2. Körnerleguminosentag der LWK NRW und ABL 29. November 2012 im Landwirtschaftszentrum Haus Düsse Pflanzenbauliche Strategien zur Steigerung der Wertschöpfung im Körnerleguminosenanbau von Knut Schmidtke Fachgebiet Ökologischer Landbau Fakultät Landbau/Landespflege HTW Dresden SMUL/ LfULG Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
Pflanzenbauliche Strategien der Wertschöpfungssteigerung 1. Bodenbearbeitung, Saat 2. Fruchtfolge und Schaderreger 3. Nährstoffversorgung Abb. 1: Kornertragsleistung der Erbse in der Betrieben des ökologischen Landbaus in der Bundesrepublik Deutschland (Schmidt 2010)
Voraussetzungen zur Keimung von Körnerleguminosensaatgut Sauerstoff Same Wärme
Tab. 1: Wärmesumme zur Keimung und Bildung der ersten grünen Blätter bei verschiedenen Pflanzenarten (Bedziecha, 2005) Pflanzenart Wärmesumme* [ C h] Ackerbohne Weiße Lupine Winter-Wicke Erbse Sommer-Wicke Saat-Platterbse Blaue Lupine Senf 5667 4120 3351 3280 3187 3127 2715 1268 = 11,8 Tage = 8,6 Tage = 7,0 Tage = 6,8 Tage = 6,6 Tage = 6,5 Tage = 5,6 Tage = 2,6 Tage Tukey-Test a b c c c c d e *Prüftemperatur: 20 C Keimung
Voraussetzungen zur Keimung von Körnerleguminosensaatgut Sauerstoff Same Wasser Wärme
Tab. 2: Tausendkornmasse des Saatgutes von Körnerfrüchten und kalkulierter Wasserbedarf zur Keimung TKG (g) Einzelkornmasse (g) Ackerbohne 500 0,5
Tab. 2: Tausendkornmasse des Saatgutes von Körnerfrüchten und kalkulierter Wasserbedarf zur Keimung TKG (g) Einzelkornmasse (g) Wasseraufnahme zur Keimung (g) Ackerbohne 500 0,5 3,82
Tab. 2: Tausendkornmasse des Saatgutes von Körnerfrüchten und kalkulierter Wasserbedarf zur Keimung TKG (g) Einzelkornmasse (g) Wasseraufnahme zur Keimung (g) Ackerbohne 500 0,5 3,82 Erbse 200 0,2 1,53
Tab. 2: Tausendkornmasse des Saatgutes von Körnerfrüchten und kalkulierter Wasserbedarf zur Keimung TKG (g) Einzelkornmasse (g) Wasseraufnahme zur Keimung (g) Ackerbohne 500 0,5 3,82 Erbse 200 0,2 1,53 Wicke 100 0,1 0,76
Tab. 2: Tausendkornmasse des Saatgutes von Körnerfrüchten und kalkulierter Wasserbedarf zur Keimung TKG (g) Einzelkornmasse (g) Wasseraufnahme zur Keimung (g) Ackerbohne 500 0,5 3,82 Erbse 200 0,2 1,53 Wicke 100 0,1 0,76 Hafer 40 0,04 0,31
Tab. 2: Tausendkornmasse des Saatgutes von Körnerfrüchten und kalkulierter Wasserbedarf zur Keimung TKG (g) Einzelkornmasse (g) Wasseraufnahme zur Keimung (g) Ackerbohne 500 0,5 3,82 Erbse 200 0,2 1,53 Wicke 100 0,1 0,76 Hafer 40 0,04 0,31 Senf 7,5 0,0075 0,0573
Tab. 3: Kalkulierter Wasserbedarf zur Keimung von Körnerfruchtsaatgut und benötigtes Bodenvolumen 1) zur Deckung des Keimwasserbedarfes Wasseraufnahme zur Keimung (g) Lehm (cm³) lehmiger Sand (cm³) Ackerbohne 3,82 113 227 1) bei Feldkapazität und einer Entleerung um 10% der Feldkapazität
Tab. 3: Kalkulierter Wasserbedarf zur Keimung von Körnerfruchtsaatgut und benötigtes Bodenvolumen 1) zur Deckung des Keimwasserbedarfes Wasseraufnahme zur Keimung (g) Lehm (cm³) lehmiger Sand (cm³) Ackerbohne 3,82 113 227 Erbse 1,53 45 91 Wicke 0,76 23 45 1) bei Feldkapazität und einer Entleerung um 10% der Feldkapazität
Tab. 3: Kalkulierter Wasserbedarf zur Keimung von Zwischenfruchtsaatgut und benötigtes Bodenvolumen 1) zur Deckung des Keimwasserbedarfes Wasseraufnahme zur Keimung (g) Lehm (cm³) lehmiger Sand (cm³) Ackerbohne 3,82 113 227 Erbse 1,53 45 91 Wicke 0,76 23 45 Hafer 0,31 9 18 Senf 0,06 1,5 3 1) bei Feldkapazität und einer Entleerung um 10% der Feldkapazität
Schlussfolgerungen für den Anbau von Körnerleguminosen 1. Körnerleguminosen haben einen deutlich höheren Bedarf an Keimwasser und Wärme zur Keimung als viele andere Körnerfruchtarten Folge: a) Verzögertes und ungleichmäßiges Auflaufen b) Gefahr des Pilzbefalls mit samen- oder bodenbürtigen Erregern ist erhöht c) Gefahr der Verunkrautung mit Samenunkräutern im ökologischen Landbau Was ist zu tun?
Wie kommt das Keimwasser in den Samen? Wasser Same Kontakt zwischen Boden und Samen durch Einebnen und leichte Rückverfestigung des Bodens erhöhen (Vorsicht bei Einsatz von Walzen nach der Saat!)
Für ausreichende Saattiefe sorgen! Same Saattiefe hypogäisch keimende Arten Wasser Wicken: 4 bis 5 cm Erbse: 5 bis 7 cm Ackerbohne: 8 bis 12 cm Saattiefe epigäisch keimende Arten Lupine: 4 bis 5 cm Sojabohne: 4 bis 5 cm (Fotos: Hänsel 2007, LfULG)
Saatgut nicht auf Mulchmasse ablegen! Abb. 2: Saatgutablage mit Doppelscheibenschar auf der eingedrückten Mulchauflage Abb. 3: Erbse nach Direktsaat mit Cross slot Schartechnik (Foto: Schmidtke 2009) (Foto: Mick 2010, HTW Dresden)
Abb. 4: Fußkrankheiten der Erbse (Finckh 2010) Fuß- und Brennfleckenkrankheit
Abb. 5: Befall der Körnererbsen im ökologischen Landbau in 2009 (Finckh et al. 2010) Fuß- und Brennfleckenkrankheit
Abb. 6: Befall mit Phoma medicaginis (Bildquelle: Pflughöft et. al 2008) Schaderreger
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
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
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 (Luzerne) - Fusarium oxisporum f. sp. pisi und Fusarium solani f. sp. pisi : unklar, wahrscheinlich spezialisiert Schaderreger
Fazit für die Fruchtfolgeplanung 1. Vorsorglich Anbaupausen bei Erbsen: 6 Jahre 2. Bei nachgewiesenem stärkeren 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
Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Futterleguminose 1. Winterroggen 6. 2. Winterweizen 5. Körnerleguminose 3. Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung
Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen 6. 2. Winterweizen Körnererbse 5. 3. Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung
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 (Luzerne) Schaderreger
Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen 6. 2. Winterweizen Körnererbse 5. 3. Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung
Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen 6. 2. Winterweizen Wechsel von 5. Körnererbse (5) mit Ackerbohne (10) oder Sojabohne (10) 4. Wintertriticale 3. Mais Fruchtfolgeplanung
Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen 6. 2. Winterweizen Sojabohne 5. 3. Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung
Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen 6. 2. Winterweizen Schmalblättrige Lupine 5. 3. Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung
Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Rotklee(-gras) 1. Winterroggen 6. 2. Winterweizen (Winter-) Ackerbohne 5. 3. Mais 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung
Fazit für die Fruchtfolgeplanung 5. Möglichst Luzerne statt Rotklee in einer Fruchtfolge mit Erbse anbauen 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
Ist eine Schaderregerprognose schlagspezifisch möglich? Schaderregerprognose (Finckh 2010)
Konzept Differentialdiagnose Ermüdeter Boden Stufe 1 Ernährung? Toxizität? Schaderreger? + Nährstoffe + Aktivkohle + Sterilisation Stufe 2 N min P K S Nematizide Höhere Pilze Spurenelemente eventuell Stufe 3 Schadsstoffanalyse Oomycide Bearbeitung: Dr. J. Fuchs
Ergebnisse Differentialdiagnose in 90 % der bisher untersuchten Fälle: biologische Ursache der Leguminosenmüdigkeit Kontrolle + Nährlösung + Aktivkohle + Gammastrahlung Leguminosenmüdigkeit hat hier eine biologische Ursache! Bearbeitung: Dr. J. Fuchs
Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen 6. 2. Winterweizen Erbse 5. Schaderregerprognose 3. Mais durch Erbsen-Zwischenfrucht 4. Wintertriticale Fruchtfolgeplanung
Fazit für die Fruchtfolgeplanung 9. Test zur Befallsprognose mit bodenbürtigen Erregern zur Fruchtfolgeplanung nutzen 10. Gezielt mindestens 50% Fruchtfolgefelder/ Jahre in der Fruchtfolge ohne Leguminosen vorsehen Fazit für Fruchtfolgeplanung
Nährstoffbilanz und Nährstoffversorgung im Boden
P-Bilanzsaldo [kg P ha u. a -1 ] Abb. 7: Gewogenes Mittel des P-Flächenbilanzsaldos der Ackerschläge in Betrieben des ökologischen Landbaus in Sachsen (Mittel 2006 bis 2011, Schmidtke et al. 2012) P-Bilanz 4 2 0-2 -4-6 -8-10 -12-14 -16-18 P-Bilanz 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 Betrieb 810 Ackerschläge, 6740 ha SMUL/ LfULG
40 K-Bilanz K-Bilanzsaldo [kg N ha u. a -1 ] Abb. 8: Gewogenes Mittel des K-Flächenbilanzsaldos der Ackerschläge in Betrieben des ökologischen Landbaus in Sachsen (Mittel 2006 bis 2011, Schmidtke et al. 2012) K-Bilanz 20 0-20 -40-60 -80-100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 Betrieb SMUL/ LfULG
P-Flächenbilanzsaldo: -14,8 kg je ha und Jahr (Mittel: 2006 bis 2011) P-Gehalt im Boden (CAL-Methode) mg P je 100g Boden 14 12 10 8 6 4 Schlag 1 Schlag 2 Schlag 3 Schlag 4 Schlag 5 P-Versorgungsklasse B 2 Abb. 9: Entwicklung des pflanzenverfügbaren P-Gehaltes im Boden in fünf Ackerschlägen eines Betriebes des ökologischen Landbaus in Sachsen (Schmidtke et al. 2012) Nährstoffstatus der Böden 1995 2000 2005 2010 Jahr SMUL/ LfULG
Makronährstoffe [in %] 100 80 60 40 20 Versorgungsstufe E D C B A 0 ph-wert P K Mg Abb. 10: Nährstoffversorgung langjährig ökologisch bewirtschafteter Ackerschläge in Sachsen (Daten aus 2006 bis 2012, n = 575 bis 639 Ackerschläge, Schmidtke et al. 2012) Nährstoffversorgung im Boden SMUL/ LfULG
Mikronährstoffe [in %] 100 80 60 40 Versorgungsstufe E D C B A 20 0 Bor Molybdän Kupfer Mangan Zink Abb. 11: Nährstoffversorgung langjährig ökologisch bewirtschafteter Ackerschläge in Sachsen (Daten aus 2011/2012, n = 114 Ackerschläge, Schmidtke et al. 2012) Nährstoffversorgung im Boden SMUL/ LfULG
Schlussfolgerungen für den Anbau von Körnerleguminosen 1. Körnerleguminosen haben ein vergleichsweise geringes Vermögen der Nährstoffaneignung 2. Nährstoffversorgung im Boden muss beim Anbau von Körnerleguminosen hinreichend gut sein 3. Ausreichende Molybänversorgung im Boden ist sicherzustellen, da Molybdän Bestandteil der Nitrogenase ist (Enzym der symbiotischen N 2 -Fixierung) Welche besonderen Möglichkeiten der Düngung bieten Körnerleguminosen?
Düngung kohlenstoffreicher organischer Düngemittel zu Leguminosen Düngevarianten: Stroh, Pferdemist, Kalkung, Grüngutkompost, Grünguthäcksel, mineralische Grunddüngung Abb. 12: Feldversuchsanlage zur Wirkung kohlenstoffreicher organischer Düngemittel auf Ertrag und symbiotische N 2 -Fixierleistung von Leguminosen in Dresden-Pillnitz (Bild: Guido Lux )
Abb. 13: Verunkrautung am 15.05.2009 in Ackerbohne ohne Düngung (Kontrolle, Bild: Standort Pillnitz, Guido Lux 2009)
Abb. 14: Verunkrautung am 15.05.2009 in Ackerbohne mit Grünguthäcksel- Düngung vor Saat (Bild: Standort Pillnitz, Guido Lux 2009)
50 Kornertrag 2009 Kornertrag 2010 40 Ertrag TM [dt ha -1 ] 30 20 35 ab 23 37 36 ab ab 21 25 42 a 30 b 23 23 36 ab* 25 10 0 Kontrolle Mineralisch Kalk Grüngutkompost Pferdemist Grünguthäcksel Abb. 15: Einfluss kohlenstoffreicher organischer Düngemittel auf den Kornertrag der Ackerbohne (Lux & Schmidtke 2010)
120 Schnittgutertrag [dt TM ha -1 ] 110 100 90 0 Kontrolle ohne Düngung Mineralisch P, K, Ca kohlensaurer Kalk Grünschnittgut Grüngutkompost Pferdemist Abb. 16: Einfluss der Düngung auf den Schnittgutertrag von Rotklee (aus: Lux & Schmidtke 2009) Düngung von Leguminosen
50 45 Vorfrucht Rotklee Vorfrucht Ackerbohne + 33 % a** Kornertrag Weizen [dt ha -1 ] 40 35 30 b Mehrertrag: + 17 ab % b b + 19 % ab 25 0 0 1 2 3 4 5 6 7 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)
Fruchtfolgeplanung zur Vermeidung von Leguminosenmüdigkeit Luzerne(-gras) 1. Winterroggen Untersaat Erdklee in Körnerleguminose Erbse 6. 5. 2. 3. Winterweizen Untersaat Weißklee Mais Fruchtfolgeplanung 4. Wintertriticale Gezielt Leguminosenanbau kohlenstoffreich organisch düngen!
2. Körnerleguminosentag der LWK NRW und ABL 29. November 2012 im Landwirtschaftszentrum Haus Düsse Pflanzenbauliche Strategien zur Steigerung der Wertschöpfung im Körnerleguminosenanbau von Knut Schmidtke Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fachgebiet Ökologischer Landbau Fakultät Landbau/Landespflege HTW Dresden SMUL/ LfULG Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden