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Materialien zur Vorlesung Agrartechnik, Bodenbearbeitung Teil: „Bodenbearbeitung“ Sommersemester 2006 Dozent: Prof. Dr. H. Wildhagen Inhaltsverzeichnis 1 GESCHICHTE DES ACKERBAUS UND DER BODENBEARBEITUNG.. 4 2 BODENBEARBEITUNG ALS TEIL DES ACKERBAUES... 6 3 ZIELE UND WIRKUNGSWEGE DER BODENBEARBEITUNG ... 6 3.1 ALLGEMEINE ZIELE DER BODENBEARBEITUNG... 7 3.2 SPEZIELLE ZIELE DER BODENBEARBEITUNG ... 7 3.3 EIGENSCHAFTEN EINES GESUNDEN BODENS... 7 3.4 WIRKUNGSWEGE DER BODENBEARBEITUNG ... 9 3.5 EFFEKTE DER BODENBEARBEITUNG ... 9 4 BEEINFLUSSUNG BODENPHYSIKALISCHER FAKTOREN ... 10 4.1 GEFÜGE UND AGG...
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Materialien zur Vorlesung

Agrartechnik, Bodenbearbeitung

Teil: „Bodenbearbeitung“

Sommersemester 2006 Dozent: Prof. Dr. H. Wildhagen, Inhaltsverzeichnis 1 GESCHICHTE DES ACKERBAUS UND DER BODENBEARBEITUNG.. 4 2 BODENBEARBEITUNG ALS TEIL DES ACKERBAUES... 6 3 ZIELE UND WIRKUNGSWEGE DER BODENBEARBEITUNG ... 6 3.1 ALLGEMEINE ZIELE DER BODENBEARBEITUNG... 7 3.2 SPEZIELLE ZIELE DER BODENBEARBEITUNG ... 7 3.3 EIGENSCHAFTEN EINES GESUNDEN BODENS... 7 3.4 WIRKUNGSWEGE DER BODENBEARBEITUNG ... 9 3.5 EFFEKTE DER BODENBEARBEITUNG ... 9 4 BEEINFLUSSUNG BODENPHYSIKALISCHER FAKTOREN ... 10 4.1 GEFÜGE UND AGGREGATE ... 10 4.2 PORENVOLUMEN, LAGERUNGSDICHTE UND BODENWASSER... 12 4.3 BODENLUFT ... 13 4.4 BODENWÄRME... 15 4.5 WIRKUNGSBEREICH DER BODENBEARBEITUNG... 16 4.6 ZEITPUNKT DER BODENBEARBEITUNG ... 17 4.7 VERDICHTUNG ... 19 4.7.1 Auflockerung und Verdichtung durch Bodenbearbeitung... 20 4.7.2 Verdichtung durch Befahren ... 21 4.7.3 Auswirkungen von Verdichtungen... 23 4.7.4 Geräte zur Feststellung und Messung von Verdichtungen ... 24 4.7.5 Maßnahmen zur Vermeidung von Verdichtungen... 25 4.7.6 Maßnahmen zur Beseitigung von Untergrundverdichtungen ... 26 4.7.7 Natürliche Kräfte zur Behebung oder Minderung von Verdichtungen. 27 4.8 SPATENDIAGNOSE... 27 5 BEEINFLUSSUNG BODENCHEMISCHER FAKTOREN... 29 5.1 PH-WERT ... 29 5.2 KALKUNG ... 30 5.2.1 Beispiele für verschiedene Arten der Kalkung... 31 5.2.2 Ausbringung und Einarbeitung des Kalkes ... 32 6 BEEINFLUSSUNG BODENBIOLOGISCHER FAKTOREN... 33 6.1 FUNKTIONEN DER BODENLEBEWESEN... 33 6.2 DIE BEDEUTUNG DES REGENWURMES... 33 6.3 HUMUS... 35 7 BODENBEARBEITUNGSSYSTEME... 37 7.1 ZIELE VON BODENBEARBEITUNGSMAßNAHMEN... 38 7.2 WIRKUNG VERSCHIEDENER BODENBEARBEITUNGSGERÄTE ... 38, 7.2.1 Zum Pflugeinsatz ...39 7.2.2 Verschiedene Pflug- und Bauformen und deren Arbeitsweise: ...39 7.3 EINTEILUNG DER BODENBEARBEITUNGSSYSTEME...40 7.3.1 Konventionelle Bodenbearbeitung...41 7.3.2 Konservierende Bodenbearbeitung...43 7.3.3 Direktsaat („zero- tillage“) ...45 7.3.4 Andere Bezeichnungen für Bodenbearbeitungssysteme...45 7.3.4.1 Reduzierte Bodenbearbeitung ...45 7.3.4.2 Rationelle Bodenbearbeitung...45 7.3.4.3 Minimalbodenbearbeitung ...46 7.3.4.4 Schichtenerhaltende Bodenbearbeitung...46 7.3.5 Andere Einteilung der Bodenbearbeitungssysteme...46 7.3.6 Auswirkungen bei unterschiedlicher Eingriffsintensität...47 8 BODENSCHUTZ ...48 9 LITERATURVERZEICHNIS ...50 10 ABBILDUNGS- UND TABELLENVERZEICHNIS...52 11 ANHANG ...54

Skriptausarbeitung (1999): Antje Helmholz Markus Hammer-Weis

z.T. verändert (2005): H. Wildhagen, 1 GESCHICHTE DES ACKERBAUS UND DER

BODENBEARBEITUNG

Die Sesshaftwerdung des Menschen ist eng mit dem Beginn des Ackerbaus, d.h. der Bearbeitung des Bodens und dem Anbau von Pflanzen verbunden. Einen Überblick über die Geschichte gibt Abb. 1. Abbildung 1: Zeittafel zur Geschichte des Ackerbaus, Für die Bodenbearbeitung sind Haken und insbesondere der Pflug seit vielen Jahr- hunderten bewährte Geräte und gelten geradezu als Symbol für die „Kultur des Bodens“ (lat.: cultura bedeutet u.a. auch: Urbarmachung, Bebauung, Pflege des Bodens). Die Bedeutung des Pfluges wird auch daraus deutlich, dass er als unver- zichtbares Gerät des Menschen lange Zeit unpfändbar war. Abbildung 2: Die Entwicklung von Haken und Pflug, 2 BODENBEARBEITUNG ALS TEIL DES ACKERBAUES Die Bodenbearbeitung nimmt im Rahmen der Gestaltung der Wachstums- bedingungen von Kulturpflanzen neben anderen ackerbaulichen Teildis- ziplinen eine zentrale Stellung ein. Sie ist eine zwangsläufige Folge des An- baus kurzlebiger Pflanzen in Reinkultur. Hierbei ist der Boden zeitlich und räumlich nur teilweise bedeckt und in den Zwischenräumen und Wachs- tumspausen gefügezerstörenden Einflüssen ausgesetzt. Dagegen bedürfen langlebige Mischpflanzenbestände (Dauergrünland) keiner Bodenbearbei- tung, weil die dort vorhandene Gare sich fortwährend erneuert. Durch Maß- nahmen der Bodenbearbeitung greift der Mensch in das gegebene Bodenge- füge ein, um den Wurzelraum, den Wasser- und Lufthaushalt, sowie die Nährstoffverfügbarkeit den Ansprüchen der Kulturpflanzen anzupassen. Unter dem kaum veränderbaren Einfluss der Witterung sind die Möglich- keiten zur Ausschöpfung des Ertragspotentials eines Standortes sehr vielfäl- tig. Durch die Auswahl der Kulturpflanzen, deren Behandlung, die Gliede- rung der Fruchtfolge und schließlich durch die Verbesserung der Standort- eigenschaften kann der/die LandwirtIn die Ertragsfähigkeit eines Standortes gestalten. Die Wechselwirkungen zwischen Bodenbearbeitung, Düngung, Anbausystem, Fruchtfolge, Pflanzenschutz und Pflanzenzüchtung nehmen erheblichen Einfluss auf eine nachhaltige Gewährleistung der Bodenfrucht- barkeit. 3 ZIELE UND WIRKUNGSWEGE DER BODENBEARBEI-

TUNG

Zielvorstellung ist es, durch Bodenbearbeitung optimale Bedingungen für das Wachstum der Pflanzen herzustellen und dadurch die Ertragsfähigkeit von Standorten zu verbessern. Einen Bodenzustand zu schaffen, wie er für Dauergrünland unter dem Schutz einer ständigen Vegetationsdecke typisch ist - ein natürliches Gefüge im Gleichgewicht mit den Kräften, die direkt und indirekt auf den Boden einwirken - entspricht einer solchen Vorgabe. Hier bedarf es aufgrund anhaltenden Wachstums, der guten Nahrungs- grundlage für ein intensives und vielfältiges Bodenleben, einer immergrünen Bodenbedeckung sowie fortwährender Humusbildung, in der Regel keiner Eingriffe in das Bodengefüge. Ackerbau bietet jedoch keine durchgehende Bodenbedeckung, weil zur Er- tragssteigerung sowie Risikominderung konkurrierender Pflanzenbewuchs beseitigt, das Saatbett gelockert und der Samen mit Erde bedeckt werden muss. Dadurch ist der Boden den klimatischen Bedingungen stärker ausge- setzt, was zu physikalischen Veränderungen wie z.B. Austrocknung, Ver- krustung oder Erosion führt. Bodenbearbeitung wirkt aber auch den z.T. unvermeidbaren Folgen entgegen, die durch landwirtschaftliche Nutzung entstehen., 3.1 Allgemeine Ziele der Bodenbearbeitung • Erzielung hoher Pflanzenerträge • Sicherung und Mehrung der Ertragsfähigkeit • Gewährleistung nachhaltiger Bodenfruchtbarkeit Um diese Ziele zu erreichen, soll der Boden eine gewisse Gare aufweisen. Bodengare ist gekennzeichnet durch ein günstiges Gefüge. Dies kann durch Frosteinwirkung (Frostgare) oder ein günstiges Mikroklima (z.B. Schatten- gare durch Bodenbedeckung) entstehen. Entscheidender Aspekt der Bodenbearbeitung ist das Auslösen einer günstigen und stabilen Gefüge- bildung und damit der Gare. Die Gare ist der Gesamterfolg von Bodenfruchtbarkeit, Bodenleben, Pflanzendecke, Witterungsverlauf, Düngung und Bearbeitung, nie aber ein Erfolg der Bearbeitung allein! Gare beinhaltet nicht nur den mechanisch-physikalischen Bearbeitungszustand, sondern zugleich dessen chemische und biologische Begleit- und Folgewirkungen. (Gekürzt nach KLAPP, 1967) 3.2 Spezielle Ziele der Bodenbearbeitung 1. Herstellung eines bestimmten Bodengefüges durch Beeinflussung physikalischer, chemischer und biologischer Bedingungen des Bodens (z.B. Schaffung günstiger Bedingungen für Feldaufgang, Wachstum, In- filtration etc.) 2. Einebnen und Ausformen der Bodenoberfläche zur - Be- und Entwässerung - Unkrautbekämpfung - Ernteerleichterung (z.B. ermöglichen Häufeldämme im Kartoffelanbau neben einer schnelleren Erwärmung und besseren Durchlüftung insbesondere eine bessere Ernteauf- nahme) 3. Ablegen von Saat- und Pflanzgut, Einmischen von Ernteresten, Düngemitteln und (Pflanzenschutzmitteln) in den Boden; Abtrennen von im Boden gewachsenem Erntegut (z.B. Knollen- und Wurzelfrüchte) 4. Beseitigen unerwünschter Pflanzen durch Verschütten, Vergraben, Ab- schneiden, Ausreißen und Quetschen 5. Ermöglichen des Befahrens mit Traktoren, Transportanhängern und Ma- schinen 3.3 Eigenschaften eines gesunden Bodens Zur Beschreibung der für die Pflanzenproduktion optimalen Eigenschaften eines Bodens verwendet KAHNT (1995) den Begriff „gesund“ und schließt den Begriff „gar“ mit ein., Folgende Eigenschaften kennzeichnen einen gesunden Boden, welche durch Bodenbearbeitung erreicht oder erhalten werden sollen: a) „Physikalisch“ gesund: • leicht bearbeitbar • nicht verschlämmend • nicht unterbodenverdichtet (tiefgründig) • ausreichender Humusgehalt b) „Chemisch“ gesund: • optimaler pH-Wert • optimaler Phosphor- und Kaliumlaktatwert • optimaler Magnesium- und Spurenelementgehalt • keine toxischen Rückstände der Vorfrucht (Hemmstoffe, Herbizide) c) „Biologisch“ gesund: • hohe biologische Aktivität • keine (wenig) Unkrautsamen • keine Schädlinge (Nematoden) • keine Krankheiten (Getreide-, Gemüse-, Klee-) Diese Eigenschaften eines fruchtbaren Bodens können nicht durch einen einzigen Parameter beschrieben und quantifiziert werden. Die wesentlichen Größen sind: a) Physikalische Komponenten: • Tiefgründigkeit (Durchwurzelbarkeit) • 250 mm (=250 l/m2) Wasser = 2 500 000 l/ha pflanzennutzbarer Wasser- vorrat in 1m durchwurzelter Bodentiefe (Lehmböden) • ca. 50% Gesamtporenvolumen und 10 - 15% luftführende Poren • 50 - 150 Regenwurmgänge/m2 • gute Krümelstabilität (Verschlämmungswiderstand) b) Chemische Komponenten Nährstoffgehalt (Gesamtvorrat) ∅ mineralisierbarer, verfügbarer An- je nach Bodenart/ Ertragsniveau teil/Jahr von: 5000 bis 25000 kg N/ha ca.100-250 kg/ha 1000 bis 6000 kg P2O5/ha 540 kg/ha = 12 mg/100 g Boden 3000 bis 15000 kg K2O/ha ca. 450-900 kg/ha = 10-20 mg/100 g Boden Acker Grünland • pH-Wert der Krume: -Sandboden 5,4-6,3 4,7-5,7 -Lehmboden 6,1-7,0 5,4-6,3 -Tonboden 6,4-7,2 5,7-6,5 • keine Herbizidrückstände, c) Biologische Komponenten • Wurzel-, Blatt- oder Strohrückstände ohne/mit Krankheiten oder Schäd- lingen, Unkrautsamen • biologische Aktivität (CO2-Abgabe, Enzymaktivität, Keimzahlen) als phytosanitäres Potential 3.4 Wirkungswege der Bodenbearbeitung Über die Vernetzung der Bodenbearbeitung mit anderen bodenkundlichen und pflanzenbaulichen Parametern gibt die Abbildung 3 Aufschluss. Sie zeigt die Komplexität und deutet auch auf die Schwierigkeit hin, die Wir- kungen der Einzelparameter aufeinander und die Gesamtwirkung abzuschät- zen. Abbildung 3: Wirkungswege der Bodenbearbeitung 3.5 Effekte der Bodenbearbeitung Effekte der Bodenbearbeitung sind: • Lockern • Krümeln • Wenden • Mischen • Einebnen • Verdichten • Mulchen • Brechen von Krusten • Häufeln (Dämme, Furchen) • Beseitigen von Unkraut, 4 BEEINFLUSSUNG BODENPHYSIKALISCHER

FAKTOREN

4.1 Gefüge und Aggregate *innerhalb der Schichten können verschiedene Gefügeformen ausgebildet sein Abbildung 4: Gliederung und Ansprache des Makrogefüges im Boden Abbildung 4 gibt einen Überblick über die Gliederung des Bodengefüges. (Umfassende Erläuterung nachzulesen in: Bodenkunde (KUNTZE et al., 1994)) Die Struktur (Synonym: Makrogefüge) eines Bodens kann in Abhängigkeit von Ausgangsgestein, seiner Entwicklung und dem jeweiligen Gefügezu- stand sehr unterschiedlich beschaffen sein. Sie geht hervor aus der räumlichen Anord- nung der Festbodensubstanz. Zwischen den Bodenteilchen von unterschied- licher Größe und Form verbleiben selbst bei dichtester Lagerung noch Hohl- räume (Poren), die mit Wasser oder Luft gefüllt sind. Mit Hilfe des nachfolgenden Schemas wird eine einfach durchführbare Be- urteilung der Bodenstruktur ermöglicht., Tabelle 1: Schema zur vereinfachten Ansprache der Bodenstruktur im Gelände Günstige Bodenstruktur Mulch aus Pflanzenresten schwammiges Krümelgefüge (lebendverbautes Aufbaugefüge, darin eine Regenwurmröhre) Bröckelgefüge (Absonderungsgefüge) Abbildung 5: Günstige Bodenstruktur, Ungünstige Bodenstruktur Verschlämmung und Einzelkorngefüge Trümmergefüge aus verdichteten Brocken anaerobe Zone im Inneren eines Bröckels Strohmatte, anaerobe, staunasse Verdichtungszone (Plattengefüge) Abbildung 6: Ungünstige Bodenstruktur 4.2 Porenvolumen, Lagerungsdichte und Bodenwasser Wasser- und Lufthaushalt eines Standortes werden wesentlich von der Menge (Gesamtporenvolumen), Größe, Gestalt und Kontinuität der vorhan- Menge und Art der denen Poren bestimmt. Von der Größe der Poren hängt es ab, wie oft sie Poren entscheidend unter den jeweils gegebenen Bedingungen mit Wasser oder Luft gefüllt sind. für den Luft- und Wasserhaushalt Die Form der Poren beeinflusst darüber hinaus die Geschwindigkeit der Transportvorgänge im Porensystem. Grobporen (>10µm) dienen der Durchlüftung des Bodens, der Ableitung des Niederschlagswassers und be- günstigen die Durchwurzelung. In den Mittelporen (0,2 - 10µm) wird Wasser von Saugkräften gehalten und bewegt sich nur noch durch Wasserspannungsdifferenzen. Dieser Porengrö- ßenbereich speichert den überwiegenden Teil des pflanzenverfügbaren Bo- denwassers. Das in den Feinporen (<0,2µm, pF >4,2) befindliche Wasser wird so stark gehalten, dass es von den Pflanzenwurzeln nicht aufgenommen werden kann (Totwasser). Durch Bodenbearbeitung können Porenvolumen und Lagerungsdichte und damit der Luft- und Wasserhaushalt in bestimmten Bereichen beeinflusst werden. Gesamtporenvolumen und Lagerungsdichte sind gegenläufig ab- hängige Größen (s. Tab. 3)., Tabelle 2 : Kenngrößen der Bodenverdichtung Kenngröße Definition Dimension Bodendichte, Dichte des Trockengewicht je Volumen- g/cm3 trockenen Bodens, Lagerungs- einheit dichte Porenvolumen Volumen der Poren bezogen Vol % auf das Gesamtvolumen der Bodenprobe Bodensondenwiderstand Bodenwiderstand, bezogen auf kpa die Kegelgrundfläche Tabelle 3: Richtwerte für optimales Porenvolumen, Luftkapazität und Bodendichte Bodenart Porenvolumen Bodendichte in Luftkapazität in g • cm-3 Vol. % Sand 40 1,60 15 Lehm 45 1,45 10 Ton 47 1,40 12 4.3 Bodenluft Luft- und Wasservolumen bilden das Gesamtporenvolumen des Bodens. Das Luftvolumen schwankt als Gegenspieler des Wassergehaltes im Jahres- lauf häufig stark. Optimale Werte der Luftkapazität für verschiedene Kulturpflanzen: Gräser 6 - 10Vol. % Weizen 10 - 15Vol. % Gerste, Rüben 15 - 20Vol. % Ein verminderter Luftgehalt führt besonders bei Ton- und Lehmböden, zu deutlichen Ertragseinbußen (Abb. 7)., Abbildung 7 : Beziehungen zwischen dem Luftgehalt des Bodens bei pF 2 (Feldkapazität) und der Ertragsleistung auf verschiedenen Bodenarten

Der Austausch der Bodenluft mit der Atmosphärenluft erfolgt in den luft-

führenden Hohlräumen des Bodens überwiegend durch Diffusion. Entschei- Sauerstoffgehalt der dend für einen ausreichenden Gasaustausch sind der Anteil von Grobporen Bodenluft am Bodenvolumen, die Porenkontinuität, sowie das Konzentrationsgefälle zur Atmosphäre.

Durch Verschlämmung, Verdichtung oder Wasserstau kann der Gasaus-

tausch behindert sein und somit der Sauerstoffgehalt stark sinken und der

CO2-Gehalt ansteigen.

Auf Grund der späten Ausbildung einer Vegetationsdecke besteht insbesondere beim Anbau von Hackfrüchten auf lehmig - schluffigen Böden eine Verschlämmungsgefahr, da die Bodenoberfläche über einen langen Zeitraum der Einwirkung von Niederschlägen schutzlos ausgesetzt ist. Kommt es z.B. nach der Aussaat von Zuckerrüben im April nachfolgend zur Verschlämmung, so werden So- fortmaßnahmen wie z.B. Hacken oder Walzen (Cambridge-Walze) zur Aufhebung der entstandenen Krusten erforderlich. Besonders in strukturlabilen Böden kommt es nach Starkregenereignissen an der Oberfläche zu Ver- schlämmungen, die in wassergesättigtem Zustand den Gasaustausch unterbinden. O2-Mangel und CO2-Stau im Boden mit vermindertem Pflanzenwachstum sind die Folge. Beim Vorliegen von Schadverdichtungen kommt es durch Staunässebildung im Boden zum Abbau von organischen Reststoffen unter anaeroben Verhältnissen. Die dabei durch Gärung entstehenden Säuren führen zu einer Beeinträchtigung von Keimung und Pflanzenwachstum.

Der Vergleich der Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalte im Boden und in der Atmosphäre zeigt einen geringen O2-Gehalt und 10fach höheren CO2-Gehalt

im Boden.

Bodenluft (Vol.%) atmosphärische Luft (Vol.%) O2 20,6 (-minimal 5%) 21,0 CO2 0,30 (-maximal 3-5 %) 0,03 Aufgrund verminderter Diffusion können die Gehalte jedoch stark schwan-

ken., Bereits unterhalb von 8 bis 10% Vol. Sauerstoff reagieren Pflanzen mit vermindertem Längenwachstum der Wurzeln. Da die Wurzeln keine Photo- synthese betreiben können, benötigen sie den Sauerstoff für die Veratmung von Assimilaten. Abbildung 8: Wurzellängenwachstum als Funktion des O2 - Gehaltes der Bodenluft bei unterschiedlichen Kulturarten (A: Ackerbohnen, M: Mais, G: Gerste) Wie Abbildung 8 zeigt, hat die Ackerbohne im Vergleich zu Gerste und Mais einen sehr hohen Anspruch an den 02-Gehalt der Bodenluft. Bei Tonböden besteht infolge des geringen Anteils luftführender Poren eine hohe Wahrscheinlichkeit für Sauerstoffmangel. Wird dieser durch „ver- Denitrifikation stopfte“ Poren verstärkt, so entnehmen die auf Sauerstoffversorgung ange- wiesenen Mikroorganismen den Sauerstoff dem Nitrat, was N-Verluste zur Folge hat (Denitrifikation). 4.4 Bodenwärme Die wichtigsten Vorgänge im Wärmehaushalt des Boden sind: 1. kurzwellige Globalstrahlung (direkte Sonneneinstrahlung und Streustrahlung): nur tagsüber 2. langwellige Ausstrahlung tags und nachts 3. langwellige Gegenstrahlung (durch Reflexion in der Atmosphäre an CO 2 und H2O und Aerosolen) 4. Entzug von Verdunstungswärme bei der Evapotranspiration 5. Wärmeaustausch mit der Atmosphäre („Massenaustausch“) 6. Wärmeaustausch mit tieferen Bodenschichten 7. Energiezufuhr von geringerer Bedeutung: durch biologische Prozesse, durch Tau- und Reifbildung, durch warme Niederschläge usw.; Energieverlust: durch kältere Niederschläge usw. Abbildung 9: Wärmehaushalt des Bodens, Wärmeleitfähigkeit Quarz > Ton > Eis > Wasser > organische Substanz >> Luft Wärmekapazität Wasser > organische Substanz > Quarz, Ton, Eis >>> Luft Wird die gleiche Einstrahlung zugrunde gelegt, ergeben sich Unterschiede im Wärmehaushalt der Böden durch deren Gefüge und den davon abhängi- gen Anteilen wasser- und luftgefüllter Poren. Unterschiede im Luft erwärmt sich bei Zufuhr der gleichen Wärmemenge stärker als Wasser. Wärmehaushalt ver- Dagegen leitet Wasser die aufgenommene Wärme besser als Luft. schiedener Böden Stark gelockerte Böden mit erhöhtem Luftvolumen werden sich daher an der Oberfläche tagsüber stärker erwärmen und nachts stärker abkühlen als dicht lagernde Böden mit höherem Wasservolumen. Ein nasser, evaporierender Boden ist kälter als ein trockener, von einer verdunstungshemmenden Mulchschicht bedeckter Boden. Ein dichtgelagerter, mulchbedeckter und feuchter Boden erwärmt sich im Frühjahr langsamer, kühlt aber im Herbst auch langsamer aus (Wärmetransport aus der Tiefe zur Bodenoberfläche) als ein gelockerter, mulchfreier Boden. Nachtfrostgefährdete Gebiete sind vor allem Tallagen und Senken mit dunklen Böden und hohem Luftgehalt. Sie erwärmen sich tagsüber schnell, geben die Wärme nachts bei starker Abkühlung aber auch schnell wieder ab. Ebenso frostgefährdet sind aufgrund ihres hohen Luftgehaltes die Moorbö- den. Durch den Einsatz der Moorwalze (Versackungsgefahr bei hohem Zug- Nachtfrostgefährdete kraftbedarf) kann über die Verdichtung des Bodens der Bodenschluß wieder Gebiete hergestellt werden. Daraus resultiert eine geringere Anzahl an luftführenden Poren und ein verbesserter kapillarer Wasseraufstieg, da Moorböden i. d. R. einen hohen Grundwasserspiegel haben. Deshalb kühlen sie auch langsamer aus und sind so vor Frosteinfluss geschützt. 4.5 Wirkungsbereich der Bodenbearbeitung Die Struktur eines Bodens kann durch die Wahl eines bestimmten Bodenbearbeitungsverfahrens gefördert und erhalten oder geschädigt und abgebaut werden. Die Maßnahmen der Bodenbearbeitung sind in ihrem Wirkungsbereich im wesentlichen auf den Bereich der Grobporen beschränkt. Ein gut struktu- riertes Aggregat mit vielen Mittelporen ist durch Bodenbearbeitung allein nicht zu erreichen. Dazu bedarf es des Einflusses der Frosteinwirkung (Für die Ausbildung einer sogenannten Frostgare ist vor allem ein gewisser Tongehalt erforderlich.) und des Edaphons, z.B. durch Lebendverbauung., gut strukturiertes Aggregat mit verdichtetes Aggregat mit durch Bearbeitung aufgerissenes vielen Mittelporen vielen Engporen verdichtetes Aggregat, kleinere Aggregate bleiben dicht Abbildung 10:Bodenaggregate vor und nach der Bearbeitung 4.6 Zeitpunkt der Bodenbearbeitung Die Wahl des günstigsten Bearbeitungszeitpunktes wird von verschiedenen Parametern beeinflusst. Insbesondere sind Bodenart und Bodenzustand von Bedeutung, wobei der Bodenzustand wesentlich vom Bodenwassergehalt und der daraus resultierenden Konsistenz bestimmt wird. Der günstigste Zeitpunkt zur Bearbeitung des Bodens liegt im Bereich zwi- Ausrollgrenze: Wasser- gehalt, der den Über- schen Ausroll- und Bruchgrenze (pF 3,0 bis 4,2), die bei lehmigen, schluffi- gang zwischen halbfes- gen und tonigen Böden einfach festzustellen sind. ter und plastischer Phase Als Ausrollgrenze ist der Wassergehalt definiert, bei dem der Boden beim beschreibt Formen einer bleistiftdicken Rolle, sowie bei nachfolgendem Biegen dersel- ben kein Wasser abgibt. Bricht oder reißt die Rolle beim Biegen, so ist dies schon der optimale Be- Bruchgrenze: Wassergehalt, der den reich. Übergang zwischen In diesem Bereich liegen optimale Bedingungen zur Bodenbearbeitung vor, fester und halbfester der Boden ist jetzt krümelig-brüchig. Bei dieser Konsistenz zwischen halb- Phase beschreibt fest und steif, zerbricht der Boden durch einen lockernden Eingriff der Bo- denbearbeitungsgeräte entlang der vorhandenen Risse und Poren oder an anderen Schwachstellen des Bodenverbundes in zahlreiche kleine Bröckel. Dabei wird mit einem Minimum an aufgewendeter Energie ein Maximum an Bröckelung, d.h. der größte Zugewinn an Porenraum erreicht. Die Bruchgrenze (Schrumpfgrenze) wird erreicht und überschritten, wenn bei geringem Wassergehalt die Kohäsion der Bodenteilchen von halbfest in fest übergeht. Der Boden wird dann ein zusammenhängender harter Block. Bei zu fester Konsistenz kann ein Boden nur mit höherem Energieaufwand zerkleinert werden. Er zerbricht beim Pflügen in große Aggregate (Schol- len), die nicht weiter zerbröckeln und eine aufwendige Saatbettbereitung zur Folge haben., Wird ein zu feuchter Boden bearbeitet, steigt die Gefahr der Verdichtung und Verschmierung, so können z.B. beim Pflügen speckige Schwarten ent- stehen. Konsistenzbereiche sind visuell wahrnehmbar! Ein gutes Instrument zur Feststellung der Zustandsform stellt die Finger- probe dar. Tabelle 4 : Konsistenzgrenzen und technologische Eigenschaften des Bodens

BODEN

Wassergehalt Ws Wa steigend Konsistenz fest halbfest plastisch viskos steinhart hart bröckelig zäh weich zähflüssig schwer bearbeitbar krümelnd adhäsiv Bearbeitbarkeit hoher Energiebedarf optimal verdichtungsempfindlich große Kluten bearbeitbar verschmierend mehere Arbeitsgänge Maximum von hoher Energiewand zu Werkzeugverschleiß Arbeitseffekt Befahrbarkeit sehr tragfähig tragfähig begrenzt tragfähig nicht gut befahrbar deutliche Spuren hoher Schlupf tragfähig kaum Spuren Schlupf tiefe Spuren Fahrzeug geringer hoher Rollwiderstand versinkt Rollwiderstand kaum Schlupf Ws Wa Ws = Schrumpfgrenze (Bruchgrenze) Wa = Ausrollgrenze Somit sind der Bearbeitbarkeit von Böden gewisse Grenzen gesetzt. Wie aus Abbildung 11 zu entnehmen ist, lässt ein zunehmender Anteil an Ton- und Feinschluff den Wassergehaltsbereich für eine gute Bearbeitbarkeit immer enger werden, während gleichzeitig die mechanische Belastbarkeit zu, bei zunehmendem Wassergehalt jedoch abnimmt. Besonders bei Tonböden wird der Feuchtebereich zur optimalen Bearbeitung so schnell durchlaufen (Zu- oder Abnahme von ca. 6 - 8 Vol.% Wasser), dass man auch von „Stunden“- oder „Minutenböden“ spricht. Für Sandböden ist der optimale Zeitpunkt der Bearbeitung auf Grund der geringeren Wasserhaltefähigkeit kaum von Bedeutung., Abbildung 11 : Grenzen der Bodenbearbeitung und Belastbarkeit von Böden in Abhängigkeit von der Bodenart 4.7 Verdichtung Verdichtung ist zunächst ein natürlicher Vorgang, der in gewissen Grenzen Verdichtung als natürlicher nicht verhindert werden kann. Jedoch sollten dabei bestimmte Werte nicht Vorgang überschritten werden, da sonst Bodenschadverdichtungen auftreten. Tabelle 5: Grenzwerte der Lagerungsdichte (g/cm³) Körnungsart Ap-Horizont Unterboden Wintergetreide Zuckerrüben S 1,54 - 1,65 lS 1,50 1,48 1,63 sL 1,48 1,46 1,60 lU 1,45 1,40 1,55 uL 1,40 1,35 1,50 T 1,34 1,28 1,42 Die Dichte des Bodens sollte in den einzelnen Bodentiefen verschieden sein: • über dem abgelegten Saatgut locker, um die Wasserverdunstung zu min- dern und einen optimalen Gasaustausch zu ermöglichen • im Bereich der Saatgutablage fester, um einen guten Kontakt zwischen Samen und Boden herzustellen • unterhalb des abgelegten Saatgutes in klimatischen Trockenlagen fester, um den kapillaren Wasseranstieg zum Samen zu erhöhen; in nieder- schlagsreichen Regionen lockerer, um Staunässe im Keimbett zu verhin- dern, In trockenen Jahren ist eine dichtere Lagerung des Bodens von Vorteil. Bei der Setzung des Bodens entstehen aus den weiten Grobporen enge Grobporen. Die dadurch bedingte relative Volumenzu- nahme an Mittelporen führt aufgrund höherer kapillarer Saugspannung zu einem besseren Wasser- haltevermögen, was ein schnelles Austrocknen des Bodens verhindert. In lockeren Böden vollzieht sich hingegen der Trocknungsvorgang über einen intensiven Luftaustausch in den durch Bodenbear- beitung geschaffenen Grobporen erheblich schneller. Umgekehrt ist in feuchten Jahren eine hohe Anzahl an Porenräumen (insbesondere an weiten Grobpo- ren) günstiger, weil diese eine bessere Infiltration ermöglichen und somit ein schnellerer Wasserab- fluss in den Unterboden gewährleistet ist.

Merkmale der Verdichtung sind die engere Lagerung der Bodenteilchen

zueinander und eine Verkleinerung der Grobporen.

Die nachstehende Darstellung zeigt die Auswirkung von Bodenbearbeitung

und Verdichtung auf verschiedenen Böden:

Während bei Sandböden sowohl Verdichtung als auch Bodenbearbeitung

ausschließlich auf den Grobporenbereich einwirken, wird in Schluff- und

Tonböden durch die Verdichtung auch der Mittelporenbereich erfaßt. Da die mechanische Bearbeitungswirkung aber im wesentlichen auf die Grobporen beschränkt ist, resultiert daraus die Forderung, natürliche Kräfte

(Frost, Tiefwurzler) zur Behebung oder Minderung von Verdichtungen im

Mittelporenbereich auszunutzen.

4.7.1 Auflockerung und Verdichtung durch Bodenbearbeitung Porengrößen Grobporen Mittelporen weit eng ← nutzbare Wasserkapazität → Totwasser Funktion Belüftung Wasserhaltung rasche Drainage F.K. W.P. Abbildung 12 : Wirkung von Bodenbearbeitung und Befahrung, Die durch Bodenbearbeitungsmaßnahmen geschaffene Auflockerung der Bodenkrume ist instabil und unterliegt aufgrund der Einwirkung der Schwerkraft (Eigengewicht) und von Niederschlägen der Setzung (Sa- ckungsverdichtung). Besonders in Perioden ohne den bestehenden Schutz einer Vegetationsdecke, von der Ernte bis zum Schließen des Bestandes der Folgefrucht, nimmt die Lagerungsdichte zuvor gelockerter Böden rasch wieder zu. Zudem werden durch die Maßnahmen der Bodenbearbeitung, sowie durch Ernte, Transport und Befahren Lockerungen und Verdichtungen hervorgerufen (s. Abb. 13). Die genannten Maßnahmen können zu verstärkten, mit vielen Nachteilen verbundenen Verdichtungen führen, wofür der Begriff „Bodenschadver- Bodenschadverdichtung dichtung“ neuerdings gebräuchlich ist. Abbildung 13: Veränderung der Trockenrohdichte und des Porenvolumens unter dem Einfluss natürlicher Kräfte und der Bodenbearbeitung im Jahreslauf 4.7.2 Verdichtung durch Befahren Druck und Schlupf der Antriebsräder, aber auch der passiv getriebenen Rä- der sind die heute vorherrschenden Ursachen für tiefreichende Bodenschad- Druck und Schlupf verdichtung (Hauptbodenbearbeitung zum falschen Zeitpunkt!!). Während des Drehvor- ganges der Räder wird Bodensubstanz bewegt und verschmiert, Porenbah- nen werden gebrochen, gegeneinander verschoben, gepresst und zugeschmiert. Im Ergebnis kommt es zu einer Verringerung der Porenkonti- nuität mit der Folge einer deutlich abnehmenden Durchlüftung und einer Zunahme des Oberflächenabflusses., Die folgende Darstellung einer „Druckzwiebel“ veranschaulicht die Druck- belastung des Bodens beim Befahren. Bei hohen Lasten nimmt die Ausdeh- nung der Drucklinien nach unten und zur Seite hin zu. Dagegen wirken bei größerer Kontaktfläche und gleicher Last die Drücke weniger tief, aber auf einer breiteren Fläche in den Boden hinein. Druckzwiebel Drücke von mehr als 0,8 bar sind als problematisch zu bewerten, vor allem wenn sie unterhalb des Bearbeitungshorizontes auftreten, da entstehende Verdichtungen in diesem Bereich nur durch spezielle Maßnahmen wie z.B. mechanische Tiefenlockerung beseitigt werden können. Abbildung 14: Bodendruck unter verschieden schweren Wagen Abbildung 15: Bodendruck unter verschieden breiten Reifen Das Ausmaß der Bodenverdichtung steigt: • mit geringerer Ausgangsdichte des Bodens • mit geringerer Fähigkeit zur Strukturbildung • mit der Häufigkeit des Befahrens • mit dem spezifischen Druck auf den Boden • mit höherer Achslast • mit stärkerer Vibration • mit höherer Bodenfeuchte bei entsprechender Konsistenz, 4.7.3 Auswirkungen von Verdichtungen Tabelle 6 : Auswirkungen von Bodenverdichtungen auf Erosion, Pflanzenwachstum und Energieeinsatz negativ positiv Erosion Wind nach der Bodenbearbeitung u.U. zu gröbere Schollen nach der Boden- feiner Boden bearbeitung sind erosionshemmend Wasser verminderte Infiltrationsrate und dadurch Oberflächenabfluss Bodentemperatur langsamere Erwärmung im Frühjahr 2-3°C höhere Temperaturen unter trockenen und kühlen Bedingungen Wasserhaushalt reduzierte Infiltrationsrate, Stau- etwas höherer Wassergehalt unter nässe, geringerer Lufthaushalt, Re- trockenen Bedingungen, bessere duktionszonen Porenkontinuität Keimung schlechter unter feuchten Bedingun- besserer Boden-Saatgut-Kontakt gen Pflanzenwachstum Mobilität von Stoffen schlechter insbesondere bei Phos- phor und Kalium Wurzelwachstum gehemmt insbesondere bei Knollen- geringere Auswinterung und Wurzelfrüchten Ertrag Geringer bei starken Verdichtungen höher bei abgesetztem Boden insbesondere unter feuchten Bedin- gungen höherer Zugkraftbedarf, größerer geringerer Rollwiderstand und Schlupf; Treibstoffbedarf, Ver- Schlupf Energieeinsatz schleiß und Bodenbearbeitungsauf- wand größer Pflugsohlenverdichtung Die Pflugsohlenverdichtung (Krumenbasisverdichtung) ist ein weit verbrei- tetes Merkmal in unseren Böden. Wie aus Abbildung 16 ersichtlich ist, nimmt das GPV in der Pflugsohle deutlich ab. Das pflanzenverfügbare Wasser bleibt zwar weitgehend erhalten (Mittelporen sind von der Verdichtung nur geringfügig betroffen), aber der Gasaustausch im Pflugsohlenbereich ist nicht mehr gewährleistet. Nieder- schlagswasser kann aufgrund fehlender Grobporen nur noch eingeschränkt infiltrieren mit der Folge von zunehmendem Oberflächenabfluss. Zudem ist ein deutlicher Anstieg des mechanischen Bodenwiderstandes (Abb. 19) zu verzeichnen. (Zur Durchdringung dieses verdichteten Bereiches muss die Pflanze ein erhöhtes Maß an Energie aufwenden!) Bodenverdichtung, Abbildung 16 : Porengrößenverteilung einer Löß-Parabraunerde 4.7.4 Geräte zur Feststellung und Messung von Verdichtungen Bodensonde • ermöglicht über das Wahrnehmen (Ertas- ten) des Eindringwiderstandes die Feststel- lung von Schadverdichtungen (z.B. Pflug- sohle) in Böden • besteht aus einem Metallschaft, an dessen unterem Ende sich ein Kegel von 1cm ∅ befindet Abbildung 17: Bodensonde Penetrometer • misst den Eindringwiderstand zur Messung der Kräfte, welche beim Eindrücken des Gerätes in den Boden auftreten Abbildung 18: Penetrometer, Abbildung 19: Penetrometerwiderstand in Abhängigkeit von der Bodentiefe auf einer degradierten Schwarzerde Der Eindringwiderstand ist in starkem Maße abhängig vom zugrundeliegenden Wassergehalt des Bodens, durch den sich gravierende Schwankungsbereiche bei der Verwendung des Penetrometers ergeben können. Vergleiche von Meßwerten sind daher nur beim Vorhandensein gleicher Wassergehalte zulässig. (Für die landwirtschaftliche Praxis sind diese Geräte gute Hilfsmittel, aufgrund der nicht mit hinreichender Genauigkeit festzustellenden Einflussgrößen jedoch für wissenschaftliches Arbeiten weniger geeig- net).

Bodendrucksonden

• ermöglichen die Messung aktuell erzeugter Drücke bei der Ausführung von Bodenbearbeitungsmaßnahmen. Das mit einem Ballon oder Druck- aufnehmer ausgestattete Gerät wird von der Seite in den Verdichtungs- bereich eingeführt oder vor der Maßnahme in den Boden eingegraben. Abbildung 20: Bodendrucksonde

Abbildung 21: Verschiedene Arten von

Druckaufnehmern 4.7.5 Maßnahmen zur Vermeidung von,

Verdichtungen

• Erhöhung der Bodentragfähigkeit durch strukturschonenden Anbau (Di- rektsaat; nicht wendende Bearbeitung) Ein infolge pflugloser Bodenbearbeitung natürlich dicht gelagerter Boden ist in der obersten Bodenschicht fester und tragfähiger als ein gelockerter Boden, weshalb die erzeugten Bodendrücke im Vergleich mit einem gepflügtem Bo- den eine geringere Wirkung entfalten. • Verringerung des Spurenanteils auf der Ackerfläche durch: - Vergrößerung der Arbeitsbreiten - Zusammenfassung von Arbeitsgängen - strikte Einhaltung von Fahrgassen • Bodendruckverminderung durch Radverbreiterung, z.B. Gitter- und

Zwillingsreifen, Breitreifen (Terrareifen) (Breitreifen mindern die Druckfortpflan-

zung in die Tiefe nur bei gleicher Radlast, eine breitere Fläche wird dabei weniger tief verdich- tet.) • Bereifung und Reifeninnendruck optimieren, z.B. Niederdruckreifen • Verminderung von Achs- und Radlasten • Verwendung von Raupenfahrzeugen auf Gummilaufbändern mit deut- lich niedrigerem Auflagedruck • termingerechte Bearbeitung mit hoher Schlagkraft • Einhaltung der Bearbeitungsgrenzen des Bodens, z.B. kein Befahren bei nassem Boden (Gülleausbringung) • On-Land-Pflügen 4.7.6 Maßnahmen zur Beseitigung von Untergrundverdichtungen 1) biologisch

Mehrjähriger Anbau von Tiefwurzlern (z.B. Luzerne, Kleegras, Zwischen-

fruchtanbau) • Vorteile: bei Leguminosenanbau zusätzlicher N-Gewinn; Förderung stabiler Bodenaggregate • Nachteile: großer Zeitbedarf für die Durchführung; Notwendigkeit spezieller Fruchtfolgen; hohe Saatgutkosten bei Tiefwurzlern; Erfordernis spezieller Bodenverhältnisse und Anbaumaßnahmen für ein gutes Wachstum 2) mechanisch

Mechanische Tiefenlockerung (ca. 30 – 70 cm) mit speziellen, zapfwellen-

getriebenen Geräten (Hubschwenklockerer, Wippscharlockerer, Stechhub- lockerer, Abbruchhublockerer) • Vorteile: rasche und ganzflächige Beseitigung der Untergrundverdichtung • Nachteile: hohe Kosten der Lockerung; verstärkter Humusabbau und damit erhöhte Neigung zur Verschlämmung des tiefgelockerten Bodens; Verschmieren des Unterbodens bei zu nassem Tiefenlockerung mit Boden während der Tiefenlockerung; Risiko schneller Wiederverdichtung (Eine Lockerung Tiefenkalkung und oder Gefügemelioration ist nur von längerer Dauer, wenn sie Spannungszustände herstellt, die anschließendem Anbau dem Einfluss der einwirkenden Kräfte (Bodengewicht, Regeneinfluss, Bearbeitungsbeanspru- von Tiefwurzlern! chung) standhalten. In diesem Zusammenhang ist es wichtig die Strukturstabilität des Bodens durch Kalk- und Humuszufuhr zu verbessern.), Die Aufhebung einer Pflugsohlenverdichtung ist eine schwierige Aufgabe, die nur über einen längeren Zeitraum zu bewältigen ist. Trotz pflugloser Pflugsohlenverdichtung Bearbeitung sind die Verdichtungszonen i.d.R. noch mehrere Jahre nach dem letzten Pflugeinsatz festzustellen. Das sogenannte On-Land-Pflügen erhält zunehmende Bedeutung, weil bei dieser Variante das Schlepperrad nicht mehr in der Furche, sondern an der Oberfläche neben der Furche läuft und damit eine Pflugsohlenverdichtung vermieden wird. Einfache Lockerungswerkzeuge, die am Pflugkörper oder - holm angebaut werden, wie z.B. ein Untergrunddorn können bei flachen Verdichtungshorizonten eingesetzt werden. 4.7.7 Natürliche Kräfte zur Behebung oder Minderung von Verdich- tungen Frost ist eine natürliche Kraft zur Lockerung des Bodens, vor allem tonrei- cher Böden. Einsetzender Frost wirkt auf den im Winter meist wassergesät- tigten Boden von oben nach unten ein. Durch die Volumenzunahme des Wassers bei der Eisbildung wird der Bodenverband gesprengt; zudem plat- zen in Folge von Tauen und Gefrieren Einzelteilchen an den Schollen ab. Dieses Absonderungsgefüge bleibt erhalten sofern das Eis nicht zu flüssi- gem Wasser schmilzt sondern zu Wasserdampf sublimiert (Gefriertrock- Frostwirkung nung). Je öfter Frost- und Auftauphasen aufeinander folgen, desto kleiner sind die gebildeteten Aggregate, d.h. umso besser ist die Ausbildung der Frostgare. Auch bei Frostgare-Einwirkung ist nur über längere Zeiträume die Auflockerung einer Verdichtung zu erwarten. 4.8 Spatendiagnose Die Spatendiagnose ist eine geeignete Methode der Bodenbeurteilung im Feld, die zur Kontrolle der Bodenfruchtbarkeit beitragen kann. Sie ermöglicht die Beurteilung von: • Gefüge • Durchwurzelung • Durchlüftung • Ernterückständen • Röhren (Regenwurmgänge/Regenwürmer) • Porigkeit Zu ihrer Durchführung wird eine typische, pflanzenbewachsene Stelle eines Feldes ausgewählt. Nach der Entnahme des Profilklotzes werden Struktur und Durchwurzelung jeweils von oben nach unten einer gezielten Betrach- tung unterzogen. Am entnommenen Bodenziegel ist der augenblickliche Gare- und Strukturzustand erkennbar. Bereits jetzt kann man eine eventuelle Pflugsohle, Strohmatte oder eingepflügte, unvollständig verrottete Pflan- zenteile wahrnehmen. Durch das vorsichtige Aufreißen des Bodenprofils mit einer Kralle wird die tatsächliche Lagerung der Bodenschichten sichtbar., Es ist deutlich zu erkennen: • wie weit die Gare im Boden reicht • welche Bearbeitungszonen vorhanden sind • welche Bodenbereiche locker sind und welche fester • wo der Boden verdichtet ist • welche Struktur der Boden hat, und welche Gefügeart mit welcher Aggre- gatausprägung vorliegt. Neben der Struktur sind die Wurzeln wichtige Anzeiger für den Zustand des Bodens. Je mehr sie sich verzweigen, je mehr Feinwurzeln und Wurzelhaare sie bilden und je tiefer und dichter sie den Boden durchdringen, desto gesünder sind Bodenstruktur und Bodenleben. Wenige Wurzeln ohne Verzweigungen deuten auf ein schwach entwickeltes Bodenleben infolge von Luftmangel hin. Das Ergebnis der Spatendiagnose besteht nicht aus mehr oder weniger nachprüfbaren Zahlen, sondern aus einer Gesamtbeschreibung und -beurteilung des Bodenfruchtbarkeitszustandes. Ein Schema zur Gefügebeurteilung sowie ein Auswertungsblatt befinden sich im Anhang. Abbildung 22: Ausrüstung für die Spatendiagnose, 5 BEEINFLUSSUNG BODENCHEMISCHER FAKTOREN Während die bodenchemischen Faktoren auf das Pflanzenwachstum direkt wirken, ist die Wirkung auf den Boden und die durch Bodenbearbeitung geschaffene Bodenstruktur eher indirekt. Die seit langer Zeit praktizierte Kalkung ist eine multifunktionelle Maßnahme, die Säuren abpuffert, das Bodenleben intensiviert und als "Bodendüngung" die Struktur verbessert und erhält. 5.1 PH-Wert Die chemischen Eigenschaften eines Bodens werden durch seinen pH-Wert und die Ionenaustauschkapazität bestimmt. Der pH-Wert beeinflusst den Umfang und die Stärke der Bindung einzelner Nährstoffe an Tonteilchen und Huminstoffe und somit auch die Verfügbar- keit der Nährstoffe. Abbildung 23: Verfügbarkeit der Nährstoffe in Abhängigkeit des pH-Wertes, Für unterschiedliche Böden sind unterschiedliche pH-Werte anzustreben. Je höher der Tongehalt eines Bodens, desto höher muss der pH-Wert sein, weil Tonböden eher einer Gefügeverbesserung bedürfen. (siehe pH-Werte des Acker- und Grünlandes Seite 8) Eine pH-Wert Erhöhung fördert zudem die biologische Aktivität im Boden, wirkt dadurch „bodensanierend“, z.B krankheitsmindernd. Als Folge er- höhter Mikroorganismentätigkeit wird vermehrt Humus abgebaut. Damit steht ein höheres Stickstoffangebot aus dem Boden für die Pflanzen bereit. Das alte Sprichwort „Reiche Väter, arme Söhne“ in Verbindung mit starker Kalkdüngung und intensiver Bodenbearbeitung gilt, wenn dadurch die Vor- räte an austauschbarem (pflanzenverfügbarem) Kalium verbraucht und zu- sätzlich Humus (N-Mineralisierung) abgebaut wird. 5.2 Kalkung Folgen einer unterlassenen Kalkung können sein: • Absinken des pH-Wertes • Zerfall der Bodenstruktur • Verschlechterung der Sorptionsverhältnisse • Störung der Huminstoffbildung • verminderter Aufbau von N-reichem, wertvollem Dauerhumus • verminderte biologische Aktivität, somit auch eine geringere Lebendver- bauung • Festlegung/ Auswaschung von Nährstoffen Strukturstabilisierung durch Kalk Sowohl durch Flockung aufgrund des Ca++ als auch durch "Kalkbrücken" werden stabile, verschlämmungsresistente Bodenaggregate gebildet. Vor- aussetzung für die Aggregatbildung ist das Vorhandensein von: • einem Tongehalt von wenigstens 15 % im Boden Die Kalkung von Sandböden hat ausschließlich eine chemische Wirkung, indem z.B. die Verfügbarkeit der Spurenelemente verändert oder die biolo- gische Aktivität erhöht wird, aber keine strukturstabilisierende Wirkung erfolgt., Bei abnehmenden Wassergehalt fällt Calcium als Calciumcarbonat oder –silikat, vorzugsweise an den Kornberührungsstellen, aus und verkittet dadurch die primären Bodenteilchen zu größeren Aggrega- ten. Abbildung 24: Strukturstabilisierung durch Kalk Kalk verkittet Tonteilchen, „verschachtelt“ sie unter Bildung von vielen Primärporen. Ohne Kal- kung liegen die Bodenteilchen unverbunden vor, und können bei Wasserzufuhr dispergieren und sind deshalb leicht verlagerbar. Dadurch kommt es zur Bodenverschlämmung mit der Folge erhöhter Erosionsgefahr. Neben Tonteilchen verkitten be- Abbildung 25: Kartenhausstruktur sonders auch Grobschluffteilchen beim Vorhan- densein von Kalk zu stabilen Aggregaten (Karten- hausstruktur). Abbildung 25: Kartenhausstruktur 5.2.1 Beispiele für verschiedene Arten der Kalkung • Branntkalk (CaO) ist in Wasser sehr leicht löslich. Deshalb ist er eher für schwere Böden geeignet, da auf leichten Böden, die schlecht gepuf- fert sind, die Gefahr einer zu starken pH-Verschiebung besteht. Für den Ökologischen Landbau ist Branntkalk allerdings nicht zugelassen, ebenso wie Carbokalk, einem Abfallprodukt aus der Zuckerindustrie, der in seinen Eigenschaften dem Kohlensauren Kalk ähnlich ist. • Kohlensaurer Kalk (CaCO3) ist schwer wasserlöslich, wirkt deshalb langsamer und ist somit auch für leichte Böden geeignet. • Hüttenkalk (Ca + Mg-Silikate) ist langsam aber nachhaltig wirkend, günstig für „schonende“ Aufkalkung sandiger Böden. • Gips (CaSO4) hat in Bezug auf die Struktur eine ähnlich schnelle Wir- kung wie Branntkalk, wirkt allerdings pH-Wert senkend. Aufgrund sei- ner höheren Löslichkeit kommt es aber auch zu einer schnelleren Aus- waschung. • Beim Einsatz von dolomitischen Düngern erfolgt gleichzeitig eine Versorgung des Bodens mit Magnesium. • Für den Ökologischen Landbau sind noch kalkhaltige Gesteinsmehle mit jedoch sehr unterschiedlichen Kalkgehalten und Algenkalk von Bedeu- tung., Eine Kalkung ist grundsätzlich über das ganze Jahr möglich. Dabei zu be- achten ist allerdings, dass der Boden bei der Ausbringung „trägt“, da sehr Zeitpunkt der Ausbringung große Mengen ausgebracht werden, um die Entstehung tiefer Spuren und Verdichtungen zu vermeiden. Somit ist es günstig eine Stoppelkalkung vor- zunehmen. Zudem eignet sich eine Kalkung auch vor dem Anbau von Hack- früchten oder Leguminosen. Eine Erhaltungskalkung sollte alle drei Jahre erfolgen. Dazu ist es notwen- dig eine regelmäßige Bodenuntersuchung durchzuführen. Die Ermittlung des Kalkbedarfs erfolgt nach der Methode Schachtschabel. Die Bodenprobe wird mit Ca- acetat versetzt und geschüttelt. Dabei werden Ermittlung des Kalkbedarfs alle austauschbaren H- Ionen freigesetzt. Von der sich daraus bildenden Es- sigsäure wird der pH-Wert gemessen. Der Kalkbedarf wird dann anhand einer Umrechnungstabelle abgelesen. Dabei ist die Bezugsbasis CaO/ha wichtig. 1 dt CaO entspricht 1,8 dt CaCO3 Mit der Perkolationsmethode wird die Stabilität der Bodenaggregate be- stimmt. Es wird gemessen, wieviel Wasser in einer bestimmten Zeit durch einen gekalkten Boden hindurchfließt. Eine gute Aggregatstabilität ist vor- handen, wenn das Wasser schnell perkoliert. 5.2.2 Ausbringung und Einarbeitung des Kalkes Bei einer Stoppelkalkung wird zunächst flach eingearbeitet, idealerweise über zwei Arbeitsgänge mit dem Schwergrubber in unterschiedlichen Tiefen (z.B. 10cm und 15cm). Kalk ist an der Oberfläche erwünscht, um Verschlämmungen zu verhindern. Zudem ist aber auch eine homogene Einmischung in die gesamte Krume notwendig, was vor allem für die gefügestabilisierende Wirkung des Kalkes wichtig ist. Danach erfolgt erst der Pflugeinsatz. Würde man sofort nach dem Kalken pflügen, könnte das zur Entstehung sogenannter „Kalknester“ führen. Die Wirkung des Kalkes entfaltet sich erst dann, wenn eine Mindestkon- zentration von Ca-Ionen im Boden vorhanden ist. Somit muss erst der Flockungsschwellenwert von 20 mg Ca/l in der Bodenlösung überschritten werden, um eine flockende, also gefügebildende und -stabilisierende Wir- kung zu erreichen., 6 BEEINFLUSSUNG BODENBIOLOGISCHER FAKTO-

REN

Die biologischen Eigenschaften eines Bodens werden durch jede Form der Bodenbearbeitung direkt beeinflusst. Genügend Feuchtigkeit, Sauerstoff und ein ausreichendes Porenvolumen sind für die Entwicklung der Bodenflora und -fauna erforderlich. Bodenbearbeitung kann das Bodenleben fördern (z.B. durch die Verbesse- rung der Durchlüftung der Krume durch Lockern), aber auch erhebliche Stö- rungen infolge falscher Bodenbearbeitung verursachen (z.B. kann die Bo- denfauna dezimiert oder eine zu tiefe Pflugfurche den belebten Oberboden vergraben und damit die Sauerstoffzufuhr für die Bodenorganismen unter- binden). 6.1 Funktionen der Bodenlebewesen Das Bodenleben (Edaphon) macht von den organischen Bestandteilen des Bodens mit etwa 5% nur einen geringen Teil aus. Ohne die Tätigkeit der Fresser und Zersetzer von toter organischer Substanz könnte dennoch kein fruchtbarer Boden entstehen. Bodenlebewesen • stellen Mineralstoffe für die angebauten Kulturpflanzen bereit und verbessern damit deren Ertrag • verbessern durch die Lebendverbauung die Krümelstabilität • bauen Dauerhumus auf (Humifizierung) • vernichten pflanzenpathogene Keime und Unkrautsamen • erzeugen mehr CO2, was die Assimilation der Pflanzen erhöht • einige haben die Fähigkeit, Luftstickstoff zu fixieren Bodenlebewesen sind also auf die organischen Komponenten des Bodens (Humus) und auf die organische Düngung als Nahrungsquelle angewiesen. Ihre Aktivität ist im Jahreslauf starken Schwankungen unterlegen. Tiefgrei- fend wendende Bodenbearbeitung stellt für die meisten Bodentiere eine ka- tastrophale Änderung ihrer Lebensbedingungen dar, die sich nach Meinung einiger Autoren allerdings schnell von selbst wieder einregeln. Die flach mischende Bodenbearbeitung fördert dagegen die biologische Ak- tivität des Bodens. 6.2 Die Bedeutung des Regenwurmes Besondere Aufmerksamkeit gilt dem Regenwurm. Sein Anteil am Edaphon beträgt ca. 10-12%. Er schafft insbesondere Leitbahnen für Wasser, Luft und Wurzeln(Grobporen), ein stabiles Krümelgefüge und mischt den Boden. Voraussetzungen dafür sind: • ausreichend Futter (tote organische Substanz) auf der Bodenoberfläche • ein warmer, feuchter Boden, Ihre maximale Aktivität haben Regenwürmer im Frühjahr und im Spät- sommer bis Spätherbst, da neben der entsprechenden Witterung (Tem- peratur und Bodenfeuchte) auch genügend „Futter“ z.B. Stoppeln oder gemulchte Zwischenfrucht- Gründüngung vorhanden ist. • ausreichend Kalk im Boden Regenwürmer besitzen sogenannte Kalkdrüsen, benötigen Kalk somit zum Leben. Regenwürmer als Eine intensive Wurmtätigkeit ist für den Landwirt das deutlichste Merkmal Zeichen der Boden- für ein reiches, die Bodenfruchtbarkeit steigerndes Bodenleben. fruchtbarkeit Die Artenvielfalt, Individuenanzahl und die Masse der Regenwürmer nimmt mit steigender Zufuhr an makroorganischer Masse in den Boden und länger andauernder Bodenruhe zu. Die Regenwurmpopulation kann um so größer sein (bis hin zu einem standortbedingten Höchstwert): • je länger der Boden mit einer geschlossenen Vegetationsdecke bedeckt bleibt (sommerjährige überwinternde Feldfrüchte ohne Zwischenfruchtbau < mit Zwischen- fruchtbau; einjähriger Feldfutterbau< mehrjähriger Feldfutterbau < Dauergrünland) • je mehr Erntereste zurückbleiben und nahe der Oberfläche eingemischt werden • je mehr organische Wirtschaftsdünger dem Boden zugeführt werden Als optimal können 50-(150) Regenwurmgänge/m² und 5-40 Regenwür- Anzahl der Regenwürmer mer/m² angesehen werden. Beide Größen sind wertvolle Parameter für die Bodenzustandsbeschreibung. Ein weiterer Parameter ist die Biomasse der Regenwürmer und Mikroorganismen (mikrobielle Biomasse) P=Pflug SG=Schergrubber FG=Flügelschargrubber D=Direktsaat Abbildung 26: Biomasse von Regenwürmern und Mikroorganismen nach langjährig (7-10 Jahre) unterschiedlicher Bodenbearbeitung auf einem Tonschieferverwitte- rungsboden (im konventionellen Landbau) Erläuterung zu Abbildung 26: • Die Aktivität der Mikroorganismen ist im Oberboden (0-10cm) am höchsten, da die entsprechenden Lebensbedingungen (ausreichendes Sauerstoffangebot, über die Vegetationszeit angesammelte leicht abbau- bare Substanz usw.) vorhanden sind. • Bei der Pflugarbeit erfolgt eine Wendung des Oberkrumenbereiches nach unten, die Mikroorganismentätigkeit wird dadurch stark gestört, da sich die Lebensbedingungen entsprechend verschlechtern., • Bei der Arbeit mit dem Grubber wird nur gelockert und nicht gewendet, das Milieu für die Mikroorganismen wird verbessert (z.B. durch Erhö- hung des Sauerstoffangebotes). • Bei der Direktsaat zeigt sich ein deutlich höherer Anteil an Regenwür- mern, da optimale Voraussetzungen zum Leben vorhanden sind, die Mikroorganismenanzahl ist im Vergleich zur Grubberbearbeitung ähn- lich hoch aufgrund der verminderten Eingriffsintensität durch Bodenbe- arbeitung. Weitere Einflüsse von Bewirtschaftungsmaßnahmen auf die Bodenlebewe- sen sind: • Einsatz von Herbiziden, Fungiziden und Insektiziden im konventionel- len Landbau • indirekt bewirkt ein Entfernen der Ernterückstände eine stärkere Tempe- raturschwankung und hat Einfluss auf den Wasserhaushalt des Bodens, direkt wird dadurch die Nahrungsgrundlage für einen Großteil der Bo- denorganismen entzogen 6.3 Humus m: Mineralisierungsrate 1-m: Reproduktionsrate der organischen Bodensubstanz im: Immobilisierungsrate Abbildung 27: Umsatz der organischen Substanz im Boden h: Humifizierungsrate und die damit verbundenen Wirkungen auf chemisch-phy- Abbildung 27 beschreibt schematisch den Umsatz der sikalische Prozesse im Boden organischen Substanz im Boden und sich daraus ergebende Wirkungen auf einige Zustände und Prozesse im Boden. Die umsetzbare organische Substanz im Boden wird im Verlauf der Zeit mit einer variablen Rate m mineralisiert. Die Mineralisierungsrate ist, u.a. von der Größe der Fraktionen an schnell, langsam und kaum umsetzbarer organischer Substanz abhängig. Aus den Endprodukten der Mineralisation (CO2, NH4) kann durch Immobilisierung (Rate m), d. h. zeitweise Festlegung in Organismen und Pflanzen, diese neugebildete organische Masse wieder in die umsetzbare organische Substanz im Boden zurückfließen. Andererseits tragen die frisch abgebaute organische Masse und die Mikroorganismen, die sich davon auch ernähren, zur Lebendverbauung bei. Der im Laufe eines Jahres unzersetzte Rest der umsetzbaren organischen Substanz 1-m findet in der Reproduktion dauerhafter Humusstoffe seinen Einsatz. Mit h ist die Humifizierungsrate gekennzeich- net. (Leicht geändert nach BAEUMER, 1992) Humus beeinflusst vorteilhaft entscheidende fruchtbarkeitsbestimmende Bodenfaktoren: • das Speicherungs- und Transformationsvermögen für Nährstoffe • die Gefügebildung (besonders durch die Verbindung mit Ton ⇒ Ton- Humuskomplex) in Verbindung mit dem Wärme- und Lufthaushalt • die Wasserkapazität • das antiphytopathogene Potential und die gesamte Fähigkeit des Bodens zum Abbau von schädlichen Stoffen Die Bewirtschaftungsmaßnahmen wirken neben anderen Faktoren (wie z.B. Klima, Vegetation, Bodenflora und -fauna des Standortes) entscheidend auf den Gehalt an organischer Substanz und letztendlich auf die Bodenfrucht- Humusspiegel barkeit ein. (Mit zunehmendem Ton- und Feinschluffanteil steigt der Gehalt an organischer Substanz im Boden.) In Abhängigkeit von der Art und Intensität des Bodennutzungssystems stellt sich langfristig ein Gleichgewicht zwischen Mineralisierung und Humifizie- rung ein. Es bildet sich ein standorttypischer Humusgehalt, der sogenannte Humusspiegel, dessen Höhe von der Bewirtschaftungsweise abhängt. Der höchste Gleichgewichtshumusspiegel ist beim mehrjährigen Kleegrasanbau vorhanden. Der Humusgehalt ist nur langfristig zu beeinflussen. Während einer Generation weniger als 0,5 %. Das Mineralisierungspotential kann am besten über das C/N-Verhältnis cha- C/N-Verhältnis rakterisiert werden. Ein enges C/N-Verhältnis ermöglicht eine schnelle Um- setzung der organischen Substanz, was somit im Ackerbau angestrebt wer- den sollte. Bei einem weitem C/N-Verhältnis wird die Mineralisierung deshalb ver- langsamt, weil die Mikroorganismentätigkeit gehemmt wird, da nicht genü- gend Eiweiß-N zum Aufbau ihrer Körpersubstanz zur Verfügung steht. Stickstoff wird demnach vorübergehend in den Mikroorganismenkörpern festgelegt. Es sind: • schnell umsetzbar: proteinreiche Gründüngung, z.B. Ölrettich, Senf oder Phacelia • langsam umsetzbar: Stroh (weites C/N-Verhältnis) • kaum umsetzbar: Lignin, Einarbeitung von Ernterückständen Ein Beispiel für unterschiedlichen Strohabbau zeigt Abbildung 28. Beim Spleißhäcksel ist der Stroh- halm längs zur Faser aufgeschlitzt. Dadurch ist die Schutzschicht zer- stört und die Oberfläche ist größer. Die Mikroorganismen haben da- durch einen leichteren Zugriff. Abbildung 28: Zerkleinerungsgrad des Strohs und Intensität der Einmischung in den Boden Der Art der Einarbeitung des Strohs kommt besondere Bedeutung zu. Wird ein Teil des Strohs eingearbeitet und ein Teil auf der Oberfläche belassen, so erreicht man auf der einen Seite, dass die Bodenorganismen einen besseren Kontakt zur organischen Substanz Stroh haben, da sie an die Bodensubstanz Stroheinarbeitung gebunden sind; auf der anderen Seite bietet das auf der Oberfläche belassene Stroh (Mulchmaterialschicht) Schutz vor Regentropfen und wirkt einer Ver- schlämmung entgegen. ⇒ Es sollte eine flache Einarbeitung erfolgen, so dass die Luftversorgung gewährleistet werden kann, Wärme und Wasser in ausreichendem Maße vorhanden sind. Pflügt man Stroh zu tief ein, können „Strohmatratzen“ entstehen. Die Rotte wird verzögert. Stattdessen tritt eine anaerobe Zersetzung ein, da Sauerstoff nicht ausreichend vorhanden ist. Es entstehen Säuren, wie z.B. Buttersäure und Essigsäure, die den Kalkhaushalt angreifen können oder die Keimung von Samen hemmen. Zudem kann die Strohmatratze eine mechanische Sperre für Wurzeln bilden. 7 BODENBEARBEITUNGSSYSTEME, In diesem Kapitel werden die verschiedenen Bodenbearbeitungssysteme kurz vorgestellt. Zur Ver- tiefung wird auf die Agrartechnik-Vorlesung verwiesen, in der speziell auf die einzelnen Geräte und die mechanischen Unkrautbekämpfungsverfahren eingegangen wird. 7.1 Ziele von Bodenbearbeitungsmaßnahmen • durch Lockern wird der Grobporenanteil erhöht • Wenden kann nach unten verlagerte Tonteilchen oder Nährstoffe em- porbringen, vernichtet unerwünschte Pflanzen durch Lichtentzug (ver- graben), lockert den Boden gleichzeitig • durch Mischen werden Ernterückstände, Pflanzenbewuchs und Dünger auf die gesamte Bearbeitungstiefe verteilt • durch Rückverdichten wird der Bodenschluß zur kapillaren Wassernachlieferung hergestellt • Krümeln hilft ein optimales Saat- und Keimbett zu schaffen 7.2 Wirkung verschiedener Bodenbearbeitungsgeräte Je nach vorgegebenen Einsatzbedingungen und Bodenstruktur haben die verschiedenen Geräte unterschiedliche und zugleich auch mehrere Effekte. Abbildung 29: Wirkung verschiedener Bearbeitungsgeräte, 7.2.1 Zum Pflugeinsatz Der Scharpflug ist heute immer noch das wichtigste Bodenbearbeitungsgerät im feuchtgemäßigten Klimabereich. Insbesondere für den Ökologischen Landbau wird die Frage des Pflugeinsat- zes seit langem diskutiert. Gründe, die für das Pflügen sprechen sind: Im Umgang mit diesem Gerät besteht die größte Erfahrung. Seine wendende Lockerungswirkung vergräbt besonders in unkrautwüchsigen, kühlen Lagen Vorteile des Pfluges aufgelaufenes Ausfallgetreide und Unkrautsamen sicher, gestattet eine gleichmäßige Einarbeitung von organischen Düngern und hinterlässt eine von Ernte- und anderen pflanzlichen Rückständen freie Oberfläche als Vor- aussetzung für die störungsfreie Funktion herkömmlicher Sätechnik. Nachteile des Pflugeinsatzes sind, dass zwar eine von Reststoffen freie Ackeroberfläche geschaffen wird, aber die fehlenden Pflanzenreste an der Nachteile des Pfluges Oberfläche keinen Schutz im Hinblick auf Verschlämmung und Bodenab- trag bieten können. Das Argument des „reinen Tisches“ ist heute in diesem Zusammenhang nicht mehr tragbar. Das entstandene überlockerte Bodengefüge beim Pflügen ist besonders ver- dichtungsgefährdet durch nachfolgendes Befahren. Außerdem besteht die Gefahr der Pflugsohlenbildung! (Dieser kann durch das sognannte On-land Pflügen begegnet werden, da hier das Rad statt in der Furche auf der Feld- oberfläche fährt). Es ergibt sich ein „Teufelskreis“: Bearbeiten – Befahren – Verdichten – Befahren -... Die schockartige Veränderung der Lebensbedingungen für die Bodenflora und -fauna, die Zerstörung der senkrecht verlaufenden Porensysteme, die starke Mineralisierung der organischen Substanz durch die Überlockerung des Bodens und die mögliche Konservierung von Unkraut- und Kulturpflan- zensamen und ein dadurch erhöhter Unkrautbesatz in den Folgejahren u.a.m. sind weitere Nachteile des Pflugeinsatzes. Im Ökologischen Landbau wird der Pflug nach wie vor eingesetzt, aber zum Teil schon mit geänderten Anforderungen, insbesondere einer geringeren Einsatztiefe. Um auch bei geringerer Arbeitstiefe eine gute Wendung zu erzielen ist das richtige Breiten-Tiefen-Verhältnis und die Streichblechform von Bedeutung. 7.2.2 Verschiedene Pflug- und Bauformen und deren Arbeitsweise: Der Streichblechpflug ist das meist eingesetzte Gerät zur Grundbodenbear- beitung. Streichblechpflug Die unterschiedliche Wölbung des Streichbleches wirkt sich auf die Arbeits- effekte Lockerung, Seitentransport, Wendung und Furchenräumung aus. Unter gleichen Bedingungen nehmen Krümelung, Seitentransport und Zug- kraftbedarf von der steilen Kulturform über die Universal- und Wendelform hin zur Schraubenform ab. Neben den Normalkörpern gibt es Streifenkörper, die auf schweren Böden einen geringeren Zugkraftbedarf benötigen, für Sandböden allerdings kaum geeignet sind. Außerdem noch Rautenkörper, welche einen rautenförmigen Rautenpflug, Furchenausschnitt hinterlassen mit breiterer Furchenräumung und kürzerer Bauweise. Zudem gibt es zahlreiche Vorwerkzeuge, die die Arbeit des Pfluges unter- stützen können, z.B. Dungeinleger zum Einlegen von Pflanzenmaterial, Dung oder Ernteresten. Fast für jede Fruchtart hinterlässt der Pflug eine überlockerte Krume, wenn nicht genügend Zeit für eine natürliche Rückverdichtung (durch Nieder- schläge und Setzung) besteht. Deshalb kommt häufig ein Packer zum Ein- satz, um den Boden mäßig zu verdichten, ihn einzuebnen und die Krüme- lung zu verbessern. Die nachfolgende Saatbettbereitung wird dadurch er- leichtert. Alternativen zum Scharpflug sind: Der Zweischichtenpflug wendet den Boden mit einem normalen Pflugkörper in der Oberkrume und lockert ihn durch Anhebung mit einem Meißel oder einem Lockerungsschar in der Unterkrume. Da die Furchenräder des Schleppers auf der oberen Stufe laufen, entstehen weniger tiefe Verdichtun- Zweischichtenpflug gen durch Raddruck und -schlupf, indem durch den folgenden Pflugkörper eventuelle Verdichtungen in der zweiten Schicht wieder aufgebrochen wer- den. Der Parapflug (Lockerungspflug) ist ein streichblechloser Pflug, der speziell Parapflug für die Lockerung von verdichteten, schwer bearbeitbaren Böden entwickelt wurde. Er besitzt schmale Lockerungsschare an den schräg in den Boden eingreifenden Zinken. Eine Änderung des Lockerungseffektes erfolgt durch im unteren Zinkenbereich verstellbar angebrachte Scharplatten, ohne dabei die natürliche Schichtung des Bodens zu stören. Zum Durchschneiden der Pflanzendecke oder von Ernerückständen ist jedem Werkzeug im gleichen Anstellwinkel ein Scheibensech zugeordnet. Da kein Mischen und keine Unterbringung von Pflanzenrückständen erfolgt, muss die nachfolgende Bestelltechnik darauf abgestimmt sein. Außerdem gibt es noch andere Sonderbauarten von Pflügen, die an dieser Sonderbauarten Stelle nur kurz erwähnt werden sollen: Spatenmaschine und Kreiselpflüge, die sich in der Praxis aus verschiedenen Gründen noch nicht durchsetzen konnten. Rotorpflüge und Schwingpflüge werden dagegen häufiger in der Praxis eingesetzt. 7.3 Einteilung der Bodenbearbeitungssysteme Entwicklungen der Bodenbearbeitungstechnik, wissenschaftliche Erkennt- nisse und praktische Erfahrungen führten in den letzten Jahrzehnten zu Fort- entwicklungen der Bodenbearbeitungsverfahren. Es wurden Anstöße gege- ben, gängige Verfahren grundsätzlich zu überdenken oder auch nur in De- tails zu verändern. Neben der Verwendung bekannter Begriffe für Verfahren der Bodenbearbeitung entstanden neue Termini, wobei inhaltliche Über-, schneidungen nicht ausblieben. Zur Begriffsklarheit sollen folgende 3 Begriffe in Zukunft verwendet werden (Empfehlung des KTBL): • Konventionelle Bodenbearbeitung (mit Pflug) • Konservierende Bodenbearbeitung (ohne Pflug) • Direktsaat (ohne Bodenbearbeitung) Abbildung 30: Verfahrenstechnik und Arbeitsschritte für die drei wichtigsten Bodenbearbeitungssysteme 7.3.1 Konventionelle Bodenbearbeitung alljährliche Lockerung auf Krumentiefe mit dem Pflug Pflanzenreste und Unkraut werden eingearbeitet → „reiner Tisch“ als Voraussetzung für den störungsfreien Einsatz herkömmlicher Sätechnik Stoppelbearbeitung: Aufgaben: Auflockern oder Wenden der Bodenoberfläche zur Förderung der Infiltration und Wasserspeicherung und Verminderung des Abflusses Verhinderung von Verdunstungsverlusten durch Zerstören der kapillaren Wasserführung an der Oberfläche Einmischen von Ernterückständen, organischen Düngern und Förderung der Verrottung Vernichtung vorhandener Unkräuter und Schaffung eines Saatbettes für Ausfallgetreide und Unkrautsamen Störung bzw. Vernichtung von Wurzelunkräutern Vorbereitung der Grundbodenbearbeitung, mögliche Geräte: Schälpflug, Schälgrubber, Kreiselgrubber, Scheibenegge, Spatenroll- egge, Fräse Stoppelbearbeitung und Grundbodenbearbeitung müssen aufeinander abge- stimmt sein, z.B. muss nach einer flachen Stoppelbearbeitung, eine tiefe Bearbeitung zur Hauptfrucht erfolgen. Grundbodenbearbeitung (Primärbodenbearbeitung): Aufgaben: tiefgreifende Lockerung bzw. Wendung des Bodens, dadurch Erhöhung des Grobporenanteils Unterbringung von Ernterückständen und organischen Düngern Vernichtung vorhandener Unkräuter, insbesondere der Wurzelunkräuter Schaffung günstiger Voraussetzungen für garefördernde Frostwirkungen Vermeidung von Verschlämmungen und Bodenerosion während des Winters mögliche Geräte: Streichblechpflug ggf. mit Packer, Scheiben-, Kreiselpflug, Spatenma- schine, Schwergrubber Saatbettbereitung (Sekundärbodenbearbeitung): Ziel: Herrichten eines Saatbettes, welches den Anforderungen der jeweiligen Fruchtart entspricht Aufgaben: Homogenisierung und Einebnung der Krume Rückverfestigung der Krume unterhalb der Saattiefe zur Sicherung der Keimwasserversorgung bei zu großer Lockerheit (Bodenschluß) Auflockerung des Saathorizontes bei zu starker Dichtlagerung und Ver- schlämmung während des Winters Krümelung der oberflächennahen Schicht bis zur Saattiefe je nach An- spruch der Folgefrucht mögliche Geräte. Feingrubber, Zinkeneggen, zapfwellenbetriebene Eggen, Wälzeggen, Walzen, Schleppen, 7.3.2 Konservierende Bodenbearbeitung Der Begriff „konservierende Bodenbearbeitung“ wird als Oberbegriff für alle Bodenbearbeitungsverfahren ohne Pflug (außer Direktsaat) vorgeschla- gen und schließt andere Begriffe (7.3.4) wie: reduzierte Bodenbearbeitung, rationelle BB, minimale BB, schichtenerhaltende BB, pfluglose BB oder nicht-wendende BB ganz oder teilweise mit ein. Die konservierende Boden- bearbeitung ist gekennzeichnet durch: Reduzierung der üblichen Intensität der Grundbodenbearbeitung nach Art, Tiefe und Häufigkeit des mechanischen Eingriffs, d.h. lockernde/mischende, aber nicht-wendende Bodenbearbeitung, Verzicht auf den Pflug → Schaffung eines stabilen, tragfähigen Bodengefüges als vorbeugender Schutz gegen Verdichtung durch nachfolgendes Befahren Belassen von Pflanzenresten nahe oder auf der Bodenoberfläche (Mulch) → möglichst ganzjährige Bodenbedeckung über einem intakten Boden- gefüge als vorbeugender Schutz gegen Erosion und Verschlämmung Die Ziele dieser Bewirtschaftungsart sind die Schaffung eines stabilen Bo- dengefüges mit guter Tragfähigkeit durch längere Bodenruhe, wobei die Bearbeitungsintensität dabei reduziert werden soll, indem z.B. soweit wie möglich auf die wendende Arbeit der Geräte verzichtet wird. Da die Pflan- zenreste der Vorfrüchte und Zwischenfrüchte somit nicht untergepflügt und nur leicht an der Oberfläche eingearbeitet werden, entsteht auf der Boden- oberfläche eine Mulchschicht. Dies hat zur Folge, dass die Bodenerosion und –verschlämmung abnehmen, das Bodengefüge stabilisiert und die Be- fahrbarkeit verbessert wird, eine höhere biologische Aktivität und ein höhe- rer Regenwurmbesatz und –aktivität sich einstellt und ein höherer Anteil an senkrechten, wasser- und luftführenden Grobporen mit verbesserter Poren- kontinuität und somit einer besseren Regenverdaulichkeit die Standorteigen- schaften verbessern. (Weitere Vorteile, aber auch offene Fragen siehe Tab. 7). Bei der anschließenden Mulchsaat wird die Saat durch die schützende Mulchdecke in den Boden abgelegt, was aufgrund neuerer technischer Ent- wicklungen problemlos erfolgt. Der sogenannte „reine Tisch“ war eine tech- nische Forderung und ist nicht mehr das Leitbild für eine sorgfältige Boden- bearbeitung. Eine besondere Bedeutung hat die konservierende Bodenbearbeitung bei aufwachsenden Reihenkulturen (z.B. Mais, Zuckerrüben) weil durch die Mulchschicht der Boden nicht mehr über längere Zeit den Einflüssen der Witterung ausgesetzt ist., Tabelle 7 : Vorteile und offene Fragen des Konzeptes der konservierenden Bodenbearbeitung Stichwort Vorteile konservierender Bodenbearbeitung Offene Fragen zur konservierenden Bodenbearbei- tung Bodenart auf auf • kalkreichen Tonböden • nicht quellfähigen Tonböden • gut drainierten Lehmböden • feinsandigen Schluffböden • humusreichen Sandböden • humusarmen Sandböden Standortprobleme • auf flachgründigen, steinreichen Böden • Wo und unter welchen Bedingungen können • einzige, ganzflächige Bodenschutzmaß- höhere Infilrationsraten zum Nährstoffaustrag nahme gegen Erosion führen? • Welches Ausmaß der Lockerung ist tatsächlich • verbesserte Befahrbarkeit beugt notwendig? Krumenverdichtungen vor • kein Aufbau von Unterbodenverdichtun- gen, da bei Verzicht auf Pflugarbeit die „Fahrbahn“ Pflugsohle entfällt • bessere Gefügestabilität verhindert Ver- schlämmungen Bodenruhe • abgesetzte Böden werden von einem konti- • Wo wird die langsame Erwärmung nicht ge- nuierlichen Grobporensystem bis in größere lockerter Bodenzonen im Frühjahr zum kriti- Tiefen durchzogen, das für den notwendi- schen Faktor? gen Gasaustausch sorgt • Anteil der Mittelporen für pflanzenver- fügbares Wasser ist größer • kontinuierlicher Übergang von der Krume zum Unterboden • erhöhter Regenwurmbesatz „reiner Tisch“ • die nichtwendende Bodenbearbeitung hat Anstöße zu Entwicklungen von Bearbei- tungs- und Sätechniken gegeben, die heute Mulchsaaten realisieren lassen (der „reine Tisch“ war keine Forderung der Pflanze, sondern der Technik!) Nährstoffdynamik • Pflugverzicht hat in einem abgestimmten • Wie ist die Düngung auf das zunächst geringere System keine erhöhte N-Düngung zur Folge N-Angebot aus dem Bodenvorrat abzustim- (andere Ergebnisse stammen meist aus Di- men? rektsaatversuchen oder isolierten Geräte- • Welche zukünftigen Düngerapplikationstechni- vergleichen) ken sind erforderlich? • Wie ist die Humus- und Nährstoffanreicherung sowie die pH-Absenkung in den oberen Boden- schichten zu beurteilen? Pflanzenschutz • Unkrautunterdrückung durch Konkurrenz- • Welcher chemische Aufwand ist für die Mulch- druck dichter Zwischenfruchtbestände in saat ohne Saatbettbereitung und zur Bekämp- bestimmten Fruchtfolgen fung von Wurzelunkräutern und Gräsern bei verringerter Bodenbearbeitungsintensität not- wendig? • Wie ist der geringeren Wirkung von Bodenherbiziden infolge des höheren Gehaltes an organischer Substanz in der obersten Boden- schicht entgegenzuwirken? • Wie sind die Auswirkungen konserviernder Bodenbearbeitung auf Krankheiten und Schäd- linge? Ökonomische Bewer- • teilweise erhebliche Einsparung von • Wann steht ausreichendes Datenmaterial für tung Arbeitszeit und Betriebsmittelkosten Praxisbedingungen zur Beurteilung unter- • mehr zur Verfügung stehende Feldar- schiedlicher Bodenbearbeitungskonzepte zur beitstage Verfügung?

Die folgenden älteren Begriffe für Bodenbearbeitungsverfahren würden überwiegend zur

konservierenden Bodenbearbeitung zählen., 7.3.3 Direktsaat („zero- tillage“) Bestellung ohne jegliche Bodenbearbeitung seit der vorangegangenen Ernte Zur Direktsaat werden Zinkenschar- oder Scheibenmaschinen (z.B. Drei- scheibendrillmaschinen) eingesetzt, die Säschlitze öffnen, in die das Saatgut abgelegt wird und anschließend von einer Breitscheibe mit Boden bedeckt wird. Diese Maschinen müssen ein sehr hohes Gewicht aufweisen, um in den Boden eindringen zu können. Wegen des höheren Ertragsrisikos wird dieses Verfahren unter hiesigen Be- dingungen mehrjährig nicht empfohlen. Für die ökologische Landbewirt- schaftung ist dieses Verfahren nicht einsetzbar, da es in der Regel einen ge- zielten Herbizideinsatz erfordert. Im konventionellen Landbau stellt sich aus Sicht des Bodenschutzes die Frage nach möglichen dauerhaften Schäden durch angereicherte chemische Wirkstoffe und deren Abbau- und Umset- zungsprodukten im Boden. 7.3.4 Andere Bezeichnungen für Bodenbearbeitungssysteme In der Vergangenheit haben sich im Laufe der Weiterentwicklung der Bodenbear- beitungsverfahren weitere Bezeichnungen verbreitet, die kurz definiert werden sollen. Diese sind in die drei obengenannten Bodenbearbeitungssysteme einzuord- nen oder enthalten Elemente aus zwei genannten Verfahren 7.3.4.1 Reduzierte Bodenbearbeitung Vermindern von Arbeitsgängen durch Kombination oder Verzicht in allen Arbeitsabschnitten von der Grundbodenbearbeitung bis zur Stop- pelbearbeitung unabhängig von der Wahl des Verfahrens (z.B. mit oder auch ohne Pflug möglich) geringere Eingriffsintensität, z.B. tief lockern - flach wenden. Beispiele für reduzierte Bodenbearbeitung sind Gerätekombinationen. Dabei unterscheidet man: Kombinationen verschiedener Bodenbearbeitungsgeräte und Kombinationen von Geräten für die Bodenbearbeitung und Saat. Beispiel: Bei der Kombination Streichblechpflug mit Nachläufer erreicht man ein mechanisches Verdichten und damit ein rascheres Absetzen des Bodens, die gewünschte Tragfähigkeit für nachfolgende Bearbeitungsgänge und den gewünschten Bodenschluß. Außerdem wird die Bodenoberfläche gekrümelt und für die Nachbearbeitung ist ein geringerer Aufwand erforder- lich. 7.3.4.2 Rationelle Bodenbearbeitung Einschränken der Bodenbearbeitung (einschließlich Befahren) auf ein rationelles, vernünftiges Maß im weitesten Sinne kann für alle Verfahren gelten, z.B. Reduzierung der Bodenbearbeitung auf Null oder Pflügen auf nur 25cm Tiefe, 7.3.4.3 Minimalbodenbearbeitung konsequente Minderung der Bearbeitungsintensität und/ oder Kombina- tion mehrerer Arbeitsgänge Minimalbodenbearbeitung hat zum Ziel, den Aufwand für die Feldbestel- lung zu verringern, indem Einzelarbeitsgänge eingespart werden und damit auch Kosten für die Arbeitserledigung. Durch eine termingerechtere Ar- beitserledigung (mit höherer Schlagkraft) können das Wetterrisiko vermin- dert, aber auch die Arbeitsspitzen abgebaut werden. Außerdem werden Fahrspuren eingespart. Dazu ist es aber erforderlich, beim Einsatz von Maschinen die richtige, zweckmäßige Auswahl (einschließlich größerer Schlepper) zu treffen, damit die An- wendung derartiger Verfahren mit reduziertem Aufwand nicht dahin führen, dass der Boden in seinen physikalischen Eigenschaften nachhaltige Schäden erleidet, das Ertragsniveau sinkt oder Unkrautwüchsigkeit, Schädlinge und Pflanzenkrankheiten zunehmen. Die Verfahren der Minimalbestelltechnik können wie folgt eingeordnet wer- den in: Bestellsaat (zugleich oder nach der Grundbodenbearbeitung) Frässaat (ohne Grundbodenbearbeitung) Direktsaat Als Beispiel für die Frässaat soll das System Horsch etwas erläutert werden: Bei der Frässaat des Systems Horsch wird das Saatgut pneumatisch über eine Schiene hinter der Fräse, in die die Särohre münden und über die der Erdstrom der Fräse geworfen wird, in den Boden geführt. Schwerkraftbe- dingt fällt überwiegend das mineralische Bodenmaterial zuerst nach unten, dann folgen Humusbestandteile und Pflanzenreste (Mulch), die obenauflie- gend eine Schutzwirkung gegen Erosion und Verschlämmung bilden. Die starre Achse des Fräsaggregates und die starre Säschiene passen sich Boden- unebenheiten schlecht an. 7.3.4.4 Schichtenerhaltende Bodenbearbeitung Dieser Begriff wird oft in Verbindung mit ökologischer Bodenbewirtschaf- tung genannt, weil die schichtenerhaltende Bodenbearbeitung u.a. dem Ziel der Schonung des Bodenlebens durch tiefes Lockern und flaches Wenden vergleichsweise nahe kommt. 7.3.5 Andere Einteilung der Bodenbearbeitungssysteme Nach BAUEMER (1992) werden die Bodenbearbeitungssysteme nach dem Grad der Eingriffsintensität unterschieden in: - Lockerbodenwirtschaft (Bodenbearbeitung mit Pflug) - Lockerboden-Mulchwirtschaft - Festboden-Mulchwirtschaft - Extreme Festboden-Mulchwirtschaft (Direktsaat) Diese Nomenklatur ist allerdings wenig verbreitet., 7.3.6 Auswirkungen bei unterschiedlicher Eingriffsintensität Die Auswirkungen der verschiedenen Bodenbearbeitungsverfahren mit abnehmen- der Intensität des Eingriffs der Bearbeitungswerkzeuge zeigt Abb. 31. Abbildung 31: Auswirkungen von Bodenbearbeitungssystemen Jede Änderung eines eingeführten Bewirtschaftungssystems, das zu einem Gleichgewicht geführt hat, bringt unerwartete Folgen mit sich. Daher ist eine gute Beobachtung notwendig, um eventuell Gegenmaßnahmen ergrei- fen zu können. Keinesfalls darf man ein Bodenbearbeitungssystem auf Grund von Problemen in diesem wechseln. Erst wenn die Ursachen von Problemen bei einem Bodenbearbeitungssystem ergründet wurden, kann man das System eventuell ändern. Allerdings gibt es keine Patentlösung in der Bodenbearbeitung: „Es kommt darauf an!“ Im Prinzip gibt es auch keine ungeeigneten Geräte - man kann sie nur richtig oder falsch einsetzen. Ein Bodenbearbeitungssystem muss somit den jewei- ligen Erfordernissen angepasst werden., 8 BODENSCHUTZ Der Boden stellt eine entscheidende und kaum vermehrbare Lebensgrund- lage für die Menschheit dar. Seine Eigenschaften entscheiden über Acker- bau, Viehwirtschaft und forstliche Nutzung in den Landschaften der Erde. Zudem spielt er eine große Rolle für die Bildung und Güte des Grundwas- sers. Sowohl national als auch international ist die Umweltpolitik im Vergleich zur Reinhaltung der Luft und der Gewässer erst spät auf die Schutzwürdig- keit des Bodens aufmerksam geworden. In Deutschland trat nach längerer Diskussion die endgültige Fassung des Bundes-Bodenschutz-Gesetzes am 01.03.1999 in Kraft. Die landwirtschaftliche Bodennutzung wird durch das Bundes-Boden- schutzgesetz sowohl im Sinne der Vorsorge als auch der Gefahrenabwehr angesprochen. Im § 17 wird die gute fachliche Praxis in der Landwirtschaft behandelt. Dazu gehört, dass 1. die Bodenbearbeitung unter Berücksichtigung der Witterung grundsätz- lich standortangepasst zu erfolgen hat, 2. die Bodenstruktur erhalten oder verbessert wird, 3. Bodenverdichtungen, insbesondere durch Berücksichtigung der Bodenart, Bodenfeuchtigkeit und des von den zur landwirtschaftlichen Bodennut- zung eingesetzten Geräten verursachten Bodendrucks soweit wie möglich vermieden werden, 4. Bodenabträge durch eine standortangepasste Nutzung, insbesondere durch Berücksichtigung der Hangneigung, der Wasser- und Windverhält- nisse sowie der Bodenbedeckung möglichst vermieden werden, 5. die naturbetonten Strukturelemente der Feldflur, insbesondere Hecken, Feldgehölze, Feldraine und Ackerterassen, die zum Schutz des Bodens notwendig sind, erhalten werden, 6. die biologische Aktivität des Bodens durch entsprechende Fruchtfolge- gestaltung erhalten oder gefördert werden und 7. der standorttypische Humusgehalt des Bodens, insbesondere durch eine ausreichende Zufuhr an organischer Substanz und Reduzierung der Bear- beitungsintensität, erhalten wird., Die richtige Wahl des Zeitpunktes der Bodenbearbeitung und die Wahl des Bearbeitungssystems können wesentlich zur Erfüllung der im Gesetz for- mulierten Forderungen beitragen. Entsprechend den Leitlinien des Landes Niedersachsen für Ordnungsgemäße Landbewirtschaftung ist eine standortangepasste Bodenbearbeitung auf die folgenden Einflussbereiche abzustimmen: Bodenart/Bodentyp, Bodenfeuchte, Hangneigung, Bearbeitungsgerät, Bear- beitungsintensität, Bearbeitungszeitpunkt Erosionsschutz ist über die Versorgung des Bodens mit Kalk und organi- scher Substanz, durch hangparallele Bodenbearbeitung, eine möglichst grobe Saatbettbereitung und eine möglichst ganzjährig erfolgende Bodenbe- deckung zu gewährleisten. Bodenverdichtungen sollen vermieden werden durch: Regelung des Bodenwasserhaushaltes, Versorgung mit Kalk und org. Sub- stanz, Abstimmung der Bearbeitungstiefe auf Bodenfeuchte und Fruchtart, Vermeidung der Bearbeitung und des Befahrens bei zu feuchtem Boden, Verminderung des Bodendruckes, Gerätekopplung Das neue Bundes-Naturschutzgesetz fordert (§5), dass neben den Vor- schriften des Bundes-Bodenschutz-Gesetzes, die Grundsätze der "guten fachlichen Praxis" zu beachten sind und führt aus: Bei der landw. Nutzung muss die Bewirtschaftung standortangepasst erfol- gen und die nachhaltige Bodenfruchtbarkeit und langfristige Nutzbarkeit der Flächen gewährleistet werden., 9 LITERATURVERZEICHNIS BAUEMER, K. (1992): Allgemeiner Pflanzenbau. UTB 18, Stuttgart BUCHNER, W. und KÖLLER, K. (1990): Integrierte Bodenbearbeitung. Ulmer, Stuttgart DIEPENBROCK, W., ELLMER, F. und LÈON, J. (2005): Ackerbau, Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung. Ulmer, Stuttgart DIERCKS, R. und HEITEFUß, R. (Hrsg.) (1994): Integrierter Landbau. BVL, München HAUG, G., SCHUHMANN, G. und FISCHBECK, G. (1992): Pflanzenproduktion im Wandel. 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DLG Verlags GmbH, Frankfurt a..M. HERMANN, G. und PLAKOLM, G. (1993): Ökologischer Landbau. Österrei- chischer Agrarverlag, Wien HERMANN, H., MEYER-ÖTTING, U. und HOCHREIN, R. (1992): Grundstufe Agrarwirtschaft Band 1. BLV Verlagsgesellschaft, München HENNIG, E. (1994/95): Geheimnisse der fruchtbaren Böden. Organischer Landbau Verlag, Xanten KLAPP, E. (1967): Lehrbuch des Acker- und Pflanzenbaus. Verlag Paul Pa- rey, Berlin und Hamburg KUNTZE, H., ROESCHMANN, G. und SCHWERDTFEGER, G. (1994): Boden- kunde. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart MÜLLER, P. (1985): Grundlagen der Pflanzenproduktion. VEB Deutscher Landwirtschaftsverlag, Berlin NEUERBURG, W. und PADEL, B. (1992): Organisch- biologischer Landbau in der Praxis. BVL Verlagsgesellschaft, München SCHEFFER, F. und SCHACHTSCHABEL, P. (2002): Lehrbuch der Bodenkunde, 15. Aufl.. Spektrum Akad. Verlag, Heidelberg Literaturhinweise zum Thema Bodenschutz: BLUME, H.-P. (Hrsg.) (2004): Handbuch des Bodenschutzes, 3. Aufl.. Ecomed, Landsberg/Lech BEESE, F. (1999): Schutz des Bodens. Koordinierung Monika Frielinghaus; Hans-Rudolf Bork. Economica Verlag Bonn (Umweltschutz: Grundlagen und Praxis, Band 4) Bodenschutz Interaktives Lern- und Informationssystem. Herausgeber Aus- wertungs- und Informationsdienst für Ernährung, Landwirtschaft und Fors- ten e.V. (AID) Bonn, 10 ABBILDUNGS- UND TABELLENVERZEICHNIS Abbildung 1: Zeittafel zur Geschichte des Ackerbaus... 4 Abbildung 2: Die Entwicklung von Haken und Pflug... 5 Abbildung 3: Wirkungswege der Bodenbearbeitung ... 9 Abbildung 4: Gliederung und Ansprache des Makrogefüges im Boden... 10 Abbildung 5: Günstige Bodenstruktur ... 11 Abbildung 6: Ungünstige Bodenstruktur ... 12 Abbildung 7 : Beziehungen zwischen dem Luftgehalt des Bodens bei pF 2 (Feldkapazität) und der Ertragsleistung auf verschiedenen Bodenarten... 14 Abbildung 8: Wurzellängenwachstum als Funktion des O2 - Gehaltes der Bodenluft bei unterschiedlichen Kulturarten (A: Ackerbohnen, M: Mais, G: Gerste) ... 15 Abbildung 9: Wärmehaushalt des Bodens ... 15 Abbildung 10:Bodenaggregate vor und nach der Bearbeitung ... 17 Abbildung 11 : Grenzen der Bodenbearbeitung und Belastbarkeit von Böden in Abhängigkeit von der Bodenart... 19 Abbildung 12 : Wirkung von Bodenbearbeitung und Befahrung ... 20 Abbildung 13: Veränderung der Trockenrohdichte und des Porenvolumens unter dem Einfluss natürlicher Kräfte und der Bodenbearbeitung im Jahreslauf ... 21 Abbildung 14: Bodendruck unter verschieden schweren Wagen ... 22 Abbildung 15: Bodendruck unter verschieden breiten Reifen ... 22 Abbildung 16 : Porengrößenverteilung einer Löß-Parabraunerde ... 24 Abbildung 17: Bodensonde ... 24 Abbildung 18: Penetrometer ... 24 Abbildung 19: Penetrometerwiderstand in Abhängigkeit von der Bodentiefe auf einer degradierten Schwarzerde ... 25 Abbildung 20: Bodendrucksonde... 25 Abbildung 21: Verschiedene Arten von Druckaufnehmern... 25 Abbildung 22: Ausrüstung für die Spatendiagnose... 28 Abbildung 23: Verfügbarkeit der Nährstoffe in Abhängigkeit des pH-Wertes ... 29, Abbildung 24: Strukturstabilisierung durch Kalk...31 Abbildung 25: Kartenhausstruktur...31 Abbildung 26: Biomasse von Regenwürmern und Mikroorganismen nach langjährig (7-10 Jahre) unterschiedlicher Bodenbearbeitung auf einem Tonschieferverwitterungsboden (im konventionellen Landbau) ...34 Abbildung 27: Umsatz der organischen Substanz im Boden und die damit verbundenen Wirkungen auf chemisch-physikalische Prozesse im Boden ...35 Abbildung 28: Zerkleinerungsgrad des Strohs und Intensität der Einmischung in den Boden...37 Abbildung 29: Wirkung verschiedener Bearbeitungsgeräte ...38 Abbildung 30: Verfahrenstechnik und Arbeitsschritte für die drei wichtigsten Bodenbearbeitungssysteme ...41 Abbildung 31: Auswirkungen von Bodenbearbeitungssystemen ...47 Tabelle 1: Schema zur vereinfachten Ansprache der Bodenstruktur im Gelände ..11 Tabelle 2 : Kenngrößen der Bodenverdichtung ...13 Tabelle 3: Richtwerte für optimales Porenvolumen, Luftkapazität und Bodendichte ...13 Tabelle 4 : Konsistenzgrenzen und technologische Eigenschaften des Bodens ...18 Tabelle 5: Grenzwerte der Lagerungsdichte (g/cm³) ...19 Tabelle 6 : Auswirkungen von Bodenverdichtungen auf Erosion, Pflanzenwachstum und Energieeinsatz ...23 Tabelle 7 : Vorteile und offene Fragen des Konzeptes der konservierenden Bodenbearbeitung ...44, 11 ANHANG Schema zur Gefügebeurteilung mittels Spatendiagnose im Feld (nach DIEZ)]
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