Minimierung des Stoffaustrages durch pfluglose Bodenbearbeitung
Dr. Galina Machulla, Dr. Olaf Nitzsche, Dr. Walter Schmidt
Sächsische Landesanstalt für Landwirtschaft
Beitrag in:
Neue Landwirtschaft (2007), 11: 58-59.
Einleitung
Löß- und Sandlößlandschaften bilden in Sachsen die größte Bodenregion, in der Böden mit
den Ackerzahlen von über 51 großflächig anzutreffen sind. Die hohe Verschlämmungsanfäl-
ligkeit dieser Böden in Verbindung mit teilweise starken Hangneigungen und der intensiven
ackerbaulichen Bodennutzung bedingt eine hohe bis sehr hohe potentielle Erosionsgefähr-
dung dieser Standorte. Deswegen sind etwa 60 % der gesamten sächsischen Ackerfläche
durch Wassererosion potentiell bedroht und in Teilen jährlich betroffen. Bodenerosion durch
Wasser verursacht sowohl auf als auch außerhalb der Ackerfläche beträchtliche Schäden.
Diese sind mit den Boden- und
Stoffverlagerungen auf den Flächen selbst und in die be-
nachbarten Areale verbunden. Zu den verlagerten Stoffen gehören die im Ackerbau produk-
tionsbedingt angewandten Dünge- und Pflanzenschutzmittel. Aufgrund ihrer Wasserlöslich-
keit und Bindung an die feinen Bodenpartikel können diese Agrochemikalien in gelöster
Form mit dem vertikalen Fluss der Niederschläge durch den Boden ins Grundwasser sowie
mit dem erosionsbedingten Oberflächenabfluss in Oberflächengewässer gelangen. Als Fol-
ge tritt eine Veränderung der Böden und Eutrophierung von Gewässern auf, wodurch die
Qualität dieser Umweltmedien beeinträchtigt werden kann. Im Sinne einer nachhaltigen
landwirtschaftlichen Produktion sowie des Grundsatzes einer boden- und grundwasser-
schutzorientierten Vorsorge ist es geboten den schädlichen, die Umweltqualität mindernden
stofflichen Eintrag und Austrag im Ackerbau zu verringern bzw. zu verhindern.
In den letzten Jahren wurden die Gefährdung der Lößböden im Freistaat Sachsen durch
Wassererosion wie auch die dafür geeigneten Vorsorge- und Schutzmaßnahmen in gezielten
Untersuchungen der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft bewertet. Als Ergebnis
wird der Einsatz pflugloser konservierender Bodenbewirtschaftungsverfahren als präventive
und wirksamste erosionsmindernde Maßnahme empfohlen. Diese Bearbeitungsverfahren mit
Mulch- oder Direktsaat werden in Deutschland bereits seit den sechziger Jahren als Alterna-
tive zur konventionellen Bodenbearbeitung mit Pflug entwickelt und in den zurückliegenden
Jahren verstärkt angewandt. Gegenwärtig werden in Sachsen mindestens 34% (rund 246
Tsd. ha) der Ackerfläche konservierend bearbeitet. Die mit diesen Verfahren erzielten Erträ-
ge sind zumeist mit denen der pflügenden Bearbeitung vergleichbar (Wegener 2001).

Höhere Wasserinfiltration
Die Wahl eines standortangepassten Bodenbearbeitungsverfahrens hat insbesondere auf
geneigten Flächen eine wichtige erosionsmindernde Bedeutung. Wie in den Regensimulati-
onsversuchen auf der mittel bis schwach geneigten Ackerfläche in Lüttewitz (Sachsen, Lom-
matzscher Pflege) nachgewiesen wurde, kann auf diese Weise die Wasserinfiltration in den
Boden eines langjährig konservierend (Mulchsaat) und ohne Bodenbearbeitung (Direktsaat)
bewirtschafteten Lößstandortes deutlich erhöht werden.
Tab. 1: Oberflächenabfluss und Infiltration in Abhängigkeit von der Bodenbearbeitung
Boden-
bearbeitung
Hang-
neigung
Boden-
bedeckung
Bodenfeuchte
Oberkrume
Oberflächen-
abfluss
Abfluss
Infiltrations-
anteil
% % % Minuten l/m
2
%
Pflug 2000
1
8 42 14,2 3,5 22,7 40
2006
2
2,4-4 0,5 24,4 3,3 22,5 41
Mulchsaat 2000
8
54
19,4
3,5
20,0
47
2006
2,4-4
33
27,2
7,0
2,2
94
Direktsaat 2000
8
81
20,8
9,5
4,6
88
2006
2,4-4
83
27,6
6,7
2,2
94
1
Ergebnisse des Beregnungsversuches am 13.11. 2000, Mittelwert aus zwei Wiederholungen
2
Ergebnisse des Beregnungsversuches am 16.10.2006, Mittelwert aus drei Wiederholungen
Die Ergebnisse der in den Jahren 2000 (13.11.2000) und 2006 (16.10.2006) durchgeführten
Beregnungsversuche zeigen (Tab. 1), dass von den verregneten 38 Liter Wasser (1,9 Li-
ter/min, 20 min Beregnungsdauer) 94 % des simulierten Niederschlagswassers in der
Mulchsaat- und Direktsaatvariante in den Boden infiltrierten. Der gepflügte Boden nimmt da-
gegen sowohl im trockenen als auch im schwach feuchten Zustand lediglich 40 % des Nie-
derschlages dieser Intensität auf. Die seit 1992 pfluglos bearbeiteten Varianten weisen an
beiden Untersuchungsterminen im Vergleich zu der Pflugvariante eine wesentlich höhere
Bodenbedeckung auf, die sich aus den frisch aufgelaufenen Weizenpflanzen und dem
Mulchmaterial ergibt. Die höhere Bedeckung führt dazu, dass die Wasserverdunstung aus
dem Boden minimiert wird und die langjährig pfluglos bearbeiteten Varianten eine höhere
Bodenfeuchte aufweisen können (In den Versuchsjahren bis zu 47 %), wodurch eine höhere
bodenbiologische Aktivität und ein höherer Humusgehalt in der Oberkrume zustande kom-
men. Weiterhin wurden in den pfluglos bearbeiteten Varianten zum einen ein um 43 % bis 63
% höherer Anteil an wasserstabilen Bodenaggregaten und zum anderen 3- bis 4-mal so viele
durch Regenwürmer und Wurzeln entstandene Makroporen (Durchmesser > 1mm) gemes-
sen (Schmidt, 2004). Als Konsequenz der Verbesserung der aufgeführten Bodeneigenschaf-

ten von pfluglos bearbeiteten Schlägen tritt bei Starkregenereignissen eine beträchtliche
Verzögerung der Oberflächenverschlämmung ein. Der damit verbundene Oberflächenabfluss
findet erst 3,7 bis 6 Minuten später als in der Pflugvariante statt. Unter diesen Umständen
kann bei intensiven, aber kurzzeitigen Regenereignissen, mit einer vollständigen Nieder-
schlagsinfiltration gerechnet werden. Ein anhaltender, intensiver Regen, welcher bei den
Infiltrationsversuchen simuliert wurde, würde auf der Direktsaatvariante pro m
2
einen Ober-
flächenabfluss von maximal 4,6 Liter, in der Pflugvariante dagegen von rund 23 Liter der
verregneten 38 Liter Wasser verursachen. Dieses Wasser geht nicht nur als Bodenwasser-
vorrat für die Kulturpflanzen verloren, sondern verursacht außerdem eine Boden- und Nähr-
stoffverlagerung.
Minimierung von Stofffrachten
Wiederholt konnte in Feldversuchen der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft ge-
zeigt und bestätigt werden, dass der wasserbedingte Bodenabtrag durch die Umstellung auf
Mulch- und Direktsaatbewirtschaftung deutlich reduziert wird (Abb. 1).
0
1
2
3
4
5
6
Pflug
Mulchsaat
Direktsaat
Bodenabtrag [t/ha]
Bodenabtrag am 13.11.2000
Bodenabtrag am 16.10.2006
Abb. 4: Bodenabtrag nach Regensimulationen in den Jahren 2000 und 2006
Die umgelagerte Bodenmenge in der Mulchsaatvariante erreicht hierbei im Vergleich zur
Pflugvariante maximal 47 % und in der Direkrsaatvariante sogar nur 15 % des Bodenabtra-
ges. Zur besseren Veranschaulichung werden die Messwerte im Folgenden von der Ver-
suchebene (1 m²) auf Hektarwerte hochgerechnet. Tatsächlich wären hier natürlich noch
Einflussgrößen wie der Hangverlauf u.ä. zu berücksichtigen, die zu einer Verstärkung aber
auch zu einer Minderung der Werte führen könnten. Von der Pflugvariante wurde entspre-
chend nach dem simulierten starken Regenereignis rund 5,4 t Bodenmaterial pro Hektar ab-
getragen und damit die Bodenmächtigkeit um 4,4 mm dezimiert. Diese erosionsbedingte

Bodenverfrachtung würde sich auf landwirtschaftlichen Flächen mit einer Hangneigung über
8% dramatisch verstärken und neben dem Verlust an fruchtbarem Oberboden auch eine
unerwünschte Schlammbefrachtung benachbarter Ackerschläge, Strassen, Gebäude bedeu-
ten.
Tab. 2: Stofffrachten im Oberflächenabfluss und im abgetragenen Boden
Bodenabtrag Oberflächenabfluss Gesamt
Humus N P Glyphosat N P N P
Boden
-bearbeitung
kg/ha mg/m
2
kg/ha kg/ha
Pflug
2000
123
8,0
3,4
1,3
0,1
9,4
3,5
2006
71
5,2
1,5
4,52
2,0
0,0
7,2
1,5
Mulchsaat 2000 69 4,6 1,7 1,0 0,1 5,6 1,8
2006
19
1,3
0,2
0,15
0,1
0,0
1,4
0,2
Direktsaat 2000 4 0,3 0,1 0,4 0,0 0,6 0,1
2006
14
1,0
0,2
0,42
0,1
0,0
1,1
0,2
Die Minderung des Bodenabtrages durch die Anwendung konservierender Bodenbearbei-
tungsverfahren bewirkt eine erhebliche Reduzierung von Stickstoff-, Phosphor-, Pflanzen-
schutzmittel- und Humusfrachten, die mit dem Oberflächenabfluss und Sediment in Seen,
Flüsse und Geländesenken gelangen können und diese stofflich belasten. Während der ero-
sionsbedingte Austrag an pflanzenverfügbaren N und P in der Pflugvariante 9,4 kg bzw. 3,5
kg pro Hektar und an Humus 123 kg betragen können, reduzieren sich diese Verluste in den
pfluglos bewirtschafteten Varianten bei N um das 1,5 bis 17-fache, bei P und Humus um das
2 bis 30-fache (Tab. 2). Durch diese beachtliche Minimierung des Nährstoffaustrages trägt
die pfluglose Bodenbearbeitung zum Schutz von Gewässern und den an Ackerflächen an-
grenzenden Biotopen vor schädlichen Belastungen bei.
Fazit
Die vorliegenden Ergebnisse der Versuche mit Starkregensimulation an zwei durch mehrere
Jahre getrennten Terminen zeigen, das aufgrund der Anwendung der pfluglosen Bodenbe-
arbeitungsverfahren Mulchsaat und Direktsaat eine erhebliche Erhöhung der Bodeninfiltrati-
onsleistung und eine damit einhergehende Reduzierung der erosiven Bodenabträge erreicht
werden kann. Eine Minderung der erosionsbedingten Boden- und Nährstoffverluste am
Standort Lüttewitz wurde bereits wenige Jahre nach der Bewirtschaftungsumstellung festge-
stellt. Die Untersuchungen auf den seit 15 Jahren pfluglos bewirtschafteten Flächen bestäti-
gen die Manifestierung der sich zum früheren Zeitpunkt abzeichnenden Trends und die öko-
logischen Vorteile des Pflugverzichts. Auch bezüglich des Beitrages zum Gewässerschutz

sind konservierende Bodenbearbeitungsverfahren ein unerlässlicher Baustein im nachhalti-
gen, umweltfreundlichen Ackerbau - die Nährstoffausträge können insbesondere durch Di-
rektsaat fast vollständig vermieden werden.
Aus der Sicht des Boden- und Gewässerschutzes ist es sinnvoll, insbesondere auf den ero-
sionsgefährdeten Flächen des Sächsischen Lößhügellandes, der konservierenden Boden-
bearbeitung als zeitgemäße, die Bodenqualität erhaltende Maßnahme den Vorzug zu geben.
Wir danken der Südzucker AG, GB Landwirtschaft für die Bereitstellung der Versuchsflächen und Herrn Rühl vom
Gut Lüttewitz und die Unterstützung bei der Durchführung der Versuche
Literatur
Wegener, U. 2001. Dauerhafte Bodenbearbeitungsverfahren in Zuckerrübenfruchtfolgen –
Ertragsbildung, Rentabilität, Energiebilanz und Bodenerosion im Vergleich. Diss. Cuvillier
Verlag, Göttingen. 145 S.
Schmidt, W. 2004. Bodenschutz in der Landwirtschaft – Handlungsempfehlungen in Sach-
sen. Landwirtschaftlicher Bodenschutz in Sachsen. Tagungsband zur Fachveranstaltung der
Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) und des Sächsischen Landesamtes für
Umwelt und Geologie (LfUG), S. 3-10.