Hohenheim, Univ., Diss., 2003.

Zugl.: Hohenheim, Univ., Diss., 2005.

Anhand von zwei repräsentativen Dauerversuchsflächen im Lösshügelland Sachsens wurde der wis-senschaftlich umstrittenen These nachgegangen, dass konservierende Bodenbearbeitungsverfahren mittel- und langfristig zu einer Erhöhung der Humusvorräte im Boden im Vergleich zur wendenden Bodenbearbeitung mit dem Pflug führen. Dabei wurden die Kohlenstoff- und Stickstoffvorräte in fünf masseäquivalenten Bodenschichten bis in eine Tiefe von ca. 60 cm über mehrere Vegetationsperioden erhoben. Zur Charakterisierung der Umsatzdynamik im Boden wurden zudem mehrere weitere Parame-ter analysiert (pH-Wert, Chwl, Cmik, DHA). Für den Standort Lüttewitz konnten signifikante Unterschiede zwischen den Bodenbearbeitungsvarian-ten festgestellt werden. Allerdings wurden auch erhebliche zeitliche und räumliche Schwankungen der Kohlenstoffvorräte ermittelt, welche hauptsächlich auf die Witterung und die Reliefheterogenitäten am Standort zurückzuführen sind. Neben weiteren Unsicherheiten aufgrund der Genauigkeit der zur Verfü-gung stehenden Untersuchungsmethoden waren diese Schwankungen mitunter größer als die ermittel-ten Unterschiede zwischen den Bodenbearbeitungsvarianten. Am Standort Methau konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Bodenbearbeitungsvari-anten ermittelt werden. Dies lag nicht zuletzt an den starken Heterogenitäten der Grobbodenanteile auf der Untersuchungsfläche, welche eine Ausweisung von flächenrepräsentativen Stoffvorräten extrem erschwert.Gleichwohl konnten die gleichen zeitlichen Trends der Humusdynamik wie am Standort Lüt-tewitz festgestellt und anhand einer Referenzfläche im Grünland bestätigt werden. Weiterhin wurden am Standort Lüttewitz in einer langjährig in Direktsaat bewirtschafteten Fläche mehre-re Kleinparzellen erstmals umgebrochen, um die Auswirkungen von in der landwirtschaftlichen Praxis üblichen periodischen Umbrüchen zu untersuchen. Dabei konnte die These einer raschen und nahezu vollständigen Remineralisierung der zuvor zusätzlich sequestrierten Kohlenstoffvorräte nicht bestätigt werden. Es kam jedoch zu einer Homogenisierung der Stoffvorräte in der Krume nebst einer Vermin-derung der Bodenbedeckung und Aggregierung, sodass mit einer erhöhten Erosionsanfälligkeit in den Kleinparzellen zu rechnen ist. Grundsätzlich kann für die Region Mittelsachsen von einem C-Sequestrierungspotential durch konser-vierende Bodenbearbeitungsverfahren ausgegangen werden, welches auch nach periodischen Umbrü-chen weitestgehend Bestand hat. Die Klimaprognosen für die Untersuchungsregion sprechen zudem für eine Erhöhung dieses Potentials auf der Basis höherer Wasserspeicherkapazitäten in Verbindung mit entsprechenden Ertragsdifferenzierungen. Die vorliegende Untersuchung bestätigte allerdings auch die bereits aus zahlreichen anderen Untersuchungen bekannten starken Schwankungen und Un-sicherheitsfaktoren, welche eine Quantifizierung dieses Potentials erheblich erschweren.

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.

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

Die Studie mit Fokus auf die Übernahme von Fischproduktion und konservierender Bodenbearbeitung (KB) in Sub-Sahara Afrika (SSA) verdeutlicht 1) die Komplexität von Übernahme- und Diffusionsprozessen landwirtschaftlicher Innovationen in SSA, vertieft 2) den Wissensstand zur Diffusion dieser zwei Innovationen und, leistet 3) einen Beitrag zur Entwicklung eines neuen methodischen Ansatzes für den Forschungsgegenstand. Neben der Darstellung der wesentlichen Konzepte und Literatur basieren die empirischen Daten auf semi-strukturierten Interviews, Fokusgruppendiskussionen, Teilnehmerbeobachtung und QAToCA, einem in der Studie entwickelten, partizipativen und expertenbasierten Bewertungsansatz. Die Ergebnisse zeigen, dass Fischzucht – speziell im Fall von Kamerun – eine attraktive Beschäftigung für mittelständische Landwirte ist. Zur weiteren Verbreitung dieser Innovation besteht jedoch Bedarf für 1) zielgerichtete Förderung mittelständischer Landwirte, 2) Verbesserung der Organisationsstruktur der Landwirte, 3) Stärkung des Beratungssystems, und 4) Verbesserung der Forschung für Jungfischaufzucht. Mit Anwendung von QAToCA für die Übernahme von KB zeigen die Ergebnisse i) hohes Übernahmepotential in Malawi, Sambia, Tansania, Kenia – aufgrund positiver institutioneller Faktoren, ii) geringes Übernahmepotential für Simbabwe – bezüglich der instabilen Marktlage, iii) geringes Übernahmepotential in Süd-Burkina Faso – aufgrund der Konkurrenz um Ernterückstände zwischen KB und Tierproduktion, und iv) hohes Übernahmepotential für Nord-Burkina Faso – was sich darauf zurückführen lässt, dass Alternativen zu KB nicht bestehen. Für eine anhaltende Übernahme landwirtschaftlicher Innovationen in SSA zeigt die Arbeit Handlungsbedarf auf für 1) Berücksichtigung des Bedarfs für neue Absatzmärkte, 2) Anpassung von Innovationen an bestehende Managementstrukturen von Betrieben und, 3) Entwicklung von fördernden politischen und institutionellen Rahmenbedingungen auf Dorf- und Regionalebene. / Focusing on adoption of Fish farming and Conservation Agriculture (CA) in sub-Saharan Africa (SSA), this study: 1) partly demonstrate that, the reality of adoption and diffusion of agricultural innovations in SSA is a more complex issue, 2) improve on the knowledge and understanding of diffusion for these two innovations in SSA and, 3) develop and contribute to a new methodological approach in this field of study. Apart from reviewing concepts and relevant literature, empirical data for this work was obtained by using semi structured interviews, focus group discussions and participant observation alongside a participatory expert-based assessment approach (QAToCA) - developed within this work. Results revealed that, Fish Farming especially for the case of Cameroon remains an attractive activity for medium-scale farmers. However for a sustained adoption of this innovation, there is need for 1) targeted support to medium-scale farmers, 2) improving organisational structures of farmers, 3) strengthening the fragile extension system, and, 4) improving research on fingerlings production. Following application of QAToCA in assessing CA adoption, results reveal i) high adoption potential for Malawi, Zambia, Tanzania, Kenya - explained by presence of positive institutional factors, ii) low adoption potential for Zimbabwe - attributed to unstable and less secured market conditions, iii) low adoption potential for Southern Burkina Faso - explained by strong competition of CA with livestock over residue, and iv) high adoption potential for northern Burkina Faso - explained by the fact that farmers have no alternative than to adopt CA. For long lasting adoption of agricultural innovations in SSA, this work calls for 1) addressing emerging needs for new input and output market outlets, 2) adapting innovations to existing management structures of adopting farms and, 3) developing a supportive political and institutional frame condition at village and regional levels.

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