Forschungs- und Innovationsprojekt
Erosionsschutz Mais (konventioneller Landbau)

Weitere Informationen zum Teilprojekt "Weiterentwicklung von Erosionsschutzverfahren im Mais – alternative Verfahren im ökologischen Landbau":

Infolge verstärkt auftretender kleinräumiger Starkregenereignisse spielt der Erosionsschutz vor allem beim Anbau von Reihenkulturen wie Mais eine immer wichtigere Rolle. Aufgrund des anderen Extremums, der zunehmend längeren Trockenperioden, kommt diesem Anbausystem ebenfalls größere Bedeutung zu, um das Wasser in der Fläche zu halten. Eine umweltschonende Technik zur Gülleausbringung wird nicht zuletzt durch die Novellierung der Düngeverordnung unabdingbar. Zudem stellen die Forderungen nach Verzicht auf den Einsatz von nicht-selektiven Herbiziden, wie Glyphosat, die Landwirtschaft vor neue und große Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt.

Im konventionellen Landbau müssen Verfahren entwickelt und unter verschiedenen Standort- und Witterungsbedingungen geprüft werden, die die Böden ohne die Option "Glyphosat" mit möglichst geringem Herbizideinsatz vor Erosion schützen und sichere Erträge gewährleisten. Das Zusammenspiel einer geeigneten Zwischenfrucht (ausreichende Masseentwicklung, Beitrag zur Bodenstrukturverbesserung, keine Erschwernis bei der Saat, Potenzial für hohe Bodenbedeckung nach der Maissaat), der Art und Weise der Gülleausbringung bzw. -einarbeitung, der Sätechnik und des Herbizidmanagements im Mais ist standortspezifisch auszuloten und anzupassen. Voraussetzung für eine optimale Etablierung der Zwischenfrucht ist ein wirksames Ausfallgetreidemanagement nach der Getreideernte.

Untersucht werden differenzierte Herbizidstrategien für die Mulchsaat von Mais und der Anbau von abfrierenden Zwischenfruchtmischungen. Aufgrund dieser beiden Prüffaktoren ergibt sich ein umfangreicher Versuchsaufbau, der jedoch notwendig ist, um aussagekräftige und praxisrelevante Ergebnisse zu erzielen..

Die Versuche werden an zwei Standorten mit Großparzellen durchgeführt. Eine Versuchsfläche befindet sich in Niederbayern (Landkreis Passau), die zweite wird in Unterfranken (Landkreis Schweinfurt) angelegt. Für die direkte Unkrautregulierung werden neben einer unbehandelten Kontrolle die Vorsaatbehandlung mit Glyphosat und verschiedene konventionelle Behandlungen verglichen. Des Weiteren kommen abfrierende Zwischenfruchtmischungen zum Einsatz.

Wichtige Beurteilungskriterien der Versuche sind der Feldaufgang sowie die Kulturentwicklung, die Unkrautunterdrückung und nicht zuletzt der Ertrag.

Mit Abschluss des dritten Versuchsjahres 2022 können wir vorläufige Schlussfolgerungen ziehen. Aufgrund von Unwetterereignissen wurde der Versuch um ein Jahr bis nach der Ernte 2023 auf insgesamt 4 Jahre verlängert, um die Aussagen und Ergebnisse sicherer darlegen zu können.

Die laufenden Versuche zeigen, dass ein erfolgreiches Unkrautmanagement eng mit dem Gülleausbringsystem und der damit verbundenen Bodenbearbeitung im Maisanbau korreliert und von mehreren Faktoren abhängig ist. Unter optimalen Bedingungen (Standort, Witterung, Unkrautdruck usw.) kann es durchaus Jahre geben, in denen der Verzicht auf eine Vorsaatbehandlung und ein reduzierter Herbizideinsatz im Nachauflaufverfahren erfolgversprechend ist.

Die Art der Gülleausbringung hat einen starken Einfluss auf die Altverunkrautung im Frühjahr und damit auf die Jugendentwicklung der Maispflanzen. Eine mechanische Einarbeitung des Wirtschaftsdüngers beseitigt vorhandene Unkräuter und wirkt sich auch auf den Ertrag aus. Um einen Vergleich mit der gängigen Praxis zu haben, bei der eine flächige Bodenbearbeitung mit einer Kreiselegge erfolgt (Mulchsaat mit Saatbettbereitung), wurde die Variante der Breitverteilung in den Versuch aufgenommen. Die Schleppschuh-Variante stellt ein emissionsminderndes Ausbringverfahren dar und entspricht gleichzeitig einer Direktsaat (Mulchsaat ohne Saatbettbereitung). Schließlich wird auch die Strip Till Variante als alternative erosionsmindernde Technik eingesetzt, bei der die Saat in Streifen erfolgt und im Vergleich zur Schleppschuh-Methode eine gewisse Bodenbearbeitung in der Saatreihe gewährleistet.

In diesem Versuch bestätigt sich, dass nur dichte und gut entwickelte Zwischenfruchtbestände in der Lage sind, Ausfallgetreide aus der Vorkultur zu unterdrücken und eine Altverunkrautung effektiv zu bekämpfen. Dies gewinnt vor allem bei erosionsmindernden Verfahren mit reduzierter Bodenbearbeitung an Bedeutung. Daher sind optimale Aussaat- und Wachstumsbedingungen unerlässlich. Bei der Auswahl geeigneter Zwischenfrüchte ist darauf zu achten, dass sie idealerweise zur Verbesserung der Bodenstruktur beitragen und eine hohe Bodenbedeckung gewährleisten. Nur so kann das Erosionsrisiko niedrig gehalten und die Konkurrenz durch Unkräuter minimiert werden.

Für die Darstellung der Ergebnisse müssen noch einige Anmerkungen zur Witterung und Wetterereignissen gemacht werden. Diese haben aufgrund ihres Ausmaßes und Umfangs teils sehr hohen Einfluss auf Ergebnisse und Erträge genommen. 2019 auf 2020 herrschte eine extreme Trockenheit in Unterfranken. In Folge des heißen und trockenen Sommers waren die Zwischenfrüchte schlecht entwickelt. Auch gestaltete sich die Aussaat im Frühjahr als sehr schwierig. Aufgrund der langanhaltenden Trockenheit, was zu niedrigen Erträgen bis zu Ertragsausfällen führte, was jedoch in Zukunft häufiger auftreten wird. 2021 wurden die Versuchsflächen in Niederbayern durch einen Hagelschaden Ende Juni und ein darauffolgender Sturm im August beschädigt. Der Versuch verlor dadurch aber nicht seine statistische Wertbarkeit. 2021 und 2022. entwickelten sich die Zwischenfrüchte in Niederbayern teils schlecht durch das hohe Maß an Ausfallgetreide verursacht durch den Hagel, hinzu gekommen ist, dass die Böden bei der Bearbeitung sehr feucht waren, was das Wachstum ebenfalls einschränkte. Im nächsten Jahr hatte der Körnermais dann mit ungünstigen Witterungsbedingungen wie extremen Temperaturen und Wassermangel zu kämpfen. Rückblickend auf die 3 Wertbaren Versuchsjahre wird deutlich, dass wir unsere Pflanzen, Böden und Anbauverfahren immer mehr auf die Trockenen Bedingungen anpassen müssen, die jedoch auch oft von Erosiven Starkregenereignissen durchbrochen werden.

Für die Darstellung der Ergebnisse müssen noch einige Anmerkungen zur Witterung und zu Wetterereignissen gemacht werden. Diese haben aufgrund ihres Ausmaßes und Umfangs teilweise einen sehr hohen Einfluss auf die Ergebnisse und Erträge gehabt. Im Zeitraum von 2019 bis 2020 herrschte in Unterfranken eine extreme Trockenheit. Aufgrund des heißen und trockenen Sommers waren die Zwischenfrüchte schlecht entwickelt. Die Aussaat im Frühjahr gestaltete sich ebenfalls als sehr schwierig. Die anhaltende Trockenheit führte zu niedrigen Erträgen und teilweise Ertragsausfällen, was in Zukunft jedoch häufiger auftreten wird.

Im Jahr 2021 wurden die Versuchsflächen in Niederbayern Ende Juni durch Hagelschäden und im August durch einen Sturm beschädigt. Trotz dieser Ereignisse blieb der Versuch statistisch verwertbar. Sowohl 2021 als auch 2022 entwickelten sich die Zwischenfrüchte in Niederbayern aufgrund des hohen Anteils an Ausfallgetreide, das durch den Hagel verursacht wurde, schlecht. Hinzu kam, dass die Böden bei der Bearbeitung sehr feucht waren, was das Wachstum zusätzlich einschränkte. Im folgenden Jahr hatte der Körnermais mit ungünstigen Witterungsbedingungen wie extremen Temperaturen und Wassermangel zu kämpfen.

Im Rückblick auf die drei verwertbaren Versuchsjahre wird deutlich, dass wir unsere Pflanzen, Böden und Anbauverfahren immer stärker an die trockenen Bedingungen anpassen müssen, die jedoch oft von erosiven Starkregenereignissen unterbrochen werden.

An dieser Stelle sei nochmals erwähnt, dass in diesem Versuch das Ziel nicht darin besteht, den Bodenabtrag auf der Fläche zu messen, sondern sich auf die Weiterentwicklung von Erosionsschutzverfahren im Mais zu konzentrieren. Es wurden bereits in der Vergangenheit zahlreiche Versuche durchgeführt, die als Leitfaden für den Erosionsschutz dienen und auch in diesem Versuch berücksichtigt wurden. In diesem Zusammenhang entsteht derzeit auch an der LfL am Standort Ruhstorf an der Rott ein Erosions- und Abflussmessfeld "EARL", das langfristig (>10 Jahre) den Bodenabtrag und den Abfluss aus verschiedenen Bewirtschaftungssystemen messen soll.

Das Versuchsjahr 2020 zeigte erste Tendenzen, die sich bis ins aktuelle Jahr wie ein roter Faden durchziehen. Wie bereits erwähnt, war die Trockenheit in Unterfranken sehr ausgeprägt und spielte eine entscheidende Rolle. In den Varianten, in denen die Unkrautbekämpfung (chemisch sowie durch Bodenbearbeitung) am besten funktionierte, profitierten die Erträge, da keine Konkurrenz in Bezug auf Bodenbedeckung und Wasser vorhanden war. In Niederbayern hingegen konnten über alle Herbizid-Varianten hinweg Spitzenerträge erzielt werden.

Die Ergebnisse aus dem Erntejahr 2021 zeigen die gleichen Muster wie im Jahr zuvor. Dabei sind die durchweg schlechteren Erträge in Niederbayern im Vergleich zu Unterfranken auf mehrere Extremwetterereignisse zurückzuführen. Unterfranken als Trockenstandort profitierte hingegen von diesem niederschlagsreichen Jahr. Es zeigt sich, dass die Varianten mit einer Vorsaatbehandlung mit Glyphosat die geringsten Schwankungen aufweisen und somit das Totalherbizid zur Ertragsabsicherung beitragen kann. Des Weiteren kann eine Kombination aus mechanischen und chemischen Verfahren im Nachauflauf zur Beikrautregulierung als erfolgversprechend eingestuft werden. Dies ist bei Strip Till nur bedingt möglich aufgrund der Arbeitsbreite von 20 cm je Reihe. In der Direktsaat entfällt diese Möglichkeit komplett.

Das Jahr 2022 zeigt ein vergleichbares Muster wie im Jahr 2020, jedoch auf niedrigerem Ertragsniveau an beiden Standorten. Auch dieses Jahr bestätigen sich die gewonnenen Erkenntnisse, je besser die Unkrautbekämpfung, desto sicherer der Ertrag, bei geringerer Bodenbedeckung und somit Erosionsschutz, wenn das Totalherbizid durch Bodenbearbeitung zur Beikrautregulierung ersetzt wird.

Der Erosionsschutz wird aktuell zu einem immer wichtigeren Thema. Ein Indikator zur Minderung der Erosivität einer Fläche ist die Bodenbedeckung durch Mulchauflage. Es gelten 30% Mulchbedeckung (rote Linie) als wichtiger Mindestfaktor für einen wirksamen Erosionsschutz. Der Grundstein für den Erosionsschutz wird bereits im Vorjahr mit der Aussaat der Zwischenfrucht und den verwendeten Arten in der Mischung beeinflusst. Bereits die Art und Weise der Aussaat beeinflusst die Erosionsschutzwirkung der Zwischenfrucht. Zur Grundbodenbearbeitung kann entweder der Pflug oder der Grubber zum Einsatz kommen. Oft folgt daraufhin eine Kreiselegge mit Sämaschine. Wenn auf eine Grundbodenbearbeitung verzichtet werden kann, ist bereits eine Direktsaat von Zwischenfrüchten möglich, was sich positiv auf die Mulchbedeckung auswirkt. Hinzu kommt, dass kein zu feines und lockeres Saatbeet vorhanden ist, was Verschlämmung und Verkrustung verhindert.

Ein weiterer Punkt ist die Auswahl der Zwischenfrüchte in der Mischung. Wird eine Mischung mit einem engen Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis (C:N-Verhältnis) gewählt, zum Beispiel Alexandrinerklee mit 11:1, wird sie durch die Witterung und die Verarbeitung durch das Bodenleben im Winter und Frühjahr schneller vom Boden abgebaut, da weniger Stickstoff für den Abbau benötigt wird als bei Arten mit einem weiten C:N-Verhältnis, zum Beispiel Senf mit 22:1. Es gibt auch Unterschiede im C:N-Verhältnis zwischen oberirdischem Spross und Wurzeln, aber bei der Bewertung der Mulchbedeckung ist nur der Spross ausschlaggebend. Das C:N-Verhältnis beschreibt das Verhältnis von Kohlenstoff (C) zu Stickstoff (N) in den Pflanzenteilen. Zum Beispiel bedeutet ein C:N-Verhältnis von 11 für Alexandrinerklee, dass es 11 Teile Kohlenstoff auf 1 Teil Stickstoff gibt.

Warum ist Mulchbedeckung so wichtig? Neben dem Aufbau kleiner "Dämme", die das Abfließen von Bodenteilen verhindern sollen, verringert die organische Masse die Aufprallenergie der Regentropfen auf den Boden. Hinzu kommt die strukturverbessernde Wirkung der Zwischenfrüchte durch ihre Wurzeln und die Aktivität von Bodentieren, was die Infiltrationsrate erhöht und damit den Oberflächenabfluss verhindert. Im Frühjahr werden die drei getesteten Varianten trotz teilweise ähnlicher Mulchbedeckungsgrade unterschiedlich bewertet. Ein fester Boden wie bei der Variante Schleppschuh + Direktsaat, der nicht bearbeitet wurde, ist weniger anfällig für Erosion als ein bearbeiteter Boden in der Variante Breitverteiler + Kreiselegge. Strip Till stellt hier einen Mittelweg dar.

Für den Vergleich wurden die drei Varianten mit Herbizid berücksichtigt, während die Kontrolle nicht beachtet wurde, da die Unkrautbedeckung teilweise eine Bewertung der Mulchbedeckung nicht mehr zuließ. Die verschiedenen Zwischenfruchtarten haben deutliche Auswirkungen auf die Mulchbedeckung. Insbesondere in den Mischungen mit Senf ist eine deutlich höhere Abdeckung festzustellen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Art und Weise der Bearbeitung der Zwischenfrucht im Frühjahr. Mit zunehmender Intensität der Bodenbearbeitung nimmt der Grad der Mulchbedeckung ab: Schleppschuh + Direktsaat (siehe Abbildung Mulchsaat ohne Saatbettbereitung) > Strip Till (siehe Abbildung Strip Tillage) > Breitverteiler + Kreiselegge (siehe Abbildung Mulchsaat mit Saatbettbereitung). Im Durchschnitt konnten nur die Varianten mit reduzierter Bodenbearbeitung den wichtigen Schwellenwert von 30% Bodenbedeckung für einen effektiven Erosionsschutz erreichen.

Wichtig zu erwähnen ist, dass in dieser Untersuchung nur der Aspekt des Erosions- und Mulchbedeckungsgrads betrachtet wird und nicht die pflanzenbaulichen Effekte einzelner Zwischenfruchtarten oder Gülleausbringungsverfahren.

Nach drei Erntejahren lässt sich ein erstes vorläufiges Fazit ziehen. Über alle Jahre und Varianten zeigt sich, dass die Vorsaatbehandlung mit Glyphosat den Ertrag regelmäßig absichert. So konnten alle Varianten mit einer Glyphosat-Behandlung, ungeachtet der Gülleeinarbeitung, im Durchschnitt gleichmäßig hohe Erträge erzielen. Diese Erkenntnis ist hinsichtlich des Erosionsschutzes sehr wichtig. Das bedeutet, dass solange Glyphosat als Vorsaatbehandlung zur Verfügung steht, alternative erosionsmindernde Gülleausbringungsverfahren im Strip-Till oder mit Schleppschuh als Direktsaatverfahren ohne erhebliches Risiko einer nachhaltigen ertragsmindernden Verunkrautung empfohlen werden können. Steht jedoch kein Glyphosat zur Behandlung der Altverunkrautung im Vorsaatverfahren in der Variante Schleppschuh/Direktsaat zur Verfügung, ist mit regelmäßig starken Ertragseinbußen zu rechnen. Hier zeigt der Mais vor allem im Direktsaatverfahren eine sehr niedrige Toleranz gegenüber Verunkrautung. Dies verdeutlicht den Zielkonflikt, bei dem der maximale Erosionsschutz und maximale Erträge durch die Direktsaat nicht mit der Herbizid-Reduktion oder einem Verzicht auf Glyphosat über alle Jahre und Witterungen vereinbar sind. Daher ersetzt immer mehr die mechanische Bodenbearbeitung den chemischen Pflanzenschutz zur Beikrautregulierung und minimiert somit die Bodenbedeckungsgrade zum Erosionsschutz.

Kann ein geringeres Maß an Erosionsschutz geduldet werden, ist ein Verzicht auf die Anwendung von Glyphosat und ein reduzierter Herbizideinsatz im Nachauflauf durchaus möglich. Dies zeigt die Variante Breitverteilung mit der ganzflächigen Einarbeitung der Gülle durch die Kreiselegge. Sie reduziert durch die mechanische Bearbeitung des Bodens eine vorhandene Altverunkrautung zuverlässig. In dieser Variante der Gülleausbringung und -einarbeitung besteht keine Abhängigkeit der Ertragsabsicherung von der Intensität des Herbizideinsatzes.

Ein reduzierter Herbizideinsatz kann auf längere Sicht jedoch zu einer Erhöhung des Unkrautdrucks führen. So können vor allem beim Verzicht auf Glyphosat Altverunkrautungen wieder zu einem Problem werden. Hinzu kommt, dass beim Verzicht auf dieses relativ einfach aufgebaute Mittel andere effektive Mittel mit komplizierterem Aufbau Anwendung finden werden. Hier wird vor allem die Gruppe B/2 ALS-Hemmer, die die Sulfonylharnstoffe umfasst, Anwendung finden. Diese ist jedoch bei regelmäßigem Einsatz hoch resistent gefährdet. Dies könnte dann dazu führen, dass ein anfänglich reduzierter Einsatz von PSM zu einer in der Folge höheren Anwendung dieser führt.

An den Standorten in Niederbayern zeigt sich eine gewisse Konstanz zwischen den verschiedenen Varianten. Die gut entwickelten Zwischenfrüchte spielen eine entscheidende Rolle bei der Unterdrückung von Unkraut und tragen zu einem erntewürdigen Bestand bei, selbst in der unbehandelten Kontrollvariante mit Breitverteilung und Kreiselegge. Allerdings waren die Erträge hier im Vergleich zu den Varianten mit Glyphosat + Nachauflauf und voller Aufwandmenge im Nachauflauf um etwa 30 dt/ha geringer. In der Glyphosat-Variante zeigte sich im Vergleich zu den Nachauflaufvarianten ein geringerer Unkrautbesatz, insbesondere in den Varianten ohne flächige Bearbeitung. Dadurch werden erosionsmindernde Verfahren wie die Direktsaat oder das Strip-Till-Verfahren ermöglicht. Wenn Glyphosat nicht verfügbar ist, ist die Behandlung im vollen Nachauflauf die bevorzugte Methode. In Niederbayern erreichen die Breitverteilung mit Kreiselegge und das Strip-Till-Verfahren einen ähnlichen Ertrag im Vergleich zur Glyphosat-Variante. Dies ist auf die mechanische Bekämpfung der Unkräuter zurückzuführen. Die erste Welle der Unkräuter wird gebrochen, und der Mais steht bis zum 3-8-Blatt-Stadium nicht in Konkurrenz. Voraussetzung ist, dass die Zwischenfrucht bereits im Winter einen Großteil der Altverunkrautung unterdrücken konnte. Später erfolgt die Bekämpfung der zweiten Unkrautwelle mit einem Pflanzenschutzmittel. Um diesen Effekt der mechanischen Bekämpfung zu erzielen, reichen bereits die ca. 20 cm breiten Streifen nach dem Strip-Till-Gerät aus. Die Direktsaat mit Schleppschuh ist hier bereits deutlich im Nachteil, was auf die Konkurrenz des Maises mit Unkraut in den ersten Wochen zurückzuführen ist. Hinzu kommt, dass der Boden nicht gelockert oder bearbeitet wird. Dadurch liegt mehr organisches Material an der Oberfläche, und die Bodenoberfläche ist heller, was zu einer langsameren Erwärmung führt und sich auch negativ auf die Frühjahresentwicklung des Maises auswirken kann. In allen Varianten mit reduziertem Nachauflauf sind Ertragsrückgänge zu verzeichnen. Dies ist auf die unzureichende Bekämpfung von Beikräutern zurückzuführen, was zu Konkurrenz um Licht und Nährstoffe führt. Allerdings sind auch hier die Varianten mit Bodenbearbeitung im Vorteil.

In Unterfranken ist die Trockenheit der Taktgeber. In den drei Jahren, von denen zwei als Dürrejahre bezeichnet werden können, wurden alle Varianten, in denen der Mais nicht vollkommen ohne Konkurrenz wachsen konnte, hart abgestraft. Dies zeigt sich besonders in der unbehandelten Kontrolle. Der Median der Ertragswerte liegt in der Variante Schleppschuh + Direktsaat und Strip Till bei 0 dt/ha bzw. 2 dt/ha, was als Totalausfall zu bewerten ist. Lediglich die Variante mit Kreiselegge konnte hier ihre Vorteile der Bodenbearbeitung ausspielen. Bei der Glyphosatvariante lässt sich das Gleiche wie in Niederbayern zeigen, mit zwei Auffälligkeiten. Erstens konnte hier in Unterfranken der Vorteil der wassersparenden Bearbeitung beim Strip Till und der direkten Einarbeitung der Gülle voll zur Geltung kommen und den besten Ertrag erzielen. Zweitens fällt bei der Direktsaat auf, dass die Streuung nach unten sehr gering ist. Dies zeigt, dass die Direktsaat auch unter trockenen Bedingungen sichere Erträge liefern kann. In den Varianten mit voller Nachauflaufmenge wird deutlich, dass bei Trockenstress der Einfluss von Unkräutern auf die Ertragsbildung größer ist als an Gunststandorten mit ausreichend Niederschlägen. Hier konnte sich nur die Variante mit Kreiselegge durchsetzen, da das Unkraut bereits mechanisch reduziert wurde. Der reduzierte Nachauflauf zeigt ein ähnliches Bild mit niedrigeren Erträgen.

Hierbei handelt es sich um einen Zwischenbericht, der Endbericht wird nach dem Versuchsjahr 2023 im Jahr 2024 veröffentlicht. Des Weiteren konnte die Resistenzbildung sowie die Erhöhung des Unkrautdrucks auf den Flächen mit reduziertem Nachauflauf nicht über mehrere Jahre geprüft werden. Dies ist auf den Ortswechsel der Versuchsflächen zurückzuführen.