Bodenbearbeitung

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Beitragende:
Michelle Wander, University of Illinois in Urbana-Champaign
Joel Gruver, Western Illinois University
Letzte Änderung – 4. September 2008

Einführung

• Was ist Bodenbearbeitung?
• Warum macht man das?
• Warum macht das nicht jeder?

Hintergrund

• Wie wird der Boden beeinflusst?
• Online-Ressourcen mit Hintergrundinformationen
• Wie man den Boden überwacht

Lokale Überlegungen

• Regionsspezifische Daten

How-To

Reale Erfahrungen

Sonstige Ressourcen & Glossar

Einführung

Was ist Bodenbearbeitung?

Bodenbearbeitung ist eine mechanische Veränderung der Bodenstruktur. Bodenbearbeitungswerkzeuge verändern die Bodenstruktur durch eine Vielzahl von Boden:Werkzeug-Wechselwirkungen (z. B. Schneiden, Fräsen, Zerkleinern, Schlagen, Rückprallen). Das Ergebnis der Wechselwirkungen zwischen Boden und Werkzeug hängt sowohl von den Merkmalen des Bodenbearbeitungsvorgangs (z. B. Wirkung, Tiefe und Breite der Störung, Zeitpunkt) als auch von den Merkmalen des zu bearbeitenden Bodens ab (z. B,

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Warum?

Die Bodenbearbeitung war im Laufe der Geschichte Teil der meisten landwirtschaftlichen Systeme, da mit der Bodenbearbeitung viele agronomische Ziele erreicht werden können:

• Bodenverbesserung (Veränderung der Bodenstruktur, um agronomische Prozesse wie Bodenkontakt, Wurzelwachstum, Wasserinfiltration, Bodenerwärmung usw. zu fördern.)
• Unkraut-/Schädlingsbekämpfung (unmittelbare Beendigung oder Unterbrechung der Lebenszyklen von Unkraut/Schädlingen)
• Reststoffmanagement (Verlagerung, Ausrichtung oder Dimensionierung von Rückständen, um die negativen Auswirkungen von Kultur-/Deckfruchtrückständen zu minimieren und die positiven Auswirkungen zu fördern)
• Einarbeitung/Vermischung (Einbringen oder Umverteilung von Stoffen wie Düngemitteln, Dünger, Saatgut, Rückstände, manchmal von einem ungünstigeren Standort zu einer günstigeren räumlichen Verteilung)
• Segregation (Verfestigung von Steinen, Hackfrüchten, Bodenkrümeln)
• Landformung (Veränderung der Form der Bodenoberfläche – einfachste Variante ist wohl das Einebnen; Rütteln, Aufrauen und Furchen sind weitere Beispiele)

Zu den spezifischeren Zielen der Bodenbearbeitung gehören die Bildung von Saatbetten, die Bildung von abgestandenen Saatbetten, die Verringerung von Verdichtungen, das Aufbrechen von Bodenkrusten, das Durchtrennen/Desinfizieren von Unkräutern, das Aufweichen von biofumigierenden Deckfrüchten, die Stimulierung der Bodenbiologie und die Ernte von Hackfrüchten.

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Warum macht das nicht jeder?

Übermäßige oder ungeeignete Bodenbearbeitungsmethoden haben wesentlich zur Verschlechterung der Bodenqualität beigetragen. Zu den negativen Auswirkungen der Bodenbearbeitung gehören:

• Verdichtung des Bodens unterhalb der Bearbeitungstiefe (d. h., Bildung einer Bodenwanne)
• Erhöhte Anfälligkeit für Wasser- und Winderosion
• Beschleunigter Abbau der organischen Bodensubstanz (langfristig gesehen negativ)
• Hohe Energiekosten für die Bodenbearbeitung
• Arbeitsaufwand und zeitliche Verpflichtungen

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Hintergrund

Wie wird der Boden beeinflusst?

Bodenbearbeitungsgeräte setzen die Bodenstruktur mechanischen Beanspruchungen aus (z.B., Druck, Scherung, Zug). Wenn die angewandten Spannungen die Festigkeit des Bodens übersteigen, versagt die Bodenstruktur, indem sie entweder entlang der Schwachstellen zerbröckelt (wenn sich der Boden in einem brüchigen Zustand befindet) oder sich verformt, wenn sich der Boden in einem plastischen Zustand befindet.

Bodenbearbeitung, wenn der Boden zu feucht ist (feuchter als die „plastische Grenze“), führt zu Verschmierungen und bildet Klumpen, die für den Rest der Wachstumsperiode bestehen bleiben können. Das Gefrieren und Auftauen im Winter führt im Allgemeinen zu einer Auflösung der Klumpen.

Viele Bodenbearbeitungen dienen der Lockerung und Homogenisierung des Bodens innerhalb der Bearbeitungszone (d.h. Erhöhung der Makroporosität und der strukturellen Einheitlichkeit), aber einige Bodenbearbeitungen sollen den Boden formen oder festigen. Einige der Auswirkungen der Bodenbearbeitung sind beabsichtigt (z. B. die unter „Warum?“ aufgeführten Ziele der Bodenbearbeitung), während andere Auswirkungen unbeabsichtigt sind (z. B. Bildung einer Pflugfurche, erhöhte Anfälligkeit für Verdichtung und Erosion).

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Online-Ressourcen für weitere Hintergrundinformationen:

• Stahl auf dem Feld: A Farmers Guide to Weed Management Tools, veröffentlicht 2001, 128 Seiten. Verfügbar als http://www.sare.org/publications/steel/index.htm und als herunterladbares PDF: http://www.sare.org/publications/steel/steel.pdf; „Steel in the Field“ zeigt, wie mit den heutigen Geräten und Techniken Unkräuter bekämpft werden können und gleichzeitig Herbizide reduziert – oder ganz vermieden – werden können. Steel in the Field zeigt in praktischer Sprache, was Landwirte und Forscher in den letzten 20 Jahren über die Senkung der Kosten für die Unkrautbekämpfung durch verbesserte Anbaugeräte, Deckfrüchte und neue Fruchtfolgen gelernt haben.
• The New American Farmer, 2nd ed. Erhältlich als http://www.sare.org/publications/naf.htm
  und herunterladbares PDF. Der NAF präsentiert sehr lesenswerte Profile von mehr als 60 Landwirten, die jeden US-Bundesstaat und 2 Territorien repräsentieren. Viele praktische Informationen über Bodenbearbeitungssysteme finden Sie, wenn Sie das Dokument nach Begriffen im Zusammenhang mit der Bodenbearbeitung durchsuchen.
• Conservation Tillage Information Center web site: http://www.conservationinformation.org/
• NRCS Tillage Equipment pocket guide, From ftp://ftp-fc.sc.egov.usda.gov/IA/intranet/Tillage.pdf. Es handelt sich um eine grafikreiche Publikation, die den Mitarbeitern helfen soll, die Geräte zu erkennen, die für die primäre Bodenbearbeitung, die sekundäre Bodenbearbeitung, die Einarbeitung von Dung/Dünger, Kombinationsgeräte und allgemeine Kategorien von Bodenbearbeitungssystemen verwendet werden.

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Wie man den Boden überwacht

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Regionalspezifische Daten:

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Wie-zu

Arten der Bodenbearbeitung

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Reale Erfahrungen

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Weitere Ressourcen

Bücher und Artikel

• „From the Soil Up and Agriculture in Transition“ von Don Schrieffer. Wallace-Homestead Printing Co, Des Moines, Iowa. 1984. „Hervorragend lesbar, immer noch erhältlich und immer noch das beste Buch, das Bodenbearbeitungssysteme mit dem Management von Bodenbelüftung, Wasser und der Verrottung von Rückständen in Verbindung bringt“ – David Patriquin über „From the Soil Up“.
• „Soil Dynamics in Tillage and Traction“. Agricultural Handbook No. 316 von William R. und Glen E. Vanden Berg Gill. 1967. Klassische Erörterung der Bodenbearbeitung aus Sicht der Landtechnik.
• Bodenbearbeitung (Grundlagen der Maschinenbedienung) von John Deere. 1993. Gut illustrierte und sehr gut lesbare Darstellung praktischer Informationen über Bodenbearbeitungspraktiken für den agronomischen Pflanzenbau.
• „Stoppeln auf dem Feld“ und „Keine Bodenbearbeitung“: Die Beziehung zwischen Direktsaat, Ernterückständen, Pflanzen und Bodennahrung“ von Carlos Crovetto. Crovetto, ein Pionier der Direktsaat in Chile, beschreibt seine Erfahrungen mit der Direktsaat in zwei Büchern, die eine interessante Mischung aus agrarwissenschaftlichen Erkenntnissen und praktischen Beobachtungen darstellen.
• „Conservation Tillage Systems and Management: Crop Residue Management with No-Till, Ridge-Till, and Mulch-Till“, 2. Auflage. MWPS-45-Book. 2000. ISBN 0-089373-088-2. Dieses leicht zu lesende und handliche Buch – die Arbeit von mehr als 60 Fachleuten von Universitäten und der Industrie – erklärt die wichtigsten Vorteile der konservierenden Bodenbearbeitung.
• „Building Soils for Better Crops“, 2. Aufl., von Fred Magdoff und Harold Van Es, 2000. Dieses Buch bietet eine umfassende Diskussion über nachhaltige Bodenbewirtschaftung.
• „Resource Management: Soil“ von Bryan Davie, Brian Finney und David Eagle. Farming Press. 2001. ISBN: 0-85236-559-4. Dieses Buch ist ein praktischer Leitfaden zu den Grundsätzen und neuesten Praktiken einer guten Bodenbewirtschaftung, verfasst von britischen Autoren, die über einen reichen Erfahrungsschatz in landwirtschaftlichen Betrieben verfügen. Einige Inhalte sind spezifisch für England, aber die meisten sind allgemein relevant.
• „The Biological Farmer: a complete guide to the sustainable & profitable biological system of farming“ von Gary Zimmer. Acres USA. 2000. ISBN: 0-911311-62-9. Sehr lesenswerter umfassender Leitfaden zum ökologischen Landbau von einem erfolgreichen Biobauern, Berater und Gründer von Midwest BioAg.

Glossar zur Bodenbearbeitung

Schüttdichte – die Masse des trockenen Bodens geteilt durch das Schüttvolumen. Die Schüttdichte ist kein absoluter Indikator für Verdichtung, da die Wurzelgrenzdichte je nach Beschaffenheit variiert. Die Wurzelausdehnung wird im Allgemeinen durch eine Schüttdichte von > 1,6 g/cm3 in schluffigen Lehmböden begrenzt. 1,6 g/cm3 ist in sandigen Böden wahrscheinlich nicht einschränkend und in lehmigen Böden stark einschränkend.

Kultivierung – flache Bodenbearbeitung zur Unkrautbekämpfung. Sie kann blind (ohne Orientierung an der Position der Kulturpflanzen) oder gelenkt erfolgen (auch als Reihenkultur bezeichnet, die so angelegt ist, dass die Kulturreihen möglichst wenig gestört werden). Herkömmliche Anbaugeräte funktionieren nicht gut bei hohen Rückständen, aber es gibt Optionen für hohe Rückstände. Zu den Maßnahmen gehören Unterschneiden, Vibration, Walzen usw. Sie können vom Boden oder von einer Zapfwelle angetrieben werden.

Konservierende Bodenbearbeitung – Jedes Bodenbearbeitungssystem, bei dem nach der Aussaat 30 Prozent oder mehr der Bodenoberfläche mit Pflanzen-/Deckfruchtrückständen bedeckt bleiben. Wenn Bodenerosion durch Wind das Hauptproblem ist, ist jedes System geeignet, das während des kritischen Zeitraums der Winderosion mindestens 1.000 Pfund pro Acre an flachen, kleinkörnigen Rückständen auf der Oberfläche hält.

Konventionelle Bodenbearbeitung (auch intensive Bodenbearbeitung genannt) – Bodenbearbeitung in voller Breite, die die gesamte Bodenoberfläche stört und vor und/oder während der Aussaat durchgeführt wird. Weniger als 15 Prozent des Bodens sind nach der Aussaat mit Rückständen bedeckt, oder weniger als 500 Pfund pro Acre an Rückständen von Kleingetreide während der kritischen Winderosionsperiode. Im Allgemeinen wird der Boden gepflügt oder intensiv (mehrfach) bearbeitet. Die Unkrautbekämpfung erfolgt mit Pflanzenschutzmitteln und/oder Reihenkulturen.

Krustenbildung – Oberflächenverdichtung, die durch den Aufprall von Regentropfen, die Ablösung von Partikeln und die Größensortierung entsteht, wodurch die feinsten Partikel an der Oberfläche konzentriert bleiben. Beeinträchtigt die Infiltration, den Gasaustausch und das Auflaufen der Keimlinge.
Totfurche – ein schmaler Streifen Boden (die Breite einer Pflugschar), dessen Pflugschicht beim Pflügen ausgehoben wird, der aber nicht aufgefüllt wird, weil er sich am äußeren Rand eines Feldes oder eines „Landes“ befindet. Die sekundäre Bodenbearbeitung füllt eine tote Furche nicht vollständig auf und hinterlässt eine Vertiefung und oft eine Zone mit geringer Fruchtbarkeit, weil der Oberboden abgetragen wurde. In einer toten Furche wachsen die Pflanzen schlecht.

Scheiben – rollende, kreisförmige Messer mit geraden oder geriffelten Kanten, die Rückstände abschneiden, die Bodenstruktur zerkleinern und die Bodenoberfläche ebnen sollen. Die Scheiben werden in der Regel in Gruppen von parallelen Scheiben aufgestellt. Die von den Scheiben verursachte Bodenbewegung hängt vom Winkel der Scheiben, dem Anpressdruck auf die Scheiben, der Form der Schaufel (gerade oder geriffelt) und der Geschwindigkeit, mit der die Scheiben gezogen werden, ab.

Zugkraft – Kraft, die erforderlich ist, um ein Bodenbearbeitungswerkzeug wie einen Pflug oder eine Scheibe zu ziehen.

Inversionsbodenbearbeitung – im Gegensatz zur nicht-inversiven Bodenbearbeitung wird bei der Inversionsbodenbearbeitung eine Schicht (oft 6 – 12″) des Bodens umgedreht, wobei die Oberflächenrückstände (und die damit verbundenen Unkrautsamen, Sporen, Insektenlarven und -eier) begraben werden. Das Ergebnis ist eine Oberfläche mit minimalen Rückständen, die mit herkömmlichen Bodenbearbeitungsgeräten leicht bearbeitet werden kann, aber anfällig für Erosion ist. Der Streichblechpflug ist das Standardgerät für die inverse Bodenbearbeitung. Scheibenpflüge führen auch eine inverse Bodenbearbeitung durch.

Landschaften – im Zusammenhang mit dem Einwegpflügen sind Landschaften rechteckige Abschnitte eines größeren Feldes, die nacheinander gepflügt werden. Zu Beginn wird in der Mitte einer Parzelle ein Grat gebildet, und dann wird um diesen Grat herum gepflügt, bis die Parzelle vollständig ist. Der Zweck des Pflügens von Feldern besteht darin, die Fahrzeit zu minimieren, d. h.,

Minimal till (auch: reduced till) – Bodenbearbeitungssystem, bei dem keine Bodeninversion stattfindet und ein hoher Anteil an Oberflächenrückständen erhalten bleibt.

Moldboard-Pflug – traditionelles Hauptbearbeitungswerkzeug, das aus den folgenden Hauptteilen besteht: dem Pflugschar (das den Boden horizontal schneidet), dem Schar (hebt den Boden an und rollt ihn, was eine Umkehrung bewirkt), der Landseite (überträgt den seitlichen Schub) und dem Schar (schneidet den Boden vertikal). Das Schar ist unverzichtbar beim Pflügen von Grasnarbe oder Böden mit großen Rückständen. Der Streichblechpflug ist oft das beste Werkzeug zum Aufbrechen der Grasnarbe.

Mulch-Till – Bodenbearbeitung über die gesamte Breite mit einer oder mehreren Bodenbearbeitungsgängen, bei der die gesamte Bodenoberfläche gestört wird und die vor und/oder während der Aussaat erfolgt. Es werden Bodenbearbeitungswerkzeuge wie Meißel, Grubber, Scheiben, Kehrmaschinen oder Messer verwendet. Die Unkrautbekämpfung erfolgt mit Pflanzenschutzmitteln und/oder durch Kultivierung.

No-Till (auch Zero-Tillage, Direktsaat) – Bodenbearbeitungssystem, bei dem die Rückstände (auch in der Reihe) erhalten bleiben und die Bepflanzung durch diese Rückstände hindurch mit speziell dafür vorgesehenen Geräten erfolgt.

Plastizitätsgrenze – Die Plastizitätsgrenze (PL) ist der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, bei dem der Boden beginnt, plastisches Verhalten zu zeigen. In der Regel ist die Plastizitätsgrenze eines Bodens erreicht, wenn sich zum ersten Mal ein Bodenwurm mit einem Durchmesser von 3 mm bilden kann. Böden, bei denen die Plastizitätsgrenze trockener ist als die Feldkapazität, haben ein enges Fenster der Bearbeitbarkeit. Böden, deren Plastizitätsgrenze feuchter ist als die Feldkapazität, haben ein breiteres Fenster der Bearbeitbarkeit und eignen sich besser für die Landwirtschaft mit Bodenbearbeitung.

Pflugschar – verdichtete Schicht unmittelbar unter der Tiefe der regelmäßigen Bodenbearbeitung. Pflugscharen, Scheiben und Bodenfräsen sind berüchtigt für die Entstehung von Pflugscharen.

Spitzen – Die Vorderkante eines steifen Zinkens wird gemeinhin als Spitze bezeichnet. Die Form einer Spitze beeinflusst ihre Fähigkeit, in den Boden einzudringen, und wie viel Hebung und Bodenstörung sie verursacht. Die Vorderseite einer Pflugschar wird ebenfalls als Spitze bezeichnet.

Primäre Bodenbearbeitung – Bodenbearbeitung, die dazu dient, den Boden in einer Tiefe von sechs oder mehr Zoll zu brechen oder zu zerkleinern. Die Geräte der Primärbodenbearbeitung unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, hochfeste Böden zu durchdringen und Rückstände zu durchschneiden. Beispiele hierfür sind Pflüge, schwere Scheiben, Spatenmaschinen, schwere Bodenfräsen, Meißelpflüge und Untergrundlockerer.

Zapfwellengetriebene Bodenbearbeitung – im Gegensatz zu zugkraftgetriebenen Bodenbearbeitungsgeräten (z. B. Scharpflug) und bodengetriebenen Bodenbearbeitungsgeräten (Bodenhacke) haben zapfwellengetriebene Bodenbearbeitungsgeräte eine größere Kapazität, die Bodenstruktur in einem Arbeitsgang zu zerkleinern und zu mischen, da sie von einem Traktor angetrieben werden. Bodenfräsen, Spatenmaschinen, Kreiseleggen und Kreiseleggen sind Beispiele für zapfwellengetriebene Bodenbearbeitungsgeräte.

Pfützenbildung – Bodenbearbeitung, die darauf abzielt, Aggregate aufzubrechen und Lehm zu zerstreuen, so dass eine undurchlässige Schicht entsteht, in der sich Wasser sammeln kann. Pfützenbildung ist ein Ziel der Bodenbearbeitung in überschwemmten Reissystemen, ist aber in anderen Produktionssystemen unerwünscht.
Ridge till – Bodenbearbeitungssystem, bei dem die Bodenbearbeitung eingesetzt wird, um zu Beginn der Vegetationsperiode Dämme zu bilden und dann die nächste Kultur auf den Dämmen zu pflanzen, deren Oberseite während des Pflanzvorgangs abgeschnitten wurde.

Roller – Walzwerkzeuge, die den Boden pressen und seine Dichte oder Festigkeit erhöhen (z.B.,

Sekundärbodenbearbeitung – Bodenbearbeitung, die (im Allgemeinen im Anschluss an die Primärbodenbearbeitung) eingesetzt wird, um den Boden in einer Tiefe von weniger als zehn Zentimetern zu zerkleinern, zu ebnen und/oder zu konditionieren, um ein Saatbett vorzubereiten oder „einzupassen“.

Spatenmaschine – ein zapfwellengetriebenes, rotierendes Bodenbearbeitungsgerät mit großen, flachen Schaufeln (Spaten), die in Dreiergruppen auf einem Rotor angeordnet sind. Wenn sich der Rotor dreht, tauchen die Spaten in den Boden ein, heben den gegrabenen Boden an und kippen dann, um den Boden abzuwerfen. Das System ist effizient im Energieverbrauch und schonend für die Bodenstruktur, erfordert aber eine komplexe und daher teure Maschine. Die normale Arbeitsgeschwindigkeit ist langsam (weniger als 1,5 mph). Der Grad der Bodenzerkleinerung hängt vom Verhältnis zwischen Rotor- und Vorwärtsgeschwindigkeit, der Größe der Geschwindigkeiten (Rotor und Vorwärts), der Form und Anordnung der Schaufeln und der Positionierung der hinteren Klappe (auf die der Boden zurückprallt) ab. Spatenmaschinen werden in erster Linie zur Vorbereitung des Bodens für den Gemüseanbau eingesetzt und sind in Europa am weitesten verbreitet und werden dort auch hergestellt.

Strip till/Zone till – Bodenbearbeitungssystem, bei dem die Rückstände zwischen den Reihen erhalten bleiben, aber aus der Pflanzreihe heraus verlagert werden (bis zu einem Drittel des Reihenabstandes) und eine tiefe Lockerung in der Reihe erfolgen kann.

Subsoiling – Bodenbearbeitung, die darauf abzielt, tiefe verdichtete Schichten aufzubrechen, kann in der Reihe erfolgen oder auch nicht
Sweeps – Flügel, die aus den Zinken der Anbaugeräte herausragen, unterschneiden Unkraut und heben den Boden an, was zu einer schnellen Austrocknung führt.

Tilth – ein ganzheitlicher Begriff, der sich auf günstige bodenphysikalische Eigenschaften für die Landwirtschaft bezieht – Böden mit guter Tilth sind bröckelig, können mit weniger Zugkraft bearbeitet werden und ermöglichen es, die Ziele der Bodenbearbeitung leicht zu erreichen. Ähnliche Begriffe sind „weich“, „gut“ oder „wie ein Garten“.

Zinken – gerade oder gebogen, steif oder flexibel, mit unterschiedlichem Berührungswinkel, verändern die Zinken die Bodenstruktur durch eine Reihe von Prozessen (z. B. Schneiden, Heben, Vibration), die die Zugeinwirkung auf den Boden durch einen Zinken übertragen. Steife Zinken werden oft auch als Schenkel bezeichnet. Zinken erzeugen im Allgemeinen keinen nennenswerten Bodendruck und verdichten daher den Boden unterhalb der Bearbeitungstiefe nicht. Flexible Zinken vibrieren, wenn sie durch den Boden gezogen werden, und diese Vibration trägt zur Zertrümmerung der Bodenstruktur bei.

Traktion – Widerstand gegen das Abrutschen von Rädern oder Raupen, der es ermöglicht, Zugkraft auf ein gezogenes Gerät auszuüben.

Vertikale Bodenbearbeitung – tiefe Bodenbearbeitung, die darauf abzielt, vertikale Zonen zu schaffen (im Allgemeinen in der Reihe durch Schneiden eines Schlitzes, Zertrümmerung und Anheben des Bodens), die eine umfassende Durchwurzelung fördern.

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