Die Auswirkungen einer einmalig variierten Bodenbearbeitung auf Ertragsbildung, Verunkrautung und Bodennitratgehalt unter ökologischen Produktionsbedingungen

Abstract

Although organic farming is a very non-polluting kind of agriculture, nitrate leachate losses can also be found under this management. Restrictions in organic fertilization have the purpose to keep the nitrate leachate with soil tillage and crop rotation on a low level. Due to this aim field experiments were conducted to investigate the short-term effect of timing and method of cultivation after the harvest of legumes and crops with high-N crop residues on N mineralization, nitrate leaching, crop growth, diseases and weeds in wheat crops. The study was designed to compare the effects of the ?Schutz- und Ausgleichsverordnung? (SchALVO) in Baden-Württemberg and tillage strategies which are normally used in practice, like reduced and conventional tillage in autumn and to compare different times of conventional tillage in winter and spring in three different areas of Baden-Württemberg with typically soil types. The areas were located in the Main-Tauber-Kreis with soils from Keuper and shell lime, in the Gäu-Region with soils from löss and the Schwäbische Alb with soils of limestone. Especially organic farms use, for the admancement of yield und for the regulation of weed population, a timely and increased requirement of soil tillage. In the results of October 2002 till summer 2005 there was no significant influence of timing and method of cultivation, for example reduced tillage in autumn or tillage in winter or spring, on the productivity of organic farms. In the most cases the conditions on the experimental fields were very good resulting of a low weed density and a good farming management. On fields with a high density of perennial weeds the risk of multiplication of weed population persists even after a short-term variation of tillage. There were only a few, not significant differences in the development of wheat growth because of different soil tillage. The most differences were seen between the growth of winter wheat and summer wheat. The yield of summer wheat was not significantly lower than the yield of winter wheat. Summer wheat reached nearly the same yield potential with higher amounts of crude protein. Especially in areas with strong winters and low N-input the yield of summer wheat was higher than the yield of winter wheat. Because of a second peak of mineralization in spring there was a better adaptation of NO3-release to the growth of summer wheat after soil tillage in November, December and February. Because of the better utilization of soil-N from summer wheat the lower yield potential in comparison to winter wheat was relativised in the most areas. With regard to N mineralization a time displacement of soil tillage in winter or spring didnt reduce the N-mineralization before winter in all cases. But in this time displaced treatments there was a second peak in N-mineralization additional to the first peak in autumn. Short-term practice of reduced soil tillage did not reduce N-release in the field experiments. Altogether a time displaced soil tillage in winter or spring could be, based on the experiments, a practical alternative for N-conservation through winter with regard to N-mineralization as well as with regard to corn yield. With the cultivation of a fast-growing catch crop farmers could reach an additional reduction of mineralised N amount over winter. In the farming practice a well timed sowing of catch crops is not always possible, like it is shown in the experiments, but it should be kept in mind for N conservation.

Obwohl der Ökologische Landbau eine sehr umweltfreundliche Form der Landbewirtschaftung darstellt, werden auch hier Nitratausträge mit dem Sickerwasser festgestellt. Gesetzliche Regelungen sind darauf ausgerichtet, über Einschränkungen im Bereich der Wirtschaftsdüngerausbringung sowie der Bodenbearbeitung und der Fruchtfolge nach Vorfrüchten mit N-reichen Ernteresten die Nitratauswaschung auf einem möglichst geringen Niveau zu halten. Vor diesem Hintergrund wurde untersucht, welche Konsequenzen kurzfristig variierte Bodenbearbeitungsmaßnahmen auf Unkrautdichte, Kulturpflanzenentwicklung, Ertrag und N Mineralisation haben und inwieweit die derzeitig festgeschriebenen Vorschriften speziell für ökologisch wirtschaftende Betriebe wirksam, notwendig und praktisch umsetzbar sind. Zur Durchführung der Untersuchungen wurden in drei bodenarttypischen Regionen Baden Württembergs Versuche angelegt. Die Untersuchungsregionen umfassten das Main Tauber Gebiet (Böden aus Keuper und Muschelkalk), die Gäu Region (Böden aus Löss) und die Schwäbische Alb (Böden aus Kalksteinlösungsrückstand). Als Vorfrüchte waren auf allen Flächen N intensive Kulturen angebaut. Auf den Versuchsflächen wurden sowohl praxisübliche als auch SchALVO gemäße Bodenbearbeitungsvarianten für den Anbau von Winter- und Sommerweizen zu verschiedenen Terminen in fünf Varianten durchgeführt. Ökologisch wirtschaftende Betriebe sind zur Förderung der Ertragsbildung und zur Regulation der Verunkrautung auf eine zeit- und bedarfsgerechte Bodenbearbeitung angewiesen. Durch die einjährige Anwendung nitratreduzierender Maßnahmen wie z.B. eine reduzierte Bodenbearbeitung im Frühherbst oder die Verschiebung des Umbruchtermins in den Spätherbst bzw. das Frühjahr nach der Ernte von sogenannten Problemkulturen zur Nachfrucht Weizen, wurde die Produktivität der untersuchten Betriebe innerhalb des dreijährigen Untersuchungszeitraumes nicht beeinflusst. Die Voraussetzungen auf den untersuchten Flächen waren jedoch in den meisten Fällen durch eine effektive Betriebsführung und einem geringen Unkrautdruck sehr gut. Auf Flächen mit einer hohen Dichte perennierender Unkrautarten bleibt ein Risiko der Vermehrung auch bei einer einjährigen Variation der Bodenbearbeitung bestehen. Im Hinblick auf die Entwicklung der Weizenbestände zeigten sich nur geringe Differenzen zwischen den unterschiedlichen Bodenbearbeitungsvarianten, die vor allem durch sortentypische Unterschiede zwischen Winter- und Sommerweizen überlagert wurden. Signifikante Ertragseinbußen durch den Anbau von Sommerweizen wurden nicht festgestellt. Sommerweizen erreichte ein ähnliches Ertragsniveau wie Winterweizen mit zugleich höheren Rohproteingehalten. Vor allem in Gebieten mit sehr ausgeprägten Winterhalbjahren und einer geringen N Zufuhr bot der Anbau von Sommerweizen ertraglich Vorteile im Vergleich zum Anbau von Winterweizen. Durch einen zweiten Mineralisierungsschub im Frühjahr wurde meist eine verbesserte Anpassung der NO3 Freisetzung an den Wachstumsverlauf von Sommerweizen nach einer Bodenbearbeitung zu einem späteren Zeitpunkt (November, Dezember oder Februar) mit einer gleichzeitig geringeren N-Frühjahrslücke erzielt. Die verbesserte Ausschöpfung des N-Angebotes im Boden durch Sommerweizen konnte dessen geringeres Ertragspotential im Vergleich zum Winterweizen auf den meisten der untersuchten Flächen relativieren. Im Hinblick auf die N-Mineralisierung wurde durch eine Verschiebung des Umbruchtermins vom Frühherbst in den Spätherbst bzw. das Frühjahr nicht unbedingt eine Reduzierung der vorwinterlichen Mineralisation gemessen. In den zu einem späteren Zeitpunkt bearbeiteten Varianten wurde jedoch zusätzlich zum herbstlichen Mineralisationspeak ein Anstieg in den Frühjahrsmonaten festgestellt. Durch reduzierte Verfahren der Bodenbearbeitung bezüglich der N-Freisetzung ist, kurzfristig gesehen, von keiner deutlichen Minderung der Nitratverluste auf den Untersuchungsflächen auszugehen. Insgesamt stellt die Verschiebung des Umbruchzeitpunktes in den Spätherbst bzw. das Frühjahr und der Anbau von Sommerweizen, basierend auf die durchgeführten Untersuchungen, sowohl im Hinblick auf den Mineralisationsverlauf als auch im Hinblick auf die erzielten Kornerträge eine praktikable Alternative zur Stickstoffkonservierung im Ökologischen Landbau dar. Durch einen gut wüchsigen Zwischenfruchtbestand kann eine zusätzliche Reduzierung der mineralisierten Stickstoffmenge über den Winter erreicht werden. In der Praxis ist die rechtzeitige Aussaat einer Zwischenfrucht nicht immer möglich, wie die eigenen Versuche zeigten, sie sollte jedoch angestrebt und nach Möglichkeit im Sinne einer Stickstofferhaltung im System umgesetzt werden.