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

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Ein weiterer Wirkungspfad verläuft über die Bodenorganismen: Infolge der andauernden Bodenruhe, der Bedeckung und des permanenten Nahrungsangebots auf der BodenoberSainju et al. (2003) führen hier als weiterer Merkmale die Reduktion der Bodenabträge und die Verbesserung der mikrobiellen Aktivität sowie der organischen Substanz an. Sie bringen dies im Weiteren unmittelbar mit der Sequestrierung von Kohlenstoff und des Treibhausgaspotentials in Verbindung.

Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau fläche werden z. B. anözisch lebende Regenwürmer gefördert, die sich positiv auf die Bodenstrukturierung auswirken (vgl. Tisdall & Oades 1982). Durch die Regenwürmer erfolgt eine intensivere Durchporung des Bodens, woraus sich eine verbesserte Infiltrationsleistung ergibt, und durch die Durchmischung von mineralischen und organischen Bodenpartikeln eine Stabilisierung von Aggregaten.

2.5.3.3 Düngung Im Vergleich zu ungedüngten Varianten führen steigende Erträge zu zunehmenden C-Inputs.

Diese werden als förderlich für die Aggregatstabiliät bewertet (Aoyama et al. 1999, Campbell et al. 2001). Neben diesem Effekt stellt aber auch der Dünger an sich einen direkten C-Input dar. So führt insbesondere die Verwendung von Wirtschaftsdüngern (Stallmist, Gründung usw.) führt dazu, dass mehr organische Substanz in den Boden eingebracht wird, wodurch die Aggregatstabiliät gefördert wird (z.B. Sun et al. 1995, Angers & Carter 1996, Haynes & Naidu 1998, Aoyama et al. 1999).

Beim Vergleich verschiedener Düngungssysteme (organische und mineralische Düngung) konnte nachgewiesen werden, dass mineralisch gedüngte Flächen eine geringere Stabilität aufweisen als vergleichbar organisch gedüngte (Williams & Petticrew 2009). Tejada & Gonzales (2006) testeten in einem 5jährigen Feldversuch die Auswirkungen von BaumwollKompost und Vinasse auf die mikrobielle Biomasse, die Aggregatstabilität und die Bodenabträge. Dazu wurden gestaffelte Mengen der organischen Substanzen ausgebracht (1,7 t ha-1, 5,3 t ha-1und 10,6 t ha-1) und die Versuchsflächen beregnet (60 mm h-1 und 140 mm hDabei hat sich gezeigt, dass die mikrobielle Biomasse und die Aggregatstabilität in den Kompostvarianten mit der Aufwandmenge zunahmen, bei Vinassedüngung hingegen ab. Bei der geringen Regenintensität erzielten die Kompostvarianten Bodenabträge von 95 bis 64 % (sinkend mit steigender Applikationsmenge), die Vinassevarianten hingegen 104 bis 160 % (steigend mit steigender Applikationsmenge) der ungedüngten Variante. Bei höherer Regenintensität blieben dies Abtragsrelationen erhalten, wenngleich auf einem geringeren Niveau.

Als Ursache für diese Wirkungen wird eine aggregatdestabilisierende und erosionsfördernde Wirkung der Vinasse aufgrund deren Inhaltsstoffe angenommen (Tejada & Gonzales 2006).

Mit Bezug auf Haynes & Naidu (1998) und Graham et al. (2002) gehen sie davon aus, dass die hohe Konzentration einwertiger Kation (Na+) und der Gehalt an Fulvinsäure zu einer physico-chemischen Dispersion der Aggregate führt (ebd.). Für die Kompostdüngung wird hingegen eine Förderung der Bodenorganismen angenommen, die zu einer Verbesserung der Aggregatstabilität führt.

Durch die Zufuhr von Wirtschaftsdüngern wird allgemein ein Förderung von Bodenorganismen angenommen, die ihrerseits zur Verbesserung der Bodenstruktur beitragen, die Aggregatstabilität und –bildung fördern und die Infiltration des Bodens erhalten bzw. verbessern (z. B. Dick 1992, Becher & Kainz 1983, Siegrist et al. 1998, Aoyama et al. 1999). Jede Bewirtschaftungspraxis, die eine erhöhte Zufuhr org. Substanzen (Reststoffe, Stallmist usw.) bewirkt, fördert demnach die biologische Aktivität (Dick 1992).

Nach Gilley & Risse (2000) hat aber eine einmalige Stallmistausbringung keinen direkt nachweisbaren Effekt auf den Erosionsprozess (Gilley & Risse 2000). Ramos et al. (2006) demonstrieren hingegen, dass die Applikation von Stallmist und Gülle die Bodenabträge in Beregnungsversuchen kurzfristig senken kann. Gleichzeitig führte die Applikation der Dünger in den Versuchen, im Vergleich zu einer Nullvariante, zu einem Anstieg des Oberflächenabflusses.

Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau In einem kombinierten Versuch mit unterschiedlichen Kompost-Applikationsmengen und der Umstellung des Bodenbearbeitungsverfahrens auf pfluglose Bearbeitung wurde ein linearer Zusammenhang zwischen Applikationsmenge und Aggregatstabilität, ausgedrückt als mittlerer Durchmesser wasserstabiler Aggregate, festgestellt (Whalen et al. 2003). Der Vergleich von konventioneller und pflugloser Bodenbearbeitung zeigte dabei, dass das konventionelle System aufgrund der mechanischen Störungen eine geringe Aggregatstabilität aufwies. Der Komposteinsatz und die Umstellung auf pfluglose Bodenbearbeitung führten insgesamt zu einer signifikanten Verbesserung der Aggregierung des Bodens (ebd.) Die Verwendung organischer Dünger ist jedoch nicht per se als positiv zu bewerten, da auch negative Effekt auf die mikrobielle Biomasse und damit auf die Aggregierung ausgelöst werden können. Verschiedene Autoren haben beispielsweise negative Entwicklungen der Aggregatstabilität nach langjähriger Verwendung von Klärschlamm beschrieben (Tejada & Gonzales 2006). Hier werden die positiven Wirkungen der organischen Substanz durch die negativen der Schwermetalle (Cd, Cr, Hg, Pb, etc.) überdeckt.





Zu ähnlichen Ergebnissen kommen Reganold et al. (1987) beim Vergleich ökologisch und konventionell bewirtschafteter Flächen (s.a. Davis et al. 2001): Die ökologisch bewirtschafteten Flächen wiesen eine höhere mikrobielle Biomasse, Gehalte verschiedener Bodenenzyme (Urease, Phosphatase und Dehydrogenase) und Mengen an Polysacchariden auf. Vor allem die Polysacharide werden hauptsächlich durch Mikroorganismen gebildet und tragen zu einem hohen Maß zur Aggregatstabilisierung bei. Innerhalb der ökologischen Flächen wurde gleichzeitig eine im Mittel um das 2,5-fach höher Population von Regenwürmern ermittelt (ebd.).

Langzeituntersuchungen ( 30 Jahre) zum Einfluss unterschiedlicher Düngungssysteme (Leguminosen, Gründüngung und NPK-Mineraldüngung) auf ausgewählte mikrobielle Eigenschaften des Bodens haben gezeigt, dass leguminosenbasierte Systeme deutlich höhere Anzahlen an Bakterien und Aktinomyceten beinhalten (Bolton Jr. et al. 1985). Neben der höheren Anzahl bzw. Masse wiesen diese aber auch eine signifikant verbesserte Aktivität auf (ebd.). Gleichzeitig wird die Aktivität der mikrobiellen Biomasse direkt mit der Aggregierung des Bodens bzw. der Aggregatstabilität in Verbindung gebracht (Williams & Petticrew 2009).

Beim Vergleich unterschiedlicher Anbausysteme mit organischer, mineralischer und organisch-mineralischer Düngung stellt sich heraus, dass das organische System den besten Effekt auf Regenwürmer, Bodenstruktur und Fruchtbarkeit hat. Das mineralische System wirkt sich demnach vor allem aufgrund eines unzureichenden Nahrungsangebotes negativ auf die Regenwürmer und die Bodenstruktur aus (Blakemore 2000). In Langzeituntersuchungen des Rothampstead-Versuchs wurde die Abnahme der Regenwurmpopulation mit steigender Applikationsmenge der Mineralstickstoffdüngung beobachtet. Im Gegensatz dazu führte die langjährig organische Düngung zu einem Anstieg der Population (Edwards & Lofty 1975, 1982a, 1982b in: Blakemore 2000).

In Folge der Düngung von Stallmistkompost, Rottemist und Gülle kann sich eine signifikant höherer Mykorrhizabesiedlungsgrad (MBG) von Sommerroggen in der StallmistkompostVariante, im Vergleich zum Rottemist oder der Gülle, einstellen (Gollner et al. 2004). Der niedrigere MBG von Sommerroggen in der Güllevariante wird auf den Gehalt an Ammonium (NH4+) in der Gülle und dessen negativen Effekt auf Pilze zurückgeführt.

Marschner (1995 in:

Gollner et al. 2004) beschreiben durch hohe Düngergaben mit Ammonium einen Rückgang Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau in der Aktivität der Symbiose, der durch eine Assimilatunterversorgung der Mykosymbionten ausgelöst wird. Somit wird die stabilisierende Wirkung von Hyphen geschwächt22.

2.5.3.4 Pflanzenschutz Der Pflanzenschutz ist in chemische, physikalische und biologische Maßnahmen zu unterteilen. Das Beikrautmanagement ist hierin ein Bereich, der auf die Regulation unerwünschter, mit den angebauten Fruchtarten um Ressourcen konkurrierender Pflanzen ausgerichtet ist.

Neben direkten Pflanzenschutzmaßnahmen wie z. B. der Applikation von Pflanzenschutzmitteln oder der mechanischen Beikrautbekämpfung sind zusätzlich indirekte Maßnahmen wie das Anbau- und Bodenbearbeitungssystem, die Fruchtfolgegestaltung oder die Förderung natürlicher Regulationsmechanismen zu nennen. In diesem Kontext zeichnet sich der Ökolandbau durch Besonderheiten wie dem Verzicht auf den Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel oder der häufigeren Verwendung mechanischer Maßnahmen zur Unkrautregulierung (z. B. hacken, striegeln, auskämmen) aus. Daraus ergibt sich die Frage, ob diese einen Einfluss im Erosionsgeschehen ausüben und welche Bedeutung sie ggf. aufweisen.

Bisher ist zu den einzelnen Aspekten jedoch nur wenig veröffentlicht.

Die Folgen des Verzichts auf chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel auf Aggregatstabilität und Erosion wurden, so weit bekannt, bisher nicht untersucht. Arden-Clarke & Hodges (1987 a) verweisen jedoch darauf, dass einige Pflanzenschutzmittel schädliche Wirkungen auf die Bodenfauna haben. Mit Bezug zu Graham-Bryce (1977 in: Arden-Clarke & Hodges 1987 a) betonen sie, dass verschiedene Fungizide für Regenwürmer toxisch sind und einige Herbizide zu negativen Effekten bei Invertebraten führen können. In der Folge sind darüber weitere Wechselwirkungen zur Aggregierung oder der Infiltration bis hin zur Erosion denkbar. Es muss darauf hingewiesen werden, dass auch die im Ökolandbau verwendeten Kupferpräparate negative Wirkungen mit sich bringen können. Untersuchungen der Regenwurmpopulationen auf langjährig intensiv mit kupferhaltigen Pflanzenschutzmitteln behandelten Hopfenflächen zeigten einen kompletten Rückgang der Regenwürmer (Filser et al.

1995 in: Papaja & Hülsbergen 2000). Auf mit kupferhaltigen Präparaten behandelten Obstflächen konnte ebenfalls eine deutliche Störung der Regenwurmfauna nachgewiesen werden (Papaja & Hülsbergen 2000).

Üblicherweise werden im Ökologischen Landbau keine chemischen Pflanzenschutzmittel ausgebracht, wodurch das Fehlen potenziell toxischer Wirkstoffe Nahrungsnetze, eine höhere Strukturvielfalt der Bodenmikroorganismen und die biologischen Aktivität gefördert werden (Niggli et al. 2007). Vor diesem Hintergrund wäre ein positiver Effekt der Aggregatstabilisierung zu erwarten. Chemische Pflanzenschutzmittel können nicht nur über die Wirkstoffe, sondern auch über die Trägerstoffe – diese wirken häufig dispergierend - auf die physiko-chemischen Verhältnisse an der Bodenoberfläche einwirken und ev. die Aggregatstabilität senken und somit zu höheren Bodenabträgen führen (Kainz 2007).

Bei all diesen Effekten sind die zeitlichen Dimensionen für Wirkungen weitestgehend unbekannt. Nach Auffassung des Autors werden die aufgeführten negativen Effekte tendenziell eher mittel- bis langfristig von Bedeutung sein.

Anpassung bestehender Methoden zur Abschätzung der Bodenerosion an den Ökolandbau

3 Resümee zum Einfluss des Ökolandbaus auf die Bodenerosion

In den vorangegangen Kapiteln wurden zahlreiche Wirkungsbereiche beschrieben, die erklären können, wie die beobachteten Unterschiede zwischen ökologischen und konventionellen Bewirtschaftungssystemen zustande kommen. Es bleibt festzuhalten, dass die Gesamtwirkung nicht auf einzelne Aspekte reduziert werden kann, sondern von einer Komplexwirkung ausgegangen werden muss (Abb. 7).

Bei der Beschreibung des Erosionsprozesses anhand der ABAG konnte verdeutlicht werden (Kap. 2.3), dass dieser von Größen zum Niederschlag bzw. der Niederschlagscharakteristik (Erosivität), der Topografie (Hanglänge und –neigung), dem Boden (Erodibilität), der Bewirtschaftung und Bodenbedeckung sowie speziellen Maßnahmen zum Bodenschutz abhängig ist.



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