Wertschöpfung im ökologischen Ackerbau erhöhen - Strategien für die Praxis von Knut Schmidtke

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1 Gäa-Wintertagung 2013 Krögis 31. Januar 2013 Wertschöpfung im ökologischen Ackerbau erhöhen - Strategien für die Praxis von Knut Schmidtke Fachgebiet Ökologischer Landbau Fakultät Landbau/Landespflege HTW Dresden Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

2 Tab. 1: Früchtefolgen auf Ackerflächen in sächsischen Betrieben des ökologischen Landbaus Betrieb I AB WW KE WW TR LU II KG50 KG50 HA KG50 KG50 KG50 III KG70 KG70 SW WR KG70 KG70 IV RK RK WRA WW TR RK V WW DI WW WG HA MK Zur Nährstoffversorgung, Unkrautregulierung und Krankheitsregulierung wird eine weit gestellte Fruchtfolge im ökologischen Ackerbau praktiziert Problemfeld Fruchtfolge

3 Abb. 1: Fußkrankheiten der Erbse (Finckh 2010) Fuß-und Brennfleckenkrankheit

4 Ascochyta-Komplex an Erbse Fuß- und Brennfleckenkrankheiten Ertragsverluste bis zu 75 % (Bretag et al. 2001) Mischinfektion aus - Mycosphaerella pinodes (verursacht insb. Fußkrankheit) - Ascochyta pisi (verursacht insb. Blattflecken) - Phoma medicaginis (verursacht insb. Fußkrankheit) daneben bedeutsam - Fusarium spp. (verursachen insb. Fußkrankheit) - Aphanomyces euteiches (verursacht insb. Fußkrankheit) - Rhizoctonia solani (verursacht insb. Fußkrankheit) - Pytium-Arten (verursacht insb. Fußkrankheit) Schaderreger

5 Abb. 3: Befall der Körnererbsen im ökologischen Landbau in 2009 (Finckh et al. 2010) Fuß-und Brennfleckenkrankheit

6 Abb. 2: Kornertragsleistung der Erbse in 19 Betrieben des ökologischen Landbaus in der Bundesrepublik Deutschland (Schmidt 2010)

7 Überdauerung im Boden - Mycosphaerella pinodes * + : bis zu 10 Jahre (Amon 2000) - Ascochyta pisi (samenbürtig) - Phoma medicaginis * + : bis zu 10 Jahre (Amon 2000) - Fusarium spp.* überdauern saprophytisch an Pflanzenresten im Boden *und über Chlamydosporen im Boden und + derzeit bedeutsamste Erreger an Erbse in Deutschland (auch im ökologischen Landbau, Köhler 2007, Bruns et al. 2009) Schaderreger

8 Weitere Wirtspflanzen neben der Erbse - Mycosphaerella pinodes: Wicken- u. Lupinenarten, Ackerbohne, Saat-Platterbse Linse, Phaseolusbohne - Phoma medicaginis: Wicken- u. Lupinenarten var. pinodella Gelbklee, Rotklee, Erdklee - Fusarium oxisporum f. sp. pisi und Fusarium solani f. sp. pisi : unklar, wahrscheinlich spezialisiert Schaderreger

9 Fazit für die Fruchtfolgeplanung 1. Vorsorglich Anbaupausen bei Erbsen : 6 Jahre 2. Bei nachgewiesenem stärkerem Befall mit Mycosphaerella pinodes oder Phoma medicaginis Anbaupause auf 10 Jahre erweitern 3. Möglichst kein Anbau von Lupine und Wicke in einer Fruchtfolge mit Erbse 4. Rotklee und Erbse im Hauptfruchtanbau in einer Fruchtfolge ist kritisch (Phoma medicaginis) Fazit für Fruchtfolgeplanung

10 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Futterleguminose 1. Winterroggen Winterweizen 5. Körnerleguminose 3. Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

11 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Winterweizen Körnererbse Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

12 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Winterweizen Körnererbse Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

13 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Winterweizen Wechsel von 5. Körnererbse (10) mit Ackerbohne (10) Mais Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

14 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Winterweizen Wechsel von 5. Körnererbse (10) mit Sojabohne (10) Mais Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

15 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Winterweizen Schmalblättrige Lupine Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

16 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Winterweizen Sojabohne Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

17 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Rotklee(-gras) 1. Winterroggen Winterweizen (Winter-) Ackerbohne Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

18 Fazit für die Fruchtfolgeplanung 5. Luzerne statt Rotklee in einer Fruchtfolge mit Erbse anbauen, häufig günstiger 6. Kombination Luzerne und Sojabohne/Lupine im Hauptfruchtanbau erscheint ebenfalls gut möglich 7. Auf nicht luzernefähigen Standorten ist Kombination Rotklee und Ackerbohne eine machbare pflanzenbauliche Option 8. Leguminosen/Nichtleguminosen-Gemenge sind hinsichtlich bodenbürtiger Krankheiten nicht wesentlich anders als die Reinsaaten zu beurteilen Fazit für Fruchtfolgeplanung

19 Tab. 2: Wichtige bodenbürtig übertragbare Schaderreger der Futterleguminosen Erreger Luzerne Weißklee Rotklee Andere Leguminosen Kleekrebs x x x Inkarnat-, Horn-,Gelb-, Schwedenklee Falscher Mehltau Stängelählchen Brennfleckenkrankheit x x x x Echter Mehltau x x Klappenschorf x x x x AB, EB AB, EB AB, EB, I, P x x Inkarnat-, Schwedenklee Fruchtfolgekrankheiten Futterleguminosen

20 Abb. 3: Mycel von Kleekrebs (links) und reife Sklerotien von Sclerotinia trifoliorum in der Nähe von abgestorbenen Weisskleepflanzen (rechts) Bildquelle: Fruchtfolgekrankheiten Futterleguminosen

21 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Winterweizen Untersaat Erdklee in Körnerleguminose? Erbse Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

22 Erdkleeuntersaat in Körnererbse Pinkowitz bei Dresden, Erdkleeuntersaat in Körnererbse Bilder: Schmidtke 2009

23 Sprossmasse Unkraut [dt TM ha -1 ] Pflug Grubber Direktsaat ohne US mit US Abb. 4: Sprosstrockenmasse Unkraut [dt TM ha -1 ] zur Ernte der Erbse ( / ) in Abhängigkeit der Bodenbearbeitung und der Untersaat (US) Erdklee (Stieber & Schmidtke 2011) Erdkleeuntersaat in Körnererbse

24 Tab. 3: Kornertrag der Erbse [dt TM ha -1 ] in Abhängigkeit der Bodenbearbeitung und einer Untersaat (US) in den Jahren 2009 und 2010 (Stieber & Schmidtke 2011) Pflug Grubber Direktsaat ohne US mit US a 28.5 ab 24.8 b 30.9 a 27.7 a a 33.2 a 26.1 b 33.9 a 29.3 b nicht gleiche Buchstaben kennzeichnen signifikante Mittelwertdifferenzen innerhalb eines Jahres, Tukey-Test α=0,05, Wechselwirkung US x Bodenbearbeitung n.s. Erdkleeuntersaat in Körnererbse

25 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Untersaat Erdklee in Körnerleguminose Erbse Winterweizen Untersaat Weißklee Mais 4. Wintertriticale Gezielt Fruchtfolgefelder ohne Leguminosenanbau planen! Fruchtfolgeplanung

26 Fazit für die Fruchtfolgeplanung 9. Gezielt mindestens 50% Fruchtfolgefelder/ Jahre in der Fruchtfolge ohne Leguminosen vorsehen Fazit für Fruchtfolgeplanung

27 LfULG-Vorhaben Intensivierung des Nährstoffmanagements in Ökobetrieben in Sachsen Betriebe Parameter Erfasste Fläche Ackerschläge über 6 Jahre Beprobte Ackerschläge (Grundnährstoffe, Mikronährstoffe, ph-wert, N- und Humusgehalt) Umfang 32 (> 10 Jahr umgestellt) ha 377 (= 4860 Ackerschlagjahre ) 160 Projektteam Dipl.-Ing. (FH) Jana Großmann Dipl.-Ing. (FH) Yvonne Wendrock Dipl.-Ing. agr. Beate Wunderlich Prof. Dr. agr. Knut Schmidtke Problemfeld Nährstoffversorgung

28 Makronährstoffe [in %] Versorgungsstufe E D C B A 0 ph-wert P K Mg Abb. 5: Nährstoffversorgung langjährig ökologisch bewirtschafteter Ackerschläge in Sachsen (Daten aus 2006 bis 2012, n = 575 bis 639 Ackerschläge, Schmidtke et al. 2012) Nährstoffversorgung im Boden

29 P-Bilanzsaldo [kg P ha u. a -1 ] P-Bilanz Betrieb Abb. 6: Gewogenes Mittel des P-Flächenbilanzsaldos der Ackerschläge in Betrieben des ökologischen Landbaus in Sachsen (Mittel 2006 bis 2011) P-Bilanz

30 P-Flächenbilanzsaldo: -14,8 kg je ha und Jahr (Mittel: 2006 bis 2011) P-Gehalt im Boden (CAL-Methode) mg P je 100g Boden Schlag 1 Schlag 2 Schlag 3 Schlag 4 Schlag 5 P-Versorgungsklasse B Jahr Abb. 7: Entwicklung des pflanzenverfügbaren P-Gehaltes im Boden in fünf Ackerschlägen eines Betriebes des ökologischen Landbaus in Sachsen Nährstoffstatus der Böden

31 40 P-Bilanz P-Bilanzsaldo [kg P ha u. a -1 ] Abb. 8: Streuung des P-Flächenbilanzsaldos zwischen den Ackerschlägen in Betrieben des ökologischen Landbaus in Sachsen (Mittel 2006 bis 2011) P-Bilanz Betrieb

32 P-Zufuhr [kg P ha u. a -1 ] Abb. 9: Gewogenes Mittel der P-Zufuhr über organische und mineralische P-Düngemittel auf Ackerschläge in Betrieben des ökologischen Landbaus in Sachsen (Mittel 2006 bis 2011) P-Zufuhr P-Zufuhr über Düngemittel Organische Düngemittel Mineralische Düngemittel Betrieb

33 Fazit P-Bilanzsaldo 1. P-Bilanzsaldo im Mittel der Ackerschläge negativ: (im Mittel: -7,9 kg P je ha u. a) 2. Innerhalb eines Betriebes schwankt der P-Saldo der Ackerschläge sehr stark: schlagspezifisches Management erforderlich 3. Nur 3 von 32 Betrieben haben mineralische P-Düngemittel in den Jahren 2006 bis 2011 eingesetzt 4. P-Zufuhr über organische Düngemittel im Mittel 5,9 kg ha u. Jahr P-Bilanz

34 Konsequenzen einer langjährigen Bewirtschaftung ohne Düngung betriebsfremder Dünge- und Futtermittel im ökologischen Landbau Beispiel: Gemischtbetrieb in Südniedersachsen Gehalt an pflanzenverfügbaren Nährstoffen in Löss-Parabraunerde nach 30 Jahren ökologischer Bewirtschaftung aus: Römer & Lehne 2004

35 Tab. 3: PH-Wert und Gehalt an pflanzenverfügbaren Nährstoffen im Boden (Löss-Parabraunerde) nach 30 Jahren ökologischer Bewirtschaftung ohne Nährstoffrückführung über importierte Futter- oder Düngemittel ph (CaCl 2 ) Kalium (CAL, mg je 100 g Boden) Phosphor (CAL, mg je 100 g Boden) Wert 5,4 11,5 0,5 Gehaltsklasse B C A Wirkt eine P-Düngung auf Ertrag, P- und N-Aufnahme von Rotklee? aus: Römer & Lehne 2004

36 Tab. 4: Varianten der Düngung zu Rotklee im Gefäßversuch (Nährstoffgaben in mg je 100 g Boden) Kontrolle (ohne Düngung) Rohphosphat Bioabfallkompost Triplesuperphosphat + Kaliumsulfat P-Düngung 0 6,7 6,7 6,7 K-Düngung ,3 16,7 aus: Römer & Lehne 2004

37 TM- und Nährstoffertrag [in % zur Kontrolle] TM-Ertrag P-Ertrag K-Ertrag N-Ertrag Kontrolle ohne Düngung Rohphosphat Rotklee Abb. 10: Einfluss verschiedener Düngemittel auf den Spross-Ertrag und die Nährstoffmenge im Spross von Rotklee auf einem P-armen Boden (Kontrolle = 100 %) aus: Römer & Lehne 2004

38 TM- und Nährstoffertrag [in % zur Kontrolle] TM-Ertrag P-Ertrag K-Ertrag N-Ertrag Kontrolle ohne Düngung Rotklee Rohphosphat Bioabfall- Kompost Abb. 11: Einfluss verschiedener Düngemittel auf den Spross-Ertrag und die Nährstoffmenge im Spross von Rotklee auf einem P-armen Boden (Kontrolle = 100 %) aus: Römer & Lehne 2004

39 TM- und Nährstoffertrag [in % zur Kontrolle] TM-Ertrag P-Ertrag K-Ertrag N-Ertrag Kontrolle ohne Düngung Rotklee Rohphosphat Bioabfall- Kompost Triplesuperphosphat + Kaliumsulfat Abb. 12: Einfluss verschiedener Düngemittel auf den Spross-Ertrag und die Nährstoffmenge im Spross von Rotklee auf einem P-armen Boden (Kontrolle = 100 %) aus: Römer & Lehne 2004

40 TM- und Nährstoffertrag [in % zur Kontrolle] TM-Ertrag P-Ertrag K-Ertrag N-Ertrag Kontrolle ohne Düngung Folgefrucht Hafer Rohphosphat Bioabfall- Kompost Triplesuperphosphat + Kaliumsulfat Abb. 13: Einfluss der Düngung zu Rotklee auf den Spross-Ertrag und die Nährstoffmenge im Spross der Folgefrucht Hafer auf einem P-armen Boden (Kontrolle = 100 %) aus: Römer & Lehne 2004

41 Düngung kohlenstoffreicher organischer Düngemittel zu Leguminosen Düngevarianten: Stroh, Pferdemist, Kalkung, Grüngutkompost, Grünguthäcksel, mineralische Grunddüngung Abb. 14: Feldversuchsanlage zur Wirkung kohlenstoffreicher organischer Düngemittel auf Ertrag und symbiotische N 2 -Fixierleistung von Leguminosen in Dresden-Pillnitz (Bild: Guido Lux )

42 120 Schnittgutertrag [dt TM ha -1 ] Kontrolle ohne Düngung Mineralisch P, K, Ca kohlensaurer Kalk Grünschnittgut Grüngutkompost Pferdemist Abb. 15: Einfluss der Düngung auf den Schnittgutertrag von Rotklee (aus: Lux & Schmidtke 2009) Düngung von Leguminosen

43 50 Kornertrag 2009 Kornertrag Ertrag TM [dt ha -1 ] ab ab ab a 30 b ab* Kontrolle Mineralisch Kalk Grüngutkompost Pferdemist Grünguthäcksel Abb. 16: Einfluss kohlenstoffreicher organischer Düngemittel auf den Kornertrag von Ackerbohne (Lux & Schmidtke 2010)

44 50 45 Vorfrucht Rotklee Vorfrucht Ackerbohne + 33 % a** Kornertrag Weizen [dt ha -1 ] b Mehrertrag: + 17 ab % b b + 19 % ab Kontrolle Kalk Pferdemist Mineralisch Grünguthäcksel Grüngutkompost Tukey-Test, * P < 0.05 Abb. 17: Einfluss kohlenstoffreicher organischer Düngemittel zu Rotklee und Ackerbohne auf den Ertrag der Folgefrucht Winterweizen (Lux & Schmidtke 2010)

45 Mikronährstoffe [in %] Versorgungsstufe E D C B A 20 0 Bor Molybdän Kupfer Mangan Zink Abb. 18: Nährstoffversorgung langjährig ökologisch bewirtschafteter Ackerschläge in Sachsen (Daten aus 2011/2012, n = 114 Ackerschläge, Schmidtke et al. 2012) Nährstoffversorgung im Boden

46 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Untersaat Erdklee in Körnerleguminose Erbse Winterweizen Untersaat Weißklee Mais Fruchtfolgeplanung 4. Wintertriticale Gezielt Leguminosenanbau kohlenstoffreich organisch zum Nährstoffausgleich düngen!

47 Gäa-Wintertagung 2013 Krögis 31. Januar 2013 Wertschöpfung im ökologischen Ackerbau erhöhen - Strategien für die Praxis von Knut Schmidtke Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fachgebiet Ökologischer Landbau Fakultät Landbau/Landespflege HTW Dresden Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

48 Fazit zum Nährstoffmangement in 32 Ökobetrieben in Sachsen 1. C-Bilanz der Ackerschläge in allen Betrieben positiv (im Mittel: +246,1 kg C je ha u. Jahr) 2. P- und K-Bilanzsaldo im Mittel der Ackerschläge negativ: (im Mittel: -7,9 kg P bzw. -32,5 K je ha u. Jahr) 3. Große Schwankungen innerhalb eines Betriebes bei P- und K-Saldo der Ackerschläge: schlagspezifisches Management erforderlich 4. Mineralische P- und K-Düngemittel nahezu nicht eingesetzt 5. P- und K-Versorgung der Ackerböden noch in mehr als 90 % der Fälle in Versorgungsstufen B bis E, aber: Tendenz fallend! 6. Stärkere P- und vor allem K-Düngung in vielen Fällen erforderlich! Fazit

49 7,2 7,0 6,8 ph-wert im Boden Schlag 1 Schlag 2 Schlag 3 Schlag 4 Schlag 5 ph 6,6 6,4 6,2 6, Jahr Abb. 13: Entwicklung des ph-wertes im Boden in fünf Ackerschlägen eines Betriebes des ökologischen Landbaus in Sachsen Nährstoffstatus der Böden

50 K-Flächenbilanzsaldo: -62,2 kg je ha und Jahr (Mittel: 2006 bis 2011) 25 K-Gehalt im Boden (CAL-Methode) mg K je 100g Boden Jahr Abb. 15: Entwicklung des pflanzenverfügbaren K-Gehaltes im Boden in fünf Ackerschlägen eines Betriebes des ökologischen Landbaus in Sachsen Nährstoffstatus der Böden Schlag 1 Schlag 2 Schlag 3 Schlag 4 Schlag K-Versorgungsklasse B

51 Abb. 7: Verunkrautung am in Ackerbohne ohne Düngung (Kontrolle, Bild: Standort Pillnitz, Guido Lux 2009)

52 Abb. 8: Verunkrautung am in Ackerbohne mit Grünguthäcksel- Düngung vor Saat (Bild: Standort Pillnitz, Guido Lux 2009)

53 Fazit für die Fruchtfolgeplanung 11. Gezielt mindestens 50% Fruchtfolgefelder/ Jahre in der Fruchtfolge ohne Leguminosen vorsehen 12. Kohlenstoffreiche organische Düngemittel gezielt zu Leguminosen düngen Fazit für Fruchtfolgeplanung

54 Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Winterweizen Erbse 5. Schaderregerprognose durch Erbsen-Zwischenfrucht-Testfläche Mais Wintertriticale Fruchtfolgeplanung

55 K-Bilanzsaldo [kg K ha u. a -1 ] K-Bilanz Abb. 10: Streuung des K-Flächenbilanzsaldos zwischen den Ackerschlägen in Betrieben des ökologischen Landbaus in Sachsen (Mittel 2006 bis 2011) K-Bilanz Betrieb

56 40 K-Bilanz K-Bilanzsaldo [kg N ha u. a -1 ] Abb. 6: Gewogenes Mittel des K-Flächenbilanzsaldos der Ackerschläge in Betrieben des ökologischen Landbaus in Sachsen (Mittel 2006 bis 2011) K-Bilanz Betrieb

57 K-Zufuhr [kg K ha u. a -1 ] K-Zufuhr über Düngemittel Organische Düngemittel Mineralische Düngemittel Abb. 11: Gewogenes Mittel der K-Zufuhr über organische und mineralische K-Düngemittel auf Ackerschläge in Betrieben des ökologischen Landbaus in Sachsen (Mittel 2006 bis 2011) K-Zufuhr Betrieb

58 Fazit K-Bilanzsaldo 1. K-Bilanzsaldo im Mittel der Ackerschläge deutlich negativ: (im Mittel: -37,2 kg K je ha u. Jahr) 2. Innerhalb eines Betriebes schwankt der K-Saldo der Ackerschläge sehr stark: schlagspezifisches Management erforderlich 3. Nur 5 von 32 Betrieben haben mineralische K-Düngemittel eingesetzt 4. K-Zufuhr über organische Düngemittel im Mittel 32,5 kg ha u. a K-Bilanz

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