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Agrarforschung

Begleitforschung zur Flächenstillegung:
1. Auswirkungen der Flächenstillegung auf Wasser- und Nährstoffhaushalt sowie Bodenstruktur repräsentativer Ackerstandorte Baden-Württembergs
2. Bodenkundliche Aspekte der Flächenstillegung

Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre
Jahn, R., N. Billen, A. Lehmann, K. Stahr und M. Sommer
Juli 1989 - Juli 1992, Mai 1992 - August 1992

Problemstellung

In zunehmendem Maße werden landwirtschaftliche Flächen von Änderungen der Nutzung (Flächenstillegung) betroffen. Mit inzwischen ca. 15% stillgelegter Ackerflächen in der BRD sind diese Maßnahmen allein von der Fläche her gesehen von erheblicher Relevanz. Hierbei stellt sich die Frage, inwieweit Änderungen der Nutzung Konsequenzen für Potentiale und Funktionen der Böden nach sich ziehen. Durch die Eingriffe in ein belebtes Raum-Zeit System ist von einer hohen Dynamik möglicher Änderungen auszugehen. Durch Multifunktionalität der Böden können hierbei Zielkonflikte entstehen .

Ziel

Es sollte geklärt werden, inwieweit durch verschiedene Stillegungsformen von Ackerflächen sich in ausgewählten Böden Baden-Württembergs Änderungen ergeben, welche durch die Untersuchungsgrößen: Wasserhaushalt, Erosion und Erosionsgefährdung, Gefügeveränderungen, Nährstoffhaushalt, Grundwassergefährdung und Humushaushalt zu charakterisieren sind.

Untersuchungsmethoden

In einem 3-jährigen Praxisversuch wurden im Sommer 1989 an fünf Hauptuntersuchungs-Standorten (unterschiedlicher Textur und Humusgehalte) Ackerparzellen und Dauerbrachen mit Gras und Kleeansaaten angelegt und Messungen der Saugspannung und der Bodenlösung (aus Saugkerzen) sowie der N-Nettomineralisation durchgeführt. Ein Teil der Ackerparzellen wurde als Rotationsbrache bewirtschaftet (Selbstbegrünung ab Spätsommer 90, Phacelia-Einsaat im Frühjahr 91). Weitere 25 für Baden-Württemberg repräsentative Standorte (stillgelegt im Herbst 1988, Dauerbrachen mit Selbstbegrünung, Kleegras- oder Grasansaaten) wurden jeweils im Frühjahr 1990 und 1992, zusammen mit den Hauptuntersuchungsstandorten beprobt.

Ergebnis

1. Bereits nach 2-jähriger Brache konnte eine deutliche Differenzierung in einen lockeren, krümeligen, ca. 1 dm mächtigen oberen Ahp1 und einen dichteren unteren Ahp2 mit vorwiegend subpolyedrischem bis polyedrischem Gefüge beobachtet werden. Die Regenwurmpopulation erholte sich unter Dauerbrache (Graseinsaaten) relativ rasch und zeigte unter Luzerne einen starken Anstieg. Mit Ausnahme von sandigen Böden war überwiegend eine Zunahme der Gefügestabilität (stärker bei geringen Ausgangswerten, schwächer oder negativ bei hohen Ausgangswerten) der Oberböden, sowohl unter Klee-, als auch unter Grasansaaten zu verzeichnen. Beregnungsversuche unter Acker (Sonnenblume) und Gras-Dauerbrache einer Löß-Pararendzina zeigten einen erheblichen Rückgang des Oberflächenabflußes, eine starke Zunahme der Infiltration und eine außerordentliche Reduktion des Bodenabtrages unter Brache.

2. Die Beobachtungen zeigten deutliche pH-Absenkungen (bis 0,4 Einheiten) vom zweiten zum vierten Brachejahr in kalkfreien Oberböden, das Maximum der pH-Absenkungen lag dabei unter Graseinsaaten in mittel bis schwach sauren Böden.

3. Unter Brache zeigten sich einerseits tendenziell höhere mikrobiologische Aktivitäten, andererseits waren dagegen stets geringere N-(Netto) Mineralisierungsraten festzustellen (-20 bis -40 %). Veränderungen der Ct- und Nt-Gehalte sind aus den Untersuchungen nur bei Kleegrasansaaten (Zunahme) eindeutig zu ermitteln. Es zeigte sich unter Graseinsaaten in den meisten Fällen eine Abnahme der Humusstabilität (Zunahme des zersetzbaren Anteils). Das Verhältnis von Ct/z nahm umso mehr ab, je größer es vorher war. Bei Kleegrasbegrünung waren keine nennenswerten Änderungen feststellbar. Messungen der potentiellen N-Nettomineralisierung unter Kleegrasansaaten zeigten 1992 gegenüber 1990 zumeist Erhöhungen aber unter Graseinsaaten nur bei trockenen und nassen Standorten.

4. Mit der Erniedrigung der N-Nettomineralisierung gingen unter Graseinsaaten die Nmin-Gehalte deutlich zurück, unter selbsbegrünten Rotationsbrachen dagegen erhöhten sie sich zunächst bis zu einer Phaceliaeinsaat. Unter Dauerbrachen mit Kleeeinsaaten war ebenfalls ein Rückgang zu verzeichnen, es traten aber nach der Brachepflege (mulchen) wiederum erhöhte Gehalte auf. Das Nitrat/Ammonium Verhältnis betrug unter Acker stets >5 und war unter Dauerbrache (Gras) dagegen stets <2. Die Nitratgehalte in der Bodenlösung (75cm) verringerten sich innerhalb eines Jahres unter Dauerbrachen in Mineralböden bis auf wenige mg Nitrat/l. Unter Rotationsbrache waren bei 14-tägigen Messungen über 2 Jahre hinweg die Gehalte ähnlich oder etwas geringer wie unter Acker. Eine Ausnahme bildete lediglich ein Niedermoor, bei dem die Nitratgehalte unter Dauerbrache höher waren als unter Acker. Etwa um die Hälfte reduzierten sich Ca, Mg, und K in der Bodenlösung kalkfreier Böden unter Dauerbrache. Die Sickerwässer weisen unter Gras-Dauerbrachen also deutlich geringere Konzentrationen an Kationen und Anionen auf.

5. Die pflanzenverfügbaren (CAL) K-Gehalte sanken unter Dauerbrache (Gras) in einer Bänderparabraunerde, einer Löß-Pararendzina und einer Terra fusca deutlich ab, während sie in einem Pelosol, einer Löß-Parabraunerde und einem Pseudogley gleichblieben oder leicht anstiegen. Ein Rückgang der pflanzenverfügbaren P-Gehalte war dagegen in den genannten Standorten nur mit Ausnahme des Pseudogleys zu verzeichnen. Die
K-Gehalte nahmen bei Kleegraseinsaaten mit Abfuhr des Aufwuchses deutlich stärker ab, während die Abnahme bei der Kleegras-Mulch Variante geringer als bei der Graseinsaat (Abfuhr) war. Die Abnahme der P-Gehalte waren dagegen bei den verschiedenen Ansaat- und Pflegemaßnahmen sehr viel weniger ausgeprägt. Untersuchungen der
P-Fraktionen deuten auf eine Zunahme der organisch gebundenen P-Fraktion unter Brache hin. Mit der Dauerbrache lassen sich damit (je nach Pflege) deutliche Aushagerungen erzielen.

Konsequenz für die Praxis

Die Ergebnisse zeigen deutlich positive Effekte bezüglich des Grundwasserschutzes (starke Nitratreduktion), der Erosionsminderung (nur bei schneller Begrünung), Aktivierung des Bodenlebens und Dämpfung der Nährstoffdynamik, letzteres durch N- und P-Immobilisierung. Die Effekte sind jedoch standortsabhängig. So können auf Niedermoorstandorten durch gleichbleibende oder sogar erhöhte Mineralisierungsraten auch erhöhte Nitratausträge auftreten. Ebenso können trockene Standorte durch verzögerte Begrünung vorübergehend eine erhöhte Erosionsgefährdung haben.

Als negative Effekte sind erhöhte Basenverluste, eine N-Mobilisierung nach Umbruch und eine Versauerung kalkfreier, mittel bis schwach saurer Böden zu nennen. Die Nährstoffimmobilisierung kann bei Wiederinkulturnahme meliorative Maßnahmen zur Nährstoffmobilisierung erforderlich machen.

Unter den Prämissen der Ertragsreduktion und dem Erhalt ökologischer Bodenpotentiale sollten Extensivierungsmaßnahmen auf die hochproduktiven Standorte gelenkt werden, und die Maßnahmen der Flächenstillegung auf die weniger produktiven Standorte. Problematische Standorte sind hierbei insbesonders Niedermoorböden (sind bei Stillegung wiederzuvernässen) und trockene, erosionsgefährdete Standorte (sind bei Stillegung schnell zu begrünen). Bei der Flächenstillegung sollten für den Grundwasserschutz und für den Naturschutz (trockene und nasse Standorte) interessante Standorte im Vordergrund stehen und dann auf Dauer stillgelegt werden. Da die spontane Vegetationsentwicklung nicht vorhersehbar ist, sind für den Naturschutz Ziel- und Pflegekonzepte notwendig.

Literatur:
  • Abschlußberichte Projekt "Begleitforschung zur Flächenstillegung" der Projektbereiche "Bodenkunde", "Fauna - Regenwürmer", "Pflanzenernährung" und "Bodenmikrobiologie", MLR Baden-Württemberg.
  • BILLEN, N., LEHMANN, A., JAHN, R. & STAHR, K. (1993): Auswirkung einer Brachlegung auf die Aggregat- und Humusstabilität unterschiedlicher Standortstypen. Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch., 72/II, 1339-1342.
  • BILLEN, N., LEHMANN, A., JAHN, R. & STAHR, K. (1994): Beitrag der Flächenstillegung zum Grundwasserschutz. In: MATSCHULLAT, J. & MÜLLER, G. (Hrsg.): Geowissenschaften und Umwelt. Springer-Verlag, 364 S.,
  • JAHN, R., BILLEN, N., LEHMANN, A. & STAHR, K. (1994): Bodenerhaltung durch Extensivierung und Flächenstillegung. Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch., 73, 55-58.
  • LEHMANN, A., BILLEN, N., STAHR, K. & JAHN, R. (1993): Dynamik von Ackerböden unter Brache (Stillegung) als Kriterium für standortsgerechte Nutzung. Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch., 72/I, 751-754.
  • STAHR, K., JAHN, R., BILLEN, N., LEHMANN, A. & SOMMER, M. (1993): Veränderungen des Nährstoffhaushalts landwirtschaftlich genutzter Böden durch Flächenstillegung. Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Gesellsch., 72/II, 1459-1462.

 

Fördernde Institution:MLR

Förderkennzeichen: 62 - 89 . 28 und 62 - 89 . 33  




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