Ackerbau, Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung

Zum Rückverdichten von übermäßig lockerem Boden dienen Walzen. Diese werden häufig im Frühjahr benötigt, wenn der Boden infolge der Frostwirkung aufgefroren ist und rückverdichtet werden muss, um den erforderlichen Bodenschluss für die Pflanzenwurzeln zu gewährleisten. Dazu dienen Ackerwalzen mit flachwirkender Verdichtung. Als Rauwalzen (Cambridge-, Croskillwalze) bewirken sie gleichzeitig, dass verkrustete oder verschlämmte Bodenschichten aufgebrochen werden. In Kombination mit Eggen wird damit die Durchlüftung der Oberkrume verbessert und die Mineralisation angeregt. Die Rückverdichtung des Bodens ist in der Regel auch nach stark lockernden Bearbeitungseingriffen mit Pflügen erforderlich, insbesondere wenn anschließend rasch wiederbestellt werden soll und nicht genügend Zeit für das natürliche Absetzen des Bodens gegeben ist. Deswegen wird die Saatfurche mit Scharpflügen von Spätsommer bis Frühherbst zur Aussaat von Winterungen stets in Kombination mit Krumenpackern gezogen. Sie sollen den Bodenschluss in der Bearbeitungstiefe wieder herstellen, damit die folgende Saat in ein ausreichend abgesetztes Saatbett erfolgen kann. Schmale, an der Oberfläche keilförmige Speichenräder sind dazu auf Achsen angeordnet und laufen entweder in mehreren Werkzeugreihen hintereinander oder sind mit weiteren Elementen kombiniert, z. B. Krümelwalzen (Foto I-7). Sie sollen möglichst tief in den Boden eindringen, dabei Kluten zerdrücken und größere Hohlräume beseitigen.

Foto I-7 Krumenpacker mit Darstellung des Wirkprinzips (Foto: Winkelmann; Darstellung: Firma Kverneland)

Dieses historisch gewachsene traditionelle System, welches auch als „Konventionelle Bodenbearbeitung“ bezeichnet wird, ist aus ökologischen wie ökonomischen Gründen zunehmend in die Kritik geraten. Dazu trägt unter anderem der Umstand bei, dass der Boden mit hohem Energieaufwand beim Pflügen zunächst stark gelockert wird, um ihn gleich anschließend unter abermaligem Energieaufwand wieder zu verdichten. Alternativ geht es deshalb heute darum, zur Aussaat von Wintergetreide und Winterraps bedarfsgerecht pfluglos zu lockern und damit energiesparend zu wirtschaften. Der Scharpflug wird damit zwar nicht nutzlos, seine Einsatzbreite geht aber deutlich zurück.

Im Zuge der Bereitstellung immer leistungsfähigerer Zugmaschinen sind neben den vielfältigen passiven Bodenbearbeitungsgeräten diverse Arten von aktiv angetriebenen Geräten entwickelt worden. Neben der bereits seit längerem vor allem im gärtnerischen Intensivanbau eingesetzten Bodenfräse sind dies Geräte, welche über die Zapfwelle des Schleppers angetrieben werden und vertikal (Rotoregge) oder horizontal rotierende Werkzeuge (Kreiselegge) besitzen (Foto I-8).

Foto I-8 Kreiselegge mit Zahnpackerwalze (Werksfoto: Firma Amazone)

Oszillierend bewegte Zinken werden in Rütteleggen verwandt. Diese Geräte kommen ausschließlich zur Saatbettbereitung zum Einsatz, wobei sie überwiegend mit Drillmaschinen kombiniert sind, so dass die Aussaat damit in einem Arbeitsgang erledigt werden kann. Allen aktiven Geräten gemeinsam ist ein wesentlich intensiveres Lockern und Mischen des Bodens. Dies kann vor allem auf strukturlabilen Standorten aber auch zum Zerstören des Krümelgefüges mit nachfolgenden Verschlämmungen und Verkrustungen führen. Alle aktiv angetriebenen Geräte können darüber hinaus die Bodenmakrofauna und hier insbesondere flach grabende Regenwurmarten zum Teil erheblich schädigen, wenn sie in Zeiten deren höherer Aktivität wie etwa im Spätsommer oder Frühherbst eingesetzt werden. Der Einsatz dieser Aggregate muss daher sehr sorgfältig abgewogen werden. Von Nachteil im Vergleich zu passiven Geräten ist der größere Energiebedarf, höherer Verschleiß sowie geringere Flächenleistungen aufgrund konstruktiv begrenzter Arbeitsbreiten.

Ein Sonderfall der Bodenbearbeitung ist die Unterbodenlockerung. Zu ihr wird gegriffen, wenn unterhalb des Bearbeitungshorizontes Krumenbasisverdichtungen entstanden sind und beseitigt werden sollen (siehe I-2.1.1, Abb. I-2). Diese sind vor allem auf pleistozänen Standorten verbreitet, kommen aber im Zuge des Einsatzes schwerer Technik zunehmend auch auf allen anderen Standorten, ausgenommen auf reinen Tonböden, vor. Sie stehen unmittelbar unterhalb des Ap-Horizontes mit einer Mächtigkeit von 10 bis 20 cm an und behindern sowohl das Wurzelwachstum der Pflanzen als auch die Wasserbewegung und den Gasaustausch im Profil und sind daher ackerbaulich als sehr ungünstig zu bewerten. Zum Aufbrechen dieser Schichten werden Tieflockerer eingesetzt, die 50 bis 80 cm tief in den Boden eingreifen. Als Werkzeuge dienen starre Zinken, welche denen von Schwergrubbern ähneln, jedoch wesentlich mächtiger ausgelegt und mit größerem Werkzeugabstand (80 bis 100 cm) angeordnet sind. Sie erfordern große Zugkräfte und können nur bei trockenen Bodenbedingungen eingesetzt werden, da sonst im ungünstigsten Fall mehr Schaden als Nutzen entstehen kann (siehe auch I-3.5.1). Die Tieflockerung ist ein gravierender Eingriff in das Bodengefüge, welcher nicht immer zum gewünschten Erfolg führt, denn sie beseitigt nicht die Ursachen von Bodenschadverdichtungen. Diese sind im Bearbeiten und Befahren der Böden mit zunehmend schwererer Technik zu suchen, insbesondere wenn dies unter ungünstigen, vor allem zu feuchten Bodenbedingungen geschieht. Diese Probleme können daher nur langfristig mit darauf abgestellten ackerbaulichen Konzepten gelöst werden. Dazu zählen primär die Verringerung der Lasteinträge durch größere Aufstandsflächen (Breitreifen, Gummibandlaufwerke, Reifeninnendruckregulierung), verringerte Bearbeitungstiefe, insbesondere beim Pflugeinsatz, Onland-Fahren beim Pflügen anstelle des Fahrens in der Furche und Bearbeiten bzw. Befahren nur bei ausreichender Tragfähigkeit des Bodens (siehe I-3.3.4). Darüber hinaus kann der Anbau tiefwurzelnder Fruchtarten wie Luzerne oder Raps zum Auflockern und Stabilisieren des Bodengefüges unterhalb der Ackerkrume beitragen.

Die Erfordernisse der Bodenbearbeitung ergeben sich primär aus den Standortbedingungen und den Fruchtfolgen. Dabei sollen die Anforderungen der jeweiligen Fruchtarten an den physikalisch-mechanischen Bodenzustand bestmöglich erfüllt, Beeinträchtigungen des Bodens infolge von Verdichtungen oder Erosion vermieden und die Kosten niedrig gehalten werden. Um dies alles zu erreichen, müssen die einzelnen Bearbeitungsmaßnahmen systematisch aufeinander abgestimmt werden. Im System der Bodenbearbeitung wird daher unterschieden zwischen den Verfahren der Teilbrachebearbeitung, der Grundbodenbearbeitung und der Saat- und Pflanzbettbereitung (Abb. I-21).

Abb. I-21. Verfahren der Bodenbearbeitung (Ellmer, unveröffentlicht)

Bei der Teilbrachebearbeitung sind die Verfahrensabschnitte Stoppelumbruch und Umbruchfolgebearbeitung zu unterscheiden. Hauptsächlich auf den geräumten Druschfruchtschlägen (Getreide, Körnerleguminosen, Ölfrüchte) ist der Stoppelumbruch die erste Maßnahme nach der Ernte. Dabei wird die oberste Krumenschicht (ca. 5 bis 10 cm) mit Scheibeneggen, Schwergrubbern oder Kombinationsgeräten aus beiden flach abgetrennt sowie gemischt. Dies hat zum Ziel, unproduktive Evaporation durch eine grobporige Sperrschicht einzuschränken und somit die Restfeuchte im Boden zu erhalten und die Rotte von Pflanzenresten, insbesondere von Stoppeln und Stroh, einzuleiten. Damit soll auch zum biologischen Abbau von Krankheitserregern und Schädlingen beigetragen werden. Verlustgetreide sowie Samen von Kulturpflanzen und Unkräutern werden dabei in Keimlage gebracht, können aufwachsen und mit nachfolgenden Bearbeitungsgängen mechanisch bekämpft werden. Außerdem werden Düngemittel, welche auf die Stoppel gestreut wurden (Kalk, P, K, Mg als Grunddüngung) in den Boden eingearbeitet. Alles zusammen verbessert auch die Bearbeitbarkeit und die Krümelfähigkeit des Bodens.

Die erwartete Wirkung der Teilbrachebearbeitung kann nur erreicht werden, wenn der Boden nach dem Umbruch erneut lockernd-mischend bearbeitet wird. Zur Umbruchfolgebearbeitung kommen häufig die gleichen Geräte wie zum Stoppelumbruch zum Einsatz, wobei mit 10 bis 15 cm etwas tiefer gearbeitet wird. In Abhängigkeit vom Bodenzustand und den aufgelaufenen Pflanzengesellschaften können aber auch Feingrubber-Eggen-Kombinationen genutzt werden. Sie reißen unerwünschte Pflanzen im Jugendstadium aus, verschütten sie und können Queckenrhizome auskämmen sowie zum Vertrocknen an der Bodenoberfläche ablegen.

Ist der Anbau von Sommerzwischenfrüchten vorgesehen, kann aus Termingründen und zur Sicherung einer raschen Aussaat auf die Teilbrachebearbeitung verzichtet werden und unmittelbar nach der Körnerfruchternte die Grundbodenbearbeitung folgen. Diese wird in der Regel als pfluglose Grundbodenbearbeitung mit Schwergrubber-Scheiben-Kombinationen durch­geführt. Der Einsatz des Scharpfluges mit kombinierten Krumenpackern ist hingegen schon aus Zeitgründen mit Blick auf eine rasche Bestellung die Ausnahme. Am ehesten ist dies im Ökologischen Landbau gerechtfertigt, wo die bessere unkrautunterdrückende Wirkung des Pfluges gezielt genutzt wird. Das Gleiche gilt für die Grundbodenbearbeitung unmittelbar vor der Bestellung von Wintergetreide, Winterölfrüchten und der Spätsommeransaat von mehrjährigen Futterpflanzen. Ziele sind in beiden Fällen das Auflockern des durch atmosphärische Einflüsse und Befahren mit Ernte- und Transporttechnik verdichteten Bodens und die Einarbeitung von Pflanzenresten. Gegebenenfalls sind auch Mineraldünger oder organische Düngestoffe einzubringen. Die nach vorhergehender Teilbrachebearbeitung aufgelaufenen Unkräuter oder unerwünschten weiteren Pflanzen werden dabei untergearbeitet und als Konkurrenten der Nutzpflanzen beseitigt. Dabei soll das zukünftige Saatbett schon möglichst gut gekrümelt, eingeebnet und rückverdichtet werden, so dass unmittelbar im Anschluss die Saat erfolgen kann. Dazu wird ein fruchtartspezifisch aggregiertes Saatbett benötigt, welches das störungsfreie Ablegen des Saatgutes in der optimalen Tiefe sowie guten Saatgut-Boden-Kontakt gewährleistet.

Wenn im Folgejahr Sommerungen angebaut werden sollen, können etablierte Bestände von Sommerzwischenfrüchten über Winter stehen bleiben. Sie frieren bei Frost ab –7 bis –10 °C ab und bilden eine erosionshemmende Mulchdecke. Wenn nach späträumenden Fruchtarten wie Kartoffeln oder Zuckerrüben keine Winterkultur folgt, bleibt der Boden nach einem flach lockernden Arbeitsgang mit Grubber- bzw. Scheibengeräten über Winter liegen. Hierbei sollen Fahrspuren der Erntetechnik aufgelockert und insgesamt eine möglichst grob strukturierte Oberfläche erreicht werden. Damit wird die Aufnahme der Winterniederschläge begünstigt und die strukturfördernde Wirkung des Frostes insbesondere auf bindigen Böden unterstützt. Von der Möglichkeit, als letzten Arbeitsgang des Jahres eine Herbstfurche mit Scharpflügen zu ziehen, wird heute aus den oben beschriebenen Gründen des Bodenschutzes weitgehend Abstand genommen. Anders stellt sich die Situation jedoch nach Silo- bzw. Körnermais dar. Um die Ausbreitung von Schädlingen wie des Maiszünslers Ostrinia nubilalis einzudämmen, sollen Stoppeln und Pflanzenreste möglichst vollständig in den Boden eingearbeitet werden. Dafür bieten Scharpflüge die besten Voraussetzungen. Aber auch mit nichtwendenden und energetisch günstigeren Grubber-Scheiben-Kombinationen lässt sich dies erreichen. In Gebieten, die als wind- oder wassererosionsgefährdet ausgewiesen sind, muss der Boden aber auch in diesem Fall bedeckt bleiben. Bei allen Entscheidungen zur Bearbeitung für die winterliche Teilbrache muss davon ausgegangen werden, dass dem Schutz vor Erosion das unbedingte Primat vor dem Ordnungsprinzip des „reinen Tisches“ vor Winter einzuräumen ist.

Die Saat- und Pflanzbettbereitung wird entweder mit der Saatfurche kombiniert oder als gesonderter Arbeitsgang durchgeführt. Im letztgenannten Fall umfasst sie die mechanischen Bearbeitungsgänge, welche für die Aussaat oder das Auspflanzen erforderlich sind. Zielstellungen sind das Einebnen, Lockern, Krümeln und erforderlichenfalls Rückverdichten des Bodens, was zum Erreichen einer fruchtartspezifisch optimalen Trockenrohdichte und Aggregatgrößenverteilung im Saatbett führen soll (Tab. I-34).

Auf diese Weise sind ein guter Saatgut-Boden-Kontakt, ausreichende Keimwasserversorgung und letztlich eine hohe Aufgangsrate anzustreben. Außerdem sollen auch bei diesen Maßnahmen Unkräuter bekämpft werden.

3.3.4Bodenbearbeitung und Bodenschutz

Mit der Bodenbearbeitung wird in das komplexe System Boden eingegriffen, um physikalische, chemische und biologische Prozesse im Hinblick auf den Anbau von Kulturpflanzen positiv zu beeinflussen. Dabei bleibt es allerdings nicht aus, dass unerwünschte Nebeneffekte eintreten können. Bodenerosion, Bodenverdichtung, Nährstoffmobilisierung zu unpassenden Zeiten mit nachfolgendem Nährstoffaustrag und Beeinträchtigung des Bodenlebens sind unbeabsichtigte, negative Begleiterscheinungen, die mit der Gestaltung von Bodennutzungssystemen und der dazu durchgeführten Bodenbearbeitung unmittelbar zusammenhängen. Um die Böden für nachfolgende Generationen nachhaltig in ihrer Fruchtbarkeit und ökologischen Leistungsfähigkeit zu erhalten, ist es unerlässlich, Maßnahmen des vorbeugenden Bodenschutzes in die Bodennutzungssysteme zu integrieren und die für die jeweiligen Produktionsverfahren erforderlichen Bearbeitungs- und Bestellsysteme danach auszurichten. Im Hinblick auf den erforderlichen physiklisch-mechanischen Bodeneingriff hat dabei die Regel „So wenig wie möglich und nur so viel wie unbedingt notwendig“ zu gelten.

In Deutschland hat der Gesetzgeber zu diesem Zweck Vorschriften erlassen, welche unter anderem Regeln für die „gute fachliche Praxis“ bei der ackerbaulichen Bodennutzung beinhalten (Bundes-Bodenschutzgesetz vom 17. März 1998 (BGBl. I S. 502), zuletzt geändert 24. Februar 2012).

Diese legen unter anderem fest, dass Bodenabträge durch standortangepasste Nutzung, insbesondere durch Berücksichtigung der Hangneigung, der Wasser- und Windverhältnisse sowie der Bodenbedeckung möglichst vermieden werden. Bodenverdichtungen sollen durch Berücksichtigung der Bodenart, der Bodenfeuchtigkeit und des von den eingesetzten Geräten verursachten Bodendrucks soweit wie möglich verhindert werden. Beim heute fortgeschrittenen Stand der technischen Entwicklung gibt es vielfältige Möglichkeiten, diesen Forderungen nachzukommen. Die Bodenbearbeitungs- und Bestellverfahren werden unter diesem Aspekt in drei Gruppen eingeteilt, deren Verfahrensabschnitte flexibel in die Fruchtfolgen einzuordnen sind (Abb. I-22).

Abb. I-22 Boden­bearbeitungs- und Bestellsysteme (Ellmer et al. 2001)

Dabei wird die herkömmliche (konventionelle) Bodenbearbeitung und Bestellung auf Basis des Scharpfluges von konservierender Bearbeitung und Direktsaat unterschieden. Zwischen diesen Optionen gibt es vielfältige Übergänge, so dass die Verfahren nicht scharf voneinander getrennt werden können. Die Grundgedanken konservierender Bodenbearbeitung sind die Verminderung der Bearbeitungsintensität und der Arbeitstiefe sowie das Belassen von Pflanzen oder Pflanzenresten auf bzw. nahe der Bodenoberfläche. Damit soll sowohl der Bodenverdichtung als auch der Erosion entgegengewirkt werden. Hierbei wird der Scharpflug durch nichtwendende, flach lockernde Werkzeuge (Grubber, Scheibengeräte oder deren Kombinationen) ersetzt. Ein weiterer wichtiger Bestandteil solcher Verfahren ist der Zwischenfruchtanbau zur möglichst lang andauernden Bodenbedeckung. Hierzu werden überwiegend Sommerzwischenfrüchte wie Weißer Senf (Sinapis alba), Ölrettich (Raphanus sativus L. var. oleiformis Pers.) oder Phacelia (Phacelia tanacetifolia) genutzt, die über Winter abfrieren und eine bodenschützende Mulchdecke bilden.

In zunehmendem Maße werden dafür auch Zwischenfruchtgemenge aus Kreuzblütlern, Schmetterlingsblütlern, Korbblütlern, Gräsern und weiteren Arten genutzt. Deren intensive Durchwurzelung in Verbindung mit biologischer Stickstoffbindung wirkt sich sehr günstig auf die Bodenstruktur aus.

Die Bestellung erfolgt dann im Frühjahr in die an der Oberfläche befindlichen oder flach eingearbeiteten Pflanzenreste mit geeigneten Spezialmaschinen als Mulchsaat. Sie sind mit konstruktiv ausgereiften Räum- und Schneidscheiben ausgestattet und ermöglichen störungsfreies Arbeiten sowie die exakte Ablage des Saatgutes in den Boden. Als Direktsaat wird demgegenüber die Bestellung ohne jegliche Bodenbearbeitung nach der vorhergehenden Ernte bezeichnet. Voraussetzung dafür sind Zinkensäschare oder Scheiben, die Säschlitze öffnen, in die das Saatgut abgelegt und anschließend mit Boden bedeckt wird. Unter mitteleuropäischen Standortbedingungen wird dies in jüngerer Zeit teilweise erfolgreich erprobt. Allerdings ist damit häufig ein höheres Ertragsrisiko verbunden, so dass die flächendeckende und dauerhafte Umsetzung fraglich erscheint. Temporär kann die Direktsaat aber bei dafür geeigneten Fruchtfolgepaaren (z. B. Winterraps – Winterweizen; Kartoffeln – Winterroggen) durchaus in die Bodennutzungssysteme integriert werden, wenn die technischen Voraussetzungen in Form von Spezial-Saatmaschinen und Totalherbiziden gegeben sind.

In jüngster Zeit gewinnt das Verfahren der Streifenbearbeitung (Strip-Till oder Strip-Tillage) zunehmend an Bedeutung. Dieses ist ein neues konservierendes Bodenbearbeitungsverfahren und soll die Vorteile der konventionellen Bodenbearbeitung (Ertragssicherheit) und der Direktsaat (Erosionsschutz) verbinden. Beim Strip-Till-Verfahren, welches sich besonders für die Bestellung von Reihenkulturen eignet, wird der Boden nicht ganzflächig gelockert, sondern es werden nur die späteren Saat- bzw. Pflanzstreifen mit Lockerungswerkzeugen bearbeitet. Somit bleiben bis zu zwei Drittel der Fläche unbearbeitet. Das an der Bodenoberfläche verbleibende abgestorbene Pflanzenmaterial der Vorfrucht oder von Zwischenfrüchten wirkt als Schutz vor Bodenerosion und Austrocknung. Das Verfahren erfordert spezielle Maschinen, die für die verschiedensten Bedingungen verfügbar sind (Foto I-9).

Foto I-9 Streifensaat (Werksfoto: ­Firma Amazone)

Der Problemkreis Bodenerosion von ackerbaulich genutzten Flächen durch Wasser oder Wind hat vielfältige Ursachen. Zunehmend größere, einheitlich bewirtschaftete Geländeschläge sowie die Beseitigung von Feldrainen und Schutzzonen bieten dem Wind weite Angriffsflächen. Auch der Anbau spätdeckender Fruchtarten wie Mais und Zuckerrüben leisten der Erosion insbesondere in hängigem Gelände Vorschub, wenn nicht zielgerichtet dagegen vorgegangen wird. Daher sind entsprechende Vorsorgestrategien entwickelt worden, die als integraler Bestandteil der ackerbaulichen Bodennutzung zu verstehen und anzuwenden sind. Der grundlegende Ansatzpunkt zum Vermindern bzw. Vermeiden von Bodenabtrag ist der Grad der Bodenbedeckung (Abb. I-23).

Abb. I-23 Einfluss des Bodenbedeckungsgrades auf den Oberflächenfluss auf Lössboden (Roth et al. 1990, zit. In Keller et al. 1997, S. 269, oben rechts)

Zwischen dem Bodenbedeckungsgrad und dem oberflächigen Wasserabfluss besteht ein kausaler Zusammenhang. Bereits 20% Oberflächendeckung durch lebendes oder abgestorbenes Pflanzenmaterial vermindern den Wasserabfluss in Verbindung mit verbesserter Infiltrabilität etwa um die Hälfte. Je höher und je länger die Bedeckung aufrecht erhalten wird, um so geringer ist die Gefahr von Bodenverlusten.

Im praktischen Ackerbau richten sich vorbeugende Maßnahmen zur Minderung von Bodenabtrag auf ganzflächigen oder auf teilflächenspezifischen Schutz der Ackeroberfläche. Dabei ist davon auszugehen, dass der Bedeckungsgrad um so größer sein muss, je höher die potenzielle Gefährdung ist. Im Falle von Wassererosion, die hauptsächlich beim Ackerbau in Hanglagen zu befürchten ist, muss die Bedeckung zwischen 30 und 70% liegen, wenn Bodenverluste vermieden werden sollen. Mit derartigen Vorgaben können für konkrete Fruchtfolgen unter spezifischen Standortbedingungen erosionsmindernde Bodennutzungsstrategien geplant werden. Am Beispiel des Fruchtfolgepaares Wintergetreide – Zuckerrüben nimmt der Bedeckungsgrad vom konventionellen über das konservierende Bodenbearbeitungs- und Bestellverfahren bis zur Direktsaat stetig zu (Tab. I-35).

Nach konventioneller Bodenbearbeitung mit dem Pflug zur Herbstfurche ist der Bodenbedeckungsgrad zur Zuckerrübensaat gleich Null und steigt bis zur Direktsaat bis auf 100% an. Diese ist jedoch mit großen Risiken bei der Bestandesetablierung verbunden und wird daher nicht empfohlen. Praktisch gut realisierbar sind hingegen Mulchsaaten nach über Winter abfrierenden Sommerzwischenfrüchten (Foto I-9).

Foto I-10 Mulchsaat von Zuckerrüben ohne Saatbettbereitung (Foto: Agroconcept GmbH, Bonn)

Je nach Einarbeitungsgrad der Pflanzenreste bei der Saatbettbereitung im Frühjahr können damit effiziente Bedeckungsgrade erzielt werden. Der Bodenabtrag wird auf diese Weise stark eingeschränkt, was neben dem Reduzieren der Fließgeschwindigkeit des Oberflächenwassers vor allem auf höhere Infiltrationsraten des Wassers in den Boden zurückzuführen ist (Tab. I-36).

Die Ursachen für bewirtschaftungsbedingte Bodenverdichtungen sind hauptsächlich in den ökonomischen Zwängen zur Rationalisierung des Ackerbaus und dem damit verbundenen Einsatz immer leistungsfähigerer, aber auch schwererer Ackerschlepper, Erntemaschinen und Transportfahrzeuge zu suchen. So werden beispielsweise mit Zuckerrüben-Vollerntern im beladenen Zustand je nach Fahrwerkskonstruktion Radlasten von 5 bis zu 10 t auf den Boden gebracht. In Abhängigkeit von der Größe der Aufstandsfläche entsteht daraus ein mehr oder minder großer Kontaktflächendruck (mittlerer Wert aus Radlast, dividiert durch die Kontaktfläche Reifen/Boden), der sich als sogenannte Druckzwiebel bis in den Unterboden fortpflanzen kann (Abb. I-24).

Abb. I-24 Druckfortpflanzung im Boden bei verschiedenen Reifendimensionen (Sommer 1997, zit. in Keller et al. 1997, S. 270)

Die Folge sind Schadverdichtungen, deren Gefügeveränderungen negative Auswirkungen auf die Ertragsfunktion (Pflanzenertrag, Kosten), die Regelungsfunktion (Infiltration, Stoffumsatz) und die Lebensraumfunktion des Bodens (Edaphon) haben.

Ein grundsätzlicher bodenphysikalischer Ansatzpunkt zur Vorbeugung gegenüber schädlichen Bodenverdichtungen besteht darin, die Tragfähigkeit des Bodens zu erhöhen. Diese ist umso größer, je geringer das Porenvolumen ist (Abb. I-25).

Abb. I-25 Allgemeiner Verlauf der Verdichtungskurve (Sommer 1997, zit. in Keller et al. 1997, S. 271)

Das bedeutet, dass ein lockerer Boden mit hohem Porenvolumen schon durch geringen Druck verdichtet wird. Demgegenüber können bei geringerem Porenvolumen und entsprechend größerer Dichte höhere Drücke aufgefangen werden, ohne dass es zu Verdichtungen kommt. Hieraus entsteht im praktischen Ackerbau ein Zielkonflikt, denn gelockerter Boden ist eine wesentliche Voraussetzung für gutes Pflanzenwachstum. Im Hinblick auf das spätere Befahren sind Maßnahmen der intensiven Bodenlockerung wie etwa Pflügen auf volle Krumentiefe jedoch kritisch zu bewerten. Deshalb soll die Lockerung der Ackerkrume bei konservierender Bodenbearbeitung nicht routinemäßig zu jeder Fruchtart erfolgen, sondern nach Art, Tiefe und Häufigkeit im Verlauf der Fruchtfolge variieren. Der Einsatz nichtwendender Geräte bietet dabei die Gewähr, dass das Bodengefüge schonend gelockert wird. Zusätzlich kann durch den Anbau von Zwischenfrüchten, mehrjährigem Ackerfutter und Einordnung von begrünten Rotationsbrachen zur Strukturstabilisierung beigetragen werden.

Für den ungestörten Übergang vom Oberboden in den Unterboden ist die mechanische Belastung der Ackerkrume, der Krumenbasis sowie der darunter liegenden Horizonte von großer Bedeutung. Je lockerer und/oder feuchter der Boden während des Befahrens ist, um so eher drohen Schadverdichtungen. Daher soll der Boden insbesondere im Frühjahr zur Saatbettbereitung und Saat sowie im Herbst, vor allem zur Hackfruchternte, nur im abgetrockneten Zustand befahren werden. Konservierende Bodenbearbeitung mit schonender und fruchtartspezifischer Lockerung bietet hierfür Vorteile.

Der Kontaktflächendruck ist bestimmend für die Bodenbeanspruchung nahe der Bodenoberfläche während des Befahrens. Über den Bodendruck in tieferen Schichten entscheidet die Radlast. Diesen Bodendruck gilt es somit in Grenzen zu halten. Ein praktikabler Ausweg zur Reduzierung des Kontaktflächendruckes und damit auch zur Minderung der Tiefenwirkung ist die Vergrößerung der Aufstandsfläche. Dazu bieten sich Zwillingsbereifung an Schleppern für das Befahren zur Saatbettbereitung an. Außerdem werden zunehmend Zug- und Erntemaschinen mit Gleisbandlaufwerken entwickelt und eingesetzt. Diese sind zwar teurer als herkömmliche Radfahrwerke, aber sehr effektiv zur Vermeidung von Schadverdichtungen. Bei Radfahrwerken sollen ausschließlich Radialreifen anstelle von herkömmlichen Diagonalreifen eingesetzt werden, da sie bei größeren Luftvolumina niedrigere Reifeninnendrücke und damit größere Aufstandsflächen zulassen. Mittels Reifeninnendruck-Regelanlagen ist es möglich, den Druck an die unterschiedlichsten Bedingungen (Straße, Acker trocken, Acker feucht) anzupassen. So werden zum Zeitpunkt der Bestellung auf lockerem Boden < 1 bar und zur Ernte auf abgesetztem Boden < 2 bar gefordert. Als Richtwert für bodenschonendes Befahren werden 0,5 bar angegeben.

Ein wesentlicher Aspekt des Bodenschutzes ist die Erhaltung bzw. besser noch die Förderung der bodenbiologischen und insbesondere der makrofaunistischen Aktivität. Auch hierfür ist die Wahl von standort- und fruchtfolgespezifischen Bearbeitungsstrategien ein wesentlicher Ansatz. Artenvielfalt, Abundanz und Biomasse von Regenwürmern sind herausragende Indikatoren für die Wirkungen der Bodenbearbeitung auf das Edaphon. Durch den fortdauernden Pflugeinsatz werden die Populationen im Allgemeinen beeinträchtigt, insbesondere wenn artenarme Fruchtfolgen praktiziert werden, in denen nur wenig leicht abbaubare organische Primärsubstanz anfällt. Demgegenüber entwickeln sie sich nach flacher, nichtwendender Bearbeitung deutlich besser und erreichen bei weitgehender Bodenruhe unter Direktsaaten die höchsten Abundanzen. Damit einher geht die Zunahme des Humusgehaltes in der Oberkrume sowie der mikrobiellen Biomasse. Verminderte Bodenbearbeitungsintensität führt also zu deutlich erhöhter bodenbiologischer Aktivität und erfüllt somit eine wichtige Forderung des Bodenschutzes (Tab. I-37).

Bei der Wahl und Gestaltung von standortangepassten Bodennutzungssystemen müssen alle dargestellten Aspekte im Hinblick auf bodenschonende und bodenschützende Bearbeitung integriert werden, was stets die Suche nach dem jeweils machbaren Kompromiss bedeutet.

Die Verbesserung des Bodenschutzes zur Verminderung bzw. Vermeidung von Erosionen und Bodenverdichtungen sowie zur Erhöhung der biologischen Aktivität durch Reduzierung der Bearbeitungsintensität kann allerdings auch unerwünschte Wirkungen auf Wachstum, Entwicklung und Ertragsbildung von Nutzpflanzenbeständen haben. So muss vor allem bei anspruchsvollen Fruchtarten wie Winterweizen, Wintergerste oder Zuckerrüben eine geringere Ertragsstabilität kalkuliert werden. Diese nimmt mit abnehmender Standortgunst zu, so dass das Risiko von Mindererträgen bei der Wahl der Bearbeitungssysteme in die Kalkulation einbezogen werden muss.