Projekt Ökologische Bodenbewirtschaftung (PÖB)

Spatendiagnose, © SÖL

Übersicht

Projektbeschreibung

Mit dem Ziel, ökologische Bodenbewirtschaftungsverfahren zu erforschen, zu demonstrieren, und das erarbeitete Wissen in Praxis und Beratung weiterzugeben konzipierte die SÖL 1994 mit Fachleuten der Beratung und des heutigen rheinland-pfälzischen Ministeriums für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau das Projekt Ökologische Bodenbewirtschaftung. In dem zehnjährigen Langzeitversuch wurden erstmals Varianten der Grundbodenbearbeitung im ökologischen Ackerbau speziell im Hinblick auf einen möglichen Pflugverzicht angelegt. Daher wurden der Standard-Grundbodenbearbeitung mit dem Pflug, die nichtwendende Bodenlockerung mit dem Schichtengrubber und die flachwendende Bodenbearbeitung mit dem Zweischichtenpflug gegenübergestellt.

Regelmäßige Führungen, Fachtage, Tagungen und Veröffentlichungen begleiteten die Projektarbeit und trugen so dazu bei, einer großen Zahl von Praktikern, Beratern und Wissenschaftlern neue Erkenntnisse über die Möglichkeiten der Bodengesundung durch Öko-Landbau zu vermitteln.

Das Projekt wurde hauptsächlich durch das Land Rheinland-Pfalz finanziert und gemeinsam von der Stiftung Ökologie & Landbau (SÖL), Bad Dürkheim und der Landesanstalt für Pflanzenbau und Pflanzenschutz (LPP), Mainz durchgeführt. Die Projektleitung lag bei Dr. Ulrich Hampl, SÖL.
Der Abschlussbericht mit Literaturverzeichnis ist gegen Einsendung von 10.- Euro beim Autor erhältlich: Dr. Ulrich Hampl, Stiftung Ökologie & Landbau, Gut Hohenberg, D-76855 Queichhambach, E-Mail hampl@gut-hohenberg.de


Förderung: Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau, Mainz
Durchführung: Stiftung Ökologie & Landbau SÖL, Bad Dürkheim /
Landesanstalt für Pflanzenbau und Pflanzenschutz, Mainz
Versuchsansteller: Klaus und Norbert Kussel, Eichenhof, D-55286 Rommersheim
Projektleitung: Dr. Ulrich Hampl, Stiftung Ökologie & Landbau, Gut Hohenberg, Seminarbauernhof der Stiftung Ökologie & Landbau, Krämerstraße, D-76855 Queichhambach, Tel. 06346-928555, Fax 06346-928556, info@gut-hohenberg.de

Ziele

Neben Wasser, Luft und Energie ist der Boden eine unserer wichtigsten Ressourcen. Unser zukünftiges Leben hängt davon ab, wie nachhaltig wir mit dieser Ressource, die uns ernährt, umgehen werden. Die ökologische Funktionsfähigkeit der Böden ist durch Umweltbelastung und intensive Landbewirtschaftung weltweit extrem gefährdet. Neben der stofflichen Belastung von Boden, Grund- und Trinkwasser sind der Rückgang des Bodenlebens - biologische Degradation - und die dadurch bedingte Anfälligkeit für Bodenverdichtung und Erosion - physikalische Degradation - ernst zu nehmende Symptome einer auf Dauer nicht zukunftsfähigen Bodenbewirtschaftung.

Das Projekt Ökologische Bodenbewirtschaftung dient der Erforschung und Demonstration von Bodenbewirtschaftungsverfahren, die die Erhaltung des Gleichgewichtes und die ökologischen Funktionsfähigkeit von Agrarökosystemen über unsere Generation hinaus gewährleisten sollen.

Versuchsaufbau

Der Versuchsstandort war in Rommersheim/Rheinhessen auf schluffigen Lehmböden aus Löß. Die Bodenbearbeitungsvarianten wurden in ein Fruchtfolgesystem eingebaut, das durch Kombination der Grundbodenbearbeitung mit gezielten Gründüngungsverfahren wie Zwischenfruchtbau und Grünbrache die Bodenverbesserung und Stabilisierung bewirken sollte.

Um in den zehn Versuchsjahren eine zweimalige Rotation zu gewährleisten, wurde eine fünffeldrige Fruchtfolge ausgewählt. Es entstand die Fruchtfolge aus Grünbrache, Winterweizen, Erbsen-Hafer, Winterroggen und Braugerste. Die Früchte rotierten gemäß der Fruchtfolge über die Parzellen des jeweiligen Wiederholungsblocks, die Bodenbearbeitungsstreifen wurden beibehalten.

Versuchsfeld, © SÖL

Standort
Der Versuchsstandort liegt im zentralen Rheinhessen.

Höhe ü. NN: 230 m
Durchschnittlicher Jahresniederschlag: 500-600 mm
Jahresmitteltemperatur: 10°C
Boden: Pararendzina aus Löß

Versuchsanlage
Zur praxisnahen Demonstration und Erforschung unterschiedlicher Bodenbearbeitungsverfahren wurden die Versuchsparzellen in einer Ausdehnung von 12 x 100 m angelegt. Die Kulturen einer fünfgliedrigen Ackerbaufruchtfolge sind in zweifacher Wiederholung mit jeweils drei Bodenbearbeitungsvarianten angelegt, so daß der Versuch insgesamt 30 Parzellen umfaßt.

Varianten der Grundbodenbearbeitung
P = Pflug (krumentief wendend in 30 cm Tiefe, intensiv)
SP = Zweischichtenpflug (flach wendend in 15 cm, tief lockernd in 30 cm Tiefe, reduziert)
SG = Schichtengrubber (nichtwendend lockernd in 30 cm Tiefe, konservierend)

Fruchtfolge
I Grünbrache
II Winterweizen, Zwischenfrucht
III Erbsen
IV Winterroggen, Zwischenfrucht
V Sommergerste

Die Grundbodenbearbeitung findet jeweils im Sommer nach der Getreideernte statt und wird zur Stabilisierung der gelockerten Krume mit der anschließenden Ansaat von Gründüngungsgemengen kombiniert. In der fünfgliedrigen Fruchtfolge wird somit in drei von fünf Jahren jeweils nach Winterweizen und Winterroggen vor Zwischenfrucht sowie nach Sommergerste vor Grünbrache die differenzierte Grundbodenbearbeitung durchgeführt.

Grünbrache und Zwischenfrüchte sind leguminosenbetonte Gründüngungsgemenge mit hoher Wurzelleistung zur Bodenregeneration:

Grünbrache
Schwedenklee (trifolium hybridum)
Gelbklee (medicago lupulina)
Luzerne (medicago sativa)
Weißklee (trifolium repens)
Inkarnatklee (trifolium incarnatum)
Winterwicke (vicia villosa)
Buchweizen (fagopyrum esculentum)
Phacelia (phacelia tanacetifolia)
Deutsches Weidelgras (lolium perenne)
Rotschwingel (festuca rubra)

Zwischenfrucht
Alexandrinerklee (trifolium alexandrinum)
Perserklee (trifolium resupinatum)
Gelbsenf (sinapis alba)
Sommerwicke (vicia sativa)

Integriert bewirtschaftete Ackerflächen in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Versuchsflächen ermöglichen den Vergleich der Bewirtschaftungssysteme ökologisch - integriert in Bezug auf Bodenparameter.

Versuchsdokumentation

Die Auswirkungen des installierten ökologischen Ackerbausystems auf die Entwicklung der Bodenfruchtbarkeit und ergänzende ökologische Rahmenparameter des Agrarökosystems werden mit Hilfe umfangreicher Untersuchungen dokumentiert und überprüft.
Folgende Funktionsbereiche des Bodens werden dabei regelmäßig erfaßt:

Bodenuntersuchung, © SÖL

Textur, Gefüge, Durchwurzelbarkeit des Bodens
Textur
Gefüge
Aggregatstabilität
Lagerungsdichte
Eindring- und Abscherwiderstand

Stoff-Flüsse im Boden
Nitratdynamik
Humusgehalte
Nährstoffgehalte
Erträge (Kernbeerntungen)

Luft- und Wasserhaushalt des Bodens
Bodenfeuchtedynamik
Infiltrationskapazität
Gesamtporenvolumen, Porengrößenverteilung

Biologische Aktivität und Biodiversität im Agrar-Ökosystem
Dynamik des Wurzelwachstums
Mesofauna-Abundanzen, Fraßaktivitäten
Enzymaktivitäten
Regenwurmbesatz
Vegetationsökologie

Das bestehende Bodenlabor am Projektstandort wurde erweitert und steht nun für den Großteil der physikalischen Untersuchungen sowie für Mesofaunaextraktionen zur Verfügung.
Darüber hinaus besteht mit vielen anderen Forschungsinstitutionen enge Zusammenarbeit bei der Durchführung von Untersuchungen.

Methodenentwicklung

Parallel zur kontinuierlichen Zustandsdokumentation wurden im PÖB angepaßte, wissenschaftliche Methoden zur Bodenbeurteilung weiterentwickelt, um die Ausprägungen komplexer Bodenfunktionen mit aussagekräftigen Feldmethoden erfassen und darstellen zu können. Für die Methodenentwicklung und -überprüfung bot PÖB durch seine vielfältigen Vergleichsmöglichkeiten unterschiedlicher Bewirtschaftungsintensitäten gute Voraussetzungen.

Die Erweiterte Spatendiagnose (ESD) - komplexe Beurteilung des Bodenzustands

Für die Beurteilung der ökologischen Funktionsfähigkeit von Böden ist die Bodenstruktur ein komplexer und sensibler Indikator. Die Stabilität der Bodenstruktur hängt in hohem Maße von der biologischen Aktivität der Bodenorganismen ab. Wasserhaushalt, Bodenstruktur und Organismentätigkeit stehen in komplexer Wechselbeziehung. Um die Auswirkungen der Bewirtschaftung auf dieses komplexe System beurteilen zu können, müssen Untersuchungsmethoden in der Lage sein, sowohl einen umfassenden systemischen Eindruck des Gesamtzustands zu vermitteln, als auch genaue Ergebnisse zu Einzelparametern zu liefern. Die Erweiterte Spatendiagnose, in PÖB 1994 von HAMPL und KUSSEL zusammengestellt und in den Jahren 1996-1999 durch BESTE (Institut f. Pflanzenbau, Fb. Organischer Landbau, Universität Gießen, SÖL) im Rahmen einer Dissertation erprobt und weiterentwickelt, kombiniert die aktuelle Erfassung des Gesamtzustandes eines Bodens vor Ort mit quantitativen Ergebnissen aus der Untersuchung von Einzelparametern. Sie bietet die Möglichkeit, wissenschaftlich und dennoch praxisnah die ökologischen Auswirkungen unterschiedlicher Bodenbewirtschaftungsverfahren auf den Bodenzustand zu dokumentieren und Entscheidungshilfen sowohl für sofortige praktische Maßnahmen als auch für eine bodenschonende Landnutzungsplanung zu geben.


Die Minicontainer-Methode nach EISENBEIS

Eine Methode, die biologische Aktivität im Boden zu bestimmen ist es, die Fraßaktivität der Bodenfauna im Zeitverlauf zu messen. Hierzu werden von EISENBEIS (Zoologisches Institut, Universität Mainz) entwickelte PVC-Stäbe in den Boden eingebracht, die je zwölf mit z.B. Stroh gefüllte und durch Gaze unterschiedlicher Maschenweite verschlossene Minicontainer enthalten. Diese werden in bestimmten Zeitabständen entnommen und der zwischenzeitliche Abbau des eingebrachten organischen Materials gemessen.
Im Projekt Ökologische Bodenbewirtschaftung wurde die Methode im Rahmen zweier Dissertationen von R. LENZ und T. HEIBER und einer Diplomarbeit von M. BOLK unter Bedingungen des ökologischen Ackerbaus in verschiedenen Kulturen bei differenzierter Grundbodenbearbeitung getestet. Hierbei wurden unter anderem Optimierungsfragen zum eingebrachten organischen Material (Getreidestroh, Luzerneblätter, Wurzeln u.a.) bearbeitet.

Untersuchung ausgewählter Tiergruppen im Boden

Im projekteigenen Bodenlabor wurden Mesofauna-Extraktionsgeräte nach KEMPSON installiert und von KUSSEL (Versuchsbetreuung PÖB, SÖL) hinsichtlich der Extraktionsergebnisse optimiert.
Mit der Erfassung der Abundanzen ausgewählter Tiergruppen im Boden (Collembolen, Acari, Myriapoden u.a.) sollen Indikatoren für die Beurteilung des ökologischen Zustands von Ackerböden erarbeitet werden.

Ergebnisse in der Zusammenfassung

Im Ergebnis zeigen die konservierenden Varianten der Grundbodenbearbeitung mit dem Schichtengrubber und dem Schichtenpflug insbesondere in den Sommerkulturen eine Tendenz zu niedrigeren Erträgen im Vergleich zum Pflug. Die Ursache wird im höheren Samenunkrautdruck dieser konservierenden Bodenbearbeitung vermutet, wie es bei nichtwendender Bodenbearbeitung bekannt ist.
Eigentlicher Untersuchungsgegenstand des Projektes war jedoch nicht die Ertragsoptimierung, sondern die langfristige Sicherung der Bodengesundheit durch ökologische Anbauverfahren. Hierzu geben die Ergebnisse verschiedener Untersuchungen Auskunft.
Es wird die Erhöhung der Artenvielfalt der Beikrautflora durch eine Steigerung von 35 gefundenen Arten bei Projektbeginn auf 95 Arten bei Projektende dokumentiert. Die Art der Bodenbearbeitung beeinflusst die Beikrautartenzahlen nicht signifikant.
Die bodenchemischen Parameter zeigen wie erwartet keine großen Veränderungen im Versuchszeitraum. Mit Ausnahme des zunehmenden Kohlenstoffgehalts, der eine Humusvermehrung bei reduzierter Bodenbearbeitung bewirkt, verändern sich die pflanzenverfügbaren Phosphor- und Kaligehalte kaum. Eine vorsichtige Nährstoffbilanzrechnung ergibt eine ausgeglichene Stickstoffbilanz sowie eine P-Abfuhr unter 15 kg/ha/a sowie eine K-Abfuhr von ca. 20 kg/ha/a.
Deutlich wirkt sich jedoch die Variation der Grundbodenbearbeitung auf bodenbiologische Parameter aus: Bezogen auf die gesamte Krume werden zwischen sieben und zehn Prozent höhere Gehalte an mikrobieller Biomasse sowie um sechs bis acht Prozent erhöhte Aktivitäten der Bodenmikroorganismen gemessen. Interessant ist, dass sich sogar eine Erhöhung des Humusgehalts in der Ackerkrume um sieben bis zehn Prozent (absolut 0,1 bis 0,15 Prozent) bei reduzierter Bodenbearbeitung signifikant nachweisen lässt. Das Vorkommen der Regenwürmer wie auch die Individuenanzahl und Fraßaktivität der Mesofauna nehmen zu, je weniger der Boden gewendet wird.
Die bodenphysikalischen Werte, die sich in der Erweiterten Spatendiagnose zu einem abgerundeten Bild des Bodenzustands formen, zeigen ebenfalls die bodenschonende Wirkung von flach- bzw. nichtwendenden Bodenbearbeitungsverfahren: Die Schichtengrubbervarianten ergeben eine höhere Stabilität der Bodenaggregate (Krümelstabilität) im Schlämmtest mit Wasser, was vermutlich auf die Lebendverbauung durch Mikroorganismen zurückzuführen ist. Ein gleichmäßigerer Anstieg der Abscherwiderstände in der Tiefe sowie höhere Infiltrationsraten von Wasser unterstreichen die strukturkonservierende Wirkung von nichtwendender Bodenbearbeitung. Dies drückt sich zusammenfassend in besserer Gefügebeurteilung der Bodenprofile bei Pflugverzicht aus.

Fazit und Ausblick

Die Frage "Pflügen oder nicht Pflügen?" ist nicht eindeutig lösbar und sicher so auch falsch gestellt. Es sollte besser gefragt werden: "Wann pflügen und wann nicht pflügen?" Die Ergebnisse aus dem Projekt enthalten Hinweise zur gezielten Kombination intelligenter Bodenbearbeitungsverfahren.
Insbesondere regen die Projektergebnisse dazu an, die bodenfördernden Eigenschaften nichtwendender Bearbeitungsverfahren so häufig wie möglich zu nutzen und den Pflug reduziert und gezielt zur Regulierung der Beikräuter einzusetzen.
Die Verwendung des Zweischichtenpfluges ermöglicht häufig, beide Ziele miteinander zu kombinieren, so dass sich dieses Gerät auf geeigneten Standorten (genügend tiefgründige und steinfreie Böden) als Alternative zum konventionellen Pflug herausstellt.
Dem Land Rheinland-Pfalz sowie der Gregor Louisoder Umweltstiftung ist für die finanzielle Unterstützung des Projektes zu danken - nur dadurch konnte ein in der heutigen Zeit seltener Langzeitversuch realisiert werden.

Abschlussbericht

Der Abschlussbericht mit Literaturverzeichnis ist gegen Einsendung von 10.- Euro beim Autor erhältlich:
Dr. Ulrich Hampl, Stiftung Ökologie & Landbau, Gut Hohenberg, D-76855 Queichhambach, hampl@gut-hohenberg.de

Kontakt

Dr. Ulrich Hampl
Gut Hohenberg
Seminarbauernhof der Stiftung Ökologie & Landbau
D-76855 Queichhambach
Tel 06346/92855-5
Fax 06346/92855-6
info@gut-hohenberg.de