Hintergründe und Ziele von Soil3


Unter der Pflugsohle...
In Ackerböden beginnt der Unterboden unterhalb der Pflugsohle, in der Regel bei etwa 30 cm Tiefe, was der durchschnittlichen Bearbeitungstiefe in der konventionellen Landwirtschaft entspricht. Eine einheitliche Definition für die Untergrenze des Unterbodens existiert nicht, da dies davon abhängt, wie tiefgründig sich der Boden entwickelt hat, d.h. in welcher Tiefe sich das Ausgangsmaterial der Bodenbildung (Gestein oder Sediment) befindet. Im Gegensatz zum Oberboden ist der Unterboden meist weniger stark durchwurzelt, humusarm, und kann - je nach Bodentyp - Verarmungs- und Anreicherungszonen verschiedener Stoffe aufweisen.

 ... verborgene Ressourcen
Obwohl es an der Pflugsohle häufig zur Bodenverdichtung kommt, die den Nutzpflanzen das tiefere Wurzelwachstum erschwert, ist der Unterboden dennoch nicht „tot“. Er kann enorme Ressourcen an Nährstoffen und Wasser enthalten, die allerdings für Wurzeln und Mikroorganismen häufig nicht zugänglich sind, da sie zum einen nicht gleichmäßig verteilt, sondern lokal begrenzt sind und sich zum anderen auch häufig unter Schichten befinden, welche das Wurzelwachstum durch ihren Eindringwiderstand einschränken. Außerdem besteht im Unterboden durch die geringen Humusgehalte die Möglichkeit der nachhaltigen Speicherung von CO2 aus der Atmosphäre, was zur Abschwächung des Klimawandels beiträgt.

Es ist deshalb wichtig, den Unterboden zu kennen, und die darin ablaufenden Prozesse zu verstehen.

Soil3-Maschine
© O. Schmittmann, Univ. Bonn

Welche Methode der Unterbodenmelioration wurde entwickelt und warum?

Um das Ertragspotenzial von Ackerböden sicherzustellen und ihre Produktivität auf lange Sicht zu erhöhen, ist es dringend notwendig, Unterböden mit ihren beachtlichen Vorräten an Nährstoffen und Wasser in nachhaltige landwirtschaftliche Strategien einzubinden. Seit langer Zeit existieren verschiedene Methoden der mechanischen Änderung des Bodenprofils, durch die das Wurzelwachstum und die Erreichbarkeit von Unterbodenressourcen erhöht werden.

Soil3 zielt darauf ab, die Nutzung des gesamten Bodenvolumens für das Pflanzenwachstum zu optimieren, indem der physikalische Eindringwiderstand des Unterbodens verringert wird, Nährstoff-Hotspots geschaffen werden und Wasser im Unterboden gespeichert wird. Dies wird durch die einmalige Einbringung von organischem Material in den Unterboden erreicht. Hierfür werden mit einer Grabenfräse in definierten Abständen 60 cm tiefe und 20 cm breite Gräben gezogen, die mit Kompost, Grünschnitt, Stroh oder Sägespänen verfüllt werden. Die Materialeinmischung geschieht dabei durch das gezielte Zuführen in den zurückfallenden Erdstrom direkt hinter dem Injektionsschar.

Evaluation der Soil3-Technik

Die in Soil3 entwickelte mechanische Unterbodenmelioration wird hinsichtlich ihres Nutzens für Bodenqualität und Ertragssteigerung mit biologischer Unterbodenmelioration, d.h. dem Einsatz von tiefwurzelnden Vorfrüchten wie Luzerne, verglichen, da dies ebenfalls die Zugänglichkeit der Unterbodenressourcen erhöht. Darüber hinaus wird auch der Nutzen einer Kombination aus beiden Meliorationstechniken untersucht.
Regionale Besonderheiten wie Bodentyp und Klima fließen in die Bewertung der verschiedenen Verfahren mit ein.
Sozioökonomische Faktoren der Soil3-Technik werden eruiert, indem die Verfahrenskennwerte anhand der Zentralen Feldversuche und Demoflächen berechnet werden, und die Akzeptanz der Methode unter Anwendern in Umfragen ermittelt wird.

Wichtigse Ergebnisse aus den ersten 5 Jahren

  • Ertragspotential: 23-55% Ertragssteigerung
  • Nachhaltigkeit: mindestens 5 Jahre

Mit der Soil3-Technik wurden in den ersten vier Jahren konsistent Ertragsgewinne erzielt (23% für Getreide). Für Mais wurde unter den trockenen Bedingungen in Thyrow im ersten Jahr sogar eine Ertragssteigerung von über 50% durch die Soil3-Technik festgestellt. Die Kombination aus mechanischer und biologischer Unterbodenmelioration führte ebenfalls zu einer Ertragssteigerung von ca. 20%.

  • Aufwandskosten: ca. 800 €/ha, zzgl. Kosten für eingebrachtes organisches Material (z.B. Kompost, Grünschnitt, Stroh)
  • Gesellschaftliche Akzeptanz: hoch bezüglich der Bedeutung des Unterbodens, unterschiedlich hinsichtlich neuer Techniken
Wuchshöhe CF3
© K. Schweitzer, HU Berlin
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