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Research Institute of Organic AgricultureForschungsinstitut für biologischen Landbau
Klimafreundlicher Ackerbau durch reduzierte Bodenbearbeitung und Gründüngung
Paul Mäder ([email protected])
Institut de recherche de l’agriculture biologique
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Hintergrund
› Landwirtschaft Mitverursacher des Klimawandels (~13% des CO2 eq Ausstosses)
› Landwirtschaft betroffen vom Klimawandel› Biolandbau trägt bei zur Klimaschonung (Ergebnisse
Nemecek, 2005, Ökobilanzierung, Zürich, DOK-Langzeitversuch)
› Boden als wichtige Senke für Kohlenstoff› Konservierende Bodenbearbeitung und organische
Düngung zur Rückbindung von Kohlenstoff im Boden (No-Till, reduzierte Bodenbearbeitung)
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Kohlenstoffkreislauf
Quelle: NASAIn Mia Tonnen Kohlenstoff
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Projektziele
› Anpassung der reduzierten Bodenbearbeitung an die Verhältnisse des Biolandbaus (ohne Herbizide, ohne leichtlösliche Stickstoffdünger)
› Maschineneinsatz› Umbruchzeitpunkt› Düngung, Gründüngung› Sorten
› Erfassung der Auswirkungen der reduzierten Bodenbearbeitung auf Ertrag, Unkräuter, Bodenfruchtbarkeit
› Quantifizierung der Kohlenstoffrückbindung im Boden› Optimierung von Gründüngungen in der Fruchtfolge› Erstellen einer Klimabilanz› Wirtschaftlichkeitsberechnungen
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Klimafreundlicher Bioackerbau auf schweren Böden (Frick)
Faktoren: Bodenbearbeitung x Düngung x biologisch-dynamische Präparate
Berner et al., 2008: Soil & Tillage Research
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BodenbearbeitungReduzierte Bodenbearbeitung Stoppelhobel = Schälpflug
Wendet nur die oberen 5-7 cm
Saatbeetbereitung mit Rotortiller (5-6 cm tief)
Praxisüblicher Pflug WendepflugWenden des Oberbodens (15-20 cm tief)
Saatbeetbereitung mit Rotortiller (5-6 cm tief)
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PflugReduziert
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BodenstrukturReduzierteBodenbearbeitung Pflug
27. Oktober 2008
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(2002 Mais)2003 Winterweizen2004 Sonnenblumen2005 Dinkel2006 Kleegras2007 Kleegras2008 Mais2009 Winterweizen2010 Sonnenblumen2011 Dinkel
Fruchtfolge
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Ertragsentwicklung Frick
Krauss et al., 2010: Soil Use & Management
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Entwicklung des Kohlenstoffgehalts
Bodentiefe 0-10 cm Gadermaier et al., 2011: Renewable Agriculture & Food Systems
+17%
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Klimafreundlicher Ackerbau auf mittelschweren Böden Sentenhof, Muri (AG) und Schlatthof, Aesch (BL)
Faktoren: Bodenbearbeitung x Düngung x Maissorten
Sentenhof, Muri (AG)
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Signifikant Effekte von Düngung und Sorte
Silomaisertrag Sentenhof, Muri in 2009
Ricardinio
Coxximo
Fernandez
Torres
Aspekt
Grosso
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NPK 50%
NPK 100%
Gülle 50%Gülle 100%
NPK 100%Kontrolle 0%
Kontrolle 0%NPK 50%
Gülle 100%Gülle 50%
Gülle 50%
Gülle 100%
NPK 100%NPK 50%
NPK 50%
Kontrolle 0%
Kontrolle 0%NPK 100%
Gülle 100%Gülle 50%
Kontrolle 0%NPK 100%
Gülle 100%Gülle 50%
NPK 100%NPK 50%
Gülle 50%
Gülle 100%
NPK 50%
Kontrolle 0%
NPK 100%NPK 50%
Gülle 50%Gülle 100%
NPK 50%
Kontrolle 0%
Kontrolle 0%NPK 100%
Gülle 100%Gülle 50%
Schlatthof, Aesch (BL)
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Signifikant Effekte von Bodenbearbeitung, Düngung, Sorte und Sorte x Bodenbearbeitung
Silomaisertrag Schlatthof, Aesch in 2010
Ricardinio
Coxximo
Fernandez
Torres
Aspekt
Grosso
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9 Streifenversuche im Ackerbau in den Regionen NW-CH, BE und W-CH angelegt
Pflug I Reduziert
Klimafreundlicher Ackerbau auf 9 Praxisbetrieben
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Erfahrungen aus der Praxis (2009 bis 2011)
› Schnellere Mineralisierung beim Pflug, weniger Unkraut
› Pflug bringt zu Beginn in der Regel ~10 % Mehrertrag
› Reduzierte Bodenbearbeitung spart Diesel und Arbeitszeit
› Einsatz der Maschinen ist anspruchsvoller im reduzierten Verfahren
› Lauffrist des Projektes zu kurz um positive Auswirkungen wie Humusaufbau im reduzierten Verfahren zu sehen
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Gründüngungen zur Stickstofffixierung
› Versuchsfragen:› Gründüngungsart› Saatzeitpunkt› Saatstärke› Einarbeitung› Wirtschaftlichkeit
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Maisertrag nach Wintererbsen (Mittel 6 Versuche)
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Modul 5: Streifenversuche Gemüse
Graphik D. Eppenberger
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Klimabilanz bei reduzierter Bodenbearbeitung
› Ziel: Untersuchung des Klimaeffekts verschiedener Bodenbearbeitungs- und Düngungsvarianten des Fricker Versuches auf der Basis von LCAs
› Vorgehen: Berechnung der Klimagasemissionen der verschiedenen Bodenbearbeitungs- und Düngungsvarianten erfolgt unter Berücksichtigung aktueller Ökobilanzdatenbanken
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Methodik
› Modell Treibstoffverbrauch› Basierend auf Treibstoffberechnungsformeln der KTBL und
Zugkraftmessungen im Ackerbau von Schmidt et al. (2010)
› Modell N2O-Emmissionen› Neu entwickeltes Modell, das der Wirkungsweise organischer
Dünger Rechnung trägt (direkte und indirekte (Ammoniak, Nitrat) Emissionen aus verfügbarem Stickstoff, aus Ernterückständen, aus der Mineralisierung von C/N-Verbindungen
› Modell C-Sequestrierung› Input-Output Modell basierend auf C-Stock Messwerten, C-
Input über organische Dünger und Ernterückstände sowie C-Mineralisierung
› Langfristig gebundener Kohlenstoff (>100 Jahre) berechnet nach Favoino und Hogg (2008)
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Klimabilanz (Frick)
23
‐2000
‐1000
0
1000
2000
Pflug/Mistkompost Pflug/Vollgülle red/Mistkompost red/Vollgülle
kg CO2 eq
/ ha*a
Winterweizen 2009
Getreidetrocknung
Transport Erntegut
Transport Saatgut
Ballen laden
Ballen pressen
Ernte Mähdrescher
Striegeln
Gülle ausbringen
Mistkompost ausbringen
Aussaat
Rototillen
Pflügen
N2O indirekt
N2O aus C‐Mineralisierung
N2O aus Ernterückständen
N2O aus Hofdünger
C‐Sequestrierung
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Klimabilanz (Frick)
24
‐0.40
‐0.20
0.00
0.20
0.40
0.60
Pflug/Mistkompost Pflug/Vollgülle red/Mistkompost red/Vollgülle
kg CO2eq
/ kg Weizenkorn
Winterweizen 2009
Getreidetrocknung
Transport Erntegut
Transport Saatgut
Ballen laden
Ballen pressen
Ernte Mähdrescher
Striegeln
Gülle ausbringen
Mistkompost ausbringen
Aussaat
Rototillen
Pflügen
N2O indirekt
N2O aus C‐Mineralisierung
N2O aus Ernterückständen
N2O aus Hofdünger
C‐Sequestrierung
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Klimagasemissionen (+) und Kohlenstoffbindung (-) im Fricker Bodenbearbeitungsversuch
‐16'000
‐14'000
‐12'000
‐10'000
‐8'000
‐6'000
‐4'000
‐2'000
0
2'000
4'000
6'000
8'000
10'000
12'000
Pflug / Mistkompost
Pflug / Vollgülle
reduzierte Boden‐bearbeitung / Mistkompost
reduzierte Boden‐bearbeitung / Vollgülle
kg CO2 e
q / ha
Weizen 09
Mais 08
Kleegras 06‐07
Dinkel 05
Sonnenblumen 04
Weizen 03
C‐SequestrierungWeizen 09
C‐SequestrierungMais 08
C‐SequestrierungKleegras 06‐07
C‐SequestrierungDinkel 05
C‐SequestrierungSonnenblumen 04
C‐SequestrierungWeizen 03
~ 20%
~ 75%
CO2 eq Emissionen
CO2 eq Rückbindung
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Gesamtdeckungsbeitrag über Fruchtfolge (Frick)
‐5'000
0
5'000
10'000
15'000
20'000
25'000
30'000
Pflug‐Gül le Pflug‐Mistkompost Reduziert‐Gül le Reduziert‐Mistkompost
Gesamtdecku
ngsbeitrag
(Franken
pro Hektar ü
ber 6
‐jährige Fruchtfolge)
Winterweizen09
Mais08
Kleegras07
Kleegras06
Dinkel05
Sonnenblumen04
Hafer‐Perser‐Alexandrinerklee
Futtererbse
+21 bis +35%
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Zusammenfassung
› Klimaneutraler Bioackerbau ist bei reduzierter Bodenbearbeitung Dank Kohlenstoffbindung im Boden möglich
› Ertragsminderung bei reduzierter Bodenbearbeitung in ersten Jahren, deutlich höhere Erträge nach Umstellungsphase im Fricker Versuch
› Reduzierte Bodenbearbeitung erhöht Bodenfruchtbarkeit und führt zu verbesserter Wasserstresstoleranz
› Ökonomischer Erfolg hängt hautsächlich vom Ertrag ab› Gründüngungspflanzen speichern bis 150 kg N › Ausblick: Langzeiteffekte an verschiedenen Standorten,
N2O Messungen, Unkrautregulierung, Maschinenkosten
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Das Projektteam
› Paul Mäder › Fredy Berner› Monika Messmer› Robert Frei› Hansueli Dierauer› Maurice Clerc› Peter Hofer (Bodenschutzfachstelle Bern)› Christian Schader› Matthias Meier› Martin Koller
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Dank - Ackerbaubetriebe› *Alfred Schädeli, Pius Allemann, Frick (AG)› *André Leimgruber, Aesch (BL)› *Samuel Ineichen und Ulrich Ineichen, Muri (AG)
› André Horisberger, Chavannes-le-Veyron (VD)› Andreas Ineichen, Oberwil (BL)› Cyriac Schnyder, St. Erhard (LU)› Hansueli Häberli, Kirchlindach (BE)› Olivier Eberhard, La Sarraz (VD)› Peter Grossenbacher, Hindelbach (BE)› René Stefani, Full-Reuenthal (AG)› Thomas Hauser, Chéserex (VD)› Ulrich Ineichen (AG)› Urs Siegenthaler, Münsingen (BE)
* Hauptversuche
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Dank - Gründüngungsversuche
› Alfred Schädeli, Pius Allemann, Frick (AG)› Beatrice Peter, Jorge Vásquez, Wildensbuch (ZH)› Gerber BioGreens, Fehraltdorf (ZH)› Laurent Godel, Domdidier (FR)› Rathgeb's Bioprodukte, Unterstammheim (ZH)
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Finanzierung
› Coop Fonds für Nachhaltigkeit (CH)› Evidenzgesellschaft (CH) › Sampo Initiative für Anthroposophische Forschung
und Kunst (CH)› Software AG-Stiftung (DE)› Stichting Demeter (NL) › Stiftung zur Pflege von Mensch, Mitwelt und Erde
(CH)
› Bundesamt für Landwirtschaft (CH)› EU Projekt NUE-CROPS
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Für eine klimafreundliche Bodenbewirtschaftung
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