ANBAU UND BODENSTRUKTUR
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Der Boden - wertvollstes Gut der Landwirtschaft
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ANBAU UND BODENSTRUKTUR
INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort von Professor Richard Godwin, MSc, PhD, CEng, CEnv.
Die Bodenbearbeitung hat zum Ziel, die Bodenstruktur zu verbessern und dadurch optimale Voraussetzungen für das vorgesehene Saatgut zu schaffen, den Wirkungsgrad ernährungsphysiologischer und agronomischer Behandlungen zu optimieren und, soweit erforderlich, die Rückstände der Vorkulturen zu verarbeiten. Sie macht einen wesentlichen Teil der Kosten für Anwuchs und weiteres Wachstum aus und bietet bei richtiger Anwendung die Möglichkeit den Ertrag der Ernte zu maximieren. Jedoch sind hohe Ich verfolge die Entwicklung der Simba Produkte seit vielen Jahren mit großem Interesse, da einige Absolventen des Silsoe College wichtige Funktionen in den Abteilungen Konstruktion, Entwicklung und Marketing der Firma eingenommen haben. Mit seinem guten Ruf als Hersteller solider Bodenbearbeitungsgeräte hat Simba einen sehr wichtigen Beitrag zur britischen und internationalen Landwirtschaft geleistet. Es ist mir eine Freude, zu sehen, wie sie die Konstruktionsmerkmale guter landwirtschaftlicher Ingenieurstechnik umsetzen, die sie sich im Studium angeeignet haben – ganz besonders dann, wenn die Ergebnisse unserer Forschung direkt oder indirekt in die Serienfertigung einfließen. Besonders befriedigend für mich war es, als im Jahr 2000 der DD-Ring von Simba eine Silbermedaille gewann, und als 2002 eine Goldmedaille an die Simba Solo ging – beide verliehen von der Royal Agricultural Society of England. Diese Broschüre enthält einige sehr wichtige Botschaften von Philip Wright für Landwirte und Agronomen, die zur Verbesserung der Bewirtschaftung ihrer Böden beitragen können. Die theoretischen Grundlagen wurden einigen Werken meiner früheren Kollegen entliehen, doch der hauptsächliche Teil wurde aus seinen 30 Jahren Lebenserfahrung gewonnen, in denen er bestrebt war, sowohl den Bodenanforderungen als auch dem Wunsch der Landwirte nach kostengünstigem Bodenbearbeitungsgerät Rechnung zu tragen. Für seine besonderen Bemühungen gebührt ihm unsere Hochachtung.
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Dick Godwin, Silsoe, Bedford, UK
Bearbeitungskosten nicht zwangsläufig mit einer Ertragssteigerung verbunden, in vielen Fällen wird das Potential des Bodens nicht voll ausgeschöpft. Die Verdichtung der Bodenstruktur gehört zu den negativsten Auswirkungen intensiver Landwirtschaft mit ineffektiver Bodenbearbeitung weltweit.
1. Einführung Seite 4 2. Merkmale der Bodenstruktur: Seite 5 schwere Böden 3. Merkmale der Bodenstruktur: Seite 6 leichte Böden 4. Bodenstruktur: Indikatoren Seite 7 4.1. Anzeichen bei Feld und Ernte Seite 7 Seite 9 4.2. Bodenprofile: typische Beispiele 5. Bodenstruktur: wissenschaftlicher Hintergrund Seite 11 Seite 11 5.1. Einführung Seite 12 5.2. Faktoren, die die Bodenstruktur beeinflussen Seite 15 5.3. Verdichtung Seite 18 5.4. Rückverfestigung Seite 20 5.5. Wasser- und Nährstofffluss 6. Grenzwerte der Plastizität des Bodens: wann kann bearbeitet werden Seite 21 7. Bodenbearbeitungselemente Seite 22 Seite 22 7.1. Oberbodenbearbeitung 7.2. Untergrundbearbeitung Seite 24 7.3. Oberflächenschonende Zinken Seite 26 Seite 27 7.4. Unterbodenbearbeitung Seite 28 7.5. Abstand und Anordnung der Zinken 7.6. Zinkendesign Seite 29 7.7. Rückverfestigen des bearbeiteten Profils Seite 30 7.7.1. Andrücken des Bodenprofils Seite 30 7.7.2. Walzen des Bodenprofils Seite 32 8. Verweise und weitere Lektüre Seite 34 Zusammenfassung Seite 35
Diese Broschüre soll Grundlegendes zur Bodenstruktur landwirtschaftlicher Betriebe und zu deren Beeinflussung durch die Bodenbearbeitung vermitteln. Die relativen Anteile von Sand, Schluff und Lehm können nicht durch die Bodenbewirtschaftung verändert werden; sie bestimmen zusammen mit der organischen Substanz die Bodenbeschaffenheit. Jedoch ist die Bodenstruktur im Hinblick auf Porosität, Dichte, Wasserspeicherfähigkeit, Gesamtfestigkeit und Bröckeligkeit eng mit der jeweiligen Bearbeitungsmethode sowie den vor und während der Bearbeitung herrschenden Bedingungen verbunden.
Die nachstehend ausgeführten Details sind das Ergebnis jahrelanger Erfahrung in der Konstruktion und Entwicklung von Bodenbearbeitungsgeräten in Verbindung mit der praktischen Erfahrung von Landwirten und Agronomen sowie wissenschaftlichen Forschungsdaten zahlreicher Quellen in aller Welt.
PHILIP WRIGHT BSc (Hons) CEng. MIAgrE. Technischer Berater für Simba.
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1. Einführung
Das wichtigste Hilfsmittel für das Ansprechen der Bodenstruktur ist der Spaten. Denn ohne das Ausgraben von Bodenprofilen zur Begutachtung der vorhandenen Struktur kann nicht ermittelt werden, ob und welche Probleme zu beheben sind. Außerdem können sämtliche Maßnahmen nur dann von Erfolg gekrönt sein, wenn der Boden sich zum Zeitpunkt der Bearbeitung in einem geeigneten Zustand befindet.
Dieser Ratschlag ist nicht neu; Ähnliches findet sich in frühester Literatur: „Lasst uns also vor allen Dingen beim Pflügen unserer Äcker einen Mittelweg einschlagen, auf dass sie weder ganz durchfeuchtet noch durchnässt sein mögen; dies macht sie, wie schon gesagt, klebrig und schlammig, während jene Böden, die von Trockenheit durchsetzt sind, nicht richtig gelockert werden können ..... Hinzu kommt, dass jeder Boden, möge er auch noch so reichhaltig sein, minderwertige Erde unter sich trägt; und wenn die größeren Klumpen emporgebracht werden, bringen sie diese mit sich; infolgedessen wird der weniger produktive Boden, vermengt mit dem höherwertigen, eine weniger ergiebige Ernte hervorbringen.“ [Frei übersetzt nach Columella, Lucius Junius Moderatus (A. D. 6–70) aus: De Re Rustica, Buch II, Artikel 4]
Als Grundausstattung wird nicht zwangsläufig ein Schuppen voller Geräte benötigt, sondern vielmehr ein einfacher Spaten und das allgemeine Wissen über folgende Punkte: Bodenstruktur und deren Eigenschaften; ihre Auswirkungen auf das Keimen und das weitere Wachstum der angebauten Erntefrucht; wann und wie der Spaten zur Beurteilung der Bodenstruktur einzusetzen ist; das Bewusstsein dafür, wann eine Bodenbearbeitung richtig ist und wann nicht; die richtige Wahl der Bodenbearbeitungselemente (Scheiben, Zinken, Walzen).
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2. Merkmale der Bodenstruktur: schwere Böden
Die Gefahr erdgebundener Pflanzenkrankheiten wie beispielsweise Rhizoctonia (R. solani) in Mais und Soja oder Fusarium (Fusarium sp.) im Getreide ist geringer, wenn die Bodenstruktur nicht zu kompakt ist und eine angemessene Entwässerung gewährleistet ist (Abawi, 2000). Die Bodenbearbeitung und der Stoppelsturz können ferner zur Bekämpfung bestimmter Schädlinge (Larven usw.) und Unkrautarten (durch Schneiden oder Entwurzeln) sowie zum Untermengen von Herbiziden und Ernterückständen beitragen. Andererseits besteht bei einer zu lockeren Struktur die Gefahr, dass der Boden an Feuchtigkeit und damit leicht an Qualität verliert; dass die Samenkeimung beeinträchtigt wird; dass das Saatgut schlechten Halt hat; dass das Aufkommen bestimmter Wurzelpilze wie der Schwarzbeinigkeit (Gaeumannomyces graminis var. triciti) beim Getreide oder von Schädlingen wie Nacktschnecken begünstigt wird. Eine zu intensive Bodenbearbeitung führt zur Mineralisierung und zum Verlust organischer Substanzen, zur Versandung oder Verdichtung des Bodens und kostet unnötig Zeit und Kraftstoff. Daher ist es wichtig, durch das Profil hinweg einen Ausgleich zwischen Lockerung und Rückverfestigung, zwischen organischen Substanzen und Krümmelung zu erkennen und zugleich die dazu nötigen Maßnahmen zu optimieren. Die Bewertung eines Bodenprofils ist der erste Schritt zur Erkenntnis, ob und welche Schritte zur Verbesserung des Bodens notwendig sind.
(a) SCHWER: SCHLECHTE STRUKTUR
(b) SCHWER: GUTE STRUKTUR
(a) SCHLECHTE STRUKTUR:
(b) GUTE STRUKTUR:
• Oberfläche (1) ist rau und klumpig, wenig abgesetzte Feinerde zur Keimung der Saat, oder
• Oberflächenhorizonte (6) mit einer Kombination aus groberen Klumpen und Feinerde, vermischt mit organischer Substanz – geeignet für eine gute Saatgut-Erde-Haftung – sowie Feuchthaltung und Wetterfestigkeit.
• Oberfläche (2) ist zu fein, neigt zu Verschlämmung und Erosion und zeigt • eine klare Abgrenzung (3) zwischen den Zonen. Solche Schichten bilden eine Barriere gegen den Feuchtigkeits- und Luftaustausch. • Die Schichten (4) unter der Oberfläche sind dicht und geschichtet, Risse und Spalten verlaufen allgemein horizontal • Durch Pflügen oder andere Bodenbearbeitung gebildete Verdichtungshorizonte (5) treten häufig auf und bilden Barrieren für Wurzeln, Wasser, Luft und Nährstoffe. Wird über solchen Schichten Stroh untergepflügt, ist diese Schicht oft anaerob, was für zusätzliche Barrieren gegen das Wurzelwachstum sorgt. Wird eine Probe dieser Strukturen entnommen, die sich in einem verdichteten Zustand, d. h. nahe an der unteren Grenze der Plastizität befindet (siehe Abschnitt 6), kann die Erdmasse oft nicht ohne Weiteres von Hand aufgebrochen werden; auch nicht, indem man sie 2 oder 3 Mal aus einem Meter Höhe auf festen Boden fallen lässt.
• Es gibt einen allmählichen Übergang (7) zu gröberen Klumpen in der Tiefe, wobei die Struktur offene Poren verschiedener Größe aufweist. In diesen Poren können Wasser, Luft und Nährstoffe aufgenommen werden und die Wurzeln haben freien Zugang durch das gesamte Bodenprofil. Unterschiede zwischen den Schichten sind nicht festzustellen. Risse und Spalten verlaufen allgemein vertikal, was darauf hindeutet, dass Wasser, Luft und Wurzeln ohne Weiteres durch das Profil in die Tiefe gelangen. Derartige Spalten werden im Allgemeinen durch Wurmkanäle ergänzt. Wird eine Probe dieser Strukturen entnommen, kann die Erde leicht von Hand aufgebrochen werden. Alternativ dazu können Sie den ausgegrabenen Erdklumpen aus einem Meter Höhe auf festen Boden fallen lassen, dabei zerfällt die Erde in unterschiedliche Krümelgrössen.
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3. MERKMALE DER BODENSTRUKTUR: LEICHTE BÖDEN
4. BODENSTRUKTUR: INDIKATOREN
4.1. ANZEICHEN BEI FELD UND ERNTE
(a) LEICHT: SCHLECHTE STRUKTUR
b) LEICHT: GUTE STRUKTUR
(a) SCHLECHTE STRUKTUR:
(b) GUTE STRUKTUR:
• Oberfläche (1) ist blank und ohne Struktur, mit einer Kruste gegen aufkeimende Pflanzen; Erosion und Abschwemmung werden begünstigt. Derartige Barrieren –Verkrustungenverhindern auch die Trocknung der oberen Schichten nach Regen bzw. im Frühjahr. Dies kann zu Verzögerungen bei der Aussaat führen oder zusätzliche Bearbeitungsgänge erfordern, um die Oberfläche zu lockern und das Abtrocknen zu ermöglichen. Bei diesen zusätzlichen Bearbeitungsschritten besteht in einem solchen Zustand die Gefahr der Bodenverdichtung durch die Traktorräder wie auch des Austrocknens bei folgender Trockenheit.
• Oberflächenhorizonte (5) sind eine Kombination aus stabiler Krümmelung und organischen Substanzen – geeignet für eine gute Saatgut-Erde-Haftung. In Böden, die zur Verkrustung neigen, sorgen die organischen Substanzen für Porösität.
• Eine klare Abgrenzung (2) zwischen den Zonen ist erkennbar. Solche Schichten bilden eine Barriere gegen den Feuchtigkeitsaustausch.
• Es gibt einen allmählichen Übergang (6) zu größeren, nicht zu stark verdichteten Klumpen in der Tiefe, wobei die Struktur offene Poren verschiedener Größe aufweist, in denen Wasser, Luft und Nährstoffe aufgenommen werden, und die Wurzeln durch das Profil hinweg Zugang zu denselben haben. Es sind keine Unterschiede zwischen den Schichten feststellbar; Wurzeln und Wurmkanäle sind weit und bis in die Tiefe verzweigt. Risse und Spalten verlaufen generell vertikal.
Die typische Oberflächenerosion (unten) weist auf unzureichende Entwässerung und Barrieren gegen die Wasseraufnahmefähigkeit hin. Die Verkrustung und Staunässe an der Oberfläche (oben rechts) deutet auf mögliche Probleme der flachen Oberflächenbearbeitung. Die Erde ist auffallend feucht, obwohl die Erdkruste trocken ist. Im Frühjahr kann dies zu unzureichenden Trocknung des Profils führen, sodass eine Bearbeitung ohne Beschädigung des nassen Erdreichs unter der Kruste unmöglich ist. Wasser auf dem Feld (oben) deutet oft auf eine Verdichtung unter der Oberfläche mit Drainage- und Entwässerungsproblemen hin.
Mit Hinblick auf die Überschwemmungen im Vereinigten Königreich 2007 sagt Dr. Vic Jordan: „Ein Großteil der durch die Überschwemmungen in diesem Herbst verursachten Schäden hätte vermieden werden können, wenn mehr Farmer Bodenbearbeitungsverfahren angewandt hätten, welche die Wasseraufnahmefähigkeit des Ackers optimieren.“ „Zahlreiche Felder haben eine Pflugsohle, eine verdichtete Schicht ca. 25–30 cm unter der Oberfläche, durch die das Wasser nicht einsickern kann. Dies führt zu seitlichem Wasserabfluss entweder auf oder unterhalb der Oberfläche, wodurch wertvolle Nährstoffe und Spurenelemente ausgewaschen werden, die zudem das Oberflächengewässer belasten können.”
Es gelten die gleichen Grundsätze hinsichtlich der Festigkeit der Strukturen wie in Abschnitt 2.
• Die Schichten (3) unter der Oberfläche können dicht und geschichtet sein, was zu dürftigem Wurzelwachstum und Wasser-/Nährstoffzugang führt. Risse und Spalten verlaufen oft horizontal statt vertikal
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• Durch Pflügen oder andere Bodenbearbeitung verursachte Verdichtungshorizonte (4) treten häufig auf und bilden Barrieren für Wurzeln, Wasser, Luft und Nährstoffe. Wird bei ungünstigen Bedingungen Stroh untergepflügt, ist diese Schicht oft anaerob, was für zusätzliche Barrieren gegen das Wurzelwachstum sorgt.
Unterschiedliche Erntequalitäten und Mengen auf einem Schlag können Anzeichen für Schadverdichtungen durch Bodenbearbeitung oder Saat (Abb. oben) aber auch durch Fahrspuren der vorherigen Ernte und schlecht verteilten Ernterückständen sein.
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4.2. BODENPROFILE: TYPISCHE BEISPIELE Unten und rechts: Drei Beispiele für Tiefenbearbeitungssohlen (z. B. nach dem Pflügen oder gleichmäßig tiefen Grubbern), die eine permanente Barriere gegen Wurzeln gebildet, und den Pflanzenverfügbaren Boden auf dem Feld begrenzt haben. Die Profile sind gut sichtbar an der Oberseite der verdichteten Schicht weg gebrochen. Das Wurzelwachstum unter und innerhalb der Schicht ist minimal. Es gibt kaum Anzeichen für Regenwurmaktivität und wenig organische Bodensubstanzen im Profil, die für Stabilität sorgen. Die Struktur ist dicht und Grobschollig. Risse im Erdreich verlaufen eher horizontal als vertikal.
Zu den Indikatoren bei der Ernte zählen der allgemeine Ertrag im Vergleich zu anderen vergleichbaren Feldern (oben) und relative Ertragsunterschiede desselben Feldes bei Langzeitbeobachtungen. Eine Ertragserfassung im Mähdrescher ist ein sehr nützliches Werkzeug zur Erkennung von Problemzonen im Feld. Natürlich hängt der Ertrag in erster Linie von der Bodenart, der Physiologie der Pflanzen und dem Nährstoffgleichgewicht ab.
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Indikatoren an der Pflanze spiegeln oft deutlich Bodenstrukturprobleme wider. An Saatgut mit empfindlichem Wurzelwerk, wie beispielsweise Raps (oben), sind Barrieren des Wurzelwachstums klar zu erkennen. Die links dargestellten Wurzeln wurden durch eine Bodenbearbeitungssohle in 75 bis 100 mm Tiefe gehemmt; die Wurzeln auf der rechten Abbildung sind in einen strukturierten Boden mit minimalen Wachstumshemmnissen gewachsen. Der Ertrag kann auf Feldern mit Schadverdichtung um bis zu 50 % beeinträchtigt werden.
Die Abbildung unten rechts zeigt eine durch flache Bodenbearbeitung (beispielsweise durch Scheibeneggen oder Scharzinken, die über Jahre in 75 mm Tiefe arbeiteten) erzeugte Sohle, in der die zurückgehaltenen Wurzeln versuchen, durch diesen Bereich hindurch zu wachsen. Die Bodenstruktur ist durch und durch kompakt und klumpig oder scheibenförmig. Die Bodenfeuchtigkeit unterhalb der verdichteten Schicht kann durch den eingeschränkten Feuchtigkeitsaustausch zu beiden Seiten der Barriere unterschiedlich sein. (Unterhalb trocken, über der Verdichtung stauende Nässe)
Zu den an Pflanzen auftretenden Indikatoren gehören objektive Wachstumsunterschiede (beim Anwuchs deutet dies oft auf ein strukturelles Problem nahe der Oberfläche hin), Blattfarben (Hinweis auf potenzielle Verfügbarkeit von Nährstoffen und Spurenelementen) sowie frühe Seneszenz (Grundwassermangel in trockenen Sommerperioden, potenzieller Hinweis auf tiefere Verdichtung). Diese Aspekte sind in Verbindung mit weiteren Feldanzeichen (beispielsweise Verfügbarkeit von Stickstoff und Spurenelementen im Boden, Bodensäuregehalt sowie allgemeine klimatische und pflanzenphysiologische Effekte) zu interpretieren. Die linke Abbildung veranschaulicht, wie ein über die gesamte Breite des Mähdrescherschneidwerkes verteilter, unregelmäßiger Mix aus Spreu und Stroh den Pflanzenaufgang beeinträchtigt. Die Ursache hierfür liegt in den unterschiedlichen C/N-Verhältnissen innerhalb des Feldes. Die untere Abbildung verdeutlicht, wie die Verdichtung eines feinen Saatbetts zum Vergilben von Mais und zu Oberflächenerosion führt.
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5. BODENSTRUKTUR: WISSENSCHAFTLICHER HINTERGRUND 5.1. EINFÜHRUNG Eine Verdichtung des Oberbodens – und insbesondere des Unterbodens – kann schwerwiegende Schäden verursachen, die sich nur nach und nach unter hohem Kostenaufwand beheben lassen. Eine Verdichtung schränkt das Wurzelwachstum ein und verringert die Wasserversickerung in den Boden. Dies kann zur verstärkten Abschwemmung führen, was die Gefahr von Überschwemmungen, vermehrter Erosion und Einleitung von Nährstoffen und noch nicht abgebauten Pflanzenschutzmitteln in Oberflächengewässer birgt. Die damit einhergehende Reduzierung der Bodenventilation beeinträchtigt zudem die biologische Aktivität und das Wurzelwachstum. Dies wiederum verringert die Fruchtbarkeit des Bodens und insbesondere die Verfügbarkeit pflanzlicher Nährstoffe. Aus diesem Grunde ist es wichtig, jede Art der Bodenverdichtung zu Verhindern oder möglichst reduzieren. (The Soil Code, 1998, Punkt 52).
Nachfolgend sind Beispiele dafür abgebildet, wie eine schlechte Struktur an einer Spatenprobe zu erkennen ist. Auf dem rechten Bild ist ein leichter Boden auf Kalksteinbasis im feuchten Zustand zu sehen, dessen gesamtes Profil nach der Ernte rissige, verhältnismäßig strukturierte Krümmelung und offene Poren aufweist. Das Profil kann ohne Weiteres von Hand aufgebrochen werden. Die darin enthaltenen Steine unterstützen die Aufrechterhaltung einer freien, entwässerten und offenen Struktur. Dies lässt sich mit dem gleichen Boden im gleichen Feuchtigkeitszustand vergleichen, in dem eine Verdichtung durch Fahrzeugräder stattgefunden hat (Abb. unten). Hier weist die Struktur weniger Risse und weniger offene Poren auf und kann daher nicht einfach aufgebrochen werden. Wo Risse sichtbar sind, verlaufen diese bis in die Tiefe hauptsächlich horizontal oder in zufälligen Mustern. Diese Struktur erschwert den Wasserfluss und die Bewurzelung. Hier sind Korrekturmaßnahmen notwendig, damit die nächste Saat ihr volles Keim- und Wachstumspotenzial entfaltet. Sofern die Probleme sich eindeutig auf die sichtbaren Reifenspuren eingrenzen lassen, kann eine Lockerung auf diese Flächen begrenzt werden (z. B. durch Tiefenlockerung der Spuren), statt das gesamte Feld zu bearbeiten. Durch Pflügen bei feuchtem Boden (Abb. unten) kann sich auf Pflugtiefe eine Schmierschicht bilden. Wird diese Schicht nicht behandelt, kann sie sich verschlechtern, da ausgewaschene feine Bodenteilchen bis zu dieser Barriere gelangen, sich dort anhäufen und mit der Zeit an Stärke zunehmen. Während dieses Problem vor dem Pflügen noch auf der Sohle der Furche gut erkennbar ist, wird es durch das Pflügen verdeckt und kann dann nur noch durch eine Spatenprobe festgestellt werden. Da das Profil tief gelockert ist, kann es zudem lange dauern, bis dieses Problem offensichtlich wird; in der Regel geschieht das in der Wachstumsphase der nächsten Saat. Die Lösung dieses Problems besteht in der Lockerung unterhalb der Pflugtiefe.
Anfälligkeit gegenüber Susceptibility to Subsoil Compaction Unterbodenverdichtung Low Gering Moderate Mäßig High Hoch Very hoch High Sehr
500
oder in zufälligen Mustern. Diese Struktur erschwert den Wasserfluss und die Bewurzelung. Hier sind Korrekturmaßnahmen notwendig, damit die nächste Saat ihr volles Aufgangs- und Wachstumspotenzial entfaltet. Sofern die Probleme sich eindeutig auf die sichtbaren Reifenspuren eingrenzen lassen, kann eine Lockerung auf diese Flächen begrenzt werden (z. B. durch Tiefenlockerung der Spuren), statt das gesamte Feld zu bearbeiten.
10
0
500
1000
1500
das Bodenprofil eindringen, können eine semi-permanente Verdichtung verursachen, die den Ertrag über viele Jahre oder sogar dauerhaft verringert (Raper, 2006). Im geringen Maße kann eine Verdichtung von Vorteil sein, nämlich dort, wo sie die Keimbedingungen, den Kapillarfluss des Wassers und den WurzelErde-Kontakt begünstigt: Diese „positive“ Verdichtung wird im Allgemeinen als „Verfestigung“ bezeichnet. Insgesamt betrachtet beträgt das ideale Verhältnis Feststoffe: Wasser: Luft in einem gut strukturierten Bodenprofil ungefähr 50:23:23 – mit 4 % oder mehr organischen Substanzen. Für organische Substanzen gilt eine Mindestgrenze von 2 %, um die Grundstabilität der Bodenstruktur zu gewährleisten. Organische Substanzen bestehen aus Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Kaliumchlorid sowie Spurenelementen. Sie wirken sich auf das Pflanzenwachstum aus, indem sie den pH-Wert des Bodens verändern, die Struktur unterstützen, die Bodenbearbeitung erleichtern, Nährstoffe zuführen und Wasser speichern.
2000 Kilometer
Die Anfälligkeit der Böden gegenüber der Verdichtung verhält sich analog zur Krümelung und Setzung sowie dem Gehalt organischer Substanzen in Verbindung mit dem Klima und den Bewirtschaftungsmethoden vor Ort (Jones 2003). Böden, die eine gröbere Krümelung, eine geringere Packungsdichte oder einen höheren Gehalt an organischen Substanzen aufweisen, sind in der Regel anfälliger. Die Landkarte (oben, Jones) veranschaulicht den Einfluss der Bodeneigenschaften auf diese Anfälligkeit innerhalb Europas. Die Bodenstruktur kann durch viele natürliche Faktoren wie Frost-/ Tauwetterperioden oder Feucht-/Trockenperioden (je nach Bodenart, z. B. Vertisol oder Mollisol) beeinflusst werden; jedoch deuten die meisten Forschungsergebnisse auf nur allmähliche Verbesserungen der Bodenstruktur durch natürliche Prozesse hin. Fahrzeugspuren, die tief in
Neben diesen grundlegenden Bestandteilen gibt es viele andere Elemente, die zu einer guten Struktur und Gesundheit des Bodens beitragen. Hierzu gehören die unzähligen Mikro- und größeren Organismen, durch deren Koexistenz das Ökosystem des Bodens gebildet wird. Ein ausgewogener Mineralstoffhaushalt ist für die Optimierung der Gesundheit und Produktivität der Saat mit entscheidend und unterstützt zudem die Schaffung einer stabilen Bodenstruktur. Böden mit einer hohen Kationenaustauschkapazität (KAK oder T-Wert) haben die Fähigkeit, der Saat ein hohes Maß an Nährstoffen zuzuführen (Scamell, 2000), die richtige Balance zwischen diesen Elementen (insbesondere Ca und Mn) fördert die Bodenstabilität. Durch die Bodenbearbeitung kann dieses Gleichgewicht optimiert oder auch zerstört werden; leider ist Letzteres häufig der Fall.
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5.2. FAKTOREN, DIE DIE BODENSTRUKTUR BEEINFLUSSEN
Pflugtechniken haben durchaus ihre Berechtigung bei der Bekämpfung von hartnäckigem Unkraut bei Fruchtwechseln und bei der Saatbettbereitung für bestimmte Saaten; jedoch ist bei ihrer Anwendung Vorsicht geboten, wenn der Zustand des Bodens verbessert
Im Rahmen des allgemeinen Bodenbearbeitungsverfahrens ist bei einem beschränkten Einsatz von Herbiziden oder bei Aufkommen hartnäckiger Unkrautsorten wie Ackerfuchsschwanz (Alopecurus myosuroides) das Pflügen in Verbindung mit entsprechenden Fruchtwechseln auf Rotationsbasis notwendig. Gekonntes Pflügen mit Vorschälern und Düngereinlegern, bei der dieses Unkraut untergepflügt wird, kann unter extremen Umständen als „Bereinigung“ eine gute Vorbereitung für die nachfolgende Saat sein. In den Folgefrüchten taucht dieses Unkraut in der Regel nicht mehr auf, wenn die Bodenbearbeitung ohne Einarbeitung erfolgte. Ein solches Pflügen im Rotationsverfahren (z. B. alle 4 Jahre) kann
LEICHTER LÖSS
100 80 60 40 20 0
0 20 40 60 80 100
% Anwuchs nach dem Stoppelsturz
Beim Pflügen können Druckkräfte auf die Wände der Furche und (meistens durch den Traktor in der Furche) Scherkräfte auf die Sohle der Furche wirken, was in einem ungeschützten (insbesondere im nassen) Zustand zu Strukturschäden führen kann.
% Anwuchs nach dem Stoppelsturz
Das jeweilige Bodenbearbeitungsverfahren kann die Bodenqualität in vielerlei Hinsicht beeinflussen. Weniger aggressive, schonende bzw. einfache Ackerbausysteme verbessern im Allgemeinen die Bodenstruktur und bewirken zudem in Verbindung mit dem CTFVerfahren erhebliche Energieeinsparungen bei der Saatbettbereitung. (CTF = Controlled Traffic Farming, Ackerbau mit geregelter Spurführung) – durch stets unveränderte Spuren wird die Verdichtung auf vorgegebene Pfade begrenzt.)
100
SCHWERER LEHM
80 60
Der Zeitpunkt und die Wahl der Bodenbearbeitungstechnik hängt von den jeweils aktuellen Feldvoraussetzungen ab; dennoch können je nach Art und Zustand des Bodens bestimmte Richtlinien gelten. Schwerere bzw. tendenziell selbststrukturierende Böden können beispielsweise von Vorfrüchten profitieren, sofern andere Faktoren wie beispielsweise Unkrautbekämpfung nicht im Gegenzug beeinträchtigt werden. Siehe Tabelle unten.
40 20 0
% Anwuchs nach dem Pflügen
0 20 40 60 80 100 % Anwuchs nach dem Pflügen
werden soll. Das Tiefpflügen kann mehr Zeit erfordern (insbesondere, wenn die Krümelung zur Saatbettbereitung von Bedeutung ist, wie beispielsweise bei schwereren Böden für die Herbstaussaat) sowie mehr Traktionskraft als bei Techniken ohne Unterpflügen. Außerdem wird die Qualität des Saatbetts und somit der Anwuchs oft durch Nicht-Invertierung verbessert (siehe Vergleiche weiter oben für Ölraps, nach Stokes et al), ausgenommen bei sehr nassen Böden. Die Ergebnisse derartiger nasser Bedingungen sind in der Datentabelle für schwerere Böden hervorgehoben. Wenn der Boden von oben zu feucht ist (z. B. bei der Ernte im feuchten Zustand) und der trockenere Boden gewendet werden kann, ist das Pflügen u. U. von Vorteil. Außerdem sind die Kosten für das Pflügen und den Anwuchs bei leichten Böden oder Böden mit geringer Arbeitstiefe oft mit den Kosten einer nicht einarbeitenden Technik vergleichbar, wenn man sich den Zeit- und Kostenaufwand insgesamt vor Augen hält. Ob und wann gepflügt wird und wie sich dies auf den Fruchtwechsel auswirkt, geht aus der Grafik unten hervor.
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im Allgemeinen ein nachhaltiges Verfahren darstellen, mit dem Kosten und Unkrautaufkommen in Grenzen gehalten werden, während die Gefahr von Unkrautarten, die für einen regelmäßigeren Behandlungsansatz eher schädlich sind, vermieden wird. In dieser Hinsicht können Bodenbearbeitungssysteme nicht ungeachtet der Bedingungen und besonderen Umstände als „Allroundverfahren“ gesehen werden, sondern erfordern eine Neubewertung in jeder Saison.
Feldvoraussetzungen
Bodenbearbeitung mit Einarbeitung
Bodenbearbeitung ohne Einarbeitung
1. Weizen –
Vermeidet: unnötige, hohe Kosten
Gut: bewährtes Verfahren
2./3. Getreide –
Gut: Unterpflügen von Unkraut
i. O.: wenn Unkraut bekämpft wurde
Hohes Stroh –
Gut: bei Fruchtwechsel
i. O.: wenn ausreichende Stillstandszeit gegeben ist
Niedriges Stroh –
Vermeidet: unnötige, hohe Kosten
Gut: wenn Unkraut bekämpft wurde
Ölraps nach Getreide –
Vermeidet: unnötige, hohe Kosten
Gut: bewährtes Verfahren
Richtlinien für die Bodenbearbeitung
Bodenbeschaffenheit
• Flach und progressiv bearbeiten • Verdichtung beseitigen, falls vorhanden • Früh bearbeiten, um natürliche Gare zuzulassen • Rückverfestigen, um grobe Klumpen zu zerkleinern und tiefere Schichten zu stabilisieren • Oberflächenverfestigung für besseren Unkrautanwuchs; ein feinerer Abschluss ist u. U. für den Zustand und das endgültige Saatbett förderlich • Flach bearbeiten, soweit angemessen • Teilweise ist eine Tiefenlockerung notwendig • Später bearbeiten, um Struktur zu bewahren und das Überwachsen der Unkräuter und Ausfallgetreide zu vermeiden • gleichmäßige Rückverfestigung und Krümmelung zur Vermeidung einer Verkrustung • Organische Substanzen in Oberflächenhorizonten bewahren
Ca-Gehalt Ca hoch Selbststrukturierend
LEHM
SAND
SCHLUFF
Nicht selbststrukturierend
Ca niedrig
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5.3. VERDICHTUNG
(oben: Regenwurmeffekt)
Die anhand des Kegelwiderstands oder der Schüttdichte des Bodens gemessene Verdichtung hat einen direkten Einfluss auf Wurzelwachstum und Ertrag (Diagramm rechts, nach Russell, 1977). Die kritischen Werte des Penetrometer-Kegelwiderstands, die auf den Beginn einer Reduzierung des Wurzelwachstums hindeuten, reichen in der Regel von 1 bis 1,7 MPa, und jene Werte, bei welchen das Wurzelwachstum gestoppt wird, von 3 bis 4 MPa (je nach Pflanzen- und Bodenart, in Verbindung mit der Porengröße/- verteilung und dem Feuchtigkeitsgehalt).
0 1 2 3 4 5 Widerstand lt. Penetrometer (MPa)
Systeme, welche die Aktivität der Regenwürmer fördern, z. B. indem Ernterückstände auf dem Feld bleiben, haben zusätzliche Vorteile durch die verbesserte Gesamtstruktur und in vielen Fällen einen geringeren Bedarf an Nährstoffen wie Stickstoff, da ein Teil durch die Mineralisierung im Verlauf des Vegetationszyklus zugeführt wird. Der Regenwurm spielt eine zentrale Rolle in Bodenökosystemen und beeinflusst sowohl direkt als auch indirekt die Verbreitung und das Wachstum der Wurzeln (Pierret, 2005). Außerdem hat er einen wesentlichen Einfluss auf die Einbringung und Verteilung organischer Substanzen im Boden (Shuster, 2001). 14
Die Schüttdichte des Bodens als Maß für die Verdichtung steht im Zusammenhang mit dem Feuchtigkeitsgehalt. Jedoch schränkt eine erhöhte Schüttdichte das Wurzelwachstum ungeachtet der Feuchtigkeit ein (Diagramm gegenüber). Eine übermäßige Schüttdichte von 1,7 bis 1,8 g/cm³ kann dem Wurzelwachstum schaden.
Widerstand lt. Penetrometer (bar)
60
Penetrometer Geringe Feuchtigkeit Hohe Feuchtigkeit
50
1.9 1.85 1.8
40
1.75 1.7
30
1.65
20
1.6 10
1.55
Schüttdichte des Bodens (g/cm3)
(oben: Regenwurm)
Verdichtungen treten auf, wenn der Boden sich setzt (Selbstverdichtend), an Porosität verliert, an Festigkeit zunimmt und weniger Wasser aufnehmen kann. Die Verdichtung kann mit einem Penetrometer (Abb. rechts) gemessen werden; dabei wird der Widerstand beim Eindrücken eines Kegels in den Boden ermittelt. Bei Böden ähnlicher Beschaffenheit kann die Verdichtung auch anhand der Schüttdichte des Bodens verglichen werden. Beiden Methoden liegt ein Vergleich der Böden bei ähnlichem bzw. konstantem Feuchtigkeitsgehalt zugrunde.
Wurzelwachstumsrate (mm/Tag)
Verdichtung wirkt sich in entscheidender Weise auf den Ertrag der Ernte aus. Barrieren gegenüber dem Wurzelwachstum schränken den Zugang zu Wasser, Luft und Nährstoffen ein, reduzieren den Ertrag bei vielen Saaten um mehr als 50 % und verursachen in schweren Fällen einen Totalverlust. Weitere mögliche Folgen sind übermäßige Abschwemmung und Erosion.
1.5
0 0 20 40 60 80 100 Wurzelpenetration (%)
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Neben der Bildung einer physikalischen Barriere gegen die Wurzeln beeinträchtigt die Verdichtung auch die Übertragung von Nährstoffen und Spurenelementen durch den Boden, was sich ebenfalls negativ auf Wachstum und Ertrag auswirkt. Die Aufnahme der Nährstoffe wird überwiegend durch Verdichtung eingeschränkt (Lipiec); Stickstoffverluste in Grundwasser und Atmosphäre sind im Allgemeinen eher in verdichteten Böden zu finden (Lipiec).
Nasse Böden lassen sich leichter verdichten als trockene, und zwar bis zu dem Punkt, an dem die zuvor mit Luft gefüllten Poren mit Wasser gefüllt sind. In diesem Moment nimmt zwar die Festigkeit zu, jedoch wird der Boden dann durch die Kultivierung schmierig, die Kontinuität der Poren wird durchbrochen und der Wasserfluss behindert – was oft schlimmere Folgen für das Wurzelwachstum hat als die Verdichtung.
Die Verdichtung unterstützt aufgrund ihrer negativen Auswirkungen auf die Bodenbelüftung die N2O-Produktion im Erdreich. N2O ist auf natürliche Weise durch Nitrierung beim Stoppelsturz sowie durch Denitrierung unter kompakten, anareoben Bedingungen gebildet. Insofern führt die Denitrierung zu einer Verminderung des Bodennitratgehalts. Bei hohem Mineral-Stickstoffgehalt (sei es natürlich oder durch Düngung) können sich diese Schadstoffe vervierfachen (Sitaula), was die Umwelt zusätzlich belastet. (N2O ist ein Treibhausgas, dessen Einfluss auf die globale Erwärmung das Potenzial von CO2 um ein Vielfaches übersteigt.) Hinzu kommen erhöhte Kosten für Düngemittel aufgrund seiner ineffizienten Nutzung.
Bei wiederholten Durchläufen mit gleichem Bodendruck und gleicher Position auf dem Feld wird die Verdichtung weiter verstärkt (Raper, 2006); dies entspricht in etwa dem Effekt einer Rüttelplatte im Straßenbau. Daher muss der Boden bei der Kultivierung in so wenigen Durchläufen wie möglich befahren werden. Ein typisches Verdichtungsmuster auf feuchtem Grund, entstanden durch eine erhöhte Achslast, ist unten rechts dargestellt (Rapier, 2006):
Der Boden wird verdichtet, wenn er geschwächt ist und durch Fahrzeugverkehr (Abb. oben links: Mähdrescher mit Kornwagen) und Bodenbearbeitung starken Belastungen ausgesetzt ist. Der Boden wird geschwächt, wenn er zu feucht oder zu locker ist. Wird bei mehreren Durchläufen nicht ein und dieselbe Spur benutzt, verdichten die Reifen einen beträchtlichen Teil des Feldes: Der erste Fahrzeugverkehr kann bis zu 85 % der Gesamtverdichtung verursachen, und mehrere Kultivierungs- und Transportvorgänge mit unregelmäßigem Spurverlauf können bis zu 70 % der Gesamtoberfläche des Ackers ausmachen.
Das Pflügen in der Furche unter feuchten Bedingungen führt daher mit größter Wahrscheinlichkeit zu tief reichenden Verdichtungen. Wird die Verdichtung dagegen auf die oberen Bodenschichten begrenzt, kann sie durch die herkömmliche Tiefenlockerung gemindert werden.
Eine gängige Methode zum Minimieren der Schadverdichtung durch Fahrzeuge ist das CTF-Verfahren (Controlled Traffic Farming, Ackerbau mit geregelter Spurführung), bei dem für sämtliche Vorgänge auf dem Feld stets dieselben Spuren befahren werden. Zu den längerfristigen Vorteilen einer derartigen Technik gehören: geringerer Traktionsaufwand für Anbaugeräte, bessere Bearbeitungsfähigkeit des Bodens, insgesamt effizienterer Anwuchs. Diese Methode ist ein gutes Beispiel dafür, wie Schadverdichtungen an der Quelle kontrolliert werden können, bevor sie auf weite Teile des Feldes übergreifen, indem das Befahren mit schwerem Gerät auf vorgegebene Bereiche begrenzt wird, wo es keine wesentlichen Schäden am Saatgut hervorruft. Die heutigen DGPS-Verfolgungs- und Lenktechnologien lassen dies zur realistischen Option werden; auf diese Weise ist es nicht mehr nötig, so extrem auf die Einhaltung der Fahrwege während und nach der Ernte zu achten. Auch der Bedarf an hochspezialisierter Ausrüstung kann durch intelligente Anpassung der Breite von Bodenbearbeitungs- und Sämaschinen z. B. an die eines Mähdreschers verringert werden.
16
Das zeigt deutlich, dass beim Betrieb eines Mähdreschers mit Kornwagen eine messbare Verdichtung unterhalb von 400 mm Tiefe praktisch unvermeidbar ist. Hier kann die Achslast der Fahrzeuge die gezeigten Werte überschreiten.
18 16
Mähdrescher und Kornwagen, voll
14 12 Achslast (Tonnen)
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Mähdrescher, leer
10 8
Großer Traktor
6 4
Kleiner Traktor
2 0 250 350 450 550 650 Tiefe der messbaren Verdichtung (mm)
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ANBAU UND BODENSTRUKTUR
5.4. VERFESTIGUNG
Durch die Rückverfestigung werden Feuchtigkeitsverluste reduziert, das Zerkleinern großer Schollen sowie die Verbesserung der Oberflächenkonsistenz erhöhen den Wirkungsgrad von Herbiziden vor und während des Aufgangs und beim Stoppelsturz.
Die Stabilisierung des Bodenprofils in einem nicht destruktiven Maß kann viele Vorteile haben. Durch Erhöhung der Schüttgutfestigkeit des Bodens auf ein höheres Maß als die Erdschollenfestigkeit können die Schollen zerkleinert werden, indem sie gegen die aufgeschüttete Erde gedrückt werden (z. B. durch Walzen, Glätten oder durch eine vertikal drückende Zinke, Zinkenegge usw.). Der gepflügte Boden hat viele offene, häufig große Poren, die in hohem Maße von der Verfestigung profitieren – bis in die Tiefe, wo die besagte Bodenbearbeitung dann besonders effektiv sein kann.
Die Rückverfestigung der Saatbetts bei Herbstgetreide und aps (gemessen an einer flachen Scheibe von Ø25 mm) sollte zwischen 10 und 25k Pa liegen und die entsprechende Schüttgutdichte zwischen 1,2 und 1,4 g/cm³. Bei einer Reduzierung der Schüttgutdichte auf 1,0 g/cm³ oder weniger wurde eine Ertragsminderung auf ca. 75 % des Optimums durch schlechte Saatgutund Wurzel-Erde-Haftung festgestellt (Godwin, R., persönliche Mitteilung, 2007). Jedoch wird die anfängliche Bewurzelung (z. B. Gerste) bei einem Verfestigungsdruck von mehr als 50 kPa eingeschränkt.
Eine Verringerung der großen offenen Poren- und Krümmelungsgröße verbessert die Saatgut-Erde-Haftung, was wiederum die Keimung sowohl des Unkrauts als auch der Saat nahe der Oberfläche begünstigt. Auf dem Diagramm (unten links, Simba und Monsanto, 1996) sind die relativen Vorteile kombinierter Verfestigungsprozesse nach dem Stoppelsturz für das Auskeimen von Ölraps-Ausfallgetreide ersichtlich. Das oberflächliche Walzen in Verbindung mit dem tieferen Andrücken hat einen entscheidenden Vorteil gegenüber dem bloßen Walzen der Oberfläche. Auf dem Diagramm unter rechts (Masstock Arable Group, 2006) sind die Vorteile einer reduzierten (jedoch nicht zu feinen), gleichmäßigen Krümmelung beim Ölraps-Saataufgang dargestellt.
110 100 Relativer Ernteertrag (%)
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90 80 70 60 50 75 80 85 90 95 100 105
Während die Auswirkung auf Wachstum und Ertrag bei verschiedenen Verdichtungs- und Feuchtigkeitsgraden in unterschiedlichen Böden äußerst komplex ist, lässt sich nicht leugnen, dass der Ertrag von einer gewissen Verfestigung des Bodenprofils direkt profitieren kann (Diagramm oben rechts, nach Lipiec, 1991). Jedoch ist unbestritten, dass die Profilverfestigung nur unter günstigen Voraussetzungen und mithilfe von Verfahren, die sich positiv auf die gesamte Bodenstruktur auswirken, durchgeführt werden darf.
Verdichtungsgrad
200
% Aufgang
Pflanzen pro m2
150
100
> 23 mm 11-17 mm 5,5-6,7 mm
50
0 Scheibe
Scheibe + Rolle
Scheibe + Walze
Scheibe + Rolle + Walze
0 5 10 15 20 25 30 35 40 Tage nach dem Säen Die verbesserte Verfestigung von der Oberfläche bis zur Tiefe des Stoppelsturzes unterstützt die Bekämpfung von Schädlingen wie Nacktschnecken (siehe Abb.: Eier, oben rechts und oben links) durch Einschränkung ihrer Bewegung an die Oberfläche des Saatbetts. Die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Mangan durch verbesserten Wurzel-Erde-Kontakt in Verbindung mit einer stärkeren Abwehr gegen Wurzelpilze wie der Schwarzbeinigkeit (Gaeumannomyces graminis var. triciti) im Getreide gehören mit zu den Vorteilen einer angemessenen Rückverfestigung des Bodenprofils.
140 Kum. CO2-Fluss (g CO2/qm)
120 100 80 60 40 20 0
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Pflug
Pflug + Packer
Grubber
Grubber Pfluglos Pfluglos + + Packer Packer
Mechanische Rückverfestigung
Durch die Rückverfestigung des kultivierten Bodens werden CO2Emissionen kurzfristig reduziert (Diagramm gegenüber, nach Reicosky, 2001), was aus umweltschutztechnischer Sicht einige Vorteile für die Bodenbestellung hat, die andernfalls langfristig den Kohlenstoffgehalt des Bodens (hauptsächlich organische Substanzen) verringern kann. Eine Verfestigung nach dem Stoppelsturz kann den Kohlenstoffgehalt im Boden fördern und einen zusätzlichen Stickstoffbedarf (sowie die damit verbundenen Kosten) während der Lebensdauer der Saat mindern.
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ANBAU UND BODENSTRUKTUR
Barrieren gegen den Wasser-, Luft- und Nährstoffaustausch entstehen durch verdichtete Schichten (Sohlen) sowie Schichten zwischen Krümmelstrukturen mit unterschiedlicher Porengröße. • Der Wasserfluss (1) durch Veränderung der Schüttgutdichte oder Krümmelungsgrösse verbessert den Kapillareffektes sei denn, der Boden ist gesättigt, sodass die Schwerkraft greift. • Krümmelung (2) mit kleineren oder größeren Poren werden oft durch die Bodenbearbeitung beeinträchtigt. Die Schichten 1 bis 4 stellen ein traditionell gepflügtes, mit einer Kreiselegge bearbeitetes Profil dar, das viele Bodenarten aufweist. • Der Wasserfluss (3) von den kleinen zu den großen Poren ist im ungesättigten Zustand sehr langsam (Eagleman, 1962), da der Kapillardruck, der das Wasser hält, in kleinporigen Krümmelungen höher ist. • Die Zonen (4) können daher unterhalb solcher Schichten eingeschränkte Wasservorkommen (z. B. Wasseransammlungen) aufweisen. • Verdichtete Schichten (5) mit hoher Schüttgutdichte schränken außerdem den Wasser-, Luft- und Nährstoffaustausch ein. • Die Zonen (6) unterhalb der verdichteten Schichten sind für Wurzeln schwer zugänglich. In trockenen Sommermonaten kann die Hülsen- oder Kornfüllung daher eingeschränkt sein, was zur Notreife und dadurch zu geringeren Erträgen, schlechter Qualität und verminderter Keimfähigkeit führt.
6. GRENZWERTE DER PLASTIZITÄT DES BODENS: IDEALE ANBAUZEITEN Auf dem Diagramm (rechts) ist zu erkennen, wie die beim Grubbern entstehenden Krümmelstrukturen durch den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens beeinflusst werden. Je näher an der unteren Plastizitätsgrenze die Bodenbeschaffenheit während der Bodenbearbeitung liegt, desto weniger große und desto mehr kleine Krümmel werden gebildet („Soil structures“, Keller et al., 2007). Für die Planung der Kultivierung ist es daher hilfreich, diesen kritischen Punkt zu erkennen. Außerdem ist es oft besser, Bodenbewegungen generell zu vermeiden, wenn die Bedingungen weit von diesem Punkt entfernt sind (z. B. zu feucht), da jede Bearbeitung bzw. jedes Befahren des Ackers Schäden verursacht und den Zustand weiter verschlechtert. Eine einfache „Bauernmethode“ zur Erkennung des Bodenzustands relativ zur unteren Plastizitätsgrenze besteht darin, ein Stück der bearbeiteten Erde wie in den Bildern unten dargestellt zu kneten und zu rollen. Wenn es leicht fällt, einen langen Strang aus der Erde zu rollen (siehe unten), liegt die Bodenfeuchtigkeit unter der Plastizitätsgrenze; das Befahren mit Fahrzeugen führt in diesem Fall zur Verdichtung – selbst bei Bodendrücken von nur 6 bis 12 psi (40 bis 80 kPa). Bei einer Kultivierung in diesem Zustand sind lehmhaltige Böden höchst schadanfällig. Wenn das Rollen zu einem Strang nicht klappt, aber die Erde leicht schmiert, liegt die Bodenfeuchtigkeit unter der Plastizitätsgrenze; das Befahren und Bearbeiten des Bodens führt auch in diesem Fall zu Schäden. Kann der Erdbrocken so gerollt werden, dass er nicht – aber fast – krümelt, ist die Plastizitätsgrenze nahezu erreicht (Abb. unten rechts). In diesem Zustand kann das Erdreich als „bröckelig“ bezeichnet werden. Die Bearbeitung ist dann in der Regel effektiv; jedoch kann der Boden durch einen Bodendruck von über 15 psi (100 kPa) in gewissem Maße auch verdichtet werden.
TROCKENER
OPTIMAL
5.5. WASSER- UND NÄHRSTOFFFLUSS
Anteil der Erdanhäufungen
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FEUCHTER
Anteil der Erdanhäufungen < 8 mm Anteil der Erdanhäufungen > 32 mm
0.5 0.7 0.9 1.1 1.3
Normalisierter Wasseranteil
Die Kultivierung ist dann in der Regel effektiv; jedoch kann der Boden durch einen Bodendruck von über 15 psi (100 kPa) in gewissem Maße verdichtet werden. Wenn die Erdprobe nicht gerollt werden kann, sondern bröckelt und in harte Krumen zerfällt, liegt die Bodenfeuchtigkeit unter der Plastizitätsgrenze; eine Verdichtung durch normalen landwirtschaftliche Bearbeitung ist dann eher unwahrscheinlich. Bei stark ausgetrockneten Böden ist darauf zu achten, dass die Bodenbearbeitung (z. B. Saatbettbereitung) nicht zu teuer wird, da sich Klumpen bilden, die sich erst bei zunehmender Bodenbefeuchtung zerkleinern lassen. Bei leichten Böden, die zum Versanden neigen, kommt hinzu, dass bei Trockenheit kein effektives Arbeiten möglich ist; außerdem verursacht die Versandung des Bodens Schäden, u. U, auch Erosion durch Wind bzw. Wasser.
• Die Aufwärtsbewegung von Wasser bzw. Luft (7) ist ferner durch Sohlen oder Veränderungen der Krümmelstruktur begrenzt. Dies kann in der Trockenperiode erhebliche Auswirkungen auf Saaten mit flachen Wurzelgeflechten haben, die von dem Aufwärtsfluss des Wassers durch die Kapillarwirkung profitieren. Deshalb ist bei der Bodenbearbeitung stets zu überlegen, inwiefern die Bodenstruktur optimiert werden muss; starke Veränderungen der Krümmelstruktur sind zu vermeiden.
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ANBAU UND BODENSTRUKTUR
7. BODENBEARBEITUNGSELEMENTE 7.1. BODENBEARBEITUNGSELEMENTE: OBERBODENBEARBEITUNG
ZINKEN: • Grubber- oder Scharzinken bewirken einen aggressiveren Aufwurf und ein gröberes Gemenge (5) aus Stroh und Erde. Die Aufwärtsbewegung bringt Erde (bzw. Klumpen) von unten an die Oberfläche
Dies kann dort von Vorteil sein, wo das Problem der Verkrustung auftritt. Daher liefert eine Kombination aus geeigneten Scheiben und Zinken überall – und zwar besonders bei Böden, die zum Schmieren neigen – gute Ergebnisse. • Tiefere Verdichtungszonen, z. B. Pflugsohlen (6), sollten mit Tiefenlockerungszinken gelockert werden, die darauf ausgelegt sind, in der Tiefe zu Lockern ohne den Boden an die Oberfläche zu bringen. Das Auskeimen der Saat ist dort gefährdet, wo der Oberboden mit der Struktur des Unterbodens vermengt wird, was negative Auswirkungen auf die Folgefrucht hat.
und sorgt für eine intensivere Vermengung (Abbildungen oben). Dieses Gemenge kann zur Beseitigung der Effekte von Herbizidresten beitragen, und eine gröbere Oberfläche ist witterungsbeständiger, wenn die Folgefrucht später im Herbst oder im nachfolgenden Frühjahr gesät wird.
• Die entstehende Oberfläche (7) erfordert in der Regel eine Einebnung vor dem Rückverfestigen, da es andernfalls später zu Setzungsdifferenzen kommt und die Oberfläche eine ungleichmäßige Gare aufweist (Abbildungen unten). Die gröbere Gare (oben) ist das Ergebnis einer Bearbeitung mit Tiefenlockerungszinken (unten). Eine grobe, klumpige und wellige Oberfläche kann vorteilhaft sein, z. B. vor dem Überwintern oder vor schweren Regenfällen, da hier eine gute Wasseraufnahme erforderlich ist.
Führende oder flach geführte Bodenbearbeitungswerkzeuge können mit Scheiben, Zinken oder einer Kombination von beiden bestückt sein. Eine gut geformte Scheibe verarbeitet auch lange und stark angehäufte Strohreste, sofern sie geeignet ist, in festen Boden zu schneiden. Einzeln montierte Scheiben können sowohl einen Kipp- als auch einen (möglichst verstellbaren) Scheiben- oder Krümmungswinkel haben. Zinken können mit verschiedenen Arbeitsspitzen versehen sein, die sich mehr oder weniger in das Profil einschneiden und die Erde nach Bedarf vermengen und aufwerfen. Zinken bewegen das Erdreich in der Regel nach vorn und oben; danach ist häufig eine Einebnung nötig, korrekt eingestellte Scheiben dagegen arbeiten schonender, teilweise mischend, und erleichtern dadurch das Einebnen, weil die Erde eher seitlich bewegt wird.
SCHEIBEN: • Das mischend bearbeitete Gemenge (1) hat normalerweise eine feinere Oberfläche (4), sofern sie nicht im feuchten Zustand bearbeitet wurde; dies kann durch die Winkeleinstellung geregelt werden. Ein spitzer Winkel dient zum Schneiden und Vermengen im ersten Durchgang, ein stumpfer Winkel dagegen zum Häckseln und Verfestigen im zweiten Durchgang. • Die mit der Scheibe gebildete Gare (2) ist locker, solange sie nicht angedrückt wird; dies kann zu Feuchtigkeitsverlusten und zu Einschränkungen des Kapillarflusses aufgrund unterschiedlicher Erdschichten und Porengrößen führen. • Ein optimierter Scheibenwinkel (3) (einschließlich Neigung) minimiert die „negative“ Scheibenfläche (blau hervorgehoben), die den Boden berührt. Dies wiederum verringert das Schmieren und das für die Penetration erforderliche Gewicht.
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• Der mischend bearbeitete Oberboden (4, Abbildungen rechts) ist, sofern er Rückverfestigt wird, ideal für das Auskeimen von Unkraut und Ausfallgetreide geeignet.
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7.2. BODENBEARBEITUNGSELEMENTE: UNTERGRUNDBEARBEITUNG KRITISCHE ZINKENTIEFE Eine Lockerungszinke arbeitet korrekt, wenn sie den darüber liegenden Boden anhebt und lockert und somit die Schüttgutdichte und Verdichtung reduziert. Der Erdaufwurf sollte in der Regel NACH OBEN erfolgen (siehe Abb. links, Mitte) statt nach außen oder durch schmierende Bewegungen nach unten (siehe rechts, Mitte). Die Zinke arbeitet ÜBER ihrer KRITISCHEN TIEFE (Spoor & Godwin, 1978).
LEERRAUM
Ein Zinken arbeitet falsch, wenn er den darüber liegenden Boden nicht lockert oder aufbricht (es sei denn, dass dies gewollt ist – z. B. beim drainieren). Der Zinken arbeitet dann UNTERHALB seiner OPTIMALEN ARBEITSTIEFE. Wird die Arbeitstiefe zu tief für den Zinken oder das verwendete Schar eingestellt, werden Verdichtungen von unten nach oben und seitlich durch Verdrängung produziert. Das bedeutet, der durch den Zinken angehobene Boden wir unter den nicht aufbrechenden Oberboden gepresst. Verdichtete Schichten werden nicht gelöst, sondern gar zusätzlich verschlechtert. Dies bringt in der Regel auch einen hohen Traktions- und Kraftbedarf mit sich.
Flache, nicht wendende Zinken (unten) erfordern eine geringer Traktion. Bei feuchten oder verdichteten Böden besteht jedoch die Gefahr, dass sie unter ihrer kritischen Tiefe arbeiten. • Durch die Spatenprobe ist zu prüfen, ob vorhandene Sohlen (1) beseitigt werden. • Bei einem Flügel mit niedrigem Hubwinkel (2) und geringer Hubhöhe (3) kann das Erdreich nach oben schmieren, wenn das Gewicht des darüber liegenden Bodens zu hoch ist; dadurch wird die Sohle verschlechtert, was zur weiteren Versiegelung des tieferen Erdreichs führt. • Die Oberfläche scheint nicht sehr stark beeinträchtigt zu sein (4), jedoch hat die zusätzliche Verdichtung in der Tiefe die Bodenstruktur verschlechtert.
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Dies geht aus der obigen Abbildung hervor: Der Boden, der einen fast plastischen Zustand erreicht hat, wurde von einer flach hebenden Flügelzinke bewegt. Das verschmierte, verdichtete Profil unterhalb der Zinke sowie der Leerraum und der stärker verdichtete Boden darüber sind in den späteren Wachstumsphasen der Folgefrucht (nach ca. 7 Monaten) immer noch zu erkennen. Die Bewurzelung und Entwässerung wurden durch die verdichtete Schicht eingeschränkt. In solchen Fällen muss die Arbeitstiefe verringert oder die Hubhöhe des Flügels erhöht werden.
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7.3. BODENBEARBEITUNGSELEMENTE: OBERFLÄCHENSCHONENDE ZINKEN
7.4. BODENBEARBEITUNGSELEMENTE: UNTERBODENBEARBEITUNG
Oberflächenschonende Lockerungszinken beseitigen Verdichtungen in der Tiefe ohne das Erdreich an die Oberfläche zu bringen. Dies kann beispielsweise bei der Saatbettbereitung für Lichtkeimer oder Feinsämereien (Raps) von Bedeutung sein, oder beim Anlegen von Kompost-Saatbetten zum Auskeimen von Unkraut und Ausfallgetreide vor der nächsten Folgefrucht.
Die Tiefenlockerung ist dort anzuwenden, wo eine Verdichtung in 300 bis 500 mm Tiefe auftritt. Sie kann nach dem Pflügen in der Furche erforderlich sein – insbesondere bei feuchten Bedingungen (z. B. nach der Maisernte) und nach dem Befahren mit schwerem Erntegerät. Die Merkmale ähneln denen des
• Untergrundsohlen (1) oder verdichtete Schichten bilden Barrieren gegen den Wasser-, Luft- und Nährstoffaustausch, die Wachstum und Ertrag mindern. • Wo unterschiedliche Schichten (2) verbleiben, sollten diese bis in die Tiefe Rückverfestigt werden (siehe folgenden Abschnitt), um den Wasserfluss durch den Kapillareffekt zu ermöglichen. • Die gelockerte Zone (3) mit der aufgebrochenen Sohle kann in der Regel größere Porenabstände als der Boden unter und über ihr aufweisen. • Die Oberflächenzone (4), in die die Stoppel eingemischt wird, sollte für eine optimale Mineralisierung im oberen Bereich von 100 bis 150 mm bleiben, um die Folgefrucht mit natürlichem Stickstoff zu versorgen. Bei guter Vermengung und Rückverfestigung werden negative Auswirkungen auf die Saatgutkeimung minimiert und gegen Witterungseinflüsse wie Starkregen stabilisiert, die Befahrbarkeit bleibt erhalten.
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• Wenn der Unterboden (5) eine gute Struktur aufweist (offene Poren, einige vertikale Spalten, Wurmkanäle), braucht er nicht bearbeitet zu werden. Dies sollte durch eine Spatenprobe bis in die Tiefe geprüft werden. Bei Bedarf sollten Porenübergänge von grob nach fein (2) mit einer geeigneten Walze angepasst werden.
oberflächenschonenden Arbeiten (einschließlich Teil 1 bis 5 – siehe vorherigen Abschnitt).
• Die führende Zinkenspitze (6) sollte schmal sein (geringer Traktionsbedarf, minimaler Aufwurf) und, wenn starker Abrieb und Verschleiß zu erwarten sind, mit Hartmetallplättchen belegt, um die Penetration aufrechtzuerhalten. Da das Zugverhältnis Spitze-Flügel in der Regel 70:30 beträgt, ist eine schmale Zinkenspitze optimal für effizientes Arbeiten, da der Flügel das Profil neu strukturieren kann. • Der Flügel-Hubwinkel (7) muss groß genug sein, um den Bodenin der Tiefe anzuheben, zu zerkleinern und neu zu ordnen, und somit eine dauerhafte Struktur zu schaffen. Hat der Flügel das korrekte Design, kann er sogar zur Einebnung der Oberfläche beitragen (siehe „Simba OSR Establishment Guide“). • Die Zerkleinerung durch den Flügel (8) sollte vertikale Scherbrüche im Erdreich erzeugen, wenn es über den Flügel gehoben wird. • Der Hebe- und Lockerungseffekt der Zinkenspitze (6) ist schon vor der Spitze bemerkbar und ermöglicht die Penetration in harte Böden. Besondere Vorsicht ist geboten, wenn der Zinken in die Nähe der Traktoroder Anbaugerätereifen montiert ist. Achten Sie darauf, dass ein Rad nicht unmittelbar am Arbeitsbereich (7) des Zinkens ist. Die Arbeit des Zinkens wird dadurch negativ beeinträchtigt, der Boden verdichtet und der Traktionsaufwand erhöht. Der Zinken wird dann möglicherweise unter seiner kritischen Tiefe arbeiten, wo eine effektive Lockerung nicht zu erzielen ist.(siehe oben)
• Der Flügelhubwinkel (9) und die Hubhöhe (10) sollten ausreichend groß sein, um das verdichtete Erdreich zu heben. Dazu muss ein geeigneter Flügel (8) gewählt werden; das Ergebnis ist anhand einer Spatenprobe zu überprüfen. Vermeiden Sie, das Erdreich von unten nach oben zu verdichten. Dies kann die Situation verschlechtern und die gesamte Arbeit in Frage stellen.
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7.5. ABSTAND UND ANORDNUNG DER ZINKEN Bei Verwendung von Flügelzinken kann der Zinkenabstand in der Regel (von der 1,5-fachen Arbeitstiefe als Netto-Zinkenbreite oder Achsabstand zur Mitte, wenn nur Zinken verwendet werden) auf die zweifache Arbeitstiefe als Netto-Zinkenbreite vergrößert werden (Godwin, 2007). Obwohl die Flügel den Boden schonender bearbeiten, zeigt ein Vergleich des Zugkraftbedarfs mit dem der führenden Zinkenspitze (normalerweise im Verhältnis von 30:70), dass netto weniger Kraft benötigt wird, da der spezifische Widerstand geringer ist. Dies wiederum verbessert die Effizienz der Kultivierung.
Das Anheben des Erdreichs durch die Flügel verringert die Schüttgutdichte und vergrößert daher das Volumen des Bodens. Wenn die Zinken einer Reihe auf gleicher Höhe laufen (siehe unten, Zinken 1, 2, 3), kann die angehobene Erde zwischen den Zinken zusammengedrückt und der Boden insgesamt verdichtet werden, was den Vorgang ineffizient machen würde. Bei gestaffelter (V-förmiger) Anordnung der Zinken (Zinken 3, 4, 5) findet das Anheben versetzt statt, was die Effizienz steigert. Alternativ dazu können die Zinken in 2 oder mehreren Reihen angeordnet werden, damit die seitliche Bewegung durch das Anheben nicht begrenzt wird.
7.6. ZINKENDESIGN Eine gerade Zinke mit vertikalem Zinkenstiel und dem richtigen Spitzenund Flügeldesign kann den Boden unter der Oberfläche bei minimaler Zerwühlung strukturieren. Dies ist hilfreich, wenn als Folgefrucht Feinsämereien wie Raps vorgesehen sind. Weitere Einzelheiten zu diesem Thema finden Sie im „Simba OSR Establishment Guide“ unter www.simba.co.uk. Die Bearbeitung mit vertikalem Scharstiel und geringer Beeinträchtigung der Oberfläche ist vergleichbar mit dem Vorgang bei seitwärts gebogenen Scharstielen, die im natürlichen Scherbruch des Bodens wirken, somit die Neuanordnung der Krümmelstruktur minimieren und die Erdbrocken an Ort und Stelle zerkleinern (siehe Abbildungen unten). Die dünneren Scharstiele können leichter schwingen und feinste Spalten erzeugen; sie hinterlassen eine ebene Fläche und bewahren die Krümelstruktur. Der Hauptunterschied bei unterschiedlichem Spitzen- und Flügeldesign besteht in der Fähigkeit, die Flügel den jeweiligen Bedingungen und Anforderungen anzupassen. Wie aus den vorherigen Abschnitten hervorgeht, können höher hebende Flügel dort eingesetzt werden, wo der Boden feuchter ist. Außerdem können sie die Krümmelung in der Tiefe neu anordnen und sorgen dadurch für eine beständigere Neustrukturierung, falls erforderlich.
Bei Verwendung führender, flacherer Zinken (oder korrekt eingestellter Lockerungsscheiben) wird der obere Teil des Profils vorgelockert, was die Anforderungen an die Tiefenlockerungszinken verringert. Ihre Effektivität und kritische Tiefe wird dadurch weiter verbessert. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die seitliche Anordnung der Zinken (siehe Abb. oben).
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Zum Lockern und Strukturieren des Untergrunds sind viele Arten und Formen von Zinken erhältlich. Die Wahl des Lockerungs- und Abschlusseffekts für die Oberfläche hängt von den Anforderungen und besonderen Umständen des jeweiligen Betriebs ab. Ein Grundprinzip gilt in fast allen Fällen: Die Bodenbearbeitung erfordert Variationen in der Bearbeitungstechnik (z. B. der Arbeitstiefe oder des Lockerungseffekts durch verschiedene Werkzeuge). Angepasst an die vorgefundenen Gegebenheiten des jeweiligen Feldes und der Witterung entsteht ein gesunder Boden mit nachhaltigen Eigenschaften im gesamten System.
Die Arbeitsweise dieser Scharstieltypen unterscheidet sich von jenen gebogener Zinken (rechts), die das Erdreich eher an die Oberfläche bringen und einen gröberen, aggressiveren Abschluss liefern. Dieser Effekt ist geeignet, um große Mengen an Niederschlag aufzunehmen und Schnee zu stabilisieren, wo dies erforderlich ist. Bei empfindlicheren Böden hat die gröbere Struktur den zusätzlichen Vorteil, dass die Gefahr der Bodenverkrustung oder des Zusammenfließens vor der Aussaat geringer ist. Diese offene Struktur trocknet schneller und begünstigt den Zugang nach Feuchtperioden, wohingegen dichtere, geschlossene Oberflächen den Feuchtigkeitsaustausch einschränken und zu feuchteren Profilen führen.
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7.7. VERFESTIGUNG DES BEARBEITETEN PROFILS Dies ist aus bestimmten Gründen der wichtigste Teil des Kultivierungsprozesses. Nach der Bodenbearbeitung ist eine Rückverfestigung bis in die Tiefe sowie an der Oberfläche erforderlich. Wird diese Reihenfolge beachtet, ist das Verfahren höchst effizient und fügt der Struktur den geringsten Schaden zu. Das oberflächliche Walzen lässt keine effiziente Verfestigung bis in die Tiefe zu: Die an der Oberfläche arbeitende Walze würde zum Rückverfestigen der lockeren Erde in der Tiefe ein solches Gewicht benötigen, dass in der Regel die oberen Schichten des Ackers darunter leiden würden. Deshalb besteht die beste Methode darin, die Oberfläche vor dem Walzen anzudrücken. • Die bearbeitete Oberfläche (7) ist gewellt und fest, verträgt Nässe wie Trockenheit und ist geeignet für die sofortige Aussaat mit einer GrubberSämaschine oder auch für späteres Säen. Der zusätzliche Vorteil des Andrückrollen-Walzen-Effekts ist am Kompost-Saatbett zu erkennen, das vor dem Einsatz der Grubber-Sämaschine gelegt wird (Abb. rechts). Es begünstigt den Aufgang von Unkraut und Ausfallgetreide, das vor dem Säen der Folgefrucht abgespritzt werden kann. Das Andrücken verringert zudem kurzfristige CO2-Emissionen – ein weiteres Plus für die Umwelt. Eine gewellte Oberfläche besitzt mehr Fläche für die Wärmeaufnahme und wird daher im Frühjahr schneller aufgewärmt, was die Bodentemperaturen und das Aufkeimen der Saat unterstützen kann.
7.7.1. ANDRÜCKEN DES BODENPROFILS • Wird ein kultiviertes, vermengtes und neu strukturiertes Profil (1) nicht verfestigt, kann es zu locker sein, wertvolle Bodenfeuchtigkeit verlieren und bei Nässe weich und unbefahrbar werden. Erdschollen können die Wirkung von Herbiziden vor und während des Aufgangs beeinträchtigen, und eine mangelnde Saatgut-/Wurzel-Erde-Haftung reduziert das Auskeimen von Unkraut und Ausfallgetreide und erhöht die Gefahr der Abschwemmung.
• Der Kapillarfluss des Wassers wird bei Schichten (2) zwischen Anhäufungen unterschiedlicher Größe und Dichte eingeschränkt. • Eine mangelnde Verfestigung bis in die Tiefe (3), durch diese Schichten hinweg, wird durch Andrücken korrigiert.
Der gepflügte Acker wird insbesondere durch Folgendes unterstützt: Beim Andrücken werden große offene Poren auf eine angemessene Größe zerkleinert; die Schüttgutfestigkeit wird größer und die Saatbettbereitung dadurch effektiver; kurzfristige CO2-Emissionen werden deutlich verringert; Feuchtigkeit wird gespeichert; der Boden bleibt witterungsbeständig. Durch die Kombination aus Andrücken und Glätten mit Vorkultivierung lassen sich die Kosten der Saatbettbereitung nach dem Pflügen senken (siehe Abbildungen unten). Lockerer, gepflügter Boden wird durch Traktorreifen mit großer Wahrscheinlichkeit beschädigt. Für den optimalen Effekt ist daher Vorsicht geboten, wenn diese Technik angewandt wird.
• Die Unterbrechung der bearbeiteten Schichten (4) führt zu einer homogeneren Porenstruktur, die einen Wasseraustausch sowohl nach oben als auch nach unten erlaubt. Ein guter Stroh-Boden-Kontakt unterstützt den Stoppelsturz der Vorfrucht und die Verfügbarkeit von Stickstoff durch Mineralisierung. • Durch punktuelles Andrücken werden lokale Effekte auf die tieferen gelockerten Schichten (5) erweitert und somit der Wassertransport weiter verbessert. Ein festes Profil unterstützt zudem die Aufnahme von Mangan und beugt der Schwarzbeinigkeit vor. • Die scharfe Schnittkante der Keilringwalze (6) erzeugt Risse in den Erdschollen, die sich zu Spalten ausweiten und aufgrund der Druckund Scherkräfte durch den ganzen Klumpen ziehen. Dadurch wird das Schmieren und Verdichten feuchter Erdschollen vermieden, die andernfalls nach dem Trocknen harte Brocken bilden würden. Die Abbildung links zeigt, wie die Erdschollen durch das Andrücken sowohl eingeschnitten als auch aufgebrochen werden, sodass die Spalte sich fortsetzt. Das Ergebnis ist ein weit weniger kompakter Klumpen, der durch Witterung zerfallen kann.
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7.7.2. WALZEN DES BODENPROFILS Das oberflächliche Walzen auf dem gelockerten Profil (Grafik gegenüber, von der Mitte der Walze nach rechts) ist weniger effektiv als das Walzen nach dem Andrücken (Grafik gegenüber, von der Mitte der Walze nach links). • Zur Rückverfestigung einer lockeren Oberfläche (1) werden mithilfe der Aqueel2-Walze trichterförmige Vertiefungen (6) gebildet, die zur Aufnahme und Kanalisierung von Wasser durch das Profil beitragen. Dazu verfügt die Aqueel2 über einen flexiblen Mechanismus (unten). • Die zu bearbeitenden Schichten (2) mit ihren unterschiedlichen Krümmelund Porengrößen sind durch den variablen Walzendruck zwischen Zähnen und Trommel verändert.
Abb. 1
• Die gewellten bzw. trichterförmigen Vertiefungen (6) tragen zur Vorbeugung gegen eine Verkrustung bei, da ein gewelltes Oberflächenprofil das Reißen der Oberfläche nach dem Bewässern und Trocknen begünstigt (Taki und Godwin, 2006). Der übliche Zielkonflikt zwischen einem feinen Saatbett und der Gefahr einer Verkrustung oder Erosion durch Wind- bzw. Wasserströmungen kann durch eine selbstreinigende Stollenprofilwalze wie die Aqueel2 (Abb. links und unten rechts) behoben werden. Im Gegensatz zu flachen oder Cambridge-Walzen kann diese auch bei nassem Boden eingesetzt werden und konserviert die Feuchtigkeit. Das auf diese Weise gebildete feine, ebenmäßige Saatbett ist für Saaten wie Mais und Sonnenblumen (unten) von Vorteil. Der Vergleich mit einer gewellten Oberfläche ist an der Abbildung oben links ersichtlich, wo die Vorzüge eines ausgeprägteren Furchenrückens in Verbindung mit einer gröberen Oberflächenstruktur eine natürliche Gare zwischen früher Bodenbearbeitung und späterer Aussaat ermöglicht, statt das Saatbett zu versiegeln. Die durch Frost bei der Überwinterung gebildeten Risse (hier ein mitteleuropäischer Boden, Abb. links) sind in den Furchen der DD-Walze deutlich zu erkennen.
• Die mit der Keilringwalze geschaffene Furche (3) wird durch die Walze geschlossen, die Saatgut-Erde-Haftung an der Oberfläche verbessert. Dies begünstigt das Auskeimen oberflächlicher Saaten wie Raps und Unkraut bzw. Ausfallsaat. • Erdschollen (4) werden in die Oberfläche eingewalzt und verbessern die Wirkung von Herbiziden vor und während des Aufgangs. • Das oberflächliche Walzen allein hat wenig Einfluss auf die tiefere Struktur (5), die durch eine Andrückwalze effizient verfestigt wird. Auch im feuchten oder nassen Zustand sorgt die flexible Walze dafür, dass keine Erde an ihrer Oberfläche haften bleibt. Dadurch können die Andrück- und die Aqueel2Walze im Tandembetrieb eingesetzt werden, sodass weniger Durchläufe nötig sind und die Feuchtigkeit zusätzlich konserviert wird.
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Die Ernte Beginnt Hier
ANBAU UND BODENSTRUKTUR
8. VERWEISE UND WEITERE LEKTÜRE
ZUSAMMENFASSUNG
Abawi & Widmer, 2000. „Impact of soil health management practices on soil borne pathogens, nematodes and root diseases of vegetable crops“, Applied Soil Ecology (Auswirkungen von Bodengesundheitsmanagement-Praktiken auf erdgebundene Pathogene, Nematoden und Wurzelkrankheiten von Gemüsesorten – Angewandte Bodenökologie) 15, 37–47
Diese Broschüre entstammt einer Reihe von Publikationen, die Simba herausgegeben hat, um Praktikern technische Informationen auf der Grundlage einer über 30-jährigen Erfahrung in Sachen Bodenbearbeitung zu vermitteln. Dies ist das Ergebnis praktischer Feldversuche aus allen Sektoren der Branche: Agronomen, Saatzüchter, Hersteller von agrochemischen Produkten, landwirtschaftliche Berater, Bauern sowie Professor Godwin und dessen Kollegen von der Cranfield University. Die anderen beiden Publikationen, „Harvesting the growing opportunities presented by Oilseed Rape“ (Nutzung der wachsenden Chancen des Ölrapsanbaus) und „Growing for profit: a practical guide to successful cereals establishment“, können über die Webseite von Simba angefordert werden: www.simba.co.uk.
The Soil Code (Der Code des Bodens), 1998, Ministerium für Landwirtschaft, Fischerei und Nahrungsmittel, Welsh Office Agriculture Department. Jones et al. 2003. „Vulnerability of sub-soils in Europe to compaction: a preliminary analysis“, Soil & Tillage Research, 73, 131–143. Scamell. 2000 „Integrated soil nutrition“, Journal des RASE. Stokes, Scott, Bullard, Clare & Lunn. 2000. „Establishment of Oilseed Rape“ (Ölrapsanbau). HGCA-Konferenz: Crop management into the Milennium. Pierret et al. 2005 „Root Functional Architecture: A Framework for Modelling the Interplay between Roots and Soil“ (Funktionaler Wurzelaufbau: Rahmenwerk zur Modellierung der Interaktion zwischen Wurzeln und Erdreich), Sonderausgabe des Vadoze Zone Journal: Biophysics symposium, Jahreskonferenz ASA-SSSA-CSA, Nov. 2005, Salt Lake City. Shuster et al. 2001. „Deep-burrowing earthworm additions changed the distribution of soil organic carbon on a chisel-tilled soil.“ (Zugabe tiefgrabender Regenwürmer änderte die Verteilung organischer Kohlenstoffe in einem mit Grubber bearbeiteten Boden) Soil Biology and Biochemistry, 33, 983–996. Russell, 1977. „Plant Root Systems: Their function and interaction with the soil“ McGraw-Hill Book Company, London. Lipiec et al. 1991. „Soil physical properties and growth of spring barley as related to the degree of compactness of two soils“, Soil & Tillage Research, 19, 307-317 Sitaula et al. 2000. „Effects of soil compaction on N2O emission in agricultural soil“, Chemosphere, Global Change Science 2, 367-371. Raper und Kirby. 2006. „Soil Compaction: How to Do It, Undo It, or Avoid Doing It“ (Bodenverdichtung: Wie man sie schafft, sie abschafft und sie vermeidet). ASAE Distinguished Lecture #30, 1-14. Simba & Monsanto, Ergebnisse aus 4 nicht nachgestellten Versuchen, Herbst 1996 Masstock Arable Group, 2006. „Winter Oilseed Rape, crop establishment for high yields“ (Winterölraps, Anbau für einen hohen Ertrag), Leitfaden für 2006 Reicosky, 2001 „Conservation Agriculture: Global Environmental Benefits of Soil Carbon Management“, Monsanto Conservation Agriculture Seminars, Neuseeland 2002, 17-25. Eagleman und Jamison. 1962. „Soil Layering and Compaction Effects on Unsaturated Moisture Movement“ Soil Science Society Proceeding, 519-522.
Diese Publikation ist möglicherweise die wichtigste. Ich hoffe, sie dient Ihnen als Anregung, um über Ihren Boden und dessen Bearbeitung immer wieder neu nachzudenken. Der Boden ist das kostbarste Gut Ihres Betriebs und sollte mit einem Höchstmaß an Sorgsamkeit und Respekt behandelt werden. Wir wissen jedoch, dass dies aufgrund der unvorhersehbaren Klimaentwicklung nicht immer möglich ist. Dieser Leitfaden gibt Ihnen praktische Hinweise für den Fall, dass Ihr Boden beschädigt wurde oder Anzeichen von Schäden zeigt, damit Sie den Zustand des Feldes verbessern und sein Ertragspotenzial maximieren können. Wir gehen davon aus, dass eine starke Partnerschaft – aufgrund der gemeinsamen Erfahrungen aller Beteiligten – Lösungen bieten kann, die eine ergiebige Produktion ermöglicht, die sich den Herausforderungen des profitablen Landbaus stellt. Dadurch können Sie weiter in Ihr Geschäft investieren und zusammen mit der globalisierten Landwirtschaftsindustrie die Ernährung der stetig wachsenden Weltbevölkerung erreichen. Wenn Sie Anmerkungen zu dieser Publikation machen oder eine Erfahrung teilen möchten, die anderen nützlich sein könnte, setzen Sie sich mit mir in Verbindung. Meine Kontaktdaten finden Sie weiter unten.
Simon Revell, Vertriebsleiter Export
Keller et al. 2007. „Soil structures produced by tillage as affected by soil water content and the physical quality of soil“ (Durch Kultivierung entstandene Bodenstrukturen unter dem Einfluss des Bodenwassergehalts und der physikalischen Bodenqualität). Soil & Tillage Research, 92, 45–52. Spoor and Godwin, 1978. „An Experimental Investigation into the Deep Loosening of Soil by Rigid Tines“ (Eine experimentelle Untersuchung der Tiefenlockerung mit starren Zinken), Journal der Agricultural Engineering Research 23 (1978) 243-258. Godwin, 2007. „A review of implement geometry on soil failure and implement forces“, Soil and Tillage Research (Eine Überprüfung der Geometrie von Anbaugeräten bei Bodenschäden und Einwirkung durch Anbaugeräte – Bodenbearbeitungsforschung) 97 (2007) 331-340. Taki und Godwin, 2006. „The creation of longitudinal cracks in shrinking soils to enhance seedling emergence. Part II. The effect of surface micro-relief“, Soil Use and Management, 22, 305–314. MAFF, 2001 „The draft soil strategy for England- a consultation paper“ (Entwurf einer Bodenstrategie für England – ein Ratgeber). Amt für Umwelt, Transport und regionale Angelegenheiten, London.
Relevante Websites. The Soil Management Initiative: http://www.smi.org.uk/ The Environment Agency: http://www.environment-agency.gov.uk/ (Link zu ThinkSoils) NSRI: http://www.cranfield.ac.uk/sas/nsri/index.jsp CTF (Europa): www.controlledtrafficfarming.com Soils Worldwide: http://www.soilsworldwide.net
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