Zur Bedeutung der Bodenstruktur für den Ertrag von Zuckerrüben | eine pflanzenbauliche und ökonomische Analyse in einer Zuckerrüben - Getreide - Fruchtfolge mit dauerhaft differenzierter Bodenbearbeitung | Relevance of soil structure for sugar beet yield | - an agronomical and economical analysis in a sugar beet - winter wheat rotation with long term variable cultivation tillage systems

Zu Beginn der 1990er Jahre wurde auf landwirtschaftlichen Großbetrieben in Süd- und Ostdeutschland ein Bodenbearbeitungsversuch mit langjährig differenziert bearbeiteten, ortsfesten Großparzellen angelegt, um die Wirkung der Bodenbearbeitung [konventionell gepflügt (25-30 cm tief), konservierend mischend bearbeitet (10-15 cm und 20-25 cm tief) und Direktsaat] auf Ertrag und Rentabilität von Winterweizen und Zuckerrüben zu untersuchen. Die langjährige Auswertung der Versuche zeigte, dass sowohl in Zuckerrüben, als auch in Getreide mit konservierender, mulchender Bodenbearbeitung ein ähnlich hoher Bereinigter Zuckerertrag (BZE) wie bei Pflugbearbeitung erzielt wurde. Lediglich Direktsaat führte sowohl beim Anbau von Winterweizen (-4 %) als auch von Zuckerrübe (-15 %) zu Mindererträgen. Der deutlich niedrigere BZE bei Direktsaat konnte im Gegensatz zu Winterweizen durch geringere Produktionskosten nicht kompensiert werden. Um die Ursache für Wachstumsunterschiede bei Zuckerrüben zu ermitteln, wurde in diese Versuchsserie zwischen 2003 und 2005 eine Studie zum Einfluss differenzierter Bodenbearbeitung auf chemische und physikalische Bodeneigenschaften und deren Beziehung zum BZE integriert. Abnehmende Bearbeitungsintensität führte zu einer Anreicherung von organischem Kohlenstoff (Corg) und Gesamtstickstoff (Nt) sowie ein Anstieg des Corg/Nt-Verhältnisses in der Oberkrume. Der Gehalt an pflanzenverfügbarem Magnesium (MG) wurde nicht von der Bodenbearbeitung beeinflusst, während bei Phosphor (P) und Kalium (K) eine Anreicherung in der Oberkrume wie bei Corg und Nt beobachtet wurde. Eine geringfügige Abreicherung im unteren Abschnitt der Krume bei konservierender Bodenbearbeitung trat nur bei K auf. Insgesamt führte in der vorliegenden Versuchsserie eine Reduzierung der Bearbeitungsintensität nicht zwangsläufig zu einer eingeschränkten Nährstoffversorgung. In den meisten Umwelten wurde mit den erhöhten Humusgehalten sowie geringfügig höheren Nährstoffgehalten in der Oberkrume des Bodens sogar ein positiver Effekt des Pflugverzichts auf diese Parameter der Bodenfruchtbarkeit beobachtet, der sich tendenziell förderlich auf das Pflanzenwachstum auswirken dürfte. Demgegenüber zeigte die detaillierte Untersuchung der Bodenstruktur deutliche Unterschiede in Abhängigkeit des Bodenbearbeitungsverfahrens. Mit abnehmender Bodenbearbeitungsintensität stiegen Trockenrohdichte (TRD) und Eindringwiderstand (EW) bei gleichzeitig sinkender Luftkapazität (LK) in der Krume bis zu einer Bodentiefe von 27 cm an. Die untersuchten Parameter zeigten sowohl untereinander, als auch zum BZE eine hohe Korrelation. Einzelne Parameter erklärten bis zu 60 % der bearbeitungsbedingten Ertragsvariation. Über die gemeinsame Wirkung von TRD in 3-7 cm Bodentiefe, EW in 3-27 cm Bodentiefe und LK in 3-18 cm Bodentiefe konnten bis zu 77 % des Bodenbearbeitungseffektes erklärt werden. Aufgrund der hohen Multikollinearität der untersuchten Parameter konnte der genaue Wirkungsmechanismus der veränderten Bodenstrukturparameter auf den BZE nicht abschließend geklärt werden. Insgesamt belegen die Untersuchungen, dass mit konservierender Bodenbearbeitung der Deckungsbeitrag gesteigert werden kann und dass beim Anbau von Winterweizen auch das Verfahren Direktsaat rentabel sein kann. Demgegenüber benötigt die Zuckerrübe für einen hohen Deckungsbeitrag, der eng mit dem BZE verbunden ist, eine deutlich höhere Bodenbearbeitungsintensität in Form einer 10-15 cm tiefen Lockerung. Veränderte Produktionsbedingungen und dabei insbesondere steigende Produktionskosten werden die Rentabilität konservierender Bodenbearbeitungsverfahren weiter steigern.

In the beginning of the 1990th a large-scale field trial with permanent plots on arable farms in southern and eastern Germany was established to determine the effect of various tillage systems [mouldboard ploughing (25-30 cm deep), conservation tillage with a rigid tine cultivator (10-15 cm and 20-25 cm deep), direct drilling] on yield, quality and economic performance of winter wheat and sugar beet crops. Winter wheat and sugar beet yield did not significantly differ between conservation tillage systems and ploughing, whereas, in both crops a yield loss occurred with direct drilling ( 4 % winter wheat and -15 % sugar beet). With regard to the net margin, lower production costs obtained with direct drilling compensated for the yield decrease in winter wheat but not in sugar beet. In 2003-2005 the effect of tillage treatments on soil chemical and physical properties and white sugar yield (WSY) was investigated to detect the reason for differences in yield reduction of tillage intensity significantly WSY. However, with conservation tillage and direct drilling concentration of soil organic carbon (Corg), soil nitrogen (Nt) and Corg/Nt-ratio increased in the upper layer of the topsoil, but remained unaffected in the lower topsoil and subsoil. Similarly, plant available P and K was accumulated in the upper topsoil, but K slightly decreased in lower topsoil horizon. Mg was not influenced by tillage treatments. This investigation showed that conservation tillage and direct drilling do not necessarily limit nutrient supply of crops compared to mouldboard ploughing. On the contrary, higher humus and nutrient concentrations found in the upper topsoil of several sites may indicate enhanced soil fertility and, moreover, improved conditions for plant growth with conservation tillage. Obviously, yield reduction in WSY going along with reduced tillage is caused by alterations of soil properties other than nutrient status. In contrast the investigation of soil structural parameters showed major differences between tillage systems. Decreasing tillage depth increased penetration resistance (PR) and dry bulk density (DBD), and diminished air filled pore volume (AFPV) in the topsoil down to 0.27 m depth, respectively. Several soil structural parameters were closely correlated with each other, and especially to WSY. Variation of single parameters explained up to 60 % of WSY variance attributed to tillage. Combining DBD from 0.03-0.07m depth, average PR from 0.03-0.27 m and AFPV from 0.03-0.18 m soil depth explained 77 % of the tillage effect. Nevertheless, multi-collinearity of soil physical parameters gave no clear evidence on cause and effect. Conclusively, this investigation clearly showed that conservation tillage systems may result in higher net margins. The production of winter wheat is even successful with no tillage but soil structure degradation due to direct drilling reduces WSY. Thus, sugar beet grown on loessial soils require mechanical loosening down to 0.15-0.20 m depth to produce high WSY and to obtain acceptable net margins. With regard to changing overall production conditions, especially raising production costs, conservation tillage can help maximizing net margins.