Ökologische Landwirtschaft

Systeme der Bodenbearbeitung

Das Pflügen bis auf etwa 25–30 cm Tiefe stellt in der ÖL in Mitteleuropa eine weit verbreitete Methode der Grundbodenbearbeitung dar. Der Pflugeinsatz dient dabei der Beikrautregulierung, der Reduktion von Pflanzenkrankheiten und Schädlingen und der Nährstoffmineralisierung. Insbesondere für den Umbruch von Kleegras spielt der Pflug in der Praxis der ÖL eine bedeutende Rolle.

Allerdings hat der herkömmliche Pflugeinsatz auch etliche Nachteile. Dazu gehört bei üblicher Bearbeitungstiefe ein hoher Zugkraftbedarf und, damit verbunden, ein hoher Dieselverbrauch. Durch das Pflügen kann das Bodengefüge verschlechtert werden. Da nach dem Pflügen kaum oder gar keine Pflanzenreste an der Bodenoberfläche sind, besteht zumindest temporär, bis zum Aufwachsen der folgenden Kultur, ein erhöhtes Risiko von Bodenerosion und Verschlämmung. Darüber hinaus lockert der Pflug den Boden zwar bis in Bearbeitungstiefe, unterhalb entsteht jedoch typischerweise eine Verdichtungszone. Diese so entstandene Pflugsohle zeigt sich am sprunghaften Ansteigen des Eindringwiderstandes in Pflugtiefe (Abb. 1.14). Bei starker Ausprägung kann diese Pflugsohle das Wurzelwachstum und auch die Aktivität von Regenwürmern hemmen. Durch das Pflügen werden ferner viele Bodenlebewesen direkt beeinträchtigt, darunter auch die für die Bodenstruktur so wichtigen Regenwürmer. Ein weiteres Argument gegen den Pflugeinsatz ist, dass ein Vergraben von Beikrautsamen durch das Wenden des Bodens nur zu einer temporären Kontrolle führt, da die Samen später, beim wiederholten Wenden des Bodens wieder an die Oberfläche geholt werden.

Aufgrund dieser Überlegungen stellt sich (nicht nur) in der ÖL die Frage, ob gepflügt werden sollte, bzw. wenn ja, wie oft und wie tief. Noch radikaler lässt sich fragen, ob der Boden überhaupt bearbeitet werden sollte (Fukuoka, 2015). Üblicherweise werden die Optionen der Bodenbearbeitung in drei Gruppen gegenübergestellt (Tab. 1.14). Bei der ‚konventionellen‘ Bodenbearbeitung wird der Boden gepflügt. Hier ist die Bezeichnung konventionell nicht im Gegensatz zu ökologischen Landbausystemen zu verstehen, sondern im Vergleich zu alternativen Systemen der Bodenbearbeitung. Diese umfassen die reduzierte Bodenbearbeitung und die Direktsaat.

Unterschiedliche Bodenbearbeitungssysteme in der ÖL sind im Laufe der letzten zwei Jahrzehnte sowohl in Erfahrungsberichten und Praxisversuchen (Schmidt, 2010), als auch in stärker wissenschaftlich orientierten Experimenten intensiv beschrieben und untersucht worden (Peig­né et al., 2007; Mäder u. Berner, 2012). Ein wesentlicher Grund dieser Untersuchungen bzw. einer Metaanalyse zur Bodenbearbeitung ist das Ziel, die langfristigen Wirkungen der Bodenbearbeitung abschätzen zu können. Denn es steht zu erwarten, dass ein System der Bodenbearbeitung erst nach mehrjähriger Anwendung stabile Effekte zeigt, da sich bei der Umstellung auf ein neues System der Bodenbearbeitung (z. B. Pflugverzicht) viele biologische Komponenten des Agrarökosystems wie die Segetalflora und das Edaphon erst allmählich an die veränderten Gegebenheiten anpassen.

Viele der in den letzten Jahren veröffentlichen Studien zur Bodenbearbeitung in der ÖL wurden kürzlich in einer Metaanalyse zusammengefasst (Cooper et al., 2016). Diese zeigte, dass im Vergleich zu normal-tiefem Pflügen eine reduzierte Bodenbearbeitung im Durchschnitt aller alternativen Systeme eine Ertragsreduktion von knapp 8 % zur Folge hat (Abb. 1.15). Ein ähnlicher Ertragsunterschied zum normal-tiefen Pflügen wurde beim Einsatz des Zweischichtenpflugs beobachtet. Zudem wurde festgestellt, dass die Ertragswirkung reduzierter Bodenbearbeitung über die Zeit weder zu- noch abnimmt.

Abb. 1.15 Ertragseffekte unterschiedlicher Bodenbe­arbeitungssysteme im ÖL im Vergleich zum tiefen Pflügen (nach Cooper et al., 2016)

Die Abb. 1.15 zeigt weiterhin, dass im Vergleich zum tiefen Pflügen der Ertragsabfall bei tiefer nicht-wendender Bearbeitung größer ist als bei flacher nicht-wendender Bodenbearbeitung. Über alle Studien betrachtet ist in der Tat der Ertragsunterschied zwischen tiefem Pflugeinsatz und flacher nicht-wendender Bodenbearbeitung nicht signifikant. Dies deutet darauf hin, dass die Vorteile der flachen Bodenbearbeitung (z. B. geringer Energieverbrauch) auch in der ÖL ohne Ertragsverlust genutzt werden können, sofern das System gut eingestellt ist.

Ein weiteres Ergebnis der Metaanalyse ist, dass das Beikrautaufkommen durch reduzierte Bodenbearbeitung im Vergleich zum Normal-Pflügen um ca. 50 % zunimmt. Auch ist bei reduzierter Bodenbearbeitung von einer geringeren Mineralisierungsrate der organischen Substanz auszugehen. Obwohl dies die Kohlenstoffvorräte im Oberboden erhöht (vgl. Krauss et al., 2017), kann es auch zu einer geringeren Verfügbarkeit von Stickstoff für die wachsende Kulturpflanze führen.

Damit eine flache nicht-wendende Bodenbearbeitung in der Praxis funktioniert, muss sie mit spezifisch an den Standort angepassten Elementen der Bewirtschaftung kombiniert werden. In der Regel gehören dazu ein verstärkter Einsatz von Zwischenfrüchten (unter anderem zur Beikrautunterdrückung) und eine intensive Förderung der biologischen Bodenaktivität (unter anderem zur Steigerung der Mineralisierungsleistung). Im folgenden Abschnitt werden zwei Fallstudien zu reduzierter Bodenbearbeitung in der ÖL beschrieben. Wie diese verdeutlichen, kann das Thema Bodenbearbeitung nicht isoliert gesehen werden, sondern muss immer in der Gesamtschau vieler ineinandergreifender Systemkomponenten betrachtet werden.

Fallstudie 1 (Versuche zur partiellen Direktsaat): Die Direktsaat kann in der ÖL aus verschiedenen Gründen an Grenzen stoßen. Zum einen kann ein erhöhter Beikrautdruck zur Ertragsreduktion durch Konkurrenz gegenüber der Kulturpflanze führen. Zudem bleibt bei Direktsaat wie oben beschrieben auch die Stickstoffmineralisierung geringer als bei Pflugsaat, denn letztere hat eine wesentlich stärkere Bodenbelüftung zur Folge. Aus diesen Überlegungen lässt sich ableiten, dass bestimmte Kulturarten für die Direktsaat in der ÖL eher geeignet sind als andere. Insbesondere sind z. B. Ackerbohnen als Leguminosen durch ihre N-Autarkie von der Stickstoffmineralisierung des Bodens unabhängig. Zudem können Ackerbohnen zumindest im späten Frühjahr relativ konkurrenzstark gegenüber Beikräutern sein.

In mehreren Feldversuchen wurde daher untersucht, ob Ackerbohnen bei Direktsaat Beikräuter ausreichend unterdrücken (Massucati u. Köpke, 2014). Hierbei wurden die Ackerbohnen in einen Mulch aus den Ernteresten einer Hafervorfrucht gesät. Die Direktsaat wurde dabei mit einer konventionellen Bodenbearbeitung verglichen. Diese Vergleichsvariante, hier als Lockerbodensystem bezeichnet, bestand aus einer Stoppelbearbeitung der Hafervorfrucht mit anschließendem Winterzwischenfruchtanbau und Pflugeinsatz im Frühjahr vor der Ackerbohnensaat. Weiterhin wurden in der Kombination mit der Direktsaat unterschiedliche Strohmulchmengen (0, 4 und 6 t ha–1) geprüft.

Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Abundanz der Beikräuter je nach Art unterschiedlich auf das Bewirtschaftungssystem reagierten. Direktsaat in Verbindung mit Strohmulch verringerte die dikotylen annuellen Arten stärker als das Lockerbodensystem, vor allem die Lichtkeimer wie Kamillearten und spätkeimende Arten wie Weißen Gänsefuß wurden hinreichend unterdrückt. Dagegen wurde ein verstärktes Auftreten von Gräsern und ausdauernden Beikräutern in der Direktsaat beobachtet. Obwohl die Sprossmasse der Ackerbohnen nach Direktsaat im Vergleich mit dem Lockerbodensystem verringert war, konnten zwischen den Bodenbearbeitungssystemen in 7 von 8 Feldversuchen keine signifikanten Kornertragsunterschiede bei den Ackerbohnen festgestellt werden, wenn Direktsaat mit Strohmulcheinsatz kombiniert wurde.

Wie die Studie zeigt, hat der partielle Einsatz von Direktsaat, d. h. zu ausgewählten Kulturen, Potenzial in der ÖL. Allerdings bleibt unklar, wie dieses System sich mittel- und langfristig auswirken würde. Ein anderes Bodenbearbeitungssystem mit langfristiger Perspektive, allerdings ohne direkten Vergleich mit alternativen Varianten, wird im folgenden Abschnitt vorgestellt.

Fallstudie 2 (Minimalbodenbearbeitung in einem ökologischen Gemischtbetrieb): Der Landwirt Sepp Braun bewirtschaftet mit seiner Familie nahe der oberbayrischen Stadt Freising einen Gemischtbetrieb auf 37 ha Acker und 17 ha Dauergrünland und 22 Milchkühen (Olbrich-Majer, 2012). Der Betrieb befindet sich auf ca. 450 m ü. NN in der Isaraue bei ca. 800 mm Jahresniederschlag und einer Jahresdurchschnittstemperatur von 7,7 °C. Bodenarten variieren zwischen lehmigem Sand und anmoorigem Lehm bei 28 bis 59 Bodenpunkten. Die Fruchtfolge ist 7-feldrig (2-jähriges Kleegras – Sommerhafer oder Leindotter mit Untersaat – Winterweizen mit Einsaat für einjähriges Kräuterkleegras – Sommerung mit Untersaat – Winterroggen mit Kleegrasuntersaat).

Ab dem Jahr 1984 wurde durch Pflugverzicht die Bodenbearbeitung reduziert, seit 1994 wird durch weitere Verminderung der Bearbeitungsintensität Minimalbodenbearbeitung betrieben. Wesentliche Komponenten dieses Bewirtschaftungssystems sind in Abb. 1.16 zusammengefasst. Eines der wichtigsten Merkmale des Systems ist die Förderung der Regenwürmer durch verschiedene Maßnahmen, wie z. B. Kleegrasmulch und Zwischenfruchtanbau. Auch der Pflugverzicht gehört zu diesen Maßnahmen. Ein Vergraben der Pflanzenreste (wie das durch einen Pflug geschähe) würde das Nahrungsangebot für die Regenwürmer reduzieren, unter anderem für die wichtigen Tiefgraber, die für eine Bodenlockerung sorgen.

Abb. 1.16 Kombination verschiedener technischer und ackerbaulicher Systemkomponenten bei reduzierter Bodenbe­arbeitung in der ÖL

Daneben steht eine stärkere Einbeziehung des Unterbodens in die Überlegungen zur Gestaltung der ackerbaulichen Bewirtschaftung, u. a. durch bewussten Einsatz von Tiefwurzlern. Deren Funktion ist nicht nur die verstärkte Nährstoffnachlieferung aus dem Unterboden, sondern auch die Verbesserung der Infiltrationsleistung. Eine Kombination von flach, mittel und tief wurzelnden Pflanzenarten sorgt weiterhin dafür, den Boden in der gesamten Tiefe aufzuschließen und zu beleben. Durch die intensive Durchwurzelung wird der Boden aufgelockert. Durch eine Reduktion des Maschinengewichtes (Einsatz von Maschinen mit Achs­lasten < 5 t) und eine Verminderung des Reifendrucks (< 0,8 bar) werden stärkere Bodenverdichtungen vermieden.

Die Bodenbearbeitung findet flach statt und dient vor allem der Beikrautregulierung. Hierzu werden gleichzeitig weitere präventive Maßnahmen eingesetzt, z. B. der bewusste Wechsel von Sommerungen und Winterungen in der Fruchtfolge. Die mechanische Beikrautregulierung erfolgt durch Fräse und Stoppelhobel durch flaches Abschneiden, oder mit Kreiselfräse, d. h. einer Kreiselegge mit zusätzlichen Winkelmessern. Diese wird auch für den Umbruch der Klee-Gras-Kräuter-Mischung verwendet. Der Umbruch erfolgt auf ca. 6 cm Tiefe im Winter, möglichst bei Bodenfrost, damit Schäden der Bodenstruktur vermieden werden. Insgesamt wird der Boden in der 7-feldrigen Fruchtfolge maximal viermal gestört. Die Saat von Getreide und Untersaaten erfolgt mit einer pneumatischen Drillmaschine auf engem Reihenabstand von nur 6 cm, damit der Standraum optimal genutzt wird und die Beschattung durch die Kulturpflanzen maximiert wird. Die Wirkungen der technischen und agronomischen Maßnahmen werden regelmäßig durch intensive Beobachtung des Bodens und des Pflanzenwachstums kontrolliert.

Ausblick

Die Thematik Bodenbearbeitung in der ÖL entwickelt sich derzeit außerordentlich dynamisch. Etliche technische und agronomische Innovationen sind in den vergangenen Jahren von Praxis und Wissenschaft entwickelt worden. Es ist wahrscheinlich, dass dieser Innovationsprozess sich vor allem unter dem Druck, den Energieeinsatz in der Landwirtschaft zu reduzieren, noch intensivieren wird. Impulse aus der konventionellen Landwirtschaft, die eine reduzierte Bodenbearbeitung in stärkerem Maße mit einem Verzicht von Totalherbiziden zu vereinen strebt, sind ebenfalls zu erwarten. Mittel- und langfristige Auswirkungen reduzierter Bodenbearbeitung in der ÖL sind allerdings derzeit erst in Ansätzen erkennbar. Nur eine intensive Zusammenarbeit von Wissenschaft und Praxis wird zu der erforderlichen Optimierung von Bodenbearbeitungssystemen in der ÖL führen.

Verwendete Literatur

Balfour, E. B. (1943): The Living Soil. Faber and Faber, London.

Cooper, J., Baranski, M., Stewart, G., Nobel-de Lange, M., Bàrberi, P., Fließbach, A., Peigné, J., Berner, A., Brock, C., Casagrande, M. (2016): Shallow non-inversion tillage in organic farming maintains crop yields and increases soil C stocks: a meta-analysis. Agron. Sust. Dev. 36, 1–20.

Diepenbrock, W., Ellmer, F., Léon, J. (2012): Ackerbau, Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart.

Fukuoka, M. (2015): Der Große Weg hat kein Tor-Nahrung, Anbau, Leben. Pala-Verlag, Darmstadt.

Krauss, M., Ruser, R., Müller, T., Hansen, S., Mäder, P., Gattinger, A. (2017): Impact of reduced tillage on greenhouse gas emissions and soil carbon stocks in an organic grass-clover ley – winter wheat cropping sequence. Agric. Ecosyst. Envir. 239, 324–333.

Mäder, P., Berner, A. (2012): Development of reduced tillage systems in organic farming in Europe. Renew. Agric. Food Syst. 27, 7–11.

Massucati, L. F. P., Köpke, U. (2014): Auswirkung der Mulchmasse der Vorfrucht Hafer auf die Unkrautflora bei Direktsaat von Ackerbohnen im Ökologischen Landbau. Julius-Kühn-Archiv 443, 483–492.

Olbrich-Majer, M. (2012): Im Boden spielt die Musik. Lebendige Erde 3/12, 8–11.

Paulsen, H. M., Schrader, S., Schnug, E. (2009): Eine kritische Analyse von Ruschs Theorien zur Bodenfruchtbarkeit als Grundlage für die Bodenbewirtschaftung im Ökologischen Landbau. Landbauforschung-vTI Agriculture and Forestry Research 59, 253–268.

Peigné, J., Ball, B., Roger-Estrade, J., David, C. (2007): Is conservation tillage suitable for organic farming? A review. Soil use and management 23, 129–144.

Reents, H., Kainz, M. (2016): Bodenbearbeitung. In: Freyer, B. (Hrsg.): Ökologischer Landbau – Grundlagen, Wissensstand und Herausforderungen. UTB, Haupt Verlag, Bern, S. 446–466.

Rusch, H. P. (1968): Bodenfruchtbarkeit – Eine Studie biologischen Denkens. Karl F. Haug Verlag, Heidelberg.

Schmidt, H. (2010): Öko-Ackerbau ohne tiefes Pflügen. Verlag Dr. Köster, Berlin.

Schmidt, H., Bruns, C., Wilbois, K. P. (2015): Eindringwiderstand ökologisch bewirtschafteter Ackerböden – Einfluss von Standort und Bewirtschaftung sowie Auswirkungen auf den Ertrag von Wintergetreide. In: Häring, A. M., Hörning, B., Hoffmann-Bahnsen, R., Luley, H., Luthardt, V., Pape, J., Trei, G. (Hrsg.): 13. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau. Verlag Dr. Köster, Berlin, Eberswalde, S. 127–131.

Wild, M., Demmel, M., Brandhuber, R. (2011): Mechanische Beikrautregulierung – Bodenbelastung im Bereich der Fahrgassen. In: Wilhelm, B., Hensel, O. (Hrsg.), Landtechnische Lösungen zur Beikrautregulierung im Ökolandbau. Deutsches Institut für Tropische und Subtropische Landwirtschaft (DITSL) GmbH, Witzenhausen, S. 35–42.

Weiterführende Literatur

Schulz, F. (2012): Vergleich ökologischer Betriebssysteme mit und ohne Viehhaltung bei unterschiedlicher Intensität der Grundbodenbearbeitung : Effekte auf Flächenproduktivität, Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit. Dissertation Universität Gießen. Gießener Schriften zum Ökologischen Landbau, Bd. 5.

Säle, V., Aguilera, P., Laczko, E., Mäder, P., Berner, A., Zihlmann, U., van der Heijden, M. G. A., Oehl, F. (2015): Impact of conservation tillage and organic farming on the diversity of arbuscular mycorrhizal fungi. Soil Biol. Biochem. 84, 38–52.

Wittwer, R., Dorn, B., Jossi, W., Zihlmann, U., van der Heijden, M. G. A (2013): Zwischenfrüchte als wichtiges Puzzleteil für den pfluglosen ökologischen Landbau. 12. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Universität, Bonn, 5. bis 8. März 2013.

1.2.4Pflanzenschutz

M. R. Finckh und H. Saucke

Grundlagen des Pflanzenschutzes

Grundsätzlich spielen in der ökologischen und konventionellen Landwirtschaft dieselben Schaderreger eine Rolle, da erstens weitgehend dieselben Kulturen angebaut werden und zweitens die Felder benachbart sind und damit sowohl Pathogene als auch Insekten, soweit sie mobil sind, zwischen den Systemen frei wechseln können. Allerdings gibt es einige Faktoren, die die Wichtigkeit von Schaderregern in den Systemen beeinflussen. Dies betrifft vor allem:

 den Einfluss veränderter Anbauhäufigkeiten auf die Übertragung von bodenbürtigen Organismen,

 den Einfluss der Pflanzenernährung auf die Anfälligkeit von Pflanzen gegenüber Schadorganismen,

 den Einfluss einer erhöhten Diversität auf das Krankheitsgeschehen, und

 die weitgehende Umgehung von direkten Bekämpfungsmaßnahmen durch präventive Anbauplanung.

Es ist zwar mitunter möglich, synthetische Pestizide mit im ökologischen Anbau zugelassenen Pestiziden auf Naturstoffbasis zu ersetzten, vor allem was Insektizide betrifft und derzeit auch noch den Einsatz von kupferbasierten Fungiziden, doch insgesamt ist die Wirksamkeit der zugelassenen Mittel geringer im Vergleich zu synthetischen Mitteln und wird erst im Kontext von entsprechenden Fruchtfolgen und Resistenzen, sowie einem angepassten Bodengesundheitsmanagement und Ausmaß an Diversität und hinreichend wirksam und wirtschaftlich sinnvoll. Grundsätzlich gibt es erlaubte, eingeschränkte und verbotene Maßnahmen im ökologischen Landbau (Tab. 1.15).

Das wichtigste Prinzip des Pflanzenschutzes basiert darauf, Schwachstellen im Lebenszyklus von Schaderregern ausfindig zu machen und das Vermehrungsrisiko in einem vertretbaren Rahmen zu halten. Mit wenigen Ausnahmen geht es auch nicht um die Ausrottung, sondern um die Regulierung von Schadorganismen. In der ÖL müssen die Regulierungsmaßnahmen normalerweise im Anbausystem meist über längere Zeit geplant und implementiert werden, um Erfolg zu haben. Dies betrifft vor allem die Bodenfruchtbarkeit und Gesundheit und das Fruchtfolgema­nagement. Dieses Prinzip trifft genauso auf Beikräuter zu (s. Kap. 1.2.5).

Je nach Standort und Anbausaison variiert die Wichtigkeit eines Erregers. So sind frühe Sorten meist mehr von Pathogenen betroffen, die kühle Bedingungen brauchen, während späte Sorten von wärmeliebenden Erregern betroffen sind. Nematoden brauchen genügend Sauerstoff und spielen tendenziell eher in sandigen Böden eine Rolle.

In diesem Kapitel werden die verschiedenen, meist eng miteinander zu verzahnenden Ansätze zum Krankheits- und Insektenmanagement skizziert. Wichtig in diesem Zusammenhang sind hier vor allem noch die Kapitel zur Fruchtfolge (1.2.1), Bodenfruchtbarkeit (1.2.2), Bodenbe­arbeitung (1.2.3) und zur Züchtung (1.1).

Neben den Faktoren, die in diesem Kapitel skizziert werden, müssen insbesondere auch Interaktionen mit Beikräutern und der umliegenden Vegetation beachtet werden (s. Kap. 1.2.5). Neben Krankheiten und Schadinsekten spielen noch weitere Schadtiere wie Schnecken, Mäuse und Vögel eine wichtige Rolle, die alle meist stark durch die Begleitvegetation beeinflusst werden. Auch diese müssen, wo immer möglich, durch ein geeignetes Habitatmanagement und einer Förderung von natürlichen Gegenspielern reguliert werden.

Grundsätzlich basiert der Pflanzenschutz in der ÖL auf einem Systemansatz, der viele Faktoren gleichzeitig einbezieht und anstrebt, die ökologischen Interaktionen im System im Sinne der Landwirtschaft zu beeinflussen. Dies ist ein hoher Anspruch, der ein hohes Maß an Wissen und Systemverständnis erfordert.