Bodenstruktur als wichtige Einflussgröße für eine nachhaltige Standortbewirtschaftung

Transkript

1 Bodenstruktur als wichtige Einflussgröße für eine nachhaltige Standortbewirtschaftung

2

3 Gliederung Bodenschutzgesetz Definitionen Bodenstruktur; Bodenschadverdichtung Problemstellung 1 x 1 des Bodens Ursachen/Folgen sowie erkennen von Schadverdichtungen Bodengefüge erhalten und verbessern

4 Bodenschutzgesetz 17 Bodenverdichtungen, insbesondere durch Berücksichtigung der Bodenart, Bodenfeuchte und des von den zur landwirtschaftlichen Benutzung eingesetzten Geräten verursachten Bodendrucks, sind so weit wie möglich zu vermeiden

5 Bodenstruktur Definition Bodengefüge ( Bodenstruktur ) ist ein Begriff der Bodenkunde und bezeichnet die räumliche Anordnung der festen Bodenbestandteile. Das gesamte Bodenvolumen der Bodenmatrix teilt sich in das Volumen der festen Bodensubstanz und in das Porenvolumen auf. Diese Aufteilung beeinflusst maßgeblich den Boden-Lufthaushalt, die Durchwurzelbarkeit, die Verfügbarkeit von Nährstoffen und ähnliche bodenkundliche und pflanzenphysiologische Eigenschaften. Tel , gtiedemann@lksh.de

6 Tel ,

7 Problemstellung Bei der Bewirtschaftung durch Bodenbearbeitung und Ernte sind Bodenverdichtungen in begrenztem Ausmaß unvermeidbar. Problematisch sind Unterbodenverdichtungen, die durch übliche Bodenbearbeitung nicht rückgängig gemacht werden können Frostgare? Kürzere Frostperioden Kritisch! Befahrung mit hohen Lasten bei zu großer Bodenfeuchte Zielkonflikte: Just-in-Time-Betriebe bei der Bestellung und Ernte

8 Folgen Stetige Zunahme des Gewichts der eingesetzten Maschinen in den letzten 40 Jahren 3-4 vierfach gestiegen Befahrungshäufigkeit Weltweit ca. 40% der LNF schadverdichtet Degeneration der landwirtschaftl. Flächen

9 Einmaleins des Bodens Bodentyp ( Braunerde ) -> Entstehungsgeschichte, Entwicklungsstufe, Bodenaufbau Bodenart Summe der unterschiedlichen großen Teilchen des Bodens Unterschieden nach Korngrößen Sand Schluff Ton

10 Poren Zwischenräume zwischen Bodenteilchen Können mit Wasser und Luft gefüllt sein Unterschieden in Primärporen ( natürlich, abh. von Bodenart ) und Sekundärporen (abh. von Aktivitäten: Bodentieren, Pflanzenwurzeln, Quellung und Schrumpfung ) Einfluss auf Wasserspeicherung und Versickerung

11 Gefüge-Formen Primärgefüge Einzelkorngefüge ( Wattenküste ) Kohärentgefüge ( ungegliederte Masse )I Sekundärgefüge Aufbaugefüge Aggregatgefüge ( Krümelgefüge ) Segregatgefüge ( lehmiger Unterboden )

12 Bildung eines Bodengefüges ist Bodenart abhängig von Ton-Humus-Komplexe und Lebendverbauung Chemisch-physikalisch bestimmtes Aneinanderlagern und Auseinanderdriften von Bodenteilchen Frostwirkung Schrumpfung und Quellung Zeitraum der Bodenentwicklung Bodenbearbeitung

13 Bodenqualität Die Landwirtschaft nimmt durch Bearbeitung und Befahrung den größten Einfluss auf die Bodenqualität. Hier kann es zu Schäden im Bodengefüge kommen, die zu einer Bodenschadverdichtung führen können

14 Bodenschadverdichtung Definition Bodenschadverdichtung ist die bewirtschaftungsbedingte Schädigung des Bodengefüges, welche dauerhaft die Regulationsfunktion ( Puffer-, Speicher und Leiter für Wasser, Sauerstoff, Nähr- und Schadstoffe), die Lebensraumfunktion ( Mikroorganismen, Bodentiere ) und dadurch schließlich auch die Produktionsfunktion ( Landwirtschaftliche Nutzung, Ertrag, Kosten ) eines Bodens negativ beeinträchtig

15

16

17

18 Ursachen von Bodenschadverdichtungen Belastung oder Beanspruchung des Bodens über die Eigenstabilität hinaus. übermäßige Setzung/Sackung des Bodens Einwirkung von Scherkräften über die Eigenstabilität hinaus

19 Auslösende externe Faktoren Radlast Kontaktflächendruck Überrollhäufigkeit Schlupf / Scherung Pro 1 cm Eindringtiefe 10% höherer Zugkraftbedarf

20 Ursachen von Bodenschadverdichtungen Bodenbearbeitung bei feuchtem Boden Falsch eingestellte Bodenbearbeitungsgeräte Abgenutzte oder fehlkonstruierte Schare Fahren in der Furche beim Pflügen Fahren auf frischgepflügtem, feuchtem Ackerboden ohne vorherige Rückverfestigung Befahrung von feuchtem Boden Radlast > 6t bei feuchtem und > 10 t bei trockenem Boden ( 710 er Breitreifen, 1 bar bei feuchtem Boden, 2 bar bei trockenem Boden ) Transportfahrzeuge mit normaler Straßenbereifung Staunässe durch verstopfte oder beschädigte Drainagen

21 Bodendrucknomogramm (verändert nach Schjønning et al. 2012): Die Isolinien zeigen den Druck in 35 cm Bodentiefe in Abhängigkeit von Radlast und Reifendruck Reifeninnendruck = Bodendruck Druck = Kraft / Fläche p = F / A 1 bar =100 kpa

22 Begünstigung von Schadverdichtungen Geringer Humusgehalt des Bodens Weniger organische Substanz als Nährstoffquelle für Bodenlebewesen Weniger Bodenleben Kalkmangel

23 Folgen von Schadverdichtungen Durch Verringerung der Grobporen und die Unterbrechung der vertikalen Porengänge kommt es nur noch zu einem geringfügigen Austausch von Luft und Wasser zw. Ober-und Unterboden Der Boden trocknet durch die verringerten Versickerungsraten langsamer ab Lang anhaltende Niederschläge führen zur Vernässung der Bestände mit Wurzelfäulnis, Sauerstoffmangel und Absterben der Pflanzen und anderer Lebewesen

24 Folgen von Schadverdichtungen Die geringere Wasserversickerungsraten in den Unterboden bewirken eine geringere Auffüllung des im Boden gespeicherten Wassers und Grundwassers In Trockenperioden vertrocknen Bestände Wurzelraum wird verkleinert, Pflanzenwurzel wachsen bevorzug in Grobporen ( > 1 bar Bodendruck kann Pflanzenwurzel selbstständig nicht durchdringen ) Nährstoffaufnahme der Pflanzen sinkt

25 Folgen von Schadverdichtungen Regenwürmer, die maßgeblich an Ton-Humus- Komplexen sowie der Schaffung von dränenden Grobporen und die Lebendverbauung beteiligt sind treten in schadverdichteten Böden seltener auf Erosion Eutrophierun Gasförmige Stickstoffverluste durch vermehrte Denitrifikation Treibhausgase Stresssituation für Pflanzen

26 Folgen von Schadverdichtungen All diese Faktoren wirken einer nachhaltigen Sicherung der Bodenfruchtbarkeit entgegen und führen zu einem höheren Betriebsmittelaufwand, um das gewohnte Ertragsniveau eines Standorts zu erhalten

27 Erkennen von Bodenschadverdichtungen Anhand des Gefüges ( Bodenstruktur ) der Lagerungsdichte des Wurzelwachstums Bodenfarbe und Geruch Bloßen Auge sichtbaren Porenzahl Oberirdisches Pflanzenwachstum ( Kümmerwuchs bei Zwischenfrüchten )

28 Erkennen von Bodenschadverdichtungen Algenbewuchs auf der Bodenoberfläche Pfützen und Seenbildung Regelmäßige ungenügende Nährstoffumsetzung Bestimmung des Humusgehaltes ( 0,1% in > 10 Jahren nur Aufbau möglich ) Handsonde, Penetrologger ( > 2 MPa ) Stechzylinder Labor

29 Erkennen von Bodenschadverdichtungen Exkurs Rekultivierungsflächen Braunkohle Tagebau Fruchtfolge: 1. Kleegras 5 Jahre- 2. ( Melioration ) 3. Folgefrucht ( ZR- Winterraps- Winterroggen ) 4. Winterweizen Untersuchung: Penetrometer Abstand 10 cm

30

31 Tel ,

32

33 Tel ,

34 Bodengefüge erhalten und Verbessern Verringerung des Kontaktflächendrucks Breit- Terra- Zwillings-Bereifung mit niedrigem Reifeninnendruck!!!!! Reifendruckregelanlage Raupenfahrwerk!! Pflegereifen oder LKW-Reifen gehören nicht auf unbefestigte Flächen

35 Bodengefüge erhalten und Verbessern Verringerung der Radlast Gleichmäßige Lastverteilung Gezogen statt angebaute Geräte Verzicht auf volle Ausnutzung sehr großer Bunker bzw. Tanks Bei konventioneller Bodenbearbeitung Onland Pflüge

36 Bodengefüge erhalten und Verbessern Verringerung des Radschlupfes Breitreifen oder Raupenfahrwerge mit hoher Traktion Verringerung des Reifeninnendrucks <1,0 bar Allradantrieb Befahren nur bei trockenem Boden

37 Bodengefüge erhalten und Verbessern Verringerung der Anzahl der Überfahrten Arbeitsgänge zusammenlegen? Notwendigkeit der Arbeitsgänge Nutzung der Vorfruchtwirkung einzelner Kulturen zur Reduzierung der Bodenbearbeitung- Raps, Ackerbohnen usw. Nutzung von Fahrgassen für Mist- Kalk- Gülleausbringung, Controlled traffic farming (CTF) Nutzung von Feldwegen

38 Bodengefüge erhalten und Verbessern Anbau von Zwischenfrüchten Organische Dünger mineralischen vorziehen Optimale ph-werte Verringerung der Bearbeitungsintensität

39 Weiterführende Hilfsmittel für Bewertung einer Bodenschonenden Bewirtschaftung Klima und Wetterdaten Bodenfeuchtemessung vom Geologischen Dienst Bodenkennwerte Computerprogramme / Berechnungsmodelle TSCA ( Tyres / Tracks and Soil Compaction ) FAT

40 Wenn der Boden bereits verdichtet ist Meliorationsmaßnahem Aufgelockerter Boden ist durch die zerstörte Gefügestruktur sehr instabil und wird durch erneute Gewichtsbelastung nahezu vollständig in der gesamten Lockerungstiefe zusammengepresst!!!!!!! Biologische Stabilisierung des Lockerungshorizontes

41

42 Böden sind ein knappes Gut. Sie haben große Bedeutung für die Artenvielfalt und sind Produktionsgrundlage für Nahrungsmittel und nachwachsende Rohstoffe. Böden sind Speicher für Wasser, Nährstoffe und Kohlenstoff: wichtig für den Schutz unseres Klimas und für die nachhaltige Entwicklung. Wir müssen daher schädliche Bodenverdichtungen soweit wie möglich vermeiden, um die natürliche Bodenfruchtbarkeit zu erhalten Tel ,

43