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Autoren: Ulf Jäckel, Stefanie Pencs; Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie; Abtei-
lung 7; Referat 72; Telefon: +49 35242 631-7210; E-Mail:
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Projekt „Verbesserung ökologischer Fruchtfolgen mit Transfermulch für ein
Regeneratives, angepasstes Nährstoffmanagement - VORAN“
Zusammenfassung
Im ersten von drei Untersuchungsjahren wurden 2019 zu Körnermais und Kartoffeln Klee-
schnittgut und zu Ackerbohnen Weizenstroh als oberflächliche Mulchauflage (cut & carry)
ausgebracht und in ihrer Wirkung bei pflügender und pflugloser Bodenbearbeitung unter-
sucht. Witterungsbedingt standen im Frühjahr nur geringe Mengen an Klee zu Verfügung, so
dass die erwartete Beikrautunterdrückung nicht erreicht wurde, sondern die versuchsbedingt
in den Mulchparzellen spät durchgeführte mechanische Bekämpfung einen stärkeren Bei-
krautbesatz hinterließ. Dies führte zu (nicht signifikant) niedrigeren Ernteerträgen. Der ver-
besserte Erosionsschutz konnte auch mit den geringen Mulchauflagen erreicht werden, so-
gar die gepflügte Variante hatte durch den nachträglich aufgebrachten Mulch eine verbes-
serte Wasserinfiltration als ohne Mulch und sogar einen geringeren Sedimentaustrag als die
Pfluglos-Variante ohne Mulch. Auf das Stickstoffangebot und den Bodenwasserhalt konnten
hingegen keine Auswirkungen der Mulchauflagen nachgewiesen werden, was einerseits an
den geringen Mulchmengen und andererseits an der Trockenheit im Versuchsjahr gelegen
haben dürfte.
Die Untersuchungen, die 2019 stark von den Witterungsextremen geprägt waren, werden
2020 und 2021 fortgesetzt.
Versuchsaufbau
Der Feldversuch am Standort Nossen ist in einem viehlosen Ökolandbausystem (soge-
nannte vegane Landwirtschaft) mit der Fruchtfolge Rotklee – Körnermais – Winterweizen –
Kartoffeln – Ackerbohnen – Dinkel in einer 4-fach wiederholten Streifenanlage eingegliedert.
Der Versuchsstandort befindet sich auf einer pseudovergleyten Parabraunerde aus Löß mit
62 Bodenpunkten. Die Jahresdurchschnittstemperatur beträgt 9,4 °C, der Jahresnieder-
schlag 700 mm. Die Fruchtfolgeglieder Mais, Kartoffeln und Ackerbohnen werden mit den
Faktoren Bodenbearbeitung (pflügend; pfluglos) und Mulchanwendung (Ohne; Klee zu Mais;

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Klee zu Kartoffeln; Weizenstroh zu Ackerbohnen) innerhalb dieser sechsgliedrigen Frucht-
folge betrachtet. Dabei wurde der Mulch von einer Geberfläche (Klee bzw. Winterweizen, lie-
fert das Mulchmaterial) auf eine Nehmerfläche (erhält die Mulchauflage) transferiert. Folgend
wird diese Anwendung als Transfermulch bezeichnet. Die Variante ohne Mulch der Acker-
bohne wurde 2019 im Gemenge mit Hafer gesät. Um die Wirkung verschiedener Mulchan-
wendungen und Bodenbearbeitungssysteme auf die Erosionsneigung des Bodens zu unter-
suchen, wurde auf dem Kartoffelschlag ein Beregnungsversuch mit Abtragsmessungen
durchgeführt. Dabei wurde bei simuliert extremen Niederschlägen mit einer Intensität von 0,8
mm je min (entspricht 48 mm in 1 Stunde) auf einer Fläche von 3 m² die Wasserinfiltration
bzw. der Oberflächenabfluss und das abgetragene Bodenmaterial erfasst.
Ergebnisse und Diskussion
Bereits im Frühjahr 2019 wurde in Nossen zu wenig Niederschlag verzeichnet, was sich
auch auf den Kleeaufwuchs auswirkte, so dass nur 432,8 dt Frischmasse pro Hektar bzw.
61,5 dt Trockenmasse als Transfermulch auf die Nehmerflächen Mais und Kartoffel übertra-
gen werden konnten. Das enge C/N-Verhältnis und die feine Struktur des klein gehäckselten
frischen Materials führten zu einer schnellen Zersetzung des Kleeschnitts, so dass eine
gleichmäßige Bodenbedeckung nicht lang gegeben war. Dies hatte wiederum Auswirkungen
auf die sonst in der Literatur beschriebene positive Unkrautunterdrückungsleistung der
Mulchdecke. Sowohl die beikrautunterdrückende Wirkung als auch die Schutzfunktion ge-
genüber Umwelteinflüssen geht zumindest teilweise verloren. Wie in Abbildung 1 zu sehen
ist, wiesen die Varianten mit Mulch in allen drei Kulturen einen höheren Unkrautdeckungs-
grad auf im Vergleich zu den Varianten ohne Transfermulch, da weniger mechanische Un-
krautbekämpfung stattfand. Besonders deutlich war dieser Effekt in der Kartoffel zu sehen.
Bei der Ackerbohne wurden insgesamt 40 dt Frischmasse Weizenstroh pro Hektar bzw. 36,8
dt Trockenmasse pro Hektar als Transfermulch auf die Nehmerfläche übertragen. Die Vari-
ante „ohne Mulch“ stellte ein Ackerbohnen-Hafer-Gemisch dar, was eine höhere Unkrautun-
terdrückung aufwies (hier Beikräuter gesamt dargestellt).

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Abbildung 1 Deckungsgrade der Beikräuter in den Kulturen Mais, Kartoffel und Ackerbohne
Durch den hohen Konkurrenzdruck der Beikräuter zu den Kulturen wurde auch der Ertrag
negativ beeinflusst. Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, sind die Erträge von Kartoffel und Mais
in den Varianten Transfermulch geringer. Die gepflügten Varianten zeigen einen höheren Er-
trag. Bei Ackerbohne ist der Effekt durch das Hafergemisch nicht zu sehen.

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*Ackerbohnen-Hafer-Gemisch
Abbildung 2 Erträge der Kulturen Kartoffel, Körnermais und Ackerbohne
Zu verschiedenen Zeitpunkten wurde die Menge des mineralischen Stickstoffs (Nmin in kg/ha)
in drei Bodentiefen gemessen. Für alle drei Kulturen kann gesagt werden, dass der Nmin-
Vorrat im Boden während der Vegetationszeit von den Pflanzen genutzt wurde und es keine
Verlagerungsprozesse in untere Bodenschichten gab. Aufgrund der Trockenheit und der ho-
hen Temperaturen fanden wenig mikrobielle Abbauprozesse statt, so dass vermutet wird, dass
nennenswerte Mengen an Stickstoff gasförmig entwichen sind. Die Nmin-Gehalte der ver-
schiedenen Varianten liegen nach der Ernte auf einem weitgehend einheitlichen Niveau, wie
in Abbildung 3 zu sehen ist. Die Nmin-Unterschiede im Boden der Ackerbohne lassen sich auf
das Ackerbohnen-Hafer-Gemisch zurückführen, das dem Boden mehr Stickstoff entzieht.

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Abbildung 3 Nmin-Bodengehalte
Hinsichtlich der Gehalte an Makronährstoffen und Humus im Oberboden zu Vegetationsbeginn
waren die Ausgangsbedingungen des Oberbodens für alle drei Kulturarten relativ homogen,
mit der Ausnahme des Kaliumgehaltes auf den Ackerbauschlägen „Pflug Mulch“ und „Pflug
ohne Mulch“ (siehe Tabelle 1). Diesbezüglich ist der dortige Boden in die Gehaltklasse C ein-
zuordnen, die restlichen Schläge in die Gehaltklasse B. Gleiches gilt für Phosphor. Die Böden
aller Schläge weisen eine sehr gute Magnesiumversorgung auf (Gehaltklasse D).

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Tabelle 1: Standorteigenschaften im Oberboden (0-30 cm) der Flächen mit den untersuchten Kul-
turen Ackerbohne, Mais und Kartoffel
Aus den Nmin-Bodenproben wurde der Bodenwassergehalt (Volumenprozent) gravimetrisch
ermittelt. Zusätzlich wurden zu Vegetationsbeginn im Maisfeld TDR-Sonden gesetzt, mit de-
nen indirekt der Bodenwassergehalt bestimmt werden konnte. Der Bodenwassergehalt folgt
bei allen drei Kulturarten dem charakteristischen Jahresgang mit einem Maximum zu Beginn
der Vegetationszeit. Durch die geringen Niederschläge im Vegetationszeitraum nimmt das Bo-
denwasser besonders in den oberen Schichten (0-30 cm) mit einsetzender Pflanzenentwick-
lung stetig ab und bewegt sich bei Ackerbohne und Kartoffel Richtung permanenten Welke-
punkt, was sich negativ auf die Ertragsbildung auswirkte. Das Absinken des Bodenwasser-
gehaltes geschieht in den drei Kulturen in unterschiedlichem Ausmaß. Das Bodenwasser unter
Mais, bei dem sich die Mulchauflage langsamer zersetzte, zeigt den geringsten Rückgang.
Bei der Kartoffel ist durch die schnelle Zersetzung des Mulches kein Unterschied im Boden-
wassergehalt zwischen den Varianten zu sehen. Hingegen trägt die Mulchschicht bei Acker-
bohne zur Speicherung der Bodenfeuchte bei, während der eingesäte Hafer in den Varianten

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ohne Mulch zusätzlich Wasser verbrauchte. Bei Mais ist die Wirkung des Verdunstungsschut-
zes durch Mulchauflagen in der unteren Bodenschicht zu beobachten.
Im Rahmen der Zusammenarbeit zwischen dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und dem
Landesamt für Umwelt Landwirtschaft und Geologie (LfULG) führt der DWD regelmäßige Mes-
sungen des Bodenwassergehaltes mittels Bohrstockmethode in Nossen durch. Im Jahr 2019
fand diese Untersuchung auf dem Dinkelschlag statt, bei dem ein Vergleich zwischen pflugslos
bearbeiteten Böden und mit Pflug bearbeiteten Flächen angestellt wurde. Die Abbildung 8
zeigt einen geringfügig höheren Wassergehalt der Flächen mit konservierender Bodenbear-
beitung.
Um den Einfluss der Mulchbedeckung auf die Erosionsneigung des Bodens zu untersuchen,
wurde Ende Mai durch die TU Bergakademie Freiberg im Kartoffelschlag ein transportabler
Niederschlagsimulator zur Nachbildung extremer Niederschlagsereignisse (0,8 mm je min und
m
2
) auf einer beregneten Fläche von 3 m
2
eingesetzt. Dabei wurde die Wasserinfiltration und
das abgetragene Bodenmaterial (Sedimentkonzentration) erfasst. Die Infiltration von Regen-
wasser ist bei gepflügten Böden (Abb. 4 und 5) sowohl in der Menge als auch in der Infiltrati-
onszeit deutlich geringer als bei den pfluglos bearbeiteten Varianten (Abb. 6 und 7). Der Boden
der Variante Pflug ohne Mulch zeigt ein besonders schnelles Absinken der Infiltrationsrate.
Auch der Bodenabtrag, gemessen durch die Sedimentkonzentration in g je l, setzt in dieser
Variante am schnellsten ein und erreicht die höchsten Werte. Bei beiden Bodenbearbeitungs-
systemen zeigt die Mulchbedeckung trotz der geringen Mulchmengen einen positiven Effekt
sowohl auf die Infiltrationsmenge und -zeit als auch auf das Absenken des Bodenabtrages und
dient somit dem Erosionsschutz.

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Abbildung 4: Infiltration und Sedimentkonzentration im Abfluss nach Pflugeinsatz mit Mulch
(SF = Skinfaktor)
Abbildung 5: Infiltration und Sedimentkonzentration im Abfluss nach Pflugeinsatz ohne Mulch
(SF = Skinfaktor)
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Sedimentkonzentration [g/L]
Infiltration [mm/min]
Zeit [min]
Pflug mit Mulch
errechnete vs. gemessene Infiltrationskurven
und Sedimentkonzentration
Infiltration gemessen
[mm/min]
Infiltration berechnet
SF 1 [mm/min]
Infiltration berechnet
SF 2 [mm/min]
Sedimentkonzentration
[g/L]
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Sedimentkonzentration [g/L]
Infiltration [mm/min]
Zeit [min]
Pflug ohne Mulch
errechnete vs. gemessene Infiltrationskurven
und Sedimentkonzentration
Infiltration gemessen [mm/min]
Infiltration berechnet SF 1 [mm/min]
Infiltration berechnet SF 2 [mm/min]
Sedimentkonzentration [g/L]

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Abbildung 6: Infiltration und Sedimentkonzentration im Abfluss pfluglos mit Mulch (SF =
Skinfaktor)
Abbildung 7: Infiltration und Sedimentkonzentration im Abfluss pfluglos ohne Mulch (SF =
Skinfaktor)
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Sedimentkonzentration [g/L]
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errechnete vs. gemessene Infiltrationskurven
und Sedimentkonzentration
Infiltration gemessen
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Infiltration berechnet SF
1 [mm/min]
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Sedimentkonzentration
[g/L]
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Sedimentkonzentration [g/L]
Infiltration [mm/min]
Zeit [min]
pfluglos ohne Mulch
errechnete vs. gemessene Infiltrationskurven
und Sedimentkonzentration
Infiltration gemessen
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Infiltration berechnet SF
1 [mm/min]
Infiltration berechnet SF
2 [mm/min]
Sedimentkonzentration
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Neben der Simulation extremer Niederschläge mit Beregnungsanlage sollte auch der Oberflä-
chenabfluss und somit die Erosionsneigung während natürlicher Niederschläge in einer run-
off-Anlage erfasst werden. Die Starkniederschläge am 11.06. und 16.07.2019 lösten starke
Run-off-Ereignisse (oberflächlich ablaufendes Niederschlagswasser, in Abbildung 8 mit je ei-
nem Pfeil markiert) aus, die in der Variante Bodenbearbeitung mit Pflug mit erheblicher Sedi-
mentverlagerung verbunden war.
Abbildung 8 Bodenfeuchte des Dinkelschlages in 0-60 cm Tiefe und Niederschlag in Nossen;
Pfeile zeigen starke Run-off-Ereignisse an
Der Versuch wird 2020 und 2021 weitergeführt.