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«FKZ: 06OE256 Projektnehmer: Technische Universität München Lehrstuhl für Ökologischen Landbau und Pflanzenbausysteme Alte Akademie 12, 85350 ...»

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Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau Bullock et al. (1988) weisen allerdings darauf hin, dass die Variabilität der Aggregatstabilität im jahreszeitlichen Verlauf wesentlich deutlich ist, als die Differenzierung in Folge unterschiedlicher Bewirtschaftungen. Mulla et al. (1992) gehen diesbezüglich sogar noch weiter.

Nach ihren Untersuchungen sind selbst bei langfristiger Durchführung unterschiedlicher Bearbeitungsmethoden keine signifikanten Effekte auf die Aggregatstabilität gegeben. Auf Grundlage ihrer Ergebnisse folgern sie, dass es keine direkten Beweise für die Beeinflussung der Erodibilität des Bodens durch konventionelle oder alternative Bewirtschaftungspraxis gibt. Diese Aussagen verdeutlichen, dass die Wirkungen von unterschiedlichen Bodenbearbeitungssystemen in Grundzügen bekannt sind, aber zum Teil noch große Wissensdefizite bestehen (Milgroom et al. 2007). Pauschale Aussagen zu den Wirkungen ökologischer Systeme aufgrund der Bodenbearbeitung sind somit nicht möglich, sondern erfordern die Betrachtung des Systems, das im Betrieb angewandt wird.

2.5.3.2 Kulturen und Fruchtfolgen Neben den direkten Wirkungen der angebauten Fruchtarten über die Bodenbedeckung, werden Modifikation von Bodenmerkmalen bzw. –eigenschaften durch angebaute Fruchtarten beschrieben. Bereits 1956 wurde nachgewiesen, dass die Struktur des Bodens entscheidend von den Fruchtarten beeinflusst wird (Kullmann & Koitzsch 1956). Gramineen sowie mehrjährigen Leguminosen wirken besonders stabilisierend (vgl. Jankauskas & Jankauskiene 2003, Reid & Goss 1981).

Bei einer Acker-Grünland-Wechselwirtschaft („Egartenwirtschaft‚) verändert sich die Aggregatstabilität periodisch, unter Grünlandbewirtschaftung ist eine Zunahme, bei Ackerfrüchten eine Abnahme zu verzeichnen (Haynes & Francis 1993).

In Fruchtfolgen mit Zuckerrüben und Silomais wurden signifikante Abweichungen zwischen den Aggregatstabilitäten der Fruchtfolgen ermittelt (höhere für FF mit Zuckerrübe), ohne das Unterschiede bzgl. der Corg-Gehalte nachzuweisen waren (Diez et al. 1997). Der Einfluss von Fruchtarten auf die Struktur bzw. Aggregierung des Bodens ist offensichtlich von unterschiedlichen Wirkungsmechanismen abhängig: So wirken die Pflanzen auf verschiedene Bodenorganismen wie z.B. Pilze oder die mikrobielle Biomasse, die ihrerseits auf die Bodenaggregate wirken (dos Reis Martins et al. 2009). Neben dieser indirekten Wirkung, können Pflanzen aber auch durch mechanische Effekte den Boden direkt beeinflussen (vgl. Morel et al. 1991 in: dos Reis Martins et al. 2009).

Die Wirkungen des Anbausystems bzw. das Potenzial einer Fruchtfolge zum Erosionsschutz wird von den Eigenschaften und Merkmalen der Furchtarten sowie deren Anteile bestimmt (vgl. Jankauskas & Jankauskiene 2003). Beim Vergleich von konventionellen und ökologischen Produktionssystemen sind diesbezüglich bedeutende Unterschiede vorzufinden: Untersuchungen in Bayern haben gezeigt, dass Fruchtfolgen ökologischer Anbausysteme höhere Anteile an Ackergras- bzw. Kleegrasbeständen und geringe an Reihenfrüchten aufweisen (Auerswald et al. 2003). Auch allgemein wird angenommen, dass ökologische Anbausystem im Mittel eine höhere Anzahl an Fruchtarten, einen geringeren Anteil an Hackfrüchten, einen höheren Anteil an Kleegrasbeständen und eine weitere Verbreitung von Zwischenfrüchten und Untersaaten aufweisen (vgl. Freyer 2003). Fuller et al. (2005) beschreiben als charakteristisch, dass ökologische Betriebssysteme Ackergras integriert haben. Für die USA beziffern Arden-Clarke & Hodges (1987 a) den Umfang von Ackergras in ökologischen Anbausystemen auf 25 – 40 %, wodurch sie die Bodenabträge gegenüber konventionellen Systemen um bis zu 25 % reduziert sehen.

Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau Der Effekt der Anbaustruktur wird meist mit dem Einfluss auf die Bodenbedeckung in Verbindung gebracht. Fruchtarten die eine möglichst schnelle und vollständige Bodenbedeckung erreichen, werden als vorteilhaft (erosionsmindernd), solche mit langsamerer und in Zeiten intensiver Niederschläge lückiger Bedeckung (z.B. Reihenfrüchte wie Mais, Kartoffeln usw.) als nachteilig angesehen. Dieser Bedeckungseffekt wird in der ABAG zusammen mit dem Effekt der Oberflächengestaltung (durch Bodenbearbeitung) im RBA quantifiziert. Hierbei werden Fruchtarten mit einer intensiven Bodenbearbeitung oder –durchmischung aufgrund der (temporären) Minderung der Aggregatstabilität als erosionsfördernd betrachtet.

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Abb. 5: Schematische Darstellung zum Zusammenhang von Bodenbedeckung und erosiven Niederschlägen sowie deren zeitliche Variabilität Während die Verteilung erosiver Niederschläge und die daraus resultierende Eintrittswahrscheinlichkeit standortspezifisch sind, werden die Bodenbedeckung und deren Entwicklung von der Fruchtart und der Standortgüte bestimmt (Auerswald 1993). Innerhalb der ABAG wurden für die Modellierung typische Entwicklungsverläufe von Fruchtarten angenommen und bezüglich der Effekte interpretiert. Diese wurden auf Grundlage idealisierter konventioneller Anbausysteme entwickelt. Wie Kainz (2007) in diesem Zusammenhang beschreibt kann davon ausgegangen werden, dass abweichende Bedeckungsverläufe zwischen konventionellem und ökologischem Anbau von Fruchtarten bestehen. Am Beispiel des Kartoffelanbaus kann dies verdeutlicht werden.





Pflanzkartoffeln im ökologischen Landbau werden häufig vorgekeimt. Ihre Entwicklung ist so um ca. 2 Wochen vorverlegt und die Bedeckung nimmt vergleichsweise schnell zu. Die Endbedeckung wird früher erreicht, ist oft aber geringer als bei stärker gedüngten und damit üppiger wachsenden konventionellen Kartoffeln (Auerswald 1997 in: Stolze et al. 2000). Ab Mitte Juni besteht die Gefahr, dass Phytophthora inf. die Bestände befällt und das Laub vernichtet. Dem ökologischen Landbau steht mit Cu-Verbindungen, die zudem von vielen Landwirten nicht eingesetzt werden, ein wenig wirksames Pflanzenschutzmittel zur Verfügung. Es ist damit zu rechnen, dass die Bedeckung durch das Kartoffelkraut im Juli in Ökokartoffeln stark und u.U. auch sehr schnell abnimmt, während konventionelle Bestände üblicherweise bis Ende August einen hohen Bedeckungsgrad aufweisen. In typischer Weise ist Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau dies in Beständen am Versuchsgut in Scheyern zu sehen (Abb. 6).20 Im Mai sind Ökokartoffeln besser, ab Mitte Juli schlechter geschützt. Dabei ist davon auszugehen, dass besonders der abrupte Rückgang der Bedeckung im Juli typisch für den ökologischen Landbau ist (Kainz 2007).

Abb. 6 Gemessene Bedeckungswerte (Punkte) und Bedeckungsverlauf (Linien) von ökologisch und konventionell angebauten Kartoffeln in Scheyern und die tägliche Eintrittswahrscheinlichkeit erosiver Starkregen nach Auerswald (1996) Heindl (1991) analysiert die Wirkung des Winterweizenanbaus im ökologischen Anbau im Vergleich zum konventionellen an 4 Standorten im Tertiärhügelland Bayerns. Es zeigt sich, dass die Weizenbestände im ökologischen Landbau dünner sind und damit den Boden besonders im Mai und Juni schlechter bedecken und zudem – weil andere Sorten verwendet werden – höherwüchsiger sind und damit die Sekundärtropfen erosionswirksamer sind. Bewertet man diese Wirkungen der Kulturpflanzenbedeckung mittels C-Subfaktoren (ce, Wischmeier 1978), so liegt die Erosionsdisposition im Ökoweizen beim 1,4fachen des konventionellen. Im Ökolandbau ist dagegen die Bedeckung durch lebende oder abgestorbene bodennahe Pflanzen (z.B. Unkräuter) oder sonstige Rückstände (z.B. Reste von Stallmistdünger) höher, so dass sich (nach WEPP; Flanagan 1995, Nearing et al. 1990) eine Reduktion der Erosionsgefährdung auf das 0,74fache des konventionellen Weizenanbaus ergibt.

Werden beide Bedeckungseffekte zusammengefasst, so ergibt sich von März bis zur Ernte im August im Mittel eine Erhöhung der Erosionsanfälligkeit auf 108% des konventionellen Anbaus. Eine vergleichsweise starke Erosionsanfälligkeit der ökologischen Weizenbestände ergibt sich im Mai, der 10% der Jahresregenerosivität aufweist (Tab. 1)(Heindl 1991).

Tab. 1: Durch C-Subfaktoren geschätzte Auswirkung der Bedeckung in Weizenbeständen des ökologischen und konventionellen Landbaus, n. Heindl (1991) und Anteil des Jahres-R-Faktors im jeweiligen Monat

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Die Angaben basieren auf Untersuchungen von zwei Kartoffelbeständen unterschiedlicher Anbausysteme.

Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau In der Studie von Heindl (1991) war die Aggregatstabilität unter ökologisch bewirtschaftetem Weizen im Mittel von 4 Standorten und 6 Zeitpunkten um den Faktor 1,7 höher als unter konventionellem Weizen. Die Stabilität fiel von März bis Mai ab, um dann bis Juli stark anzusteigen. Dieser Effekt war an allen Standorten recht stabil. Heindl (1991) vermutet, dass eine intensive Beschattung zur Ausbildung eine Schattengare und Erhöhung der Aggregatstabilität führt und die niedrigen Bedeckungswerte durch Weizen im Mai das Minimum der Aggregatstabilität nach sich zieht.

Untersuchungen zum Einfluss von Zwischenfrüchten (Vicia villosa R., Trifolium incarnatum L., Secale cereale L.) haben gezeigt, dass diese sowohl die Aggregierung, als auch die Cund N-Pools des Bodens beeinflussen (Sainju et al. 2003). Während die Aggregatstabilität und die C-Pools des Bodens durch nichtlegume Zwischenfrüchte sehr effektiv gesteigert wurde und eine signifikante Verbesserung der Bodenqualität21 erreichet werden konnte, führten die Leguminosen zur Verbesserung labiler Stickstoffpools des Bodens. Aufgrund dieser Ergebnisse halten Sainju et al. (2003) die Kombination von Leguminosen und nichtlegumen Zwischenfrüchten als besonders geeignet, um die Aggregierung und die Bodenqualität zu verbessern. Davis et al. (2001) betonen, dass durch den Zwischenfruchtanbau zahlreiche Aspekte wie die Bodenstruktur und –aggregierung, die Bodenverdichtung usw. beeinflusst werden und ein somit wertvoller Beitrag zur Erosionsverminderung geleistet wird.

Häufig gehen die Wirkungen von Fruchtarten über das Anbaujahr hinaus. Speziell bei Gras-, Klee- oder Kleegrasbeständen wird angenommen, dass die hohe Mengen an hochwertigen, N-reichen Wurzelrückständen und Bestandsabfällen zu einer erhöhten mikrobiologischen Aktivität und letztlich einer besseren Aggregierung der Böden führen. Diese Nachwirkung einer Fruchtart auf den Erosionswiderstand einer Fläche wird Carry-over-Effekt genannt (Kainz 2007, Fiener & Auerswald 2007, Siebrecht et al. 2008, Kainz et al. 2009). Beim mehrjährigen Gras- und Getreideanbau in Litauen wurden Reduktionen der Bodenerosion um 77 bis 81 % ( 50 % Gras-Anteil) bzw. von 21 bis 24 % ( 50 % Gras) nachgewiesen (Jankauskas & Jankauskiene 2003). Der beschriebene positive Carry-over-Effekt wird in der derzeit gebräuchlichen Erosionsabschätzung mit der ABAG lediglich beim Anbau von Kleegras bzw. rasenbildendem Ackerfutter berücksichtigt. Dazu wird der Bodenabtrag im ersten Jahr nach dem Anbau entsprechender Kulturen auf 20 % und im 2. Jahr auf 60 % der ermittelten Bodenabträge reduziert (Wischmeier & Smith 1978). Diese Angaben basieren auf Messwerten, die im Mittleren Westen der USA vor mehreren Jahrzehnten erhoben wurden. Aufgrund dieser Tatsache und der fehlenden Integration des negativen Carry-over-Effektes ist die Berücksichtigung als unzureichend realisiert anzusehen, wodurch die tatsächlichen Wirkungen nur bedingt abgebildet werden können (vgl. Kainz 2007).

Basierend auf Angaben von Reid & Goss (1981) und Tisdall & Oades (1982) gehen Latif et al.

(1992) davon aus, dass Leguminosen die Bodeneigenschaften in Folge der Bereitstellung organischer Substanz und durch die Aktivität der Wurzeln verbessern. Ein weiterer Auslöser für die Nachwirkungen könnte die Förderung von Pilzen sein: So führt der Anbau von Leguminosen zu einem höheren Kolonisationspotenzial für arbusculare Mykorrhiza (Gollner et al.

2004). Nachfolgend angebaute Fruchtarten weisen daher häufig einen höheren Mykorrhizabesiedlungsgrad auf (ebd.). Da Pilzhyphen ebenfalls zur Aggregatstabilisierung beitragen, ist ein entsprechender Effekt der Stabilisierung denkbar, wodurch Bodenabträge reduziert werden können.



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