Universiẗat, Diss., 2004--Jena.

Universiẗat, Diss., 2004--Jena.

Im Rahmen der Untersuchungen wurde die N-Rhizodeposition verschiedener Futter- und Körnerleguminosen mittels Split-Root-Technik und kontinuierlicher 15N-Anreicherung quantifiziert. Anteilig an der gesamtpflanzlichen N-Menge unterschieden sich die durch Rhizodeposition abgegebenen N-Mengen zwischen den geprüften Leguminosenarten weder im Gewächshaus noch im Feld signifikant voneinander, so dass der Einflussfaktor Pflanzenart und –sorte auf die Höhe der spezifischen N-Rhizodeposition als eher gering einzuschätzen ist. Der Einfluss der Umwelt (Gewächshaus versus Freiland) auf die untersuchten Kenngrößen der Trockenmassen und N-Akkumulationen sowie der N-Rhizodeposition fiel hingegen sehr viel deutlicher aus. Die Untersuchungen zeigten zudem positive Zusammenhänge zwischen den N-Rhizodepositionsmengen und den Trockenmasseerträgen bzw. akkumulierten N-Mengen der Leguminosen.

Die im ökologischen Pflanzenbau oftmals durchgeführte Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug wird genutzt, um Unkräuter und Krankheitserreger möglichst wirksam zu regulieren, zusätzlich soll die Mineralisierung von Stickstoff im Boden angeregt werden. Eine intensive Bodenbearbeitung mit dem Pflug birgt jedoch ein erhöhtes Risiko der Bodenerosion durch Wind sowie Wasser, zudem wird die Bildung von Bodenverdichtungen im Wurzelbereich der angebauten Kulturpflanze gefördert. Der Einsatz des Pfluges führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch bei den einge-setzten Zugfahrzeugen, zusätzlich steigt der Arbeitszeitbedarf. Der vorliegende Versuch im ökologischen Landbau beschäftige sich mit den Effekten einer reduzierten Bodenbearbeitung mit dem Grubber und Direktsaat im Vergleich zu einer wendenden Bearbeitung mit Pflug auf Ertragsbildung, Unkrautwachstum und Stickstoffflüsse im Fruchtfolgeglied Erbse und Winterweizen. Hierzu erfolgte die Anlage eines Feldversuches am Standort Pinkowitz bei Dresden (Parabraunerde aus Löss, 55 Bodenpunkte) in einer 2- (Erbse) bzw. 3-faktoriellen (Weizen) Spaltanlage in den Jahren 2009 und 2010. Die Körnererbse wurde am 19.04.09 bzw. 08.04.10 nach einer Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug bzw. Grubber oder in Direktsaat eingesät. Eine Woche später erfolgte die Einsaat einer Untersaat mit Erdklee zur Gründüngung in der Hälfte der Parzellen. Am 26.10.09 bzw. 23.10.10 wurde Winterweizen analog zu den Saatsystemen zur Körnererbse (Pflug/Grubber/Direktsaat), jedoch im 90 Grad Winkel versetzt zur Einsaat der Erbse, eingesät. In einem Teilversuch wurde mittels 15N-Isotopenanreicherung von Erdklee-sprossmasse die Verfügbarkeit des Stickstoffes aus der Sprossmasse des Erdklees im Winterweizen quantifiziert. Ziel der Versuche war es die Effekte des Anbaus von Erbsen und Weizen bei konservierender Bodenbearbeitung im ökologischen Pflanzenbau im Vergleich zu einer intensiven Bodenbearbeitung zu identifizieren und daraus Strategien für einen verstärkten Einsatz von reduzierter Bodenbearbeitung und Direktsaat abzuleiten.   Es erfolgte die Erhebung der Sprosstrockenmasse von Erbse, Erdklee und Unkraut zu BBCH 20, 65 und 89, sowie vor der Saat des Weizens. Die Sprossmasse des Weizens und des Unkrautes erfolgte zu den BBCH-Stadien 39, 59 und 89 des Weizens. Zusätzlich wurden in beiden Kulturen zur Druschreife eine Beerntung per Hand und ein Kernparzellendrusch durchgeführt. Zeitnah zur Entnahme von Pflanzenproben fand eine Entnahme von Bodenproben zur Bestimmung des Nmin-Vorrates im Boden statt. Zudem erfolgten Erhebungen zur Bodentemperatur, der Lagerungsdichte des Bodens im Saathorizont und der Bodenfeuchte. Aus den gewonnenen Daten konnten mehrere Indizes und Kennzahlen zur Ertragsbildung und Stickstoffversorgung der angebauten Kulturpflanzen errechnet werden. Die Ertragsleistung der Körnererbse war nach einer reduzierten Bodenbearbeitung leicht, jedoch nicht signifikant vermindert. Auch eine Einsaat der Erbse in Direktsaat hatte lediglich in einem Versuchsjahr eine signifikante Minderung des Kornertrages zu Folge. Die Keimung des Erbsensaatgutes war nach Einsaat in Direktsaat beeinträchtigt und die Erbse konnte diesen verminderten Feldaufgang nicht kompensieren. Die verringerte Fähigkeit der Erbse zur Kompensation geringer Feldaufgänge wurde durch eine hohe Unkrautsprossmasse, einen geringen Stickstoffversorgungsindex der Erbse zur Blüte sowie einer hohen Lagerungsdichte des Bodens außerhalb des Säschlitzes verursacht. Um auch unter Direktsaat-bedingungen höhere Kornerträge zu erzielen müssen die genauen Ursachen für den geringen Feldaufgang ermittelt werden, da sich im vorliegenden lediglich Anhaltspunkte wie eine ungenaue Saatgutablege und ein verstärktes Auftreten von Pflanzenkrankheiten dafür ergeben haben. Die Folgekultur Winterweizen war nach einer Saat in Direktsaat im Vergleich zu Pflug und Grubber in der Ertragsbildung massiv beeinträchtigt. Wurde die Vorfrucht Erbse in Direktsaat gesät, zeigte sich ein leicht negativer Effekt auf den Kornertrag des Weizens unabhängig davon, ob die Folgefrucht Weizen nach einer Bodenbearbeitung mit Pflug und Grubber oder in Direktsaat gesät wurde. Eine einmalige Anwendung von Direktsaat bei Erbse war im vorliegenden Versuch auch unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus gut möglich, die Ertragsrückgang betrug 13,3 % in 2009 bzw. 26,2 % in 2010. Die Untersaat Erdklee reduzierte das Wachstum des Unkrautes in allen Varianten der Bodenbearbeitung und konkurrenzierte die Deckfrucht lediglich schwach, so dass in 2009 eine Minderung des Kornertrages um 1,1 dt ha-1 in 2010 um 4,6 dt ha-1 verzeichnet wurde. Die Beurteilung der Umsetzungsprozesse des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse mittels 15N-Spurenanreicherung von Winterweizen über das Aufbringen von angereichertem Erdkleesprossmaterial war in jeder Variante der Bodenbearbeitung sicher möglich. Die Aufnahme von Stickstoff aus der Erdklee-sprossmasse durch den Winterweizen ging mit Rücknahme der Bodenbearbeitungs-intensität zurück, so stammten zur Abreife des Weizens nach einer Pflugsaat 13,0 % des Stickstoffes im Spross des Weizens aus der Sprossmasse des Erdklees, nach Grubber bzw. Direktsaat betrug dieser Anteil 8,6 % bzw. 8,5 %. Die Mineralisierung des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse hielt jedoch nach konservierender Bodenbearbeitung insgesamt nicht lange an, so dass keine Steigerung der Korn-proteingehalte über eine zusätzliche Bereitstellung von Stickstoff während der Kornfüllungsphase erzielt werden konnte.

Um für ertragsschwache, sandige Böden des mitteldeutschen Agrarraumes Aussagen bzw. Empfehlungen hinsichtlich einer ökologisch vertretbaren Wiederinbetriebnahme brachgefallener Flächen treffen zu können, wurden auf einem leichten Sandstandort Nordsachsens die Gehalte, Vorräte, Bindungsformen und Dynamik des Kohlen- und Stickstoffs im Boden, nach Inkulturnahme stillgelegter Flächen, bestimmt und quantifiziert. Hierfür erfolgte die Einrichtung von zwei Bewirtschaftungssystemen mit unterschiedlicher Nutzungsintensität. Während sich die Versuchsvariante "Extensive Bewirtschaftung" durch typische Merkmale des ökologischen Landbaus auszeichnete, wurde sich bei der Versuchsvariante "Intensive Bewirtschaftung" an den Methoden der konventionellen Ackerbewirtschaftung orientiert. Um diese Bewirtschaftungsformen mit stillgelegten Flächen vergleichen zu können, wurden Teile des Untersuchungsareals erneut der Sukzession überlassen. Diese bildeten die Versuchsvariante "Brache". Die Erhebung der Daten erstreckte sich über einen dreijährigen Zeitraum. Neben der Ermittlung von Bodenazidität und ausgewählten C- und N Fraktionen erfolgte die Bestimmung wichtiger bodenmikrobiologischer und biochemischer Kenngrößen. Weitere Untersuchungen bezüglich des C- und N Kreislaufes wurden an Probenmaterial der oberirdischen Phytomasse, des mittels Saugkerzen gewonnenen Sickerwassers sowie des Niederschlagswassers durchgeführt. Zur Prognostizierung nutzungsspezifischer mittel- bis langfristiger Veränderungen des im Boden gebundenen Kohlen- und Stickstoffs wurden Teile der erhobenen Parameter in das Simulationsmodell CANDY eingebunden. Auf Grundlage der erhobenen Daten konnten folgende wichtige Schlußfolgerungen getroffen werden: 1.) Der heißwasserextrahierbare Stickstoff (TNhwe) besitzt eine hohe Differenzierungsgüte zur Unterscheidung verschiedener landwirtschaftlicher Nutzungsintensitäten. Er stellt einen geeigneten Sensitivitätsparameter dar, um nutzungsspezifische Einflüsse hinsichtlich des N, aber auch des C Kreislaufes quantitativ beurteilen zu können. 2.) Die untersuchte Sand-Braunerde ist durch ein beachtliches C und N Nachlieferungspotential gekennzeichnet, welches auf hohe Umsetzungsgeschwindigkeiten der organischen Substanz hindeutet. Hierbei scheinen sich Quantität und Schnelligkeit des Stoffumsatzes mit zunehmender Nutzungsintensität zu erhöhen. 3.) Unter Berücksichtigung eines fachgerechten Managements stellt die Begründung von Sukzessionsbracheflächen für einen dreijährigen Zeitraum eine ökologisch tragbare Alternative dar, um landwirtschaftlich genutzte Flächen zeitweilig aus der ackerbaulichen Nutzung herauszunehmen. Während der Brachephase sollten jedoch Schnitt- und Umbruchmaßnahmen unbedingt vermieden werden. 4.) Der Anbau von Leguminosen als integraler Bestandteil des Ökolandbaus erwies sich aus ertragssteigernder Sicht nicht effizient und war bezüglich der Umweltwirkung als nicht nachhaltig zu bewerten. Für leichte Sandböden des mitteldeutschen Trockengebietes ist daher die extensive Bewirtschaftungsweise aus ökologischen und höchstwahrscheinlich auch aus ökonomischen Gesichtspunkten nicht vertretbar. Deshalb ist bei der Wahl zwischen den angewandten Bewirtschaftungssystemen die intensive Bewirtschaftungsform der extensiven Nutzungsart vorzuziehen.

Um für ertragsschwache, sandige Böden des mitteldeutschen Agrarraumes Aussagen bzw. Empfehlungen hinsichtlich einer ökologisch vertretbaren Wiederinbetriebnahme brachgefallener Flächen treffen zu können, wurden auf einem leichten Sandstandort Nordsachsens die Gehalte, Vorräte, Bindungsformen und Dynamik des Kohlen- und Stickstoffs im Boden, nach Inkulturnahme stillgelegter Flächen, bestimmt und quantifiziert. Hierfür erfolgte die Einrichtung von zwei Bewirtschaftungssystemen mit unterschiedlicher Nutzungsintensität. Während sich die Versuchsvariante "Extensive Bewirtschaftung" durch typische Merkmale des ökologischen Landbaus auszeichnete, wurde sich bei der Versuchsvariante "Intensive Bewirtschaftung" an den Methoden der konventionellen Ackerbewirtschaftung orientiert. Um diese Bewirtschaftungsformen mit stillgelegten Flächen vergleichen zu können, wurden Teile des Untersuchungsareals erneut der Sukzession überlassen. Diese bildeten die Versuchsvariante "Brache". Die Erhebung der Daten erstreckte sich über einen dreijährigen Zeitraum. Neben der Ermittlung von Bodenazidität und ausgewählten C- und N Fraktionen erfolgte die Bestimmung wichtiger bodenmikrobiologischer und biochemischer Kenngrößen. Weitere Untersuchungen bezüglich des C- und N Kreislaufes wurden an Probenmaterial der oberirdischen Phytomasse, des mittels Saugkerzen gewonnenen Sickerwassers sowie des Niederschlagswassers durchgeführt. Zur Prognostizierung nutzungsspezifischer mittel- bis langfristiger Veränderungen des im Boden gebundenen Kohlen- und Stickstoffs wurden Teile der erhobenen Parameter in das Simulationsmodell CANDY eingebunden. Auf Grundlage der erhobenen Daten konnten folgende wichtige Schlußfolgerungen getroffen werden: 1.) Der heißwasserextrahierbare Stickstoff (TNhwe) besitzt eine hohe Differenzierungsgüte zur Unterscheidung verschiedener landwirtschaftlicher Nutzungsintensitäten. Er stellt einen geeigneten Sensitivitätsparameter dar, um nutzungsspezifische Einflüsse hinsichtlich des N, aber auch des C Kreislaufes quantitativ beurteilen zu können. 2.) Die untersuchte Sand-Braunerde ist durch ein beachtliches C und N Nachlieferungspotential gekennzeichnet, welches auf hohe Umsetzungsgeschwindigkeiten der organischen Substanz hindeutet. Hierbei scheinen sich Quantität und Schnelligkeit des Stoffumsatzes mit zunehmender Nutzungsintensität zu erhöhen. 3.) Unter Berücksichtigung eines fachgerechten Managements stellt die Begründung von Sukzessionsbracheflächen für einen dreijährigen Zeitraum eine ökologisch tragbare Alternative dar, um landwirtschaftlich genutzte Flächen zeitweilig aus der ackerbaulichen Nutzung herauszunehmen. Während der Brachephase sollten jedoch Schnitt- und Umbruchmaßnahmen unbedingt vermieden werden. 4.) Der Anbau von Leguminosen als integraler Bestandteil des Ökolandbaus erwies sich aus ertragssteigernder Sicht nicht effizient und war bezüglich der Umweltwirkung als nicht nachhaltig zu bewerten. Für leichte Sandböden des mitteldeutschen Trockengebietes ist daher die extensive Bewirtschaftungsweise aus ökologischen und höchstwahrscheinlich auch aus ökonomischen Gesichtspunkten nicht vertretbar. Deshalb ist bei der Wahl zwischen den angewandten Bewirtschaftungssystemen die intensive Bewirtschaftungsform der extensiven Nutzungsart vorzuziehen.

Die im ökologischen Pflanzenbau oftmals durchgeführte Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug wird genutzt, um Unkräuter und Krankheitserreger möglichst wirksam zu regulieren, zusätzlich soll die Mineralisierung von Stickstoff im Boden angeregt werden. Eine intensive Bodenbearbeitung mit dem Pflug birgt jedoch ein erhöhtes Risiko der Bodenerosion durch Wind sowie Wasser, zudem wird die Bildung von Bodenverdichtungen im Wurzelbereich der angebauten Kulturpflanze gefördert. Der Einsatz des Pfluges führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch bei den einge-setzten Zugfahrzeugen, zusätzlich steigt der Arbeitszeitbedarf. Der vorliegende Versuch im ökologischen Landbau beschäftige sich mit den Effekten einer reduzierten Bodenbearbeitung mit dem Grubber und Direktsaat im Vergleich zu einer wendenden Bearbeitung mit Pflug auf Ertragsbildung, Unkrautwachstum und Stickstoffflüsse im Fruchtfolgeglied Erbse und Winterweizen. Hierzu erfolgte die Anlage eines Feldversuches am Standort Pinkowitz bei Dresden (Parabraunerde aus Löss, 55 Bodenpunkte) in einer 2- (Erbse) bzw. 3-faktoriellen (Weizen) Spaltanlage in den Jahren 2009 und 2010. Die Körnererbse wurde am 19.04.09 bzw. 08.04.10 nach einer Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug bzw. Grubber oder in Direktsaat eingesät. Eine Woche später erfolgte die Einsaat einer Untersaat mit Erdklee zur Gründüngung in der Hälfte der Parzellen. Am 26.10.09 bzw. 23.10.10 wurde Winterweizen analog zu den Saatsystemen zur Körnererbse (Pflug/Grubber/Direktsaat), jedoch im 90 Grad Winkel versetzt zur Einsaat der Erbse, eingesät. In einem Teilversuch wurde mittels 15N-Isotopenanreicherung von Erdklee-sprossmasse die Verfügbarkeit des Stickstoffes aus der Sprossmasse des Erdklees im Winterweizen quantifiziert. Ziel der Versuche war es die Effekte des Anbaus von Erbsen und Weizen bei konservierender Bodenbearbeitung im ökologischen Pflanzenbau im Vergleich zu einer intensiven Bodenbearbeitung zu identifizieren und daraus Strategien für einen verstärkten Einsatz von reduzierter Bodenbearbeitung und Direktsaat abzuleiten.   Es erfolgte die Erhebung der Sprosstrockenmasse von Erbse, Erdklee und Unkraut zu BBCH 20, 65 und 89, sowie vor der Saat des Weizens. Die Sprossmasse des Weizens und des Unkrautes erfolgte zu den BBCH-Stadien 39, 59 und 89 des Weizens. Zusätzlich wurden in beiden Kulturen zur Druschreife eine Beerntung per Hand und ein Kernparzellendrusch durchgeführt. Zeitnah zur Entnahme von Pflanzenproben fand eine Entnahme von Bodenproben zur Bestimmung des Nmin-Vorrates im Boden statt. Zudem erfolgten Erhebungen zur Bodentemperatur, der Lagerungsdichte des Bodens im Saathorizont und der Bodenfeuchte. Aus den gewonnenen Daten konnten mehrere Indizes und Kennzahlen zur Ertragsbildung und Stickstoffversorgung der angebauten Kulturpflanzen errechnet werden. Die Ertragsleistung der Körnererbse war nach einer reduzierten Bodenbearbeitung leicht, jedoch nicht signifikant vermindert. Auch eine Einsaat der Erbse in Direktsaat hatte lediglich in einem Versuchsjahr eine signifikante Minderung des Kornertrages zu Folge. Die Keimung des Erbsensaatgutes war nach Einsaat in Direktsaat beeinträchtigt und die Erbse konnte diesen verminderten Feldaufgang nicht kompensieren. Die verringerte Fähigkeit der Erbse zur Kompensation geringer Feldaufgänge wurde durch eine hohe Unkrautsprossmasse, einen geringen Stickstoffversorgungsindex der Erbse zur Blüte sowie einer hohen Lagerungsdichte des Bodens außerhalb des Säschlitzes verursacht. Um auch unter Direktsaat-bedingungen höhere Kornerträge zu erzielen müssen die genauen Ursachen für den geringen Feldaufgang ermittelt werden, da sich im vorliegenden lediglich Anhaltspunkte wie eine ungenaue Saatgutablege und ein verstärktes Auftreten von Pflanzenkrankheiten dafür ergeben haben. Die Folgekultur Winterweizen war nach einer Saat in Direktsaat im Vergleich zu Pflug und Grubber in der Ertragsbildung massiv beeinträchtigt. Wurde die Vorfrucht Erbse in Direktsaat gesät, zeigte sich ein leicht negativer Effekt auf den Kornertrag des Weizens unabhängig davon, ob die Folgefrucht Weizen nach einer Bodenbearbeitung mit Pflug und Grubber oder in Direktsaat gesät wurde. Eine einmalige Anwendung von Direktsaat bei Erbse war im vorliegenden Versuch auch unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus gut möglich, die Ertragsrückgang betrug 13,3 % in 2009 bzw. 26,2 % in 2010. Die Untersaat Erdklee reduzierte das Wachstum des Unkrautes in allen Varianten der Bodenbearbeitung und konkurrenzierte die Deckfrucht lediglich schwach, so dass in 2009 eine Minderung des Kornertrages um 1,1 dt ha-1 in 2010 um 4,6 dt ha-1 verzeichnet wurde. Die Beurteilung der Umsetzungsprozesse des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse mittels 15N-Spurenanreicherung von Winterweizen über das Aufbringen von angereichertem Erdkleesprossmaterial war in jeder Variante der Bodenbearbeitung sicher möglich. Die Aufnahme von Stickstoff aus der Erdklee-sprossmasse durch den Winterweizen ging mit Rücknahme der Bodenbearbeitungs-intensität zurück, so stammten zur Abreife des Weizens nach einer Pflugsaat 13,0 % des Stickstoffes im Spross des Weizens aus der Sprossmasse des Erdklees, nach Grubber bzw. Direktsaat betrug dieser Anteil 8,6 % bzw. 8,5 %. Die Mineralisierung des Stickstoffes aus der Erdkleesprossmasse hielt jedoch nach konservierender Bodenbearbeitung insgesamt nicht lange an, so dass keine Steigerung der Korn-proteingehalte über eine zusätzliche Bereitstellung von Stickstoff während der Kornfüllungsphase erzielt werden konnte.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 2 Stand des Wissens 2.1 Effekte verschiedener Intensitäten der Bodenbearbeitung 2.2 Direktsaatversuche im ökologischen Landbau 2.3 Untersaat 2.4 N-Transfer aus der Untersaat in die Folgefrucht 3 Material und Methoden 3.1 Standorteigenschaften und Witterung 3.2 Versuchsaufbau 3.3 Probennahme und Probenaufarbeitung 3.4 Statistische Analysen 4 Ergebnisse 4.1 Zwischenfrucht 4.2 Erbse 4.2.1 Auflaufen der Erbse 4.2.2 Bestandsentwicklung und Kornertrag der Erbse 4.2.3 Harvest-Indizes und Stickstoffakkumulation 4.2.4 N-Aufnahme der Sommergerste 4.3 Winterweizen 4.3.1 Etablierung des Winterweizens 4.3.2 Bestandsentwicklung und Kornertrag des Winterweizens 4.3.3 Harvest-Indizes und Kornproteingehalt des Winterweizens 4.3.4 Nmin unter Winterweizen 4.4 Stickstoffaufnahme des Weizens aus 15N-markiertem Erdklee 5 Diskussion 5.1 Ertragsleistung Erbse 5.2 Ertragsleistung Winterweizen 5.3 Legume Untersaat Erdklee 5.4 15N-Anreicherung 6 Zusammenfassung 7 Literaturverzeichnis 8. Anhang Versicherung