Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat – Wege zu...
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Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat – Wege zu einer bodenschonenden und wassersparenden Bewirtschaftung
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt2
Gliederung
• Klimaänderungen am Beispiel Sachsens
• Bodenschonung und –schutz durch angepasste Bodenbearbeitung
• Effizientere Wassernutzung durch angepasste Bodenbearbeitung
• Zusammenfassung und Ausblick
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt3
Prognostizierte Klima- änderungen in Sachsen
Mildere Winter und wärmere Sommer
verstärkte Vorsommertrockenheit
Zunahme der Intensität von Starkregenereignissen
Folgen: - schlechtere Wasserversorgung von Pflanzenbeständen
- mehr Wassererosion,- mehr (lokale) Hochwasserereignisse…
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt4
Jährliche Niederschlägein Deutschland (Bodner 2012)
< 500 mm
500 – 600 mm
600 – 700 mm700 – 800 mm
800 – 900 mm
In Gebieten mit Jahresniederschlag < 650 mm ist Wasserein wichtiger ertragslimitierender Faktor (Bodner 2012)
Niederschläge in Sachsen
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt5
Anpassung der Bodenbearbeitung an den prognostizierten Klimawandel
Vorsorge gegen Bodenerosion durch Wasser.Effizientere Nutzung von Niederschlägen und von Bodenwasser.
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Anpassung der Bodenbearbeitung an den prognostizierten Klimawandel
Vorsorge gegen Bodenerosion durch Wasser.Effizientere Nutzung von Niederschlägen und von Bodenwasser.
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt7 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt
Bodenerosion in SachsenRund 60 % der Ackerflächen (~ 450 Tsd. ha) sind potenziell durch Wassererosion gefährdet.
Rund 20 % der Ackerflächen (~ 150 Tsd. ha) sind potenziell durch Winderosion gefährdet.
↓Erfordernis
↓Vorsorgemaßnahmen gegen Erosion
zum Schutz von Boden und Gewässern
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt8
Wassererosion in Sachsen
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Vorsorge gegen Bodenerosion durch Wasser auf Ackerflächen
Quelle: LfUG 2007
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt10
Relativer Zuckerrübenertragin Abhängigkeit von der Lößmächtigkeit -Versuchsfläche Methau (Sächsisches Lößhügelland) (Niederschläge -> 2002: 886 mm; 2003: 410 mm (10-Jahres- Mittel: 621 mm)
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Senke Unterhang Oberhang Kuppe
Lößmächtigkeit [cm] rel. Ertrag 2002 rel. Ertrag 2003
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Relativer Zuckerrübenertragin Abhängigkeit von der Lößmächtigkeit -Versuchsfläche Methau (Sächsisches Lößhügelland) (Niederschläge -> 2002: 886 mm; 2003: 410 mm (10-Jahres- Mittel: 621 mm)
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100)
Senke Unterhang Oberhang Kuppe
Lößmächtigkeit [cm] rel. Ertrag 2002 rel. Ertrag 2003
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt12 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt
Wassererosion in Sachsen
Foto: Dr. Strobel -LfA
Erosionsschäden außerhalbvon Ackerflächen -> Sediment-
und P-Eintrag in Gewässer
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt1313
Nutzen des Erosionsschutzes
• Erhalt der Ertragsfähigkeit von Ackerflächen.• Kein Verlust von Nährstoffen durch
Bodenabtrag.• Verminderung der Nährstoffbelastung von
Gewässern.• Keine Schäden durch Schlammabspülungen.
Umsetzung gesetzlicher Vorgaben (BBodSchG, EU-WRRL, CC-Regelungen…..)
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt14
Hauptursache der Wassererosion auf Ackerflächen: -> Gehemmte Wasserversickerung durch Oberflächen-
verschlämmung infolge Bodenaggregatzerfall
Bild LfL Bayern
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt15
Konventionelle Bodenbearbeitung mit dem Pflug: Hauptursache für infiltrationshemmende, abfluss- und
erosionsfördernde Bodenverschlämmung
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Wirksamste Maßnahme: Dauerhaft konservierende
Bodenbearbeitung/Direktsaat
Schutz vor Wassererosion
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Effekte der konservierenden Bodenbearbeitung/Direktsaat
•
Stabile, wenig verschlämmende Bodenstruktur durch höhere Krümelstabilität* mit Schutz der Bodenoberfläche durch Mulchbedeckung.
•
Mehr Grobporen durch mehr Regenwürmer.•
Schutz der Grobporen durch Pflugverzicht.
Erosionsmindernder/-verhindernder und infiltrations-fördernder Bodenstrukturzustand zur Anpassung der
Bearbeitung an den Klimawandel
* zusätzlich gefördert durch Kalkung!
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt18
Vergleich verschiedener Parameter nach konventioneller und achtjährig konservierender Bodenbearbeitung bzw. Direktsaat
* Bodenschicht 0 – 5 cm ** Kalkung!
Pflug Konser-vierend Direktsaat
Mulchbedeckung [%] 1 13 77
Humus* [%] 2,0 2,2 2,5
Mikrobielle Biomasse[μg Cmic / g TS Boden]*
415 626 575
Aggregatstabilität [%]** 20 22 25
Regenwürmer [Anzahl · m-2]davon Tiefgräber (L. terrestris]
1254
31237
35829
Makroporen [Zahl · m-2] 264 493 775
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Pflug
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m²]
Pflug
Kons.-
L.
Kons.
Direkt
Regenwürmer (gesamt) Regenwürmer (tiefgrabende Arten)
Regenwurmabundanz in Abhängigkeit von der Bodenbearbeitung
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Wirkungen von Regenwürmern
….sie erzeugen stabileBodenkrümel
….sie erzeugen vielegroße Poren
Verbesserung der Wasserversickerung
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0 500 1.000 1.500
M akroporen > 1m m D urchm esser * m -2
10 cm
20 cm
30 cm
40 cm
Bod
entie
fe
PflugKons. LockerKons.D irekt
Makroporenanzahl in Abhängigkeitvon der Bodenbearbeitung
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt22
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt23
Beregnungsversuche - Versuchsaufbau
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt24 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt| 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt24
0,0
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0,4
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0,8
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Infil
tratio
n[m
m]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Beregnungsminute
PflugKonservierend
Wasserinfiltration und Bodenabtrag auf gepflügter und dauerhaft konservierend bearbeiteter Fläche (Sächsisches Lößhügelland, Regensimulationsversuch, Niederschlag: 38 mm in 20 Minuten)
InfiltrationsratenPflug: 55 %Konservierend: 93 %
BodenabtragPflug: 246 g/m²Konservierend:36 g/m²
P-Austrags-minderung durch kon- servierende Bodenbear- beitung: ~ 90%
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt25
Bodenerosion nach einem Gewitter(Niederschlag: 55 mm/45 min, Sächsisches Lößhügelland)
Dauerhaftkonservierend
↓
Pflugeinsatz(nach 8 Jahren ohne Pflug)
↓
Voraussetzung für gute Infiltration und Erosionsminderung durch konservierende Bodenbearbeitung:
Dauerhafter Pflugverzicht!
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt26
Wassererosion auf konservierend bestellter Maisfläche: Optimierungsbedarf der konservierenden Bearbeitung bezüglich Erosionsschutz im Hinblick auf Klimawandel!
Konventionell Konservierend
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt27 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt
Optimierung von konservierender Bodenbearbeitung hinsichtlich Erosionsminderung: Beispiel Direktsaat zu Mais
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt28
Strip till zu Mais, Rüben, Raps -> Kombination von Direktsaat mit streifenweiser pflugloser Bearbeitung
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt29 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt
Auswirkungen von strip till und Direktsaat zu Mais auf die Bodenerosion durch Wasser –> Wasserinfiltration (Regensimulationsversuch, Körnermais, 38 mm/20 min)
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Beregnungsminute
Infil
trat
ions
rate
(mm
/min
)
Streifenbearbeitungganzflächig bearbeitetDirektsaatPflug (typischer Verlauf)
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt30 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt
Auswirkungen von strip till und Direkt- saat zu Mais auf die Bodenerosion durch Wasser -> Bodenabtrag (Regensimulationsversuch, Körnermais, 38 mm/20 min)
Bodenabtrag
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
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300,00
350,00
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Beregnungsminute
Sedi
men
tabt
rag
(g/m
²) Streifenbearbeitungganzflächig bearbeitetDirektsaatPflug (typischer Verlauf)
Pflug 400 g/m²Strip-till 4 g/m
²
Grubber 40 g/m²
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt31313131
Erosionsminderung durch Grün- streifen sowie Fruchtartenwechsel im Hangverlaufnach Voß et al. 2010
Gewässerrandstreifen
Hangrinnenbegrünung(Grünland, KUP usw.)
Ergänzende Erosionsschutz-Maßnahmen (Auswahl)
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt32
Anpassung der Bodenbearbeitung an den prognostizierten Klimawandel
Vorsorge gegen Bodenerosion durch Wasser.Effizientere Nutzung von Niederschlägen und von Bodenwasser.
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt33
Wasserbedarf von Kulturpflanzen – Transpirationskoeffizient (= Wasserverbrauch zur Erzeugung von 1 kg Trockensubstanz, Literaturangaben)
Fruchtart Transpirationskoeffizienten
[Liter Wasser je kg Trockensubstanz]Kartoffel 250 - 600Zuckerrübe 300 - 450Luzerne/Rotklee 700 – 1.000Raps 600 - 700Weizen 250 - 600Gerste 230 - 500Roggen 350 - 700Hafer 400 - 700Mais 180 - 400
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt34
Wasserbedarf – Beispiel Weizenproduktion (Ehlers 1996)
❙
Wasserbedarf zur Erzeugung von 1kg TM Weizen (in Abhängigkeit des Standorts): ~ 169 - 259 l Wasser
❙
Wasserbedarf zur Erzeugung von 150 dt TM Weizen/ha (~ 75 dt Korn und 75 dt Stroh): 254 - 388 mm Niederschlag
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt35
Zentrale Maßnahme gegen im Jahresverlauf ungleich verteilte Niederschläge sowie geringere Niederschlagsmengen:
Effiziente Wassernutzung durch umfassende Infiltration und Speicherung des Nieder- schlagswassers im Boden.
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt36
Nutzung des Wasserspeichervermögens von Ackerböden in Sachsen
• Speichervermögen eines Ackerbodens im Sächsischen Lößhügelland: ca. 300 - 400 Liter Wasser
• Speichervermögen eines Ackerbodens im Erzgebirge: ca. 50 – 100 Liter
• Speichervermögen eines Ackerbodens in Nordsachsen (sandige Böden): 80 – 100 Liter
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt37
Anpassung an den Klimawandel -> Effiziente Wassernutzung auf Ackerflächen durch:
-> Verminderung des unpro- duktiven Wasserverlustes
-> Verminderung der unproduktiven Verdunstung
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt38
Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat verbessern das Wasserangebot auf Ackerflächen, da:die Mulchbedeckung die unproduktive Verdunstung senkt,bei Niederschlägen das Wasser besser versickert, durch eine intensivere Durchporung der Unterboden besser durchwurzelt und erschlossen wird.
Anpassung an den Klimawandel
-> Effiziente Wassernutzung auf Ackerflächen
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt39
Gemessene Bodenwassergehaltsganglinien konventionell und konservierend bearbeiteter Böden im Lößhügelland (Bodenart Ut4, Bodentiefe 20 cm)
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0,05
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0,15
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Okt
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Juni
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Juli
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Datum
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Pflug 20 cmKonservierend 20 cm
Pflug
Konservierend
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Datum
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt40 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt| 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt40 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt40
Die Umstellung auf dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat ist nicht nur
der Austausch eines Bodenbearbeitungsgerätes.
Es handelt sich um eine Systemumstellung im Acker- und Pflanzenbau, auf die entsprechend
umfassend reagiert werden muss.
Anpassungsbedarf bei Technik und im Acker- und Pflanzenbau!
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt41 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt| 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt41
Technischer Bereich (Auswahl)• Bodenbearbeitungstechnik• Mulch- bzw. Direktsaattechnik
Acker-/pflanzenbaulicher Bereich (Auswahl)• Strohmanagement• Durchwuchs- und Unkraut-/Ungrasmanagement• Krankheits- (z. B. Fusarium) und Schädlingsmanagement (z. B.
Maiszünsler, Schnecken, Mäuse)• Düngungsstrategie und –technik• Fruchtfolgegestaltung
Konservierende Bodenbearbeitung und Direktsaat– Anpassungsbedarf -
Konservierende Bodenbearbeitung - Große Auswahl an Bodenbearbeitungsgeräten
Grubber Kombinationen ScheibeneggenGeräteauswahl nach Erfordernis und Bodenzustand
Arbeitsbild: Flügelschar
Arbeitsbild: Scheibenegge Kuhn Discover 5 cm tief
Beurteilung des Bodengefügezustandes durch Spatendiagnose
Ermittlung der Lockerungsbedürftigkeit (Bearbeitungstiefe und –intensität)
Beurteilung des Bodengefüge- zustandes durch Begutachtung des Wurzelwachstums
Bild: LfL Bayern
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt47
Optimierung des Mähdreschers bei Stroh- und Spreuverteilung
Kontrolle der Häckselqualität (Ziel: 2 –3 cm)Leitbleche müssen auf die verschiedenen Bedingungen abgestimmt werdenHäckselmesser scharf halten und bei Bedarf erneuernGegenschneide richtig einstellen Spreuverteileinrichtung (Standartausstattung!) - auf entsprechende Qualität ist zu achtenangepasste Häckslerumfangs-geschwindigkeit
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt48 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt
-> durch Fruchtfolgegestaltung(Blattfrucht – Halmfrucht – Blattfrucht – Halmfrucht)
ergänzt durch….
Durchwuchs- und Unkraut-/Ungrasmanagement bei dauerhaft konservierender Bodenbearbeitung
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt49 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt
-> durch Fruchtfolgegestaltung(Blattfrucht – Halmfrucht – Blattfrucht – Halmfrucht)
ergänzt durch….
….durch Zwischenfruchtanbau …durch Aussaat ohne Saatbett- bereitung
Durchwuchs- und Unkraut-/Ungrasmanagement bei dauerhaft konservierender Bodenbearbeitung
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt50 | 29. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt
-> durch Fruchtfolgegestaltung(Blattfrucht – Halmfrucht – Blattfrucht – Halmfrucht)
ergänzt durch….
….durch Zwischenfruchtanbau …durch Aussaat ohne Saatbett- bereitung
…durch mechanische/chemische Unkrautbekämpfung
Durchwuchs- und Unkraut-/Ungrasmanagement bei dauerhaft konservierender Bodenbearbeitung
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt51
Strategien gegen Weizendurchwuchs bei konservierender Bodenbearbeitung
Keimförderung von Ausfallweizen durch flach mischende Stoppelbearbeitung sofort nach der Getreideernte (ggf. kombiniert mit Walzengang) mit nachfolgend mechanischer/chemischer Weizenbekämpfung vor der Gerstenaussaat.
Durchwuchsmindernde Fruchtfolgegestaltung:
- z. B. Anbau von Triticale nach Winterweizen,
- Anbau von Sommergetreide nach Winterweizen,
- Anbau von Blattfrüchten nach Winterweizen,
- Winterweizen nach Winterweizen (aber: erhöhte Infektionsgefahr durch DTR-Blattdürre!).
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt52
• Feld- und Feldrandkontrolle/-hygiene (Mähen, Mulchen von Feldrändern).
• Konsequentes Säubern des Mähdreschers vor dem Umsetzen auf andere Ackerschläge (Lohnunternehmer!).
• Fruchtfolgegestaltung (Winterung - Sommerung, Blatt - Halm) und ggf. Bekämpfung der Trespe in der Blattfrucht.
• Flache, keimfördernde Stoppelbearbeitung mit Walze und ggf. Trespenkämpfung mit nichtselektivem Herbizid.
• Bei Trespennestern im Bestand ggf. teilweises Mulchen des Bestandes vor Samenbildung der Trespe.
• Niederhalten der Trespe in Getreidebeständen mit Gräserherbiziden.
Trespenbekämpfung beikonservierender Bodenbearbeitung
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt53
Strategie gegen Fusariumbefall bei konservierender Bodenbearbeitung
Fruchtfolgegestaltung
Rottefördernde Maßnahmen nach Mais (-> Mulchereinsatz!).
Konsequenter Anbau gering anfälliger Weizensorten nach Maisvorfrucht bzw. in Maisfruchtfolgen.
Fungizidbehandlung während Weizenblüte.
Keine Direktsaat von Weizen nach Mais.
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt54
Strategie gegen Maiszünslerbefall bei konservierender Bodenbearbeitung/Direktsaat
Rottefördernde Maßnahmen (-> z.B. Mulchereinsatz) nach Mais
zur Zerstörung der Zünslerhabitate (Maisstengel und –strünke)
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt55
Zur Risikominderung bezüglich Fusariuminfektionen und Zünslerbefall
↓Rotteförderung => nachhaltige
Beseitigung von Fusariuminokulum und Zerstörung von Zünslerhabitaten!
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt56
Schneckenbekämpfung beikonservierender Bodenbearbeitung• Optimales Strohmanagement (Häcksellänge, Verteilung),• Wechsel zwischen Winterung und Sommerung, Abtöten von
Ausfallgetreide und Unkräutern im Herbst (Nahrungsentzug),• Zerquetschen, Verletzen und Verschütten von Schnecken
durch Stoppelbearbeitung mit Grubber, Scheibenegge usw.,• Beseitigung von Hohlräumen durch konsequentes Walzen,• Frostbearbeitung auf Zwischenfruchtflächen (-> Freilegen von
Schnecken und Schneckeneiern mit nachfolgender Frosteinwirkung, Wasserentzug usw.),
• Ausbringen von Branntkalk (z. B. vor der Winterrapsaussaat),• Nützlingsförderung (Laufkäfer!) durch dauerhaft konser-
vierende Bodenbearbeitung,• Schneckenkorneinsatz, ggf. Randbehandlungen.
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt57
Mäusebekämpfung bei konservierender Bodenbearbeitung
Förderung der natürlichen Feinde (Greifvögel usw.),
Störung der Mäuse durch Grubbereinsatz (Arbeitstiefe > 15 cm) zu Winterraps und Wintergetreide bzw. zu Sommerfrüchten nach Feldkontrolle,
gute Strohverteilung sowie sorgfältige Stoppelbearbeitung,
vielgestaltige Fruchtfolge mit häufigem Wechsel zwischen Winter- und Sommerfrüchten mit Abtöten von Ausfall-getreide und -raps sowie Unkräutern im Herbst (Entzug der Futtergrundlage),
Mulchen von Ackerrandstreifen mit Kontrolle angrenzen-der Feldrandbereiche und ggf. Ausbringung von Fraß-giften in Mäuselöcher mit Legeflinte.
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt58
Erträge bei dauerhaft konservierender Bodenbearbeitung (Bodenbearbeitungsversuch Methau im Mittel der Jahre 1998 – 2008)
60
630
75
638
77 66
0
100
200
300
400
500
600
700
Zuckerrüben Winterweizen Wintergerste
Ertr
ag (d
t/ha)
Pflug
Grubber
Bodengefügeschutz -> sichert ein gutes Wurzelwachstum und die Wasserinfiltration -> Gefügeschutz = Bodenschutz und Anpassung an Klimawandel!
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt59
(Bodner 2012)
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt60
Bodengefügeschutz -> Anpassung an Klimawandel!
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt61
Bodengefügeschonende Lösungen
Niederdruckreifen
Bandlaufwerk
Bandlaufwerk
Arbeitsgänge kombinieren
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt62
Bodengefügeschonende Lösungen
Niederdruckreifen
Bandlaufwerk
Bandlaufwerk
Arbeitsgänge kombinieren
Permanente Fahrwege (Leitspuren)
Zwischenfruchtanbau
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt63
NitrataustragsminderungErosionsschutzBodenstrukturschutz und -verbesserung
Konsequenter Zwischenfruchtanbaubei konservierender Bodenbearbeitung/Direktsaat
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt64
Zusammenfassung & Ausblick
Dauerhaft konservierende Bodenbearbeitung (mit strip-till-Verfahren) und Direktsaat bewahren Ackerflächen vor Wasser- und Winderosion. Dies schützt Boden und Gewässer, mindert Hochwasser, sorgt für effiziente Wasser-nutzung (Klimawandel!), senkt die Bodenbearbeitungskosten und schont so wertvolle Ressourcen.Aus diesen Gründen werden in Sachsen bezüglich Erosionsschutz und effizienter Wassernutzung pfluglose Anbauverfahren empfohlen und gezielt gefördert.Die Neuartigkeit des pfluglosen Ackerbaus erfordert die Optimierung der acker- und pflanzenbaulichen Anbaustrategien. Dies erfolgt durch das LfULG in enger Zusammenarbeit mit Landwirten.
| 28. Februar 2012 | Dr. Walter Schmidt65
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Weitere Informationen: http://www.smul.sachsen.de/lfulg