nach BBodSchG Das BBodSchG spricht die landwirtschaftliche Bodennutzung im 17 mit der guten fachlichen Praxis an. Ihr Ziel ist die nachhaltige Sicherung der Bodenfruchtbarkeit und Leistungsfähigkeit des Bodens als natürliche Ressource. Dazu gehört insbesondere, -... Bodenbearbeitung standortangepasst Bodenstruktur erhalten/verbessern Bodenverdichtungen vermeiden Bodenabtrag vermeiden naturbetonte Strukturelemente erhalten biologische Aktivität des Bodens fördern standorttypischen Humusgehalt erhalten... 1) Bundesgesetzblatt Jahrg Teil I Nr. 16 v. 24. März 1998 Gesetzlicher Rahmen für nachhaltige Landbewirtschaftung, Sommer Bru08057/3

4 Gute fachliche Praxis nach BBodSchG - Leitsätze - Bodenverdichtungen sollen, insbesondere durch Berücksichtigung der Bodenart, Bodenfeuchtigkeit und des von den zur landwirtschaftlichen Bodennutzung eingesetzten Geräten verursachten Bodendruck, so weit wie möglich vermieden werden. 1) Bundesgesetzblatt Jahrg Teil I Nr. 16 v. 24. März Leitsätze für gute fachliche Praxis müssen wissenschaftlich als abgesichert gelten, aufgrund praktischer Erfahrungen geeignet, durchführbar und als notwendig anerkannt sein, wirtschaftlich tragbar sein, dem sachkundigen Anwender zugänglich sein. Gesetzlicher Rahmen für nachhaltige Landbewirtschaftung Bru08057/4

5 Verordnung über die Grundsätze der Erhaltung landwirtschaftlicher Flächen in einem guten landwirtschaftlichen und ökologischen Zustand (Direktzahlungen-Verpflichtungsordnung) 2 Erosionsvermeidung - nach Ernte der Vorfrucht: 1. Dezember 15. Februar: 40% der Ackerfläche nicht pflügen (es sei denn nach Pflugfurche bis 1. Dezember bestellt) 3 Erhalt der organischen Substanz im Boden und Schutz der Bodenstruktur - Erhalt der organischen Substanz: durch Anbauverhältnis: mind. 3 Kulturen, mind. 15 % / Kultur - werden Anforderungen nicht eingehalten: Humusbilanz, -untersuchung - Schutz der Bodenstruktur Gesetzlicher Rahmen für nachhaltige Landbewirtschaftung Bru08057/5

6 Vorschlag der KOM für eine Bodenrahmenrichtlinie (BRRL) - Vorsorgemaßnahmen zur Erhaltung der Bodenqualität treffen - Risikogebiete ausweisen für Erosion, Rückgang org. Substanz, Bodenverdichtung, Versalzung, Erdrutsche Ziele und Programme aufstellen Maßnahmen und Zeitplan für Durchführung erlassen Umsetzung überwachen: Monitoring - Bodenversiegelung begrenzen BMELV, unterstützt spezifische Bodenschutzstrategie, (= Bodenschutz in andere Politikbereich integrieren), sieht keinen Bedarf für Bodenrahmenrichtlinie Gesetzlicher Rahmen für nachhaltige Landwirtschaft Bru08057/6

7 Bodengefügeschaden verschiedene Ebene Allgemein Regelwerke zur Gefügestabilität (1) ATV-DVWK-Merkblatt 901 (2002): Gefügestabilität ackerbaulich genutzter Mineralböden - aus der Vorbelastung erfolgt Schätzung von Richtwerten für Belastung von Unterböden = potent. Verdichtungsempfindlichkeit (2) DIN-V (2001): Ermittlung der mechn. Belastbarkeit von Böden aus der Vorbelastung - Vornorm für digitale Bodenkarten: Ausweisung von Grenzlasten = potent. Verdichtungsempfindlichkeit Region Statuserhebung Ackerböden (1) Bodendauerbeobachtungsflächen (Nds., Bayern,...) (2) Statuserhebung zum Gefügezustand der Ackerböden - Südniedersachsen 50 Jahre - Nordrhein-Westfalen - Schleswig-Holstein Betriebsebene Einsatzplanung/ aktuelle Befahrbarkeit (1) Akzeptables / nicht akzeptables Risikos bei der Befahrung - Planung - (2) Aktuelle Befahrbarkeit mit Ultraschallsensoren: Spurtiefe/ Bodensetzung Erfolgskontrolle - (3) VDI-Richtline 6101 (2007): Maschineneinsatz unter Berücksichtigung der Befahrbarkeit landwirtschaftlich genutzter Böden - Rahmenbedingungen Pflanzenproduktion / Landtechnik - Interaktion Maschine/Boden - Handlungsempfehlungen zum bodenschonenden Maschineneinsatz Systematik Bru08057/7

8 Bodenbelastung, Bodenbeanspruchung und Bodenverformung unter einem Rad (nach Sommer 1984, geändert) Interaktion Reifen/Boden Bru08057/8

9 Vollzugstaugliche Parameter zur Erkennung eines Bodengefügeschadens im Unterboden bindiger Böden und Schadensschwellen Parameter Luftkapazität gesättigte Wasserleitfähigkeit Feldgefügeansprache alternativ durch - effektive Lagerungsdichte - Packungsdichte - Spatendiagnose Schadensschwelle 5 Vol.-% 10 cm d -1 Stufen 4 und 5 nach Lebert,, Sommer, 2004 Parameter zur Erkennung von Bodengefügeschäden Bru08057/9

10 Bodendichte bzw. Porenvolumen als Funktion der Bodentiefe Tiefe Tiefe / cm cm Bodendichte [g/cm 3] 1,46 1,59 1,72 1,86 Bodendichte [g/cm 3] 1,46 1,59 1,72 1,86 Porenvolumen [Vol-%] Porenvolumen [Vol-%] tendenzielle Vergleiche (150 Standorte in Niedersachsen) nach Ruhm, Lorenz, Sommer Bru08057/10

11 Gestättigte Wasserleitfähigkeit als Funktion der Luftkapazität der Unterböden und der Bereiche Krumenbasis aller 47 Ackerschläge (Südnieders., 2002) 1000 III 7 % IV 50 % 100 log kf (cm/d) 10 1 I 16 % II 27 % Krumenbasis Unterboden n ges = 127 Horizonte 0, LK (Vol%) Interaktion Maschinen/Boden Lorenz,, Sommer Bru08057/11

12 Wurzelfilz als Zeichen für Schadverdichtung bei Packungsdichte 4 im alten Vorgewende Interaktion Maschinen/Boden Lorenz,, Sommer Bru08057/12

13 Bodenverdichtung Einflussfaktoren und Strategien zur Vermeidung Problembereich Verdichtung und Befahrbarkeit von Ackerböden Einflussfaktoren Niederschlag und -verteilung Kulturart und Fruchtfolge Boden- und Standortbedingungen Bodenbearbeitung und Arbeitsverfahren Fahrzeugparameter und Leistungsüber tragung Wirtschaftlichkeit und Betriebsbedingungen Auswirkungen Bode nverdichtungen wirken negativ auf Boden und Pflanze: Schadverdichtung positiv auf Befahrbarkeit und Pflanze: Rückverfestigun g Zielsetzung Konzept Strategien Lösungsansätze Acker- und pflanzenbauliche Vorsorgemöglichkeiten - Fruchtfolgen Zeitfenster und Bodenfeuchte bei Bearbeitung und ernte - Zwischenfrucht Stabil isierung der Bodenstruktur - Schonende fr uchtfolgespezifische Lockerung durch Konservierende Bodenbearbeitung - Unterbodenlockerung nur nach Feldgefügeanspr ache - Erntereststoffe Oberflächenschutz und Humusanreicherung Verringerung des Bodendrucks Bodenschonendes Befahren Technischer Möglichkeiten zur Minderung der Spannungen im Boden - maximale Kontaktfläche durch breite Radialreifen/Band-Fahrwerke - Indikatoren für Befahrbarkeit nutzen (Spurtiefe, Bodensetzung) - Verdichtungensempfindlichkeit von Böden beim Einsatzmanagement berücksichtigen - Fahrzeugparameter an Verdichtungsempfindlichkeit anpassen Arbeitsverfahr en bei der Bodennutzung - Einsatz leistungsfähiger Technik bei optimalem Bodenzustand - Schlaglängen und Bunkerkapazität (ÜL) aufeinander abstimme n - Kampagneauslastung an Befahrbarkeitszeitspannen anpassen - Überrollhäufigkeit durch Kopplung von AG reduziere n - Bodendruck mindern durch Fahr werksauswah l/max. Konta ktfläche - Einführung von controlled traffic Bru08057/13

14 Bodendruck unter einem 6-reihigen Zuckerrübenroder (Vorderrad, 10 t) Bodendruck (Schlauchsonde) 3,0 bar 2,0 1,5 1,0 0,5 Pflug zur ZR n = 8 Mulchsaat zur ZR cm 40 Tiefe Standort: Adenstedt, L3 Lö Bedeutung Konservierender Bodenbearbeitung für Bodenschonendes Befahren Weißbach, Bru08057/14

15 Pflegesysteme im Zuckerrübenanbau Weiterentwicklung von Arbeitsverfahren Bru08057/15

16 Luftkapazität unter Reifenund Bandfahrwerk (2004) Luftkapazität [Vol%] (= weite Grobporen, >50 μm) unbefahren Tiefe [cm] -40 Grimme Pflug Kette Holmer Pflug 1Achse -60 Vorgewende sehr gering (LK1) gering (LK2) mittel (LK3) hoch (LK4) Interaktion Maschine/Boden Lorenz, Bru08057/16

17 Auswirkungen von 6-reih. Köpfrodebunkern (10/12 t, 2,3 bar) auf den Weizenertrag nach var. Bodenbearbeitung 120 dt/ha L3, Lö Weizenertrag ,5 102, ,5 unbefahren Pflug MSmL MSoL MSmL = Mulchsaat mit Lockerung (nach Rüben zu Weizen) Vorgewende (P) MSoL = Mulchsaat ohne Lockerung (nach Rüben zu Weizen) Interaktion Maschine/Pflanze Bru08057/17

18 Messung von Spurtiefe, Reifeneinfederung und Bodensetzung Befahrbarkeitssensor als agrartechnische Innovation Nolting, Bru08057/18

19 Setzung in 40 cm Tiefe bei 4-facher Überrollung mit 4,1 t Radlast und variiertem Reifeninnendruck Reifen: Michelin XEOBIB VF 650/60 R38 mm Überrollungen Zeit 2 Setzung s Reifeninnendruck 2,1 bar mm Überrollungen Zeit 2 Setzung s 120 0,8 bar nach Nolting,, Lorenz, Sommer, 2005 elastische/plastische Verformung des Bodens Bru08057/19

20 Stationäre Reifenmessvorrichtung Reifeneinfederung - Ultraschall - Nolting, Bru08057/20

21 Reifeneinfederung des Hinterreifens (1050/50 R32) eines 6-reih. Köpfrodebunkers während der Bunkerfüllung mm t 12 Radlast Steuerungsgröße für maximale Kontaktfläche Nolting, Bru08057/21

22 Problembereich Bodenschadverdichtungen und Lösungsansätze zur Bodenschonung zur Vermeidung von Bodenschadverdichtungen sind bestimmte Schwellenwerte bodenphysikalischer Parameter einzuhalten zur Zeit sind in Deutschland keine flächendeckenden Schadverdichtungen nachgewiesen - Vorgewende bzw. Fahrgassen geben stellenweise Anlass zur Sorge alle Anstrengungen zur umfassenden Vorsorge sind zu nutzen bodenseitig ist für eine verbesserte Belastbarkeit durch schonende Lockerung zu sorgen, geräteseitig ist der Bodendruck zu verringern durch Fahrwerk, Reifen, Reifeninnendruck Starre Grenzwerte für Radlast bzw. Kontaktflächendruck sind für eine vorsorgende Bodenschonung nicht zielführend, da sie die heterogenen Bedingungen im Feld nicht berücksichtigen und bei trockenem Boden eine wirtschaftliche Härte für die Betriebe darstellen. Die Spurtiefe stellt einen Schlüsselindikator dar, der die aktuelle Verdichtungsempfindlichkeit durch Rückkopplung mit der Setzung im Unterboden anzeigt. Der Reifeninnendruck ist geeignet, sich an das Verdichtungsrisiko des Bodens anzupassen durch Ultraschallmessung der Reifeneinfederung wird das Potenzial des Reifens zur Bodenschonung ausgeschöpft. Das Kernstück für die Anpassung technischer Parameter an die Verdichtungsempfindlichkeit des Bodens stellt ein Befahrbarkeitssensor in Verbindung mit einer hydrostatischen Niveaumessung dar. Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Bru08057/22