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Einfluss von biologisch-dynamischen Präparaten, Düngung und Bodenbearbeitung auf Bodenfruchtbarkeit und Ertrag

{Project} Präparateversuch Frick: Einfluss von biologisch-dynamischen Präparaten, Düngung und Bodenbearbeitung auf Bodenfruchtbarkeit und Ertrag. [Effects of biodynamic preparations, fertilisation and reduced tillage on crop yield and soil fertility.] Runs 2002 - 2011. Project Leader(s): Berner, Alfred and Mäder, Paul, Research Institute of Organic Agriculture (FiBL), CH-5070 Frick.

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Online at: http://www.fibl.org/de/schweiz/forschung/bodenwissenschaften.html

Summary

In einem Parzellen-Langzeitversuch auf dem FiBLBetrieb in Frick, wird in einer sechsjährigen Fruchtfolge die pfluglose Bodenbearbeitung auf einem schweren Lehmboden an die Verhältnisse des Biolandbaus angepasst. Landwirte haben diesen Versuch angeregt und sind in die Versuchsdurchführung und Begleitung eingebunden.
Der pfluglose Anbau bringt viele Vorteile: er schont die Bodenfruchtbarkeit und spart zudem Energie und Arbeit. Eine Herausforderung sind beim pfluglosen Anbau aber das vermehrte Aufkommen von Unkräutern und Schnecken und die verzögerte Stickstoffnachlieferung des Bodens, insbesondere im Frühjahr. In der Integrierten Produktion sind diese Anbauprobleme unter Einsatz von Herbiziden, Schneckenkörnern und rasch wirksamen mineralischen Stickstoffdüngern weitgehend gelöst. Im Biolandbau sind solche Hilfsmittel aber verboten. Daher wurden schon viele Versuche mit reduzierter Bodenbearbeitung im Biolandbau nach einigen Jahren wieder abgebrochen. Die Ertragsausfälle wegen Unkrautkonkurrenz durch Winden, Disteln und Gräser und Probleme mit der Bodenstruktur waren oft zu gross.
Neue Bodenbearbeitungsgeräte, die Optimierung der Düngung und der Einsatz pflanzlicher und mineralischer Präparate aus der biologisch-dynamischen Landwirtschaft sollen helfen, diese Probleme zu überwinden.
In der pfluglosen Variante arbeiten wir hauptsächlich mit dem Grubber nach Wenz, der zum Lockern, mit speziellen Zinken versehen aber auch zum Schälen (Stoppelbearbeitung) genutzt wird. Letztes Jahr lockerten wir den kompakten Lehmboden nach der Weizenernte bei trockener Witterung bis 20 cm und stabilisierten anschliessend das Gefüge mit einer Einsaat aus Hafer, Alexandrinerklee und Perserklee. Gepflügt wird bis auf lediglich 15 cm Tiefe. Sowohl in den gepflügten als auch in den ungepflügten Varianten bereiten wir das Saatbeet praxisüblich mit dem Rototiller zu.
Auf den tonigen, schweren Lehmböden in Frick wurde bisher Vollgülle zur Düngung empfohlen.
Durch Mistkompost, ergänzt mit einer reduzierten Menge Gülle, bauen wir den Boden auf. Getreu dem Motto: den Boden ernähren und nicht direkt die Pflanze, wie dies mit Gülle geschieht. Wir untersuchen, welche Hofdüngerform über lange Zeit die beste Wirkung auf die Bodenfruchtbarkeit, den Ertrag und die Stickstoffeffizienz aufweist?
Nach Beobachtungen von Landwirten tragen die biologisch-dynamischen Präparate über eine Bodenbelebung wesentlich zur Verbesserung der Krümelstruktur im Boden bei. Lassen sich die Wirkungen der biologischdynamischen Präparate im wissenschaftlichen Exaktversuch nachweisen? Wie ist die Wirkung von biologisch-dynamischen Präparaten bei Düngungssystemen mit Mistkompost beziehungsweise mit Gülle? Erleichtern biologisch-dynamische Präparate Bestellverfahren mit reduzierter Bodenbearbeitung? Auf diese Fragen gibt der neu gestartete Versuch Antwort. Der Versuch ist vollfaktorisiert (biologischdynamische Präparate x Düngung x Bodenbearbeitung), Das heisst, jede Variante ist mit jeder anderen Variante kombiniert, woraus acht Verfahren resultieren. Er steht jetzt im zweiten Jahr und soll bis 2011 dauern.
Die Weizenerträge im ersten Jahr (2003) waren im gepflügten Feld etwas höher als im ungepflügten und Vollgülle brachte geringfügig mehr Ertrag als Mistkompost. Beim anschliessenden Zwischenfutter kehrten sich die Verhältnisse aber um. Für eine fundierte Aussage, welches System für diesen Standort am besten angepasst ist, ist es entschieden zu früh, denn der Boden ist noch in einer Umstellphase, weil er nur langsam auf Bewirtschaftungseinflüsse reagiert.
In den Sonnenblumen (2004) liessen sich bereits im zweiten Versuchsjahr deutliche Unterschiede in der Bodenstruktur beobachten. Der nicht gepflügte Boden hatte eine deutlich bessere Struktur und auch eine erhöhte Tragfähigkeit.
In diesen Parzellen waren im Gegensatz zu den gepflügten Parzellen keine Traktorspuren von der Saat her zu erkennen, und die Sonnenblumen wuchsen folglich besser und zeigten ein satteres Grün. Erste vertiefte Bodenuntersuchungen werden 2005 durchgeführt. Wir messen die Wurzelentwicklung, die Wasserinfiltration, die mikrobielle Aktivität, die Regenwurmbiomasse und den Humusgehalt.
Dieser Versuch wird gefördert durch (alphabetisch):
- Bundesamt für Landwirtschaft (CH)
- Dutch BD-Vereniging (NL)
- Evidenzgesellschaft (CH)
- Sampo Initiative zur Förderung Anthroposophischer Forschung und Kunst (CH)
- Software AG-Stiftung (DE)
- Stiftung zur Pflege von Mensch, Mitwelt, Erde (CH)
Projektbegleitung (alphabetisch):
- Eidg. Forschungsanstalt für Agrarökologie und Landbau
- Förderer
- Institut für biologisch-dynamische Forschung
- Landwirtschaftliche Abteilung am Goetheanum
- Verein für biologisch-dynamische Landwirtschaft

Summary translation

State of the Art:
Organic farming systems offer many benefits. However, these systems generally use mouldboard ploughing. Reduced tillage systems provide new opportunities, but were developed under conventional farming regimes involving the use of chemicals. Problems with weeds, slugs and a delay in soil nitrogen mineralisation in spring are difficult to solve under organic farming conditions. Furthermore, the occurrence of fusaria and the contamination of cereals with mycotoxins have frequently been associated with reduced tillage systems, especially in wheat following maize cultivation.
Project aims including target group:
In the present study, we are investigating whether the use of newly developed machines, in combination with an optimised fertilisation strategy and the use of biodynamic preparations will improve the sustainability of reduced tillage systems, without relying on synthetic inputs.
The target groups are farmers and advisors.
Methodology:
The experimental set-up consists of a three factorial filed trial with four replications. The following parameters are measured: Yield, root density, crop quality, weed infestation, soil organic matter, microbial biomass, dehydrogenase activity, mycorrhizal root colonisation, earth worm biomass and abundance.
Results, conclusion, state of the art:
In a recently started long-term field trial (2002 to 2011), located in Frick (1000 mm mean annual precipitation) near Basle (Switzerland), the effect of reduced tillage on crop yield, weed infestation, and occurrence of toxigenic fusaria was studied on a heavy soil (45% clay) in a crop rotation under organic farming conditions. The results of the first two experimental years (2003-2004), considered as the conversion period were: Wheat yield was 16% higher (p < 0.001) in ploughed plots than in the plots with reduced tillage (chisel and rotary harrow). In the following year, sunflower yield was enhanced by 5% (p = 0.06) in reduced tilled plots. Reduced tilled plots manifested a higher weed infestation, in particular with Convolvulus arvensis and Stellaria media. With the exception of low levels of Fusarium poae, no toxigenic fusaria were detected in wheat grains possibly due to the exceptionally dry and hot summer 2003. The deoxynivalenol (DON) content was low in all treatments. While the DON content in wheat straw was increased after reduced tillage, it was decreased after application of biodynamic preparations (p < 0.05). Overall, we assume that even on heavy soils, reduced tillage systems may be applicable on organic farms, but with a considerably higher input of labour. The soil quality is investigated now intensively.
In the conversion period from a ploughed to a reduced tillage system under organic farming conditions, yields decreased in the first year, but recovered in the second year. This can be interpreted as an adaptation of the soil processes to lower levels of mechanical disturbance. Although our results are based on two seasons only, we believe that reduced tillage might be applicable even on very heavy soils in organic farming, but with a considerably higher input of hand weeding compared with ploughing systems.
Involved organisations, project partners:
Bernhard Streit, Susanne Vogelgsang, Agroscope FAL Reckenholz, Zürich, Schweiz
Literature:
Berner, A., R. Frei, HU. Dierauer, S. Vogelgsang, HR. Forrer and Paul Mäder (2005): Effects of reduced tillage, fertilisation and biodynamic preparations on crop yield, weed infestation and the occurrence of toxigenic fusaria. In: Köpke, U., U. Niggli, D. Neuhoff, P. Cornish, W. Lockeretz, H. Willer (2005): Researching Sustainable Systems. First scientific Conference of ISOFAR. 21st-23rd September 2005, Adelaide.
http://orgprints.org/4216/

EPrint Type:Project description
Keywords:reduced tillage, mouldboard ploughing, manure compost, slurry, weed infestation, mycotoxins, soil quality, food quality, organic farming, Bio-dyn.
Subjects: Soil
Crop husbandry > Soil tillage
Research affiliation: Switzerland > FiBL - Research Institute of Organic Agriculture Switzerland > Soil Sciences
Research funders: Switzerland > Swiss Federal Office for Agriculture FOAG
Netherlands > Other organizations
Switzerland > Other organizations
Related Links:http://orgprints.org/perl/search/advanced?keywords= Bio-dyn.&projects=annual-crop-production&projects&_satisfyall=ALL&_order=byname&_action_search=Search, http://orgprints.org/4216/
Acronym:Präparateversuch Frick
Start Date:1 October 2002
End Date:30 September 2011
Deposited By: Berner, Alfred
ID Code:6203
Deposited On:09 Feb 2006
Last Modified:29 Sep 2010 09:07

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